基于异步码分多址的室内可见光定位系统设计

摘要

随着位置信息服务（LBS）的应用范围逐年扩大，人们对室内定位技术的需求日益增加。室内可见光定位技术凭借其无电磁干扰，重用现有照明设施的优点，吸引了众多研究人员的关注。 大部分室内可见光定位系统都需要LED灯间进行同步，当系统规模较大时，各LED灯的同步性要求使得系统实现困难，定位时间增加。将异步码分多址通讯方式引入室内可见光定位系统后，LED灯间不需要同步即可实现定位。但当接收机收到信号功率大小差异较大的LED信号时，由于远近效应的影响，现有的异步码分多址通信方式无法解调出弱信号中的位置信息，导致系统的定位性能受到影响。 为了抑制远近效应问题，本文提出改进的异步码分多址通讯方式，并介绍了相应的信号产生机制。各路扩频信号会使用不同频率的载波进行调制，以提高抗干扰度。由于伪码和频带资源有限，本文讨论了伪码和频率的选择与分配方法。随后设计并用软件实现了一种具有频率和码相位捕获功能的接收机，用来进行定位报文的解调。为了提高接收机信号捕获的速度，采用了基于FFT的频域搜索算法。 在给定的室内空间进行实验仿真，测试结果表明定位系统在10dB、20dB和30dB的信噪比条件下，平均定位误差都小于5cm，这表示本系统有较强的抗噪声能力。接着在不同的垂直高度进行实验仿真，测试结果表明接收机能够成功捕获并解调出定位报文以实现定位，定位精度保持在8cm以内。这说明改进的异步码分多址通讯方式能够较好地解决基于异步码分多址的室内可见光定位中的远近效应问题。

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