一种带参比光电传感器的白光定位系统的制作方法

本发明涉及室内定位领域，具体地讲是一种带参比光电传感器的白光定位系统。

背景技术

卫星定位系统(例如：gps或北斗定位系统)作为最为常用的导航定位系统。但在没有卫星定位信号的室内空间如矿井、仓库物流、抢险救灾等领域，卫星定位系统无法提供定位服务。目前室内定位技术主要采用基于无线射频方式，如红外线、超声波、蓝牙、射频识别、wifi等室内无线定位技术。

led作为信号源的白光定位技术是将led作为信号源，通过接收传感器检测其所在位置的光照强度来计算得出当前位置，具有同时照明和通信的优势，几乎不需要多余的功率损耗和搭建成本，被认为是极具发展潜力和应用前景的技术。但随着使用，led发射灯出现老化或者环境温度波动导致接收传感器发生漂移而影响精确定位。

基于此，做出本申请。

技术实现要素：

为了解决上述现有白光定位技术中采用的led出现老化导致发射的光强度下降或环境温度变化影响定位精确性的问题，本发明提供了一种带参比光电传感器的白光定位系统，通过参比光电传感器使led发射的光强度保持稳定，确保定位的准确性。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种带参比光电传感器的白光定位系统，包括定位信号发射控制电路、至少三个led灯和定位信号接收处理系统，其特征在于：设有参比光电传感器；

所述定位信号发射控制电路包括载波信号发生器、窄带通滤波电路、agc控制器、led驱动器；

所述led灯用于发生定位信号；

所述参比光电传感器用于检测所在位置的不同频率载波信号的光照强度，其输出相应的参比信号至窄带通滤波电路；

所述窄带通滤波电路数量与led灯的个数相等，用于对从参比光电传感器输入参比信号进行滤波，其输出端与agc控制器的输入端电连接；

所述载波信号发生器用于产生一定频率的载波信号，并将载波信号输入至agc控制器；

所述agc控制器数量与led灯的个数相等，用于根据给定信号与参比信号自动调节led驱动信号的幅值；其输出驱动信号至led驱动器；

所述led驱动器数量与led灯的个数相等，用于根据驱动信号驱动led发送一定频率的白光信号。

进一步地，所述载波信号的数量与led灯的个数相等，不同载波信号的频率不同。

进一步地，所述定位信号接收处理系统包括中央处理器、光电传感器、信号处理单元。所述光电传感器用于接收led发射不同频率的光信号，其输出相应的电流信号至信号处理单元。所述信号处理单元用于对电流信号进行滤波、绝对值转换、以及数模转换处理，其输出数字信号至中央处理器。所述中央处理器用于定位计算，其输入端接收至少三个来自信号处理单元的数字信号。

进一步地，所述led数量为三个。

进一步地，所述中央处理器的定位计算如下：

其中x1、x2、x3、分别为三个led灯相对于坐标系原点的x轴坐标；y1、y2、y3分别为三个led灯相对于坐标系原点的y轴坐标；r1、r2、r3为各led灯到待测点的半径。

本发明原理如下：本发明在定位信号发射控制电路一侧(定位信号接收处理系统为对侧)设置了参比光电传感器来实时接收当前位置的光照强度，并通过窄带通滤波器将不同led灯的发射的频率分离，并分别经过信号处理后反馈至agc控制器中，由agc控制器来调节送往led驱动器的驱动信号，进而相应调整led发射的光照强度。若为是由于led老化而导致的led发射的光照强度不足或过强导致的定位不准确的问题，结合参比光电传感器的反馈信号，agc控制器只需相应增强或减弱驱动信号使led发出的光强度维持稳定即可。若为是由于环境温度变化导致光电传感器(定位信号接收处理系统)产生温度漂移而导致的定位不准，通过参比光电传感器的反馈信号，agc控制器针对反馈信号中所反应的温度漂移情况，调整led灯发出的光照强度来弥补光电传感器受环境温度的影响而导致的漂移。

本发明的有益效果如下：本发明通过在发射侧设置参比光电传感器检测led发射的光照强度，并结合agc控制器针对参比光电传感器的反馈信号适应性地调整led发出的光照强度，从而克服因led老化或受环境温度影响接收光电传感器温漂而导致最终计算的定位结构不准确的问题。

附图说明

图1为本发明具体实施例原理示意图。

图2为本发明具体实施例led安装示意图。

图3为本发明具体实施例结构示意图。

图中所示：1—定位信号发射控制电路，2—led灯，3—室内房间，4—检测传感器，5—参比光电传感器。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所示，本发明公开的带参比光电传感器5的白光定位系统，主要由定位信号发生方及定位信号接收方两个部分组成。定位信号发生方包括定位信号发射控制电1、led灯2和参比光电传感器5。定位信号接收方带有定位信号接收处理系统，定位信号接收处理系统包括中央处理器、光电传感器4和信号处理单元。

参比光电传感器5为与定位信号接收方光电传感器4相同型号、参数的传感器。

定位信号发生方发出定位信号，定位信号为led灯2发出一定频率幅值稳定的白光。led灯2照射到地面的光线强度可等效为不同半径的同心圆，半径越大，信号越弱，而同心圆上信号的强度与同心圆半径是一个固定函数关系。定位信号接收方接收定位信号并根据接收到的信号处理、解析得出定位信号接收方的所在位置，参比光电传感器5用于实时检测其所在位置的定位信号强度，并将该检测到的定位信号强度反馈至定位信号发射控制电1来校准发出的定位信号。具体内容参见下述实施例：

实施例1

如图2所示，三只led等作为照明光源安装在房间(立体空间)的顶部，定位对象(即带有定位信号接收部分的待定位的目标)放置于地面。

本实施例中，定位信号发射控制电1包括载波信号发生器、窄带通滤波电路、agc控制器、led驱动器，agc控制器用于根据给定信号与参比信号自动调节led驱动器信号的幅值。载波信号发生器用于产生一定频率的载波信号，并将载波信号输入至agc控制器中。led驱动器数量与led灯2的个数相等，用于根据驱动信号驱动led发送一定频率的白光信号。

结合图3所示，对应led的数量，窄带通滤波电路包括有f1窄带通滤波器、f2窄带通滤波器、f3窄带通滤波器；包括有三个agc控制器——agc控制器1、agc控制器2、agc控制器3，有效值检测器1、有效值检测器2、有效值检测器3三个有效值检测器，以及三个积分控制器——积分控制器1、积分控制器2、积分控制3。

参比光电传感器5固定在地面上，用于检测定位对象所在位置的不同频率载波信号的光照强度，其输出相应的参比信号至f1窄带通滤波器、f2窄带通滤波器、f3窄带通滤波器。f1窄带通滤波器、f2窄带通滤波器、f3窄带通滤波器的滤波范围分别与led1、led2、led3的发生频率一一对应，用于对从参比光电传感器5输入参比信号进行滤波，f1窄带通滤波器滤波对应led1的频率、f2窄带通滤波器滤波对应led2的频率、f3窄带通滤波器滤波对应led3的频率。

f1窄带通滤波器、f2窄带通滤波器、f3窄带通滤波器的输出端分别与agc控制器中的有效值检测器1、有效值检测器2、有效值检测器3的输入端连接。

本实施例中，agc控制器包括agc电路(图中所示为：agc1、agc2、agc3)、积分控制器(图中所示为：积分控制器1、积分控制器2、积分控制器3)、有效值检测器(图中所示为：有效值检测器1、有效值检测器2、有效值检测器3)。有效值检测器1、有效值检测器2、有效值检测器3用于检测f1窄带通滤波器、f2窄带通滤波器、f3窄带通滤波器的输出信号的电压有效值，并输入至积分控制器1、积分控制器2、积分控制器3中。

积分控制器的输入端分别与有效值检测电路输出端、给定信号连接，并将偏差积分信号输出至agc电路的反馈输入端。载波信号发生器发生的频率信号输入至agc电路中。agc控制器1、agc控制器2、agc控制器3结合偏差积分信号，分别控制调整led1、led2、led3的led驱动器使led1、led2、led3发出的白光强度。

agc电路的输出端连接至led驱动器。

本实施例工作原理如下：三只led灯2被三个不同频率幅值稳定的正弦交流信号调制，地面上的定位信号接收方可因自身位置不同获得不同幅度的接收信号。定位接收方获得三个信号的接受强度后，即可获得三个同心圆半径，从而得到三个圆的地面二维坐标系圆的方程如下：

其中x1、x2、x3、分别为三个led灯2相对于坐标系原点的x轴坐标；y1、y2、y3分别为三个led灯2相对于坐标系原点的y轴坐标；r1、r2、r3为各led灯2到待测点的半径。

联立三个求根方程，就可以求出的定位端的具体位置。

实施例2

实施例1中所述的定位信号接收方包括定位对象和设置与定位对象上的定位信号接收处理系统，定位信号接收处理系统包括中央处理器、光电传感器4、信号处理单元。光电传感器4用于接收led发射不同频率的光信号，其输出相应的电流信号至信号处理单元。信号处理单元用于对电流信号进行滤波、绝对值转换、以及数模转换处理，其输出数字信号至中央处理器。中央处理器接收来自信号处理单元的数字信号，结合上述公式进行定位计算，得出当前位置。

基于上述，本发明提供了一种使用闭环参比光电传感器5系统来补偿led老化或光电传感器4漂移而产生的光强度变化，通过在定位信号发射方中设置一个与定位信号接收方中的光电传感器4相同的参比光电传感器5，令控制器根据参比光电传感器5的检测信号与给定值的偏差、控制agc电路来调节送往led灯2的信号强度，使参比传感器的接收信号(白光强度)不因led灯2老化或者环境温度变化导致光电传感器4漂移而变化，从而保证了接收方传感器接收信号的稳定性，继而保证了最终根据接收信号解算的定位精度。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。