Please wait a minute...
浙江大学学报(工学版)
浙江大学学报(工学版)
电气工程     
基于特征光源的三维室内定位技术
黄吉羊,孟濬,张燃
浙江大学 电气工程学院,浙江 杭州 310027
Three-dimensional indoor positioning technology based on characteristic light source
HUANG Ji yang,MENG Jun,ZHANG Ran
College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
 全文: PDF(1597 KB)   HTML
摘要：

针对当前室内定位技术精度低、局限大、缺乏高度信息和抗干扰性差等问题,以特征光源为固定单元,球形采光装置为移动单元,基于对光信号的角度测定建立模型实现三维室内定位.球面采光模式突破了传统平面采光对光源位置的限制,实现了360°全方位采光,能够获得包含高度在内的三维位置信息|基于光的粒子性的定位方式避免了由于光的波动性引起的伪光源干扰,阵列化布局和优化算法提高了定位精度.Matlab仿真结果、实物实验结果及精度分析证实,利用常规的LED光源、光纤和光传感器,该定位技术能够在3 m高的房间内达到0.03 m左右的定位精度,实现了低成本下的高精度三维室内定位.
Abstract:

A three-dimensional indoor positioning technology based on characteristic light source and spherical lighting device was proposed in order to solve the following problems: low accuracy, lots of limitations, lack of height information and poor anti-jamming capability in indoor position system (IPS). The technology measures the angle of optical signal. Spherical lighting device can receive light in all direction and get height information compared with the flat mode. Pseudo-source interference caused by the wave nature will not be introduced with the use of the particle nature of light. Array layout and optimization algorithm can further improve the positioning accuracy. Both simulation experiment in Matlab and physical experiments were conducted. The experimental results and the analysis of accuracy confirmed that the positioning accuracy can be controlled within 0.03 m in a 3 m high room with conventional LED light source, optical fiber and optical sensor. The three-dimensional indoor positioning technology can achieve high accuracy at low cost．
出版日期: 2016-07-23
:  TP 391  
基金资助:

浙江省科技厅科技计划公益技术研究基金资助项目(20011C23097)；浙江省自然科学基金资助项目(LY12F03023).
通讯作者: 孟濬，男，副教授. ORCID:0000-0002-7633-3624.     E-mail: junmeng@zju.edu.cn
作者简介: 黄吉羊（1991-），男，硕士生，从事移动医疗、智能家居的研究. ORCID:0000-0002-2822-6613. E-mail:21310164@zju.edu.cn
服务　　
把本文推荐给朋友
加入引用管理器
E-mail Alert
RSS
作者相关文章　　

引用本文:

黄吉羊,孟濬,张燃. 基于特征光源的三维室内定位技术[J]. 浙江大学学报(工学版), 10.3785/j.issn.1008-973X.2016.07.024.

HUANG Ji yang,MENG Jun,ZHANG Ran. Three-dimensional indoor positioning technology based on characteristic light source. JOURNAL OF ZHEJIANG UNIVERSITY (ENGINEERING SCIENCE), 10.3785/j.issn.1008-973X.2016.07.024.

链接本文:

http://www.zjujournals.com/eng/CN/10.3785/j.issn.1008-973X.2016.07.024    或    http://www.zjujournals.com/eng/CN/Y2016/V50/I7/1393

［1］ 庄春华, 赵治华, 张益青, 等. 卫星导航定位技术综述［J］. 导航定位学报, 2014, 2(1): 34-40．
ZHUANG Chunhua, ZHAO Zhihua, ZHANG Yiqing, et al. Overview on seamless positioning technologies of satellite navigation ［J］. Journal of Navigation and Positioning, 2014, 2(1): 34-40．
［2］ 陈忠贵, 帅平, 曲广吉. 现代卫星导航系统技术特点与发展趋势分析［J］. 中国科学(E), 2009, 39(4): 686-695．
CHEN Zhonggui, SHUAI Ping, QU Guangji. Analysis of technical characteristics and development trend of modern satellite navigation systems ［J］. Science in China (Series E) , 2009, 39(4): 686-695．
［3］ 姜西瑞. 基于GPS和GSM/GPRS的定位系统的设计与实现［D］. 北京: 中国科学院计算技术研究所, 2006: 8-12．
JIANG Xirui. The design and implementation of positioning system based on GSM/GPRS and GPS ［D］. Beijing: Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Science, 2006: 8-12．
［4］ 陈璋鑫. LOS/NLOS无线定位方法研究［D］. 成都: 电子科技大学, 2009: 1-19．
CHEN Zhangxin. Study of LOS/NLOS wireless positioning method ［D］. Chengdu: University of Electronic Science and Technology of China, 2009: 1-19．
［5］ 张立立, 钟耳顺. 无线室内定位技术［C］∥中国地理信息系统协会第八届年会论文集. 北京: 中国地理信息系统协会出版社, 2004: 966-973．
ZHANG Lili, ZHONG Ershun. Wireless indoor position location technology ［C］∥8th Annual Conference Proceedings of CAGIS. Beijing: CAGIS Press, 2004: 966-973．
［6］ 方震, 赵湛, 郭鹏, 等. 基于RSSI测距分析［J］. 传感技术学报, 2007, 20(11): 2526-2530.
FANG Zhen, ZHAO Zhan, GUO Peng, et al. Analysis of distance measurement based on RSSI ［J］. Chinese Journal of Sensors and Actuators, 2007, 20(11): 2526-2530.
［7］ 汪苑, 林锦国. 几种常用三维室内定位技术的探讨［J］. 中国仪器仪表, 2011, 2(2): 54-57．
WANG Yuan, LIN Jinguo. Indoor location technique based on RFID ［J］. China Instrumentation, 2011, 2(2): 54-57．
［8］ YOSHINO M, HARUYAMA S, NAKAGAWA M. Highaccuracy positioning system using visible LED lights and image sensor ［J］. Radio and Wireless Symposium, 2008,12(1): 439-442.
［9］ RAHMAN M S, HAQUE M M, KIM K D. Indoor positioning by LED visible light communication and image sensors ［J］. International Journal of Electrical and Computer Engineering(IJECE), 2011, 1(2): 161-170．
［10］ RAHMAN M S, HAQUE M M, KIM K D. High precision high precision indoor positioning using lighting LED and image sensor ［C］∥ International Conference on Computer and Information Technology(ICCIT). Dhaka: Dhaka Press, 2011: 22-24．
［11］ 沈芮, 张剑. 基于可见光通信的室内定位方法［J］. 信息工程大学学报, 2014, 15(1): 41-45．
SHEN Rui, ZHANG Jian. Indoor location method based on visible light communication ［J］. Journal of Information Engineering University, 2014, 15(1): 41-45．
［12］ ZHANG W, KAVEHRAD M V. A 2D indoor localization system based on visible light LED ［C］∥Photonics Society Summer Topical Meeting Series. Mexico: Playa del Carmen Press, 2012: 80-81．
［13］CHEOK AD, LI Y. A novel lightsensorbased information transmission system for indoor positioning and navigation ［J］. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2011, 60(1): 290-299．
［14］ 杜志泉, 倪锋, 肖发新. 光纤传感技术的发展与应用［J］. 光电技术应用, 2014(6): 7-12．
DU Zhiquan, NI Feng, XIAO Faxin. Development and application of optical fiber sensing technology ［J］. ElectroOptic Technology Application, 2014(6): 7-12.
[1] 何雪军, 王进, 陆国栋, 刘振宇, 陈立, 金晶. 基于三角网切片及碰撞检测的工业机器人三维头像雕刻[J]. 浙江大学学报(工学版), 2017, 51(6): 1104-1110.
[2] 王桦, 韩同阳, 周可. 公安情报中基于关键图谱的群体发现算法[J]. 浙江大学学报(工学版), 2017, 51(6): 1173-1180.
[3] 尤海辉, 马增益, 唐义军, 王月兰, 郑林, 俞钟, 吉澄军. 循环流化床入炉垃圾热值软测量[J]. 浙江大学学报(工学版), 2017, 51(6): 1163-1172.
[4] 毕晓君, 王佳荟. 基于混合学习策略的教与学优化算法[J]. 浙江大学学报(工学版), 2017, 51(5): 1024-1031.
[5] 王亮, 於志文, 郭斌. 基于双层多粒度知识发现的移动轨迹预测模型[J]. 浙江大学学报(工学版), 2017, 51(4): 669-674.
[6] 廖苗, 赵于前, 曾业战, 黄忠朝, 张丙奎, 邹北骥. 基于支持向量机和椭圆拟合的细胞图像自动分割[J]. 浙江大学学报(工学版), 2017, 51(4): 722-728.
[7] 穆晶晶, 赵昕玥, 何再兴, 张树有. 基于凹凸变换与圆周拟合的重叠气泡轮廓重构[J]. 浙江大学学报(工学版), 2017, 51(4): 714-721.
[8] 黄正宇, 蒋鑫龙, 刘军发, 陈益强, 谷洋. 基于融合特征的半监督流形约束定位方法[J]. 浙江大学学报(工学版), 2017, 51(4): 655-662.
[9] 蒋鑫龙, 陈益强, 刘军发, 忽丽莎, 沈建飞. 面向自闭症患者社交距离认知的可穿戴系统[J]. 浙江大学学报(工学版), 2017, 51(4): 637-647.
[10] 郭梦丽, 达飞鹏, 邓星, 盖绍彦. 基于关键点和局部特征的三维人脸识别[J]. 浙江大学学报(工学版), 2017, 51(3): 584-589.
[11] 戴彩艳, 陈崚, 李斌, 陈伯伦. 复杂网络中的抽样链接预测[J]. 浙江大学学报(工学版), 2017, 51(3): 554-561.
[12] 刘磊, 杨鹏, 刘作军. 采用多核相关向量机的人体步态识别[J]. 浙江大学学报(工学版), 2017, 51(3): 562-571.
[13] 王海军, 葛红娟, 张圣燕. 基于核协同表示的快速目标跟踪算法[J]. 浙江大学学报(工学版), 2017, 51(2): 399-407.
[14] 张亚楠, 陈德运, 王莹洁, 刘宇鹏. 基于增量图形模式匹配的动态冷启动推荐方法[J]. 浙江大学学报(工学版), 2017, 51(2): 408-415.
[15] 刘宇鹏, 乔秀明, 赵石磊, 马春光. 统计机器翻译中大规模特征的深度融合[J]. 浙江大学学报(工学版), 2017, 51(1): 46-56.