LED与PDR融合：室内高精度定位系统设计

随着科技的发展，定位导航和基于位置服务（LBS）已经成为室外场景中不可或缺的一部分，极大地提升了人们的生活便利性。然而，室内定位却面临着挑战，尽管有多种室内定位技术，如Wi-Fi、蓝牙、RFID等，但它们在复杂多变的室内环境中往往难以提供高精度定位。本文聚焦于两种关键的室内定位技术：可见光室内定位（Visible Light Communication, VLC）和基于惯性传感器的行人航迹推算（Pedestrian Dead Reckoning, PDR）。 可见光定位利用VLC技术，其优点包括无电磁干扰、集成照明功能、部署灵活和低成本。然而，这种定位方式依赖于可见光信号的传输范围，导致定位精度受到限制，尤其是在较长的距离内。另一方面，PDR定位是通过结合加速度计、陀螺仪等设备来估算行人的位置，其在短距离内的精度较高，且受外界环境因素的影响较小。然而，PDR的致命弱点在于长时间积累误差，使得其在进行长距离定位时效果不佳。 鉴于这两种技术的互补性，本文提出了一个融合定位方案，旨在结合可见光定位的长距离照明优势和PDR的高精度近距优势。设计的系统着重研究了如何优化VLC信号的传输和解析，以及如何结合PDR数据来校正长距离误差。研究内容涵盖了以下几个关键点： 1. **可见光定位技术改进**：深入研究VLC信道模型，优化信号编码和解码算法，提高信号的稳定性和可靠性，从而提升定位精度。 2. **信号增强与融合**：探讨如何增强VLC信号，如采用多路径传播或增强照明设备的定向性，同时与PDR数据进行实时融合，以减少长距离定位误差。 3. **误差修正机制**：设计一种有效的误差修正算法，利用PDR数据的短期准确性，实时调整VLC定位的估计值，提高整体定位性能。 4. **系统架构与实现**：构建一个完整的室内融合定位系统，包括硬件设备的选择、软件算法的设计以及整个系统的集成和测试。 5. **实际应用场景评估**：通过实验验证和仿真分析，评估融合定位系统在实际环境中的性能，如商场、办公室等，以便为室内定位技术的实际应用提供依据。 通过这篇硕士学位论文，作者龚晋荣希望解决室内定位技术的瓶颈问题，推动该领域的技术创新，为用户提供更加精确、实用的室内定位解决方案。这一研究对于未来的智能家居、物联网和智能建筑等领域具有重要意义。