本文分析了室內(nèi)可見光定位的各種算法，包括接收信號強度（RSS）、傳輸時間差（TDOA）、傳輸時間（TOA）、接收信號角度（AOA）和混合定位等算法。給出了各種算法的基本定位原理，重點研究了基于LED可見光的RSS和TDOA定位算法。

　　針對RSS定位精度低、普適性不高、定位區(qū)域小的問題，提出了利用多個LED發(fā)射端實現(xiàn)室內(nèi)定位的方法和四LED質(zhì)心加權算法。多LED定位算法法充分考慮了照明LED拓撲結構對定位性能的影響，引入了定位單元選取的基本原則，有效的解決了可見光定位中的遮擋效應。四LED質(zhì)心加權定位算法從可見光傳輸距離短定位精度高的特點出發(fā)將傳輸距離信息作為加權因子引入定位算法中，提高了定位精度，擴大了定位區(qū)域，有效地提高了系統(tǒng)的應用性。

　　針對目前TDOA定位算法不收斂、誤差大及實現(xiàn)復雜的問題，提出了基于LED的非線性優(yōu)化算法和區(qū)域協(xié)作的室內(nèi)定位算法。非線性優(yōu)化算法利用定位終端到兩個LED的傳輸距離之差，構造距離估計目標函數(shù)，采用有約束的非線性規(guī)劃算法估計定位終端的位置。有效地解決了室內(nèi)噪聲環(huán)境中常規(guī)TDOA定位算法不收斂或誤差偏大的問題。同時，為了進一一步優(yōu)化定位性能，將距離信息引入加權因子中，提出了質(zhì)心加權混合定位算法。區(qū)域協(xié)作的室內(nèi)定位算法充分考慮了室內(nèi)光信道中的各種噪聲因素的影響，引入多 照明區(qū)域聯(lián)合定位思想，利用LED發(fā)出的參考信號估計定位節(jié)點到各LED的信號傳輸時間差，構造協(xié)作定位距離估計目標函數(shù)，并通過非線性最小二乘法獲得定位目標的位置估計，不僅提高了室內(nèi)定位精度和系統(tǒng)應用的普適性及魯棒性，而且有效地解決了室內(nèi)可見光定位存在的遮擋效應。此外，對動態(tài)定位追蹤也有。一定的效果。

　　本文分析了室內(nèi)可見光定位的各種算法，包括接收信號強度（RSS）、傳輸時間差（TDOA）、傳輸時間（TOA）、接收信號角度（AOA）和混合定位等算法。給出了各種算法的基本定位原理，重點研究了基于LED可見光的RSS和TDOA定位算法。

　　針對RSS定位精度低、普適性不高、定位區(qū)域小的問題，提出了利用多個LED發(fā)射端實現(xiàn)室內(nèi)定位的方法和四LED質(zhì)心加權算法。多LED定位算法法充分考慮了照明LED拓撲結構對定位性能的影響，引入了定位單元選取的基本原則，有效的解決了可見光定位中的遮擋效應。四LED質(zhì)心加權定位算法從可見光傳輸距離短定位精度高的特點出發(fā)將傳輸距離信息作為加權因子引入定位算法中，提高了定位精度，擴大了定位區(qū)域，有效地提高了系統(tǒng)的應用性。

　　針對目前TDOA定位算法不收斂、誤差大及實現(xiàn)復雜的問題，提出了基于LED的非線性優(yōu)化算法和區(qū)域協(xié)作的室內(nèi)定位算法。非線性優(yōu)化算法利用定位終端到兩個LED的傳輸距離之差，構造距離估計目標函數(shù)，采用有約束的非線性規(guī)劃算法估計定位終端的位置。有效地解決了室內(nèi)噪聲環(huán)境中常規(guī)TDOA定位算法不收斂或誤差偏大的問題。同時，為了進一一步優(yōu)化定位性能，將距離信息引入加權因子中，提出了質(zhì)心加權混合定位算法。區(qū)域協(xié)作的室內(nèi)定位算法充分考慮了室內(nèi)光信道中的各種噪聲因素的影響，引入多 照明區(qū)域聯(lián)合定位思想，利用LED發(fā)出的參考信號估計定位節(jié)點到各LED的信號傳輸時間差，構造協(xié)作定位距離估計目標函數(shù)，并通過非線性最小二乘法獲得定位目標的位置估計，不僅提高了室內(nèi)定位精度和系統(tǒng)應用的普適性及魯棒性，而且有效地解決了室內(nèi)可見光定位存在的遮擋效應。此外，對動態(tài)定位追蹤也有。一定的效果。

　　本文主要研究了可見光通信在室內(nèi)定位系統(tǒng)中的應用，分析了室內(nèi)傳播條件下的光信道特性及該信道特性下影響定位精度的一些因素。 另外介紹了室內(nèi)可見光定位的基本原理和常見的室內(nèi)定位算法，包括接收信號強度（RSS）、傳輸時間差（TDOA）、傳輸時間（TOA）、接收信號角度（AOA）和混合定位等算法。概述了以上各種算法的基本原理并且重點研究了RSS定位算法和TDOA定位算法。在對RSS的研究中，提出了基于多LED的高精度室內(nèi)定位算法與基于距離加權的室內(nèi)定位算法，對提出的兩種定位算法進行了原理分析和建模仿真，驗證了算法的適用性。在針對TDOA的研究中，提出了基于目標函數(shù)的非線性優(yōu)化算法和區(qū)域協(xié)作的定位思想，詳細分析了此兩種算法原理，仿真驗證了其定位的高精度特性。

　　本文的創(chuàng)新性工作為：

　?。?）提出了基于多LED的高精度室內(nèi)定位算法。該算法充分考慮了室內(nèi)布設多個照明LED的實際情況，有效地提高了可見光RSS室內(nèi)定位算法精度，并且解決了傳統(tǒng)三邊定位法無法處理光傳輸鏈路被遮擋導致定位失敗的問題。提出了多LED定位時，選擇LED定位單元要遵循的兩個基本原則，即滿秩和強信號銳角三角形結構原則。通過仿真驗證了基于該原則實施定位，能夠獲得良好的性能。此外，還分析討論了可見光定位發(fā)射機布局的拓撲結構對定位性能的影響。

　?。?）提出了基于距離加權的定位算法。將加權思想引入到室內(nèi)可見光定位應用中，改善了傳統(tǒng)三邊定位法受限室內(nèi)LED布局及定位范圍小的缺陷。本算法將傳輸距離信息引入加權因子中，提高了算法的定位精度。此外，分析了距離加權衰減常數(shù)對定位性能的影響，給出了指導性建議。

　?。?）提出了基于目標函數(shù)的非線性優(yōu)化定位算法。通過引入帶約束的非線性優(yōu)化思想將位置估計轉(zhuǎn)化為帶約束的非線性優(yōu)化問題，進而采用非線性最小二乘（NLLS）算法實現(xiàn)了室內(nèi)高精度定位，解決了傳統(tǒng)定位坐標求解不收斂性或誤差

　　偏大的問題。在此基礎上將距離信息引入加權因子中，提出了質(zhì)心加權混合定位算法，實現(xiàn)了室內(nèi)高精度定位。

　　（4）提出了照明區(qū)域協(xié)作定位的思想。在區(qū)域協(xié)作定位算法中依據(jù)室內(nèi)照明區(qū)域相互重疊的實際場景，利用多個照明區(qū)域之間的協(xié)作定位較好地解決了室內(nèi)定位遮擋及噪聲干擾導致傳統(tǒng)定位算法失效或定位精度較差的實際問題。引入了帶約束的非線性優(yōu)化思想，解決了傳統(tǒng)算法失效的問題。另外針對復雜的室內(nèi)可見光信道環(huán)境，分析研究了具有反射及漫反射信道下室內(nèi)可見光定位算法的性能。與現(xiàn)有文獻給定的研究條件不同，本文給出的信道傳輸環(huán)境，考慮了反射路徑造成的碼問串擾的影響，使得仿真實驗結果更具-一般性。

　　本論文內(nèi)容共分為六章，各章節(jié)內(nèi)容安排如下：

　　第1章緒論。本章主要介紹了信息時代室內(nèi)定位的背景和意義，并且分析了幾種常見的室內(nèi)定位技術。在藍牙、UWB、超聲波等定位技術手段的前提下給出了基于白光LED的室內(nèi)可見光定位方案，介紹了室內(nèi)可見光定位的意義以及國內(nèi)外在該方面的最新研究進展以及應用情況。

　　第2章室內(nèi)可見光通信的信道特性。本章介紹了室內(nèi)可見光的照度計算及分布。分析了可見光通信在直射信道（LOS）和反射信道（NLOS）下分別接收到的信號功率。最后介紹了可見光鏈路中可能存在的噪聲干擾，對室內(nèi)可見光信道進行了建模仿真，給出了白光LED在室內(nèi)各點的功率分布及信噪比分布。

　　第3章VLC定位原理及常用算法。本章主要介紹了VLC室內(nèi)定位的基本原理，給出了RSS定位、TOA定位、TDOA定位及AOA定位的基本算法原理，簡單介紹了混合定位算法的一些研究成果及趨勢。

　　第4章改進的RSS室內(nèi)定位算法。本章針對RSS定位精度不高的問題提出了改進的RSS定位算法：基于多LED的高精度室內(nèi)定位算法，基于距離加權的室內(nèi)定位算法與RSS和AOA混合定位算法，對每一種定位算法進行了原理分析與建模仿真，驗證了算法的有效性和適用性。

　　第5章高精度TDOA室內(nèi)定位算法。本章針對傳統(tǒng)TDOA定位算法不收斂或誤差偏大問題提出了兩種高精度的TDOA定位算法：基于目標函數(shù)的非線性優(yōu)化算法和基于區(qū)域協(xié)作的室內(nèi)定位算法。在考慮室內(nèi)反射、漫反射引起的噪聲干擾下進行了建模仿真，驗證了算法的有效性和適用性。

　　第6章總結與展望。本章對全文的研究成果進行了總結，提出了下一步的研究方向，對未來工作進行了展望。