[發明專利]基于接收器方向的室內可見光三維定位系統及方法

有效

• 申請號: 201410067058.8
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN103823203A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 侯憶楠;肖石林;余澤希;畢美華;何浩;胡衛生
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01S5/16
• 分類號: G01S5/16;H04B10/116
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中;樊昕

1.一種基于接收器方向的室內可見光三維定位系統，其特征在于，包括主要由下行發送模塊和下行接收模塊形成的可見光下行鏈路以及主要由上行發送模塊和上行接收模塊形成的可見光上行鏈路；其中：

所述下行發送模塊包括：下行發送FPGA、驅動電路和白光LED；所述下行發送FPGA用來產生白光LED發送的信號幀，該信號幀包含了該白光LED在室內的位置信息，所述驅動電路為白光LED提供合適的直流偏置，并把發送信號調制在白光LED的驅動電流上，所述白光LED將調制后的信號以白光形式發射出去；

所述下行接收模塊包括：傳感器和下行接收FPGA；所述傳感器將光強度、入射光方位角和接收器方向的物理量轉變為電信號，發送給所述下行接收FPGA，由所述下行接收FPGA計算出接收器的三維位置坐標；

所述上行發送模塊包括：上行發送FPGA、驅動電路和紅外LED；所述上行發送FPGA用于產生上行發送的信號幀，該信號幀包含了接收器的位置信息，所述驅動電路與紅外LED將信號調制到紅外LED驅動電流上并以紅外線的形式發送出去；

所述上行接收模塊包括：紅外接收模塊和上行接收FPGA；所述紅外接收模塊從接收到的紅外線中提取出接收器的位置信息，所述上行接收FPGA將接收器的位置信息進行保存管理。

2.根據權利要求1所述的基于接收器方向的室內可見光三維定位系統，其特征在于，所述下行發送FPGA和上行接收FPGA通過一個FPGA實現。

3.根據權利要求1所述的基于接收器方向的室內可見光三維定位系統，其特征在于，所述上行發送FPGA和下行接收FPGA通過一個FPGA實現。

4.根據權利要求1所述的基于接收器方向的室內可見光三維定位系統，其特征在于，所述下行接收模塊中的傳感器是能夠測量光強度、入射光線方位角和接收器方向的任何傳感器。

5.根據權利要求1所述的基于接收器方向的室內可見光三維定位系統，其特征在于，所述下行接收模塊還包括顯示模塊，所述顯示模塊將計算出來的位置坐標進行顯示。

6.一種基于接收器方向的室內可見光三維定位方法，其特征在于，采用如權利要求1至5中任一所述的定位系統來實現，所述下行接收FPGA根據接收器接收到的光強度、入射光方位角和接收器方向的信息，通過三維動態室內定位算法進行定位計算，具體是：首先，接收器通過傳感器接收到某個白光LED發射的光信號，由RSS算法計算出在水平面上接收器的投影到該白光LED投影之間的距離，由此可以求得以該白光LED投影為圓心，以接收器投影到該白光LED投影之間的距離為半徑的圓方程，同時，由傳感器測得的入射光線的方位角，可以計算得到接收器投影與該白光LED投影所在直線的方程，由該兩個方程可以求得交點坐標，然后，將接收器沿任一方向移動一段距離，該方向由傳感器測得，接收器在新的位置上重復以上算法過程，由所得到的方程組計算出接收器的三維位置坐標。

7.根據權利要求6所述的基于接收器方向的室內可見光三維定位方法，其特征在于，接收器移動的距離滿足使所述傳感器能夠檢測出入射光線方位角的最小變化。