[發明專利]一種基于逆反射的室內可見光被動定位方法

在審

• 申請號: 202310135891.0
• 申請日: 2023-02-20
• 公開（公告）號: CN116125383A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 鮑煦;管昂;朱容松;劉豹
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01S5/16
• 分類號: G01S5/16;G06N3/126
• 代理公司: 南京智造力知識產權代理有限公司 32382
• 代理人: 朱旭

1.一種基于逆反射的室內可見光被動定位方法，其特征在于，其方法包括：

將一個LED光源和三個PD接收機布置于室內頂部，將角立方體結構的反射器設置于室內的待定位物上；

LED光源的光線經反射器逆反射向各PD接收機接收，獲取反射器初始位置下各PD接收機的接收功率；

反射器隨待定位物移動，獲取移動后各PD接收機的接收功率；

構建定位模型，定位模型包括第i個PD接收機接收第k位置反射器的接收功率差：

上式中P_ri,k為獲取的第i個PD接收機接收第k位置反射器的接收功率，P_t為反射器損耗，ml為朗伯指數，A_si為第i個PD接收機的有效接收區域面積，d_ik為第i個PD接收機到第k位置反射器的距離，θ_i,k為LED光源向第k位置反射器、第i個PD接收機發射光線的入射角，g(θ_i,k)為集中器增益，α_i,k為反射器俯仰角和方位角都為零時、第i個PD接收機對應第k位置反射器的有效反射面積與最大有效反射面積的比值，β_i,k為反射器俯仰角和方位角任意時、第i個PD接收機對應第k位置反射器傾斜光源平面上虛擬有效反射面積與真實光源平面上有效反射面積的比值；

定位模型以的最小二乘優化、基于三邊定位的定位算法獲得反射器初始位置下的三維坐標、方位角和俯仰角，得到待定位物的定位結果。

2.根據權利要求1所述的一種基于逆反射的室內可見光被動定位方法，其特征在于，反射器隨待定位物移動時方位角和俯仰角不變，三邊定位算法包括：

h＝|z₀-z_i|、

上式中v_i,k為第i個PD接收機到第k位置反射器水平距離，x₀、y₀和z₀為反射器初始位置下的三維坐標，x_i、y_i和z_i為第i個PD接收機的三維坐標，h為第i個PD接收機到反射器的垂直距離，為反射器的移動角度，c為反射器的移動距離，k＝1表示反射器處于初始位置，k＝2表示反射器處于移動一次后的位置；d_ik為第i個PD接收機到第k位置反射器的距離；獲取和c。

3.根據權利要求2所述的一種基于逆反射的室內可見光被動定位方法，其特征在于，三邊定位算法包括：上式中θ_i,k為LED光源向第k位置反射器、第i個PD接收機發射光線的入射角，v_i,k為第i個PD接收機到第k位置反射器水平距離，h為第i個PD接收機到反射器的垂直距離。

4.根據權利要求1所述的一種基于逆反射的室內可見光被動定位方法，其特征在于，所述反射器頂部為圓柱結構，反射器底部為三棱錐結構。

5.根據權利要求4所述的一種基于逆反射的室內可見光被動定位方法，其特征在于，定位模型包括上式中α_i,k為反射器俯仰角和方位角都為零時、第i個PD接收機對應第k位置反射器的有效反射面積與最大有效反射面積的比值，r為反射器頂部直徑，r為由光線入射角引起的輸入和輸出孔半徑，D為由光線入射角引起的輸入孔徑和輸出孔徑的位移，D_s為由反射器內陷引起的輸入和輸出的額外孔徑位移，L為反射器的反射面長度，L_s為反射器的上壁長度。

6.根據權利要求5所述的一種基于逆反射的室內可見光被動定位方法，其特征在于，定位模型包括上式中φ為光線的折射角，θ_i,k為LED光源向第k位置反射器、第i個PD接收機發射光線的入射角，n為反射器涂層的折射率。