[發(fā)明專利]一種基于FFT算法的可見光室內(nèi)定位系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810690383.8
• 申請(qǐng)日: 2018-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN108802680A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王會(huì)峰;倪敬雪;高榮;柴彩萍;關(guān)麗敏;穆柯楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長安大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S5/16
• 分類號(hào): G01S5/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 范巍

1.一種基于FFT算法的可見光室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于：包括驅(qū)動(dòng)發(fā)射單元、接收定位單元以及布置在室內(nèi)3個(gè)以上不同位置的白光LED，所述驅(qū)動(dòng)發(fā)射單元包括第一供電模塊、第一核心控制模塊以及白光LED發(fā)射端調(diào)制模塊，第一供電模塊分別與第一核心控制模塊以及白光LED發(fā)射端調(diào)制模塊相連，第一核心控制模塊與白光LED發(fā)射端調(diào)制模塊相連，各白光LED的發(fā)光頻率通過白光LED發(fā)射端調(diào)制模塊設(shè)置在諧波分量互不重疊的頻段內(nèi)或頻點(diǎn)處；接收定位單元包括第二供電模塊、第二核心控制模塊、光信號(hào)檢測(cè)模塊以及顯示模塊，第二核心控制模塊分別與第二供電模塊、光信號(hào)檢測(cè)模塊以及顯示模塊相連，光信號(hào)檢測(cè)模塊與第二供電模塊相連，第二核心控制模塊包括采樣子模塊以及室內(nèi)定位算法解算子模塊，采樣子模塊用于對(duì)通過光信號(hào)檢測(cè)模塊采集的室內(nèi)光信號(hào)在依次經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換、放大后進(jìn)行數(shù)字采樣，室內(nèi)定位算法解算子模塊用于對(duì)數(shù)字采樣結(jié)果進(jìn)行快速傅里葉變換、根據(jù)快速傅里葉變換得到的頻譜信息對(duì)采集到的室內(nèi)光信號(hào)中與各白光LED對(duì)應(yīng)的頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、依據(jù)提取的頻譜數(shù)據(jù)選定三個(gè)以上相對(duì)于接收定位單元所在待定位位置接收信號(hào)最強(qiáng)的白光LED并計(jì)算該白光LED各自與待定位位置的距離，以及用于根據(jù)選定的各白光LED的位置坐標(biāo)及所述白光LED各自與待定位位置的距離求解待定位位置的坐標(biāo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于FFT算法的可見光室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于：所述第一核心控制模塊及第二核心控制模塊的實(shí)現(xiàn)電路包括ARM 32位單片機(jī)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于FFT算法的可見光室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于：所述白光LED發(fā)射端調(diào)制模塊包括與每個(gè)白光LED對(duì)應(yīng)的功率控制及信號(hào)調(diào)制電路，各功率控制及信號(hào)調(diào)制電路分別與第一核心控制模塊及對(duì)應(yīng)白光LED相連。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于FFT算法的可見光室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于：所述光信號(hào)檢測(cè)模塊包括依次相連的硅光電池、AD795芯片以及LF412芯片，LF412芯片與第二核心控制模塊相連。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于FFT算法的可見光室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于：所述光信號(hào)檢測(cè)模塊、第二核心控制模塊、液晶顯示模塊以及第二供電模塊集成為一體。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于FFT算法的可見光室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于：所述3個(gè)以上不同位置的白光LED固定在室內(nèi)高于地面的不同位置；所述接收信號(hào)最強(qiáng)的白光LED選定為三個(gè)且兩兩之間的連線構(gòu)成非鈍角三角形，選定的三個(gè)白光LED的發(fā)光頻率分別為300Hz、500Hz、700Hz。

7.一種基于FFT算法的可見光室內(nèi)定位方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)在室內(nèi)3個(gè)以上不同位置布置白光LED，根據(jù)室內(nèi)空間坐標(biāo)系確定所布置的各白光LED的位置坐標(biāo)；

2)驅(qū)動(dòng)所布置的各白光LED發(fā)光，并使得各白光LED的發(fā)光頻率調(diào)制在諧波分量互不重疊的頻段內(nèi)或頻點(diǎn)處；

3)于室內(nèi)待定位位置采集光信號(hào)，對(duì)采集的光信號(hào)依次進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、放大(預(yù)處理)，然后進(jìn)行數(shù)字采樣；

4)對(duì)數(shù)字采樣結(jié)果進(jìn)行快速傅里葉變換，根據(jù)快速傅里葉變換得到的頻譜信息對(duì)待定位位置處采集到的室內(nèi)光信號(hào)中與各白光LED對(duì)應(yīng)的頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，依據(jù)提取的頻譜數(shù)據(jù)選定三個(gè)以上相對(duì)于待定位位置接收信號(hào)最強(qiáng)的白光LED并計(jì)算該白光LED各自與待定位位置的距離，根據(jù)選定的各白光LED的位置坐標(biāo)以及所述白光LED各自與待定位位置的距離求解待定位位置的坐標(biāo)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種基于FFT算法的可見光室內(nèi)定位方法，其特征在于：所述室內(nèi)空間坐標(biāo)系是以室內(nèi)地面為X-Y坐標(biāo)平面以及室內(nèi)高度為Z軸而構(gòu)建的三維坐標(biāo)系。