[實用新型]基于均值漂移與無跡卡爾曼濾波的VLC動態定位系統

有效

• 申請號: 201920840596.4
• 申請日: 2019-06-05
• 公開（公告）號: CN209949108U
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 文尚勝;董芝強;關偉鵬;謝澤堃;陳邦棟
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;G01C21/20;H04N7/18
• 代理公司: 44245 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 向玉芳

本實用新型公開了一種基于均值漂移與無跡卡爾曼濾波的VLC動態定位系統，包括VLC發射端、VLC接收端和服務器端，其中，所述的VLC發射端包括28V恒壓源、LED驅動電路、LED燈和電源適配器；所述的VLC接收端包括定位終端和攝像頭子系統；所述的服務器端包括圖像處理子系統、圖像跟蹤模塊和無跡卡爾曼濾波器。本實用新型具有跟蹤高速目標的能力，提高了LED被遮擋時的定位精度，即使一半的LED是屏蔽的，精度也可以保持。此外還具有良好的魯棒性和實時性，在室內定位領域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技術領域，具體涉及一種基于均值漂移與無跡卡爾曼濾波的VLC動態定位系統。

背景技術

在商業中心、大型公共建筑(地鐵、機場、圖書館等)、高風險工業園區、醫院、養老院等GPS輔助作用不大、迫切需要導航定位服務的室內場所，室內定位技術具有廣闊的應用前景。

常用的室內定位技術有紅外線(IR)、超聲波、射頻識別(RFID)、無線局域網(WLAN)、藍牙和超寬帶(UWB)等。基于這些技術，開發了不同的實現方案。但是，考慮到定位精度或抗電磁干擾的能力，或者硬件設備成本高，這些都存在明顯的缺點，難以推廣。

與上述室內定位技術相比，可見光定位(VLP)技術具有帶寬資源豐富、抗電磁干擾能力強、定位精度高、光照能力強等突出優勢。此外，支持VLP系統的硬件設備成本相對較小，因為不需要進行精確測量的復雜設備。因此，VLP技術在室內定位領域具有廣闊的應用前景。

基于VLP的室內定位系統存在兩種模式:基于光電二極管(PD)的定位和基于圖像傳感器(IS)的定位。而由于光電二極管對光束方向的敏感性，定位終端的移動性受到了嚴重的限制，它還存在另一個顯著缺點，即魯棒性較差。即使在同一位置，重復測量也會產生光強的波動值。此外，基于PD的VLP系統容易受到環境光和反射光的干擾。同時，需要對接收到的角度和信號強度進行精確測量。否則定位結果會有明顯的誤差。

從理論上講，IS在VLP領域的性能優于PD，但是現有的研究在定位精度、實時性和魯棒性方面都沒有取得令人滿意的結果。當目標以較快的速度移動時，LED的圖像會變得模糊，這可能會導致定位失敗。另外當LED與定位終端之間的光路被阻塞時，因為大多數定位算法都是基于兩個或多個LED，圖像中缺少一個LED的情況下，算法很有可能會失敗。另外，屏蔽效應是VLP領域中的一個致命問題，如使用光流法解決該問題又會使計算量變得很大。

另一方面，目前智能手機已經配備了高分辨率互補金屬氧化物半導體(CMOS)傳感器攝像頭，可以很容易地與基于IS的VLP方法相結合，具有巨大的商業價值。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了針對現有方法與VLP系統的性能的不足，以及迎合當前對室內定位技術的要求，提供一種基于均值漂移與無跡卡爾曼濾波的VLC動態定位系統。

本實用新型的技術目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種基于均值漂移與無跡卡爾曼濾波的VLC動態定位系統，所述的VLC動態定位系統包括VLC發射端、VLC接收端和服務器端；

其中，所述的VLC發射端包括28V恒壓源、LED驅動電路、LED燈和電源適配器；其中，所述的LED燈由28V恒壓源供電；所述的LED驅動電路控制LED燈產生高頻亮滅；所述的電源適配器將輸入的電壓轉化為5V電壓后向LED驅動電路單獨供電；

所述的VLC接收端包括定位終端和攝像頭子系統；其中，所述的攝像頭子系統包括CMOS攝像頭、CMOS攝像頭參數設置模塊；所述的CMOS攝像頭用于持續拍攝LED燈的實時圖像；所述的CMOS攝像頭與定位終端相連，將獲得的圖像傳輸到定位終端；所述的定位終端包括WIFI模塊與液晶顯示屏，所述的WIFI模塊將圖像傳輸到服務器端；