基于手机相机的可见光成像通信实验系统设计

针对现有通信工程类专业课程实验大多以仿真为主,软硬件开发等实操类实验项目不足的问题,设计了一套基于手机相机的可见光成像通信实验系统。该系统利用上位机编辑信息,通过STM32单片机驱动放大电路,控制条形LED(Light Emitting Diode)的高频闪烁,实现信息的调制和传输。采用手机相机作为接收器,基于Android Studio开发手机应用程序,实现条带信息采集、解调和解码等功能,并实时显示发布信息。系统融合嵌入式软硬件开发、 Android开发等实用型技术,激发学生的学习兴趣。搭建的实验平台逐步实现编码、调制、传输、解调和解码,使学生对可见光通信原理有深入的理解,有助于专业教育理论课程的学习。

基于BP神经网络的可见光成像通信列车定位方法

基于通信的列车控制(CBTC)系统的列车定位功能在保障列车安全运行方面具有重要作用。为了提高列车定位的实时性和准确性,依据地铁隧道内LED光源固有的布置方式,提出了一种基于BP神经网络(BPNN)和可见光成像通信相结合的列车定位算法。首先,在光条纹码调制时将不同的特征变量引入身份识别(ID)信息中,使用BPNN对LED‑ID信息分类识别,得到LED光源的位置信息,并通过惯性测量单元(IMU)获取相机成像时的姿态角;然后,结合图像传感器(IS)和LED光源之间的几何关系求出二者的相对位置,得到列车的位置坐标;最后,通过仿真实验验证了所提定位算法的有效性。研究结果表明:静态实验中的平均定位误差为2.31 cm,动态实验中的平均定位误差小于5 cm,而且所提定位算法仅需单个LED光源通信,平均定位时间为51.34 ms。所提方法提高了列车定位的实时性和精度,可以作为现有列车定位方法的补充。

基于单目视觉和可见光成像通信的地铁列车定位

精确的位置信息是基于通信的列车控制(CBTC)系统保证列车安全运行的关键因素。因此,提出了一种基于可见光成像通信与单目视觉测量的高精度列车定位方法,旨在为列车提供一种精度高、成本低、维护量小且不易受干扰的定位方案。使用单目相机捕捉发光二极管(LED)的光源图像,利用惯性测量单元测量相机的三维姿态角。采用可见光成像通信技术获取LED光源的坐标和形状信息。运用相机成像原理及几何关系得到相机与LED光源的相对坐标,实现列车定位。以实际线路数据以及列车参数为依据的测试结果表明,该方法的最大定位误差为35.56 cm,最小定位误差为1.78 cm,平均定位误差为12.26 cm,能够满足CBTC系统对列车定位精度的要求。