一种光无线通信辅助定位系统及方法技术方案

一种光无线通信辅助定位系统，涉及光无线通信和室内定位应用领域，系统包括光无线发射装置、定位装置和光无线接收装置，光无线发射装置和定位装置均固定于同一平面。方法包括定位装置通过红外LED照射光无线接收装置所在区域；光无线接收装置通过多个光反射标识将红外光沿原路径反射给定位装置；定位装置拍摄多个反光标识，并以此计算光无线接收装置的具体位置，将具体位置传输给光无线发射装置；光无线发射装置根据所述具体位置，将光束对准所述无线接收装置发送光信号。本发明专利技术通过简单的硬件结构，降低通信系统的复杂度，同时成本较低，并且能够实现精确定位。

An optical wireless communication auxiliary positioning system and method

A kind of optical wireless communication auxiliary positioning system, which involves optical wireless communication and indoor positioning application field, system includes optical wireless transmitter, positioning device and optical wireless receiving device, optical wireless transmitting device and positioning device are fixed on the same plane. The method includes the location device to irradiate the area of the optical wireless receiving device through the infrared LED, and the optical wireless receiver reflects the infrared light through the original path to the positioning device through a plurality of light reflection marks, and the positioning device takes a number of reflective signs to calculate the specific position of the optical wireless receiving device and transmit the specific location to the light. The optical wireless transmitting device sends light signals to the wireless receiving device according to the specific location. The invention reduces the complexity of the communication system by means of a simple hardware structure, and at the same time, has low cost, and can realize precise positioning.

【技术实现步骤摘要】
一种光无线通信辅助定位系统及方法
本专利技术涉及光无线通信和室内定位应用领域，具体来讲涉及一种光无线通信辅助定位系统及方法。
技术介绍
由于移动设备的广泛使用，无线通信的数据量呈指数增加，目前已超过有线通信的数据量。现有的可用无线频谱紧张，导致人们开始使用其他电磁频段，如可见光、红外光等都被用于可能的通信方案。为了最大可能的复用频谱和提高通信性能，下行信道需要集中光束朝特定用户发送。只有先确定用户所在区域，信号发送端才能将光信号对准并发送给用户，因此，确定用户位置是可见光通信的关键技术之一。在已有定位方案中，通常会在上行信道中加入编码来区分各用户，或者使用另外的独立信道来对接收端进行辅助定位。但是，在通信信道中同时实现定位和标识，会使通信系统更加复杂；另外，使用独立信道更是会提高成本。并且，上述两种方案通常只能确定用户是否存在于该区域，却无更确切的位置信息，无法为发送端信号对准提供更有效的信息。因此目前光无线通信辅助定位方案受制于硬件限制，还难以实现简单可靠的定位。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种光无线通信辅助定位系统及方法，通过简单的硬件结构，降低通信系统的复杂度，同时成本较低，并且能够实现精确定位。为达到以上目的，本专利技术采取一种光无线通信辅助定位系统，包括光无线发射装置、定位装置和光无线接收装置，所述光无线发射装置和定位装置均固定于同一平面，其中，所述定位装置用于发射红外光，拍摄所述红外光照射区域中光无线接收装置反射的红外光，并以此计算光无线接收装置的具体位置；所述光无线发射装置用于接收所述具体位置，据此实现与所述光无线接收装置之间的光无线通信；所述光无线接收装置用于接收来自光无线发射装置的光信号，还用于通过多个光反射标识，将所述红外光沿原路径反射给定位装置。在上述技术方案的基础上，所述定位装置包括：红外LED，其数量为多个，用于发射红外光；红外摄像机，其用于拍摄所述光反射标识反射的红外光；计算模块，其用于对所述红外摄像机拍摄的图像进行处理，计算光无线接收装置的具体位置，并将具体位置输出给所述光无线发射装置。在上述技术方案的基础上，多个所述红外LED中，至少一个红外LED的发射角覆盖红外摄像机的拍摄区域，且所有红外LED和红外摄像机工作在相同波长，红外LED的发射光强保证来自光无线接收装置的反射光能清晰成像。在上述技术方案的基础上，所述红外摄像机的镜头与多个红外LED位于同一平面，多个红外LED以红外摄像机的镜头为圆心周向布置，且每两个相邻的红外LED之间的间距相同。在上述技术方案的基础上，所述光无线接收装置包括光探测器，多个光反射标识与光探测器的镜头位于同一平面内，并以光探测器的镜头为圆心周向布置，且每两个相邻的光反射标识之间的间距相同。在上述技术方案的基础上，所述光反射标识的反射率保证反射到红外摄像机的反射光能清晰成像。在上述技术方案的基础上，所述计算模块对图像进行处理后，计算反射标识的三维坐标，或者反射标识相对于红外摄像机镜头的指向角度。在上述技术方案的基础上，所述光无线发射装置和定位装置紧邻布置，且均设置于天花板；所述光无线发射装置与所述光无线接收装置之间通过光无线信道实现光无线通信。本专利技术提供一种光无线通信辅助定位方法，包括：定位装置通过红外LED照射光无线接收装置所在区域；光无线接收装置通过多个光反射标识将红外光沿原路径反射给定位装置；定位装置拍摄多个反光标识，并以此计算光无线接收装置的具体位置，将具体位置传输给光无线发射装置；光无线发射装置根据所述具体位置，将光束对准所述无线接收装置发送光信号。在上述技术方案的基础上，所述定位装置通过红外摄像机拍摄光反射标识反射的红外光，红外LED数量为多个，且至少一个红外LED的发射角覆盖红外摄像机的拍摄区域；定位装置计算反射标识的三维坐标或反射标识相对于红外摄像机镜头的指向角度。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术仅基于反光标识的光学成像方法进行辅助定位，未占用上行信道或使用特殊的通信信道，降低通信系统的复杂度，结构简单。并且，基于几何成像方法的测量和定位，能达到厘米级，可以在照射区域中实现精准定位。2、基于红外LED、反光标识以及红外摄像机这些硬件，实现成本极低，硬件简单可靠。另外，红外光波段的辐射源较少，通过图像识别的方法也可以滤除大部分干扰，抗干扰性强。附图说明图1为本专利技术实施例光无线通信辅助定位系统的示意图；图2为本专利技术实施例光无线通信辅助定位方法的流程图。附图标记：定位装置1，红外LED11，红外摄像机12，计算模块13；光无线发射装置2；光无线接收装置3，光探测器31，反射标识32。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术光无线通信辅助定位系统，包括光无线发射装置2、定位装置1和光无线接收装置3，光无线发射装置2和定位装置1均固定于同一平面。优选的，光无线发射装置2和定位装置1紧邻布置，且均固定于天花板。定位装置1用于发射红外光，拍摄红外光照射区域中光无线接收装置3反射的红外光，并以此计算光无线接收装置3的具体位置，将具体位置发送给光无线发射装置2。光无线发射装置2用于接收定位装置1发来的具体位置，根据具体位置，将信号光束指向光无线接收装置3。优选的，光无线发射装置2与光无线接收装置3之间通过光无线信道实现光无线通信。光无线接收装置3用于接收来自光无线发射装置2的光信号，还用于通过多个光反射标识32，将来自定位装置1的红外光沿原路径反射回去。具体的，如图1所示，定位装置1包括红外LED11、红外摄像机12和计算模块13。红外LED11的数量为多个，用于发射红外光；红外摄像机12用于拍摄光反射标识32反射回来的红外光。至少一个红外LED11的发射角覆盖红外摄像机12的拍摄区域，且所有红外LED11和红外摄像机12工作在相同波长，红外LED11的发射光强保证来自光无线接收装置3的反射光能清晰成像。优选的，红外摄像机12的镜头与多个红外LED11位于同一平面，多个红外LED11以红外摄像机12的镜头中心为圆心周向布置，且每两个相邻的红外LED11之间的间距相同。计算模块13用于对红外摄像机12拍摄的图像进行处理，计算反射标识32的三维坐标，或者反射标识32相对于红外摄像机12镜头的指向角度，并将这些输出给光无线发射装置2。具体的，光无线接收装置3包括光探测器31，用来接收来自光无线发射装置2的光信号，多个光反射标识32与光探测器31的镜头设置于同一平面内，多个光反射标识32以光探测器31的镜头中心为圆心周向布置，且每两个相邻的光反射标识32之间的间距相同。光反射标识32的反射率保证反射到红外摄像机12的反射光能清晰成像。优选的，光反射标识32可以是不同的形状，通过不同的形状来进行区分和精确定位。光无线接收装置3可以是一个，也可以多于一个，当光无线接收装置3有多个时，红外摄像机12拍摄多个光无线接收装置3的反射标识32，计算模块13对图像进行处理后，计算所需要确定的光无线接收装置3的具体位置。如图2所示，本专利技术光无线通信辅助定位方法，具体包括如下步骤：S1.定位装置1通过多个红外LED11照射光无线接收装置3所在区域。S2.被照射的光无线接收装置3通过多个光反射标识32将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光无线通信辅助定位系统，其特征在于，包括光无线发射装置、定位装置和光无线接收装置，所述光无线发射装置和定位装置均固定于同一平面，其中，所述定位装置用于发射红外光，拍摄所述红外光照射区域中光无线接收装置反射的红外光，并以此计算光无线接收装置的具体位置；所述光无线发射装置用于接收所述具体位置，据此实现与所述光无线接收装置之间的光无线通信；所述光无线接收装置用于接收来自光无线发射装置的光信号，还用于通过多个光反射标识，将所述红外光沿原路径反射给定位装置。

【技术特征摘要】
1.一种光无线通信辅助定位系统，其特征在于，包括光无线发射装置、定位装置和光无线接收装置，所述光无线发射装置和定位装置均固定于同一平面，其中，所述定位装置用于发射红外光，拍摄所述红外光照射区域中光无线接收装置反射的红外光，并以此计算光无线接收装置的具体位置；所述光无线发射装置用于接收所述具体位置，据此实现与所述光无线接收装置之间的光无线通信；所述光无线接收装置用于接收来自光无线发射装置的光信号，还用于通过多个光反射标识，将所述红外光沿原路径反射给定位装置。2.如权利要求1所述的光无线通信辅助定位系统，其特征在于，所述定位装置包括：红外LED，其数量为多个，用于发射红外光；红外摄像机，其用于拍摄所述光反射标识反射的红外光；计算模块，其用于对所述红外摄像机拍摄的图像进行处理，计算光无线接收装置的具体位置，并将具体位置输出给所述光无线发射装置。3.如权利要求2所述的光无线通信辅助定位系统，其特征在于：多个所述红外LED中，至少一个红外LED的发射角覆盖红外摄像机的拍摄区域，且所有红外LED和红外摄像机工作在相同波长，红外LED的发射光强保证来自光无线接收装置的反射光能清晰成像。4.如权利要求3所述的光无线通信辅助定位系统，其特征在于：所述红外摄像机的镜头与多个红外LED位于同一平面，多个红外LED以红外摄像机的镜头为圆心周向布置，且每两个相邻的红外LED之间的间距相同。5.如权利要求4所述的光无线通信辅助定位系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘武，杨超，杨奇，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院，
类型：发明
国别省市：湖北,42