论文题目：基于LED可见光和QR码的室内定位技术研究
摘要：室内定位作为定位导航的“最后一公里”,一直是科技领域和研究机构的关注热点。基于可见光的室内定位技术可在传统室内定位技术的基础上,以低成本、部署便捷、节能环保等显著优势,满足人们个性化需求和体验。因此,可见光室内定位技术具有巨大的发展潜力,应用前景十分广阔。但是现有的可见光室内定位技术大多数还停留在模拟仿真阶段,而经过实验验证的定位精度还未能满足室内定位的需求,并且定位实时性较差。针对这两方面的不足,本文基于发光二极管（Light Emitting Diode,LED）和快速响应（Quick Response,QR）码结合的可见光室内定位技术,主要研究内容如下:（1）研究QR码的识别问题。由于定位实时性与QR码的识别效率有关,为了提高定位实时性,主要研究以下三种问题:一是像素匹配,针对QR码畸变和产生半明半暗点的问题,通过间接扩大QR码像素的方法使二者像素相匹配;二是灰度值调整,考虑到QR码和LED发光会互相产生影响,所以通过调整QR码的灰度值来降低影响程度;三是图像校正,针对QR码图像旋转和平面投影转换的问题,通过图像处理算法对原始图像进行校正。（2）研究双灯室内定位算法原理并分析其影响因素。基于双灯定位算法原理,考虑到接收端高度和LED间距会影响定位精度,从这两方面对模拟室内场景中的16个测试点进行定位实验。通过分析这两个因素对定位误差的影响,可以得出结论,定位过程中通过调整接收端高度或者LED间距的方式能够改善定位精度。（3）研究三灯室内定位算法原理并分析其影响因素。针对双灯定位算法所需光源参考点较少,可能会导致定位精度降低。因此,增加光源参考点,进一步采用三灯室内定位算法,同样分别从接收端高度和LED间距两个方面,对相同的16个测试点进行定位实验。通过分析和比较两种室内定位算法的平均定位误差结果,可得,在同等实验条件下,三灯定位算法的定位精度确实要高于双灯定位算法,其平均定位误差最小可以达到3.9002cm,实现了厘米级定位精度需求。
关键词：可见光;LED;QR码;室内定位技术
学科专业：信息与通信工程
摘要
ABSTRACT
符号说明
1 绪言
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 室内定位技术
1.2.2 可见光室内定位算法
1.3 主要研究内容及章节安排
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 章节安排
2 QR码的基础原理及其识别问题的研究
2.1 QR码的编码算法原理
2.2 QR码的识别问题
2.2.1 QR码与LED阵列的像素匹配
2.2.2 QR码图像的灰度值调整
2.2.3 QR码图像的校正
2.2.3.1 图像预处理
2.2.3.2 形态学处理
2.2.3.3 Canny边缘检测
2.2.3.4 霍夫变换
2.2.3.5 角点检测
2.2.3.6 仿射变换
2.2.3.7 校正结果及分析
2.3 本章小结
3 双灯室内定位算法原理及其影响因素分析
3.1 初步定位算法
3.2 基于双灯的精确定位算法
3.2.1 绝对水平距离的计算
3.2.2 双灯定位算法
3.2.3 坐标筛选算法
3.3 实验平台
3.3.1 控制端
3.3.1.1 控制系统
3.3.1.2 控制软件
3.3.2 发送端
3.3.3 接收端
3.3.4 模拟室内环境的搭建
3.4 实验结果及定位误差分析
3.4.1 不同接收端高度对定位误差的影响
3.4.2 不同LED间距对定位误差的影响
3.5 本章小结
4 三灯室内定位算法原理及其影响因素分析
4.1 基于三灯的精确定位算法
4.2 实验平台的调整
4.3 实验结果及定位误差分析
4.3.1 不同接收端高度对定位误差的影响
4.3.2 不同LED间距对定位误差的影响
4.4 双灯定位算法和三灯定位算法的平均定位误差对比分析
4.4.1 不同接收端高度情况下两种定位算法的平均定位误差结果
4.4.2 不同LED间距情况下两种定位算法的平均定位误差结果
4.5 本章小结
5 总结与展望
5.1 工作总结
5.2 未来展望
致谢
参考文献
