【摘 要】
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随着5G时代的到来，室内定位技术越来越受到业界的重视，它在室内生活与工业活动中起到了不可或缺的作用，如增强现实/虚拟现实(AR/VR)、远程医疗服务、工厂自动化以及物联网等。可见光定位系统(VLP)作为一种基于可见光通信(VLC)技术的定位系统，有着不易受电磁场干扰、绿色环保、成本较低、定位精度高等优势。但传统的室内可见光定位技术存在一些问题，例如：基于接收光信号强度(RSS)技术的三角定位系统由于信道模型不准确在实际应用中定位性能较差，而基于图像传感器的定位系统精度较高，但成本高且处理算法复杂。
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随着5G时代的到来，室内定位技术越来越受到业界的重视，它在室内生活与工业活动中起到了不可或缺的作用，如增强现实/虚拟现实(AR/VR)、远程医疗服务、工厂自动化以及物联网等。可见光定位系统(VLP)作为一种基于可见光通信(VLC)技术的定位系统，有着不易受电磁场干扰、绿色环保、成本较低、定位精度高等优势。但传统的室内可见光定位技术存在一些问题，例如：基于接收光信号强度(RSS)技术的三角定位系统由于信道模型不准确在实际应用中定位性能较差，而基于图像传感器的定位系统精度较高，但成本高且处理算法复杂。
针对上述问题，本文引入人工神经网络(ANN)算法，提出了一种基于RSS-ANN技术的室内三维(3D)定位系统，有效提升了RSS-VLP系统的定位精度；还提出了两种双阶段ANN算法，修复了探测器倾角及环境变化对RSS-ANN室内定位系统的影响。本文的主要研究内容和创新成果如下：
(1)提出了基于RSS-ANN技术的室内3D定位方案，并与传统RSS室内定位技术进行了对比研究。仿真结果显示，ANN算法可将RSS-VLP系统定位精度提高0.14cm。搭建了基于RSS-ANN算法的室内3D定位实验系统，测试结果表明，在0.9×1×2.4m3的三角柱定位区域内，系统平均定位误差为1cm，相比传统RSS定位技术提升了4cm。
(2)研究了接收端探测器倾斜角度对RSS-ANN系统定位性能的影响规律，实验结果显示，探测器的倾斜使得平均定位误差劣化为13.4cm。提出了一种双阶段ANN算法，通过增加一个ANN来修复倾角对定位的干扰。实验结果表明，该方法平均定位误差为2.5cm左右，相比未使用修复算法的系统相比，系统平均定位误差降低了10.9cm。
(3)研究了空间链路信噪比波动对RSS-ANN系统定位性能的影响规律，实验结果表明，信噪比波动会使得系统平均定位误差从0.5cm恶化到7.3cm。设计了一种双阶段ANN算法，通过增加一个ANN来修复信道的信噪比波动对定位的干扰。实验结果表明，该修正算法可有效缓解信噪比波动所致定位误差劣化，定位精度提高了6.21cm。
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