[發明專利]一種紅外定位系統、定位方法及其應用

在審

• 申請號: 202010426882.3
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111596259A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 沈宇桐
• 申請（專利權）人: 沈宇桐
• 主分類號: G01S5/16
• 分類號: G01S5/16;H04W64/00;H04W4/33;H04W84/12
• 代理公司: 杭州億創果專利代理有限公司 33339
• 代理人: 朱琴琴

本發明公開了一種紅外定位系統、定位方法及其應用，紅外定位系統包括：至少三個外源紅外發射單元、WiFi路由器和至少一個紅外接收單元；紅外發射單元用于發射特定頻率和強度的紅外光線，并通過WiFi路由器傳送至紅外接收單元；紅外接收單元用于接收外源紅外發射單元發射的紅外光線和通過WiFi路由器傳送的紅外光線信息和位置信息。紅外定位方法包括圖像描點定位法、多點紅外光源定位法或圖像描點定位法與多點紅外光源定位法兩者的結合。本發明中還公開了上述紅外定位系統在可視化導航中的應用。本發明解決了現有的室內定位方式極易受到外源因素干擾導致定位不準確，同時在室內無法使用GPS定位的困境；可用于實現室內測距、室內定位及導航。

技術領域

本發明涉及一種定位系統，具體地說是涉及一種紅外定位系統、定位方法及其應用。

背景技術

1.常見室內定位技術的特征

(1)WiFi定位技術

目前WiFi是相對成熟且應用較多的技術，這幾年有不少公司投入到了這個領域。WiFi室內定位技術主要有兩種。WiFi定位一般采用“近鄰法”判斷，即最靠近哪個熱點或基站，即認為處在什么位置，如附近有多個信源，則可以通過交叉定位(三角定位)，提高定位精度。

由于WiFi已普及，因此不需要再鋪設專門的設備用于定位。用戶在使用智能手機時開啟過Wi-Fi、移動蜂窩網絡，就可能成為數據源。該技術具有便于擴展、可自動更新數據、成本低的優勢，因此最先實現了規模化。

不過，WiFi熱點受到周圍環境的影響會比較大，精度較低。為了做得準一點有公司就做了WiFi指紋采集，事先記錄巨量的確定位置點的信號強度，通過用新加入的設備的信號強度對比擁有巨量數據的數據庫，來確定位置。

由于采集工作需要大量的人員來進行，并且要定期進行維護，技術難以擴展，很少有公司能把國內的這么多商場定期的更新指紋數據。特別的，數據采集受環境影響比較大，尤其對于人員定位，由于環境變化較大，定位漂移現象尤其嚴重。

(2)RFID定位

RFID定位的基本原理是，通過一組固定的閱讀器讀取目標RFID標簽的特征信息(如身份ID、接收信號強度等)，同樣可以采用近鄰法、多邊定位法、接收信號強度等方法確定標簽所在位置。

這種技術作用距離短，一般最長為幾十米。但它可以在幾毫秒內得到厘米級定位精度的信息，且傳輸范圍很大，成本較低。同時由于其非接觸和非視距等優點，可望成為優選的室內定位技術。

目前，射頻識別研究的熱點和難點在于理論傳播模型的建立、用戶的安全隱私和國際標準化等問題。優點是標識的體積比較小，造價比較低，但是作用距離近，不具有通信能力，而且不便于整合到其他系統之中，無法做到精準定位，布設讀卡器和天線需要有大量的工程實踐經驗難度大。

(3)紅外定位

紅外線是一種波長在無線電波和可見光波之間的電磁波。紅外定位主要有兩種具體實現方法，一種是將定位對象附上一個會發射紅外線的電子標簽，通過室內安放的多個紅外傳感器測量信號源的距離或角度，從而計算出對象所在的位置。

這種方法在空曠的室內容易實現較高精度，可實現對紅外輻射源的被動定位，但紅外很容易被障礙物遮擋，傳輸距離也不長，因此需要大量密集部署傳感器，造成較高的硬件和施工成本。此外紅外易受熱源、燈光等干擾，造成定位精度和準確度下降。

該技術目前主要用于軍事上對飛行器、坦克、導彈等紅外輻射源的被動定位，此外也用于室內自走機器人的位置定位。

另一種紅外定位的方法是紅外織網，即通過多對發射器和接收器織成的紅外線網覆蓋待測空間，直接對運動目標進行定位。