基于STM32的新型可见光定位技术是一种利用可见光作为传输媒介来进行室内定位的技术。这种技术通过分析LED灯光的闪烁来确定接收器的位置。由于可见光定位系统不使用无线电频率,因此它避免了无线电频谱拥堵的问题,并且具有较强的安全性。该技术的实现依赖于STM32单片机和相关的硬件设计,主要包括LED灯、光敏电阻以及MOSFET驱动电路等。
在技术实现上,该可见光定位系统基于多边定位法,主要采用三边定位原理。三边定位法通过测定三个已知位置的LED光源与目标点之间的距离来确定目标点的位置。该方法首先通过脉冲调制产生不同频率的信号来控制三个LED灯的闪烁,然后通过光敏电阻检测不同LED灯发出的光信号,并根据光信号强度与距离的反比关系计算出光源到接收点的距离。
为了提高定位精度,文章提出采用递推平均滤波算法。该算法可以有效减少信号采样过程中的随机误差,并对采样数据进行平滑处理,从而提高系统的定位精度。滤波处理后的误差曲线表明,滤波算法能显著减小误差,使定位结果更加准确可靠。
在硬件设计方面,系统使用STM32单片机发出并处理多路信号。这些信号通过PWM波形加在MOSFET输出三路频率不同且占空比也不同的信号,利用光敏电阻作为传感器来检测光信号的变化。通过软件编程控制LED灯的开关和PWM波的频率,进而控制灯光以高频闪烁。为了保证信号稳定,源程序的PWM输出参数在硬件上进行了预设,并通过定时器将信号周期分割成具有死区的三路*号输出。
在实验测试方面,通过选取特定的参考点坐标,并进行单位换算,确保了定位算法的准确性。实验结果表明,该新型可见光定位技术在不占用无线信道资源的同时,还具有较强的抗干扰能力和保密度,不易被拦截和破解,具有广阔的应用和发展前景。
具体到技术细节,三边定位法要求室内可见光定位技术能够在较高的精度下解决现有室内定位技术成本高、抗干扰能力差的问题。为了解决传感器精度的不足,采用了滤波算法来弥补传感器精度有限的问题。在设计中,为了避免因为驱动功率过大导致发热问题,控制PWM波的输出功率,并保证输出频率大于20Hz,确保LED灯的闪烁人眼无法识别。
在文章中还提到了几个关键参考文献,为研究者提供了进一步深入了解可见光定位技术的学术资源。通过这些文献的比较研究,可以看出STM32单片机驱动的LED可见光定位技术具有明显的成本优势,并通过实验验证了其可行性和精度。