基于白光LED的室内高精度定位算法的实现

搭建了室内可见光定位系统,实验上探索了接收信号强度比定位算法的可行性。通过控制多个LED光源在不同时隙的亮暗,分别传输直流与正弦信号,使用照度计及光电探测器测试接收信号强度,对接收机位置进行了估计。其中使用直流信号时,在与光源所在平面相距59cm的接收平面内,得到最大误差为2.05cm、平均误差为8.64mm的定位精度;使用正弦信号时,在与光源平面相距30cm的接收平面内,得到最大误差为1.09cm、平均误差为5.6mm的定位精度,并且使用交流信号时实验结果不受环境杂散光的干扰。

基于质心寻峰的调频连续波激光干涉位移传感器

调频连续波激光干涉技术在精密测量领域中应用广泛,针对其高精度位移解调问题,本文将质心法应用于其拍频信号的解调中,提出了一种基于质心寻峰法的相位解调算法并进行实验与分析。提出的算法在对截取的拍频信号进行平滑滤波与分峰截幅等处理基础上,通过质心坐标公式得到拍频信号的质心,质心横坐标即为峰值位置,最后通过相位鉴别算法解调出位移。在仿真中设置信噪比(SNR)为15 dB,算法的相位误差为0.016 rad,位移误差为2.04 nm。搭建调频连续波激光干涉位移测量系统进行实验验证,实验结果表明:当固定距离为44 mm时,位移随机误差标准差为2.18 nm。与常规的过零点检测法进行对比分析,结果表明该算法的测量误差降低了49%,分辨率获得了提高,具有广泛的应用前景。

基于Mobitex的无线抄表系统设计

相对于传统的无线抄录电表方式,基于Mobitex无线抄表方式具有数据量大、数值准确、效率高、实时性强、成本低等特点,具有十分重要的使用和推广价值。结合无线抄表系统的工作原理和结构特点,介绍了一种基于Mobitex无线通信网络的抄表系统,系统中Mobitex抄表器定时读取电表的电能量等数据,并通过Mobitex网络将数据上传到中心站,中心站管理软件对数据进行分析处理,实现线损分析管理等高级功能,同时,中心站管理软件可对抄表器进行远程在线升级软件、远程复位、补数等管理。系统目前已在鞍山市试点运行一年多,性能可靠,满足要求,实现了无线抄表系统的智能化管理。

基于多个传感器的VLC室内定位算法研究

为了实现移动机器人的快速高精度定位,提出了一种基于多个传感器的室内定位模型,研究了其可见光通信技术(VLC)室内定位算法,并对该算法进行了实验验证。首先研究基于AOA定位算法,利用传感器的响应曲线,结合室内定位模型,通过拟合预测算法计算出信号到达角度实现定位;然后综合多个传感器的定位模型和AOA定位算法,分析得出一种室内定位的实现方式,通过实验验证了该定位模型和定位算法的实现可行性。结果表明:其定位精度达13.6cm,定位周期为0.1s,相较于传统的AOA定位算法,该算法定位精度高、成本低、可行性高且定位速度快。

基于微惯导与VLC的室内高精度定位技术研究

高精度室内定位在很多场合的实用性和必要性日趋显著,其应用前景广阔,已成为研究前沿。基于微惯导技术的室内定位,是目前最为精确和有效的一项定位技术,但由于微惯导测量组件存在不可避免的漂移现象,使其无法长时间独立用于目标的定位。在此背景下,提出了一种基于微惯导(Micro-Inertial Navigation System,Micro-INS)与可见光通信(VLC)系统相结合的定位方法。在该方法中,首先通过微惯导测量组件进行航位推算,然后利用获取的VLC信号对微惯导系统的位置信息进行校准,补偿微惯导系统的定位累积误差。定位实验结果表明,文章所提出的方法可有效地提高系统定位精度,实现室内的长时间精确定位。

基于OWC的越区切换算法和资源分配策略

无线光通信(Optical Wireless Communication,OWC)是一种新型短距离无线通信技术。为了保证移动用户在多个LED服务区域间的持续通信,提出一种均衡通信速度和通信距离的越区切换算法。在该算法中,移动用户将选择通信距离尽可能长的小区来保证较长的通信时间,同时算法也将用户的移动方向考虑在内,并研究了在多用户情况下,通信网络的资源分配和调度策略,以保证接入网络的用户数量增多时,网络通信不受影响。仿真结果表明,切换算法有效地降低了用户的切换频率和通信中断率,并且提高了系统吞吐量;多小区协作网络下采用首入首出(First Input First Output,FIFO)的全局分配策略,提高了小区的平均利用率。

一种新型VLC高精度混合定位算法的实现

为了实现移动机器人的高精度定位,研究了一种新型的可将光混合定位算法,并对该算法进行了理论分析和实验验证。首先,针对传统信号接收强度(RSS)定位算法与到达角度(AOA)定位算法的优缺点,改进了RSS算法,使其不再利用接收到的信号强度和距离的关系而改用接收到的信号强度和探测器旋转角度的关系,并综合以上两种算法分析得到一种混合定位算法模型。同时对混合型算法进行理论分析,主要从角度的测量方面,确定要达到的目标参数,进而可以达到理想的定位精度。然后通过实验验证该算法模型的实现可行性,主要从测量出的角度数据进行计算,并分析通过该实验数据计算出的定位精度是否达到定位精度目标。实验结果表明:定位精度为6.11 cm,高于10 cm定位目标。同时分别相对于其他两种定位算法,该算法定位精度高、成本低、可行性高。

手持LED光源频闪检测仪的设计与实现

采用S3C2440嵌入式微处理器,设计了一种由光电探测模块、信号调理模块、高速AD转换模块和时频谱分析波形显示模块组成的具有LED光源频闪检测功能的手持LED光源频闪检测仪。采用LabView开发了基于WINCE操作系统的时频谱分析模块,实现了波形数据分析与保存等功能,同时建立了系统的频闪参数模型,通过对频闪百分比和频闪指数等参数的计算来表征光源频闪波形的特征,并分析引起光源频闪的因素。实验结果表明,所设计的手持LED光源频闪检测仪检测范围可达到50Hz^20 MHz,检测精度为一级(±3%)。完全满足检测LED光源频闪的需要。

投影用二维激光光源模块的设计和优化

设计了一种大功率、小体积、可有效降低散斑的投影用二维激光光源模块。该激光光源模块由二维激光二极管(LD)阵列和微透镜阵列两部分组成,不需要其他光学器件,可直接获得均匀的矩形照明光斑。使用Zemax软件建立了具体的模型,分别分析了LD的发散角、个数、间距以及光束经透镜后发散角等参数对光能利用率、光束形状、光斑大小、光束照明位置以及光束均匀性的影响。根据理论分析设计了一种用于液晶显示器(LCD)投影系统的二维激光光源模块。