1 湖南工业大学 计算机学院，湖南 株洲 412007
2 深圳华创芯光科技有限公司，广东 深圳 518118
3 河北工业大学 电子信息学院，天津 050019
4 湖南师范大学 物电院，长沙 410081
针对室内可见光定位(VLP)实际应用的大面积面板灯排列场景中存在的定位精确度低、信号干扰严重等问题，提出了一种基于接收信号强度(RSS)算法的码分多址(CDMA)调制解调VLP系统，介绍了RSS算法和CDMA调制解调VLP系统原理，通过实验验证了系统定位精度。实验结果表明：在未考虑实时移动和延迟刷新等因素的情况下，固定点位的定位最大误差为0.3 m，算法解决了传统定位算法中边缘角落区域定位精度低的问题，提高了VLP系统的鲁棒性。
可见光定位 码分多址 接收信号强度 光定位算法 鲁棒性 visible light positioning, code division multiple
郑州商学院信息与机电工程学院, 河南 郑州 451200
针对目前算法对激光焊接熔池图像进行光斑中心定位时, 由于未能对图像信息进行有效地干扰抑制, 导致该算法在中心定位过程中, 存在定位精度低、定位效果差以及定位性能低的问题, 提出激光焊接熔池图像光斑中心线性定位算法。该算法首先对激光熔池图像进行去噪、干扰抑制、信息增强等处理, 并依据处理结果提取图像特征; 再使用Hough变换方法对图像特征参数进行变换, 完成激光光斑中心信息的提取; 最后通过提取的信息, 实现激光光斑中心的线性定位。试验结果表明, 运用该算法进行光斑中心定位时, 定位精度高、定位效果好以及定位性能强。
激光焊接 熔池图像 光斑中心 线性定位 定位算法 laser welding molten pool image spot center linear positioning positioning algorithm
为解决航站楼内非视距误差降低三边定位算法精度的问题，提出自适应三边定位算法。该算法通过引入平均差作为基站选择的标准，选择距离平均差最小的三个基站，提升了基站到标签距离信息的可靠性。并以欧氏距离判断三边定位算法中两圆的位置关系，结合位置判断系数和平均差来修正误差可能性大的圆半径。设计迭代更新圆半径的流程，以两圆相交点距离10 cm为迭代停止阈值，将三圆交点的外接圆的圆心作为标签的位置。添加高斯噪声来近似非视距误差，通过仿真实验验证算法的有效性，在10%高斯噪声下，标签定位误差为10.5 cm。并搭建实际旅客定位系统，实验验证本文算法的标签定位精度小于10 cm，较加权质心法，本文算法的定位误差在X、Y、Z方向上降低了13%。
遥感 自适应三边定位算法 非视距误差 航站楼 室内定位 超宽带 激光与光电子学进展
2022, 59(2): 0228002
西安邮电大学通信与信息工程学院，陕西 西安 710121
为了提高用于激光半主动导引系统的四象限探测器对激光光斑中心定位的精度，分析了四象限探测器的定位原理，并对不同光斑模型下常用的定位算法进行了仿真分析。在对传统定位算法进行分析的基础上，针对高斯光斑模型下定位算法的不足，结合标准正态分布的特点，对高斯光斑模型下的定位算法进行了合理的改进。通过仿真分析和设计的实验验证，结果表明，改进后的高斯算法的均方根误差比传统的高斯算法减小了60.4%，在一定程度上提高了对激光光斑中心位置定位的精度和线性范围。
四象限探测器 定位算法 高斯分布 光斑中心 激光半主动导引 four-quadrant detector location algorithm Gaussian distribution spot center laser semi-active guidance
1 西北师范大学物理与电子工程学院, 甘肃 兰州 730070
2 甘肃省智能信息技术与应用工程研究中心, 甘肃 兰州 730070
高效的定位算法是实现机器人自主运动的前提,由于激光模型受复杂环境的限制,传统自适应蒙特卡罗定位(AMCL)算法提供的位姿精度有限。提出一种增加扫描匹配(SM)和离散傅里叶变换(DFT)的优化AMCL算法,将传统AMCL的加权均值输出作为SM的初始值,通过构建激光雷达观测点与先验地图的匹配函数模型,利用高斯牛顿的方法优化求解,最终通过DFT滤波滤除位置处的小抖动,提升了系统的稳定性和鲁棒性。通过运动中的绝对定位实验和重复定位,实验验证了优化算法优于传统AMCL算法,优化算法有效提高了系统定位精度,同时保证了鲁棒性。
遥感 机器人定位 自适应蒙特卡罗定位算法 激光雷达 扫描匹配 高斯牛顿 激光与光电子学进展
2021, 58(20): 2028003
重庆理工大学 电气与电子工程学院, 重庆 400054
针对室内复杂环境和室内照明节点拓扑结构对可见光定位精度的影响, 基于近似完美三角点测试(APIT)算法设计了一种多LED照明节点的可见光室内定位方法。该方法利用信号传输时间作为节点间距大小的判断凭证, 结合APIT定位算法, 实现室内可见光定位。仿真结果表明: 该定位方法的定位误差在0.24 m左右浮动, 在保证了定位精度的基础上, 精简了定位设备成本, 并提升了定位算法的计算效率, 使得定位系统在实际场景中的应用更具稳定性与适用性。
可见光定位 多LED照明节点 信号传输时间 近似完美三角点测试定位算法 visible light location multi-LED lighting node signal transmission time approximate perfect triangle point test positionin
1 桂林电子科技大学信息与通信学院认知无线电与信息处理教育部重点实验室，广西 桂林 541004
2 广西信息科学实验中心，广西 桂林 541004
考虑室内复杂环境对可见光定位精度的影响,提出了一种基于可见光指纹的室内定位方法。利用定位终端接收来自室内不同LED发出的信号强度信息,构建特征,将物理坐标作为标签,采用支持向量机回归(SVR)算法学习模型,确定移动目标粗略的位置范围。同时,为了进一步优化定位性能,以该位置范围作为限制条件,采用指纹定位算法实现更精确的定位。将所提定位方法在4 m×4 m×3 m的空间区域中进行了实验。结果表明,该方法定位误差小于1 cm的概率为67.5%,与SVR定位算法相比,平均定位精度提高了93.98%;与传统的基于指纹的定位方法相比,该方法可以在更低复杂度的情况下实现更精确的定位,有效提高了室内定位精度及其数据的利用率。
光通信 室内定位 信号强度 支持向量机回归 指纹定位算法 激光与光电子学进展
2019, 56(16): 160601
内蒙古科技大学 信息工程学院, 内蒙古 包头 014010
为了提高室内定位精度, 实现三维定位, 文章提出了一种基于单个发光二极管(LED)的室内反向定位系统。该定位系统解决了利用多个LED定位时的干扰问题, 其将日常所用的白光LED作为光源, 既与实际情况相符, 又便于将来推广使用。该定位系统根据接收机接收到的光照度来估算距离, 以残差平方和最小为目标函数拟合出最佳回归曲线, 再利用三边定位原理以及空间几何关系确定接收机坐标。实验结果表明, 在实际应用场景中, 该定位系统能够实现准确的室内定位服务。
发光二极管 室内定位 光照度 定位算法 LED indoor positioning light localization algorithm
1 苏州大学 电子信息学院, 江苏 苏州 215006
2 中国科学院大学 电子电气与通信工程学院,北京 101408
3 武汉邮电科学研究院有限公司 光纤通信技术和网络国家重点实验室,武汉 430074
为了提升可见光通信(VLC)定位系统的频谱和功率利用率, 文章提出了一种基于非对称限幅和直流偏置的光正交频分复用(ADO-OFDM)的VLC定位集成系统。该通信定位集成系统具有比基于非对称限幅的光正交频分复用(ACO-OFDM)的VLC定位集成系统更高的频谱利用率和比基于加直流偏置的光正交频分复用(DCO-OFDM)的VLC定位集成系统更高的功率利用率。同时, 文章还提出了一种差分修正定位算法, 所提算法较于传统的三边定位算法其具有更高的定位精度。
可见光通信 通信定位集成系统 非对称限幅和直流偏置的光正交频分复用系统 差分修正定位算法 VLC integrated system of communication and locations ADO-OFDM differential correction location algorithm
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
针对相位敏感光时域反射计(ΦOTDR)分布式光纤扰动传感系统中激光器的频率漂移严重影响系统定位准确度的问题, 提出了一种新的基于频谱分析的定位算法。该算法将采集的散射曲线数据进行傅里叶变换, 然后选择特征频率区间进行功率谱累加得出定位结果, 可以有效抑制激光器频漂引起的定位误差。最后搭建了长度为8km的样机进行定位算法的测试, 系统的信噪比得到了改善, 定位准确性提高, 验证了算法的有效性。
激光器频率漂移 定位算法 频谱分析 特征频率区间 laser frequency drift ΦOTDR ΦOTDR localization algorithm spectrum analysis characteristic frequency range
