本實(shí)用新型屬于可見(jiàn)光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于可見(jiàn)光通信的優(yōu)選二光源室內(nèi)定位裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

基于LED綠色照明光源的可見(jiàn)光通信定位技術(shù)具有室內(nèi)覆蓋廣、節(jié)能、安全、布設(shè)簡(jiǎn)單、成本低、電磁兼容性好等突出優(yōu)點(diǎn)。目前研究中涉及到的定位算法主要有指紋識(shí)別法、可見(jiàn)光信標(biāo)、圖像傳感器成像法和幾何測(cè)量法。幾何測(cè)量法主要采用三邊定位法、三角定位法和雙曲線定位法，這三種方法都需要通過(guò)測(cè)量幾何關(guān)系中的邊長(zhǎng)或角度，從而計(jì)算出待測(cè)點(diǎn)的位置信息，具體的測(cè)量方法主要有：信號(hào)到達(dá)時(shí)間（TOA）、信號(hào)到達(dá)時(shí)間差（TDOA）、信號(hào)強(qiáng)度（RSS）、信號(hào)往返時(shí)間（RTOF）、信號(hào)到達(dá)角度（AOA）等。目前幾何測(cè)量法主要針對(duì)二維平面點(diǎn)的定位，算法效率不夠高，定位速度比較慢，最少需要解三個(gè)方程，有的需要解四個(gè)以上的方程，而不同測(cè)距方法對(duì)定位精度影響較大，在室內(nèi)環(huán)境由于信號(hào)多徑反射、發(fā)光強(qiáng)度波動(dòng)、人和物的移動(dòng)會(huì)對(duì)信號(hào)光的遮擋都會(huì)影響定位的精度和穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種基于可見(jiàn)光通信的優(yōu)選二光源室內(nèi)定位裝置， 包括 ：

用于LED光源ID信標(biāo)和位置坐標(biāo)信息調(diào)制、LED光源驅(qū)動(dòng)及信號(hào)發(fā)射、發(fā)光強(qiáng)度控制的LED照明通信一體化模塊；

用于LED光源的信標(biāo)ID管理、分配、LED光源坐標(biāo)信息設(shè)置和管理、多址方式選擇、正交碼分配管理、定位系統(tǒng)工作狀態(tài)監(jiān)控、定位信息上報(bào)、應(yīng)用系統(tǒng)接口、定位系統(tǒng)維護(hù)的LED照明通信控制管理系統(tǒng)，所述的LED照明通信一體化模塊與LED照明通信控制管理系統(tǒng)通信連接；

以及安裝在待定位物體上的定位模塊，定位模塊具備光信號(hào)接收子及信號(hào)處理功能；

所述的定位模塊通過(guò)光探測(cè)器接收信號(hào)，用于完成光電轉(zhuǎn)換、濾波、信號(hào)放大、信號(hào)解調(diào)、光源優(yōu)選、定位算法實(shí)現(xiàn)。

本實(shí)用新型還提供一種基于可見(jiàn)光通信的優(yōu)選二光源室內(nèi)定位系統(tǒng)， 包括：

多個(gè)發(fā)光強(qiáng)度相等的陣列排布的LED光源，所述的每個(gè)LED光源分配唯一的信標(biāo)ID，并建立確定的位置坐標(biāo)；

以及室內(nèi)定位裝置，采用上述的室內(nèi)定位裝置。

更進(jìn)一步，上述系統(tǒng)還包括用于保證每個(gè)LED光源發(fā)光強(qiáng)度一致的發(fā)光強(qiáng)度控制模塊，與所述的LED光源連接。

本實(shí)用新型用于定位系統(tǒng)具有定位速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的室內(nèi)照明模型圖；

圖2 為本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)室內(nèi)物體定位的系統(tǒng)框圖及各模塊功能圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施定位的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

為說(shuō)明本實(shí)用新型的具體方案，不失一般性給出室內(nèi)照明模型如圖1所示，圖中給出的室內(nèi)LED照明燈分布平面圖，每行和每列相鄰的照明燈間距為常數(shù)a,間距的大小可根據(jù)室內(nèi)光照度的要求和LED燈發(fā)光功率的大小在照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行調(diào)整，隨著室內(nèi)空間的增大，照明燈行列數(shù)可相應(yīng)增加。

每個(gè)照明燈都分配唯一的ID號(hào)標(biāo)識(shí)，并有確定的位置坐標(biāo)，要求每個(gè)燈的發(fā)光強(qiáng)度相等，實(shí)際系統(tǒng)可以通過(guò)發(fā)光強(qiáng)度控制模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證每個(gè)LED等發(fā)光強(qiáng)度的一致性。

本實(shí)用新型具體實(shí)施可采用如圖2所示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)， 系統(tǒng)由LED光源、LED照明通信一體化模塊、定位模塊和LED照明通信控制管理系統(tǒng)三部分組成，其中，LED照明通信一體化模塊完成LED燈ID信標(biāo)和坐標(biāo)信息調(diào)制（可采用正交頻分多址、波分多址、時(shí)分多址、碼分多址等技術(shù)之一）、LED驅(qū)動(dòng)及信號(hào)發(fā)射、發(fā)光強(qiáng)度控制等功能。

定位模塊由通過(guò)光探測(cè)器接收信號(hào)，并完成光電轉(zhuǎn)換、濾波、信號(hào)放大、信號(hào)解調(diào)、光源優(yōu)選、定位算法實(shí)現(xiàn)等功能。

LED照明通信控制管理系統(tǒng)為室內(nèi)LED照明、通信、定位提供統(tǒng)一的控制和管理功能，其為一個(gè)區(qū)域、或商業(yè)區(qū)的建筑群室內(nèi)提供照明、通信和定位的統(tǒng)一控制、管理和維護(hù)。

本應(yīng)用實(shí)施例中，LED照明通信控制管理系統(tǒng)主要完成LED信標(biāo)管理、分配、LED坐標(biāo)信息設(shè)置和管理、多址方式選擇、正交碼分配管理、定位系統(tǒng)工作狀態(tài)監(jiān)控、定位信息上報(bào)、應(yīng)用系統(tǒng)接口、定位系統(tǒng)維護(hù)等功能。

圖3為本實(shí)用新型方法實(shí)施定位的工作流程圖，具體步驟如下。

S1:初始化， LED照明通信控制管理系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的各LED燈信標(biāo)、坐標(biāo)數(shù)據(jù)、被定位物體所處平面距LED照明燈分布平面的垂直距離h、多址方式和正交碼配置對(duì)LED照明通信一體化模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)初始化；

S2：?jiǎn)?dòng)系統(tǒng)，LED照明通信一體化模塊的驅(qū)動(dòng)電路為L(zhǎng)ED上電，使各LED發(fā)光，調(diào)制電路根據(jù)設(shè)置的數(shù)字調(diào)制方式和多址方式周期性的發(fā)送各LED的信標(biāo)和坐標(biāo)數(shù)據(jù)，同時(shí)，一體化模塊根據(jù)發(fā)光強(qiáng)度檢測(cè)電路檢測(cè)到的各LED發(fā)光強(qiáng)度調(diào)整直流偏置電流的大小，使得各LED發(fā)光強(qiáng)度相等；

S3：信號(hào)接收及信號(hào)處理，定位模塊通過(guò)光探測(cè)器接收光信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過(guò)濾波、信號(hào)放大、以及同發(fā)送端相對(duì)應(yīng)的解調(diào)及解碼方式，得到照明系統(tǒng)各LED所發(fā)射的信標(biāo)、坐標(biāo)、垂直高度等數(shù)據(jù)，通過(guò)測(cè)量與各LED燈所對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)的強(qiáng)度大小，并保存這些數(shù)據(jù)供下一步的排序操作使用；

S4：排序，通過(guò)比較所接收到的各LED信號(hào)強(qiáng)度的大小，按由大到小的順序排序；

S5：初步定位，通過(guò)接收到的LED信標(biāo)及其對(duì)應(yīng)信號(hào)強(qiáng)度大小，可判斷接收器所處的位置范圍，在此基礎(chǔ)上優(yōu)選出兩個(gè)信號(hào)質(zhì)量最好的LED光源；

S6：選定光源，確定優(yōu)選的定位LED光源后,建立坐標(biāo)系，以此兩光源的連線為x軸，其中一個(gè)光源為坐標(biāo)原點(diǎn)，通過(guò)判斷接收器投影到LED照明燈分布平面的位置，此位置到x軸的垂直連線的平行線且過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，方向指向接收器投影一側(cè)為y軸方向；

S7：測(cè)量距離，測(cè)量?jī)蓚€(gè)優(yōu)選光源與定位物體之間的距離，由接收信號(hào)強(qiáng)度法（RSS）測(cè)距，得到r1和r2的值；

S8：計(jì)算相對(duì)坐標(biāo)，通過(guò)測(cè)距得到的距離值計(jì)算出接收器的相對(duì)位置坐標(biāo)信息（x，y）；

S9：計(jì)算精確坐標(biāo)，根據(jù)接收到的兩個(gè)優(yōu)選光源的絕對(duì)坐標(biāo)信息，把接收器相對(duì)位置坐標(biāo)（x，y）轉(zhuǎn)換為室內(nèi)空間的絕對(duì)坐標(biāo)，即確定出被定位物體在室內(nèi)空間的位置信息。

S10：結(jié)束整個(gè)定位。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。