[發(fā)明專利]基于手機慣性定位和VLC的室內(nèi)混合定位系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410831922.7
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104567875A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊愛英;楊偉杰;馮立輝;倪國強;黃藝賢
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18;G01C21/20;G01C21/00;G08C17/02
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1.一種基于手機慣性定位和VLC技術(shù)的室內(nèi)混合定位系統(tǒng)，其特征在于:包括可見光下行發(fā)送模塊、慣性與VLC混合定位模塊、定位數(shù)據(jù)發(fā)送模塊和定位數(shù)據(jù)接收模塊；由可見光下行發(fā)送模塊和慣性與VLC混合定位模塊構(gòu)成下行鏈路，由定位數(shù)據(jù)發(fā)送模塊和定位數(shù)據(jù)接收模塊構(gòu)成上行鏈路；

所述可見光下行發(fā)送模塊包括：下行發(fā)送處理器和可見光LED；下行發(fā)送處理器的信號輸出端和可見光LED的驅(qū)動輸入端相連，其中，下行發(fā)送處理器產(chǎn)生可見光LED發(fā)送的信號幀，該信號幀包含了可見光LED在室內(nèi)的位置信息；該信號幀由驅(qū)動電路進行電流放大，并把放大后的調(diào)制信號加載到可見光LED的驅(qū)動電流上；可見光LED將調(diào)制后的信號以可見光形式發(fā)射出去；

所述慣性與VLC混合定位模塊包括：VLC定位接收器，通信接口和手機中內(nèi)置的陀螺儀、加速度傳感器、APP模塊；所述VLC定位接收器含有光電探測器、VLC定位數(shù)據(jù)采集處理單元，光電探測器把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，VLC定位數(shù)據(jù)采集處理單元把電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并計算接收到的光電轉(zhuǎn)換信號強度；所述通信接口完成VLC定位接收器與手機內(nèi)置的各模塊間的通信；所述陀螺儀用于測量方向；加速度傳感器用于測量手機移動距離；APP模塊接收到通信接口傳輸過來的VLC定位接收器的光電轉(zhuǎn)換信號強度，進行閾值判決，如果信號強度高于閾值，通過不同LED的強度關(guān)系和RSS定位方法，APP模塊選擇基于VLC技術(shù)所得位置信息，在光照較弱即低于閾值時，認為光信號被遮擋，APP模塊選擇基于慣性定位所得位置信息；上述模塊的連接關(guān)系為：VLC定位接收器輸出光電轉(zhuǎn)換后的信號強度，通信接口把信號強度信息傳輸?shù)绞謾CAPP模塊中，手機APP模塊通過通信接口獲取信號強度，并根據(jù)閾值判決輸出光定位信息或者慣性定位信息；

定位數(shù)據(jù)發(fā)送模塊是指智能手機的藍牙模塊，通過藍牙模塊把定位數(shù)據(jù)發(fā)送出去；

定位數(shù)據(jù)接收模塊指終端藍牙接收模塊；所述終端藍牙接收模塊接收定位數(shù)據(jù)。

2.基于權(quán)利要求1所述的基于手機慣性定位和VLC技術(shù)的室內(nèi)混合定位系統(tǒng)，其特征在于：所述下行發(fā)送處理器為FPGA及其驅(qū)動電路。

3.基于權(quán)利要求1所述的基于手機慣性定位和VLC技術(shù)的室內(nèi)混合定位系統(tǒng)，其特征在于：所述可見光下行發(fā)送模塊的下行發(fā)送處理器為單片機及其驅(qū)動電路。

4.基于權(quán)利要求1所述的基于手機慣性定位和VLC技術(shù)的室內(nèi)混合定位系統(tǒng)，其特征在于：所述慣性與VLC混合定位模塊中通信接口為串口。

5.基于權(quán)利要求1所述的基于手機慣性定位和VLC技術(shù)的室內(nèi)混合定位系統(tǒng)，其特征在于：所述慣性與VLC混合定位模塊中通信接口為藍牙。

6.一種基于手機慣性定位和VLC的室內(nèi)混合定位方法，其特征在于:具體步驟為：

步驟1，可見光下行發(fā)射模塊發(fā)送定位編碼信息；

步驟2，慣性與VLC混合定位模塊通過VLC定位接收器獲取當前不同LED的編碼信號強度；

步驟3，慣性與VLC混合定位模塊通過VLC定位接收器把步驟2得到的編碼信號強度信息通過通信接口發(fā)送到手機中；

步驟4，手機通過陀螺儀和加速度計獲取慣性定位信息；

步驟5，APP模塊把從通信接口獲取的編碼信號強度和閾值進行比較，當編碼信號強度大于閾值時，計算出多個LED相對強度關(guān)系，根據(jù)強度關(guān)系得到光傳輸?shù)乃p距離，定位出VLC定位接收器中的光電探測器所在的基于多個LED光源的相對位置關(guān)系；當編碼信號強度低于閾值時，把步驟4的慣性定位數(shù)值作為定位值；

步驟6，手機把最終定位數(shù)據(jù)通過定位數(shù)據(jù)發(fā)送模塊的藍牙協(xié)議上傳至定位數(shù)據(jù)接收模塊。

7.基于權(quán)利要求6所述的一種基于手機慣性定位和VLC的室內(nèi)混合定位方法，其特征在于：步驟1所述定位編碼信息為基于多個LED編碼信息；每個LED對應唯一的ID編碼；定位編碼信息基于時分復用，有共同的幀頭，探測器同時接收到多個LED的編碼信息時，能識別出不同的ID碼。

8.基于權(quán)利要求6所述的一種基于手機慣性定位和VLC的室內(nèi)混合定位方法，其特征在于：步驟4所述獲取慣性定位方法為：先設(shè)定手機沒移動之前的初始位置為坐標原點，利用包含加速度計的手機進行慣性導航，手機利用基本加速度公式對加速度信息進行解算，得出相對于初始位置的位移量，進而通過位移量和初始位置的相對關(guān)系進行定位。