一种超市导购中可见光定位系统的制作方法

本实用新型属于定位领域，涉及一种定位系统及导航方法。

背景技术：

当代社会，随着生活水品逐渐提高，建立了越来越多的中大型超市，人们的购物热情也逐渐增加，然而超市的商品种类及数量繁多，消费者很难快速准确的找到所需商品的具体位置，这就需要一个完备的导购系统，而已有的大多数定位系统主要运用电磁波技术，这一技术不仅耗能大，且不利于人们的身体健康。

而导航中，较为重要的是对当前位置的准确定位，目前定位系统往往选择光照强度作为定位的采集因素，然而，使用光照强度采集以定位，容易受到环境中光照的影响，定位结果的准确性被降低，并且，在大型超市中，逐级提高光照强度以分别各区域位置，导致光源污染与能量浪费。

技术实现要素：

为了解决超市导购中使用光照强度作为定位采集因素导致的上述问题，本实用新型提出如下技术方案：

一种超市导购中可见光定位系统，包括发射端、接收端和手持终端，所述发射端包括编码数据源、调制解调器、LED光源驱动电路及LED；所述接收端包括接收电路、解调电路；所述解调电路通过蓝牙设备连接于手持终端；各LED对应不同的编码信号，并发出反应该编码信号的光的启动、关闭信号，且各LED分别位于并对应不同的超市分区，编码数据源发出的载有高低电平信息的编码信号送至调制解调器，转换为控制LED光源的二进制信息，并将该二进制信息发送至LED光源驱动电路，由LED光源驱动电路根据二进制信息的高低电平信息驱动LED启动或关闭；所述接收电路中的光敏二极管对LED的光的启动、关闭信号接收并形成电信号，该电信号被前置放大电路放大，由解调电路解调得到编码数据源发出的二进制信息，并将该信息通过蓝牙设备发出至手持终端，在手持终端将该信息与对应的LED编码信息及该LED对应的分区匹配以定位当前所在位置的分区。

进一步的，LED光源驱动电路包括,单片机，其串口2的U2TXD引脚串联一个电阻R16并接到三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极接3.3V电压，并与基极之间接入一个电阻R15，三极管S8550的集电极串联一电阻R17并将其接到三极管Q4的基极，发光LED接在5V电压与三极管Q3的集电极之间，三极管Q3的发射极接地。

进一步的，所述接收电路，包括芯片LM393，其4号脚接地，8号脚接3.3V电压，2号脚作为一个负输入接在电位器的调节端上，所述电位器的另两端分别接在地和3.3V电压上，芯片LM393的3号脚作为一个正输入接在一电阻R17和光敏二极管D4之间，该电阻R17的另一端接3.3V电压，该光敏二极管D4的另一端接地，芯片LM393的1号脚作为输出引脚接在单片机的U2RXD引脚上。

进一步的，所述芯片LM393的1号脚作为输出引脚还连接一发光二极管D2，发光二极管D2连接一电阻R15，电阻R15接3.3V电压。

有益效果：本实用新型提出一个区别与现有技术的不同路线，以实现对现有超市导购定位中易受到环境影响、能源浪费的问题的解决，本实用新型采用编码信号，在单位时间内给予各LED以相同或不同频率的启动、关闭信号，控制其实现不同的开、关时序，并将其作为检测因素，环境对该信号的采集影响极小，且所有的LED可以使用相同光照强度，无需逐级提高，节约的能源。

附图说明

图1是系统结构框图；

图2是最小系统的电路图；

图3是下载电路的电路图；

图4是复位电路的电路图；

图5是供电电路的电路图；

图6是无线通信模块电路的电路图；

图7是LED光源驱动电路的电路图；

图8接收电路的电路图。

具体实施方式

一种超市导购中可见光定位系统，包括发射端、接收端和导购信息处理终端(手持终端)，所述发射端包括编码数据源、调制解调器、LED光源驱动电路及LED；所述接收端包括接收电路、解调电路；所述解调电路通过蓝牙设备连接于手持终端；各LED对应不同的编码信号，并发出反应该编码信号的光的启动、关闭信号，且各LED分别位于并对应不同的超市分区，(使得发射的不同的编码信号对应不同的超市分区)编码数据源发出的载有高低电平信息的编码信号送至调制解调器，转换为控制LED光源的二进制信息，并将该二进制信息发送至LED光源驱动电路，由LED光源驱动电路根据二进制信息的高低电平信息驱动LED启动或关闭；所述接收电路中的光敏二极管对(LED启动、关闭以反应的二进制信息而生成的)LED的光的启动、关闭信号接收并形成电信号，该电信号被前置放大电路放大，由解调电路解调得到编码数据源发出的编码信息，并将该信息通过蓝牙设备发出至手持终端，在手持终端将该信息与对应的LED编码信息及该LED对应的分区匹配以定位当前所在位置的分区。

其中的LED光源驱动电路包括,单片机，其串口2的U2TXD引脚串联一个1K电阻(R16)并接到三极管(Q3)S8550的基极，三极管S8550的发射极接3.3V电压，并与基极之间接入一个1K电阻(R15)，三极管S8550的集电极串联一100Ω电阻(R17)并将其接到三极管(Q4)TIP41C的基极，发光LED接在5V电压与三极管(Q3)S8550的集电极之间，三极管(Q3)S8550的发射极接地。TIP41C是一个大功率晶体管，内部可流过大电流，将发光LED接到5V引脚下与其集电极串联，发射极接GND，构成一个驱动大功率LED的闭合回路。

其中的接收电路，包括芯片LM393，其4号脚接地，8号脚接3.3V电压，2号脚作为一个负输入接在电位器的调节端上，所述电位器的另两端分别接在地和3.3V电压上，芯片LM393的3号脚作为一个正输入接在一10K电阻R17和光敏二极管D4之间，该电阻R17的另一端接3.3V电压，该光敏二极管D4的另一端接地，芯片LM393的1号脚作为输出引脚接在单片机的U2RXD(LEDRX)引脚上。所述芯片LM393的1号脚作为输出引脚还连接一个1K一发光二极管D2，发光二极管D2连接一电阻R15，电阻R15接3.3V电压。发光二极管用于指示电路的输出状态。由感光管接收到的信号便可传入单片机内部。

使用权所述超市导购中可见光定位系统的导航方法，所述手持终端具有导航功能，不同位置LED之间的路线由手持终端确定并导航，当前所在位置的分区被定位，并以此作为初始位置，手持终端查询商品所在分区时，手持终端查询该商品所在分区对应的LED，及向该LED发出的矩形波信号，以此得到初始所在分区的LED的位置及目标分区的LED位置，由手持终端将两个位置间的路线规划并导航，导航过程中以初始所在分区的LED位置与目标分区的LED位置经路线规划路过的各分区的LED，作为标准实时当前所在分区的LED位置，按照规划路线前进，实时当前所在分区的LED发出的光的启动、关闭信号(反应发出的调制后的编码信号)被接收端接收并解调，得到该LED对应的编码信息及分区信息，以判断该LED是否为导航路线中的标准实时当前所在分区的LED位置(目的是为了实时监测路线正确性，防止路线偏移)，到达目标导航位置后，接收端接收当前分区的发射端发出的光的启动、关闭信号，解调得到发射端的编码数据源发出的具有高低电平信息的矩形波信号的信息(发出的编码信息)，并以此得到该编码信息对应的商品分区，判断该分区是否为目标分区，当该分区被判断为当前分区时，则停止本次导航。

其中：按照规划路线前进，实时当前所在分区的LED发出的光的启动、关闭信号(发出的调制后的编码信号)被接收端接收并解调，得到该LED对应的编码信息及分区信息，以判断该LED是否为导航路线中的标准实时当前所在分区的LED位置，该判断方法为，解调得到的LED对应的编码信息及分区信息，该LED所在分区位置与标准实时当前所在分区的LED位置一致，且该LED由初始LED位置经过的各实时当前所在分区LED的顺序与标准实时当前所在分区的LED由初始LED位置经过的各标准实时当前所在分区的LED的顺序相同，则判断为该路线与导航路线一致。

使用上述技术方案，可以达到以下的效果：

远距离传输信息更可靠；光源与光源之间的干扰对数据的接收影响更小，传输的信息接收的更稳定；接收到的数据实时性更强，无延迟，方便系统做出引导路线；对信息加密也更容易实现；传输数据的内容也可以更加多样性。

上述效果得以实现的原因是：在计算机中，数据以二进制形式存储，信息流的传递也以二进制形式，由于此系统传递数据时不改变数据的传递形式，使得传输过程中不会有额外的损耗(同时，多样性传输也成为可能)。接收系统对光源的灵敏度可以自由调节，从而我们可以在不同的环境下进行不同的调节，接收数据也就更稳定。(传输距离也可以更远)。由于发射系统与接收系统是同步并行处理数据，这就大大提高传输数度，以及数据处理的能力加密就是通过密码算术对数据进行转化，使之成为没有正确密钥任何人都无法读懂的报文。而这些以无法读懂的形式出现的数据一般被称为密文。为了读懂报文，密文必须重新转变为它的最初形式--明文。而含有用来以数学方式转换报文的双重密码就是密钥。在这种情况下即使一则信息被截获并阅读，这则信息也是毫无利用价值的。在发射系统中对传送的数据进行数字加密，在接收子系统中可以对接收到的数据进行直接解密，不需要额外的辅助运算即可实现。

在一种实施例中，由图2所示，该定位系统使用了由单片机组成的最小系统，图3示出了该最小系统的下载电路，将单片机的BOOT0和BOOT1引脚分别接一个10K的电阻，使用串口1下载程序时将BOOT0接3.3V,BOOT1接GND烧写程序到芯片，下载完毕后将BOOT0、BOOT1接GND即可运行程序。图4为最小系统的复位电路，按键的一端接单片机的NRST引脚另一端接地，在按键两端并联一个104的电容，在接单片机的一端接一个10K的电阻接VCC3.3。

图5是供电电路，通过USB为整个电路供电，将USB的VCC5和GND连接在自锁按键的1、3号脚上，只有当按键按下去时才为整个电路供电。将AMS1117的1号脚接地，3号脚接在VCC5上，在3号脚和地之间并联了两个104和22uF的电容。2号脚和4号脚接在一起作为输出，在输出和地之间并联了5个104和1个10uF的电容。

图6是无线通信模块电路(即上面实施例中所述的蓝牙设备)，将HC-05蓝牙通信模块的2、3号引脚分别接VCC3.3和GND，用来为模块供电。4、5号引脚接单片机的U1RXD、U1TXD号引脚，通过这两个引脚进行数据的接收与发送。

本公开本着节能环保的原则，根据LED灯寿命长，耗能小，无公害等环保特点，充分利用超市内部分布广泛的照明灯，在它们进行照明的同时进行定位。这样在有效利用资源的同时，不但节省建设各种通信基站的费用，也达到了节能减排的目的。

该方案中涉及以下技术：光通信技术：光通信是一个新的科学研究领域，本公开依托STM32芯片将数据通信与光照明联系到一起，实现了室内可见光的通信。室内定位技术：本公开将光通信与室内定位联系到一起。采用先进的光通信以及无线通信技术，结合STM32单片机及终端数据库实现室内定位的功能。一对多通信：本公开可以实现一个发送端对应多个接收端。

作为另一个实施例，采用白光LED高速驱动、可见光接收、信道编码等技术构成简易可见光通信系统。利用可见光通信技术的发射端是将信源进行电信号调制,调制后的电信号驱动LED发出人们肉眼觉察不出来的高速变换的光信号。经自由空间传输后,接收端通过光电探测器将接收到的光信号进行光电转换得到电信号,经过均衡、判决和解码等过程还原出信息,从而完成数据的传输。接收设备通过接收到的数据进行定位判断，并通过蓝牙与导购信息处理终端连接(手机客户端)，将位置信息共享给导购导购信息处理终端，等待消费者输入所需购买的商品，客户端将根据当前位置提供优化路线。

本系统利用LED响应速度快的发光特性，将信号调至到LED可见光上进行传输，使无线传输与LED相结合构建出LED照明和通信两用基站灯，使用室内照明的同时进行信息传递，使绿色环保的超市导购系统成为现实。

本系统主要由三个部分组成，发射端、接收端和导购信息处理终端。

发射端：主要由白光LED光源及数据调制，LED的驱动电路组成。接收端：该模块首先完成光/电信号转换，之后将要放大和处理转换过来的信号，尽可能恢复成与原信号完全一样。所以这部分由光接收机、光电检测器、前置放大电路、信号处理输出电路组成，它们共同完成光信号接受、光/电转换、有用信号数据信息的放大恢复，最后实现信息数据的正确传送。导购信息处理终端：前期录入超市内商品信息，用户使用时通过手机进行导航。具体实现由手持设备终端接收到发射端发出的当前位置信息，通过蓝牙模块将其传至手机，手机接收到定位信息以及消费者的需求，然后与超市内数据库进行匹配，提供给用户合适的选择路线。以此达到室内导航的需求。

该方案具备以下效果：

1.绿色环保：超市内LED灯在照明的同时进行通信，不但减少了大量建设基站所消耗的资金，而且也达到了节能减排的目的。并且LED信号光源的辐射光谱位于对人眼无害的可见光波段，容易获取，电磁辐射较小，对人体非常安全。

2.无带宽限制：由于受无线电频谱管制，可用的无线电频谱已非常有限，而基于LED的可见光通信系统不存在其他无线通信中的频谱分配问题。

3.安全保密：对于激光无线通信和射频通信，基于对人体安全的考虑，发射功率受到限制，而LED光源对人眼及身体无害，所以该系统被允许在较高的发射功率下工作。且光线不能穿过不透明的物体，因此很难从外部捕获，保密性较好。

4.接入方便：超市内照明光源可直接作为信源进行改造，且线路布局较为简单。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。