[發明專利]一種基于RSS的LED定位系統及方法

在審

• 申請號: 201410380087.X
• 申請日: 2014-08-04
• 公開（公告）號: CN104181503A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 劉武;楊超;楊奇
• 申請（專利權）人: 武漢郵電科學研究院
• 主分類號: G01S5/16
• 分類號: G01S5/16;H04B10/116
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 魏殿紳;龐炳良

1.一種基于RSS的LED定位系統，包括至少三個發送端和一個接收端，其特征在于：每個發送端包括T型偏置器和LED，發送端用于在待傳輸數據前增加對應于該發送端的PN碼序列，并經過T型偏置器和LED變成可見光發出；所述接收端包括光探測器、乘法器、IFFT單元、多個FFT單元、比較電路、功率-距離換算模塊，光探測器用于探測混疊的可見光信號并轉化成一個電信號，其中一個FFT單元用于對電信號進行FFT變換，其余FFT單元用于每個PN碼的FFT變換，乘法器用于將變換后的結果與每個PN碼的FFT運算結果卷積相乘，IFFT模塊對于每個乘積進行IFFT變換，比較電路用于找出IFFT變換后時域信號的峰值，并作為接收到來自每個LED的功率，功率-距離換算模塊用于估算接收端到每個LED的距離值并輸出。

2.如權利要求1所述的基于RSS的LED定位系統，其特征在于：所述功率-距離換算模塊的輸入為光探測器對各個LED的接收功率，功率-距離換算模塊計算后，輸出各LED到光探測器的垂直照射距離，即估算的距離值。

3.如權利要求1所述的基于RSS的LED定位系統，其特征在于：所述光探測器輸出的電信號進行FFT變換后的結果依次與每個PN碼的FFT值卷積相乘，再依次經過IFFT運算和比較電路得到電信號與各PN碼的相關峰峰值，該峰值表示接收各LED的功率的相對大小。

4.如權利要求1所述的基于RSS的LED定位系統，其特征在于：所述接收端包括一個三角定位模塊，所述三角定位模塊接收來自功率-距離換算模塊輸出的估算的距離值，基于三角定位方法計算輸出光探測器的坐標。

5.如權利要求1所述的基于RSS的LED定位系統，其特征在于：每個發送端包括一個放大器，將待傳輸數據信號放大后，輸出至T型偏置器。

6.如權利要求1所述的基于RSS的LED定位系統，其特征在于：所述PN碼序列為相同長度偽隨機序列，各PN碼之間正交不相關，多個發送端分別插入不同的PN碼序列以示區分。

7.一種基于權利要求1所述基于RSS的LED系統的定位方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1.每個發送端在待傳輸數據前增加對應于該發送端的PN碼序列，經由T型偏置器和LED后發出可見光信號；

步驟2.接收端的光探測器同時接收來自所有發送端的可見光信號，并完成光電轉換，對轉換后的電信號進行FFT計算，再分別與各PN碼的FFT運算結果卷積相乘，然后通過IFFT運算模塊和比較電路找出峰值，該峰值大小作為接收該PN碼對應LED的功率；

步驟3.將步驟2中得到的不同LED的功率，根據功率-距離對應關系找出每個LED到接收端的估算的距離值；

步驟4.選取對應的接收功率最大的三個LED，將三個LED到接收端估算的距離值輸入三角定位模塊，計算接收端坐標；其中所述估算距離需要進行多次角度修正和估算，直至估算距離收斂至穩定值。

8.如權利要求7所述的基于RSS的LED系統的定位方法，其特征在于：步驟3中，功率-距離對應關系采用預先測量，在各個LED發射角和光探測器接收角都為0的條件下，光探測器在不同傳輸距離下對各個LED的接收功率分別測量，從而確定功率-距離對應關系。