[發明專利]一種基于室內可見光的定位方法及系統

有效

• 申請號: 201610993248.1
• 申請日: 2016-11-09
• 公開（公告）號: CN106568420B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 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: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 王衛東

一種基于室內可見光的定位方法及系統，通過在觀測點水平放置的成像探測器拍攝室內天花板上至少3個LED光源，獲得各LED光源的成像以及各成像點在成像探測器上的相對坐標；識別各LED光源獲得相應LED光源的實際空間坐標；在成像探測器上獲得各LED光源的光暈直線的交點的相對坐標，該交點定義為第一垂足，通過第一垂足的垂線與LED光源所在平面的交點定義為第二垂足；根據投影幾何關系，獲得第二垂足的實際空間坐標，進而獲得第一垂足的實際空間坐標，第一垂足的實際空間坐標即為成像探測器所在的觀測點的空間坐標。本發明可獲得較高定位精度，可使用手機等便攜設備進行成像探測，硬件成本極低且便于攜帶，具有較高實用價值。

技術領域

本發明涉及LED光通信和室內定位應用領域，具體涉及一種基于室內可見光的定位方法及系統。

背景技術

LED(Lighting Emitting Diode)被稱為第四代照明光源或綠色光源，因為具有節能、安全和可用頻譜寬等優點，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。

基于LED的室內可見光定位方式通常需要測量接收信號的強度(RSS,ReceivedSignal Strength)、延時(TOA，Time of Arrive)或到信號源的接收角度(AOA，Angle ofArrive)，通過估算得到多個信號源的距離或角度，進而基于三角幾何方法進行定位。接收端的探測器通常采用光強探測器或成像探測器，由于光強探測器同時適用于高速通信，所以基于RSS的測量定位方法是研究和使用較多的定位方案。

在基于RSS的測量定位方法中，接收光功率隨通信距離的增加而非線性減小，確定這種對應關系后，測得接收光功率即可確定發射端和接收端之間的距離。但由于接收光功率通常會受到光源的亮度波動、信號光的散射和反射、發光角和接收角等因素影響，使得接收光功率的波動難以克服，由此換算得出的估算距離波動明顯，直接影響最后的定位精度。另一方面，基于RSS的測量定位方法需要專用高速電路發送和接收數據信號，而發送和接收數據信號所需的硬件昂貴且復雜，成本較高，并不適用于消費級別的定位。

發明內容

本發明提供一種基于室內可見光的定位方法及系統，其硬件容易獲取，成本較低，并且定位精度高。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是提供一種基于室內可見光的定位方法，包括以下步驟：通過在觀測點水平放置的成像探測器拍攝布置在室內天花板上的至少3個LED光源，獲得各LED光源在所述成像探測器上的成像點，以及各成像點在成像探測器上的相對坐標；通過識別各LED光源，獲得相應LED光源的實際空間坐標；在所述成像探測器上，獲得各LED光源的光暈直線的交點的相對坐標，該交點定義為第一垂足，通過所述第一垂足的垂線與所述LED光源所在平面的交點定義為第二垂足；根據投影幾何關系，獲得所述第二垂足的實際空間坐標，進而獲得所述第一垂足的實際空間坐標，所述第一垂足的實際空間坐標為所述成像探測器所在的觀測點的空間坐標。

在上述技術方案的基礎上，所述LED光源采用LED反射燈具，包括LED燈、反射燈罩和半反射半透射鏡，LED燈安裝在反射燈罩底部的中心，半反射半透射鏡位于所述反射燈罩開口處且覆蓋反射燈罩，LED反射燈具在所述成像探測器上形成通過LED成像的直線型光暈。

在上述技術方案的基礎上，各LED光源的空間坐標預先測定并保存在所述成像探測器中。

在上述技術方案的基礎上，根據所述LED光源的成像的顏色、形狀、閃爍或者三種特征的組合，識別出不同的LED光源。