[發明專利]基于光照陰影和機器學習的可見光定位系統和方法

有效

• 申請號: 201710295201.2
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107192981B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 劉開華;張帥;張云蕾;馬永濤;張瑞峰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01S5/16
• 分類號: G01S5/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

1.一種可見光定位系統實現的定位方法，所采用的定位系統包括多個光電探測器、多個LED光源、光源控制模塊、無線通信模塊和中央處理器，其中，多個光電探測器布置在定位區域的地板的不同位置上，用于探測光電探測器周邊光信號的強度變化；多個LED光源布置在定位區域上方的不同位置；光源控制模塊用于控制定位區域內的各LED光源在不同的時隙發射具有身份標志編碼的光信號；預處理模塊用于對光電探測器檢測到的光強變化進行預處理，無線通信模塊用于將預處理模塊處理后的光強變化大于設定閾值It的光強信息發送到中央服務器；中央服務器通過檢測被定位目標與各LED光源對應的陰影鏈路獲取被定位目標的位置信息，設光電探測器的個數為j，LED光源的個數為K，定位方法如下：

步驟1：在無目標出現的初始狀態下，定位區域中的j個光電探測器的狀態值PD_state設定為[0,0…,0]，定位區域劃分的各個網格的初始權重grid_weight設定為[0,0…,0]；

步驟2：在無目標出現的初始狀態下，定位區域中的j個光電探測器檢測到由光源LED-k所發射的光強為

步驟3：時刻t當目標出現后，定位區域中的j個光電探測器檢測到由光源LED-k所發射的光強為

步驟4：時刻t，目標出現導致j個光電探測器的接收光源LED-k光強的變化量為ΔI^k(t)＝I^k(t)-I^k(0)；

步驟5：將接收光源LED-k光強的變化量大于閾值It的光電探測器的狀態設置為1,并通過無線通信模塊將光強信息發射到數據匯聚模塊，進一步通過中央處理器進行處理；

步驟6：在光源LED-k條件下，利用聚類算法對狀態為1的光電探測器的坐標進行聚類，可以得到屬于不同目標的陰影下光電探測器的坐標集合U^k＝{U^k₁,U^k₂,…U^k_n}，集合中元素的個數為NUM(U^k)；

步驟7：光源LED-k與陰影下光電探測器的坐標連線可視為陰影鏈路，將陰影鏈路經過的網格的權重加1；

步驟8：在其他LED光源工作的時隙中，重復步驟1-6，可得對應的陰影下光電探測器的坐標集合及其集合的元素個數；因此被定位目標的個數可以得到為MAX(NUM(U^k)),k＝1,2,…,K；

步驟9：在其他LED光源工作的時隙中，重復步驟1-6，可得對應陰影下光電探測器的坐標集合，并將經過集合中光電探測器坐標與其對應的LED之間鏈路的網格的權重加1；

步驟10：網格中權重最大的MAX(NUM(U^k))個網格即為被定位目標的位置。

2.根據權利要求1所述的定位方法，其特征在于，將定位區域的地板劃分成網格，在交點處嵌入光電探測器及相應的預處理模塊和無線通信模塊。

3.根據權利要求1所述的定位方法，其特征在于，在光強變化小于等于設定閾值It的時候，無線通信模塊處于休眠狀態。