一种基于可见光通信的室内定位系统技术方案

本实用新型专利技术适用于定位技术领域，提供了一种基于可见光通信的室内定位系统及方法。在本实用新型专利技术实施例中，每个可见光信标从预先为其分配的多个时间片中随机选择一个时间片，在所选择的时间片内发射携带有其身份标识信息的可见光信号，从而使得多个可见光信标无需通过有线方式与控制单元连接，降低了系统的部署成本。同时，可见光接收器从接收到的可见光信号中提取相应的身份标识信息，根据可见光信号的接收信号强度RSS确定可见光信号的入射角；终端根据至少三个可见光信号的入射角及用于分别发射至少三个可见光信号的可见光信标的坐标确定终端的当前坐标，从而不要求可见光信标是朗伯辐射体，即可见光信标可以是任意形状，提高了系统的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可见光通信的室内定位系统
本技术属于定位
，尤其涉及一种基于可见光通信的室内定位系统。
技术介绍
近年来，基于可见光通信的室内定位技术由于具有定位精度高、绿色环保等优点，成为人们的研究热点。现有的基于可见光通信的室内定位技术通常采用分布在室内空间中的多个发光二极管(LightEmittingDiode，LED)发射可见光信号，采用摄像头或光电二极管作为光电传感器接收LED发射的可见光信号，根据光电传感器接收到的可见光信号的接收信号强度(ReceivedSignalStrength，RSS)以及对应的用于发射可见光信号的LED的位置信息，确定光传感器当前的位置信息，进而实现定位功能。然而，现有的某些采用光电二极管作为光电传感器的可见光室内定位系统中，多个LED是基于时分复用的多路访问控制机制发射可见光信号的，即多个LED需通过有线方式与控制单元连接来实现时分复用，这样会导致整个系统的部署成本较高，扩展性不好；而某些采用光电二极管作为光电传感器的可见光室内定位系统是采用基于RSS信道传输衰减模型的三角定位算法来计算可见光接收器当前的位置信息的，这就要求系统中的LED是朗伯辐射体，而实际应用中只有部分圆形球泡灯满足该要求，从而大大降低了系统的实用性。
技术实现思路
有鉴于此，本技术实施例提供了一种基于可见光通信的室内定位系统及方法，以解决现有的基于可见光通信的室内定位方法所存在的部署成本较高、扩展性不好、实用性较低的问题。本技术实施例的第一方面提供了一种基于可见光通信的室内定位系统，包括：可见光接收器及至少三个可见光信标；所述至少三个可见光信标安装在室内空间中的不同位置，所述可见光接收器安装在待定位的终端上；所述可见光信标用于从预先为其分配的多个时间片中随机选择一个时间片，在所选择的时间片内发射携带有其身份标识信息的可见光信号；所述可见光接收器用于接收所述可见光信号，从接收到的所述可见光信号中提取相应的身份标识信息，并确定接收到的所述可见光信号的接收信号强度RSS，根据接收到的所述可见光信号的RSS确定所述可见光信号的入射角，将从所述可见光信号中提取出的身份标识信息及所述可见光信号的入射角对应发送至所述终端；其中，所述入射角为所述可见光信号与所述可见光接收器的受光面的法线之间的夹角；所述终端用于根据从所述可见光信号中提取出的身份标识信息、可见光信标的身份标识信息与坐标之间的预设对应关系，确定用于发射所述可见光信号的可见光信标的坐标，根据确定出的至少三个可见光信标的坐标及所述至少三个可见光信标所发射的可见光信号的入射角确定所述终端的当前坐标。本技术实施例的第二方面提供了一种基于可见光通信的室内定位方法，应用于室内定位系统，所述室内定位系统包括可见光接收器及至少三个可见光信标；所述至少三个可见光信标安装在室内空间中的不同位置，所述可见光接收器安装在待定位的终端上；所述室内定位方法包括：所述可见光信标从预先为其分配的多个时间片中随机选择一个时间片，在所选择的时间片内发射携带有其身份标识信息的可见光信号；所述可见光接收器接收所述可见光信号，从接收到的所述可见光信号中提取相应的身份标识信息，并确定接收到的所述可见光信号的接收信号强度RSS，根据接收到的所述可见光信号的RSS确定所述可见光信号的入射角，将从所述可见光信号中提取出的身份标识信息及所述可见光信号的入射角对应发送至所述终端；其中，所述入射角为所述可见光信号与所述可见光接收器的受光面的法线之间的夹角；所述终端根据从所述可见光信号中提取出的身份标识信息、可见光信标的身份标识信息与坐标之间的预设对应关系，确定用于发射所述可见光信号的可见光信标的坐标，根据确定出的至少三个可见光信标的坐标及所述至少三个可见光信标所发射的可见光信号的入射角确定所述终端的当前坐标。实施本技术实施例提供的一种基于可见光通信的室内定位系统及方法具有以下有益效果：本技术实施例通过预先为每个可见光信标分配多个时间片，每个可见光信标从预先为其分配的多个时间片中随机选择一个时间片，在所选择的时间片内发射携带有其身份标识信息的可见光信号，即多个可见光信标基于随机多路访问控制机制来发射可见光信号，从而使得多个可见光信标无需通过有线方式与控制单元连接，降低了系统的部署成本。同时，可见光接收器从接收到的可见光信号中提取相应的身份标识信息，并分别确定接收到的可见光信号的接收信号强度RSS，根据接收到的可见光信号的RSS确定可见光信号的入射角；终端根据从可见光信号中提取出的身份标识信息确定用于发射可见光信号的可见光信标的坐标，根据至少三个可见光信号的入射角及用于发射该至少三个可见光信号的可见光信标的坐标确定终端的当前坐标，由于根据至少三个可见光信号的入射角及用于该至少三个可见光信号的可见光信标的坐标确定当前坐标，因此不要求可见光信标是朗伯辐射体，即该系统中的可见光信标可以是任意形状，提高了系统的实用性。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术实施例提供的一种基于可见光通信的室内定位系统的结构框图；图2是本技术实施例提供的一种基于可见光通信的室内定位系统中的可见光接收器的结构框图；图3是本技术实施例提供的两个共位置设置的光电二极管接收可见光信号的原理示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术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技术，并不用于限定本技术。需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。请参阅图1，图1是本技术实施例提供的一种基于可见光通信的室内定位系统的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本技术实施例相关的部分，如图1所示，一种基于可见光通信的室内定位系统，包括：可见光接收器20及至少三个可见光信标10；该至少三个可见光信标10安装在室内空间中的不同位置，可见光接收器20安装在待定位的终端30上。在实际应用中，将至少三个可见光信标10安装在室内空间中的不同位置后，可以基于该室内空间建立空间直角坐标系，并确定该至少三个可见光信标10在该空间直角坐标系中的坐标，将该至少三个可见光信标10的坐标及其身份标识信息关联存储在终端30中。其中，可见光信标10的身份标识信息用于对可见光信标10进行唯一标识，可见光信标10的身份标识信息可以根据实际需求进行设置，此处不做限制。例如，室内定位系统可以包括4个可见光信标10，该4个可见光信标10的身份标识信息可以分别设置为0001、0002、0003本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于可见光通信的室内定位系统，包括：可见光接收器及至少三个可见光信标；所述至少三个可见光信标安装在室内空间中的不同位置，所述可见光接收器安装在待定位的终端上；其特征在于，所述可见光信标用于从预先为其分配的多个时间片中随机选择一个时间片，在所选择的时间片内发射携带有其身份标识信息的可见光信号；所述可见光接收器用于接收所述可见光信号，从接收到的所述可见光信号中提取相应的身份标识信息，并确定接收到的所述可见光信号的接收信号强度RSS，根据接收到的所述可见光信号的RSS确定所述可见光信号的入射角，将从所述可见光信号中提取出的身份标识信息及所述可见光信号的入射角对应发送至所述终端；其中，所述入射角为所述可见光信号与所述可见光接收器的受光面的法线之间的夹角；所述终端用于根据从所述可见光信号中提取出的身份标识信息、可见光信标的身份标识信息与坐标之间的预设对应关系，确定用于发射所述可见光信号的可见光信标的坐标，根据确定出的至少三个可见光信标的坐标及所述至少三个可见光信标所发射的可见光信号的入射角确定所述终端的当前坐标；所述可见光信标包括恒压电源模块、第二信号处理单元、发光二极管及LED驱动单元；所述恒压电源模块用于将交流电转换为直流电为所述第二信号处理单元和所述LED驱动单元供电，所述第二信号处理单元用于基于预设的信号编码策略对所述可见光信标的身份标识信息进行编码，并基于预设的信号调制策略对编码后的所述可见光信标的身份标识信息进行调制，得到脉宽调制信号；所述LED驱动单元用于基于所述脉宽调制信号对所述发光二极管进行驱动控制，进而使所述发光二极管发射携带其对应的所述可见光信标的身份标识信息的可见光信号；所述可见光接收器包括：第一信号处理单元及两个共位置设置的具有不同视场角的光电二极管；所述第一信号处理单元与所述光电二极管相连；所述光电二极管用于接收所述可见光信号，并将接收到的所述可见光信号转换为电信号；所述第一信号处理单元用于对所述电信号进行解调，并对解调后的所述电信号进行解码，得到用于发射所述电信号对应的可见光信号的可见光信标的身份标识信息；所述第一信号处理单元还用于根据所述电信号的电平，确定所述电信号的RSS，并确定接收到的每个可见光信号对应的两路电信号的RSS之比，基于两个所述光电二极管接收到的同一可见光信号对应的两路电信号的RSS之比与可见光信号的入射角之间的预设对应关系，确定接收到的每个所述可见光信号的入射角；其中，每个可见光信号对应的两路电信号指每个可见光信号分别经两个所述光电二极管进行转换得到的两路电信号。...

【技术特征摘要】
1.一种基于可见光通信的室内定位系统，包括：可见光接收器及至少三个可见光信标；所述至少三个可见光信标安装在室内空间中的不同位置，所述可见光接收器安装在待定位的终端上；其特征在于，所述可见光信标用于从预先为其分配的多个时间片中随机选择一个时间片，在所选择的时间片内发射携带有其身份标识信息的可见光信号；所述可见光接收器用于接收所述可见光信号，从接收到的所述可见光信号中提取相应的身份标识信息，并确定接收到的所述可见光信号的接收信号强度RSS，根据接收到的所述可见光信号的RSS确定所述可见光信号的入射角，将从所述可见光信号中提取出的身份标识信息及所述可见光信号的入射角对应发送至所述终端；其中，所述入射角为所述可见光信号与所述可见光接收器的受光面的法线之间的夹角；所述终端用于根据从所述可见光信号中提取出的身份标识信息、可见光信标的身份标识信息与坐标之间的预设对应关系，确定用于发射所述可见光信号的可见光信标的坐标，根据确定出的至少三个可见光信标的坐标及所述至少三个可见光信标所发射的可见光信号的入射角确定所述终端的当前坐标；所述可见光信标包括恒压电源模块、第二信号处理单元、发光二极管及LED驱动单元；所述恒压电源模块用于将交流电转换为直流电为所述第二信号处理单元和所述LED驱动单元供电，所述第二信号处理单元用于基于预设的信号编码策略对所述可见光信标的身份标识信息进行编码，并基于预设的信号调制策略对编码后的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁青，刘明，
申请(专利权)人：香港科技大学深圳研究院，
类型：新型
国别省市：广东,44