[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

本發明提供一種基于逆反射的室內可見光被動定位方法，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和反射器隨待定位物移動后各PD接收機的接收功率，以第i個PD接收機接收第k位置反射器的接收功率差的最小二乘優化、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、方位角和俯仰角進而得到定位結果，可以減少LED光源和PD接收機數量使部署更方便，基于接收信號強度指示RSSI和三邊定位的定位算法實現厘米級精度、低延遲、私密性好的實時室內定位，顯著提高定位精度和定位效率。

技術領域

本發明屬于室內可見光定位技術領域，具體涉及一種基于逆反射的室內可見光被動定位方法。

背景技術

隨著室內建筑逐漸增多，對室內定位的需求越來越大。由于室內環境障礙物阻擋、電磁干擾和多徑衰落嚴重影響，室外場景的北斗定位導航系統和GPS無法滿足高精度、高穩定性的室內定位需求。相較現有藍牙定位、紅外定位、超寬帶UWB、射頻RFID識別等室內定位方法，可見光通信VLC室內定位技術一般以兼具照明和通信功能的LED作為信號發射器,可見光信號以肉眼觀察不到的頻率高速閃爍，并通過空氣信道傳遞到接收端，具有設備成本低、不受電磁干擾、安全性強和定位精度高等優點，成為現階段室內定位技術研究的熱點。

現有基于可見光的室內定位可以分為成像型和非成像型：成像型定位方法以攝像機作為接收端、利用成像的幾何關系實現定位，雖然對光源數量的需求較小，但具有能耗較高、定位算法復雜、接收視場角影響、私密性和實時定位性差等缺陷；非成像型定位方法以光電二極管PD接收信息并將光信號轉換為電信號，基于接收信號強度指示RSSI、到達角度AOA、到達時間差TDOA、三邊定位法、位置指紋庫算法等方法定位，其中基于接收信號強度指示RSSI和三邊定位的定位算法無需改動基礎設施、建立數據，更利于實施應用，但例如：

Mousa?F?I?K,Almaadeed?N,Busawon?K,Bouridane?A,Binns?R,ElliottI.Indoor?visible?light?communication?localization?system?utilizing?receivedsignal?strength?indication?technique?and?trilateration?method.Opt.Eng.2018,57,1–10.公開的一種RSS和三邊定位結合的室內定位算法，CN110133592B公開的一種可見光通信的室內兩點定位方法，需要利用至少兩個以上的LED光源，通過光強估算距離后根據三邊定位解算接收端坐標，具有定位精度易受信噪比影響導致定位誤差較大或只能進行二維定位等缺陷。

Sihua?Shao,Member,IEEE,Abdallah?Khreishah,et?al.Enabling?Real-TimeIndoor?Tracking?of?IoT?Devices?Through?Visible?Light?Retroreflflection.IEEETRANSACTIONS?ON?MOBILE?COMPUTING.VOL.19,NO.4,2020,836-852.公開的一種可見光反射實現物聯網設備的定位方法，考慮有效反射區對光接收功率的影響，可以提高定位精度，但同時需要利用5個接收器來獲得五個接收功率來計算反射器坐標、方位角和仰角，系統成本較高且定位精度仍不夠理想，限制了定位應用。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一，本發明提供一種基于逆反射的室內可見光被動定位方法，在單個LED光源和三個PD接收機布置下通過反射器隨待定位物移動、基于接收信號強度指示RSSI和三邊定位的定位算法，實現厘米級精度、低延遲、私密性好的實時室內定位。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于逆反射的室內可見光被動定位方法，其方法包括：