西电中期答辩标准PPT.ppt

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1、指指导教教师：论文文题目目:车载可可见光定位技光定位技术研研究究n班班级：011211n学学生生：n学学号号：系统的背景及意义系统的背景及意义n 背景：随着技术的进步出现了可见光通信技术，是利用荧光灯或发光二极背景：随着技术的进步出现了可见光通信技术，是利用荧光灯或发光二极管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的，为可见光技术运管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的，为可见光技术运用在定位方面奠定了基础。由于用在定位方面奠定了基础。由于GPS等传统的定位技术具有一定的局限性，等传统的定位技术具有一定的局限性，在一些特殊情况下，例如山区或者隧道中往往会失效，而且定位误差大只

2、能在一些特殊情况下，例如山区或者隧道中往往会失效，而且定位误差大只能运用在一般应用意义上的定位。对于车联网中设想的安全避免碰撞也无法满运用在一般应用意义上的定位。对于车联网中设想的安全避免碰撞也无法满足要求，而可见光定位技术能解决这些问题。足要求，而可见光定位技术能解决这些问题。n意义：中国经济经过多年的发展汽车保有量越来越多以至于一些大城市都出意义：中国经济经过多年的发展汽车保有量越来越多以至于一些大城市都出现了汽车限购措施，但是目前的车载现了汽车限购措施，但是目前的车载GPS不仅有上面提到的特殊场景无法不仅有上面提到的特殊场景无法运用更无法适应未来无人驾驶的趋势。定位精度误差过大，无法满足

3、无人驾运用更无法适应未来无人驾驶的趋势。定位精度误差过大，无法满足无人驾驶的要求。市场处于一片空白的情况下。所以市场的需求是旺盛，我们这套驶的要求。市场处于一片空白的情况下。所以市场的需求是旺盛，我们这套车载可见光系统恰恰是对车载可见光系统恰恰是对GPS的最好的补充，市场前景非常看好。的最好的补充，市场前景非常看好。n接下来我来给各位老师介绍一下我目前的进步与取得的成果。接下来我来给各位老师介绍一下我目前的进步与取得的成果。1.翻译完老师给的关键外文翻译翻译完老师给的关键外文翻译u从论文得到的启示：论文可见光通讯（VLC）利用在可调制的可见光辐射频谱内来携带自由空间中的有用的数字信息从而达到信

4、息交互的目的。通常来说一个常见的VLC系统会采用LED发光光源作为发射部分以及一个光电二极管作为接收组件。在过去的5年内，LED已经成为了在汽车照明中最为常见的装置由于大量的使用有了广泛交互的基础。这些都是因为LED具有更短的上升时间这使得它具有更长的使用寿命，高抗振动性，以及更高安全性。u如今，LED等可以很容易的在中央高位刹车灯（第三煞车灯）、刹车灯、转向灯、以及许多商用车辆的前照明灯中都会被很容易的找到它们的身影。由于它们的广泛运用以及很高的普及率使得VLC成为了一个新的并且很具有吸引力的解决办法运用实现V2V通信的这个问题上面的一个具有颠覆性意义的一个完全不同的方式。在一辆汽车身上一个

5、VLC发射系统和车子前面的两个照明用的灯以及车尾部上的两个尾灯相连接。它们合在一起创建了4个能发射相同的VLC信号的发射灯；同时一个光电检测器被相邻的放置在每一个光发射灯的旁边并且连到了一个VLC信号接收器上面去。其余附加的光电探测器可以被安装到汽车两侧后视镜的背面的位置从而实现对于整个车辆提供完整的通信覆盖以及车辆与其他车辆的通信无死角覆盖。至于摩托车或者类似于摩托车的装备处理办法是，摩托的前照明灯和尾灯也是同样地与VLC变送器相连接，这样就有了两个具有可以发送相同VLC信号的功能的灯，与此同时一个光电检测器被安装在紧挨着这两个灯的位置并且连接到VLC接收器上面去形成整个系统。如图所示确定了

6、如何安装设备：如图所示确定了如何安装设备：u这种安装方式作者已经通过了验证是可见光设备最佳安装位置这种安装方式作者已经通过了验证是可见光设备最佳安装位置这样的安装方式可以最大限度的降低成本和缩小盲点。从文献中我我还得这样的安装方式可以最大限度的降低成本和缩小盲点。从文献中我我还得到一个重要的信息可见光通信最大的问题就是会有盲点，这样子我在设到一个重要的信息可见光通信最大的问题就是会有盲点，这样子我在设计我的系统中会加以考虑。计我的系统中会加以考虑。2.大量阅读各种文献资料积累基础知识和素材大量阅读各种文献资料积累基础知识和素材在基站、在基站、WIFI、室内可见光定位、以及无线电常见的定位算法介

7、绍、室内可见光定位、以及无线电常见的定位算法介绍u（1）到达时间法（到达时间法（TOA）通过测量无线信号在发射端与待测点传播的单）通过测量无线信号在发射端与待测点传播的单程或者往返时间，根据信号传播速度来计算出发射端与待测点之间的距离程或者往返时间，根据信号传播速度来计算出发射端与待测点之间的距离。若测量单程时间，要求发射端或者待测点能记录信号发射的准确时间，。若测量单程时间，要求发射端或者待测点能记录信号发射的准确时间，对系统节点之间的时钟同步有较高的要求。若测量往返时间，则不要求发对系统节点之间的时钟同步有较高的要求。若测量往返时间，则不要求发射端与待测点之间的同步，只需要发射端或待测点有

8、比较精确的时钟。采射端与待测点之间的同步，只需要发射端或待测点有比较精确的时钟。采用此方法，用所测的往返时间除以用此方法，用所测的往返时间除以2即可得到单程时间，这个方法在测量即可得到单程时间，这个方法在测量传播时间中十分常见。若发射端到接收端的传播时间为传播时间中十分常见。若发射端到接收端的传播时间为t，无线信号的传，无线信号的传播速度为播速度为v，则发射端到接收端的距离，则发射端到接收端的距离s可估算为可估算为v*t。在确定空间中点。在确定空间中点的位置时，可使用三边定位方法。基于的位置时，可使用三边定位方法。基于WIFI的定位系统中，发射信号端的定位系统中，发射信号端为无线接入点为无线接

9、入点(AP)，在理想的环境下，选取，在理想的环境下，选取3个个AP为圆心，以估算出为圆心，以估算出AP到接收端的距离为半径画圆，在理想的情况下，三圆会相交于一点，到接收端的距离为半径画圆，在理想的情况下，三圆会相交于一点，这点即为待测点的空间位置。这点即为待测点的空间位置。u u（2）到达角度法（到达角度法（AOA）通过己知的）通过己知的AP节点和待测点间的角度进行定节点和待测点间的角度进行定位。在该定位机制中，通过接收端感知位。在该定位机制中，通过接收端感知AP发送信号的到达方向或者角度，发送信号的到达方向或者角度，然后可通过三角定位测量法然后可通过三角定位测量法(在接下来的计算节点位置的方

10、法中介绍在接下来的计算节点位置的方法中介绍)计计算出节点的。算出节点的。（3）到达时间差法（到达时间差法（TDOA）在）在TDOA方法通过测量无线信号从不同方法通过测量无线信号从不同AP的时间差来进行定位，这样做可以大大降低的时间差来进行定位，这样做可以大大降低AP与待测点时间同步的要求。与待测点时间同步的要求。待测点到达待测点到达AP的时间差为一定的值，可知待测点与的时间差为一定的值，可知待测点与AP的距离差也为定的距离差也为定值，待测点一定位于以值，待测点一定位于以AP为焦点的双曲线上，可用双曲线定位法算出空为焦点的双曲线上，可用双曲线定位法算出空间中点的位置，即求解出不同间中点的位置，即

11、求解出不同AP的双曲线的交点。若要求出的双曲线的交点。若要求出AP的位置，的位置，至少需要两个双曲线方程组成一个方程组，即需要至少需要两个双曲线方程组成一个方程组，即需要3个个AP。车辆行驶情况下实现可见光定位我认为应该分为车辆行驶情况下实现可见光定位我认为应该分为2中思路：中思路：1.是利用是利用道路上的固定光源交通灯。为此我找到一篇查阅了相关资料认真道路上的固定光源交通灯。为此我找到一篇查阅了相关资料认真理解了文章中的方法再加上自己的理解有了思路。理解了文章中的方法再加上自己的理解有了思路。基于基于TDOA（信号到达时间差）用在这个路面上有固定光源的例如交通灯的（信号到达时间差）用在这个路

12、面上有固定光源的例如交通灯的方面。首先我在以前的周记中学到的很多方法都不行都基本不可方面。首先我在以前的周记中学到的很多方法都不行都基本不可行。一个重要的原因便是路面上的固定点行。一个重要的原因便是路面上的固定点AP没有那么多。室内的没有那么多。室内的TDOA也得进行改进才可以运用到室外的情况。也得进行改进才可以运用到室外的情况。TDOA在前面的在前面的周记中已经讲过，结合我查看的论文。最终会得到一个双曲线方周记中已经讲过，结合我查看的论文。最终会得到一个双曲线方程组。在室外的情况下，改进车的两个前灯为可以发射光源的功程组。在室外的情况下，改进车的两个前灯为可以发射光源的功能以外。在车的前灯位

13、置安装光接收机使车的前灯位置区具有接能以外。在车的前灯位置安装光接收机使车的前灯位置区具有接受光信号的能力受光信号的能力如前图片所示如前图片所示。PD接收机同时接收来之交通灯的接收机同时接收来之交通灯的定位信号，根据定位信号到达两个定位信号，根据定位信号到达两个 PD接收机的时间差接收机的时间差。我们可以我们可以事先确定好交通灯的位置。这就类似于室内可见光定位技术的固事先确定好交通灯的位置。这就类似于室内可见光定位技术的固定点定点AP。下面结合论文讲讲我的想法，运用双曲线定位原理。下面结合论文讲讲我的想法，运用双曲线定位原理F1和和F2为起始时刻对称分布于为起始时刻对称分布于 X 轴上的两个间

14、距为轴上的两个间距为2c的的PD接收机，接收机，并以速度并以速度v沿沿Y轴的正方向运动，轴的正方向运动，F1 和和 F2 为为 t 时刻时刻PD接收机接收机的位置的位置,T 1为发射定位信号的交通灯，为发射定位信号的交通灯，那么可以根据可见光信号那么可以根据可见光信号在初始时刻和在初始时刻和t时刻到时刻到达这两个达这两个PD接收机的时间接收机的时间3.查看目前车载定位方面论文确定自己的思路查看目前车载定位方面论文确定自己的思路车与车之间的相互通信我主要利用的是老师给的外文文献中的资料思路，车与车之间的相互通信我主要利用的是老师给的外文文献中的资料思路，利用经过调制的高频可见光接受相位差来进行定

15、位。为此我查找了相关资利用经过调制的高频可见光接受相位差来进行定位。为此我查找了相关资料结合自己的思路想出了解决办法。料结合自己的思路想出了解决办法。可见光可用于相对车辆之间相互的定可见光可用于相对车辆之间相互的定位。在这种系统中，每个尾灯或前照灯发出高频正弦曲线，车辆上的不同位。在这种系统中，每个尾灯或前照灯发出高频正弦曲线，车辆上的不同灯就可以通过各自的接收器测量接收的正弦信号的相位差。每个灯之间的灯就可以通过各自的接收器测量接收的正弦信号的相位差。每个灯之间的不同距离信息可以通过相位差来计算。当有两个或者更多的距离差可以使不同距离信息可以通过相位差来计算。当有两个或者更多的距离差可以使用

16、时（即，两个车辆之间建立起来超过用时（即，两个车辆之间建立起来超过3个个VLC链接），可以在链接），可以在2D平面上平面上用已经得到的数据列出一组方程求解这些方程组，可以得到相对位置信息用已经得到的数据列出一组方程求解这些方程组，可以得到相对位置信息（当这个要求不满足时，但至少一条链路可用，该系统可以随时返回，自（当这个要求不满足时，但至少一条链路可用，该系统可以随时返回，自由地实现由地实现GPS与与VLC的切换。相比于现在车辆产品使用的测距传感器，例的切换。相比于现在车辆产品使用的测距传感器，例如雷达和激光测距仪，如雷达和激光测距仪，VLP是更具成本效益，几十厘米的其误差的量级性是更具成本效

17、益，几十厘米的其误差的量级性能足以满足大多数安全应用。完成了车与车辆之间的关于载波相位差分技能足以满足大多数安全应用。完成了车与车辆之间的关于载波相位差分技术的定位的思路。在单站无源定位中，当辐射源目标和观测平台之间存在术的定位的思路。在单站无源定位中，当辐射源目标和观测平台之间存在相对运动时，可以利用信号的到达方向和相位变化率来实现目标定位。这相对运动时，可以利用信号的到达方向和相位变化率来实现目标定位。这种基于相位差变化率的无源定位技术与传统测向交会定位技术相比，增加种基于相位差变化率的无源定位技术与传统测向交会定位技术相比，增加了相位差变化率观测量，解决了测向交会需要较大交会角、定位时间长等了相位差变化率观测量，解决了测向交会需要较大交会角、定位时间长等问题。对于车辆而言，车辆在行驶的过程中间车灯已经我们的事先处理车问题。对于车辆而言，车辆在行驶的过程中间车灯已经我们的事先处理车灯就相当于一个个发射源，而车灯下方或者后视镜后侧安装的光电二极管灯就相当于一个个发射源，而车灯下方或者后视镜后侧安装的光电二极管就相当于接收机。就相当于接收机。2.利用车与车之间的可见光互相通信利用车与车之间的可见光互相通信4.后续工作安排后续工作安排