一种基于LED灯的定位方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及可见光定位技术，公开了一种基于LED灯的定位方法及系统。本发明专利技术中，基于LED灯的定位方法，包含以下步骤：由发射端发射N路可见光至接收端；其中，N为大于1的自然数，发射端包含N个LED灯，每一个LED灯分别发射一路可见光，且每一路可见光均携带有对应的LED灯唯一的地址码与各LED灯的布局信息；由接收端根据接收的各路可见光的强度及其携带的地址码与布局信息，获取接收端的位置信息。与现有技术相比，为每一个LED灯分配一个唯一的地址码，使发射端的各个LED灯发出的可见光区别开来，各个LED灯发出的可见光不需同步。这样，避免了多灯定位同步的问题，提高了室内定位的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可见光定位技术，特别涉及一种基于LED灯的定位方法及系统。
技术介绍
近年来，白色发光二极管(LED)在照明、通信和传感技术等各个领域广泛被应用，随着可见光通信(Visible Light Communicat1n,简称“VLC”)技术的发展,LED应用于室内定位系统具有许多优点。现有的定位系统主要基于全球定位系统(GPS)和无线电波技术。GPS定位在室内环境中会出现较大的定位误差，不适用于室内定位。基于无线电波技术(如WLAN、RFID、UWB、WIFI与蓝牙等)的室内定位系统，由于电磁干扰等因素影响了定位质量，而且不能在医院、飞机或一些危险的环境中使用。相较之下，VLC定位技术有如下的优点:由于受到的多径效应以及无线电磁干扰较少，所以定位精度高。而且，可以利用室内密布的照明设备来传输信息，而无需投资额外的设施来容纳和支持用于室内定位的信标。此外，不会产生任何射频干扰，因此可以在射频辐射被严格限制的环境中使用。虽然基于LED的VLC定位技术具有很多优点，但多灯之间很难保持精确的同步导致室内定位不精确。另外，灯与灯之间的干扰也影响室内定位的精确性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于LED灯的定位方法及系统，避免了多灯定位同步的问题，提闻了室内定位的精度。为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种基于LED灯的定位方法，包含以下步骤:由发射端发射N路可见光至接收端；其中，所述N为大于1的自然数，所述发射端包含N个LED灯，每一个LED灯分别发射一路可见光，且每一路可见光均携带有对应的LED灯唯一的地址码与各LED灯的布局信息；由所述接收端根据接收的各路可见光的强度及其携带的地址码与所述布局信息，获取所述接收端的位置信息。本专利技术的实施方式还提供了一种基于LED灯的定位系统，包含:发射端和接收端；所述发射端，用于发射N路可见光至接收端；其中，所述N为大于1的自然数，所述发射端包含N个LED灯，每一个LED灯分别发射一路可见光，且每一路可见光均携带有对应的LED灯唯一的地址码与各LED灯的布局信息；所述接收端，用于根据接收的各路可见光的强度及其携带的地址码与所述布局信息，获取所述接收端的位置信息。本专利技术实施方式相对于现有技术而言，为每一个LED灯分配一个唯一的地址码，对其身份进行标识，使发射端的各个LED灯发出的可见光区别开来，各个LED灯发出的可见光不需同步，接收端只根据接收的各路可见光的强度及其携带的地址码与布局信息，便可获取位置信息，对接收端进行定位，进而可以实现对使用接收端的用户进行定位。这样，避免了多灯定位同步的问题，提高了室内定位的精度。另外，在所述由发射端发射N路可见光至接收端的步骤中，将进行码分多址CDMA编码后的各路可见光发射至所述接收端。这样，携带地址码的可见光即使在频率、时间和空间上重叠，也可以区分不同的地址码信息，避免了各个LED灯发出的可见光的干扰，提高了室内定位的精确性。另外，在所述由发射端发射N路可见光至接收端的步骤中，由所述发射端通过相互独立的衰落信道传输每一路可见光及其若干个副本至接收端。只要接收端接收到其中一个副本，就可获取该副本对应的可见光携带的信息，增强了系统的可靠性。另外，在所述由所述接收端根据接收的各路可见光的强度及其携带的地址码与所述布局信息，获取所述接收端的位置信息的步骤中，由所述接收端对内置的若干个接收机接收的各路可见光分别进行最大比合并，获取各路可见光携带的地址码与所述布局信息。这样，即使每一路可见光的强度都很弱，没有一路信号可以被单独解调出时，对各路的可见光进行最大比算合并，仍有可能合成出达到信噪比要求的、可被解调的信号，降低接收端无法识别可见光的概率，提高系统的可靠性。【附图说明】图1是根据本专利技术第一实施方式的基于LED灯的定位方法流程图；图2是根据本专利技术第一实施方式中的基于LED灯的定位方法流程图；图3是根据本专利技术第一实施方式中的m序列示意图；图4是根据本专利技术第二实施方式的基于LED灯的定位方法流程图；图5是根据本专利技术第三实施方式的基于LED灯的定位方法流程图；图6是根据本专利技术第四实施方式的基于LED灯的定位系统结构示意图；图7是根据本专利技术第四实施方式中的LED灯结构示意图；图8是根据本专利技术第六实施方式的基于LED灯的定位系统结构示意图。【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本专利技术各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。本专利技术的第一实施方式涉及一种基于LED灯的定位方法，具体流程如图1所示，包含以下步骤:步骤101，由发射端发射N路可见光至接收端。其中，N为大于1的自然数，发射端包含N个LED灯，每一个LED灯分别发射一路可见光，且每一路可见光均携带有对应的LED灯唯一的地址码与各LED灯的布局信息。具体地说，室内顶置N个LED灯具作为本系统的发射端，每个LED灯都具有一个唯一的注册号，作为自己的地址码，其中，该注册号是LED灯内置芯片的注册号。而且，上述的注册号是由工厂光刻的64位ROM码，包括48位序列号、8位循环冗余校验码(CRC)和8位家族码。优选地，LED灯的地址码可以采用正交码。每两个LED灯的地址码之间均是正交的，这样，可以提高地址码之间的抗干扰性，进而可以提高本系统的定位精度。在本步骤中，包含以下子步骤，具体流程如图2所示:步骤201，由每一个LED灯读取各自的地址码与所有LED灯的布局信息。由于每一个LED灯发出的可见光均携带所有LED灯的布局信息，这样，可以从单个LED灯发出的可见光中直接获取每一个LED灯的位置信息，减少了计算量，使定位速度更快。步骤202，由每一个LED灯将读取的地址码与布局信息按照预设的数据格式生成一帧数据，并对数据进行脉位调制(PPM)编码。步骤203，由每一个LED灯将进行PPM编码后的数据以预设的速率随可见光发射出去。具体地说，将经PPM编码后的数据以较高的速率随可见光发射出去。采用PPM编码，只需要根据数据信号来控制每帧数据中的脉冲位置，而不需要控制每帧数据的脉冲幅度和极性，可以降低调制与解调的复杂度。此外，采用PPM编码可以以最小的光平均功率实现最高的数据传输速率，提高定位速度。进一步地，在101步骤中，可以先对各路可见光进行码分多址(CDMA)编码，再发射至接收端。具体地说，可以选择不同的扩频码对各路可见光进行码分多址(CDMA)编码，形成不同的码分信道，即以不同的互成正交的码序列来区分LED实现多址。下面以对3个LED灯(LED灯1、LED灯2与LED灯3)发射的可见光携带的地址码(地址码A、地址码B与地址码C)进行CDMA编码为例进行说明。利用序列cl (t)对地址码A进行编码生成信号y 1 (t)，利用序列c2 (t)对地址码B进行编码生成信号y2 (t)，利用序列c3(t)对地址码C进行编码生成信号y3(t)，其中，cl(t)、c2(t)与c3⑴为同一个m序列(P= 15)，但起始位置不同，具体如图3所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于LED灯的定位方法，其特征在于，包含以下步骤：由发射端发射N路可见光至接收端；其中，所述N为大于1的自然数，所述发射端包含N个LED灯，每一个LED灯分别发射一路可见光，且每一路可见光均携带有对应的LED灯唯一的地址码与各LED灯的布局信息；由所述接收端根据接收的各路可见光的强度及其携带的地址码与所述布局信息，获取所述接收端的位置信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：迟楠，许银帆，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31