[发明专利]一种异步可见光定位方法

权利要求书

1.一种异步可见光定位方法,其特征在于，包括以下步骤:

步骤S1：建立BCAM机制，采用BCAM机制对LED-ID信息进行编码调制，具体步骤为：

第1步：采用双相码的编码思路对二进制LED-ID信息进行编码，原始比特信息“0”用“01”表示，“1”用“10”表示，即将每单位比特用双比特来表示；

第2步：对编码后的二进制LED-ID信息加装FH码，此FH码由大于等于3个连续的比特信息“1”和单个比特信息“0”组成；

第3步：对编码后的二进制序列进行FSOOK符号和辅助符号交替调制，形成BCAM调制信号；具体方法为，信息比特“1”用持续时间为T_F、频率为f_i的FSOOK符号表示，而信息比特“0”用持续时间为T_F、频率为f_i'的辅助符号表示；

第4步：将BCAM调制信号送入LED电源驱动控制器的控制端，控制LED闪烁发出BCAM光信号；

步骤S2：接收机采用基于虚拟窗口的等间隔过采样机制对M路LED-ID信息经过异步传输后，对接收机叠加而成的光信号进行采样；

步骤S3：计算采样窗口的数量N_W，具体求解步骤如下：

设A/D转换器件的采样频率为f_S，采样间隔时间为T_S＝1/f_S，

则一个窗口的持续时间T_W为：

T_W＝LT_S；

令发送符号的持续时间为T_F、相邻窗口的间隔时间为T_I和一个窗口的持续时间为T_W；等间隔过采样机制的三个参数应满足如下基本条件：

T_W≤T_I＜T_F (1)

定义：

T_F＝αT_W,T_I＝βT_W,α,β∈R⁺ (2)

其中R⁺表示正实数的集合，则式(1)可改写为：

1≤β＜α (3)

则采样的窗口的数量应满足如下关系：

其中表示比x大的最小正整数，K_F表示经过编码后发送一帧LED-ID信息所需要的符号数量；

步骤S4：根据步骤S3中式(4)计算所需的采样窗口数量N_W，接收机通过A/D转换器对接收信号实施时长为T_W＝LT_S的L点过采样；

步骤S5：求解N_W帧采样窗口中的每一帧在第i路载波频率f_i对应的接收信号传输函数的向量具体求解步骤如下：

设采样的第x帧窗口离散信号为w_x(n)，其中x∈[1,N_W]，n＝0,1,...,L-1，则经过戈泽尔变换后，w_x(n)在f_i频率点上的接收信号传输函数为：

其中：(·)^*表示取共轭，k_i＝T_Wf_i，且

其中Q_ki,x(-1)＝0，Q_ki,x(-2)＝0；

通过式(6)和式(7)，可获得N_W帧窗口在第i路载波频率f_i上的接收信号传输函数的向量取来自第i路LED光源的接收信号传输函数的向量最大值作为该路的权重系数，其中

步骤S6：从N_W帧窗口分别获得M个接收信号传输函数的向量A₁,A₂,...,A_M，求出M路接收信号传输函数向量的平均值其中第i路接收信号传输函数的向量的平均值为将平均值作为第i路信号的判决阈值；

步骤S7：将第i路的向量A_i中的元素分别与该路对应的阈值进行比较，并进行判定，若向量的元素取值大于阈值，判决为FSOOK符号和“1”；反之判决为辅助符号和“0”；通过判决比较，第i路可以获得一个N_W维的二进制向量共可获得M个N_W维二进制向量，表示为B₁,B₂,...,B_M；

步骤S8：对进行“首尾相同符号移位”操作，获得

步骤S9：完成移位操作后，执行去冗余操作；具体过程如下：

求解符号数量K_CI与异步采样的窗口数量N_CI之间的映射关系，K_CI与N_CI之间的映射通用表达式可表示为：

其中β＜2,0≤ε＝αK_CI-lβ＜β，N_CI(K_CI)∩N_CI(K_CI+1)＝Φ，其中Φ表示空集；

根据式(5)的K_CI与N_CI的映射关系，N_CI存在多种取值，其个数记为κ_CI，则对每一个N_CI的取值，将中连续相同的N_CI个比特映射成K_CI个连续相同的FSOOK符号或辅助符号，亦即K_CI个比特然后，将总共κ_CI组比特合并得到K_F维二进制向量

步骤S10：对二进制向量进行重复编码，查找并移除FH码，获取对LED-ID进行了伪双相编码后的二进制数据序列

步骤S11：对伪双相编码二进制数据进行伪双相码解码，最终可得到M路原始LED-ID信息Ι＝[Ι₁,I₂,...,I_M]；

步骤S12：从M个向量A₁,A₂,...,A_M中，根据式(8)分别计算出各路信息的最大幅度值作为算法的权重系数，得到M路虚拟窗口的权重系数向量

步骤S13:根据步骤S11得到的M路ID信息I＝[Ι₁,I₂,...,I_M]查询出对应的LED灯具的坐标点(x_i,y_i)，再根据步骤S12得到的计算出定位对象的坐标具体求解过程如下：定位对象的估计坐标可表示为：

其中：(x_i,y_i)表示第i个LED光源的平面坐标；g为权重幂因子，取正实数。