Góc của sóng ánh sáng tới (AOA) được định nghĩa là góc giữa hướng truyền của một sóng ánh sáng tới và hướng của nguồn tham khảo (đèn LED), hay còn gọi là góc định hướng.
Một mô hình của phương pháp định vị dựa trên góc ánh sáng tới được đề suất trong tài liệu [23]. Mô hình này sử dụng một mảng các PD được gắn trên một khung nửa đường tròn như trong hình 2.6 thay vì sử dụng một PD cho bộ nhận.
Số lượng PD được gắn trên bộ nhân ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của phương pháp AOA [23]. Số lượng PD càng nhiều thì sai số sẽ càng nhỏ. Góc của PD
thứ i được tính như sau:
/ ( 1)
i i K
39
Hình 2.6. Mô hình hệ thống của phương pháp định vị AOA.
Hình 2.7. Mô hình và các thông số hệ thống.
Để đạt độ chính xác cao, phương pháp định vị AOA sử dụng thuật toán trọng số để xác định góc của ánh sáng tới. Góc ước lượng AOA được tính như sau:
1 max 1 ˆ ( ) m m c i m (2.11)
40
Trong đó, imax maxiPr signal_ ( )i ; Pr_signal( )i là công suất của tín hiệu điện nhận được
tại đầu ra của PD thứ i; trọng số cm được xác định như sau:
1 _ max _ max 1 ( ) / ( ) P P m r signal r signal m c i m i m (2.12)
Sau đó, khoảng cách giữa các đèn LED1 và LED2 đến bộ nhận lần lượt là Dd1
và Dd2 được tính toán từ độ cao h của đèn LED và góc ước lượng ˆ1 và ˆ2 như sau:
1 / sin( )ˆ1
d
D h ; Dd2 h/ sin(ˆ2) (2.13) Cuối cùng, tọa độ một chiều của robot sẽ được xác định như sau (xem hình 2.7):
1 1 2 2 [( ) ( )] / 2 x D x x D (2.14) Trong đó, 2 2 1 d1 2 d1cos( / 2 1) D h D hD (2.15) 2 2 2 d2 2 d2cos( / 2 2) D h D hD (2.16)
Hình 2.8. Kịch bản mô phỏng thuật toán định vị AOA.
Hình 2.8 mô tả kịch bản mô phỏng của thuật toán định vị AOA theo một chiều. Phương pháp AOA cũng có những ưu điểm giống với các phương pháp đã trình bày ở trên đó là đáp ứng tốt trong môi trường phủ sóng ánh sáng có phương truyền thẳng (LOS), đạt được độ chính xác cao khi sử dụng một mảng gồm nhiều PD ở bộ nhận. Độ chính xác của phương pháp định vị này đạt xấp xỉ 33cm với mô hình phòng có kích thước (5x5x3) mét khi sử dụng mảng gồm 17 PD (xem hình 2.9) [23]. Ngoài ra,
41
phương pháp định vị AOA không yêu cầu việc đồng bộ giữa bộ phát và bộ nhận. Tuy nhiên, phương pháp này cũng gặp phải một số hạn chế như yêu cầu phần cứng phức tạp (một mảng gồm nhiều PD cần chi phí và kích thước khá lớn và rất khó để lắp đặt trên bộ nhận) và chỉ có khả năng xác định vị trí của robot theo một một chiều.
Hình 2.9. Sai số của phương pháp định vị AOA.