西電中期報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)模版

1、西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期進(jìn)展報(bào)告（ 2016 屆）題 目 車載可見光定位技術(shù)研究 學(xué)生姓名 專 業(yè) 通信工程 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 2016 年 4 月（本表一式三份，本人、指導(dǎo)教師、學(xué)院各一份）1、畢業(yè)設(shè)計(jì)工作是否更換題目及是否按開題報(bào)告預(yù)定的內(nèi)容及進(jìn)度安排進(jìn)行沒有更換題目，按照開題報(bào)告預(yù)定的內(nèi)容及進(jìn)度安排進(jìn)行中。2 目前已完成的研究工作及結(jié)果（內(nèi)容要詳實(shí)充分）課題研究背景：最先開始的定位技術(shù)為GPS技術(shù)。GPS定位中最為實(shí)用的RTK定位測量方式 xyz=xyz-1000-zyx010z0-xy001-yx0zxyzm在至少3個(gè)公共點(diǎn)上，求GPS坐標(biāo)與適用坐標(biāo)之間的

2、轉(zhuǎn)換參數(shù)(點(diǎn)校正)；式中：X、Y、z是當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系中的實(shí)際(適用)坐標(biāo)，x、y、zRTK測出的坐標(biāo)，xyz是坐標(biāo)平移參數(shù)僅是坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)參數(shù)，m是縮放參數(shù)，中間3×7的矩陣是轉(zhuǎn)換系數(shù)陣。用2個(gè)平高、1個(gè)高程公共點(diǎn)，代人上式(列出7個(gè)方程)，解出7個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)(唯一解)；用3個(gè)平高公共點(diǎn)帶入，可列出9個(gè)方程，平差解出7個(gè)參數(shù)的最或是值。獲得7個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)(平移、旋轉(zhuǎn)、縮放)后，將RTK每測出1個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)xyz，帶人上式求出該點(diǎn)的適用坐標(biāo)xyz。這是原理，實(shí)際是將新參數(shù)重新置人RTK中即可(RTK直接顯示適用坐標(biāo))。這便是通常我們所見的GPS定位技術(shù)中常見的實(shí)現(xiàn)方式。然后出現(xiàn)的是WIFI定位技術(shù)主

3、要用于室內(nèi)下面介紹一種常見的方式室內(nèi)常用的定位方法：到達(dá)時(shí)間法（TOA）通過測量無線信號在發(fā)射端與待測點(diǎn)傳播的單程或者往返時(shí)間，根據(jù)信號傳播速度來計(jì)算出發(fā)射端與待測點(diǎn)之間的距離。若測量單程時(shí)間，要求發(fā)射端或者待測點(diǎn)能記錄信號發(fā)射的準(zhǔn)確時(shí)間，對系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)鐘同步有較高的要求。若測量往返時(shí)間，則不要求發(fā)射端與待測點(diǎn)之間的同步，只需要發(fā)射端或待測點(diǎn)有比較精確的時(shí)鐘。采用此方法，用所測的往返時(shí)間除以2即可得到單程時(shí)間，這個(gè)方法在測量傳播時(shí)間中十分常見。若發(fā)射端到接收端的傳播時(shí)間為t，無線信號的傳播速度為v，則發(fā)射端到接收端的距離s可估算為v*t。在確定空間中點(diǎn)的位置時(shí)，可使用三邊定位方法。基于WI

4、FI的定位系統(tǒng)中，發(fā)射信號端為無線接入點(diǎn)(AP)，在理想的環(huán)境下，選取3個(gè)AP為圓心，以估算出AP到接收端的距離為半徑畫圓，在理想的情況下，三圓會相交于一點(diǎn)，這點(diǎn)即為待測點(diǎn)的空間位置。、這種方法對時(shí)間的同步性要求，和時(shí)間的精度要求特別高。實(shí)現(xiàn)起來難度很大。方法2：到達(dá)角度法（AOA）通過己知的AP節(jié)點(diǎn)和待測點(diǎn)間的角度進(jìn)行定位。在該定位機(jī)制中，通過接收端感知AP發(fā)送信號的到達(dá)方向或者角度，然后可通過三角定位測量法(在接下來的計(jì)算節(jié)點(diǎn)位置的方法中介紹)計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的。AOA很容易受到外界環(huán)境的干擾。對于與定位精度有很大的影響，實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明AOA的定位精度甚至不如（TOA）.方法3：到達(dá)時(shí)間差法（TD

5、OA）在TDOA方法通過測量無線信號從不同AP的時(shí)間差來進(jìn)行定位，這樣做可以大大降低AP與待測點(diǎn)時(shí)間同步的要求。待測點(diǎn)到達(dá)AP的時(shí)間差為一定的值，可知待測點(diǎn)與AP的距離差也為定值，待測點(diǎn)一定位于以AP為焦點(diǎn)的雙曲線上，可用雙曲線定位法算出空間中點(diǎn)的位置，即求解出不同AP的雙曲線的交點(diǎn)。若要求出AP的位置，至少需要兩個(gè)雙曲線方程組成一個(gè)方程組，即需要3個(gè)AP。信號強(qiáng)度法(RSSI) 在室內(nèi)的已知環(huán)境中，使用可以接收到信號強(qiáng)度的機(jī)器去估計(jì)室內(nèi)環(huán)境中的環(huán)境干擾參數(shù)和墻壁衰減因子。從而得出該室內(nèi)環(huán)境下的傳播模型。據(jù)此，就可以通過待測節(jié)點(diǎn)所接收到的信號強(qiáng)度去估計(jì)出待測節(jié)點(diǎn)與發(fā)射信號機(jī)器之間的距離。由于R

6、SSI算法必須考慮到各種干擾，所以算法比較難。常見的傳播模型有：(1)線性距離路徑損耗模型線性模型是一種非常常見的統(tǒng)計(jì)學(xué)模型，它是建立在假設(shè)室內(nèi)環(huán)境中的路徑損耗和傳輸距離為線性分布，它的表達(dá)式為：Ld=ad+lo該式子中，口為一次的參數(shù)，lo是恒定參數(shù)，L(d)是距離發(fā)射機(jī)端為d的信號強(qiáng)度。(2)對數(shù)距離路徑損耗模型室內(nèi)對數(shù)距離路徑損耗，滿足下列式子: PL(d)=PL(d0)(d)+10log10dd0+X(d)式中，以為參考距離，是由測量的量決定，一般可取lm；d是發(fā)射機(jī)端和接收機(jī)端之間的距離；是路徑損耗指數(shù)，它依賴于周邊環(huán)境和建筑物的類型，代表路徑損耗兒PL隨著距離增長的速率；X是標(biāo)準(zhǔn)偏

7、差為的正態(tài)隨機(jī)變量；PL(d0)表示參考距離d0處的功率值，可通過實(shí)際測量出。(3)衰減因子模型衰減因子模型考慮了建筑物類型的影響以及障礙物引起的變化。衰減因子模型預(yù)測路徑損耗與實(shí)際測量的標(biāo)準(zhǔn)偏差比較減少了4dB，而對數(shù)距離模型的偏差為13dB。所以該衰減因子模型優(yōu)于對數(shù)距離損耗模型，該衰減因子模型為：式中，表示同層測試的路徑損耗指數(shù)值(同層即同一建筑的樓層)。如果能獲得較好的同層路徑損耗系數(shù)弦，則可通過附加樓層衰減因子FAF(Floorattenuation factor)獲得不同樓層路徑損耗。將多樓層影響的指數(shù)代替FAF，則有：室內(nèi)路徑損耗是自由空間損耗加上衰減因子FAF，對于多層建筑物，

8、衰減因子并隨著距離成指數(shù)增長。為信道衰減常數(shù)，單位為dBm。給出了的典型信道衰減常數(shù)值。信號強(qiáng)度法基本原理是通過待測點(diǎn)所接收到的信號強(qiáng)度，對待測點(diǎn)與AP之間的距離進(jìn)行估計(jì)。在發(fā)射端的發(fā)射功率一定的條件下，它發(fā)出的信號在室內(nèi)環(huán)境中的傳播損耗符合一定的規(guī)律，這些規(guī)律可用室內(nèi)傳播模型表示，利用模型可以估算測端與AP之間的距離。在計(jì)算空間中點(diǎn)的具體位置時(shí)，可采用合適的室內(nèi)傳播模型來估算待測點(diǎn)與三個(gè)AP的距離，即采用三邊測量法進(jìn)行定位。這種定位方式也有自己的缺點(diǎn)，我們學(xué)習(xí)過通信原理，能引起信號衰減的因素過多。所以受到影響的因素過多，有可能收到少考慮有些因素造成誤差。2. 非參數(shù)化室內(nèi)定位方法：采用的是信

9、號強(qiáng)度指紋定位方法：信號強(qiáng)度指紋定位方法是一種基于無線信號強(qiáng)度的定位方法。它的優(yōu)點(diǎn)在于有著較高的定位精度，而且其定位方法實(shí)現(xiàn)簡單，所以在近幾年的無線室內(nèi)定位方法文獻(xiàn)中，有很多在對基于信號強(qiáng)度指紋的定位方法進(jìn)行研究。信號強(qiáng)度指紋定位方法可分成兩個(gè)階段：校準(zhǔn)階段和定位階段。在校準(zhǔn)階段中，需要采集信號強(qiáng)度作為指紋庫。在一個(gè)部署了若干個(gè)無線信號發(fā)射點(diǎn)的環(huán)境中設(shè)置足夠多的采集點(diǎn)，在每個(gè)采集點(diǎn)處設(shè)定一定的頻率去采集一組信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并通過這些數(shù)據(jù)估算出每個(gè)采集點(diǎn)的信號強(qiáng)度RSSI；，將這信號數(shù)據(jù)與采集點(diǎn)的位置信息存入數(shù)據(jù)庫中。在定位階段，待測點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到某一位置時(shí)，也按一定的頻率去采集一組信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)，將這組

10、信號數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器端，服務(wù)器端將該數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，從而估算出待測點(diǎn)現(xiàn)在的位置?；谛盘枏?qiáng)度的指紋定位方法，因?yàn)橛行盘栔讣y庫，與基于模型的定位方法相比有更高的定位精度，但是它也有一些缺點(diǎn)。比如，在一般條件下，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的數(shù)量越多，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的質(zhì)量越好，定位會更精確。但較多的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)必然帶來人力工作量的。這種算法類似于對比法，由于有觀測物體的經(jīng)過所以該點(diǎn)信號強(qiáng)度必然發(fā)生改變必然存在一個(gè)變化過程。對比指紋庫，找到發(fā)生變的點(diǎn)RSSI。這是我個(gè)人的理解。這便是出現(xiàn)在可見光定位之前的集中主要技術(shù)。基礎(chǔ)知識積累：關(guān)于可見光通信的文章，因?yàn)榭梢姽馔ㄐ攀强梢姽舛ㄎ坏幕A(chǔ)。我理解到可見光通信出現(xiàn)的

11、背景，隨著多媒體技術(shù)的普及和智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們可以在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的任何地點(diǎn)登陸到全球信息網(wǎng)，高速的獲取信息。雖然這為人們的生活帶來了極大的便利，但同時(shí)也對數(shù)據(jù)的無線傳輸速率與傳輸質(zhì)量提出了更高的要求。而在射頻通信領(lǐng)域，由于信息傳輸需求的驟然增多，使得有限的頻譜資源變得非常緊缺。所以在這樣的背景之下，可見光通信技術(shù)作為傳統(tǒng)射頻通信技術(shù)的有力補(bǔ)充，引起了全球科研人員的廣泛關(guān)注，迅速成為了無線光通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)?？梢姽馔ㄐ偶夹g(shù)，是利用實(shí)際照明中使用的發(fā)光二極管發(fā)出快速的、人眼無法察覺的閃爍信號來傳輸信息，實(shí)現(xiàn)通信的。與現(xiàn)在常用的無線電射頻通信相比，可見光通信綠色環(huán)保，對人體無害，無

12、需頻帶資源，保密性也很高。因此，可見光通信技術(shù)被普遍認(rèn)為擁有較好的科研價(jià)值和應(yīng)用前景。 所有信息都必須有載體才可以傳遞。我在大學(xué)期間主要圍繞無線電作為載體來傳遞信息的課程。而可見光通信只不過是把載體變成了可見光。來簡單介紹一下可見光通信系統(tǒng)的基本相關(guān)情況。優(yōu)點(diǎn)：(1) 基于白光LED 通信技術(shù)為綠色通信，與射頻和紅外通信不同，信號光源的光譜為可見光波段（380-780nm），無電磁輻射，對人眼無害，對人身安全。(2) 由于紅外和射頻通信時(shí)對人體有害，紅外和射頻的通信功率受限，但 LED 在通信時(shí)無任何輻射，即使不限制功率對人體健康也是沒有危害的。(3) 白光 LED 通信沒有電磁干擾，可用于醫(yī)

13、院、飛機(jī)等不適合采用射頻通信的場所，綜上所述，利用白光 LED 通信優(yōu)勢多多，可考慮在某些通信領(lǐng)域替代射頻通信，比如短途室內(nèi)通信等；在某些通信領(lǐng)域，可見光通信技術(shù)可以與射頻技術(shù)相輔相成，共同使無線應(yīng)用領(lǐng)域多元化。 可見光通信調(diào)制技術(shù)分類與特點(diǎn)可見光通信系統(tǒng)中的調(diào)制方式包括開關(guān)鍵控（OOK）、脈沖位置調(diào)制、差分脈沖位置調(diào)制，變脈沖位置調(diào)制，色移鍵控調(diào)制，子載波脈沖位置調(diào)制和正交頻分復(fù)用（OFDM）等。其中 OOK 調(diào)制方式從電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度來看有很大的優(yōu)勢，從頻譜利用的角度和克服多徑效應(yīng)的角度出發(fā)OFDM調(diào)制性能最佳。 國內(nèi)外研究與發(fā)展現(xiàn)狀可見光通信技術(shù)根據(jù)其應(yīng)用環(huán)境的不同分為室外可見光通信技術(shù)

14、和室內(nèi)可見光通信技術(shù)，其中室外可見光通信技術(shù)由香港大學(xué)的G.Peng教授在1998年提出,主要應(yīng)用于智能交通領(lǐng)域. 室內(nèi)可見光通信技術(shù)則由日本慶應(yīng)義塾（KEIO）大學(xué)的Nakagawa教授在2000年提出，主要應(yīng)用在室內(nèi)無線接入領(lǐng)域。雖然室內(nèi)可見光通信技術(shù)提出較晚，但屬于可見光通信應(yīng)用的主體，技術(shù)發(fā)展迅速，研究成果也比較多，主要的研究方向包括可見光光源和光敏元件的屬性和布局、可見光通信系統(tǒng)的建模、可見光通信系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)和可見光信系統(tǒng)的編譯碼技術(shù)等。室內(nèi)可見光通信技術(shù)的早期研究都是由日本學(xué)者完成的，主要的成果是對可見光信系統(tǒng)進(jìn)行建模和研究如何降低碼間干擾（ISI，Inter Symbol

15、Interference）和多徑效應(yīng)對可見光通信系統(tǒng)性能的影響。國內(nèi)可見光發(fā)展情況，我國可見光通信技術(shù)的研究起步較晚.2006年以后才逐漸成為了研究熱點(diǎn),2008年研究成果的在數(shù)量上開始爆發(fā)性增長，但所做的工作大多是基礎(chǔ)理論研究和模擬仿真，創(chuàng)新性科研成果的數(shù)量明顯少于日本和歐美。2006年，西安理工大學(xué)柯熙政教授，杭州電子科技大學(xué)的周洋分別對可見光通信的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了簡單的研究，并介紹了可見光通信技術(shù)的發(fā)展方向。2007年，西安理工大學(xué)的丁德強(qiáng)、柯熙政對可見光通信系統(tǒng)的光源布局進(jìn)行了設(shè)計(jì)與仿真研究,首先設(shè)計(jì)了室內(nèi)VLC通信模型，然后計(jì)算出了光源布局和VLC通信性能關(guān)系，最后設(shè)計(jì)了四光源最優(yōu)布局

16、方案并通過實(shí)驗(yàn)予以驗(yàn)證.2008年，暨南大學(xué)于志剛提出了角度分集的光接收技術(shù)，該技術(shù)能有效的降低不同路徑引起的碼間干擾，提高了信噪比。利用他提出的接收器布局模型，可以實(shí)現(xiàn)VLC系統(tǒng)以10Mhz的調(diào)制速率穩(wěn)定地運(yùn)行。同年，江蘇大學(xué)的朱娜、仲啟端、朱江課題組分別對VLC系統(tǒng)調(diào)制技術(shù)、接收系統(tǒng)和信道模型進(jìn)行了研究，其中朱娜首先比較了OOK、PPM，MPPM等調(diào)制技術(shù)。認(rèn)為MPPM技術(shù)的調(diào)制特性是最佳的；仲啟端則提出了等增益合并方法，利用空間分集和時(shí)間分集接收原理，有效地客服了信道衰落。另外，2008年，吉林大學(xué)的馬俊分析了OOK調(diào)制方式下可見光通信系統(tǒng)的時(shí)延仿真，并比較了OOK和OOK-RZ之間的區(qū)

17、別,仿真結(jié)果表明對于VLC系統(tǒng)OOK的調(diào)制特性更為理想。2010年，長春理工大學(xué)的張華提出了自適應(yīng)OFDM方案，解決了信道對調(diào)制解調(diào)方式的影響，實(shí)驗(yàn)證明這種方案要優(yōu)于傳統(tǒng)的OFDM方案。另外在2010年 5月，在上海世博會上，中國科學(xué)院展示了一套VLC系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以同時(shí)接入3個(gè)用戶，以2Mbps的速度進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通信距離也達(dá)到了2m，從該系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)上來看，已經(jīng)接近國際水平。2011年，楊宇等人基于強(qiáng)度調(diào)制及直接檢測技術(shù)，利用大功率LED照明燈，實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)單項(xiàng)VLC 系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)能在通信速率為90Kbs。同年，江南大學(xué)徐子軒等人對LED陣列的空間光強(qiáng)分布進(jìn)行建模，并基于此證

18、明了VLC系統(tǒng)接收電路的幅頻特性不隨光強(qiáng)變化而變化。2012年，南京吉林大學(xué)博士學(xué)位論文14航天航空大學(xué)的王俊波等人提出了利用分?jǐn)?shù)間隔均衡技術(shù)來降低碼間干擾對VLC 系統(tǒng)性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，T/2分?jǐn)?shù)間隔均衡器在抑制多徑效應(yīng)方面，表現(xiàn)的更為出色。同年，暨南大學(xué)駱宏圖設(shè)計(jì)了基于以太網(wǎng)的LED可見光通信系統(tǒng)，將VLC技術(shù)融入以太網(wǎng)，提供了新的無線寬帶接入方案，未來應(yīng)用場景非常廣闊。近幾年，國內(nèi)大部分學(xué)者的研究領(lǐng)域主要集中在如何提高可見光系統(tǒng)的通信速率，2006年暨南大學(xué)陳長纓教授等人實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)白光 LED 無線通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在最大20cm的距離內(nèi)，以10Mhz的傳輸速率進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的數(shù)據(jù)

19、傳輸。2010年，暨南大學(xué)陳長纓課題組基于LED的光源特性、信道模型和通信鏈路的研究，對原有的可見光通信系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化和改造，首先使用LED陣列代替了單LED光源，其次采用角度分集的光接收技術(shù)對接收器布局調(diào)整，最后使用6B8B編碼技術(shù)對信號進(jìn)行處理，實(shí)驗(yàn)證明改良后的VLC系統(tǒng)在性能上有了大幅提升，實(shí)現(xiàn)了以 4Mbps的速度穩(wěn)定傳輸數(shù)字視頻信號。2013年，復(fù)旦大學(xué)遲楠教授出版了可見光通信研究的第一本教材，并基于單載波頻域均衡（SC-FDE）技術(shù)實(shí)現(xiàn)了通訊速率 3.75Gb/s 的VLC系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用一個(gè)彩色的LED作為光源，利用 SC-FDE 技術(shù)對信號進(jìn)行處理。同年臺灣工業(yè)技術(shù)研究院等人提

20、出并論證了用一個(gè)簡單的數(shù)字后均衡技術(shù)，來改善 LED 的可見光通信信道帶寬的限制，以提升VLC系統(tǒng)的傳輸速率。翻譯外文文獻(xiàn)：智能車輛照明系統(tǒng)在汽車安全領(lǐng)域的運(yùn)用這篇文章主要講述了可見光在車輛安全方面起到的重要作用。據(jù)已有的材料已經(jīng)可以確信現(xiàn)有的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)車輛與車輛（V2V）之間的通信以及為車與車之提供次米級別的高精度定位。這兩項(xiàng)技術(shù)將會為汽車安全帶來一個(gè)全新的理念，智能駕駛或者指日可待。盡管，這一天的到來仍然是未知的但是我們有理由相信這一天應(yīng)該可以在我們的有生之年看到。現(xiàn)在我們已經(jīng)可以預(yù)想V2V的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。專用短距離通信與定位技術(shù)是完全可以運(yùn)用在商用汽車產(chǎn)品上的。然而對于廣大的汽車使用者以及

21、汽車消費(fèi)者來說，目前最為流行的商用級別的GPS接收機(jī)卻不能提供相應(yīng)的精度，使得許多關(guān)于汽車安全領(lǐng)域的應(yīng)用只能望洋興嘆沒有高精度的定位指示這一切包括智能駕駛都只能是空中樓閣。于是在本片論文中我們設(shè)想可以結(jié)合目前新出現(xiàn)的可見光通訊技術(shù)以及可見光定位技術(shù)來對GPS系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)有益的補(bǔ)充與完善使其能達(dá)到要求的精度。我們?yōu)榇颂岢隹尚行缘慕ㄗh使用智能車輛照明系統(tǒng)運(yùn)用在整個(gè)車輛安全系統(tǒng)中。在我們的常識中車輛的燈光可以提供照明和轉(zhuǎn)向等實(shí)時(shí)信號給其他車輛并不具備定位等通信功能。我們得在一個(gè)單一的解決方案中實(shí)現(xiàn)具有可靠性的通信和精準(zhǔn)的定位要求兩個(gè)要求。而且我們所提出的方案必須具有低的復(fù)雜性實(shí)現(xiàn)起來較為容易，并且被

22、證明在車輛密度高或者車輛所處的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)迅速變化的場景中依然可以穩(wěn)定的工作的系統(tǒng)。基于我們已經(jīng)進(jìn)行的分析以及實(shí)際運(yùn)用中已經(jīng)檢驗(yàn)過的研究成果在這一篇論文中，我們也提出關(guān)于這樣的一個(gè)系統(tǒng)的一些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。并且最終，我們實(shí)驗(yàn)用的樣機(jī)在整個(gè)評估過程中提供的依據(jù)和證據(jù)，證明了我們所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)確實(shí)能夠在具有潛在風(fēng)險(xiǎn)和具有未可知性的真實(shí)世界的場景中為我們的汽車駕駛者提供提前的預(yù)警提醒和幫助?？梢源蟠蟮亟档徒煌ㄊ鹿拾l(fā)生的概率以及比例。這是我對于這篇文章總結(jié)。設(shè)計(jì)思路：要實(shí)現(xiàn)車載可見光定位我從翻譯的論文中間找到了設(shè)計(jì)思路，就是把光電傳感器加裝在車輛上面如圖。分為2種情況：1.車與交通燈之間的互相定位技術(shù)：首先車輛行

23、駛在路上周圍的環(huán)境時(shí)時(shí)刻刻都在變化。從我前面了解的定位方中，我知道了在有固定目標(biāo)是如何定位，有了固定點(diǎn)AP時(shí)定位方法我們完全可以借鑒我所了解的其他的定位方式來進(jìn)行完善。比如路面上的交通燈，這是一個(gè)固定點(diǎn)AP我們完全可以利用。我們在前面學(xué)習(xí)的各種室內(nèi)定位方法中的算法。加以改進(jìn)就可以運(yùn)用到我們的系統(tǒng)中去。重點(diǎn)是車與車之間的事實(shí)通信，并且確定位置的辦法。這是一個(gè)難點(diǎn)，也是一個(gè)要利用我重新查找的資料中的辦法來解決。 首先講講我對有固定目標(biāo)例如交通燈等，定位方法的理解。結(jié)合自己找的論文，基于TDOA（信號到達(dá)時(shí)間差）用在這個(gè)路面上有固定光源的例如交通燈的方面。首先我在以前的周記中學(xué)到的很多方法都不行都基

24、本不可行。一個(gè)重要的原因便是路面上的固定點(diǎn)AP沒有那么多。室內(nèi)的TDOA也得進(jìn)行改進(jìn)才可以運(yùn)用到室外的情況。 TDOA在前面的周記中已經(jīng)講過，結(jié)合我查看的論文。最終會得到一個(gè)雙曲線方程組。在室外的情況下，改進(jìn)車的兩個(gè)前燈為可以發(fā)射光源的功能以外。在車的前燈位置安裝光電（Photodiode，PD）接收機(jī)使車的前燈位置區(qū)還具有接受光信號的能力。這樣才有光信號定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。PD接收機(jī)同時(shí)接收來之交通燈的定位信號，根據(jù)定位信號到達(dá)兩個(gè) PD接收機(jī)的時(shí)間差（Time Difference of Arrival， TDOA）計(jì)算目標(biāo)車輛（定義為兩個(gè)PD接收機(jī)的幾何中心）與交通燈的位置關(guān)系。最后根據(jù)

25、可見光通信技術(shù)獲取的交通燈的真實(shí)位置信息（或代表位置坐標(biāo)的 ID信息），換算得出目標(biāo)車輛的真實(shí)位置信息。這樣是可行的因?yàn)榻煌羰遣粫约洪L腳跑得，我們可以事先確定好交通燈的位置。這就類似于室內(nèi)可見光定位技術(shù)的固定點(diǎn)AP。下面結(jié)合論文講講我的想法，運(yùn)用雙曲線定位原理F1和F2為起始時(shí)刻對稱分布于 X 軸上的兩個(gè)間距為2c的PD接收機(jī)，并以速度v沿Y軸的正方向運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)1 和 F2 為 t 時(shí)刻PD接收機(jī)的位置,T 1為發(fā)射定位信號的交通燈， 那么可以根據(jù)可見光信號在初始時(shí)刻和t時(shí)刻到達(dá)兩個(gè)PD接收機(jī)的時(shí)間差 t1和t2，確定兩條離心率分別為e1和e2的雙曲線（分別對應(yīng)圖1中上邊和下邊的雙曲線，豎直

26、虛線為曲率e1雙曲線的左準(zhǔn)線）。x-c2+y2=e1*x-(-a1/e1) (1)x-c2+(y-y)=e2*x-(-a2/e2) (2)其中,y=v´t 為接收機(jī)在時(shí)間間隔 t 內(nèi)的移動(dòng)距離，離心率 e=c/a ,a=C ×t 為雙曲線上任意點(diǎn)到雙曲線兩個(gè)焦點(diǎn)距離差的一半,C =3*108m/s為可見光的傳播速度,t 為可見光信號到達(dá)兩個(gè) PD接收機(jī)的時(shí)間差。兩條雙曲線的四個(gè)交點(diǎn)T1,T2，T3和T 4 為滿足方程(1)和（2）的四個(gè)解,由于可見光信號到達(dá)探測器 F1的時(shí)間小于探測器F2，那么交通燈應(yīng)位于 x<0 的左半平面內(nèi)，即雙曲線的左半支上， 可以有效去除T2

27、 和T4兩個(gè)假解；而非全向接收的PD接收機(jī)決定交通燈應(yīng)位于接收機(jī)的最大視場角內(nèi)，即 y>0 且 y>y ，可以有效去除假解T3 ，確定交通燈T1在 XY 坐標(biāo)系上的位置坐標(biāo)，以及交通燈T1與PD接收機(jī)的位置關(guān)系。結(jié)合交通燈T1的真實(shí)位置信息 (X，Y) ， 最終可以計(jì)算得出定位目標(biāo) （即坐標(biāo)系原點(diǎn)） 的真實(shí)位置信息 (X-x，Y-y) 。這樣的方式的局限性在于必須要求交通燈與車輛等高。這就使得有些交通燈就不能發(fā)揮作用。例如西電東門口的交通燈，太高了。一般的車輛根本不可能和它等高，這里就出現(xiàn)了一個(gè)新的問題需要解決，從我們的生活實(shí)際出發(fā)。我們只見過比車高的或者和車等高的交通燈。沒有比車

28、低的信號燈，那樣的話司機(jī)看不見。就失去了作為交通指示的意義。我們在這里主要討論高信號燈的情況。TDOA單燈定位改進(jìn)方法中,A1和A2為初始時(shí)刻對稱分布于 XYZO 坐標(biāo)系 X 軸上的兩個(gè)接收機(jī)(-c,0,0)和(c,0,0),為簡化計(jì)算,假設(shè)兩個(gè)接收機(jī)在XOY平面內(nèi)以速度v沿正向運(yùn)動(dòng)，則t時(shí)刻這兩個(gè)接收機(jī)的位置B1和B2為（-c,y,0）和(c,y,0)交通燈 T1在XYZO坐標(biāo)系上的坐標(biāo)為,T1A1A2平面與XOY平面的夾角為1=arctan(xy),T1B1B2平面與 XOY 平面的夾角為2=arctan(z/y-y),沿T1A1A2平面與T1B1B2平面的交線MN將T1B1B2平面旋轉(zhuǎn)=

29、2-1與T1A1A2平面重合,可得接收機(jī)B1和B2的映射點(diǎn)B1和B2 。根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換理論，映射點(diǎn) B1和B2 在XYZO坐標(biāo)系上的坐標(biāo)（x1', y1', z1'）和(x2', y2', z2')換矩陣T的逆矩陣，當(dāng)交通燈的真實(shí)高度Z與接收機(jī)實(shí)際高度z已知時(shí)，交通燈與兩映射點(diǎn)1和2的距離差。最后轉(zhuǎn)換得出定位目標(biāo) （即 XYZO 坐標(biāo)系原點(diǎn)）的真實(shí)位置 (X x，Y y，Z -z)2.車與車之間的相互定位通信：根據(jù)翻譯的得到的思路車與車要運(yùn)用相位差定位技術(shù)。.可見光可用于相對車輛之間相互的定位。在這種系統(tǒng)中，每個(gè)尾燈或前照燈發(fā)出高頻正弦曲線，車輛上

30、的不同燈就可以通過各自的接收器測量接收的正弦信號的相位差。每個(gè)燈之間的不同距離信息可以通過相位差來計(jì)算。當(dāng)有兩個(gè)或者更多的距離差可以使用時(shí)（即，兩個(gè)車輛之間建立起來超過3個(gè)VLC鏈接），可以在2D平面上用已經(jīng)得到的數(shù)據(jù)列出一組方程求解這些方程組，可以得到相對位置信息（當(dāng)這個(gè)要求不滿足時(shí)，但至少一條鏈路可用，該系統(tǒng)可以隨時(shí)返回，自由地實(shí)現(xiàn)GPS與VLC的切換。相比于現(xiàn)在車輛產(chǎn)品使用的測距傳感器，例如雷達(dá)和激光測距儀，VLP是更具成本效益，幾十厘米的其誤差的量級性能足以滿足大多數(shù)安全應(yīng)用。完成了車與車輛之間的關(guān)于載波相位差分技術(shù)的定位的思路。在單站無源定位中，當(dāng)輻射源目標(biāo)和觀測平臺之間存在相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以利用信號的到達(dá)方向和相位變化率來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)定位。這種基于相位差變化率的無源定位技術(shù)與傳統(tǒng)測向交會定位技術(shù)相比，增加了相位差變化率觀測量，解決了測向交會需要較大交會角、定位時(shí)間長等問題。對于車輛而言，車輛在行駛的過程中間車燈已經(jīng)我們的事先處理車燈就