一种基于单LED光源的多探测器定位方法技术

技术编号:18451467 阅读:38 留言:0更新日期:2018-07-14 13:12
本发明专利技术提供一种基于单LED光源的多探测器定位方法,能够提高定位精度。所述方法包括:接收机接收LED光源发射的加载有LED灯位置信息的可见光信号,获得LED灯的坐标和每个探测器的接收信号强度,其中,接收机由五个探测器组成,其中一个探测器水平放置于接收机中心,其余四个探测器以倾斜的方式位于水平探测器的四周,与水平探测器的距离均为r,相邻两个倾斜探测器的夹角为90度;选取方位角差不等于0°和180°的2个倾斜探测器和水平探测器组成组合,共得到四组组合,结合获得的LED灯的坐标和探测器的接收信号强度,得到接收机的四组初步估计位置;对得到的四组初步估计位置求平均值,得到接收机的位置。本发明专利技术涉及可见光通信技术领域。

A multi detector location method based on single LED light source

The invention provides a multi detector positioning method based on single LED light source, which can improve positioning accuracy. The method includes: the receiver receives the visible light signal loaded with the LED lamp position information transmitted by the LED light source, obtains the coordinates of the LED lamp and the receiving signal intensity of each detector, in which the receiver is composed of five detectors, one of which is horizontally placed in the receiver center, and the other four detectors are tilted. The way is located around the horizontal detector, the distance from the horizontal detector is r, the angle of the two adjacent inclining detectors is 90 degrees, and the 2 inclining detectors and the horizontal detectors which are not equal to 0 degrees and 180 degrees are composed of four groups, combined with the coordinates of the LED lamp and the receiving signal of the detector. The four sets of initial estimated positions of the receiver are obtained, and the position of the receiver is obtained by finding the average value of the four sets of initial estimated positions. The invention relates to the field of visible light communication technology.

【技术实现步骤摘要】
一种基于单LED光源的多探测器定位方法
本专利技术涉及可见光通信
,特别是指一种基于单LED光源的多探测器定位方法。
技术介绍
随着LBSs服务的增长,室内定位技术吸引了越来越多研究人员的关注。目前常用的室内定位技术有红外技术、RFID技术、超声波技术和Wi-Fi技术等,但是这些技术通常需要额外装置的辅助、硬件成本高,且无法应用于射频敏感区域。基于白光LED(LightEmittingDiode,LED)的可见光室内定位,简称VLP(VisibleLightPositioning),具有定位精度高、定位成本低、绿色环保以及无电磁干扰等优势,弥补了现有技术的不足,成为近年来的研究热点。现阶段,VLP技术的研究大多集中于多光源模型,通常需要至少三个发射光源同时发射定位信息。由于不同的光源之间存在干扰,因此多光源模型中常采用时分复用、载波分配和正交频分复用等技术来降低干扰,但同时也带来了需要同步或者滤波器等新的问题。而单光源模型避免了光源之间的干扰问题,使得系统复杂度降低,且可以应用于一些光源个数受限的场景。现有技术中,一般利用三个探测器(两个方位角差不等于0°和180°的倾斜探测器和一个水平的探测器)即可实现二维平面的位置估计,但是实验证明,利用三个探测器定位位置具有较大的定位误差,不具有实用性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于单LED光源的多探测器定位方法,以解决现有技术所存在的利用三个探测器定位位置具有较大的定位误差,不具有实用性的问题。为解决上述技术问题,本专利技术实施例提供一种基于单LED光源的多探测器定位方法,包括:通过预先确定的接收机接收LED光源发射的加载有LED灯位置信息的可见光信号,获得LED灯的坐标和每个探测器的接收信号强度,其中,所述接收机由五个探测器组成,其中一个探测器水平放置于接收机中心,其余四个探测器以倾斜的方式位于水平探测器的四周,与水平探测器的距离均为r,相邻两个倾斜探测器的夹角为90度;选取方位角差不等于0°和180°的2个倾斜探测器和水平探测器组成组合,共得到四组组合,结合获得的LED灯的坐标和探测器的接收信号强度,得到接收机的四组初步估计位置;对得到的四组初步估计位置求平均值,得到接收机的位置。进一步地,所述通过预先确定的接收机接收LED光源发射的加载有LED灯位置信息的可见光信号,获得LED灯的坐标和每个探测器的接收信号强度包括:加载LED灯的位置信息到LED光源上,通过LED光源发射加载有LED灯位置信息的可见光信号;通过预先确定的接收机接收所述可见光信号,获得LED灯的坐标(xt,yt,zt)和每个探测器的接收信号强度;其中,发射平面和接收平面的垂直距离h=zt。进一步地,在接收机中,倾斜探测器和水平探测器的位置关系为:其中,(xr,yr,zr)表示水平探测器PD0的坐标;是倾斜探测器PDi的坐标,i=1、2、3、4;ωi表示接收机中心到倾斜探测器PDi的连线与x轴正方向的夹角。进一步地,所述选取方位角差不等于0°和180°的2个倾斜探测器和水平探测器组成组合,共得到四组组合,结合获得的LED灯的坐标和探测器的接收信号强度,得到接收机的四组初步估计位置包括:计算倾斜探测器PDi与水平探测器PD0的强度比其中,表示倾斜探测器PDi接收到的信号强度,表示水平探测器PD0接收到的信号强度;利用其中每两个方位角差不为0°和180°的2个倾斜探测器与水平探测器的强度比RSSRi和RSSRj,结合倾斜探测器和水平探测器的位置关系及获得的LED灯的坐标,组建方程组,得到接收机的四组初步估计位置。进一步地,组建的方程组表示为:Ai=sin(α)cos(βi)Bi=sin(α)sin(βi)ti=[xt-rcos(ωi)]Ai+[yt-rsin(ωi)]Bi+hcos(α)其中,方程组中的i、j表示两个方位角差不为0°和180°的倾斜探测器的编号,α表示倾斜探测器的仰角,βi表示倾斜探测器PDi的方位角,Ai、Aj、Bi、Bj、ti、tj为简化表达式的简写形式。进一步地,得到的接收机的初步估计位置表示为:其中,方程组中的i、j表示两个方位角差不为0°和180°的倾斜探测器的编号。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下:上述方案中,通过预先确定的接收机接收LED光源发射的加载有LED灯位置信息的可见光信号,获得LED灯的坐标和每个探测器的接收信号强度,其中,所述接收机由五个探测器组成,其中一个探测器水平放置于接收机中心,其余四个探测器以倾斜的方式位于水平探测器的四周,与水平探测器的距离均为r,相邻两个倾斜探测器的夹角为90度;选取方位角差不等于0°和180°的2个倾斜探测器和水平探测器组成组合,共得到四组组合,结合获得的LED灯的坐标和探测器的接收信号强度,得到接收机的四组初步估计位置;对得到的四组初步估计位置求平均值,得到接收机的位置。本专利技术中,所述接收机是由五个探测器组成的且具有对称性,所述接收机中存在四组可独立完成定位的组合,将这四组定位组合的定位结果的平均值作为接收机的位置,与现有技术中只使用三个探测器直接定位的结果相比,本专利技术能够提高定位精度,适合在实际环境中应用。附图说明图1为本专利技术实施例提供的基于单LED光源的多探测器定位方法的流程示意图;图2为本专利技术实施例提供的基于单LED光源的多探测器定位系统的结构示意图;图3为本专利技术实施例提供的接收机的结构示意图;图4为本专利技术实施例提供的实验环境模型示意图;图5为本专利技术实施例提供的PD1和PD2组合的定位误差示意图;图6为本专利技术实施例提供的PD1和PD4组合的定位误差示意图;图7为本专利技术实施例提供的PD3和PD2组合的定位误差示意图;图8为本专利技术实施例提供的PD3和PD4组合的定位误差示意图;图9为本专利技术实施例提供的定位误差示意图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术针对现有的利用三个探测器定位位置具有较大的定位误差,不具有实用性的问题,提供一种基于单LED光源的多探测器定位方法。如图1所示,本专利技术实施例提供的基于单LED光源的多探测器定位方法,包括:S101,通过预先确定的接收机接收LED光源发射的加载有LED灯位置信息的可见光信号,获得LED灯的坐标和每个探测器的接收信号强度,其中,所述接收机由五个探测器组成,其中一个探测器水平放置于接收机中心,其余四个探测器以倾斜的方式位于水平探测器的四周,与水平探测器的距离均为r,相邻两个倾斜探测器的夹角为90度;S102,选取方位角差不等于0°和180°的2个倾斜探测器和水平探测器组成组合,共得到四组组合,结合获得的LED灯的坐标和探测器的接收信号强度,得到接收机的四组初步估计位置;S103,对得到的四组初步估计位置求平均值,得到接收机的位置。本专利技术实施例所述的基于单LED光源的多探测器定位方法,通过预先确定的接收机接收LED光源发射的加载有LED灯位置信息的可见光信号,获得LED灯的坐标和每个探测器的接收信号强度,其中,所述接收机由五个探测器组成,其中一个探测器水平放置于接收机中心,其余四个探测器以倾斜的方式位于水平探测器的四周,与水平探测器的距离均为r,相邻两个倾斜探测器的夹角为90度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单LED光源的多探测器定位方法,其特征在于,包括:通过预先确定的接收机接收LED光源发射的加载有LED灯位置信息的可见光信号,获得LED灯的坐标和每个探测器的接收信号强度,其中,所述接收机由五个探测器组成,其中一个探测器水平放置于接收机中心,其余四个探测器以倾斜的方式位于水平探测器的四周,与水平探测器的距离均为r,相邻两个倾斜探测器的夹角为90度;选取方位角差不等于0°和180°的2个倾斜探测器和水平探测器组成组合,共得到四组组合,结合获得的LED灯的坐标和探测器的接收信号强度,得到接收机的四组初步估计位置;对得到的四组初步估计位置求平均值,得到接收机的位置。

【技术特征摘要】
1.一种基于单LED光源的多探测器定位方法,其特征在于,包括:通过预先确定的接收机接收LED光源发射的加载有LED灯位置信息的可见光信号,获得LED灯的坐标和每个探测器的接收信号强度,其中,所述接收机由五个探测器组成,其中一个探测器水平放置于接收机中心,其余四个探测器以倾斜的方式位于水平探测器的四周,与水平探测器的距离均为r,相邻两个倾斜探测器的夹角为90度;选取方位角差不等于0°和180°的2个倾斜探测器和水平探测器组成组合,共得到四组组合,结合获得的LED灯的坐标和探测器的接收信号强度,得到接收机的四组初步估计位置;对得到的四组初步估计位置求平均值,得到接收机的位置。2.根据权利要求1所述的基于单LED光源的多探测器定位方法,其特征在于,所述通过预先确定的接收机接收LED光源发射的加载有LED灯位置信息的可见光信号,获得LED灯的坐标和每个探测器的接收信号强度包括:加载LED灯的位置信息到LED光源上,通过LED光源发射加载有LED灯位置信息的可见光信号;通过预先确定的接收机接收所述可见光信号,获得LED灯的坐标(xt,yt,zt)和每个探测器的接收信号强度;其中,发射平面和接收平面的垂直距离h=zt。3.根据权利要求2所述的基于单LED光源的多探测器定位方法,其特征在于,在接收机中,倾斜探测器和水平探测器的位置关系为:其中,(xr,yr,zr)表示水平探测器PD0的坐标;是倾斜探测器PDi的坐标,i=1、2、3、4;ωi...

【专利技术属性】
技术研发人员:王建萍俞小慧
申请(专利权)人:北京科技大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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