本發(fā)明涉及可見光通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于最大似然估計(jì)的可見光定位系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

可見光室內(nèi)定位技術(shù)是基于可見光通信(visiblelightcommunication，vlc)的室內(nèi)定位技術(shù)，通過以人眼識(shí)別不了的高頻來控制led的光強(qiáng)度，進(jìn)而傳播定位的id信息。vlc定位技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)室內(nèi)定位技術(shù)具有定位精度高、附加模塊少、保密性好、兼顧通信與照明，且沒有電磁輻射、不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，已成為國內(nèi)外研究人員的研究熱點(diǎn)。

近年來，光源的飛速發(fā)展促進(jìn)了人們對(duì)于可見光通信技術(shù)的研究。不同于傳統(tǒng)旳射頻無線通信方式，可見光通信可以充分利用大量的光信道資源并緩解當(dāng)前頻譜資源稀缺的問題，為室內(nèi)通信提供了一種新選擇。同時(shí)能夠滿足用戶對(duì)通信鏈路安全、穩(wěn)定、快速等方面的要求。用可見光代替射頻波，波長是一個(gè)很重要的參數(shù)，可見光的波長比射頻波長小得多，典型射頻室內(nèi)鏈路只考慮小規(guī)模衰落影響的信道模型，在可見光信道中不再適用，在可見光信道中，需要考慮到大尺度衰落效應(yīng)和小尺度衰落效應(yīng)的影響，因此需要建立更加準(zhǔn)確的信道模型。另一方面，現(xiàn)有的vlc室內(nèi)定位大部分都是基于發(fā)射端與接收端距離的定位，目前最大的挑戰(zhàn)就是需要在接收端運(yùn)動(dòng)的情況下得到發(fā)射端和接收端的實(shí)時(shí)距離，距離估計(jì)成為解決這一問題的有效方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于最大似然估計(jì)的可見光定位系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于最大似然估計(jì)的可見光定位方法，所述方法在接收端傳感器得到光從發(fā)射端到接收端所用時(shí)間的基礎(chǔ)上，利用漸進(jìn)最優(yōu)的極大似然估計(jì)，得到發(fā)射端與接收端的距離，最終計(jì)算得到接收端的位置坐標(biāo)，達(dá)到定位的效果。

本發(fā)明的目的可以通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于最大似然估計(jì)的可見光定位系統(tǒng)，包括三個(gè)發(fā)射端、信道和接收端，所述每個(gè)發(fā)射端包括正弦波發(fā)生模塊、ofdm發(fā)射端模塊、數(shù)-模轉(zhuǎn)換模塊、led驅(qū)動(dòng)器和一盞led燈具；所述信道為室內(nèi)光信道，每盞led燈具發(fā)射的光信號(hào)通過信道傳輸?shù)浇邮斩说膒in光電檢測器；所述接收端包括pin光電檢測器、放大濾波電路、ofdm接收端模塊、模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和最大似然估計(jì)模塊；所述正弦波發(fā)生模塊、ofdm發(fā)射端模塊、數(shù)-模轉(zhuǎn)換模塊、led驅(qū)動(dòng)器和led燈具依次連接；所述pin光電檢測器、放大濾波電路、ofdm接收端模塊、模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和最大似然估計(jì)模塊依次連接；

所述正弦波發(fā)生模塊產(chǎn)生不同頻率的正弦波數(shù)據(jù)傳輸給ofdm發(fā)射端模塊，ofdm發(fā)射端模塊中，串并轉(zhuǎn)換模塊先將單路串行數(shù)據(jù)流變換成多路并行子數(shù)據(jù)流，在信道的正交子信道中傳輸，預(yù)均衡模塊對(duì)子數(shù)據(jù)流進(jìn)行預(yù)均衡，然后ifft模塊基于ifft算法對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行調(diào)制，由加循環(huán)前綴模塊使子數(shù)據(jù)流保持良好的正交性，最后由并串轉(zhuǎn)換模塊將多路并行子數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換回單路串行數(shù)據(jù)流后，經(jīng)過數(shù)-模轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，模擬信號(hào)傳輸給led驅(qū)動(dòng)器，從而驅(qū)動(dòng)led燈具發(fā)射出光信號(hào)；

所述pin光電檢測器同時(shí)檢測三盞led的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，對(duì)每盞led的光信號(hào)分別處理；放大濾波電路分別對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大濾波；所述ofdm接收端模塊中，串并轉(zhuǎn)換模塊先將單路串行數(shù)據(jù)流變換成多路并行子數(shù)據(jù)流，移除循環(huán)前綴模塊對(duì)子數(shù)據(jù)流進(jìn)行移除循環(huán)前綴，然后fft模塊基于fft算法對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行正交解調(diào)，解調(diào)后通過后均衡模塊，對(duì)數(shù)據(jù)流后均衡處理，最后由并串轉(zhuǎn)換模塊將多路并行子數(shù)據(jù)流變換回單路串行數(shù)據(jù)流，輸出數(shù)據(jù)流給模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)傳輸給最大似然估計(jì)模塊，最大似然估計(jì)模塊先由pin光電檢測器得到每盞led的光從發(fā)射端到接收端所用的時(shí)間，再利用漸進(jìn)最優(yōu)的最大似然估計(jì)得到每盞led到接收端的距離d，通過tdoa算法，利用三盞led得到最終定位坐標(biāo)。

進(jìn)一步地，所述ofdm發(fā)射端模塊包括串并變換模塊、預(yù)均衡模塊、ifft模塊、加循環(huán)前綴模塊和并串轉(zhuǎn)換模塊，所述串并轉(zhuǎn)換模塊、預(yù)均衡模塊、ifft模塊、加循環(huán)前綴模塊和并串轉(zhuǎn)換模塊依次相連。

進(jìn)一步地，所述ofdm接收端模塊包括串并轉(zhuǎn)換模塊、移除循環(huán)前綴模塊、fft模塊、后均衡模塊、并串轉(zhuǎn)換模塊，所述串并轉(zhuǎn)換模塊、移除循環(huán)前綴模塊、fft模塊、后均衡模塊和并串轉(zhuǎn)換模塊依次相連。

進(jìn)一步地，所述最大似然估計(jì)模塊包括rs232串口、時(shí)鐘系統(tǒng)和寄存器，所述rs232串口與寄存器相連；所述時(shí)鐘系統(tǒng)與寄存器相連；所述最大似然估計(jì)模塊將最終的定位坐標(biāo)傳輸給電腦。

本發(fā)明的另一目的可以通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于最大似然估計(jì)的可見光定位方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1、在發(fā)射端，正弦波發(fā)生模塊產(chǎn)生不同頻率的正弦波信號(hào)，作為每盞led的id信息，經(jīng)過ofdm發(fā)射端模塊調(diào)制后經(jīng)過數(shù)-模轉(zhuǎn)換模塊，驅(qū)動(dòng)led發(fā)出光信號(hào)，所述光信號(hào)為原始正弦波信號(hào)經(jīng)過調(diào)制變換后的信號(hào)；

步驟2、接收端經(jīng)過pin光電檢測器將光信號(hào)按照轉(zhuǎn)化效率轉(zhuǎn)化為一定大小的電信號(hào)，經(jīng)過放大濾波電路、ofdm接收端模塊和模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊還原出原始的正弦波信號(hào)，并根據(jù)得到前面得到的電信號(hào)計(jì)算得到衰減后的光功率；同時(shí)將得到的原始的正弦波信號(hào)輸入最大似然估計(jì)模塊，得到每盞led到接收端的距離，最終利用三盞led到接收端的距離計(jì)算出最終的定位坐標(biāo)。

進(jìn)一步地，所述步驟1具體包括以下步驟：

步驟1.1、發(fā)射端的正弦波發(fā)生模塊產(chǎn)生不同頻率的正弦波信號(hào)作為不同led燈具的id信息；

步驟1.2、在ofdm發(fā)射端模塊中，由串并變換模塊串并轉(zhuǎn)換后將單路串行的正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)換成多路的并行信號(hào)，經(jīng)預(yù)均衡模塊預(yù)均衡后進(jìn)入子信道的數(shù)據(jù)流經(jīng)過ifft模塊，變成各子信道子載波的集合，經(jīng)加循環(huán)前綴模塊加入循環(huán)前綴，最后由并串轉(zhuǎn)換模塊將多路并行子數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換回單路串行數(shù)據(jù)流后，經(jīng)過數(shù)-模轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，模擬信號(hào)傳輸給led驅(qū)動(dòng)器，從而驅(qū)動(dòng)led燈具發(fā)射出光信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述步驟2具體包括以下步驟：

接收端的pin光電檢測器同時(shí)檢測三盞led的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，對(duì)每盞led的光信號(hào)分別處理；放大濾波電路分別對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大濾波后傳輸給ofdm接收端模塊；ofdm接收端模塊中的串并轉(zhuǎn)換模塊先將單路串行數(shù)據(jù)流變換成多路并行子數(shù)據(jù)流，移除循環(huán)前綴模塊對(duì)子數(shù)據(jù)流進(jìn)行移除循環(huán)前綴，然后fft模塊基于fft算法對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行正交解調(diào)，解調(diào)后通過后均衡模塊，對(duì)數(shù)據(jù)流后均衡處理，最后由并串轉(zhuǎn)換模塊將多路并行子數(shù)據(jù)流變換回單路串行數(shù)據(jù)流，輸出數(shù)據(jù)流給模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)傳輸給最大似然估計(jì)模塊，最大似然估計(jì)模塊先由pin光電檢測器得到每盞led的光從發(fā)射端到接收端所用的時(shí)間，再利用漸進(jìn)最優(yōu)的最大似然估計(jì)得到每盞led到接收端的距離d，通過tdoa算法，利用三盞led得到最終定位坐標(biāo)。

進(jìn)一步地，所述步驟2中通過原始的正弦波信號(hào)計(jì)算得到最終定位坐標(biāo)的具體過程為：

步驟2.1、考慮直射信道，發(fā)射端每盞led的光功率和接收端光功率有如下關(guān)系：

其中，pr表示接收端光功率，pt表示發(fā)射端光功率，φ表示led發(fā)出光信號(hào)的入射角，表示pin光電檢測器接收光信號(hào)的接收角，m表示朗伯發(fā)射順序，s是pin光電檢測器的有效面積，d表示發(fā)射端和接收端之間的距離，參數(shù)是接收端的視場角；

接收端的pin光電檢測器通過光信號(hào)從發(fā)射端每盞led到接收端經(jīng)歷的時(shí)間τ來計(jì)算發(fā)射端每盞led和接收端之間的距離d，其中d＝cτ，c為光速；

接收端接收到的光信號(hào)x(t)為：

其中，rp表示pin光電檢測器的響應(yīng)，指每單位入射光產(chǎn)生的光電流；s(t-τ)表示s(t)延遲時(shí)間τ后的信號(hào)；t表示時(shí)間，t表示信號(hào)cos(t)的周期；

通過在信號(hào)帶寬b內(nèi)濾除連續(xù)波形，得到帶限的熱噪聲方差σ²＝n0b，其中n0是噪聲的功率譜密度，n0＝2qrppnsδ，q表示電子電荷，pn是指光譜輻照度，δ是光濾波器帶寬；

在室內(nèi)模型中，h為房間的高度，經(jīng)過采樣后，接收信號(hào)的離散時(shí)間形式為1,2,3,…,n-1，其中n是樣本總數(shù)，能夠表示為：

其中，表示信號(hào)x(t)的離散形式，s[n-τ]表示信號(hào)s(t-τ)的離散形式，ω[n]表示ω(t)的離散形式，n表示時(shí)間t的離散形式；

步驟2.2、令其中σ表示帶限的熱噪聲方差σ²開方后的值，似然函數(shù)p(n-τ)表達(dá)為：

為了得到從發(fā)射端每盞led到接收端經(jīng)歷的時(shí)間τ的最佳估計(jì)值，需要得到n0，m是采樣信號(hào)長度，是采樣延時(shí)，因δ很小，所以為整數(shù)的近似值，因此似然函數(shù)能簡化為：

對(duì)于采樣信號(hào)長度m足夠大，利用積分近似求和，忽略不計(jì)，式子左邊部分對(duì)τ求導(dǎo)，右邊部分對(duì)τ求導(dǎo)后再對(duì)t積分，當(dāng)τ很小時(shí)，s(t-τ)近似等于s(t)，由

ts為信號(hào)x(t)的最小正周期，且d＝cτ，得到距離d的最大似然估計(jì)：

利用最大似然得到的第一盞led、第二盞led、第三盞led與接收端的距離d1、d2、d3，結(jié)合已知的tdoa算法，由d1和d2之差、d3和d2之差畫出兩條雙曲線，雙曲線的交點(diǎn)即是最終定位坐標(biāo)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明通過采用基于最大似然估計(jì)的可見光定位技術(shù)方案，具體通過利用漸進(jìn)最優(yōu)的最大似然估計(jì)，準(zhǔn)確計(jì)算出了發(fā)射端和接收端的距離，相較于傳統(tǒng)的toa算法，得到了更加精確的發(fā)射端和接收端的距離，達(dá)到了精確定位的效果。

2、本發(fā)明采用基于最大似然估計(jì)的可見光定位技術(shù)方案，利用最大似然估計(jì)可以快速得到發(fā)射端和接收端的距離，達(dá)到了提高定位的實(shí)時(shí)性的效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1一種基于最大似然估計(jì)的可見光定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中ofdm發(fā)射端模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中ofdm接收端模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中最大似然估計(jì)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例2中通過結(jié)合tdoa算法，由雙曲線的交點(diǎn)得到最終定位坐標(biāo)的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例提供了一種基于最大似然估計(jì)的可見光定位系統(tǒng)，所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，包括三個(gè)發(fā)射端、信道和接收端，所述每個(gè)發(fā)射端包括正弦波發(fā)生模塊、ofdm發(fā)射端模塊、數(shù)-模轉(zhuǎn)換模塊、led驅(qū)動(dòng)器和一盞led燈具；所述信道為室內(nèi)光信道，每盞led燈具發(fā)射的光信號(hào)通過信道傳輸?shù)浇邮斩说膒in光電檢測器；所述接收端包括pin光電檢測器、放大濾波電路、ofdm接收端模塊、模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和最大似然估計(jì)模塊；所述正弦波發(fā)生模塊、ofdm發(fā)射端模塊、數(shù)-模轉(zhuǎn)換模塊、led驅(qū)動(dòng)器和led燈具依次連接；所述pin光電檢測器、放大濾波電路、ofdm接收端模塊、模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和最大似然估計(jì)模塊依次連接；

所述正弦波發(fā)生模塊產(chǎn)生不同頻率的正弦波數(shù)據(jù)傳輸給ofdm發(fā)射端模塊，ofdm發(fā)射端模塊中，串并轉(zhuǎn)換模塊先將單路串行數(shù)據(jù)流變換成多路并行子數(shù)據(jù)流，在信道的正交子信道中傳輸，預(yù)均衡模塊對(duì)子數(shù)據(jù)流進(jìn)行預(yù)均衡，然后ifft模塊基于ifft算法對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行調(diào)制，由加循環(huán)前綴模塊使子數(shù)據(jù)流保持良好的正交性，最后由并串轉(zhuǎn)換模塊將多路并行子數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換回單路串行數(shù)據(jù)流后，經(jīng)過數(shù)-模轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，模擬信號(hào)傳輸給led驅(qū)動(dòng)器，從而驅(qū)動(dòng)led燈具發(fā)射出光信號(hào)；

所述pin光電檢測器同時(shí)檢測三盞led的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，對(duì)每盞led的光信號(hào)分別處理；放大濾波電路分別對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大濾波；所述ofdm接收端模塊中，串并轉(zhuǎn)換模塊先將單路串行數(shù)據(jù)流變換成多路并行子數(shù)據(jù)流，移除循環(huán)前綴模塊對(duì)子數(shù)據(jù)流進(jìn)行移除循環(huán)前綴，然后fft模塊基于fft算法對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行正交解調(diào)，解調(diào)后通過后均衡模塊，對(duì)數(shù)據(jù)流后均衡處理，最后由并串轉(zhuǎn)換模塊將多路并行子數(shù)據(jù)流變換回單路串行數(shù)據(jù)流，輸出數(shù)據(jù)流給模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)傳輸給最大似然估計(jì)模塊，最大似然估計(jì)模塊先由pin光電檢測器得到每盞led的光從發(fā)射端到接收端所用的時(shí)間，再利用漸進(jìn)最優(yōu)的最大似然估計(jì)得到每盞led到接收端的距離d，通過tdoa算法，利用三盞led得到最終定位坐標(biāo)。

其中，所述ofdm發(fā)射端模塊的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，包括串并變換模塊、預(yù)均衡模塊、ifft模塊、加循環(huán)前綴模塊和并串轉(zhuǎn)換模塊，所述串并轉(zhuǎn)換模塊、預(yù)均衡模塊、ifft模塊、加循環(huán)前綴模塊和并串轉(zhuǎn)換模塊依次相連。

其中，所述ofdm接收端模塊的結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，包括串并轉(zhuǎn)換模塊、移除循環(huán)前綴模塊、fft模塊、后均衡模塊、并串轉(zhuǎn)換模塊，所述串并轉(zhuǎn)換模塊、移除循環(huán)前綴模塊、fft模塊、后均衡模塊和并串轉(zhuǎn)換模塊依次相連。

其中，所述最大似然估計(jì)模塊的結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括rs232串口、時(shí)鐘系統(tǒng)和寄存器，所述rs232串口與寄存器相連；所述時(shí)鐘系統(tǒng)與寄存器相連；所述最大似然估計(jì)模塊將最終的定位坐標(biāo)傳輸給電腦。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例提供了一種基于最大似然估計(jì)的可見光定位方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1、在發(fā)射端，正弦波發(fā)生模塊產(chǎn)生不同頻率的正弦波信號(hào)，作為每盞led的id信息，經(jīng)過ofdm發(fā)射端模塊調(diào)制后經(jīng)過數(shù)-模轉(zhuǎn)換模塊，驅(qū)動(dòng)led發(fā)出光信號(hào)，所述光信號(hào)為原始正弦波信號(hào)經(jīng)過調(diào)制變換后的信號(hào)；

具體地，所述步驟1具體包括以下步驟：

步驟1.1、發(fā)射端的正弦波發(fā)生模塊產(chǎn)生不同頻率的正弦波信號(hào)作為不同led燈具的id信息；

步驟1.2、在ofdm發(fā)射端模塊中，由串并變換模塊串并轉(zhuǎn)換后將單路串行的正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)換成多路的并行信號(hào)，經(jīng)預(yù)均衡模塊預(yù)均衡后進(jìn)入子信道的數(shù)據(jù)流經(jīng)過ifft模塊，變成各子信道子載波的集合，經(jīng)加循環(huán)前綴模塊加入循環(huán)前綴，最后由并串轉(zhuǎn)換模塊將多路并行子數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換回單路串行數(shù)據(jù)流后，經(jīng)過數(shù)-模轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，模擬信號(hào)傳輸給led驅(qū)動(dòng)器，從而驅(qū)動(dòng)led燈具發(fā)射出光信號(hào)。

步驟2、接收端經(jīng)過pin光電檢測器將光信號(hào)按照轉(zhuǎn)化效率轉(zhuǎn)化為一定大小的電信號(hào)，經(jīng)過放大濾波電路、ofdm接收端模塊和模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊還原出原始的正弦波信號(hào)，并根據(jù)得到前面得到的電信號(hào)計(jì)算得到衰減后的光功率；同時(shí)將得到的原始的正弦波信號(hào)輸入最大似然估計(jì)模塊，得到每盞led到接收端的距離，最終利用三盞led到接收端的距離計(jì)算出最終的定位坐標(biāo)。

具體地，所述步驟2具體包括以下步驟：

接收端的pin光電檢測器同時(shí)檢測三盞led的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，對(duì)每盞led的光信號(hào)分別處理；放大濾波電路分別對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大濾波后傳輸給ofdm接收端模塊；ofdm接收端模塊中的串并轉(zhuǎn)換模塊先將單路串行數(shù)據(jù)流變換成多路并行子數(shù)據(jù)流，移除循環(huán)前綴模塊對(duì)子數(shù)據(jù)流進(jìn)行移除循環(huán)前綴，然后fft模塊基于fft算法對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行正交解調(diào)，解調(diào)后通過后均衡模塊，對(duì)數(shù)據(jù)流后均衡處理，最后由并串轉(zhuǎn)換模塊將多路并行子數(shù)據(jù)流變換回單路串行數(shù)據(jù)流，輸出數(shù)據(jù)流給模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)傳輸給最大似然估計(jì)模塊，最大似然估計(jì)模塊先由pin光電檢測器得到每盞led的光從發(fā)射端到接收端所用的時(shí)間，再利用漸進(jìn)最優(yōu)的最大似然估計(jì)得到每盞led到接收端的距離d，通過tdoa算法，利用三盞led得到最終定位坐標(biāo)。

其中，所述步驟2中通過原始的正弦波信號(hào)計(jì)算得到最終定位坐標(biāo)的具體過程為：

步驟2.1、考慮直射信道，發(fā)射端每盞led的光功率和接收端光功率有如下關(guān)系：

其中，pr表示接收端光功率，pt表示發(fā)射端光功率，φ表示led發(fā)出光信號(hào)的入射角，表示pin光電檢測器接收光信號(hào)的接收角，m表示朗伯發(fā)射順序，s是pin光電檢測器的有效面積，d表示發(fā)射端和接收端之間的距離，參數(shù)是接收端的視場角；

接收端的pin光電檢測器通過光信號(hào)從發(fā)射端每盞led到接收端經(jīng)歷的時(shí)間τ來計(jì)算發(fā)射端每盞led和接收端之間的距離d，其中d＝cτ，c為光速；

接收端接收到的光信號(hào)x(t)為：

其中，rp表示pin光電檢測器的響應(yīng)，指每單位入射光產(chǎn)生的光電流；s(t-τ)表示s(t)延遲時(shí)間τ后的信號(hào)；t表示時(shí)間，t表示信號(hào)cos(t)的周期；

通過在信號(hào)帶寬b內(nèi)濾除連續(xù)波形，得到帶限的熱噪聲方差σ²＝n0b，其中n0是噪聲的功率譜密度，n0＝2qrppnsδ，q表示電子電荷，pn是指光譜輻照度，δ是光濾波器帶寬；

在室內(nèi)模型中，h為房間的高度，經(jīng)過采樣后，接收信號(hào)的離散時(shí)間形式為1,2,3,…,n-1，其中n是樣本總數(shù)，能夠表示為：

其中，表示信號(hào)x(t)的離散形式，s[n-τ]表示信號(hào)s(t-τ)的離散形式，ω[n]表示ω(t)的離散形式，n表示時(shí)間t的離散形式；

步驟2.2、令其中σ表示帶限的熱噪聲方差σ²開方后的值，似然函數(shù)p(n-τ)表達(dá)為：

為了得到從發(fā)射端每盞led到接收端經(jīng)歷的時(shí)間τ的最佳估計(jì)值，需要得到n0，m是采樣信號(hào)長度，是采樣延時(shí)，因δ很小，所以為整數(shù)的近似值，因此似然函數(shù)能簡化為：

對(duì)于采樣信號(hào)長度m足夠大，利用積分近似求和，忽略不計(jì)，式子左邊部分對(duì)τ求導(dǎo)，右邊部分對(duì)τ求導(dǎo)后再對(duì)t積分，當(dāng)τ很小時(shí)，s(t-τ)近似等于s(t)，由

ts為信號(hào)x(t)的最小正周期，且d＝cτ，得到距離d的最大似然估計(jì)：

利用最大似然得到的第一盞led、第二盞led、第三盞led與接收端的距離d1、d2、d3，結(jié)合已知的tdoa算法，示意圖如圖5所示，由d1和d2之差、d3和d2之差畫出兩條雙曲線，雙曲線的交點(diǎn)即是最終定位坐標(biāo)。

以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的實(shí)施例，但本發(fā)明專利的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明專利所公開的范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明專利的技術(shù)方案及其發(fā)明專利構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。