一种可见光定位方法、系统和装置与流程

技术特征：

1.一种可见光定位方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

发光步骤，各发射机的LED发出光信号；

低精度距离确定步骤，接收机接收所述光信号，根据LED的发光强度、接收到的光信号强度以及LED发光光束分布特性，得到接收机与发射机之间的低精度距离值；

高精度距离确定步骤，解调出所接收的信号的载波相位，利用低精度距离值消除载波相位的整周模糊，并利用消除了整周模糊的相位信息计算出发射机和接收机之间的高精度距离值；

定位步骤，基于接收机与不同发射机之间的高精度距离值以及各发射机的空间位置信息计算接收机的位置信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述LED的发光强度、LED发光光束分布特性以及各发射机的空间位置信息预先存储在所述接收机中。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述LED的发光强度、LED发光光束分布特性以及各发射机的空间位置包含在LED发出的光信号中；

所述方法还包括以下步骤：

定位信号产生步骤：各发射机产生包含定位报文的定位信号，用该定位信号调制LED的发光强度，以使得LED在发光步骤中发射携带定位信号的光信号，其中，所述定位报文包含发射机的空间位置信息、LED发光强度信息以及LED发光光束分布特性；以及

解调步骤，接收机将接收的光信号转换为电信号，并解调出定位报文。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述定位信号为定位报文叠加有伪随机序列并调制载波后得到的信号。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LED发光光束分布特性由如下公式表达：

P_r＝P_t·α·D^-m

其中，P_t为发射机发出的光信号功率，P_r为接收机接收的光信号功率，α为常数，D为接收机与发射机之间的距离，m为与LED的光束角特性有关的空间衰减因子；

所述得到接收机与发射机之间的低精度距离值的步骤包括基于所述公式计算D值，将计算出的D值作为所述低精度距离值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算光信号在发射机与接收机之间的传播距离的步骤包括：

利用所述低精度距离值，根据公式来计算整周模糊值，其中，λ为接收信号的载波波长，[]为取整符号；

基于所接收信号的载波相位和所述整周模糊值利用如下公式得到所述传播距离：

其中，f为载波信号频率，为所接收信号的载波相位，ΔN为所述整周模糊值，c为光速。

7.一种可见光定位系统，其特征在于，该系统包括：多个发射机以及接收机；

各发射机包括：

LED，其用于发出的光信号；

LED驱动电路，用于驱动所述ELD灯；

所述接收机包括：

光电转换模块，用于接收所述光信号，将接收的光信号转换为电信号；

信号处理模块，用于根据LED的发光强度、接收到的光信号强度以及LED发光光束分布特性，得到接收机与发射机之间的低精度距离值，利用所接收信号的载波相位和低精度距离值计算光信号在发射机与接收机之间的高精度距离值，从而根据各发射机的空间位置信息以及接收机与不同发射机之间的高精度距离值计算出接收机的位置信息。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，各发射机还包括：

定位信号发生器，用于产生包含定位报文的定位信号，所述定位报文包含发射机的空间位置信息、LED的发光强度信息以及LED发光光束分布特性；

其中，所述LED驱动电路用所述定位信号调制所述LED的发光强度，以使得LED发射携带定位信号的光信号；

所述信号处理模块根据所述电信号获得所接收信号的载波相位，并从所述电信号解调出定位报文。

9.一种可见光定位装置，其特征在于，装置包括；

光电转换模块，用于接收来自多个发射机的LED的光信号，将接收的光信号转换为电信号；以及

信号处理模块，用于根据所述电信号获得所接收信号的载波相位，并根据LED的发光强度、接收到的信号强度以及LED发光光束分布特性，得到接收机与发射机之间的低精度距离值，利用所接收信号的载波相位和低精度距离值计算光信号在发射机与接收机之间的高精度距离值，从而根据各发射机的空间位置信息以及接收机与不同发射机之间的高精度距离值计算出接收机的位置信息。

10.根据权利要求9所述的可见光定位装置，其特征在于，

所述光信号中携带包含有定位报文的定位信号，所述定位报文包含发射机的空间位置信息、LED发光强度信息以及LED发光光束分布特性；信号处理模块从所述电信号解调出定位报文；或者

所述接收机中预先存储有所述LED的发光强度、LED发光光束分布特性以及各发射机的空间位置信息。

11.根据权利要求9所述的可见光定位装置，其特征在于，所述LED发光光束分布特性由如下公式表达：

P_r＝P_t·α·D^-m

其中，P_t为发射机发出的光信号功率，P_r为接收机接收的光信号功率，α为常数，D为接收机与发射机之间的距离，m为与LED的光束角特性有关的空间衰减因子；

所述信号处理模块基于所述公式计算D值，将计算出的D值作为所述低精度距离值；

所述接收机根据公式来利用所述低精度距离值计算整周模糊值，其中，λ为接收信号的载波波长，[]为取整符号；并且

所述信号处理模块基于所接收信号的载波相位和所述整周模糊值利用如下公式得到所述传播距离：

其中，f为载波信号频率，为所接收信号的载波相位，ΔN为所述整周模糊值，c为光速。