基于可见光通讯的大范围室内动态环境定位与导航

Nowadays, research on indoor robotic localization and navigation has been widely conducted for practical need due to the constraint of GPS signals in indoor environments. However, the localization problem for indoor large-scale dynamic environment (e.g. Shopping mall, Metro station) has not been solved. Meanwhile, the wide application of light-emitting diode (LED) has prompted the development of visible light communication (VLC). It provides new opportunity to solve the indoor localization problem in large-scale dynamic environment. The proposed project aims to propose an advanced indoor localization using VLC. Specifically, the following research will be conducted:.1).To propose and solve the source allocation optimization problem and provide foundation for data modeling problem while considering power efficiency;.2).To propose a data-driven environment modeling method using Gaussian process, which serves as reference for the localization problem in dynamic indoor environment;.3).Based on 1) and 2), localization and navigation algorithms will be carried out using VLC systems..The project conforms to the research direction of the service robotic technology in our country. The research results will motivate the development of service robot, as well as indoor localization for hand-held devices..

由于GPS系统在室内环境的局限性，当今对于室内定位与导航的研究已经广泛展开并取得了较好的成果。然而针对室内大范围动态环境（如商场、地铁站等）的定位问题尚没有较好的解决方案。发光照明二极管（LED）的广泛应用促进了可见光通讯（VLC）的发展。这给室内大范围动态环境问题的解决带来了新的契机。我们通过本课题的研究，将提出基于可见光通讯的新型室内定位与导航系统，展开以下研究：.1) 提出并解决有关可见光通讯和光源布置的最优化问题，为数据建模提供良好的光源分布，同时实现节能;.2) 提出基于高斯过程建模和数据驱动的环境建模方法，为大范围复杂动态环境的定位问题提供可靠的参考信息;.3) 基于以上两点，提出低成本且稳定的基于VLC系统的定位与导航算法。.课题的研究顺应了我国大力发展服务机器人技术的大方向，研究成果对于促使机器人系统在服务领域的应用，及针对手持设备的室内定位具有重要的理论和实际意义。

由于GPS系统在室内环境的局限性，当今对于室内定位与导航的研究已经广泛展开并取得了较好的成果。然而针对室内大范围动态环境(如商场、地铁站等)的定位问题尚没有较好的解决方案。发光照明二极管(LED)的广泛应用促进了可见光通讯(VLC)的发展。这给室内大范围动态环境问题的解决带来了新的契机。我们通过本课题的研究，提出了一套完整的低成本的基于可见光的导航系统。从理论到实际系统全面展示了可见光系统的硬件构成方式、信号处理方式、环境建模方式、真实实验场景的表现及各个参数的调节方式与影响。该系统为进一步研究可见光系统，低成本定位系统等提供了重要的研究基础。在科学研究方面，项目的产出是非参数建模方法及高效路径规划的重要体现。本项目成果有极强的应用前景，相关工作已经申请发明专利和实用新型专利，并已经与多家重量级公司建立了合作意向。