一种基于CDMA调制的RSS/AOA三维定位方法与流程

技术特征：

1.一种基于CDMA调制的RSS/AOA三维定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对具有LED灯具ID信息的原始信号进行CDMA调制；

步骤2、经过调制之后的信号通过LED驱动电路驱动LED灯具发出带有ID信息的光信号；

步骤3、接收端同时接收多个从不同LED灯具发射出的具有ID信息的光信号，通过放大电路、自适应滤波电路和CDMA解扩模块对信号进行处理；由于扩频码的正交性，接收端能够分辨出各个具有不同LED灯具ID信息的光信号从而还原出LED灯具的ID信息以及测量各个光信号功率大小，通过RSS三角定位方法对接收端的位置进行粗略的估计；

步骤4、测量出所述接收端与各个LED灯具之间的方位角和仰角，通过AOA定位方法对接收端的位置进行一个精确的计算，得出接收端的位置坐标，从而实现准确定位。

2.根据权利要求1所述的一种基于CDMA调制的RSS/AOA三维定位方法，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：

步骤11、对具有LED灯具ID信息的原始信号进行BPSK基带调制，形成基带调制信号，基带调制信号的带宽为A₁；

步骤12、将基带调制信号经过PN码发生器进行扩频处理，形成带宽为A₂的扩频信号，而且A₂远大于A₁。

3.根据权利要求1所述的一种基于CDMA调制的RSS/AOA三维定位方法，其特征在于，其所述步骤3和步骤4中，定位是通过ID信息确定接收端所在的区域，通过RSS三角定位方法对接收端的位置进行粗略的位置估算，通过AOA定位方法对接收端的位置进行精确的计算。

4.根据权利要求1所述的一种基于CDMA调制的RSS/AOA三维定位方法，其特征在于，所述步骤3包括以下步骤：

步骤31、所述接收端接收到多个不同LED灯具发射的具有ID信息的光信号并将其转变为电信号；电信号通过自适应滤波电路处理形成解扩前的信号；

步骤32、所述CDMA解扩模块捕获PN码序列，通过同步电路调整本地PN码的相位，从而产生与发射端相同的PN码，对所述解扩前的信号进行解扩处理；由于扩频码的正交性，所以接收端能够还原出LED灯具的ID信息以及测量出信号功率的大小；通过ID信息来确定接收端所在区域；通过接收到的每个LED灯具的光信号的信号功率大小来对接收端位置进行粗略的估计；所得到的粗略的位置估计是接收到每个信号的信号功率大小的加权，其数学公式为：

$r_{Rj}=\frac{\underset{k=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\χ}}_k{P}_{k,j}({\mathrm{\Φ}}_{k,j},{\mathrm{\θ}}_{k,j})r_{sk}}{\underset{k=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\χ}}_k{P}_{k,j}({\mathrm{\Φ}}_{k,j},{\mathrm{\θ}}_{k,j})}$

其中，r_Rj为第j个接收端的坐标，χ_k为第k个灯具附加的二进制权重，P_k，j为就第j个接收端收到第k个灯具的信号功率大小，r_sk为第k个灯具的理想坐标。Φ_k,j是LED灯具发射的光信号的出射角，θ_k,j是接收端接收到的光信号的入射角。

5.根据权利要求1所述的一种基于CDMA调制的RSS/AOA三维定位方法，其特征在于所述步骤4包括以下步骤：

步骤41、测量得出各LED灯具与接收端之间的方位角β_k与仰角α_k；

步骤42、利用几何关系计算出接收端的精确坐标，其数学表达式是：

$\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{X}_k\\ Y_k\\ Z_k\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{D}_{k,j}{\mathrm{sin\α}}_k{\mathrm{cos\β}}_k\\ D_{k,j}{\mathrm{sin\α}}_k{\mathrm{sin\β}}_k\\ D_{k,j}{\mathrm{cos\α}}_k\end{array}\right]$

其中X，Y，Z是接收端的坐标，X_k，Y_k，Z_k是第k个灯具的坐标D_k，j＝|r_Rj-r_sk|，

而D_k，j则可通过几何关系计算出来,其数学表达式为

$D_{k,j}=\frac{D\sqrt{1+{\left({\mathrm{tan\β}}_k\right)}^2}}{{\mathrm{sin\α}}_k\left({\mathrm{tan\β}}_1{\mathrm{tan\β}}_2\right)}$

D＝|r_sk1-r_sk2|；在每一个灯具与接收端之间都存在一个D_k，j,但只要算出其中一个灯具与接收端之间的D_k，j,即可计算出接收端的位置。