[发明专利]基于机器学习和OFDM的室内可见光通信定位方法及系统

权利要求书

1.一种基于机器学习和OFDM的室内可见光通信定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：将中大型室内平面划分成多个相连的子区域，在每一个子区域上分配多个LED设备，且多个LED设备分别固定在所述子区域的顶点上，且相邻的子区域共用LED设备，其中所述LED设备设有身份信息；

步骤S2：将需要发送的二进制数据流进行正交幅度调制，然后将通信数据和身份信息数据分别放置在各自分配的子载波上，并对通信数据进行STBC编码；

步骤S3：对经过上述处理后的数据进行直流偏置光正交频分复用调制；

步骤S4：将在同一子区域内的多个LED设备上的各自数据以光信号的形式发送，且光信号经过自由空间传输后发送至接收机，通过所述接收机接收；接收端对接收到的数据进行处理；分离出通信数据和身份信息数据，对于身份信息数据，根据恢复身份信息数据确定接收机所在的子区域；对于通信数据，提取导频数据并计算信道估计矩阵，提取特征值后，利用机器学习模型定位，所述特征值作为机器学习模型的输入，得到接收机的相对坐标，同时利用信道估计矩阵进行STBC解码，得到通信数据；将得到的相对坐标和接收机获取的身份信息数据结合，计算出接收机的最终坐标；其中所述接收端接收的数据为：同一个子区域内的多个LED设备以光信号形式发送的数据，包括身份信息数据和通信数据，且身份信息数据来源于LED设备的身份信息，对中大型平面进行子区域划分，每个子区域顶点固定LED设备，相邻的子区域共用LED设备，上述身份信息数据和通信数据作为发送的二进制数据进行正交幅度调制且通信数据经过STBC编码，经过上述处理后的数据进行直流偏置光正交频分复用调制。

2.根据权利要求1所述的基于机器学习和OFDM的室内可见光通信定位方法，其特征在于：所述子区域的大小根据所述LED设备的功率，所述接收机视角大小、照度要求以及室内空间大小等物理条件做出调整。

3.根据权利要求1所述的基于机器学习和OFDM的室内可见光通信定位方法，其特征在于：对所述通信数据进行STBC编码时，所述子区域内每个LED设备发送的原始数据内容必须相同。

4.根据权利要求1或3所述的基于机器学习和OFDM的室内可见光通信定位方法，其特征在于：对所述通信数据进行STBC编码之前，将通信数据和身份信息数据分配到不同频段上，其中用于通信的数据在数据包中的比例较大，将其放置在连续的一段载波上。

5.根据权利要求1所述的基于机器学习和OFDM的室内可见光通信定位方法，其特征在于：所述多个LED设备分配的身份信息子载波各自占用的频段各不相同。

6.根据权利要求1所述的基于机器学习和OFDM的室内可见光通信定位方法，其特征在于：所述接收端对接收到的数据进行处理的方法为：通过直流偏置光正交频分复用解调，将时域信号转换成频域信号，然后使用频域信道均衡技术进行信道估计，对身份信息的数据进行均衡，对通信数据进行解码，待所述身份信息数据和通信数据恢复后经过正交幅度解调后，输出二进制数据流。

7.根据权利要求1所述的基于机器学习和OFDM的室内可见光通信定位方法，其特征在于：所述利用机器学习模型定位的方法为：在离线训练过程中，收集训练样本；抽取导频数据，计算信道估计矩阵，提取特征值后，将所述特征值作为机器学习模型的输入参数，利用机器学习模型训练得到机器学习模型定位。

8.根据权利要求7所述的基于机器学习和OFDM的室内可见光通信定位方法，其特征在于：所述利用机器学习模型训练完成后，存储在接收机的本地存储器中或云端，定位时则将网络的输入参数上传至所述云端，使用云服务器计算出坐标，所述云服务器计算出坐标后再下传至下位机。

9.一种基于机器学习和OFDM的室内可见光通信定位系统，其特征在于，包括：划分模块，用于将中大型室内平面划分成多个相连的子区域，在每一个子区域上分配多个LED设备，且多个LED设备分别固定在所述子区域的顶点上，且相邻的子区域共用LED设备，其中所述LED设备设有身份信息；

处理模块，用于将需要发送的二进制数据流进行正交幅度调制，然后将通信数据和身份信息数据分别放置在各自分配的子载波上，并对通信数据进行STBC编码；

调制模块，对经过上述处理后的数据进行直流偏置光正交频分复用调制；

发送模块，用于将同一子区域内的多个LED设备上各自数据以光信号的形式发送，且光信号经过自由空间传输后发送至接收机，通过所述接收机接收；接收端对接收到的数据进行处理；分离出通信数据和身份信息数据，对于身份信息数据，根据恢复身份信息数据确定接收机所在的子区域；对于通信数据，提取导频数据并计算信道估计矩阵，提取特征值后，利用机器学习模型定位，所述特征值作为机器学习模型的输入，得到接收机的相对坐标，同时利用信道估计矩阵进行STBC解码，得到通信数据；将得到的相对坐标和接收机获取的身份信息数据结合，计算出接收机的最终坐标；其中所述接收端接收的数据为：同一个子区域内的多个LED设备以光信号形式发送的数据，包括身份信息数据和通信数据，且身份信息数据来源于LED设备的身份信息，对中大型平面进行子区域划分，每个子区域顶点固定LED设备，相邻的子区域共用LED设备，上述身份信息数据和通信数据作为发送的二进制数据进行正交幅度调制且通信数据经过STBC编码，经过上述处理后的数据进行直流偏置光正交频分复用调制。