-‎--‎-

برق

از گذشته‌هاي دور تا امروز، يافتن موقعيت اجسام به عنوان يكي از موضوعات حياتي و مهم مطرح بوده است. در چند دهه اخير يكي از پركاربردترين و بهترين روش‌هاي مكان‌يابي استفاده از ماهواره‌هاي ناوبري جهاني (GNSS) بوده است. اما اين سامانه‌ها در برخي از محيط‌ها مانند تونل‌ها، معادن زيرزميني، انبارها و ساختمان‌هاي بزرگ داراي محدوديت‌هايي هستند. زيرا توان سيگنال دريافتي از ماهواره‌ها بسيار ضعيف است و در اين محيط‌ها قابل دريافت نيستند. براي برطرف كردن اين محدوديت راه‌حل‌هاي متنوعي پيشنهاد شده است. يكي از راهكارهايي كه به دليل مزاياي متعدد، در سال‌هاي اخير توجه بسياري از پژوهشگران را به خود جلب كرده است، مكان‌يابي مبتني بر مخابرات نوري مرئي (VLC) مي‌باشد. در اين پژوهش، از تكنيك چندحامله‌اي تقسيم فركانسي متعامد (OFDM) براي ارسال سيگنال استفاده شده است؛ كه علاوه بر كاهش تداخلات چند مسيرگي، نرخ ارسال داده را نيز افزايش خواهد داد. برخلاف برخي از روش‌هاي گذشته كه بر شدت سيگنال دريافتي (RSS) تكيه داشتند، در اين پژوهش از اختلاف فاز بين زيرحامل‌هاي دو سيگنال OFDM جهت محاسبه اختلاف فاصله ببين فرستنده تا گيرنده استفاده مي‌شود. پس از محاسبه اين اختلاف فاصله‌ها، به كمك الگوريتم‌هاي متداول در روش TDoA، معادلات بدست آمده را حل مي‌كنيم. اين روش امكان مكان‌يابي سه‌بعدي كاربر را فراهم مي‌كند. الگوريتم نوآورانه معرفي شده در اين پژوهش، دقت مكان‌يابي حدود 0.85 سانتي‌متر در فضاي سه‌بعدي را در كنار نرخ بالاي ارسال اطلاعات بصورت همزمان به ما ارائه مي‌دهد. دقت دست يافته در اين پژوهش از بسياري از روش‌هاي گذشته مبتني بر VLC بالاتر است. اين بهبود قابل توجه، بيانگر ظرفيت بالاي روش پيشنهادي براي كاربردهاي مكان‌يابي دقيق در محيط‌هاي داخلي است.

1404/08/09

OFDM-based Indoor VLC 3D Positioning System

9/28/2025 12:00:00 AM

Position determination has always been an important an‎d fundamental task throughout history. In recent decades, the Global Navigation Satellite System (GNSS) has become one of the most common an‎d effective positioning technologies. However, GNSS faces serious limitations in certain environments such as tunnels, underground mines, warehouses, an‎d large buildings, where satellite signals are too weak to be received reliably. To address these limitations, different alternative solutions have been proposed. Among them, visible light communication (VLC)-based positioning has gained increasing attention in recent years due to its significant advantages. In this work, orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is employed for signal transmission. This technique not only reduces the effects of multipath interference but also improves the achievable data rate. Unlike conventional approaches that are mainly based on received signal strength (RSS), our method makes use of the phase difference between subcarriers of two OFDM signals to estimate the distance difference between each transmitter an‎d the receiver. After calculating these distance differences, the well-known Time Difference of Arrival (TDoA) algorithm is applied to solve the corresponding equations. This process enables accurate three-dimensional localization of the user. The proposed algorithm achieves a positioning accuracy of about 0.85 cm in a three-dimensional indoor environment, while also maintaining high data transmission rates. Compared to most previous VLC-based localization methods, the obtained accuracy is significantly higher. This notable improvement demonstrates the strong potential of the proposed method for high-precision indoor positioning applications.

مكان‌يابي درون اتاق، , مخابرات نور مرئي

DCO-OFDM , TDOA , PDOA

Saeed Amini

Dr. S. Alireza Nezamalhosseini