基于可见光通信的室内定位方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及通信技术领域，尤其设及一种基于可见光通信的室内定位方法及系 统。
【背景技术】
[0002] 随着经济和现代技术的不断发展，人们对导航和定位服务的需求也日益增大。在 机场大厅、展览大厅、超市、图书馆、仓库、地下停车场等复杂的室内环境中，经常需要确定 移动终端或其持有者W及设备与物品在室内的位置信息。尤其是智能手机的普及，W及移 动互联网的发展，地图与导航类软件将进入一个新的时代一-室内导航。据调查，人们平均 80% -90%的时间在室内，70%的移动电话使用在室内，80%的数据连接使用在室内。室内 定位有着广泛的应用前景，传统的室内定位技术由于精度较低，无法满足一些特定的需求。 与此相比，可见光室内定位技术由于精度相对较高，且不需要复杂的基站做支持，成为了新 一代室内定位技术发展趋势。
[0003] 虽然可见光通信的技术早在1998年就由香港大学的教授提出，但是基于可见光 通信的室内定位技术在2010年之后才逐渐被人们所关注。现有的可见光室内定位技术主 要分为两类；第一类是利用L邸光源发送位置信来实现定位，该种定位方式相对来说比较 成熟并且容易实现，现有的产品大多采用该种方案。但是其定位精度偏低，无法满足更高的 需求；第二类是通过检测多个L邸光源的光照强度，推测出接收端和参考光源之间的距离， W此计算出接收端的位置。随着科学水平的提高，基于该种方法的室内定位系统的精度越 来越高。国外的一些科研机构基于此种技术使定位精度达到了厘米级。但是，该种技术存 在很大的缺憾，一方面，由于其工作原理是测量光源亮度，因此，接收端的抗干扰能力较差； 另一方面，基于该种技术的接收端只能在二维的平面内实现精确定位。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种基于可见光通信的室内定位方法及系统，W解决现有室内定位 技术中发送端多光源干扰问题，提高室内定位的精度，减小定位误差。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提出的一种基于可见光通信的室内定位方法，包 括：
[0006] 将当前室内L邸光源的位置信息按照预设编码方法生成用于驱动所述L邸光源的 编码信号并通过所述L邸光源进行发送；
[0007] 接收所述L邸光源发送的光信号并将所述光信号转换成电信号；
[000引利用曲线拟合法提取当前室内L邸光源的输入光照度与输出电压之间的对应关 系，根据所述对应关系计算所述L邸光源发送的光信号的光照度；
[0009] 解析所述电信号，获得当前室内L邸光源的位置信息，W所述光照度作为权值对 当前室内L邸光源的坐标进行加权平均，计算出当前接收端的位置坐标。
[0010] 优选地，所述利用曲线拟合法提取当前室内L邸光源的输入光照度与输出电压之 间的对应关系，根据所述对应关系计算所述L邸光源发送的光信号的光照度，具体包括：
[0011] 测量光电转换器在不同输入光照度下输出电压的大小，获取不同输入光照度和输 出电压之间的关系；
[0012] 对所述输入光照度和输出电压之间的关系进行曲线拟合，得出输入光照度和输出 电压关系式；
[0013] 根据所述输入光照度和输出电压关系式计算所述L邸光源发送的光信号的光照 度。
[0014] 优选地，所述当前接收端的位置坐标的计算公式如下：
【主权项】
1. 一种基于可见光通信的室内定位方法，其特征在于，所述方法包括： 将当前室内LED光源的位置信息按照预设编码方法生成用于驱动所述LED光源的编码 信号并通过所述LED光源进行发送； 接收所述LED光源发送的光信号并将所述光信号转换成电信号； 利用曲线拟合法提取当前室内LED光源的输入光照度与输出电压之间的对应关系，根 据所述对应关系计算所述LED光源发送的光信号的光照度； 解析所述电信号，获得当前室内LED光源的位置信息，以所述光照度作为权值对当前 室内LED光源的坐标进行加权平均，计算出当前接收端的位置坐标。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用曲线拟合法提取当前室内LED光 源的输入光照度与输出电压之间的对应关系，根据所述对应关系计算所述LED光源发送的 光信号的光照度，具体包括： 测量光电转换器在不同输入光照度下输出电压的大小，获取不同输入光照度和输出电 压之间的关系； 对所述输入光照度和输出电压之间的关系进行曲线拟合，得出输入光照度和输出电压 关系式； 根据所述输入光照度和输出电压关系式计算所述LED光源发送的光信号的光照度。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前接收端的位置坐标的计算公式 如下：
其中，百为接收端的坐标向量，〒!为第i个LED光源的坐标向量，Pi为通过计算所得的 接收端R所接收到的第i个LED光源的光照度，N为当前室内LED光源的个数，&为接收端 的水平坐标值，^为接收端的垂直坐标值。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LED光源采用时分复用的传输方式进 行光信号的发送。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收所述LED光源发送的光信号并将 所述光信号转换成电信号之后，还包括： 对所述电信号进行整形和噪声去除处理； 将所述整形和噪声去除后的数据转化为数字信号。
6. 根据权利要求1-5任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述LED光源为白光LED 灯。
7. 根据权利要求1-5任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 对所述LED光源的开关状态进行控制。
8. -种基于可见光通信的室内定位系统，其特征在于，所述系统包括： 发送端，用于将当前室内LED光源的位置信息按照预设编码方法生成用于驱动所述LED光源的编码信号并通过所述LED光源进行发送； 接收端，用于接收所述LED光源发送的光信号并将所述光信号转换成电信号；利用曲 线拟合法提取当前室内LED光源的输入光照度与输出电压之间的对应关系，根据所述对应 关系计算所述LED光源发送的光信号的光照度；解析所述电信号，获得当前室内LED光源的 位置信息，以所述光照度作为权值对当前室内LED光源的坐标进行加权平均，计算出当前 接收端的位置坐标。
9. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述接收端包括： 光电转换模块，用于接收所述LED光源发送的光信号并将所述光信号转换成电信号； 计算模块，利用曲线拟合法提取当前室内LED光源的输入光照度与输出电压之间的对 应关系，根据所述对应关系计算所述LED光源发送的光信号的光照度； 数据处理模块，用于解析所述电信号，获得当前室内LED光源的位置信息，以所述光照 度作为权值对当前室内LED光源的坐标进行加权平均，计算出当前接收端的位置坐标。
10. 根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述接收端还包括： 比较整形模块，用于对所述电信号进行整形和噪声去除处理； 模数转换模块，用于将所述整形和噪声去除后的数据转化为数字信号。
【专利摘要】本发明提供了一种基于可见光通信的室内定位方法及系统，该方法包括：将当前室内LED光源的位置信息按照预设编码方法生成用于驱动所述LED光源的编码信号并通过所述LED光源进行发送；接收所述LED光源发送的光信号并将所述光信号转换成电信号；利用曲线拟合法提取当前室内LED光源的输入光照度与输出电压之间的对应关系，根据所述对应关系计算所述LED光源发送的光信号的光照度；解析所述电信号，获得当前室内LED光源的位置信息，以所述光照度作为权值对当前室内LED光源的坐标进行加权平均，计算出当前接收端的位置坐标。本发明解决了现有室内定位技术中发送端多光源干扰问题，提高室内定位的精度，减小定位误差。
【IPC分类】G01C21-00
【公开号】CN104567857
【申请号】CN201410720519
【发明人】李立华, 张平, 李菁
【申请人】北京邮电大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月1日