理电路由低噪声放大电路和低通滤波电路构成，低噪声放大电路将光电二极管输出 的高频电流信号放大；该接收端封装于可穿戴物品或固定夹上，便于用户携带。
[0053] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0054] 1、本发明照明和定位同时进行：使用LED灯作发射终端，从而用于室内定位目的 的可见光通信的VLC系统均可在用于照明的地方提供服务。利用其光束的强弱变化进行编 号，依此定位其附近的目标体。从而降低成本，且基本可实现全面定位覆盖。而且除一些必 要的信号处理，几乎不需多余的功率消耗，在一定程度上节约了设备成本；
[0055] 2、本发明基于VLC设计的定位系统不会产生任何射频干扰，因此可以部署在射频 辐射被严格限制的环境中（如机舱、医院等）；
[0056] 3、本发明定位精度高：利用光波作为媒介，波长小，能有效抵抗多径效应以及来自 其他无线手持设备的干扰，定位精度可以保持厘米级别，所以比无线电波能提供更高的定 位精度；
[0057] 4、本发明的服务用户数不限：由于本发明采用广播的传输方式，并非一对一的用 户传输，可以同时服务于所有用户，保证定位频率；
[0058] 5、本发明的数据信息的推送：在定位的同时，可以根据用户的位置，推送相关服务 信息；
[0059] 6、本发明提供的定位方法，在个别LED灯出现异常的情况下仍可为用户提供精确 的定位服务，通过多次求得定位坐标的平均值并进行拟合估计，保障了定位精确度。
【附图说明】
[0060] 图1为本发明提供的室内定位导航装置的结构框图。
[0061] 图2为LED灯阵列的分布示意图。
[0062] 图3为单个LED灯的驱动电路图。
[0063] 图4为接收端低噪声放大电路的电路图。
[0064] 图5为接收端二阶低通滤波电路的电路图。
【具体实施方式】
[0065] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细具体说明，本发明的内容不局限于以下 实施例。
[0066] 以各房间中由6个LED灯正方形的分布方式、四面拓展而成的LED灯阵列为例，本 发明提供的基于LED照明的室内定位导航方法，包括如下步骤：
[0067] (1)对室内LED照明系统中的各LED灯进行编码，设置与各LED灯相对应的ID编 码，ID编码由位置编码和识别码构成，其中位置编码为Μ位二进制字符串，位置编码与对应 LED灯所在的三维空间坐标（Xl，yi，Zl)相对应，识别码为Ν位二进制字符串，识别码中" 1" 表示亮，对应的LED灯发射功率为5W，"0"表示暗，对应发射功率是3W，各ID编码的识别码 中"0"的个数相同，i = 1，2,3,4,5,6 ;
[0068] (2)设计由帧头和定位时段组成的定位数据帧，其中帧头确定所发送的定位时段， 定位时段等分为2个以上时隙，分别记作时隙1、时隙2……，定位时段标志对应LED灯发光 的时隙，各LED灯按照与其对应的时隙发光照明，各LED灯的ID编码以时分复用的形式加 载到LED灯发射的光信号中，形成数据光信号；
[0069] (3)接收端接收各LED灯的数据光信号，根据公式①计算接收的数据光信号所对 应LED灯的功率P"，公式①为：
[0071] 其中，α为设定的接收端内部接收电路的矫正系数，α = 〇~10, Vi为接收端测 得的对应LED灯的光电流转换电压，R是接收端内部接收电路的输出电阻，G是接收端内部 接收电路的增益，铌是设定的接收端的光电响应度，田=0.5~0.8A/W,优选货=〇.62A/W;
[0072] (4)计算接收的数据光信号所对应LED灯与接收端的估算垂直距离& Zl 根据公式②计算接收的数据光信号所对应LED灯与接收端的估算空间距离^ /4式②为：
[0074] 其中，m是LED灯的朗伯系数，Φ是LED灯入射光与探测器的角度，A是接收端光 接收面的物理探测面积，A = 5mm2~15mm2,优选A = 10mm2, Ts(i]〇是接收端的传播系数， Ts(i]〇 = 0~ l，tfcifeTs(il〇 = l，g(i]〇 夂立晶的电#：!：曾@，g(i]〇 = 1 ~ 1(M尤 =3, P#设定的LED灯的发射功率，4为接收端的估算高度，之=0m~2.0itu
[0075] (5)计算接收的数据光信号所对应LED灯与接收端的估算水平距离1计算公式为
[0076] (6)进行初步位置估算：
[0077] a、当接收端接收到3个不在同一直线上的LED灯或4个以上LED灯的数据光信号 时，选择接收的数据光信号功率强度最大的k个LED灯，k多3,根据三角定位法计算初始三 维坐标（4,，，初始三维坐标中之为步骤（4)中确定的接收端的估算高度，计算公式 为：
[0080] b、当接收端仅接收到3个共线的LED灯的数据光信号时，通过公式
)计算初始三维坐标（之，巧，皂），其中方程组 ①的解，XjPYb为方程组②的解，x#Py2分别为位于中间的LED灯的横坐标和纵坐标，方 程组①和方程组②分别为：
[0083] c、当接收端仅接收到2个LED灯的数据光信号时，计算初始三维坐标（為，$， 冬),其中爲和:?为方程组③的解，方程组③为：
[0085] d、当接收端仅接收到1个LED灯的数据光信号时，则初始三维坐标（名，各） =(Xl, y,，爲）,其中xjp y 别为该LED灯的横坐标和纵坐标；
[0086] ⑵对初始三维坐标（名，4 进行非线性拟合修正，得到修正坐标（? Yi:
使用置信域方法对修正坐标（X，Y，Z)的坐标值进行修 正迭代，直到非线性拟合算子|收敛，此时的修正坐标（X，Y，Z)即为定位坐标非 线性拟合算子的计算公式为：
f、g和h均为随机整数， 1为迭代次数，Λ为设定的增量；
[0089] (8)将定位坐标(尤#，幻发送至用户，配合对应的室内地图进行导航。
[0090] 本发明还对应提供了用于上述方法的室内定位导航装置，包括发射端和接收端， 接收端封装于可穿戴物品或固定夹上；参见图1，发射端包括依次电性连接的控制器Α、驱 动电路和LED灯阵列；接收端包括光电接收电路、信号调理电路、控制器Β和用户界面，光电 接收电路和信号调理电路连接控制器B的输入端，用户界面连接控制器B的输出端；
[0091] 控制器A采用单片机型号为MSP430F133或同类支持IEEE1588硬件时间同步协议 的高速以太网单片机实现，单片机负责光定位功能所需的分布式时钟校准，待广播数据的 存储，控制LED电路工作；
[0092] 驱动电路，包括2个以上驱动芯片，参见图3,驱动芯片由M0S管构成，驱动芯片的 开关频率不小于1MHz，LED灯阵列中各LED灯均配以相应功率的高速开关型驱动电路，实现 发射信号的编码，即当驱动开关打开代表示送编码为"1"，当开关关闭表示发送编码"〇"， 并且使得各LED灯的ID编码以不小于1M的符号速率在可见光数据链路上进行数据发送， 形成数据光信号；
[0093] LED灯阵列由2个以上呈矩形网格排布