[實用新型]一種基于多層感知機的室內三維可見光指紋定位系統

有效

• 申請號: 201821445621.0
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN208863085U
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 文尚勝;巫朝政;陳藝榮;袁家瑜;關偉鵬;陳文權
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/33;H04W64/00;H04B10/516
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本實用新型公開了一種基于多層感知機的室內三維可見光指紋定位系統，該系統包括依次連接的LED發光調制器、LED燈光接收及光電轉換模塊、濾波解調器、多層感知機定位模塊。其中，所述的LED發光調制器采用CDMA調制方式；所述的LED燈光接收及光電轉換模塊接收LED燈光源并轉換成電信號；所述的濾波解調器對電信號進行濾波并通過解調獲得每一個LED的ID信息；所述的多層感知機定位模塊使用LED的ID信息預測設備所在位置。本實用新型將多層感知機技術應用于室內三維定位，提高了室內定位的精度，并且具有很強的抗干擾能力及穩定性，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本實用新型涉及可見光通信、機器學習和室內三維定位技術領域，具體涉及一種基于多層感知機的室內三維可見光指紋定位系統。

背景技術

近年來，可見光通信成為了研究的熱門，特別是LED產業的飛速發展，很多高性能LED被研發出來，基于LED的一系列多功能照明技術也正在被廣泛研究，甚至已經有一些技術已經得到了應用，真正實現了“一燈多用”。由于LED燈具有調制性能好、調制靈敏度高、抗干擾能力強等突出優點，科學家們慢慢發現其在通信領域有很大的用途。例如，可以把信息轉換成調制信號再通過LED燈轉換成肉眼無法察覺的發光頻率，如此，只要通過一些可以察覺LED燈發光頻率的器件把信息提取出來就可以達到通信的目的，而光電二極管就是一種可以實現這種功能的器件。

現今，服務型機器人以及智能倉庫系統都會涉及到室內定位技術。目前，室內定位的技術方案有無線局域網(WIFI)、紅外線、射頻識別(RFID)、Zigbee、UWB、藍牙等，然后由于這些技術方案成本高、定位速度慢和定位精度低、只能在二維平面定位等原因，還沒有被廣泛地應用。

隨著機器學習研究的日趨成熟，也有一些研究人員將機器學習應用到室內定位技術中。現有的應用到LED燈可見光通信的室內定位技術中的機器學習算法有K近鄰算法(KNN)、支持向量機(SVM)、極限學習機(ELM)等。但是這些比較傳統的機器學習算法由于自身的缺陷并沒有很好地擬合訓練數據以達到較高的定位精度，由于精度不高只能在二維平面定位，有些還還需要占用很大的存儲空間和很高計算力，沒有達到服務機器人所需要的實時性的效果。為了方便將LED燈和可見光通信應用到室內定位，特別是基于機器學習的室內定位，有必要設計一種高精度的三維定位系統。將多層感知機應用到室內定位技術中，既可以達到很高的定位精度、實現三維定位，又可以達到實時性的要求，對室內定位技術的發展有明顯的幫助。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了解決現有技術中的上述缺陷，提供一種基于多層感知機的室內三維可見光指紋定位系統。

本實用新型的目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種基于多層感知機的室內三維可見光指紋定位系統，所述的室內三維可見光指紋定位系統包括LED發光調制器、LED燈光接收及光電轉換模塊、濾波解調器、多層感知機定位模塊，其中，

所述的LED發光調制器包括依次連接的STM32單片機、LED驅動電路、LED燈陣列，其中，STM32單片機采用CDMA調制方式對流入LED驅動電路的電流進行調制，LED驅動電路用于驅動LED燈陣列按照經過CDMA調制的電流發射光信號；

所述的LED燈光接收及光電轉換模塊包括依次連接的由光電二極管組成的光電轉換電路、一級放大電路、二級放大電路，其中，所述的光電轉換電路通過光電二極管將接收到的LED燈光能量轉換為電流，所述的一級放大電路和二級放大電路對電流進行級聯放大；

所述的濾波解調器包括依次連接的帶通濾波器、自適應濾波器、解調器，其中，所述的帶通濾波器和自適應濾波器對放大后的電流進行濾波處理，提取出有用的電流分量，所述的解調器對電流分量進行解調，獲取不同LED燈對應的ID信息及其對應的能量P_k；