一种基于可见光成像定位的LED-ID高效编码算法的制作方法

本发明涉及可见光通信领域，尤其涉及一种基于可见光成像定位的led-id高效编码算法。

背景技术：

随着科技的发展，全球室外定位技术已发展较为成熟，而目前室内定位技术还未成熟但有很大的发展潜力。随着led灯的不断普及，以及可见光通信无电磁干扰、低成本、高效率性、高保密性的优势，基于可见光通信的室内定位技术受到了极大的关注和发展。可见光定位系统即是通过给每一个室内led灯赋予一个特定的id，而接收端通过获取led灯的id信息再通过计算得出最终定位结果。

在可见光通信系统中，为了使系统能够适用于更大的室内场地，发射端的led的id长度需要增加，但更长的id信息容易产生长串的‘0’或‘1’导致led灯产生闪烁效果，所以需要在发射端选择合适的编码方案，此外发射端编码方案的选择将会同时影响到发射端编码的效率以及接收端解码的效率，因此编码方案的确定也是可见光通信中一个值得关注的核心问题。

在现有的技术中，曼彻斯特编码是较为常用的编码方法，可以有效的避免闪烁效果，但是曼彻斯特编码编码效率较低且没有纠错功能，因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于可见光成像定位的led-id高效编码算法，通过与模板矩阵异或的方式进行编码，极大地提高了编码的效率与准确率。

本发明的技术方案如下：提供一种基于可见光成像定位的led-id高效编码算法，包括如下步骤：

s1：将所要传输的长led-id分成若干组长度相等的子数据块，确定所述子数据块的位数，每个所述子数据块的位数需大于等于10，并为各子数据块标号；

s2：根据所要传输的子数据块的位数制作相应的模板矩阵g；

s3：根据实际情况确定所述子数据块的id是否符合传输的标准；

s4：将所述子数据块的id分别与所述步骤s2中的模板矩阵g的每一行进行异或运算，直到得到的结果满足所述步骤s3中的标准，并分别记录各子数据块与模板矩阵g异或的行序列号；

s5：根据所述步骤s3中的标准确定合适的帧首部；

s6：将帧首部、子数据块标号、异或的行序列号以及异或的结果按序重新结合进行传输。

进一步地，所述步骤s2中的模板矩阵g制作的具体过程如下：

s2.1：列出二维码技术中所使用的八个模板图案；

s2.2：选取八个掩膜图案的一行以子数据块的位数从左到右遍历，黑色为0，白色为1，得到不同的序列；

s2.3：将所述步骤s2.2中所有不同的序列按行整合起来得到二维模板矩阵g。

进一步地，所述步骤s3中根据是否会出现频闪来设置标准。

进一步地，所述步骤s4获得异或结果的具体步骤如下：

s4.1：将所述子数据块的id与矩阵g中的每一行从上至下进行异或运算；

s4.2：若所述步骤s4.1中所得到的异或结果符合所述步骤s3中的标准则停止异或过程；

s4.3：记录最终符合标准的矩阵g的行序列号。

进一步地，所述步骤s5中的帧首部区别于id并且避免出现频闪现象。

进一步地，所述掩膜图案为qr码的八种掩膜图案。

采用上述方案，本发明根据led灯的id长度来构造相应的模板矩阵g，同时设计编码后的数据结构，通过与模板矩阵进行异或处理来编码，相比于传统的曼彻斯特编码，不仅能有效地避免频闪，而且大大提高了编码的效率与准确率。

附图说明

图1为本发明基于可见光成像定位的led-id高效编码算法的逻辑框图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

在可见光通信系统中，通过0和1来控制led的亮或暗，要使人眼观察不到亮和暗的转换，就要求编码的时候不能够有较长的连续的0编码串出现，否则就会出现频闪现象，眼睛长期暴露在这种环境下会造成头痛、眼疲劳、视力下降和注意力分散等问题。目前大多数编码是通过manchester(曼彻斯特)编码来避免频闪，而manchester编码效率和准确率较低，因此本发明创新性地提出一种基于可见光成像定位的led-id高效编码算法，来提高编码的效率及准确率，具体方案如下。

请参阅图1，一种基于可见光成像定位的led-id高效编码算法，包括如下步骤：

s1：将所要传输的长led-id分成若干组长度相等的子数据块，确定所述子数据块的位数，每个所述子数据块的位数需大于等于10，并为各子数据块标号。

s2：根据所要传输的子数据块的位数制作相应的模板矩阵g，所述模板矩阵g具体的制作过程如下：

s2.1：列出二维码技术中所使用的八个模板图案，具体地，所述掩膜图案为qr码的八种掩膜图案。

s2.2：选取八个掩膜图案的一行以子数据块的位数从左到右遍历，黑色为0，白色为1，得到不同的序列。

s2.3：将所述步骤s2.2中所有不同的序列按行整合起来，得到二维模板矩阵g。

s3：根据实际情况确定所述子数据块的id是否符合传输的标准，具体地，根据是否会出现频闪来设置标准，不会出现频闪即为符合传输标准。

s4：将所述子数据块的id分别与所述步骤s2中的模板矩阵g的每一行进行异或运算，直到得到的结果满足所述步骤s3中的标准，并分别记录各子数据块与模板矩阵g异或的行序列号。获得异或结果的具体步骤如下：

s4.1：将所述子数据块的id与矩阵g中的每一行从上至下进行异或运算；

s4.2：若所述步骤s4.1中所得到的异或结果符合所述步骤s3中的标准则停止异或过程；

s4.3：记录最终符合标准的矩阵g的行序列号。

s5：根据所述步骤s3中的标准确定合适的帧首部，所述帧首部区别于id，并且避免出现频闪现象。

s6：将上述的帧首部、子数据块标号、异或的行序列号以及异或的结果按序重新结合进行传输。

综上所述，本发明根据led灯的id长度来构造相应的模板矩阵g，同时设计编码后的数据结构，通过与模板矩阵进行异或处理来编码，相比于传统的曼彻斯特编码，不仅能有效地避免频闪，而且大大提高了编码的效率与准确率。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种基于可见光成像定位的led-id高效编码算法，其特征在于，包括如下步骤：

s1：将所要传输的长led-id分成若干组长度相等的子数据块，确定所述子数据块的位数，每个所述子数据块的位数需大于等于10，并为各子数据块标号；

s2：根据所要传输的子数据块的位数制作相应的模板矩阵g；

s3：根据实际情况确定所述子数据块的id是否符合传输的标准；

s4：将所述子数据块的id分别与所述步骤s2中的模板矩阵g的每一行进行异或运算，直到得到的结果满足所述步骤s3中的标准，并分别记录各子数据块与模板矩阵g异或的行序列号；

s5：根据所述步骤s3中的标准确定合适的帧首部；

s6：将帧首部、子数据块标号、异或的行序列号以及异或的结果按序重新结合进行传输。

2.根据权利要求1所述的基于可见光成像定位的led-id高效编码算法，其特征在于，所述步骤s2中的模板矩阵g制作的具体过程如下：

s2.1：列出二维码技术中所使用的八个掩膜图案；

s2.2：选取八个掩膜图案中的一行以子数据块的位数从左到右遍历，黑色为0，白色为1，得到不同的序列；

s2.3：将所述步骤s2.2中所有不同的序列按行整合起来得到二维模板矩阵g。

3.根据权利要求1所述的基于可见光成像定位的led-id高效编码算法，其特征在于，所述步骤s3中根据是否会出现频闪来设置标准。

4.根据权利要求1所述的基于可见光成像定位的led-id高效编码算法，其特征在于，所述步骤s4获得异或结果的具体步骤如下：

s4.1：将所述子数据块的id与矩阵g中的每一行从上至下进行异或运算；

s4.2：若所述步骤s4.1中所得到的异或结果符合所述步骤s3中的标准则停止异或过程；

s4.3：记录最终符合标准的矩阵g的行序列号。

5.根据权利要求1所述的基于可见光成像定位的led-id高效编码算法，其特征在于，所述步骤s5中的帧首部区别于id并且避免出现频闪现象。

6.根据权利要求2所述的基于可见光成像定位的led-id高效编码算法，其特征在于，所述掩膜图案为qr码的八种掩膜图案。

技术总结
本发明公开一种基于可见光成像定位的LED‑ID高效编码算法。在可见光通信系统中，室内的每个LED灯均赋有一个特定的ID，为了使可见光通信系统能够适应更大的场地，需要将LED灯的ID长度加长，但更长的ID容易导致频闪，本发明根据LED灯的ID长度来构造相应的模板矩阵G，同时设计编码后的数据结构，通过与模板矩阵进行异或处理来编码，相比于传统的曼彻斯特编码，不仅能有效地避免频闪，而且大大提高了编码的效率与准确率。

技术研发人员：宋鸿展;伍文飞;关伟鹏
受保护的技术使用者：深圳市南科信息科技有限公司
技术研发日：2020.06.01
技术公布日：2020.09.25