[發(fā)明專(zhuān)利]基于可見(jiàn)光通信的定位

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780035464.8
• 申請(qǐng)日: 2017-04-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109642936A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: F-X·馬爾梅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 法國(guó)國(guó)家太空研究中心
• 主分類(lèi)號(hào): G01S1/70
• 分類(lèi)號(hào): G01S1/70;G01S5/16;G01S19/11
• 代理公司: 永新專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 王英;張立達(dá)

一種使用可見(jiàn)光通信(VLC)的導(dǎo)航系統(tǒng)、相關(guān)聯(lián)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，所述導(dǎo)航系統(tǒng)包括多個(gè)VLC發(fā)射機(jī)(201至207)和一個(gè)或多個(gè)GNSS接收機(jī)(430)，每個(gè)VLC發(fā)射機(jī)被配置為發(fā)送包括具有時(shí)間信息的導(dǎo)航消息的定位信號(hào)，其中所述時(shí)間信息是從所述GNSS參考時(shí)間導(dǎo)出的所述導(dǎo)航消息的特定部分的傳輸時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明的接收機(jī)(221)被配置為根據(jù)VLC偽距、GNSS偽距或其組合計(jì)算位置。相關(guān)聯(lián)的方法用于在根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)航系統(tǒng)中發(fā)送定位信號(hào)，以及用于根據(jù)由所述導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)送的多個(gè)定位信號(hào)確定位置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明應(yīng)用于定位系統(tǒng)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明描述一種基于可見(jiàn)光通信(VLC)的定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)

由于所涉及的應(yīng)用種類(lèi)繁多，因此定位技術(shù)(尤其是室內(nèi)定位技術(shù))受到越來(lái)越多的關(guān)注。這些應(yīng)用包括在諸如商場(chǎng)、體育館或停車(chē)場(chǎng)等公共場(chǎng)所中的基于位置的服務(wù)(LBS)，其中室內(nèi)定位系統(tǒng)允許提供真正匹配用戶需求的內(nèi)容。在這些應(yīng)用中還有機(jī)器控制，例如倉(cāng)庫(kù)中機(jī)器人的控制，路徑查找應(yīng)用，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等等。為了相關(guān)，室內(nèi)定位必須非常準(zhǔn)確。

GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的首字母縮寫(xiě))定位技術(shù)已經(jīng)被使用和改進(jìn)了許多年。兩個(gè)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)已經(jīng)全面部署多年(美國(guó)全球定位系統(tǒng)(GPS)和俄羅斯GLONASS)，還有兩個(gè)正在部署(中國(guó)北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)和歐洲伽利略系統(tǒng))。GNSS定位技術(shù)提供精確而可靠的定位(在一些配置中，優(yōu)于1m)，但是優(yōu)選地需要在其中接收機(jī)與許多衛(wèi)星在視線內(nèi)的環(huán)境中操作。當(dāng)傳播條件包括對(duì)環(huán)境的反射時(shí)，例如在城市環(huán)境中，GPS定位的質(zhì)量惡化到數(shù)十米的量級(jí)。

此外，由于其載波波長(zhǎng)，GPS定位信號(hào)在穿過(guò)諸如屋頂或墻壁的構(gòu)造材料時(shí)顯著地?fù)p失功率。由于這些原因，依靠GPS信號(hào)在室內(nèi)環(huán)境中進(jìn)行定位是不可能的，在室內(nèi)環(huán)境中在接收機(jī)和衛(wèi)星之間沒(méi)有可見(jiàn)性并且傳播環(huán)境富有反射。

在過(guò)去幾年中已經(jīng)開(kāi)發(fā)了自組織室內(nèi)解決方案，以便提供室內(nèi)定位。這些技術(shù)主要依賴(lài)于使用機(jī)會(huì)信號(hào)(Wi-Fi、藍(lán)牙^TM、蜂窩塔ID、數(shù)字TV)，可以與信號(hào)強(qiáng)度信息組合也可以不與信號(hào)強(qiáng)度信息組合，但提供的準(zhǔn)確性較差。其他技術(shù)依賴(lài)于使用慣性傳感器，慣性傳感器非常適合室內(nèi)服務(wù)，但需要精確校準(zhǔn)，并給出與時(shí)間相關(guān)的結(jié)果。還開(kāi)發(fā)了在多徑環(huán)境中提供精確結(jié)果的特定技術(shù)，例如超寬帶。它們顯示出消耗射頻(RF)頻譜的缺點(diǎn)，并因此受到約束性監(jiān)管措施的限制，并且對(duì)接收機(jī)射頻鏈的設(shè)計(jì)表現(xiàn)出重要的限制。

可見(jiàn)光通信(VLC)是使用光而不是射頻作為傳輸介質(zhì)的無(wú)線傳輸技術(shù)。VLC通信是安全的，因?yàn)樗鼈儽幌抻谧杂煽臻g傳輸，并且不會(huì)穿過(guò)諸如墻壁的天然屏障。它們也可以被自由使用而不受任何約束，這與頻譜擁擠和過(guò)度調(diào)節(jié)的射頻頻帶不同，并且不會(huì)干擾其他電子設(shè)備。VLC技術(shù)實(shí)施起來(lái)很便宜，要傳輸?shù)男盘?hào)直接用作調(diào)制由諸如發(fā)光二極管(LED)的標(biāo)準(zhǔn)燈(例如熒光燈、白熾燈)以人眼察覺(jué)不到的速度輸送的光學(xué)信號(hào)的輸入。當(dāng)用作代替Wi-Fi的無(wú)線傳輸支持時(shí)，VLC傳輸通常被稱(chēng)為L(zhǎng)i-Fi(光保真的首字母縮寫(xiě))。

已經(jīng)提出了基于可見(jiàn)光通信的室內(nèi)定位技術(shù)，例如在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)US2014/0313520A1或US 2011/0153201 A1中，但是這些技術(shù)限于從位于室內(nèi)環(huán)境中的不同位置的光源發(fā)送由接收機(jī)使其與指示對(duì)應(yīng)燈的位置的地圖相關(guān)聯(lián)的唯一標(biāo)識(shí)符。這種定位技術(shù)的準(zhǔn)確性以某種方式受到限制。

美國(guó)專(zhuān)利US 8,994,814 B2提出了通過(guò)從多個(gè)源接收這樣的標(biāo)識(shí)符并使用攝影測(cè)量法計(jì)算接收設(shè)備的定位來(lái)改進(jìn)這些技術(shù)。攝影測(cè)量法是一種用于確定在攝影圖像中找到的對(duì)象的幾何屬性的技術(shù)。在該專(zhuān)利的上下文中，它指的是分析光源的相對(duì)位置以確定接收設(shè)備的位置。如果該方法改善了設(shè)備的定位，則其精度仍然有限并且其復(fù)雜性較高。特別地，它需要在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)包括建筑物的每個(gè)點(diǎn)中的所有源的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)庫(kù)。