杨国伟，黄兆标，樊冰，周雪芳，毕美华

（杭州电子科技大学通信工程学院，浙江 杭州 310018）

1 引言

随着大型室内建筑逐渐增多，对室内定位的需求快速增长，各类室内定位方案成为当前研究的热点。由于电磁屏蔽、多径衰落、障碍物阻挡等因素影响，全球定位系统（GPS,global position system）无法应用于室内定位。因此，基于Wi-Fi、蓝牙、射频识别（RFID,radio frequency identification）、超宽带等室内基站的无线定位方案逐渐发展起来，但是室内的电磁环境复杂且定位精度要求高，单类型无线定位方案无法兼顾定位精度、系统稳定性和运维成本，自身均有一定局限性[1-2]。另外，一种无线光通信——可见光通信（VLC,visible light communication），以其绿色、抗电磁干扰、频谱资源丰富等优势得到迅速发展，同时基于VLC 的高精度室内定位也得到了广泛研究。与其他无线通信方案相比，基于VLC 的室内定位不受电磁干扰，系统稳定，定位精度高[3-4]。同时，该VLC 定位系统可以和智慧照明系统融合铺设，大大降低了建设与运维成本。

基于VLC 的室内定位系统通常采用LED 作为光源。LED 具有合适的调制速率，能在照明的同时实现通信与定位。在VLC 室内定位系统中，一般采用几何测量法和基于图像的算法来进行定位。几何测量法一般采用到达时间（ToA,time of arrival）[5]、到达角度（AoA,angle of arrival）[6]、到达角差（ADoA,angle difference of arrival）[7]、接收信号强度（RSS,received signal strength）[8-9]来进行测距。其中，ToA、TDoA 要求设备具有严格的同步时钟周期，AoA 易受信号范围限制。而基于图像的定位算法相对复杂，硬件成本和功耗较高，其应用受到一定限制[10-11]。

现有的大部分VLC 定位系统都存在一些缺陷需要克服。例如，在基于RSS 的定位系统中，为了简化定位模型，通常假设接收端保持竖直向上[8-9]或倾角已知[12]状态，接收端自身倾角未知或者变动将使VLC 的定位精度下降。……