[發明專利]一種用于室內定位的色環編碼表示方法

在審

• 申請號: 202010933123.6
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112087260A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 胡冀;李致遠
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04B10/50;H04B10/80;G01C21/20;G01C3/02;G01S11/12
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

本發明提供一種用于室內定位的色環編碼表示方法。本發明方法首先輸入位置信息至發射模塊中的編碼器中并進行編碼；然后將編碼信息以LED燈顯示；通過光接收器接受LED燈可見光信號；最后將可見光信號進行譯碼，確定所在位置。本發明采用色環編碼，在發射模塊中簡化了調制器和驅動電路部分；接受模塊中簡化了后級處理電路和解調器。本發明方法相較于現有技術，操作更加簡便，成本更低，適用于基于LED燈的室內定位。

技術領域

本發明給出了一種色環編碼方法。主要用于室內可見光定位中地標的編碼和識別。有較高的穩定性和精度、便于維護、成本低，有很大的開發價值。該專利技術不只限用于室內定位的地標表示，還可以用于所有通過攝像頭識別編碼的應用領域。

背景技術

隨著當代科學技術的發展，定位技術日臻成熟，吸引了學術和工業界的廣泛關注。在眾多定位系統中，應用最為廣泛的是美國國防部研制的全球定位系統(GPS)。然而，GPS定位技術并不適用于結構復雜的城市建筑物環境，一方面用戶無法與軌道衛星保持視距；另一方面，GPS信號也難以穿透城市建筑物的墻壁，人們在結構復雜的室內，仍然會時常迷失位置。正因為如此，室內定位系統這一新技術才被提出。近年來，擁有高精度、高安全性、低能耗等諸多優勢的可見光室內定位技術，伴隨著可見光通信的發展而逐漸受到關注。

室內可見光定位技術主要應用在定位導航、智能超市、工業安全和智能交通。在一些大型的展覽館內，利用現有的LED照明裝備，可方便地建立完整的室內定位系統。參觀者手持可接收LED光信號的設備，該設備通過信號解析獲得參觀者所在的位置，并發送當前位置展覽品的講解介紹。同樣旳原理，定位技術也可用于超市內部發送商品信息。在日本，己經有大型超市將接收器裝置在購物車上，根據接收信號確定當前的位置，快速提醒用戶各種商品的具體位置信息和前往選擇最佳路徑。在機場或醫院等對電磁敏感的場所，利用LED可見光對位置進行跟蹤是一個很好的選擇，如，在機場大廳現有的LED燈照明下，乘客可以知道自己以及登機口的位置。

但是，目前可見光室內定位技術還未能夠成熟地推向市場。一方面是基礎設施還未完善，但主要原因是該技術尚未成熟。包括以下幾個方面：

1)作為地標的LED燈需要通過調制電路進行編碼，技術難度大，生產、安裝及維護成本高；

2)基于LED燈的室內定位系統穩定性較差易受系統噪聲和外界環境光影響等。

在1998年的時候，來自香港大學的Grantham Pang等人首次提出使用快速切換LED以及調制可見光進行通信的概念，該想法在無線通信領域得到了廣泛的關注。隨后從2000年開始了可見光定位的研究，首先是來自日本慶應大學的Nakagawa教授等人從事基于半導體照明燈和交通燈的可見光通信定位研究，之后在2003年，可見光通信聯盟(VLCC)成立以促進和規范可見光技術。

當前的室內可見光定位技術研究主要從兩方面進行劃分：基于圖像的定位技術和基于非圖像的定位技術。基于圖像的定位技術主要采用圖像傳感器和手機攝像頭對接收到的光信息圖像進行分析并定位，或者利用圖像幀信息進行定位。基于非圖像的定位技術研究較多的有：采用接收可見光到達時間差信息(TDOA)、強度信息(RSSI)、角度信息(AOA)，或是LHD-ID信息來進行定位。

基于圖像定位技術的主要采用圖像傳感器或智能手機的攝像頭，通過LED圖像在圖像傳感器上成像的距離和位置差異的幾何關系進行計算并定位。位于天花板上的LED燈發送位置數據信息，接收端是一個圖像傳感器通過接收到的圖像來確定入射光方向及解調發送的可見光地標數據。