适用于大范围可见光定位的可见光定位装置以及系统制造方法及图纸

本申请涉及一种可见光定位装置以及可见光定位系统，可见光定位装置包括供电模块、处理器模块、光源驱动电路以及光源模块；供电模块与外部电源连接，供电模块与处理器模块以及光源驱动电路连接，处理器模块与光源驱动电路连接，光源驱动电路与光源模块连接；处理器模块生成通信数据帧，并基于ALOHA协议在随机选择的时间片段内将通信数据帧发送至光源驱动电路，光源驱动电路驱动光源模块发送通信数据帧至外部信号接收器，由外部信号接收器实现定位。上述装置可以通过增加时间片段的数量提高定位系统光源的数量，所以基于该定位装置的可见光定位系统对于定位范围具有很好的可扩展性，其功能不会受到定位装置数量或者定位面积增加等因素的影响。

Visible light positioning device and system for wide range visible light positioning

The application relates to a visible light positioning device and a visible light positioning system. The visible light positioning device includes a power supply module, a processor module, a light source driving circuit and a light source module; a power supply module is connected with an external power supply; a power supply module is connected with a processor module and a light source driving circuit; and a processor module is connected with a light source driving circuit. The processor module generates the communication data frame, and sends the communication data frame to the light source driving circuit in random selected time segment based on ALOHA protocol. The light source driving circuit drives the light source module to send the communication data frame to the external signal receiver, and the external signal is received by the light source module. The receiver implements positioning. The device can increase the number of light sources in the positioning system by increasing the number of time segments, so the visible light positioning system based on the positioning device has good scalability for the positioning range, and its function is not affected by the number of positioning devices or the increase of the positioning area and other factors.

【技术实现步骤摘要】
适用于大范围可见光定位的可见光定位装置以及系统
本申请涉及可见光定位
，具体涉及一种适用于大范围可见光定位的可见光定位装置以及可见光定位系统。
技术介绍
可见光通信具有通信带宽高、速率快、无电磁辐射等优点，已经成为近场无线通信的热点，并有望在室内环境下提供高速互联网接入，作为现有WiFi(WIreless-Fidelity，无线保真)通信的有益补充。近年来，基于可见光通信的室内定位技术也得到快速发展，并有望用较低的部署成本，实现较高的定位精度。它采用调制的光源模块发送参考位置信标，利用摄像头或光电二极管(阵列)作为光传感器，经解调后恢复出信标的身份标识、RSS(ReceivedSignalStrength，接收信号强度)或者入射角度等信息，通过三角定位或者指纹匹配等算法，确定用户的2D或3D位置信息。由于光电二极管功耗低，信号处理所需计算量小，基于光电二极管的定位方案有望在移动设备上实现轻量级的定位服务。但是光电二极管不具备空间分辨能力，需要借助专门的多路访问机制，以保证可靠接收到视场角内的不同LED(LightEmittingDiode，发光二极管)灯发出的信标。现有的使用普通荧光LED的调制光源模块中，一般采用CDMA(CodeDivisionMultipleAccess，码分复用)或者TDMA(timedivisionmultipleaccess，时分复用)等多路访问控制技术，但这类方案对于大范围应用场景的扩展性不好。
技术实现思路
基于此，有必要针对调制光源模块采用码分复用或者时分复用等多路访问控制技术问题对于大范围应用场景拓展性不好的问题，提供适用于大范围可见光定位的一种可见光定位装置以及可见光定位系统。一种可见光定位装置，包括处理器模块、光源驱动电路以及光源模块；所述处理器模块与所述光源驱动电路连接，所述光源驱动电路与所述光源模块连接；所述处理器模块生成通信数据帧，并基于ALOHA协议在随机选择的时间片段内将通信数据帧发送至光源驱动电路，所述光源驱动电路驱动所述光源模块发送所述通信数据帧至外部信号接收器，由所述外部信号接收器实现定位，所述通信数据帧携带所述处理器模块身份信息。在其中一个实施例中，还包括供电模块，所述供电模块包括AC-DC单元以及DC-DC单元；所述AC-DC单元分别与外部电源、所述光源驱动电路以及所述DC-DC单元连接，所述DC-DC单元与所述处理器模块连接。在其中一个实施例中，还包括灯座，所述灯座与所述供电模块连接。在其中一个实施例中，所述处理器模块用于对所述处理器身份信息进行编码，获得编码信息，对所述身份信息进行调制，获得调制信息，并根据所述编码信息与所述调制信息获得通信数据帧。在其中一个实施例中，所述编码信息包括曼彻斯特编码，所述调制信息包括二进制开关键控调制。在其中一个实施例中，所述通信数据帧的格式包括帧起始位、数据、校验和以及帧结束位。在其中一个实施例中，所述处理器模块包括MCU(MicroControlUnit，微控制器单元)。在其中一个实施例中，还包括灯壳，所述处理器模块、光源驱动电路以及光源模块置于所述灯壳内部。在其中一个实施例中，所述光源模块包括LED。一种可见光定位系统，其特征在于，包括上述可见光定位装置以及信号接收器，所述信号接收器接收所述可见光定位装置中光源模块发送的通信数据帧。上述可见光定位装置以及可见光定位系统，通过处理器模块生成携带有处理器模块身份信息的通信数据帧，而后在随机选择的时间片段内通过光源驱动电路将所述通信数据帧发送至光源模块，控制光源模块亮度的变化，将通信数据帧发送至外部信号接收器，实现定位功能。上述可见光定位装置以及可见光定位系统采用了基于无线通信系统的ALOHA协议的随机多路访问控制机制，ALOHA为每次数据帧的传输分配一定数目的时间片段，可见光定位系统中的每一个可见光定位装置会随机的选取其中一个时间片段发送数据帧，在其它时间片段静默。随着时间片段的增加，多个定位装置在发送过程中发生冲突的概率会大大减小，即可以通过增加时间片段的数量提高定位系统光源的数量，所以基于该定位装置的可见光定位系统对于定位范围具有很好的可扩展性，其功能不会受到定位装置数量或者定位面积增加等因素的影响。附图说明图1为一个实施例中可见光定位装置的结构框图；图2为另一个实施例中可见光定位装置的结构框图；图3为基于ALOHA的随机多路访问控制原理的示意图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。如图1所示，本申请提供了一种可见光定位装置200，包括处理器模块220、光源驱动电路240以及光源模块260。处理器模块220用于对处理器模块身份信息进行调制，并通过控制光源驱动电路240来控制光源模块260的亮度变化来并发出处理器模块身份信息。处理器模块220与光源驱动电路240连接，光源驱动电路240与光源模块260连接，光源模块260与外部信号接收器连接。在其中一个实施例中，供电模块包括电压转换电路，处理器模块包括了MCU。在接通了电源之后，外界电源向处理器模块220以及光源驱动电路240供电，处理器模块220在获得电能后生成通信数据帧，在其中一个实施例中，可以通过运行处理器模块220内部的固件来生成通信数据帧，并在随机选择的时间片段内将通信数据帧发送至光源驱动电路240，光源驱动电路240驱动光源模块260发送通信数据帧至外部信号接收器，处理器模块220以方波的形式将通信数据帧发送至光源驱动电路240，通过光源驱动电路240控制光源模块260的明亮变化，将通信数据帧发送至外部信号接收器，由外部信号接收器实现定位，通信数据帧具体携带有处理器模块身份信息。此处的ALOHA协议是指时隙ALOHA协议，即是指ALOHA为每次数据帧的传输分配一定数目的时间片，每个可见光定位装置200随机选取其中一个时间片发送数据帧，在其它时间片静默。基于ALOHA的随机多路访问控制原理如图3所示，图3上部分的图展示了三个可见光定位装置200的传输时段分别占用了三个不同的时间片段，因此他们之间的通信没有冲突，也就是都能被正确接收。而下部分的图，则展示两个了个可见光定位装置200的通信时段发生了部分重叠，如果采用的调制方式是开关键控调制的话，两个不同信号的叠加会破坏两个信号，有可能一个都恢复不出来。信号发送的冲突不可避免的存在，但只要时间片段数目足够多，而同一空间邻域内的灯具数目是有限，实现正确通信的几率是很大的。上述可见光定位装置200，通过处理器模块220生成携带有处理器模块220身份信息的通信数据帧，而后在随机选择的时间片段内通过光源驱动电路240将所述通信数据帧发送至光源模块260，控制光源模块260亮度的变化，将通信数据帧发送至外部信号接收器，实现定位功能。采用了基于无线通信系统的ALOHA协议的随机多路访问控制机制，ALOHA为每次数据帧的传输分配一定数目的时间片，每个可见光定位装置200随机选取其中一个时间片发送数据帧，在其它时间片静默。随着时间片段的增加，多个定位装置在发送过程中发生冲突的概率会大大减小，即可以通过增加时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可见光定位装置，其特征在于，包括处理器模块、光源驱动电路以及光源模块；所述处理器模块与所述光源驱动电路连接，所述光源驱动电路与所述光源模块连接；所述处理器模块生成通信数据帧，并基于ALOHA协议在随机选择的时间片段内将通信数据帧发送至光源驱动电路，所述光源驱动电路驱动所述光源模块发送所述通信数据帧至外部信号接收器，由所述外部信号接收器实现定位，所述通信数据帧携带所述处理器模块身份信息。

【技术特征摘要】
1.一种可见光定位装置，其特征在于，包括处理器模块、光源驱动电路以及光源模块；所述处理器模块与所述光源驱动电路连接，所述光源驱动电路与所述光源模块连接；所述处理器模块生成通信数据帧，并基于ALOHA协议在随机选择的时间片段内将通信数据帧发送至光源驱动电路，所述光源驱动电路驱动所述光源模块发送所述通信数据帧至外部信号接收器，由所述外部信号接收器实现定位，所述通信数据帧携带所述处理器模块身份信息。2.根据权利要求1所述的可见光定位装置，其特征在于，还包括供电模块，所述供电模块包括AC-DC单元以及DC-DC单元；所述AC-DC单元分别与外部电源、所述光源驱动电路以及所述DC-DC单元连接，所述DC-DC单元与所述处理器模块连接。3.根据权利要求2所述的可见光定位装置，其特征在于，还包括灯座，所述灯座与所述供电模块连接。4.根据权利要求1所述的可见光定位装置，其特征在于，所述处理器模块用于对...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁青，王鲁佳，刘明，
申请(专利权)人：深圳一清创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44