Comparison of indoor positioning techniques using visible light communication

Abstract

Görünür IĢık HaberleĢmesi (VLC) en çok kullanılan iç mekan konumlama tekniklerinden biridir. IĢıklandırma kavramını haberleĢme kavramı ile entegre etmeye çalıĢması nedeniyle son yıllarda dikkatleri üstüne çekmektedir. Bu araĢtırmada, LED ıĢığının verici ve foto detektörün de alıcı olarak kullanıldığı, iç mekan VLC konumlandırma sistemi tabanli alınan sinyal gücü ile nirengi algoritması kullanılmıĢtır. Alıcı, vericiye olan uzaklığını hesaplamak için, direk yol ve yayılım yolu (diffuse path) da dahil olmak üzere farklı yollardan gelen sinyal güçlerini saptar. Ardından, odanın her duvarından yansıyıp gelen güç sinyali alıcı yüzeyinde analiz edilmiĢtir. Bu amaçla, Lineer En Küçük Kareler (LLS) performansı konumlandırma hatalarının kümülatif yayılım fonksiyonu (CDF) ile değerlendirilmiĢtir. Daha açık belirtmek gerekirse, hatalar oda üzerindeki her konum için tahmin edilmiĢtir ve iki farklı LED konumu ile karĢılaĢtırılmıĢtır. Simülasyon sonuçları önerilen sistemin konumlandırmada düĢük kompleksite ile yüksek doğruluk sağlayabilme becerisine sahip olduğunu göstermiĢtir. Aynı zamanda, LED'ler ve alıcı arasındaki dikey mesafe (Rx) yüzeyi bu çalıĢmadan önceki bütün çalıĢmalarda daha düĢük olmasına karĢın, bu çalıĢmada bu değer 5 m'dir.

Visible light communication (VLC) is one of the most widely used indoor positioning technique. It has attracted wide attention in recent decades as it tries to integrate illumination with communication. In this research, the triangulation of the received signal strength (RSS) algorithm, based on indoor VLC positioning system, is utilized, where LED light is the transmitter and a photo detector is the receiver. The receiver detects the signal power from different paths including diffuse and direct path to calculate the distance between the transmitter and receiver. Then, the received power that reflected of each wall from the room reflections is analyzed on the receiver surface. To this end, the performance of linear least square (LLS) approach is evaluated by cumulative distribution function (CDF) of the positioning errors. To be more precise, the errors are estimated for all the locations over the room and compared with two different LED pattern of rooms. The simulation results show that the proposed system is capable of achieving a much higher positioning accuracy with lower complexity meanwhile the vertical distance between LEDs and receiver (Rx) surface is equal to 5 m for the first time, whereas in all previous works the vertical distance is lower .