[發明專利]基于LED可見光通信的手機安卓相機定位系統及其方法

在審

• 申請號: 201710609373.2
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107219517A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 黨征剛;劉廷章;劉翠
• 申請（專利權）人: 中航聯創科技有限公司上海分公司
• 主分類號: G01S11/12
• 分類號: G01S11/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于定位系統技術領域，具體的說是涉及一種基于LED可見光通信的手機安卓相機定位系統及其定位方法。

背景技術

近年來，被譽為“綠色照明”的半導體LED照明技術發展迅猛，與傳統照明光源相比，白光LED不僅功耗低、使用壽命長、尺寸小、綠色環保，更具有調制性能好和響應靈敏度高等優點。利用LED的這種特性，它能用作照明的同時，還可以把信號調制到LED可見光束上進行數據傳輸，將信息從燈具發送至客戶端，實現一種新興的光無線通信技術，即可見光通信技術。由于可見光與日常生活息息相關，辦公室、家庭以及公共場合中的許多設備均含可見光光源，可為室內用戶提供隨時隨地的便捷數據服務。

隨著各種綜合體類建筑如大型購物中心、大型交通中轉站等的出現，人們的活動空間越來越龐大和復雜，進而對室內定位和導航的需求也日趨強烈；同時，精準營銷、智能倉儲、機器人、療養護理等行業也需要利用定位技術獲取特定對象的室內位置信息；而GPS衛星信號在室內是很微弱甚至沒有的，不能夠滿足室內定位的精度需求，這些需求為室內定位技術帶來巨大機會。

目前現有技術中的室內定位技術方案包括A-GPS定位技術、超聲波定位技術、藍牙技術、紅外線技術、射頻識別技術、超寬帶技術、無線局域網絡、光跟蹤定位技術，以及圖像分析、信標定位、計算機視覺定位技術等等。這些室內定位技術從總體上可歸納為幾類，即GNSS技術，如偽衛星等；無線定位技術，包括無線通信信號、射頻無線標簽、超聲波、光跟蹤、無線傳感器定位技術等；其它定位技術如計算機視覺、航位推算等；以及GNSS和無線定位組合的定位技術如A-GPS或A-GNSS。

目前，國內外對基于LED可見光的定位技術的研究分為非成像定位技術和成像定位技術兩種。非成像定位技術使用傳統的定位方法，利用多點對多點的通信，基于距離和角度進行定位；成像定位技術采用閃光燈、顯示器、光學傳感器等作為收發器件，以實現可變速率通信、定位導航和消息廣播等功能。非成像定位技術是基于專用的光電探測器來實現對LED燈的檢測，主要有4種實現方法：三角測量法、情景分析法、接近法及VLC和Ad Hoc混合法；基于可見光的成像定位系統，從LED發射的三維坐標通過圖像傳感器解調信息，并使用圖像傳感器中接收到的LED圖像的距離幾何關系計算出目標的位置?；诳梢姽獾某上穸ㄎ幌到y可分為單燈單攝像頭、雙燈單攝像頭和單燈雙攝像頭等形式，利用不同的定位方式中圖像傳感器接收到LED圖像的不同距離幾何關系來計算出目標的位置。

隨著科技的高速發展和進步，智能手機的發展越來越快，更加貼近人們的生活，手機功能也越來越強大，這一系列的現象表明智能手機大時代的到來，而且正在持續高速發展，手機APP的開發也是越來越受歡迎。而以往基于LED可見光通信的室內定位技術并沒有結合手機上的單攝像頭和手機安卓系統進行開發。

發明內容

本發明為了克服現有技術存在的不足，提供一種利用開發得到的可見光通信相機進行安卓App開發的基于LED可見光通信的定位系統及其定位方法，其通過調用手機攝像頭相機系統的拍攝來確定手機客戶端相對于LED燈的位置，對拍攝得到的LED光信號進行解碼，再通過定位算法和計算進行精確的定位。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種基于LED可見光通信的手機安卓相機定位系統，該定位系統包括依次連接的LED可見光通信模塊、手機可見光通信信號接收模塊和手機定位軟件模塊，LED可見光通信模塊包括LED燈，LED燈是安裝在已知坐標位置的照明設備，手機可見光通信信號接收模塊包括開發得到的可見光通信相機，可見光通信相機包括手機上的單個攝像頭及相機系統；手機定位軟件模塊包括在手機安卓系統下運行的包含定位算法的手機客戶端APP軟件。

一種基于LED可見光通信的手機安卓相機定位系統的定位方法，該定位方法具體包括如下步驟：首先由手機端可見光通信相機拍攝LED燈圖片，將LED燈的位置信息調制到LED燈的閃爍上，LED燈為發送端，調用手機單攝像頭的開發得到的可見光通信相機為接收端；接收端通過相機系統調用手機攝像頭進行逐行掃描拍攝得到LED燈上的調制信息，圖像處理得到數據區條紋圖，表現為相機系統拍攝得到的LED圖像的明暗條紋圖，然后應用程序對數據區條紋圖進行解碼，而此解碼結果獲取對應該LED燈的位置信息；之后根據室內基于光學成像的定位方法，以及解碼所得LED燈具的位置，由應用程序進行計算最終得到手機接收端的精確定位位置。