本发明的实施方式涉及通信
技术领域：
，更具体地，本发明的实施方式涉及一种基于光的定位系统和利用移动终端进行定位的方法。
背景技术：
：本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。近年来人们对室内定位的需求日益增加，实现低成本、高精度的室内定位具有越来越重要的意义。目前，常用的室内定位技术主要有以下几种：WIFI(Wireless-Fidelity，无线保真)：具有技术成熟、应用广泛的优点，适合短距离的电子设备之间周期性地进行高速率数据传输，但是该方法的功耗较高，不适合便携式电子设备。蓝牙和ZigBee：主要应用在短距离、低功耗的电子设备之间进行周期性数据或间歇性数据的低速率数据传输，其具有功耗低的优点，但是该方法存在传输距离较短、定位精度较低的缺陷。超宽带：定位精度高，系统容错性和适应性较好，但是其成本非常高，不适于大规模应用。RFID(RadioFrequencyIdentification，射频识别)：用于短距离精确定位，功耗较低，扩展性较好，但是需要部署大量的专用电子标签，使用范围有限。上述室内定位算法都是基于TOA(TimeofArrival，时间到达)、TDOA(TimeDifferenceofArrival，到达时间差)、RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication，接收信号强度指示)、指纹等定位算法，这些定位方案都存在复杂度较高的缺陷。技术实现要素：但是，现有的WIFI技术不适合便携式电子设备的缺陷；蓝牙和ZigBee技术存在传输距离较短、定位精度较低的缺陷；超宽带不适于大规模应用和RFID使用范围有限的缺陷；及上述定位采用的定位算法还存在复杂度较高的缺陷，这些都是非常令人烦恼的过程。为此，非常需要一种改进的定位方法和系统，以使适用于便携式电子设备，提高传输距离、定位精度、使用范围，及降低复杂度。在本上下文中，本发明的实施方式期望提供一种基于光的定位系统和利用移动终端进行定位的方法。在本发明实施方式的第一方面中，提供了一种基于光的定位系统，包括：多个LED信标，每个LED信标用于发射根据其对应的信标ID号调制的光信号，其中每个信标ID号对应于相应的LED信标的位置坐标值；光接收器，包括光学定向天线、光传感器、信号处理模块、以及解调和通信模块，其中：所述光学定向天线只能够接收到LED信标下方特定范围内的光信号；在所述光学定向天线接收到光信号时，所述光传感器用于接收经过所述光学定向天线聚焦后的光信号并产生电信号；所述信号处理模块用于对所述电信号进行信号处理以获得处理后信号；所述解调和通信模块用于对所述处理后信号进行解调以获取所述LED信标的信标ID号，将所述信标ID号发送给移动终端，并且接收移动终端根据所述信标ID号以及所述光接收器的位移信息获得的位置坐标值。在一个实施方式中，根据本发明的上述实施方式所述的定位系统，其中所述LED信标包括微控制单元、驱动电路、以及发光二极管，所述微控制单元用于采用数字脉冲间隔调制的调制方式将所述LED信标的信标ID号调制到发光二极管所要发射的光信号中，所述驱动电路用于驱动所述发光二极管持续发射光信号。在一些实施方式中，根据本发明的上述任一实施方式所述的定位系统，其中所述光学定向天线包括位于内侧的凸透镜和位于外侧的反光杯，其中所述凸透镜和反光杯的曲面均为二次曲面，所述凸透镜用于处理接收到的小于预先定义的阈值角度的光线，所述反光杯用于处理接收到的大于预先定义的阈值角度的光线，所述光学定向天线对于LED信标下方特定范围之外的光信号的接收衰减。在一些实施方式中，根据本发明的上述任一实施方式所述的定位系统，其中所述信号处理模块包括电流电压转换电路、电压跟随器、隔直电路、前置放大器、微分器、二级放大器、积分器、波形整形器、以及电平转换器，其中，所述电流电压转换电路用于对解调后的光信号进行转换，以得到与所述解调后的光信号大小相对应的反向电压信号；所述电压跟随器用于对于所述反向电压信号进行阻抗变换；所述隔直电路用于对于阻抗变换后的反向电压信号进行去直流处理；所述前置放大器用于对于去直流处理后的反向电压信号进行前置放大；所述微分器用于以微分方式滤除前置放大后的反向电压信号中的干扰波；所述二级放大器用于对以微分方式滤除干扰波后的反向电压信号进行二级放大；所述积分器用于以积分方式滤除二级放大后的反向电压信号中的干扰波；所述波形整形器用于对以积分方式滤除干扰波后的反向电压信号进行整形；并且所述电平转换器用于对整形后的反向电压信号进行电平转换409以形成标准正方波脉冲。在一些实施方式中，根据本发明的上述任一实施方式所述的定位系统，其中所述位置坐标值是所述移动终端根据以下方式获得的：根据所述信标ID号在预先定义的数据库中查询LED信标的信标坐标值；在所述光接收器位于LED信标下方特定范围内的情况下，将所述信标坐标值确定为所述位置坐标值；或者在所述光接收器离开LED信标下方特定范围的情况下，利用加速度传感器获取所述光传感器相对于LED信标下方特定范围的位移的距离，并且利用电子罗盘传感器获取所述光传感器相对于LED信标下方特定范围的位移的方向，并且根据LED信标的信标坐标值以及所述光传感器的位移的距离和方向来获得所述位置坐标值。在一些实施方式中，根据本发明的上述任一实施方式所述的定位系统，其中所述光接收器和所述移动终端彼此邻近地设置并且随使用者一起移动。在本发明实施方式的第二方面中，提供了一种利用移动终端进行定位的方法，包括：接收光接收器发送的通过接收第一LED信标发射的光信号并进行处理而获得的第一信标ID号；根据所述第一信标ID号在预先定义的数据库中查询所述第一LED信标的第一信标坐标值；在所述光接收器位于第一LED信标下方特定范围内的情况下，将第一LED信标的第一信标坐标值确定为位置坐标值；并且在所述光接收器离开第一LED信标下方特定范围、但尚未进入下一个LED信标下方特定范围内的情况下，利用加速度传感器获取所述光传感器相对于第一LED信标下方特定范围的位移的距离，并且利用电子罗盘传感器获取所述光传感器相对于第一LED信标下方特定范围的位移的方向，并且根据第一LED信标的第一信标坐标值以及所述光传感器的位移的距离和方向来获得位置坐标值。在一个实施方式中，根据本发明的上述实施方式所述的方法，其中利用加速度传感器检测加速度信号，根据加速度信号计算使用者步数，并且根据所述步数和使用者的步长来计算光传感器的位移的距离。在一些实施方式中，根据本发明的上述任一实施方式所述的方法，进一步包括：在所述光接收器进入第二LED信标下方特定范围内的情况下，接收光接收器发送的通过接收所述第二LED信标发射的光信号并进行处理而获得的第二信标ID号；根据所述第二信标ID号在预先定义的数据库中查询所述第二LED信标的第二信标坐标值；以及将第二LED信标的第二信标坐标值确定为位置坐标值。在一些实施方式中，根据本发明的上述任一实施方式所述的方法，进一步包括：在所述光接收器离开第二LED信标下方特定范围、但尚未进入下一个LED信标下方特定范围内的情况下，利用加速度传感器获取所述光传感器相对于第二LED信标下方特定范围的位移的距离，并且利用电子罗盘传感器获取所述光传感器相对于第二LED信标下方特定范围的位移的方向，并且根据第二LED信标的第二信标坐标值以及所述光传感器的位移的距离和方向来获得位置坐标值。在一些实施方式中，根据本发明的上述任一实施方式所述的方法，其中所述预先定义的数据库设置于所述移动终端本地，或者设置于服务器中。在一些实施方式中，根据本发明的上述任一实施方式所述的方法，进一步包括：在导航应用软件的地图中显示所述位置坐标值，其中所述地图存储于所述移动终端本地，或者存储于服务器中。在一些实施方式中，根据本发明的上述任一实施方式所述的方法，进一步包括：利用陀螺仪和所述加速度传感器的检测值纠正所述电子罗盘传感器由于姿势引起的方向误差。在本发明实施方式的第三方面中，提供了一种利用移动终端进行定位的装置，包括：信标ID号接收单元，用于接收光接收器发送的通过接收第一LED信标发射的光信号并进行处理而获得的第一信标ID号；信标坐标值查询单元，用于根据所述第一信标ID号在预先定义的数据库中查询所述第一LED信标的第一信标坐标值；位置坐标值获取单元，用于：-在所述光接收器位于第一LED信标下方特定范围内的情况下，将第一LED信标的第一信标坐标值确定为所述位置坐标值；并且-在所述光接收器离开第一LED信标下方特定范围、但尚未进入下一个LED信标下方特定范围内的情况下，利用加速度传感器获取所述光传感器相对于第一LED信标下方特定范围的位移的距离，并且利用电子罗盘传感器获取所述光传感器相对于第一LED信标下方特定范围的位移的方向，并且根据第一LED信标的第一信标坐标值以及所述光传感器的位移的距离和方向来获得所述位置坐标值。在一个实施方式中，根据本发明的上述实施方式所述的装置，其中所述位置坐标值获取单元利用加速度传感器检测加速度信号，根据加速度信号计算使用者的步数，并且根据所述步数和使用者的步长来计算光传感器的位移的距离。在一些实施方式中，根据本发明的上述任一实施方式所述的装置，其中在所述光接收器进入第二LED信标下方特定范围内的情况下，所述信标ID号接收单元接收光接收器发送的通过接收所述第二LED信标发射的光信号并进行处理而获得的第二信标ID号；所述信标坐标值查询单元根据所述第二信标ID号在预先定义的数据库中查询所述第二LED信标的第二信标坐标值；以及所述位置坐标值获取单元将第二LED信标的第二信标坐标值确定为所述位置坐标值。在一些实施方式中，根据本发明的上述任一实施方式所述的装置，其中在所述光接收器离开第二LED信标下方特定范围、但尚未进入下一个LED信标下方特定范围内的情况下，所述位置坐标值获取单元利用加速度传感器获取所述光传感器相对于第二LED信标下方特定范围的位移的距离，利用电子罗盘传感器获取所述光传感器相对于第二LED信标下方特定范围的位移的方向，并且根据第二LED信标的第二信标坐标值以及所述光传感器的位移的距离和方向来获得位置坐标值。在一些实施方式中，根据本发明的上述任一实施方式所述的装置，其中所述预先定义的数据库设置于所述移动终端本地，或者设置于服务器中。在一些实施方式中，根据本发明的上述任一实施方式所述的装置，进一步包括地图单元，用于在导航应用软件的地图中显示所述位置坐标值，其中所述地图存储于所述移动终端本地，或者存储于服务器中。在一些实施方式中，根据本发明的上述任一实施方式所述的装置，进一步包括方向误差纠正单元，用于利用陀螺仪和所述加速度传感器的检测值纠正所述电子罗盘传感器由于姿势引起的方向误差。本发明实施例中，提出一种利用移动终端进行定位的方法，包括：接收光接收器发送的通过接收第一LED信标发射的光信号并进行处理而获得的第一信标ID号；根据所述第一信标ID号在预先定义的数据库中查询所述第一LED信标的第一信标坐标值；在所述光接收器位于第一LED信标下方特定范围内的情况下，将第一LED信标的第一信标坐标值确定为位置坐标值；并且在所述光接收器离开第一LED信标下方特定范围、但尚未进入下一个LED信标下方特定范围内的情况下，利用加速度传感器获取所述光传感器相对于第一LED信标下方特定范围的位移的距离，并且利用电子罗盘传感器获取所述光传感器相对于第一LED信标下方特定范围的位移的方向，并且根据第一LED信标的第一信标坐标值以及所述光传感器的位移的距离和方向来获得位置坐标值。在该方案中，是基于LED信标发射的光信号来确定位置坐标值，不是采用现有的WIFI、蓝牙和ZigBee、超宽带和RFID等技术，因此，不存在不适合便携式电子设备、传输距离较短、定位精度较低、不适于大规模应用和使用范围有限的缺陷，同时，由于该方案不是基于TOA、TDOA、RSSI、指纹等定位算法，只需要接收到LED信标发射的光信号就可以确定出位置坐标值，因此，降低了定位的复杂度。附图说明通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：图1示意性地示出了根据本发明实施方式的进行室内定位的示意图；图2A示意性地示出了根据本发明实施方式的基于光的定位系统的示意图；图2B示意性地示出了根据本发明实施方式的LED信标200的示意图；图2C示意性地示出了根据本发明实施方式的光学定向天线210A的主视图；图2D示意性地示出了根据本发明实施方式的光学定向天线210A的剖视图；图2E示意性地示出了根据本发明实施方式的光学定向天线210A的左视图；图2F示意性地示出了根据本发明实施方式的光接收器210的示意图；图2G示意性地示出了根据本发明实施方式的定位所需装置的示意图；图3A示意性地示出了根据本发明实施方式的利用移动终端进行定位的流程图；图3B示意性地示出了根据本发明从第一LED信标移动至第二LED信标的示意图；图4示意性地示出了根据本发明实施方式的利用移动终端进行定位的装置的一种示意图；图5示意性地示出了根据本发明实施方式的利用移动终端进行定位的装置的另一种示意图；图6示意性地示出了根据本发明实施方式的利用移动终端进行定位的装置的再一种示意图；在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。具体实施方式下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。本领域技术技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。根据本发明的实施方式，提出了一种利用移动终端进行定位的方法和基于光的定位系统。在本文中，附图中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。发明概述本发明人发现，目前室内一般都有照明系统，如果对照明系统中的每一个LED信标进行编号，然后将每一个LED信标的编号都跟该LED信标的位置对应，那么可以根据照明系统中的LED信标的编号确定LED信标的位置，进而根据LED信标的位置来进行室内定位，这样，会解决目前采用WIFI技术、蓝牙和ZigBee技术、超宽带、RFID等技术定位的缺陷，由于只是根据接收到的LED信标的编号来查询LED信标的位置，并根据LED信标的位置来确定用户的位置，不需要根据TOA、TDOA、RSSI、指纹等定位算法，因此，还可以降低定位的复杂度。在介绍了本发明的基本原理之后，下面具体介绍本发明的各种非限制性实施方式。应用场景总览首先参考图1所示，LED信标发射光信号，光信号中承载信标ID号，光接收器接收光信号，从光信号中解析出信标ID号，并将解析出的信标ID号发送至移动终端，移动终端从预先定义的数据库中查询与信标ID号对应的位置坐标值，根据信标ID号对应的位置坐标值来进行室内定位，这样，会解决目前采用WIFI技术、蓝牙和ZigBee技术、超宽带、RFID等技术定位的缺陷，由于只是根据接收到的LED信标的编号来查询LED信标的位置，并根据LED信标的位置来确定用户的位置，不需要根据TOA、TDOA、RSSI、指纹等定位算法，因此，还可以降低定位的复杂度。示例性设备下面结合图1的应用场景，参考图2A来描述根据本发明示例性实施方式的基于光的定位系统。需要注意的是，上述应用场景仅是为了便于理解本发明的精神和原理而示出，本发明的实施方式在此方面不受任何限制。相反，本发明的实施方式可以应用于适用的任何场景。参阅图2A所示，提出一种基于光的定位系统20，包括：多个LED信标200，每个LED信标200用于发射根据其对应的信标ID号调制的光信号，其中每个信标ID号对应于相应的LED信标200的位置坐标值；光接收器210，包括光学定向天线210A、光传感器210B、信号处理模块210C、以及解调和通信模块210D，其中：所述光学定向天线210A只能够接收到LED信标200下方特定范围内的光信号；在所述光学定向天线210A接收到光信号时，所述光传感器210B用于接收经过所述光学定向天线210A聚焦后的光信号并产生电信号；所述信号处理模块210C用于对所述电信号进行信号处理以获得处理后信号；所述解调和通信模块210D用于对所述处理后信号进行解调以获取所述LED信标200的信标ID号，将所述信标ID号发送给移动终端，并且接收移动终端根据所述信标ID号以及所述光接收器210的位移信息获得的位置坐标值。需要说明的是，由于信标ID号需要与位置坐标值对应，而不同的LED信标200的位置坐标值是不同的，则需要将不同LED信标200发射的光信号中承载的信标ID号设置为不同，这样，不同的LED信标200的信标ID号对应的位置坐标值才能是不同的。本发明实施例中，LED信标200既可以用于照明，又可以发射携带信标ID号的光信号，可与220V市电直接相连，和/或可通过USB(UniversalSerialBus，通用串行总线)接口与PC(PersonalComputer，个人计算机)相连并使用串口通信，用于设置广播数据的相关参数和LED信标200的信标ID号，其中，LED信标200可以采用DPIM(DigitalPulseIntervalModulation，数字脉冲间隔调制)的调制方式将信标ID号调制到LED信标200所发出的可见光中，并且，需要不间断地广播信标ID号对应LED信标200的位置坐标值。本发明实施例中，可选地，其中所述LED信标200包括微控制单元200A、驱动电路200B、以及发光二极管200C，所述微控制单元200A用于采用数字脉冲间隔调制的调制方式将所述LED信标200的信标ID号调制到发光二极管200C所要发射的光信号中，所述驱动电路200B用于驱动所述发光二极管200C持续发射光信号。参阅图2B所示，本发明实施例中，发光二极管200C的驱动电源可以采用双电源变压恒流的设计模式，采用这种模式可以减小由于调制脉冲引起发光二极管200C电流的不稳定，提高发光二极管200C可见光信号的信噪比。本发明实施例中，一级恒流模块200D和二级恒流模块200E可以采用不同的恒流芯片，一级恒流模块200D的电源输入范围AC为85V～265V。一级恒流模块200D的输出可以与6个二极管组成的二极管阵列200F的输入相接，二极管阵列200F的输出与二级恒流模块200E的输入相接，形成一级恒流模块200D电流到二级恒流模块200E的正极通路，并通过负极公共端形成电流回路。二级恒流模块200E的电流输出端与发光二极管200C相连。从二极管阵列200F提取的直流电压并经过DC/DC转换模块200G为微控制单元200A提供直流稳压电源。通过微控制单元200A的I/O引脚控制二级恒流模块200E的信号输入端200H来调制光信号。采用双恒流的设计方法可以使发光二极管200C在调制脉冲下输出的光信号稳定，减少了由于高速脉冲产生的毛刺和畸形。本发明实施例中，可选地，光接收器210可以用于接收可见光并转换为电信号，然后对该电信号进行调理。光接收器210可以为独立的接收模块，可通过BLE(蓝牙低能耗)与移动终端通信，并使用电池提供电源。其中，光接收器210可以为可穿戴式设备或者固定在移动物体上的小型接收设备。本发明实施例中，可选地，光学定向天线210A可以套在光传感器210B之上。本发明实施例中，光学定向天线210A具有接收偏离LED信标200垂直正下方一定范围内的光信号，且对该范围外的可见光信号进行衰减的特性。本发明实施例中，可选地，其中所述光学定向天线210A包括位于内侧的凸透镜和位于外侧的反光杯，其中所述凸透镜和反光杯的曲面均为二次曲面，所述凸透镜用于处理接收到的小于预先定义的阈值角度的光线，所述反光杯用于处理接收到的大于预先定义的阈值角度的光线，所述光学定向天线210A对于LED信标200下方特定范围之外的光信号的接收衰减。本发明实施例中，可选地，在光传感器210B接收面外侧，设计一种能增大直流增益并能减小入射半角的光学定向天线210A，如图2C是所述光学定向天线210A的主视图，图2D是所述光学定向天线210A的剖视图，图2E是所述光学定向天线210A的左视图，图2C、图2D、图2E中标注的尺寸的单位为mm。本发明实施例中，可选地，光学定向天线210A为二次光学的TIR(TotalInternalReflection，全内反射)光学天线，其为非成像系统，其中，在图2D中凸透镜A的曲面为二次曲面，曲面系数为-1.13，曲率半径为4.14mm；反光杯B的曲面为二次曲面，曲面系数为-1.26，曲率半径为2.89mm。对于接收的小角度光线通过凸透镜A进行处理，对于大角度的光线使用反光杯B进行处理，克服了单独使用凸透镜或者反光杯对光线处理不理想的缺点，兼顾了凸透镜和反光杯的优势，减小了系统的半视场角，并提高了光学增益。可选地，光学定向天线210A采用亚克力(PMMA)材料，可以达到减轻重量和体积的效果。本发明实施例中的光学定向天线210A具有视场可调节的功能，视场内具有较高的光学增益，可提高定位系统的直流增益和信标的定位精度，提高信噪比，减少多光源引起的干扰。本发明实施例中，可选地，参阅图2F所示，其中所述信号处理模块210C包括电流电压转换电路210C1、电压跟随器210C2、隔直电路210C3、前置放大器210C4、微分器210C5、二级放大器210C6、积分器210C7、波形整形器210C8、以及电平转换器210C9，其中，所述电流电压转换电路210C1用于对解调后的光信号进行转换，以得到与所述解调后的光信号大小相对应的反向电压信号；所述电压跟随器210C2用于对于所述反向电压信号进行阻抗变换；所述隔直电路210C3用于对于阻抗变换后的反向电压信号进行去直流处理；所述前置放大器210C4用于对于去直流处理后的反向电压信号进行前置放大；所述微分器210C5用于以微分方式滤除前置放大后的反向电压信号中的干扰波；所述二级放大器210C6用于对以微分方式滤除干扰波后的反向电压信号进行二级放大；所述积分器210C7用于以积分方式滤除二级放大后的反向电压信号中的干扰波；所述波形整形器210C8用于对以积分方式滤除干扰波后的反向电压信号进行整形；并且所述电平转换器210C9用于对整形后的反向电压信号进行电平转换409以形成标准正方波脉冲。也就是说，光传感器210B接收经过光学定向天线210A聚焦后的可见光并转换成为光传感器210B的光电流，光电流经过电流电压转换电路210C1后得到与光电流大小相对应的反向电压信号，经过电压跟随器210C2进行阻抗变换后，电压信号中含有直流分量，使用隔直电路210C3对电压信号去直流，以减小信号处理电路210C对光传感器210B采样的影响。对隔直后的信号经过前置放大器210C4进行前置放大，再经过微分器210C5和积分器210C7使用微分-积分的方法滤除干扰波，并经二级放大器210C6后对波形使用波形整形器210C8进行整形并经过电平转换器210C9形成标准正方波脉冲，输出至带解调和通信模块210D的输入捕获I/O端口进行解调。其中，解调和通信模块210D既对可见光进行解调又运行着BLE蓝牙协议栈，一方面解调和通信模块210D解调可见光中的信标ID号，另一方面运行着BLE蓝牙协议栈并负责与蓝牙设备之间通信的全部过程，这两个功能互不影响并能够协调工作。本发明实施例中，可选地，其中所述位置坐标值是所述移动终端根据以下方式获得的：根据所述信标ID号在预先定义的数据库中查询LED信标200的信标坐标值；在所述光接收器210位于LED信标200下方特定范围内的情况下，将所述信标坐标值确定为所述位置坐标值；或者在所述光接收器210离开LED信标200下方特定范围的情况下，利用加速度传感器获取所述光传感器210B相对于LED信标200下方特定范围的位移的距离，并且利用电子罗盘传感器获取所述光传感器210B相对于LED信标200下方特定范围的位移的方向，并且根据LED信标200的信标坐标值以及所述光传感器210B的位移的距离和方向来获得所述位置坐标值。本发明实施例中，移动终端根据所述信标ID号在预先定义的数据库中查询LED信标200的信标坐标值时，可以采用在线方式，如图2G所示，例如，向服务器发送查询请求，服务器根据查询请求，从存储的信标ID号与LED信标的位置坐标值的映射关系中查询出LED信标的位置坐标值，并将查询到的位置坐标值发送至移动终端，其中，移动终端和服务器之间的交互可以是无线网络；这种模式适用于有网络的室内环境，当然，在实际应用中，也可以采用离线模式，即：在进行室内定位之前，移动终端下载需要定位的室内地图数据包，例如，移动终端中存储了信标ID号与位置坐标值的映射关系，移动终端接收到信标ID号后，从本地查找位置坐标值，这种模式适于没有移动网络或WIFI的室内场合。本发明实施例中，可选地，每一个LED信标作为一个定位信标，它的作用是作为定位基准并矫正移动终端产生的累积误差。本发明实施例中，可选地，所述光接收器210和所述移动终端彼此邻近地设置并且随使用者一起移动。本发明实施例中，可选地，光接收器210可以穿戴在用户的身上，比如手上或帽子上，也可以把光接收器210安装在汽车或是购物车等移动物品上，所述移动终端为带有BLE功能的智能手机或平板电脑。本发明实施例中，可选地，移动终端内安装有定制的室内地图的应用程序。本发明实施例中，可选地，所述移动终端存储有室内地图，移动终端获得位置坐标值后，通过室内地图使用该位置坐标值显示用户在室内当前所处的位置，并可以通过室内地图实现室内导航。无论光接收器210位于LED信标200的垂直正下方，还是偏离LED信标垂直正下方，移动终端获得位置坐标值后，通过室内地图使用该位置坐标值显示用户在室内当前所处的位置，并可以通过室内地图实现室内导航的方式是相同的，在此不再进行详述。当所述光接收器210位于LED信标200的垂直正下方时，移动终端通过获取光接收器210对LED信标200发出的可见光解调得到的LED信标200的信标ID号，并将该信标ID号发给服务器通过数据库查询出该信标ID号所对应的位置坐标值，并由服务器返回到移动终端，移动终端通过应用程序存储该位置坐标值，及通过室内地图使用该位置坐标值显示用户在室内当处的位置，并可以通过室内地图实现室内导航。光接收器210偏离LED信标200垂直正下方时，但尚未进入下一个LED信标200下方特定范围内的情况下，移动终端利用加速度传感器获取所述光传感器210B相对于第一LED信标200下方特定范围的位移的距离，并且利用电子罗盘传感器获取所述光传感器210B相对于第一LED信标200下方特定范围的位移的方向，并且根据第一LED信标200的第一信标坐标值以及所述光传感器210B的位移的距离和方向来获得位置坐标值。移动终端通过室内地图使用该位置坐标值显示用户在室内当前所处的位置，并可以通过室内地图实现室内导航。本发明实施例中，定位过程中所使用的主要装置可以参阅图2G所示，包括LED信标200、光接收器210、移动终端、服务器。在实际应用中，在每层楼层中LED信标的部署中，如果天花板已经部署了普通LED照明灯，对于每个LED信标，通过使用USB线把它与PC相连并通过应用软件把对应设定的信标ID号写到该LED信标中，然后把该LED信标安装到原有的灯座上即可。如果所部署的楼层是刚开始装修，没有部署任何照明设备，则需要重新安装LED灯座，可选地，两个灯座之间至少距离0.3米，并且在人员经常活动的区域可以部署密集一些，以提高定位精度。对于每个LED信标，通过使用USB线把它与PC相连并通过应用软件把对应设定的信标ID号写到该LED信标中，然后把该LED信标安装到新的灯座上即可。为了便于理解本发明所提出的方案，还提出了如下实施例。用户所戴的智能手表为光接收器210，用户在定位的时候，当用户经过LED信标的正下方时，光接收器210接收并解调后得到信标ID号，然后可以通过无线技术把信标ID号发送给移动终端(比如智能手机)，移动终端根据信标ID号进行定位。移动终端可以采用两种定位模式，一种是离线模式：在进行室内定位之前，需要下载室内地图数据包，移动终端通过接收的信标ID号查询本地数据库，得到该信标ID号对应的位置坐标值，移动终端通过应用软件使用该位置坐标值显示用户在室内当前所处的位置，这种模式适于没有移动网络或WIFI的室内场合；另一种模式是在线模式：移动终端把信标ID号发送到服务器，由服务器根据该信标ID号查询对应的位置坐标值并更新数据库，并发送至移动终端，移动终端通过应用软件使用该位置坐标值显示用户在室内当前所处的位置，这种模式适用于有网络的室内环境。在该方案中，是基于LED信标发射的光信号来确定位置坐标值，不是采用现有的WIFI、蓝牙和ZigBee、超宽带和RFID等技术，因此，不存在不适合便携式电子设备、传输距离较短、定位精度较低、不适于大规模应用和使用范围有限的缺陷，同时，由于该方案不是基于TOA、TDOA、RSSI、指纹等定位算法，只需要接收到LED信标发射的光信号就可以确定出位置坐标值，因此，降低了定位的复杂度。示例性方法在介绍了本发明示例性实施方式的系统之后，接下来，参考图3A对本发明示例性实施方式的、用于利用移动终端进行定位的方法进行描述。参阅图3A所示，本发明实施例提出一种利用移动终端进行定位的方法30，包括：步骤300：接收光接收器发送的通过接收第一LED信标发射的光信号并进行处理而获得的第一信标ID号；步骤310：根据所述第一信标ID号在预先定义的数据库中查询所述第一LED信标的第一信标坐标值；步骤320：在所述光接收器位于第一LED信标下方特定范围内的情况下，将第一LED信标的第一信标坐标值确定为位置坐标值；并且步骤330：在所述光接收器离开第一LED信标下方特定范围、但尚未进入下一个LED信标下方特定范围内的情况下，利用加速度传感器获取所述光传感器相对于第一LED信标下方特定范围的位移的距离，并且利用电子罗盘传感器获取所述光传感器相对于第一LED信标下方特定范围的位移的方向，并且根据第一LED信标的第一信标坐标值以及所述光传感器的位移的距离和方向来获得位置坐标值。本发明实施例中，可选地，其中利用加速度传感器检测加速度信号，根据加速度信号计算使用者步数，并且根据所述步数和使用者的步长来计算光传感器的位移的距离。其中，可选地，步长可以预设。本发明实施例中，方法30进一步包括：在所述光接收器进入第二LED信标下方特定范围内的情况下，接收光接收器发送的通过接收所述第二LED信标发射的光信号并进行处理而获得的第二信标ID号；根据所述第二信标ID号在预先定义的数据库中查询所述第二LED信标的第二信标坐标值；以及将第二LED信标的第二信标坐标值确定为位置坐标值。本发明实施例中，在所述光接收器离开第一LED信标下方特定范围、但尚未进入下一个LED信标下方特定范围内的情况下，获得位置坐标值时，可以采用航位推测原理和位移-计步器原理，可以结合图3B所示的示意图来说明航位推测原理和位移-计步器原理：(1)航位推测原理假设承载光接收器210的用户的运动为二维运动，在采样时间很短的情况下，认为用户做直线运动，计算的基本原理为平面几何法。假设m1为用户的起始点，此时光接收器210接收到第一LED信标的光信号并解调得到信标ID1号，使用数据库查询得到信标ID1号对应的第一LED信标的室内的位置坐标值为(x1，y1)，由电子罗盘传感器得到此时步行方向与磁北方向的夹角θ1。当用户行走一小段距离到达m2点时，光接收器210偏离了第一LED信标的垂直正下方(同时也不在第二LED信标的垂直正下方)而无法接收到光信号，根据典型计步器原理及步长估计得到行走位移为S1，由此推算出m2点的位置坐标值为:xm2=x1+S1·cosθ1ym2=y1+S1·sinθ1]]>同理，可以得到偏离了第一LED信标时，光接收器210处于任意位置m与第一LED信标的相对位置关系，即由第一LED信标以航位推算得到光接收器210任意位置的坐标值(xm，ym)：xm=x1+Σi=1m-1Si·cosθiym=y1+Σi=1m-1Si·sinθi]]>当光接收器210再次经过第二LED信标垂直正下方当到达m3点时，光接收器210收到第二LED信标的信标ID2号，并查询数据库得到新的位置坐标值，并使用此时步行方向与磁北方向的夹角与新的位置坐标值作为一下轮航位推测的起始点。即每次经过LED信标的垂直正下方时，都会对光接收器210的位置坐标值进行校正。(2)位移-计步器原理使用计步器原理计算行人的位移，对行人行走过程中加速度传感器输出的信号进行处理，设置一个加速度阀值，当加速度传感器输出值超过阀值的两个波峰之间计为1步。通过加速度传感器计数行人的步数为N，则行人在该时间段内的位移S＝N·L，其中L为步长。在一种方式中，步长L可设为预设值。在优选的方式中，动态步长L＝a+k·Δt，其中a为经验值常数，k为实验值系数，Δt为两个加速度值波峰之间的时间差。本发明实施例中，进一步包括：在所述光接收器离开第二LED信标下方特定范围、但尚未进入下一个LED信标下方特定范围内的情况下，利用加速度传感器获取所述光传感器相对于第二LED信标下方特定范围的位移的距离，并且利用电子罗盘传感器获取所述光传感器相对于第二LED信标下方特定范围的位移的方向，并且根据第二LED信标的第二信标坐标值以及所述光传感器的位移的距离和方向来获得位置坐标值。本发明实施例中，其中所述预先定义的数据库设置于所述移动终端本地，或者设置于服务器中，其中，设置于移动终端本地的话，可以采用离线定位，设置于服务器中时，可以采用在线定位。本发明实施例中，进一步包括：在导航应用软件的地图中显示所述位置坐标值，其中所述地图存储于所述移动终端本地，或者存储于服务器中。本发明实施例中，进一步包括：利用陀螺仪和所述加速度传感器的检测值纠正所述电子罗盘传感器由于姿势引起的方向误差。示例性设备图4示意性地示出了根据本发明实施方式的用于利用移动终端进行定位的装置40的示意图。如图4所示，该装置40可以包括：信标ID号接收单元400，用于接收光接收器发送的通过接收第一LED信标发射的光信号并进行处理而获得的第一信标ID号；信标坐标值查询单元410，用于根据所述第一信标ID号在预先定义的数据库中查询所述第一LED信标的第一信标坐标值；位置坐标值获取单元420，用于：-在所述光接收器位于第一LED信标下方特定范围内的情况下，将第一LED信标的第一信标坐标值确定为所述位置坐标值；并且-在所述光接收器离开第一LED信标下方特定范围、但尚未进入下一个LED信标下方特定范围内的情况下，利用加速度传感器获取所述光传感器相对于第一LED信标下方特定范围的位移的距离，并且利用电子罗盘传感器获取所述光传感器相对于第一LED信标下方特定范围的位移的方向，并且根据第一LED信标的第一信标坐标值以及所述光传感器的位移的距离和方向来获得所述位置坐标值。本发明实施例中，可选地，其中所述位置坐标值获取单元420利用加速度传感器检测加速度信号，根据加速度信号计算使用者的步数，并且根据所述步数和使用者的步长来计算光传感器的位移的距离。其中，可选地，步长可以预设。本发明实施例中，可选地，其中在所述光接收器进入第二LED信标下方特定范围内的情况下，所述信标ID号接收单元400接收光接收器发送的通过接收所述第二LED信标发射的光信号并进行处理而获得的第二信标ID号；所述信标坐标值查询单元410根据所述第二信标ID号在预先定义的数据库中查询所述第二LED信标的第二信标坐标值；以及所述位置坐标值获取单元420将第二LED信标的第二信标坐标值确定为所述位置坐标值。本发明实施例中，在所述光接收器离开第一LED信标下方特定范围、但尚未进入下一个LED信标下方特定范围内的情况下，获得位置坐标值时，要采用航位推测原理和位移-计步器原理，可以结合图3B所示的示意图来说明航位推测原理和位移-计步器原理：(1)航位推测原理假设承载光接收器210的用户的运动为二维运动，在采样时间很短的情况下，认为用户做直线运动，计算的基本原理为平面几何法。假设m1为用户的起始点，此时光接收器210接收到第一LED信标的光信号并解调得到信标ID1号，使用数据库查询得到信标ID1号对应的第一LED信标的室内的位置坐标值为(x1，y1)，由电子罗盘传感器得到此时步行方向与磁北方向的夹角θ1。当用户行走一小段距离到达m2点时，光接收器210偏离了第一LED信标的垂直正下方(同时也不在第二LED信标的垂直正下方)而无法接收到光信号，根据典型计步器原理及步长估计得到行走位移为S1，由此推算出m2点的位置坐标值为:xm2=x1+S1·cosθ1ym2=y1+S1·sinθ1]]>同理，可以得到偏离了第一LED信标时，光接收器210处于任意位置m与第一LED信标的相对位置关系，即由第一LED信标以航位推算得到光接收器210任意位置的坐标值(xm，ym)：xm=x1+Σi=1m-1Si·cosθiym=y1+Σi=1m-1Si·sinθi]]>当光接收器210再次经过第二LED信标垂直正下方当到达m3点时，光接收器210收到第二LED信标的信标ID2号，并查询数据库得到新的位置坐标值，并使用此时步行方向与磁北方向的夹角与新的位置坐标值作为一下轮航位推测的起始点。即每次经过LED信标的垂直正下方时，都会对光接收器210的位置坐标值进行校正。(2)位移-计步器原理使用计步器原理计算行人的位移，对行人行走过程中加速度传感器输出的信号进行处理，设置一个加速度阀值，当加速度传感器输出值超过阀值的两个波峰之间计为1步。通过加速度传感器计数行人的步数为N，则行人在该时间段内的位移S＝N·L，其中L为步长。在一种方式中，步长L可设为预设值。在优选的方式中，动态步长L＝a+k·Δt，其中a为经验值常数，k为实验值系数，Δt为两个加速度值波峰之间的时间差。本发明实施例中，可选地，其中在所述光接收器离开第二LED信标下方特定范围、但尚未进入下一个LED信标下方特定范围内的情况下，所述位置坐标值获取单元420利用加速度传感器获取所述光传感器相对于第二LED信标下方特定范围的位移的距离，利用电子罗盘传感器获取所述光传感器相对于第二LED信标下方特定范围的位移的方向，并且根据第二LED信标的第二信标坐标值以及所述光传感器的位移的距离和方向来获得位置坐标值。本发明实施例中，其中所述预先定义的数据库设置于所述移动终端本地，或者设置于服务器中。其中，设置于移动终端本地的话，可以采用离线定位，设置于服务器中时，可以采用在线定位。本发明实施例中，进一步包括地图单元430，用于在导航应用软件的地图中显示所述位置坐标值，其中所述地图存储于所述移动终端本地，或者存储于服务器中。本发明实施例中，进一步包括方向误差纠正单元440，用于利用陀螺仪和所述加速度传感器的检测值纠正所述电子罗盘传感器由于姿势引起的方向误差。示例性设备在介绍了本发明示例性实施方式的方法和装置之后，接下来，介绍根据本发明的另一示例性实施方式的用于利用移动终端进行定位的装置。所属
技术领域：
的技术人员能够理解，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。在一些可能的实施方式中，根据本发明的用于利用移动终端进行定位的装置可以至少包括至少一个处理单元、以及至少一个存储单元。其中，所述存储单元存储有程序代码，当所述程序代码被所述处理单元执行时，使得所述处理单元执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的用于利用移动终端进行定位的方法中的步骤。例如，所述处理单元可以执行如图3A中所示的步骤300：接收光接收器发送的通过接收第一LED信标发射的光信号并进行处理而获得的第一信标ID号；步骤310：根据所述第一信标ID号在预先定义的数据库中查询所述第一LED信标的第一信标坐标值；步骤320：在所述光接收器位于第一LED信标下方特定范围内的情况下，将第一LED信标的第一信标坐标值确定为位置坐标值；并且步骤330：在所述光接收器离开第一LED信标下方特定范围、但尚未进入下一个LED信标下方特定范围内的情况下，利用加速度传感器获取所述光传感器相对于第一LED信标下方特定范围的位移的距离，并且利用电子罗盘传感器获取所述光传感器相对于第一LED信标下方特定范围的位移的方向，并且根据第一LED信标的第一信标坐标值以及所述光传感器的位移的距离和方向来获得位置坐标值。下面参照图5来描述根据本发明的这种实施方式的用于利用移动终端进行定位的装置50。图5显示的用于利用移动终端进行定位的装置50仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。如图5所示，用于利用移动终端进行定位的装置50以通用计算设备的形式表现。用于利用移动终端进行定位的装置50的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元16、上述至少一个存储单元28、连接不同系统组件(包括存储单元28和处理单元16)的总线18。总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器、外围总线、图形加速端口、处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。存储单元28可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存取存储器(RAM)31和/或高速缓存存储器32，还可以进一步只读存储器(ROM)34。存储单元28还可以包括具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具41，这样的程序模块42包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。用于利用移动终端进行定位的装置50也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该用于利用移动终端进行定位的装置50交互的设备通信，和/或与使得该用于利用移动终端进行定位的装置50能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，用于利用移动终端进行定位的装置50还可以通过网络适配器21与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器21通过总线18与用于利用移动终端进行定位的装置50的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合用于利用移动终端进行定位的装置50使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。示例性程序产品在一些可能的实施方式中，本发明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的用于利用移动终端进行定位的方法中的步骤，例如，所述终端设备可以执行如图3A中所示的步骤300：接收光接收器发送的通过接收第一LED信标发射的光信号并进行处理而获得的第一信标ID号；步骤310：根据所述第一信标ID号在预先定义的数据库中查询所述第一LED信标的第一信标坐标值；步骤320：在所述光接收器位于第一LED信标下方特定范围内的情况下，将第一LED信标的第一信标坐标值确定为位置坐标值；并且步骤330：在所述光接收器离开第一LED信标下方特定范围、但尚未进入下一个LED信标下方特定范围内的情况下，利用加速度传感器获取所述光传感器相对于第一LED信标下方特定范围的位移的距离，并且利用电子罗盘传感器获取所述光传感器相对于第一LED信标下方特定范围的位移的方向，并且根据第一LED信标的第一信标坐标值以及所述光传感器的位移的距离和方向来获得位置坐标值。所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。如图6所示，描述了根据本发明的实施方式的用于利用移动终端进行定位的程序产品60，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于利用移动终端进行定位的设备的若干装置或子装置，但是这种划分仅仅并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多装置的特征和功能可以在一个装置中具体化。反之，上文描述的一个装置的特征和功能可以进一步划分为由多个装置来具体化。此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。当前第1页1 2 3