[發明專利]面向單接入點可見光組合方位波束定位方法

有效

• 申請號: 202110277445.4
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN112953638B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 丁舉鵬;梅弘業;劉雯雯;趙楷;陳習鋒
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標事務所 65105
• 代理人: 周星瑩;湯潔

本發明涉及可見光定位技術領域，是一種面向單接入點可見光組合方位波束定位方法，包括在提供多方位光波束的單一見光接入點的場景下，實現移動終端的定位空間。本發明在應用場景中僅需單接入點，該單接入點提供多方位的光波束，進而基于該多波束可見光無線接入點來進行移動終端的方位掃描、測量及估計，根據移動終端的基本方位信息、徑向距離的粗定位區域信息，最終借助與可見光無線接入點關聯的位置指紋數據庫，將粗定位區域內位置指紋與移動終端子系統實測的對應于主要波束的信號強度進行匹配度篩選，將匹配度最高的位置指紋所對應的候選空間位置作為優化后的移動終端定位位置。

技術領域

本發明涉及可見光定位技術領域，是一種面向單接入點可見光組合方位波束定位方法。

背景技術

可見光定位技術通過利用已有的LED照明基礎設施，將可見光定位信號加載到LED光源的偏置電流上，從而為用戶通用照明的同時提供無線定位覆蓋。然而，現有可見光定位技術方案普遍需要多個LED位置參考光源同時服務于可見光定位方案。其中，代表性研究方案包括：（1）美國賓夕法尼亞州立大學Monsen Kavehrad團隊在Indoor positioningalgorithm using light-emitting diode visible light communications一文提出并進一步改進了基于接收信號強度信息的三邊定位方案。該方案的基本思想是根據光接收器所檢測到的來自三個位置參考光源的光信號功率來推算出接收器與三個位置參考光源的相對距離，進而列出三個距離關系的方程組。最終，求解出光接收器的二維，甚至三維空間位置坐標。（2）澳大利亞莫納什大學J. Armstrong團隊在Indoor location using whiteLEDs一文中借助概念驗證試驗展示了借助2個發送相同單頻信號的LED光源來估計接收器與與兩個LED光源之間相對距離的位置估計方案。上述方案的局限性在于，一旦可見光定位場景無法提供2個、3個甚至多個可見光定位參考光源，上述定位方案就無法正常運行，最終移動終端也就無法通過上述傳統可見光定位獲知自己的空間位置信息。

必須指出，已經有國際研究團隊嘗試探索單一位置光源配置下，實現移動終端的位置估計。具體地，韓國延世大學Sang-Kook Han研究團隊在Indoor Location EstimationBased on LED Visible Light Communication Using Multiple Optical Receivers一文中提出借助多個位置關系相對固定的光電探測器來構造多元光接收器，進而根據光電探測器之間相對固定的空間位置關系來推算光接收器中心的空間坐標位置。不難發現，上述方案雖然能夠適用于單光源場景，但是需要顯著增加光接收器上光電探測器的數量，因而不可避免會增加光接收器的工程造價和實現復雜度。

未來商用的可見光定位系統必須能夠適用于多樣化的應用場景，特別是光源數量受限的場景。此外，此類可商用的可見光定位系統必須最大程度降低移動終端的實現造價，應該最大限度避免引入多個光電探測器所造成的工程造價顯著抬升。

為了有效應對上述挑戰，切實提升可見光定位技術方案對上述光源基礎設施受限場景的適應能力，同時充分規避采用多個光電探測器所造成的接收器復雜度及造價的過度抬升，產業界迫切需要一種能夠同時滿足苛刻可見光源基礎設施約束和嚴格接收器復雜度及低造價目標的聯合設計方案，從而切實推進可見光定位技術方案的實用化、產業化和規模化。

發明內容

本發明提供了一種面向單接入點可見光組合方位波束定位方法，克服了上述現有技術之不足，其在應用場景中僅需單接入點（即單可見光定位光源），該單接入點提供多方位的光波束，進而基于該多波束可見光無線接入點來進行移動終端的方位掃描、測量及估計，其獲得移動終端的基本方位信息，結合傳統全向朗伯光波束獲得移動終端的方位半徑信息（徑向距離），進一步獲得移動終端更小范圍的粗定位區域。最終，借助與可見光無線接入點關聯的位置指紋數據庫，將粗定位區域內位置指紋與移動終端子系統實測的對應于主要波束的信號強度進行匹配度篩選，將匹配度最高的位置指紋所對應的候選空間位置作為優化后的移動終端定位位置，獲得移動終端的精準空間位置。