[發明專利]一種可見光室內定位方法

無效

• 申請號: 201410473398.0
• 申請日: 2014-09-16
• 公開（公告）號: CN104270194A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 錢晨;韋瑋;陳曉紅;洪文昕
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及可見光通信室內定位技術領域，尤其是涉及一種多參量位置指紋庫的建立方法。

背景技術

目前在室內定位中大多采用無線定位技術，如利用紅外、超聲波、無線局域網和藍牙技術等。這些定位技術在一定程度上能夠滿足人們的定位需求，但是，由于這些定位系統存在不穩定性、功耗大以及定位精度低等缺點而未能廣泛普及。并且，在礦井、加油站和醫院等射頻技術受限或被禁止的特殊區域，上述室內無線定位技術的使用不同程度上都受到了限制。因此，開發利用新頻譜資源迫在眉睫。而基于白光LED的可見光通信因為具有無電磁干擾、頻譜寬、綠色環保等顯著優勢被廣泛關注。因此基于室內LED照明設施的可見光定位技術將具有巨大的應用空間。

現階段常用的室內定位方法可以分為兩種：基于輔助設備的和無輔助設備的。基于輔助設備的定位方法，如到達時間(Time?ofArrival，TOA)，到達角度(Angle?ofArrival，AOA)等，需使用測角度的傳感器陣列或高精度的定時器等輔助設備，其定位精度依賴于節點密度，這類方法的定位系統造價昂貴，且定位精度往往不理想。無輔助設備的方法就是直接使用定位節點的信號強度進行定位，主要有兩種：傳輸損耗(Radio?Frequency?Propagation?Loss,RFPL)定位法和位置指紋(Location?Fingerprint,LF)定位法。前者將信號傳輸模型和建筑的地理信息轉換成距離測量值，這樣做很簡單，但是受距離、信號穿透墻壁時的損耗、多徑傳輸等諸多方面的影響，難以建立正確的數學模型，影響定位精度。后者則可以有效避免多徑和障礙物等對定位精度的影響，并且降低了定位算法復雜度。

位置指紋定位的實施一般可以分為兩個階段：離線階段和在線階段。離線階段是對所需定位區域各參考節點(Reference?Point,RP)位置的信號特征參數進行采集，這種特征參數可稱認為是該位置的“指紋”，建立位置指紋庫；在線階段即利用接收機測定接收信號的參數，與位置指紋庫所存數據進行匹配，從而確定用戶的位置。這種定位方法可以充分利用現有設施，不需要改變移動設備的硬件，升級和維護對用戶影響小，因此被廣泛的用于各類室內定位系統中。

但是，考慮到室內可見光通信的特殊性，即每個采樣點的光強來自不同方向的視距和非視距光路的光功率的疊加，因此室內存在多處光強度相同的采樣點，如果僅以光強度作為位置指紋庫的采集樣本，勢必會導致指紋庫定位誤差增大。因此，如何提高可見光室內定位精度及降低定位誤差是目前需要解決的關鍵問題。

發明內容

技術問題：本發明的目的是為了解決現有基于位置指紋庫的可見光室內定位方法存在的上述問題，提出一種引入移動終端的方向參量θ的一種可見光室內定位方法。

技術方案：本發明的定位系統按系統的總體結構可分為三個部分：LED信號源、移動終端和控制端。

本發明的LED信號源包括驅動電路和LED燈。

本發明的移動終端包括可見光通信接收模塊和顯示模塊。

本發明的控制端可通過Wifi、藍牙或者USB、網線等通信技術，在不同LED光源上加載與位置相關的LED-ID信息。

該定位方法基于由LED信號源、移動終端和控制端構成的定位系統，定位方法具體包括如下步驟：

步驟1.在LED信號源上加載LED-ID信息，通過無線光鏈路傳輸到移動終端，移動終端根據接收的LED-ID信息，確定LED照明覆蓋區域，實現粗定位；

步驟2、移動終端根據獲得的“指紋”信息與多參量的位置指紋庫進行查詢匹配，確定移動終端在該區域下與LED的相對位置，實現精定位。

所述步驟1中，LED-ID信息的接收，通過附加的可見光通信模塊或利用移動終端的攝像頭來實現。

所述步驟2中，移動終端獲得的“指紋”包括移動終端接收到的光信號強度RSSI和移動終端方向傳感器獲得的方向θ。

所述多參量的位置指紋庫，其中的“指紋”是通過實際測量或建模計算，獲得每個方向參量θ上的RSSI值，記為(θ,RSSI)。

所述的多參量位置指紋庫的建立和數據處理可在移動終端或云端進行。

所述的LED信號源包括驅動電路和LED燈。

所述的移動終端包括可見光通信接收模塊和顯示模塊。

所述的控制端可通過Wifi、藍牙或者USB、網線等通信技術，在不同LED光源上加載與位置相關的LED-ID信息。