一种基于双图像传感器和可见光通信技术的高精度室内定位方法与流程

文档序号:13729162阅读:来源:国知局
技术特征:
1.一种基于双图像传感器和可见光通信技术的高精度室内定位方法,其特征在于:所述室内定位方法包括如下步骤:步骤1:在室内的天花板上安装一个LED阵列;所述的LED阵列至少要有3个LED灯源,同时LED分布不能够共线;步骤2:利用可见光通信技术,3个LED灯源在照明的同时发送各自的三维坐标信息(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),(x3,y3,z3),同时使用两个图像传感器接收并解调3个LED发送的三维坐标信息;所述LED灯源与所述图像传感器之间的距离为h;所述两个图像传感器上方各自固定有一个参数完全相同的透镜,所述透镜焦距为f,用于对3个LED光源发出的光线进行空间分离;所述透镜与图像传感器的距离为f,所述透镜中心位于图像传感器中心的正上方;两个图像传感器之间的距离为L,两个图像传感器能够进行定位的未知点P位于两透镜连线的中点;步骤3:确定LED光源在图像传感器上生成的LED图像的中心位置,所述的LED图像为LED光源发出的光经过透镜进行空间分离后被图像传感器接收,在图像传感器上生成的光斑图像,近似为圆。步骤4:利用已知参数h、f、L,并通过三角几何关系分别计算出3个LED灯源与未知点P之间的距离d1、d2、d3,过程如下:步骤4.1:计算LED图像中心到图像传感器中心的距离i;步骤4.2:过LED灯作一条垂直于透镜平面的垂线长度为h,由此LED、垂足以及透镜的中心就构成了一个直角三角形。所述的垂足即为所述垂线与透镜平面的交点;步骤4.3:LED图像中心、图像传感器中心以及透镜中心同样构\t成一个直角三角形,两条直角边的长度分别为f和i。由于该直角三角形与LED和透镜构成的直角三角形相似,利用两个三角形相似关系,即可求得LED到一个透镜中心的距离;同理,求得LED到另一个透镜中心的距离;步骤4.4:利用步骤4.3中求得的LED分别到两个透镜中心的距离以及未知点P到透镜的距离,通过三角形的余弦定理就可求得LED到未知点P的距离;同理,求得3个LED与未知点P的距离分别为d1、d2、d3,所述未知点P到透镜的距离为L/2。步骤5:利用已接收到的3个LED灯的三维坐标信息(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),(x3,y3,z3)以及3个LED与未知点P的距离d1、d2、d3,使用两点之间的距离公式建立3条距离方程,联立方程组求解得到未知点的三维坐标。2.如权利要求1所述的基于双图像传感器和可见光通信技术的高精度室内定位方法,其特征在于:所述步骤3中,确定LED光源在图像传感器上生成的LED图像的中心位置的过程如下:步骤3.1:将LED光源近似为广义朗伯光源。所述广义朗伯光源在某一点(x,y,z)的光照强度计算公式如下:f(x,y,z)=(z-Z)mf0[(x-X)2+(y-Y)2+(z-Z)2]m+22]]>(X,Y,Z)为LED光源坐标,m为朗伯辐射系数,f0为总光照强度;步骤3.2:利用上述光照强度计算公式计算LED图像在图像传感器上所包含的所有像素点的光照强度,所述像素点在图像传感器上的坐标都为已知;。步骤3.3:将计算所得的所有像素点的光照强度进行归一化,作为权值;步骤3.4:将LED图像包含的所有像素点的坐标进行加权平均后得到LED图像中心在图像传感器上的坐标,计算公式如下:xL=Σk=1nxkQkΣk=1nQk]]>yL=Σk=1nykQkΣk=1nQk]]>其中xL,yL为LED图像中心坐标,n为LED图像包含的像素点个数,Qk为上述的权值,xk,yk为各个像素点的坐标。3.如权利要求1或2所述的基于双图像传感器和可见光通信技术的高精度室内定位方法,其特征在于:所述步骤1中,至少3个LED灯在房间内的光照分布要满足国际照明条件标准,所述的国际照明条件标准为办公用室内的光照度应满足300lx-500lx之间。
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