基于VLC的新型无线定位识别系统的设计方案
VISONIC校园无线报警定位系统解决方案
VISONIC 校园无线报警定位系统解决方案近年来,随着校园公共安全事件的激增,校园安全己经成为了社会关注的焦点,如何保证学生在成长中尽量少受到不法之徒的侵害,在受到侵害时也能获得一定的自保自救能力。
是社会安全问题的重要环节。
很多学校给学校保安配置了部份保安人员装备,以提升他们对抗和制止暴力事件的能力。
绝大部份学校也安装了视频监控系统,对校区重点部位进行不间断视频监控来预防恶性事件的发生。
但是由于学校的校区面积大,进出通道多,保安人员也很难对园区进行十分严密的监控。
即使发生事件,等到获得通知赶到现场时,事件己经发生,只能起到制止和善后作用,而无法起到有效预防作用。
以色列VISONIC公司推出的便携式报警定位系统,提出了创造性的解决方案:VISONIC 利用高强度信号收发器,在校区组成一个立体信号收发平台。
在平台控制区域内,携带有报警器的人员,只需按下报警按钮,其报警信息会自动被附近的信号收发器接收,并传送到控制中心。
经过数据分析后,准确判定出报警人员信息和接收器信息,并根据信号强度进行判别报警点位置。
定位精度最高可达到2米以内。
控制中心获取报警信息后,可以通知最近的巡逻人员,赶到报警现场处理警情,也可以调整相应区域的摄像机方位以观查报警区域的情况或者向现场进行警告提示。
实施这套系统后,校内人员只需配带VISONIC的腕式、项链式等无线报警设备。
在受到侵害时,只需按下报警按钮,即可向控制中心进行报警,及时获得救助。
而通过设备ID和人员信息绑定,也可以现场获得报警人员的信息,避免恶意报警情况发生,提升警情处理效率。
VISONIC无线呼救和定位系统的实现VISONIC无线呼救和定位系统主要由几个部份组成,其实现效果图如下:VISONIC无线呼救和定位系统的组成部份一、报警在遇袭和遇到可能的侵袭时,使用者可以在第一时间按下报警器,向中心进行通报警情和定位信息。
VISONIC为定位系统配置了小巧美观的便携式报警器,包括腕带式和项链式,具有较好的防水防破坏性能。
基于VLC的无线导览系统的设计和实现
基于VLC的无线导览系统的设计和实现徐子轩;梁海莲;钟镇;何磊;顾晓峰【期刊名称】《光通信技术》【年(卷),期】2012(36)3【摘要】A novel wireless navigation system based on the visible light communication technology has been proposed. After appropriate modification of the light emitting diode (LED) illumination system at the place where the navigation system is installed, LEDs can emit visible light with the identification information. When the terminal equipped with the photodiode detector enters the illuminated area, the received identification information is converted by transimpedance amplifier, filter and level judgment circuits to digital signals, which are sent to the microprocessor. The positioning and wireless navigation functions can then be realized after decoding and comparing the identification information. A simplest wireless navigation system based on the Manchester encoding and decoding and the OOK modulation is built by using FPGA development kits, visible light transmitter and receiver. The feasibility of the demonstration system is verified by testing results.%提出了一种基于可见光通信技术的新型无线导览系统.在需要安装导览系统的地方对LED照明系统进行合适的改造,使LED发射带有识别码的可见光.当带有光电二极管的终端进入光照范围时,直接接受识别码,并经过跨阻放大器、滤波电路、电平判决器等电路处理后生成数字信号发送给后级微处理器,再通过解码、识别码比对等处理实现目标定位和无线导览的功能.利用FPGA开发套件及可见光发射机、接收机搭建了一个采用Manchester编解码和00K调制方式的最简无线导览系统,并通过测试验证了系统的可行性.【总页数】4页(P56-59)【作者】徐子轩;梁海莲;钟镇;何磊;顾晓峰【作者单位】江南大学电子工程系轻工过程先进控制教育部重点实验室,江苏无锡214122;江南大学电子工程系轻工过程先进控制教育部重点实验室,江苏无锡214122;中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,江苏苏州215123;中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,江苏苏州215123;江南大学电子工程系轻工过程先进控制教育部重点实验室,江苏无锡214122【正文语种】中文【中图分类】TN929.1【相关文献】1.一种全双工VLC无线导览系统的设计及实现 [J], 于正永;唐万春2.基于ISIM仿真器的无线管理型VLC导览系统设计 [J], 于正永;董进;祖楚;周佳伟3.基于VLC的室内无线视频语音通信系统的设计和实现 [J], 袁卫文;蒯震华;吕振彬4.基于AR和移动终端的博物馆智能导览系统的设计与实现 [J], 李楠;马开疆;刘俊;黄柏银5.基于AR技术的移动终端导览系统设计与实现 [J], 马广勋;孙海燕因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于VLC的室内定位技术研究
基于VLC的室内定位技术研究赵大明;王欣【摘要】VLC是利用白光LED固态光源在照明的同时实现通信的绿色通信技术,基于VLC的室内定位方法具有室内传统无线定位方法难以取代的优势.通过对可见光通信技术的研究,结合定位精度提升算法,将提供低成本、低功耗、高精度、保证照明功能的可见光定位解决方案,并从系统方案与信道模型、信号接收与处理技术、高精度定位算法、图像辅助技术等方面展开研究.【期刊名称】《电信科学》【年(卷),期】2019(035)003【总页数】5页(P122-126)【关键词】可见光通信;室内定位;定位算法【作者】赵大明;王欣【作者单位】北京国电通网络技术有限公司,北京100070;国网物资有限公司,北京100120【正文语种】中文【中图分类】TN929随着无线技术的不断发展,各种基于定位的位置信息服务受到越来越多的重视。
目前,应用最广泛的全球定位系统(global positioning system,GPS)已应用于车辆导航、工程测量、海洋救援、飞机导航、航空遥感等许多领域。
但在人们活动较为频繁的商场、医院、办公楼等室内环境以及隧道、地下停车场等特殊环境,由于无线电信号被遮蔽,GPS等传统卫星定位服务无法正常使用。
现代社会人们大部分的时间都在室内活动,并且随着城市化的发展,人们对室内定位的需求越来越迫切,室内定位系统(indoor position system,IPS)应运而生。
基于LED绿色照明光源的VLC(visible light communication,可见光通信)技术具有频谱宽、绿色节能、布设简单、成本低廉、深度覆盖、可与照明有机结合等突出优点,在室内无线定位领域具有良好的应用前景。
过去几年,基于无线电波技术提出了许多室内定位方案,主要有WLAN、RFID、UWB、Wi-Fi、超声系统、蓝牙等,这些方法提供了从几米到几十厘米的定位精度。
然而,大多数基于无线通信的系统会受到电磁干扰的影响,而且在多个用户共享的情况下通信质量会下降,这些都直接影响了定位质量。
WIFI定位技术解决方案
WIFI定位技术解决方案随着无线通信技术的发展及数据处理能力的提高,基于位置的服务成为最具潜力的互联网业务之一。
特别是复杂的室内环境下,如大型商场、机场大厅、图书馆、超市、地下停车场、仓库、矿井等环境中,快速准确地获得移动终端或其持有者、设施与物品在室内的位置信息,并提供位置服务的需求变得日益迫切。
通信与定位正在相互融合、相互促进。
通过无线通信及相关参数测量确定移动终端位置,而定位信息又可以用来支持位置业务和优化网络管理,提高位置服务质量和网络性能。
所以,在各种不同的无线网络中快速、准确地获取移动位置信息的定位技术及其定位系统已经成为当前的研究热题。
一、常见无线定位技术从技术领域来讲,无线定位可以分为广域定位和短距离无线定位两种。
广域定位技术又可以分为卫星定位和移动定位,包含GPS、GSM/CSMA/3G、基于移动通信网络辅助的GPS(A-GPS)等,其有基础设施支撑,主要应用在室外,技术相对比较成熟。
短距离定位技术主要包括WLAN、RFID、蓝牙、UWB、超声波、红外线等,主要适用于室内环境,无需建立昂贵的基础设施,精度较高,部署灵活,成本也相对较低。
当前应用的主要无线定位技术及对比如图1和表1所示。
常见无线定位技术无线定位技术说明优势劣势精度适用范围卫星(GPS)导航定位可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速。
1. 最成熟,应用最广。
2. 广域定位,有效覆盖范围大。
3. 使用方便,且定位导航信号1. 卫星信号易被建筑物、金属遮盖物、浓密树林阻挡而无法精确定位。
2. 不适用于室内。
室外开阔地10米左右。
室外空旷区域且定位精度要求不高的场合。
免费。
4. 室外车辆定位导航。
移动定位指通过特定的定位技术来获取移动手机或终端用户的位置信息,在电子地图上标出被定位对象的位置的技术或服务。
1. 比较成熟2. 可广域定位3. 利用已有移动网络1. 精度相对比较低2. 需要使用移动网络基础设施不同定位方法精度差异较大,由几十米到几百米移动用户定位蓝牙定位采用基于蓝牙的RSSI定位技术,除了使用集成在移动终端上的蓝牙模块外,还需要部署蓝牙基站。
VLC定位实施方案
VLC定位实施方案随着技术的不断发展,定位技术在各个领域中扮演着越来越重要的角色。
在室内定位领域,VLC(可见光通信)定位技术因其高精度、低成本和易实施等优势备受关注。
本文将介绍VLC定位实施方案的相关内容,以期为读者带来一些启发和思考。
首先,VLC定位技术是通过利用可见光通信系统实现室内定位的一种方法。
它利用LED灯或其他光源发射特定的光信号,然后通过接收器接收并分析这些信号,从而确定接收器的位置。
与传统的无线定位技术相比,VLC定位技术具有更高的精度和更低的成本,因此在室内定位领域有着广阔的应用前景。
其次,VLC定位实施方案需要考虑的关键因素包括硬件设备、信号处理算法和系统集成等。
在硬件设备方面,需要选择合适的LED灯或其他光源,并设计合适的接收器以接收和处理光信号。
在信号处理算法方面,需要针对不同的应用场景设计相应的定位算法,以提高定位精度和鲁棒性。
在系统集成方面,需要将硬件设备和信号处理算法进行有效的整合,以实现一个完整的VLC定位系统。
最后,VLC定位实施方案的应用范围非常广泛,涵盖了室内导航、室内定位、室内定向广告等多个领域。
例如,在室内导航方面,VLC定位技术可以帮助人们快速准确地找到目标位置,提高室内导航的效率和便利性。
在室内定位方面,VLC 定位技术可以帮助企业实现对物品和人员的精确定位,提高管理效率和安全性。
在室内定向广告方面,VLC定位技术可以根据用户的位置信息为其提供个性化的广告推送,提高广告的精准度和效果。
总之,VLC定位实施方案是一个具有巨大潜力的技术领域,它将为人们的生活和工作带来诸多便利和创新。
希望通过本文的介绍,读者对VLC定位技术有了更深入的了解,并能够在实际应用中发挥其潜力,为社会发展做出更大的贡献。
一种基于可见光通信技术的室内导航系统
一种基于可见光通信技术的室内导航系统在现代城市生活中,人们无法避免地要面对室内导航的问题。
无论是逛商场时找不到目标店铺,还是在医院、办公楼等建筑物内走失,这些问题都常常困扰着人们。
因此,开发一种基于可见光通信技术的室内导航系统,对于现代城市生活来说具有重要意义。
可见光通信技术(Visible Light Communication,简称VLC)是一种新兴的通信技术,其利用可见光的频谱进行数据传输。
相对于传统的无线通信技术,VLC技术有着更高的安全性、更快的传输速度以及更低的干扰等优势。
因此,将VLC技术应用于室内导航系统中,能够有效地解决室内导航的问题。
一种基于可见光通信技术的室内导航系统可能的实现方式如下:在建筑物内的各个区域安装多个LED灯,每个LED灯的位置信息都被存储在系统中。
当用户需要进行室内导航时,系统会根据用户所在的位置和目标位置,计算出最佳的路线,并通过LED灯的亮度和颜色变化来指引用户前进的方向。
同时,系统还可以通过在用户手机上安装一个指南针应用来帮助用户更加准确地获取LED灯的指引信息。
基于VLC技术的室内导航系统有以下几点优点:1.高安全性。
相对于传统的无线通信技术,VLC技术的安全性更高,因为可见光信号不可能穿透墙壁,也不会受到其他无线信号的干扰。
2.高精度。
VLC技术可以实现亚厘米级的定位精度,使得用户在室内导航时能够更加准确地获取指引信息。
3.低成本。
相对于传统的无线通信技术,VLC技术使用的是LED灯,成本更低,可维护性更强。
4.节能环保。
相对于传统的无线通信技术,VLC技术所使用的LED灯功耗更低,能够有效地节省能源,并对环境产生更少的影响。
当然,基于VLC技术的室内导航系统也面临一些挑战和限制。
例如,需要安装大量的LED灯,对于一些老建筑物或预算有限的建筑物来说,可能会产生较大的顶部负担。
此外,用户需要在手机上安装指南针等应用来获取更准确的定位信息。
同时,VLC技术在传输距离上受到限制,因此适用于室内局限范围的导航系统,对于大型室内场馆,可能需要采用更加复杂的技术来实现导航。
基于物联网的室内定位与导航系统研究与实现
基于物联网的室内定位与导航系统研究与实现随着物联网技术的快速发展,室内定位与导航系统成为了人们生活中的重要组成部分。
无论是在商场、办公楼、医院还是机场,人们都希望能够在室内准确地定位自己的位置,并快速导航到目的地。
本文将对基于物联网的室内定位与导航系统进行深入探讨,并介绍其研究与实现。
在室内定位与导航系统中,一种常用的技术是基于无线信号的定位方法。
该方法利用Wi-Fi、蓝牙、RFID等无线信号进行室内定位,通过收集和分析信号强度、时间延迟等信息,确定用户所在的位置。
这种方法的优点是无需增加额外设备,已有的无线网络基础设施可以直接利用。
然而,该方法在复杂环境下的精度和稳定性还有待提高。
除了基于无线信号的定位方法,还有其他一些技术可以用于室内定位与导航系统。
例如,使用惯性传感器(如加速度计、陀螺仪)和地磁传感器(如磁力计)的惯性导航方法。
该方法通过识别用户的运动和方向变化,结合地磁场的信息,实现室内定位和导航。
然而,该方法容易受到外界干扰,例如金属结构、磁场干扰等,导致定位误差。
除了传统的定位方法,近年来还出现了基于可见光通信(VLC)的室内定位与导航系统。
VLC是一种利用LED光源传输信息的技术,它可以提供精确的室内定位。
VLC利用摄像机或光接收器接收LED光源发出的信号,并通过图像处理和模式识别算法,确定用户的位置和方向。
这种方法的优势是能够提供高精度的室内定位和导航,而且对环境干扰较少。
然而,该方法需要在室内安装大量的LED光源,成本较高。
除了定位技术外,室内导航系统还需要一个高效可靠的导航算法。
在室内环境中,用户经常需要根据不同的目的地进行多次导航,因此导航算法需要能够快速准确地生成路线。
常用的导航算法包括最短路径算法、A*算法、Dijkstra算法等。
这些算法通过建立地图、计算距离和权重等步骤,确定最佳路径。
此外,还可以结合实时数据,例如交通流量、人流量等,动态调整路径。
在实现基于物联网的室内定位与导航系统时,需考虑以下几个关键问题。
VLC定位实施方案
VLC定位实施方案
随着技术的不断发展,定位技术也在不断进步。
VLC(可见光通信)作为一种
新型的定位技术,具有诸多优势,如高精度、低成本、不受电磁干扰等特点,因此备受关注。
针对VLC定位技术的实施方案,我们需要从硬件设备、软件支持、系
统集成等方面进行全面考虑和规划。
首先,硬件设备是VLC定位实施的基础。
我们需要选择高质量的LED灯或其
他光源作为发送器,以确保信号的稳定传输。
同时,接收器也需要具备高灵敏度和快速响应的特点,以实现对信号的准确捕获和处理。
此外,还需要考虑安装位置和布局,以最大程度地提高定位的精度和稳定性。
其次,软件支持是VLC定位实施的关键。
我们需要开发相应的定位算法和数
据处理程序,以实现对接收到的信号进行准确解析和定位计算。
同时,还需要设计用户界面和数据展示模块,以便用户能够直观地了解自身位置和周围环境情况。
最后,系统集成是VLC定位实施的保障。
我们需要将硬件设备和软件支持进
行有效整合,确保系统运行稳定、可靠。
同时,还需要考虑系统的扩展性和兼容性,以满足不同场景和需求的定位应用。
综上所述,VLC定位实施方案需要全面考虑硬件设备、软件支持和系统集成等方面,以实现对定位技术的有效应用和推广。
相信随着技术的进步和应用的不断深化,VLC定位技术将会在各个领域展现出更广阔的应用前景。
一种新型VLC高精度混合定位算法的实现
Re a l i z a t i o n o f a n e w VLC h y br i d l o c a t i o n a l g o r i t h m
吴志 豪 , 施 安存 , 孙 悦 , 段 靖远 , 盖轶冰 。
( 1 .中国科 学院半 导体研 究所 , 北京 1 0 0 0 8 3 ;2 . 北 京 市微 技 术研 究所 , 北京 1 0 0 0 0 6 )
摘 要 :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
i n v e s ig t a t e d.F i r s t ,a c c o r d i n g t o he t a d v a n t a g e s nd a d i s a d v a n t a g e s o f t h e t r a d i i t o n a l RSS p o s i io t n a l g o it r hm a n d AOA p o s i t i o n a l g o r i t h m ,t he RSS a l g o it r hm wa s i mp r o v e d i n he t p a p e r .Us i n g he t r e l a io t ns h i p b e t we e n he t s i g n a l s t r e n g h t a n d he t a n g l e r a he t r ha t n he t d i s t nc a e ,a h y b id r p o s i t i o n i ng a l g o it r hm mo d e l wa s o b t a i n e d . The n t he p os i t i o n i n g a l g o it r h m wa s a na l yz e d t h e o r e ic t a l l y i n he t a c t u l a i mp l e me nt a i t o n p r o c e s s ma i n l y f r o m t h e a n g l e o f me a s u r e me n t i n o r d e r t o a c h i e v e t h e t a r g e t p ra a me t e r s .Th e f e a s i b i l i t y o f t h e a l g o it r h m wa s ve if r ie d b y t he e x p e im e r n t a nd t he m e a s u r e me n t d a t a wa s o b t a i ne d .F i n ll a y ,t he e x p e im e r n t a l d a t a w a s a n a l y z e d t o o b s e r v e he t p o s i t i o n i n g a c c u r a c y .Th e e x p e im e r n t a l r e s u l t s s ho w ha t t he t l o c a l i z a t i o n a c c u r a c y o f t h e p r o p o s e d e x p e ime r n t i s 6. 1 1 c m, wh i c h i s l e s s t h a n 1 0 c m .Be s i d e s ,c o mp a r e d wi h t he t o t h e r t wo k i n d s o f p o s i t i o n i n g a l g o r i t h m, he t lg a o it r h m ha d h i g h p r e c i s i o n ,l o w c o s t a n d h i gh f e a s i bi l i t y. Ke y wo r d:VLC ; m o b i l e r o b o t ; h y b r i d l o c a i t o n a l g o it r h m; h i g h p r e c i s i o n
地下停车场VLC信标广播系统设计与实现
地下停车场VLC信标广播系统设计与实现一、引言地下停车场是城市交通基础设施的重要组成部分,为车辆提供停放和出入口服务。
然而,由于地下停车场对于电磁波的阻挡,导致无线通信信号覆盖面临困难。
为了解决这一问题,本文提出了一种基于可见光通信(VLC)的信标广播系统设计,并详细讨论了系统的实现步骤。
二、设计方案1.硬件设计(1)发射器:使用高亮度LED作为发射器,LED发射出的光信号包含特定的编码信息,用于标识车位号和其他相关信息。
(2)接收器:在每个停车位上安装接收器,接收器接收到LED发射的光信号后进行解码,并将解码信息传输给相关设备。
2.软件设计(1)编码方案:将车位号和其他相关信息进行编码,通过LED发射光信号时,在闪烁的过程中,以特定的频率、持续时间或者空间位置表示编码信息。
(2)解码方案:在接收器上实现解码算法,根据闪烁的光信号解析出车位号和其他相关信息。
三、系统实现步骤1.硬件实现(1)选择适合的高亮度LED作为发射器。
(2)设计并制作适合安装在停车位上的接收器,确保接收器能够接收到来自不同角度的光信号。
(3)将发射器和接收器进行连接,并安装在地下停车场的合适位置。
2.软件实现(1)在发射器端,设计编码方案,将车位号和其他相关信息编码成特定的光信号。
(2)在接收器端,实现解码算法,解析出发射器发送的光信号中的编码信息。
(3)在停车位指示牌上显示车位号和其他相关信息。
3.系统测试和优化(1)对于接收器的安装位置进行优化,确保能够接收到有效的光信号。
(2)测试系统的稳定性和可靠性,以确定系统的最佳配置方案。
四、系统优势1.可靠性:VLC技术能够有效地避免地下停车场信号覆盖的困难,提供可靠的信标广播功能。
2.省电节能:相比于传统的无线通信方式,VLC技术可以显著减少能源消耗。
3.安全性:VLC技术使用光信号传输数据,相比于其他无线通信方式,更难被黑客窃取信息。
4.实时性:VLC技术可以提供更快的数据传输速度,实时显示车位状态并提供相关信息。
基于Wi-Fi定位技术的产品解决方案
基于Wi-Fi定位技术的产品解决方案技术创新,变革未来目录需求背景技术介绍技术价值应用与案例1.0我们经常会遇到这样的问题:3访客在经营区域的具体位置与路径成为保安盲点公共场馆工作人员定位、紧急情况下报警及定位组装型工厂大量零配件的定位重要电脑设备如防带出管理区?1.1 我们需要解决的是特定背景、场所(区域)下人与物品的实时定位与监控(可视化管理)。
1.2 我们通常的做法视频监控不足:某些场所不便安装视频监控。
不能实现个体锁定与跟踪。
GPS定位不足:不适合在建筑物内使用。
接收机功耗大,待机时间有限。
Wi-Fi定位目录需求背景技术介绍技术价值应用与案例•定义基于Wi-Fi的无线局域网(WLAN)实时定位系统(Wi-Fi RTLS)结合无线局域网络(WLAN)、射频识别(RFID)和实时定位等多种技术,广泛地应用在有无线局域网覆盖的区域,实现复杂的人员和物品定位、监测和追踪任务,并准确搜寻到目标对象,实现对人员和物品的实时定位和监控管理。
•基本原理在覆盖无线局域网的地方,佩戴在人员身上或安装在物品上的定位标签周期性地发出信号,无线局域网访问点(AP)接收到信号后,将信号传送给定位服务器。
定位服务器根据信号的强弱或信号到达时差判断出人员或物品的位置,并通过电子地图显示具体位置。
2.2 技术概述-系统组成9Visibility Software 可视化软件Infrastructure 网络Tags 标签WiFi Tags and Clients Wi-Fi标签和移动设备WiFi + Sensors 连接各式传感器WiFi + GPSWiFi Infrastructure and Location Engine(indoor and outdoor)室内外Wi-Fi 网络及定位引擎RFID 触发器MobileViewTrack • Alert • Manage • Integrate 跟踪•报警•管理•集成Integration to Enterprise Applications ERP • MES • WMS • EHR • HIS • Security 集成到企业应用中Wi-Fi AP2.2 技术概述-系统结构直观图支持手机,平板,笔记本电脑等标准wifi设备的定位特制工业标签,电子手环,电子胸卡设备特制无线触发器,辅助定位楼层,房间分隔。
基于VLC的室内无线视频语音通信系统的设计和实现
基于VLC的室内无线视频语音通信系统的设计和实现袁卫文;蒯震华;吕振彬【摘要】根据半导体照明与可见光通信(VLC)相融合的无线接入方式,提出了一种新型室内无线视频语音通信系统;可见光通信提供了从室内接入点到室内终端之间的无线互联,该接入点由照明光源组成,室内终端由用户终端组成;在需要安装VLC 系统的地方对LED照明系统进行合适的改造,在照明光源和用户终端之间搭建了一个采用Manchester编解码OOK调制方式的最简VLC系统;介绍了全双工的实现技术及TCP/1P的组网方案等,讨论了室内可见光通信中提高系统整体性能的若干关键技术,并通过试验验证了该系统的可行性.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2015(023)003【总页数】3页(P946-948)【关键词】可见光通信技术;室内无线视频语音通信;全双工;TCP/IP【作者】袁卫文;蒯震华;吕振彬【作者单位】上海航天测控通信研究所,上海201109;上海航天测控通信研究所,上海201109;上海航天测控通信研究所,上海201109【正文语种】中文【中图分类】TP30 引言可见光通信(VLC,visible light communication)是随着LED 技术的兴起而产生的一种极具发展潜力的无线光通信技术。
这种技术基于以LED 为光源的照明系统,将信息加载到照明光上,在提供照明的同时可传输数据。
与射频通信相比,VLC技术具有一些特殊的优势,如带宽更宽,不与射频信号相互干扰等。
同时,其非穿透性不仅具有很好的空间复用性,极大地拓展了网络的覆盖面,又为通信的安全性提供了有力保障。
它不对人眼造成损害,一般无需限制其发射功率。
从LED 照明系统中获得无线通信能力的可能性已经从试验得到证明,并首次实现了超500 Mb/s的通信速率[1]。
VLC技术正获得越来越多的关注和应用。
现阶段主要应用是设计基于白光LED 的室内可见光无线通信系统和网络以及室外智能交通系统,用以探讨整个通信系统的性能。
Wi-Fi定位解决方案
北京智慧图公司Wi-Fi定位解决方案一、LBS服务将是未来移动互联网的主要应用之一随着移动互联网的蓬勃发展,各种基于位置的服务(Location Based Service,LBS)需求旺盛,各种应用也层出不穷,主要包括商业合作(LBS+团购、优惠信息推送、店内模式)、休闲娱乐型(签到check-in、游戏)、生活服务型(周边生活服务的搜索、与旅游的结合、会员卡与票务模式)、社交型(地点交友、即时通讯、以地理位置为基础的小型社区)和安全相关型(治安、消防、交通报警,对人、车、物的追踪)等几个大类。
各类LBS服务的发展现状既体现了广大人民群众在消费、社交等物质与精神两方面的需求,也是未来经济发展的重要推动力。
可以断言,LBS服务将是未来移动互联网的主要应用之一。
二、室内定位对于机场的管理、安全、价值提升等具有重要的意义对于机场而言,位置服务对于机场旅客群体行为预测、异常行为检测、用户兴趣发现、提高服务质量、提升非航经济效益等具有重要意义,对机场的管理、安全、价值提升等具有重要的意义。
首都国际机场正在建设室内定位系统,并以此系统为基础建立出港旅客排队监测和流量预测系统。
首都国际机场正在建立基于位置的旅客个性化服务推送平台,根据旅客位置进行情景识别,主动提供服务信息和商业推荐,不但满足乘客的乘机旅行需求,充分利用机场服务资源,给每个旅客提供个性化的服务指导与宾至如归的机场体验,还可以大大提升首都机场的非航经济效益。
室内定位系统还能帮助旅客远程预约停车,并在停车场提供找车服务。
三、室内以Wi-Fi定位为主的方案成为当前主流、也是未来最具发展潜力的室内定位技术手段实现上述LBS服务的前提和基础是准确、快速的对用户所处实时位置进行测定,特别是在人口稠密、高楼密布的城区环境下实现室内外高精度无缝定位。
对于室外环境下的定位,全球卫星导航系统(GNSS)作为一种覆盖全球的定位手段已经得到了广泛应用,但包括北斗和GPS在内的GNSS共有的一个缺陷是其信号在室内环境都无法工作。
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基于VLC的新型无线定位识别系统的设计方案
作者:于正永董进徐彤朱东进
来源:《电脑知识与技术》2016年第33期
摘要:提出一种VLC(可见光通信)新型无线定位识别系统的设计方案。
该系统通过可见光发射机将所要传输的信号进行编码,并调制到可见光光束上进行传输,在接收机上进行了信号的解码、相干解调,并在移动终端设备上自动为使用者播放被识别物的详细信息,实现识别功能,通过网络规划时VLID(可见光标识)所处的平面空间坐标,确定终端持有者所处的实际位置区域,实现无线定位功能。
关键词:VLC;无线定位;识别系统;设计方案;LED
中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)33-0205-03
由于LED功耗低、使用寿命长、电路尺寸小、绿色环保、良好的信号调制功能以及较高的响应灵敏度等特性,因此它不但可以用作日常照明,而且可以通过相应的信号调制技术,将信号调制到可见光束上实现信号传输,使得LED同时具备照明和通信的双重功能。
所谓可见光通信(Visible Light Communication,VLC)就是指运用可见光波段的光作为信息载体,无需光纤等有线信道的传输介质,在自由空间中直接传输光信号的通信方式。
VLC相比于传统无线传输技术[1],具有成本低、传输带宽大、安全性高、不产生电磁干扰和电磁辐射、空间复用性能较好等优势,引起国内外众多学者的关注和研究[2-3]。
1 系统概述
基于VLC的新型无线定位识别系统即在需要安装定位识别系统的地方(如各类场馆展区、大型购物中心等)对LED照明系统进行合适的改造,使LED发射的可见光中包含按照一定方式调制的特定的VLID。
当持有移动终端的人员进入某LED光源的有效光照区域时,带有光电二极管探测器(PD)的移动终端将直接接收带识别码的可见光信号,进而解析出可见光特有的VLID,便可在终端中自动为用户播放被识别物的详细信息,包括文字、图片、语音、视频等丰富的多媒体资讯,为用户提供个性化、交互式的多媒体信息服务。
此外,通过网络规划时VLID所处的平面空间坐标,确定终端持有者所处的实际位置区域,实现无线定位功能,使用者实时了解场馆的展品/商品信息、资源分布、安全出口、休闲服务以及所处位置等相关信息,为使用者提供特色化服务。
该系统网络拓扑图如图1所示。
2 系统设计
如图1所示,在室内部署大量携带VLID的照明设备,并在网络规划中确定每个VLID在平面空间中的位置坐标。
当移动终端进入可识别范围即可解析相应ID,进而得到移动终端所处的地理位置,实现无线定位的功能。
在整个室内无线定位识别系统中,可见光发射机仅负责广播VLID,不需要同周边的设备建立通信关系,极大地减低了网络拓扑的复杂度,同时一定意义上降低了研发及部署的成本。
移动终端中存储了所有需要提供的音视频资料、导航路线等服务信息,所有信息与VLID具有对应关系,由上层软件开发定义。
VLID编码器为固定设备,设置在天花板、墙壁等固定位置上,为了方便系统维护,需要采用VLC的方式同系统管理员权限的设备进行点对点通信,以实现VLID编码重置、照明设备亮度调节等功能。
每个发射机中的VLID编码在网络中具有唯一性和容错性,当移动终端进入到少量VLID照明设备覆盖交界处时,由于发生光信号干扰,将无法通过容错性检查,不会触发任何错误操作。
图2所示给出了以某场馆展厅、大型购物中心为例的可见光通信无线定位识别系统示意图。
从上图2可以看出,该系统只需对该场馆的展品、商品附近的LED照明灯具进行改造,使其发射的可见光中包含按照一定方式调制的VLID,以实现点对点、点对多点的数据广播功能。
当持有移动终端的人员进入有效光照区域时,移动终端将直接接收带识别码的可见光信号,自动为使用者播放VLID相关的多媒体资料,同时还可以实现位置定位功能。
2.1 可见光收发信机设计
可见光收发信机设计包括可见光发射机和可见光接收机两个部分组成,VLC系统发送端,将编码器输出的数据信息调制成电信号,然后驱动LED光源发送光信号,通过自由空间光通路传送至系统接收端,在接收端通过光电二极管探测器(PD)检测出光信号并进行信号放大、滤波等处理转换为电信号,再经过解调电路模块、解码器以及识别码比对,实现信息传输和识别功能。
具体实现原理、电路图分别如图3和图4所示。
其中,发射机运用运算放大电路实现阻抗隔离和信号调节,运用幅值均衡器来降低输入信号的带宽衰减;调节三极管静态工作点和基极交流小信号摆幅的基础上采用电流驱动确保其达到最大额定电流和三极管、运算放大器获取合适的增益带宽大小。
接收机采用PIN-PD和跨阻放大器,PIN-PD直接指向LED光源,在带有PD的可见光接收机上接收此类光信号之后,进行前置放大、滤波、自适应放大、解调等处理,最终通过电平判决器生成数字信号驱动后级数字处理器。
2.2 编解码器设计
本系统采用FPGA实现VLID编解码,编码形式采用曼切斯特编解码[4]。
VLID编码器作为独立的控制设备,安装在需要改造的可见光照明设备上,不需要同周围的编码器产生通信。
为了便于维护VLID编码设备,增强整个网络的可移植性,需要使得编码器具有无线访问功
能。
具体来说,在VLID编码器的状态机中设置三种系统状态:监听状态、应答状态和工作状态。
1)工作状态:VLID编码器正常模式下的状态,此时编码器周期性的发射存储在芯片内部的VLID,并通过可见光发射机和光学设备将VLID广播出去。
2)监听状态:VLID编码器收到系统管理员发送的可见光信号,接收系统操作指令,重置芯片内部VLID。
3)应答状态:完成VLID编码器的重置功能,通过驱动可见光发射机控制照明设备完成应答动作,完成后将自动跳转至工作状态。
VLID解码器安装在移动终端上,用以识别自由空间中的VLID,为移动终端提供解码服务。
解码器的输入端连接判决器的输出接口,对经过两级数据采样后的数据进行曼彻斯特解码,得到VLID编码数据,之后对VLID编码数据进行校验操作,滤除信号干扰产生的错误数据,最后解析VLID编码数据,得到真正的VLID发送给多媒体播放设备,完成定位识别操作。
2.3 系统软件设计
本系统采用Verilog HDL语言[5]进行系统软件设计,开发使用ISE Design Suite 14.7。
FPGA软件设计包括图1中照明设备、管理设备两个方面,照明设备主要实现Manchester曼彻斯特编解码以及CRC8校验算法等功能,只管发射广播帧,接收管理帧,而管理设备即为PAD,它是导览以及管理都使用的,作为管理设备,开通了向FPGA发送管理指令的权限,作为识别设备的PAD只能接收FPGA发送的指令。
FPGA模块是通过串口与PAD通信,响应或发送VLC管理指令或VLID导览指令。
VLID解码器采用内置的编码信息表以及冗余码检验表,有效地避免系统中码间干扰。
VLID解码器的信号处理器端口接收到信号后,通过Manchester解码器将其恢复为原码,然后通过串行总线发至移动终端PAD,移动终端PAD作为软件系统实时侦听和FPGA间的信号通信端口,接收到VLID识别原码就会立即进行自动查找数据库,依据VLID识别码和识别物的对应匹配关系,播放相对应的音视频、地图、图片、文档等多媒体资料,实现系统识别功能。
该系统的软件设计流程图如图5所示。
3 应用场景
本系统可广泛的部署在各类室内场馆展区中,如纪念馆展厅、博物馆、展览馆、大型购物中心等,通过无线定位,为使用者提供实时精确的特色服务。
1)应用于纪念馆展厅、博物馆、展览馆等各类场馆,当参观者持有移动终端进入展览区域并接收到相应的VLID时,移动终端将自动为参观者提供展区的文字、图片、语音、视频等
多媒体导览资讯和定位功能,为参观者提供全面、丰富的展品信息,极大的提高各类展馆的信息化水平,其应用及产业化前景非常广泛。
2)应用于大型购物中心,在购物推车上安装VLC无线定位识别终端,在购物车进入某一购物区域时将自动解析该区域照明设备发出的VLID,进而自动、精确、分类的为消费者提供商品推广、促销折扣、购物指南等商业信息,是一种新型的商业推广交互方式,应用及产业化前景非常广泛。
本系统一旦产业化投入市场,具有很大的价格优势,又具有很强的功能优势和性能优势,必将大幅提升此类产品的科技含量和技术档次,增强此类产品在市场上的核心竞争力。
4 结束语
本文给出了一种VLC新型无线定位识别系统的设计方案,介绍该系统的总体功能,重点阐述了可见光收发信机设计、编解码设计以及系统软件设计等内容,该系统具有无电磁辐射,安全性高、绿色环保、频段固定、兼容性强等优势,是未来室内定位识别领域产品的发展方向,具有很大的科研价值和促进意义,将产生较大的经济效益、社会效益及生态效益等。
参考文献:
[1] 辛鑫,王东. 基于RFID的智能终端导览系统[J].微计算机信息,2008,24(5-2):199-200,284.
[2] 王旭东,胡晴晴,吴楠.高精度室内可见光定位算法[J].光电子·激光,2015,26(5):862-868.
[3] 高燕龙,施安存,张运方,等. 基于白光LED的室内高精度定位算法的实现[J].半导体光电,2015,36(1):141-144,149.
[4] 陈新坤,周东,余敬东. Manchester编码器的FPGA设计与实现[J].电子科技大学学报,2003,32(3):324-327.
[5] 侯伯亨,刘凯,顾新,等. VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计[M].西安电子科技大学出版社,2009.。