[發明專利]一種基于可見光通信的定位方法、裝置及系統

在審

• 申請號: 202010435587.4
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111624551A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 宋翔;蔣慧琳;馬李剛;汪靜;張磊
• 申請（專利權）人: 南京曉莊學院
• 主分類號: G01S5/16
• 分類號: G01S5/16;G06F17/15
• 代理公司: 北京信遠達知識產權代理有限公司 11304
• 代理人: 趙興華

1.一種基于可見光通信的定位方法，其特征在于，在環境中設置多個可見光燈具，且每個可見光燈具具有唯一標識，待定位目標上設置有光電探測器，所述方法包括：

待定位目標上的光電探測器接收可見光燈具發出的光信號，并將接收到的光信號轉換為電信號；

解析所述電信號得到發出該電信號對應光信號的可見光燈具的唯一標識及位置坐標；

根據所述可見光燈具發出的光信號的最大識別距離，以及，接收到的光信號的可見光燈具對應的位置坐標，確定所述待定位目標的坐標范圍；

從所述待定位目標的坐標范圍中求解出滿足非線性約束條件且使目標函數最小的目標坐標，得到所述待定位目標在當前時刻的位置坐標；

其中，所述非線性約束條件為所述待定位目標的位置坐標與接收到的光信號的各個可見光燈具之間的距離小于或等于光信號的最大識別距離，所述目標函數是所述待定位目標與接收到的光信號對應的各個可見光燈具之間的距離之和。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據所述可見光燈具發出的光信號的最大識別距離，以及，接收到的光信號的可見光燈具對應的位置坐標，確定所述待定位目標的坐標范圍，包括：

分別以接收到的光信號的可見光燈具對應的位置坐標為圓心，以所述最大識別距離為半徑得到球形區域；

確定各個球形區域的交叉區域為所述待定位目標的坐標范圍。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述確定各個球形區域的交叉區域為所述待定位目標的坐標范圍，包括：

求解如下方程組得到所述待定位目標的坐標范圍(x,y)：

其中，(x,y)為待定位目標的位置坐標，L、W分別是待定位目標所處環境的長和寬，R為最大識別距離，(x₁,y₁)，(x₂,y₂)，...，(x_i,y_i)，...，(x_j,y_j)分別為待定位目標接收到的可見光信號對應的可見光燈具的位置坐標。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，從所述待定位目標的坐標范圍中求解出滿足非線性約束條件且使目標函數最小的目標坐標，得到所述待定位目標在當前時刻的位置坐標，包括：

將所述非線性約束條件和目標函數轉化為懲罰函數，其中，所述懲罰函數為：

其中，r_k為懲罰函數的懲罰因子，k為目標坐標(x,y)的近似最優解的計算次數，k的初始值為0，懲罰因子r_k的縮小系數c，r_k＝cr_k-1；δ(x,y)為目標函數，且g_i(x,y)≤0為非線性約束條件，其中，i＝1,2,...,j，

從所述待定位目標的坐標范圍內任選一點作為迭代求解過程的初始值，并將所述初始值輸入所述懲罰函數進行迭代求解；

若第k次求解得到的結果φ(x^k,y^k,r_k)與第k-1次求解得到的結果φ(x^k-1,y^k-1,r_k-1)滿足收斂控制誤差ε₁及精度控制誤差ε₂，則確定(x^k,y^k)為待定位目標的位置坐標。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述收斂控制誤差ε₁和精度控制誤差ε₂均為預設值，縮小系數c滿足0.1≤c≤0.7，懲罰因子初始值

其中，(x⁰,y⁰)是從所述待定位目標的坐標范圍內選取的迭代初始點。