[发明专利]一种基于极大极小值滤波器的可见光跟踪定位方法及其系统

说明书

本发明公开了一种基于极大极小值滤波器的可见光跟踪定位方法及其系统，其中，极大极小值滤波器的技术是通过零和博弈进行建模的一个模型，通过零和博弈的思想，极小化滤波器在处理信号时信号所带有的各种干扰噪声，并且极大化各种有意干扰的噪声，以此来获得鲁棒性强和信号处理能力强的一种滤波器。将该极大极小值滤波器应用于可见光跟踪定位中，能够极小化可见光信号传输和检测过程中所携带的各种测量噪声和过程噪声，并且极大化敌方干扰噪声，在获得精确的可见光携带的信息的同时具有很强的抗干扰能力，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，具体涉及一种基于极大极小值滤波器的可见光跟踪定位方法及其系统。

背景技术

最近几年，绿色无污染的半导体照明技术迅速发展。与传统的白炽灯等照明光源相比，LED具有低功耗、寿命长、尺寸小、绿色环保等优点。与此同时，LED更具有调制性能好、响应灵敏度高等优势。将信号以人眼无法识别的高频加载到LED上进行传输，进而催生出一门能够实现照明与通信一体化的技术——可见光通信。基于可见光通信的室内定位也成为人们不断深入研究的话题。目前GPS全球定位系统已经得到非常广泛的应用，例如在手机地图服务、汽车导航、船舶和飞机等领域。然而由于多径衰落、电磁屏蔽效应以及其他无线设备的干扰使得GPS等传统的室外定位技术在室内的信号覆盖率较差，用于室内定位存在较大定位误差。因此，在这几年来，通过人们的不断研究，诞生了许多基于无线电磁波的室内定位技术，这些技术可以实现几米到几十厘米的定位精度，然而，这些技术存在一定的缺点，例如，无线信号在空间的分布不均匀，稳定性不高，波动性强从而影响定位，而且还会产生电磁干扰，会受到其他无线产品的影响而使定位精度下降，并且在机场，医院等电磁敏感的场所并不适用。

与上述的室内定位技术不同，可见光室内定位技术是一种基于可见光通信技术(visible light communication,VLC)的室内定位技术，与传统室内定位技术相比具有定位精度高、无电磁干扰、附加模块少、保密性好、兼顾通信与照明等优点，已引起国际上许多专家学者的关注。现有的VLC定位算法大致可以分为三类：场景分析法(scene analysis)、邻近法(proximity)、三角定位法(triangulation algorithm)。

与传统的红外和无线通信相比，可见光通信具有发射功率高、无电磁干扰、无需申请频谱资源和信息的保密性等优点。然而，可见光通信中仍然面临着不少的问题，其中最大的挑战之一是LED容易受自然环境的光，敌方干扰产生的光和测量过程的影响。导致接收到的可见光信息含有很多干扰，影响后续的研究和发展。为了接收到更加精确的可见光信息，设计一种极大极小值滤波器来进行状态估计以及最小化估计误差和最大化鲁棒性，以此来得到比较精确的可见光的信息。并针对可见光在定位方面存在的误差，用极大极小值滤波器来获得比较小的误差，实现精确定位。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于极大极小值滤波器的可见光跟踪定位方法及其系统。

根据公开的实施例，本发明的第一方面公开了一种基于极大极小值滤波器的可见光跟踪定位方法，包括以下步骤：

S1、每个LED灯具所对应的ID信息通过LED驱动电路驱动LED灯具发射出携带数字通信信息的光束，在传播空间形成可见光信号；

S2、位于地面的由3个相同的光电二极管以边长为0.01m的等边三角形排列而成的光电检测器件接收到传播空间可见光信号后，依次经过放大电路和极大极小值滤波器处理后获得ID信息；

S3、根据所述的ID信息并结合三角定位算法，最终得出定位的位置坐标；

S4、按照一定的时间间隔进行位置采样，通过三角定位算法，得出一系列运动物体的坐标，最终通过不断拟合得到所述目标的运动轨迹。

进一步地，所述的步骤S2具体如下：