[發(fā)明專利]基于單個圖像傳感器的室內(nèi)可見光定位方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710048414.5
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106886008B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發(fā)明（設計）人: 盧洪斌
• 申請（專利權）人: 百色學院
• 主分類號: G01S5/16
• 分類號: G01S5/16
• 代理公司: 11340 北京天奇智新知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 但玉梅

1.一種基于單個圖像傳感器的室內(nèi)可見光定位方法，其特征在于，包括：

光源成像步驟,在定位點L將多個位于同一平面上的光源L_i成像于和光源L_i所在平面相平行的傳感器平面上，若定位點的高度已知，則選擇2個光源進行成像及定位；若定位點高度未知，則選擇3個非共線的光源進行成像及定位；其中，定位點L的坐標為L(x,y,z)，照明燈的坐標為L_i(x_i,y_i,z_i)；

坐標求解步驟，基于下式求解定位目標點的平面坐標：

(x-x_i)²+(y-y_i)²＝D_i²-H²；

D_i＝H(f²+s_i²)^1/2/f；

z＝z_i-H；

式中，i為光源的個數(shù)，H為LED照明燈L_i與成像系統(tǒng)透鏡所在平面的垂直距離；D_i為光源L_i到定位點L的距離，f為透鏡焦距，s_i為光源在傳感器屏幕的成像點M到傳感器屏幕中心N的距離；

s_i的計算方法為:傳感器平面面積為w²,像素為T,則單位像素的面積為w²/T,N在圖像傳感器或光電二極管陣列平面的像素坐標為(x₀′,y₀′)，M的坐標為(x_m′,y_m′)，x方向像素點數(shù)a,y方向像素點數(shù)b,故S_i＝[(a²+b²)w²/T]^1/2；

光源分布為正六邊型的蜂窩結構，相鄰LED光源的間距為a,靠墻的兩行和兩列光源與墻面距離為a/2，室內(nèi)面積為室內(nèi)面積一般表達式可寫為m、n任取自然數(shù)，均大于等于2，經(jīng)計算這種光源分布設計能最大限度保證光照強度的均勻分布，LED照明光源分布設計可以適合任何室內(nèi)面積和靈活增減光源數(shù)目，方法是調(diào)整a和m、n的大?。?/p>

室內(nèi)面積表示為時，光源的分布情況為蜂窩的局部結構，根據(jù)公式選擇光源數(shù)量和光源間距，靠近墻兩行和兩列光源均為ψ＝2-arctan(a/h)，其余的均為ψ＝2-arctan(1.5a/h)，接收器接收視場角度為Ω＝90；

所述光源成像步驟中，用于成像的接收端透鏡組平面和圖像傳感器傳感平面間位置固定且平行，并且通過微調(diào)接收器整體角度使之接收平面與光源分布平面平行。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于單個圖像傳感器的室內(nèi)可見光定位方法，其特征在于，所述坐標求解步驟中，光源在傳感器屏幕的成像點M到傳感器屏幕中心N的距離基于下式求解：

S_i＝[(a²+b²)w²/T]^1/2

傳感器平面面積w²,像素T，成像點x方向像素點數(shù)a,成像點y方向像素點數(shù)b。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于單個圖像傳感器的室內(nèi)可見光定位方法，其特征在于，所述光源為LED光源，每個LED光源分配唯一的信標，并有與其位置對應的坐標。

4.一種基于單個圖像傳感器的室內(nèi)可見光定位系統(tǒng)，其特征在于，定位點坐標的計算基于權利要求1-3所述的任一定位方法。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種基于單個圖像傳感器的室內(nèi)可見光定位系統(tǒng)，其特征在于，包括：

發(fā)送端，包括若干個設置于同一平面上的具有唯一信標和位置坐標的光源，以及用于廣播所述光源信息的發(fā)送信號調(diào)制模塊，所述光源信息至少包括信標及位置坐標；

接收端，包括帶有透鏡組和圖像傳感器的成像模塊、用于接收光源信息的信號處理模塊、用于根據(jù)成像信息和光源信息計算定位點坐標的定位模塊；其中，透鏡組所在平面和圖像傳感器的傳感平面平行且距離為透鏡的焦距加上焦點到成像平面的垂直距離。