[發明專利]一種基于時序標記的可見光定位系統和方法

有效

• 申請號: 201410633344.6
• 申請日: 2014-11-12
• 公開（公告）號: CN104375119A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 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
• 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

技術領域

本發明涉及LED光通信和室內定位應用領域，具體涉及一種基于時序標記的可見光定位系統和方法。

背景技術

LED(LightingEmittingDiode，發光二極管)被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節能、安全、可用頻譜寬等優點，在提供室內照明的同時還可應用于無線光通信系統中，同時滿足室內上網以及一系列擴展應用。基于LED的室內定位就是其中一個潛力巨大的應用方向，由于LED在室內布放位置固定，覆蓋范圍較廣，以各LED為參照可準確獲知位置和距離，在室內實現類似GPS的定位和導航。

由于LED通信系統具有光無線通信的特點，LED定位通常采用基于RSS(Received?Signal?Power，接收信號強度)、AOA(Angle?of?arrival，接收信號角度)、TOA(Time?of?Arrival，到達時間)等方法。基于RSS方法進行定位是最常用最簡單的方案，在光線直射和發送接收角對準情況下，接收信號光功率隨距離增加呈對數衰減，因此定量確定這種對應關系后，測得接收信號功率即可確定發射端和接收端之間的距離。再根據三角幾何原理，接收端測量出到位置已知的三個獨立LED光源的距離，即可定位確定接收端的位置。

由于基于RSS的測量方案中，不同的LED需要通過不同的頻率或發送序列進行區分和標識，為每個LED使用不同的頻率或者發送序列都會帶來硬件的復雜化，增加成本。由于接收光功率通常會受到光源的亮度、信號光的散射和反射、光發送接收角、背景光干擾等因素影響，接收光功率的波動和各種測量誤差會影響距離估算以及最后的定位結果。當探測距離近時，微小的距離變化導致顯著的接收功率變化，因此通常選取探測距離最近、接收功率最大的三個LED進行三點定位，對光源布放有一定的限制。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于時序標記的可見光定位系統和方法，有效簡化發送和接收端硬件，同時減少光源布放的限制。

為達到以上目的，本發明提供一種基于時序標記的可見光定位系統，發送端，包括第一存儲器和串聯設置的至少三個延時電路，每個延時電路對應連接一個偏置電路，每個偏置電路連接一個LED，每個偏置電路還連接一個直流電源，第一存儲器用于提供偽隨機序列給延時電路，偏置電路用于驅動LED發出信號光；接收端，包括光探測器和第二存儲器，二者分別連接一個FFT(Fast?Fourier?Transformation，快速傅里葉變換)模塊后，再連接至一個乘法器，乘法器通過IFFT(Inverse?Fast?Fourier?Transform，快速傅里葉逆變換)模塊連接峰值電路，峰值電路還連接一個DSP模塊，且第二存儲器與第一存儲器存儲內容相同。

本發明還提供一種基于時序標記的可見光定位方法，S1.發送端通過多個LED按不同延時發送相同內容的偽隨機序列在信號光中；S2.接收端的光探測器同時探測來自多個LED的信號光，并轉換為電信號，將電信號與發送端的偽隨機序列進行自相關運算，確定來自不同LED的信號光對應的時序和相關峰峰值；S3.將來自任意三個不同LED的信號對應的相關峰峰值及對應的LED坐標分別帶入公式：