基于互补光电二极管阵列的三维光定位方法

核电站内部分任务辐照水平高,不适合人员直接完成,因此需要借助具有定位功能的机器人。在禁辐射区域,可以采用无线光定位作为替代方案。相对于射频定位系统,无线光定位能够提供厘米级的定位精度,更精准地进行场地监控,保障了工作人员的生命安全。针对这些应用,本文提出了一种基于光电二极管阵列的三维光定位方法。通过将光电二极管组合成方向互补的光电二极管对,使接收机能够接收任意角度的入射光信号。此外,基于互补光电二极管阵列,能够通过求解线性方程组,获得简洁的三维用户位置的闭式表达式。与已有的到达角(Angle of Arrival,AOA)、到达时间(Time of Arrival,TOA)、接收信号强度(Received Signal Strength,RSS)等三维室内定位方法相比,该方法的优势在于:不依赖同步、调制—解调系统;运算复杂度低;仅要求一个光源;能够在一定范围内提供厘米级精度。仿真结果表明,该方法能够在一毫秒时间内估计用户位置,且在靠近光源时达到5厘米以内的定位误差。