VLC室内定位定向系统：PSO与BAS算法结合

"该文提出了一种基于可见光通信（Visible Light Communication, VLC）的室内定位与定向系统，采用粒子群优化（PSO）和天牛须搜索（BAS）算法，实现高精度的定位和定向功能。在3m×3m×5m的室内环境中，系统平均定位误差为4.82cm，平均定向误差为2.24°。在实验系统中，这些误差分别降低到5.32cm和5.99°。与传统VLC定位方案相比，新系统无需预先知道接收端的高度和方向，降低了使用难度，具有更广阔的应用前景。" 本文探讨了室内定位与定向技术，特别是在可见光通信领域的应用。可见光通信是一种利用LED灯光源进行数据传输的技术，由于其高速、安全和不受无线电频谱限制的优点，近年来在室内通信和定位系统中得到了广泛关注。传统的VLC室内定位通常依赖于接收信号强度（Received Signal Strength, RSS）来确定设备的位置，但这种方法易受环境干扰，且需预先知道接收端的高度和方向。 为解决这些问题，作者提出了一种结合PSO和BAS算法的新型VLC定位与定向系统。PSO算法是一种全局优化方法，能够有效地搜索接收端的最佳方向，而BAS算法则用于在每个粒子当前方向下寻找最佳的三维坐标，从而提高定位精度。这两种算法的结合使得系统能够在无先验知识的情况下，实现高精度的定位和定向。 仿真和实验结果证明了该系统的优越性。在3m×3m×5m的仿真环境中，系统达到了平均4.82cm的定位误差和2.24°的定向误差，而在实际实验环境中，尽管略有增加，但仍然保持在5.32cm和5.99°的低误差范围内。这表明该系统在各种环境下都能提供可靠的服务，并且其较低的使用复杂度使得它适合于多种室内应用场景，如购物中心、机场、办公楼等，为用户提供了实时、精确的位置和方向信息。 此外，该研究还强调了新系统在简化用户端配置和降低系统实施难度方面的贡献。由于不需要接收端的高度和方向信息，这降低了用户的操作复杂度，提高了系统的可部署性和实用性。未来的研究可能进一步优化这些算法，以适应更复杂的室内环境，并探索如何将该技术与其他无线通信技术结合，以增强整体定位性能和鲁棒性。 关键词：可见光通信，室内定位与定向，接收信号强度，粒子群优化，天牛须搜索 中图分类号：TN92 文献标识码：A doi:10.11959/j.issn.1000−436x.2020217