本文分析了室內可見光定位的各種算法，包括接收信號強度（RSS）、傳輸時間差（TDOA）、傳輸時間（TOA）、接收信號角度（AOA）和混合定位等算法。給出了各種算法的基本定位原理，重點研究了基于LED可見光的RSS和TDOA定位算法。

　　針對RSS定位精度低、普適性不高、定位區域小的問題，提出了利用多個LED發射端實現室內定位的方法和四LED質心加權算法。多LED定位算法法充分考慮了照明LED拓撲結構對定位性能的影響，引入了定位單元選取的基本原則，有效的解決了可見光定位中的遮擋效應。四LED質心加權定位算法從可見光傳輸距離短定位精度高的特點出發將傳輸距離信息作為加權因子引入定位算法中，提高了定位精度，擴大了定位區域，有效地提高了系統的應用性。

　　針對目前TDOA定位算法不收斂、誤差大及實現復雜的問題，提出了基于LED的非線性優化算法和區域協作的室內定位算法。非線性優化算法利用定位終端到兩個LED的傳輸距離之差，構造距離估計目標函數，采用有約束的非線性規劃算法估計定位終端的位置。有效地解決了室內噪聲環境中常規TDOA定位算法不收斂或誤差偏大的問題。同時，為了進一一步優化定位性能，將距離信息引入加權因子中，提出了質心加權混合定位算法。區域協作的室內定位算法充分考慮了室內光信道中的各種噪聲因素的影響，引入多 照明區域聯合定位思想，利用LED發出的參考信號估計定位節點到各LED的信號傳輸時間差，構造協作定位距離估計目標函數，并通過非線性最小二乘法獲得定位目標的位置估計，不僅提高了室內定位精度和系統應用的普適性及魯棒性，而且有效地解決了室內可見光定位存在的遮擋效應。此外，對動態定位追蹤也有。一定的效果。

　　本文分析了室內可見光定位的各種算法，包括接收信號強度（RSS）、傳輸時間差（TDOA）、傳輸時間（TOA）、接收信號角度（AOA）和混合定位等算法。給出了各種算法的基本定位原理，重點研究了基于LED可見光的RSS和TDOA定位算法。

　　針對RSS定位精度低、普適性不高、定位區域小的問題，提出了利用多個LED發射端實現室內定位的方法和四LED質心加權算法。多LED定位算法法充分考慮了照明LED拓撲結構對定位性能的影響，引入了定位單元選取的基本原則，有效的解決了可見光定位中的遮擋效應。四LED質心加權定位算法從可見光傳輸距離短定位精度高的特點出發將傳輸距離信息作為加權因子引入定位算法中，提高了定位精度，擴大了定位區域，有效地提高了系統的應用性。

　　針對目前TDOA定位算法不收斂、誤差大及實現復雜的問題，提出了基于LED的非線性優化算法和區域協作的室內定位算法。非線性優化算法利用定位終端到兩個LED的傳輸距離之差，構造距離估計目標函數，采用有約束的非線性規劃算法估計定位終端的位置。有效地解決了室內噪聲環境中常規TDOA定位算法不收斂或誤差偏大的問題。同時，為了進一一步優化定位性能，將距離信息引入加權因子中，提出了質心加權混合定位算法。區域協作的室內定位算法充分考慮了室內光信道中的各種噪聲因素的影響，引入多 照明區域聯合定位思想，利用LED發出的參考信號估計定位節點到各LED的信號傳輸時間差，構造協作定位距離估計目標函數，并通過非線性最小二乘法獲得定位目標的位置估計，不僅提高了室內定位精度和系統應用的普適性及魯棒性，而且有效地解決了室內可見光定位存在的遮擋效應。此外，對動態定位追蹤也有。一定的效果。

　　本文主要研究了可見光通信在室內定位系統中的應用，分析了室內傳播條件下的光信道特性及該信道特性下影響定位精度的一些因素。 另外介紹了室內可見光定位的基本原理和常見的室內定位算法，包括接收信號強度（RSS）、傳輸時間差（TDOA）、傳輸時間（TOA）、接收信號角度（AOA）和混合定位等算法。概述了以上各種算法的基本原理并且重點研究了RSS定位算法和TDOA定位算法。在對RSS的研究中，提出了基于多LED的高精度室內定位算法與基于距離加權的室內定位算法，對提出的兩種定位算法進行了原理分析和建模仿真，驗證了算法的適用性。在針對TDOA的研究中，提出了基于目標函數的非線性優化算法和區域協作的定位思想，詳細分析了此兩種算法原理，仿真驗證了其定位的高精度特性。

　　本文的創新性工作為：

　　（1）提出了基于多LED的高精度室內定位算法。該算法充分考慮了室內布設多個照明LED的實際情況，有效地提高了可見光RSS室內定位算法精度，并且解決了傳統三邊定位法無法處理光傳輸鏈路被遮擋導致定位失敗的問題。提出了多LED定位時，選擇LED定位單元要遵循的兩個基本原則，即滿秩和強信號銳角三角形結構原則。通過仿真驗證了基于該原則實施定位，能夠獲得良好的性能。此外，還分析討論了可見光定位發射機布局的拓撲結構對定位性能的影響。

　　（2）提出了基于距離加權的定位算法。將加權思想引入到室內可見光定位應用中，改善了傳統三邊定位法受限室內LED布局及定位范圍小的缺陷。本算法將傳輸距離信息引入加權因子中，提高了算法的定位精度。此外，分析了距離加權衰減常數對定位性能的影響，給出了指導性建議。

　　（3）提出了基于目標函數的非線性優化定位算法。通過引入帶約束的非線性優化思想將位置估計轉化為帶約束的非線性優化問題，進而采用非線性最小二乘（NLLS）算法實現了室內高精度定位，解決了傳統定位坐標求解不收斂性或誤差

　　偏大的問題。在此基礎上將距離信息引入加權因子中，提出了質心加權混合定位算法，實現了室內高精度定位。

　　（4）提出了照明區域協作定位的思想。在區域協作定位算法中依據室內照明區域相互重疊的實際場景，利用多個照明區域之間的協作定位較好地解決了室內定位遮擋及噪聲干擾導致傳統定位算法失效或定位精度較差的實際問題。引入了帶約束的非線性優化思想，解決了傳統算法失效的問題。另外針對復雜的室內可見光信道環境，分析研究了具有反射及漫反射信道下室內可見光定位算法的性能。與現有文獻給定的研究條件不同，本文給出的信道傳輸環境，考慮了反射路徑造成的碼問串擾的影響，使得仿真實驗結果更具-一般性。

　　本論文內容共分為六章，各章節內容安排如下：

　　第1章緒論。本章主要介紹了信息時代室內定位的背景和意義，并且分析了幾種常見的室內定位技術。在藍牙、UWB、超聲波等定位技術手段的前提下給出了基于白光LED的室內可見光定位方案，介紹了室內可見光定位的意義以及國內外在該方面的最新研究進展以及應用情況。

　　第2章室內可見光通信的信道特性。本章介紹了室內可見光的照度計算及分布。分析了可見光通信在直射信道（LOS）和反射信道（NLOS）下分別接收到的信號功率。最后介紹了可見光鏈路中可能存在的噪聲干擾，對室內可見光信道進行了建模仿真，給出了白光LED在室內各點的功率分布及信噪比分布。

　　第3章VLC定位原理及常用算法。本章主要介紹了VLC室內定位的基本原理，給出了RSS定位、TOA定位、TDOA定位及AOA定位的基本算法原理，簡單介紹了混合定位算法的一些研究成果及趨勢。

　　第4章改進的RSS室內定位算法。本章針對RSS定位精度不高的問題提出了改進的RSS定位算法：基于多LED的高精度室內定位算法，基于距離加權的室內定位算法與RSS和AOA混合定位算法，對每一種定位算法進行了原理分析與建模仿真，驗證了算法的有效性和適用性。

　　第5章高精度TDOA室內定位算法。本章針對傳統TDOA定位算法不收斂或誤差偏大問題提出了兩種高精度的TDOA定位算法：基于目標函數的非線性優化算法和基于區域協作的室內定位算法。在考慮室內反射、漫反射引起的噪聲干擾下進行了建模仿真，驗證了算法的有效性和適用性。

　　第6章總結與展望。本章對全文的研究成果進行了總結，提出了下一步的研究方向，對未來工作進行了展望。