[發(fā)明專利]基于可見光通信的室內(nèi)定位方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410720519.7
• 申請日: 2014-12-01
• 公開（公告）號: CN104567857B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李立華;張平;李菁
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

本發(fā)明提供了一種基于可見光通信的室內(nèi)定位方法及系統(tǒng)，該方法包括：將當(dāng)前室內(nèi)LED光源的位置信息按照預(yù)設(shè)編碼方法生成用于驅(qū)動所述LED光源的編碼信號并通過所述LED光源進行發(fā)送；接收所述LED光源發(fā)送的光信號并將所述光信號轉(zhuǎn)換成電信號；利用曲線擬合法提取當(dāng)前室內(nèi)LED光源的輸入光照度與輸出電壓之間的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)所述對應(yīng)關(guān)系計算所述LED光源發(fā)送的光信號的光照度；解析所述電信號，獲得當(dāng)前室內(nèi)LED光源的位置信息，以所述光照度作為權(quán)值對當(dāng)前室內(nèi)LED光源的坐標(biāo)進行加權(quán)平均，計算出當(dāng)前接收端的位置坐標(biāo)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有室內(nèi)定位技術(shù)中發(fā)送端多光源干擾問題，提高室內(nèi)定位的精度，減小定位誤差。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于可見光通信的室內(nèi)定位方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟和現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對導(dǎo)航和定位服務(wù)的需求也日益增大。在機場大廳、展覽大廳、超市、圖書館、倉庫、地下停車場等復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中，經(jīng)常需要確定移動終端或其持有者以及設(shè)備與物品在室內(nèi)的位置信息。尤其是智能手機的普及，以及移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，地圖與導(dǎo)航類軟件將進入一個新的時代——室內(nèi)導(dǎo)航。據(jù)調(diào)查，人們平均80％-90％的時間在室內(nèi)，70％的移動電話使用在室內(nèi)，80％的數(shù)據(jù)連接使用在室內(nèi)。室內(nèi)定位有著廣泛的應(yīng)用前景，傳統(tǒng)的室內(nèi)定位技術(shù)由于精度較低，無法滿足一些特定的需求。與此相比，可見光室內(nèi)定位技術(shù)由于精度相對較高，且不需要復(fù)雜的基站做支持，成為了新一代室內(nèi)定位技術(shù)發(fā)展趨勢。

雖然可見光通信的技術(shù)早在1998年就由香港大學(xué)的教授提出，但是基于可見光通信的室內(nèi)定位技術(shù)在2010年之后才逐漸被人們所關(guān)注?，F(xiàn)有的可見光室內(nèi)定位技術(shù)主要分為兩類：第一類是利用LED光源發(fā)送位置信來實現(xiàn)定位，這種定位方式相對來說比較成熟并且容易實現(xiàn)，現(xiàn)有的產(chǎn)品大多采用這種方案。但是其定位精度偏低，無法滿足更高的需求；第二類是通過檢測多個LED光源的光照強度，推測出接收端和參考光源之間的距離，以此計算出接收端的位置。隨著科學(xué)水平的提高，基于這種方法的室內(nèi)定位系統(tǒng)的精度越來越高。國外的一些科研機構(gòu)基于此種技術(shù)使定位精度達到了厘米級。但是，這種技術(shù)存在很大的缺憾，一方面，由于其工作原理是測量光源亮度，因此，接收端的抗干擾能力較差；另一方面，基于這種技術(shù)的接收端只能在二維的平面內(nèi)實現(xiàn)精確定位。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于可見光通信的室內(nèi)定位方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有室內(nèi)定位技術(shù)中發(fā)送端多光源干擾問題，提高室內(nèi)定位的精度，減小定位誤差。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種基于可見光通信的室內(nèi)定位方法，包括：

將當(dāng)前室內(nèi)LED光源的位置信息按照預(yù)設(shè)編碼方法生成用于驅(qū)動所述LED光源的編碼信號并通過所述LED光源進行發(fā)送；

接收所述LED光源發(fā)送的光信號并將所述光信號轉(zhuǎn)換成電信號；

利用曲線擬合法提取當(dāng)前室內(nèi)LED光源的輸入光照度與輸出電壓之間的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)所述對應(yīng)關(guān)系計算所述LED光源發(fā)送的光信號的光照度；

解析所述電信號，獲得當(dāng)前室內(nèi)LED光源的位置信息，以所述光照度作為權(quán)值對當(dāng)前室內(nèi)LED光源的坐標(biāo)進行加權(quán)平均，計算出當(dāng)前接收端的位置坐標(biāo)。

優(yōu)選地，所述利用曲線擬合法提取當(dāng)前室內(nèi)LED光源的輸入光照度與輸出電壓之間的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)所述對應(yīng)關(guān)系計算所述LED光源發(fā)送的光信號的光照度，具體包括：

測量光電轉(zhuǎn)換器在不同輸入光照度下輸出電壓的大小，獲取不同輸入光照度和輸出電壓之間的關(guān)系；

對所述輸入光照度和輸出電壓之間的關(guān)系進行曲線擬合，得出輸入光照度和輸出電壓關(guān)系式；

根據(jù)所述輸入光照度和輸出電壓關(guān)系式計算所述LED光源發(fā)送的光信號的光照度。

優(yōu)選地，所述當(dāng)前接收端的位置坐標(biāo)的計算公式如下：