[發明專利]一種基于手機任意方向角度的單LED可見光通信室內定位方法

在審

• 申請號: 201811553814.2
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109725286A
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 劉廷章;劉翠;趙劍飛
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;G01C21/20
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明公開了一種基于手機任意方向角度的單LED可見光通信室內定位方法，本方法采用的定位系統包括單個LED燈，手機方向傳感器，手機攝像頭及手機定位軟件app。本發明只需要單個LED燈和手機攝像頭，裝置結構簡單；本發明在單LED單手機攝像頭的情況下，手機在空間任意方向角度，均可實現手機端實時精確定位，克服了即使保持手機攝像頭位置不變，因手機傾斜或水平朝向角不同情況下使得LED燈成像位置不同從而導致定位結果不準的問題；本發明大大簡化了定位系統的結構，同時大幅提高系統定位精度，可實現厘米級高精度三維室內定位，拓展了室內定位系統的應用領域。

技術領域

本發明涉及定位技術領域，具體涉及一種基于手機任意方向角度的單LED可見光通信室內定位方法。

背景技術

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，人們活動空間越來越龐大和復雜，對室內定位和導航需求日趨強烈；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。現有的室內定位技術研究方法有超聲波定位技術、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、計算機視覺定位技術等。

半導體LED照明技術，與傳統照明光源相比不僅功耗低，使用壽命長，尺寸小，綠色環保，更具有調制性能好，響應靈敏度高等優點。因此它能用做照明的同時，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，實現一種新型的光無線通信技術，即可見光通信技術。

可見光通信技術(Visible Light Communications，VLC)，其原理是將需要傳輸的信息編碼成一段特殊信號，用某種調制方法將這個信號附加到LED燈具的驅動電流上，使LED燈具以極高的頻率閃爍，雖然人眼看不到這種閃爍，但是通過光敏設備或者成像元件可以檢測到這種高頻閃爍并將其還原成要傳輸的信息，從而通過燈具實現信息傳輸的目的。

與其他室內定位技術相比，基于可見光通信的室內定位技術有如下優點：VLC技術帶寬資源豐富，不需獲得管理機構的授權；基于VLC的定位系統不會產生任何電磁干擾，也不易受外部電磁干擾影響；使用LED做光源，兼顧照明與定位。

目前國內外LED VLC的室內定位技術研究主要是基于專用的光電探測器來實現對LED燈的檢測，包括基于接收信號強度(RSS)、到達時間(TOA)和到達時間差(TDOA)，這些技術相對而言較復雜且容易受外界干擾，從而影響測量精度，且無法做到實時定位。

如今智能手機更加貼近人們生活，手機功能越來越強大，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進行開發，利用手機及其自帶攝像頭來實現實時室內定位是一個有意義的研究方向。

當利用手機進行室內定位研究時，即使保持手機攝像頭位置不變，因手機攝像頭方向角度不同也會導致定位結果不同，從而無法精確定位，而客戶端手機不可能隨時都保持水平和固定朝向，因此將手機實時方向角度考慮進定位系統也是一個需要解決的問題。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種基于手機任意方向角度的單LED可見光通信室內定位方法，該方法在單LED單手機攝像頭的情況下，手機朝向任意角度，均可實現手機端實時精確定位，克服了即使保持手機攝像頭位置不變，因手機水平朝向不同、傾斜等情況導致的方向角度不同使得LED燈成像位置不同從而導致定位結果不準的問題。

為達到上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于手機任意方向角度的單LED可見光通信室內定位方法，采用的定位系統包括單個LED燈，手機方向傳感器，手機攝像頭及手機定位軟件app，其特征在于，包括如下操作步驟：