一种基于LED灯具光定位和定向轮组合定位的方法技术

本发明专利技术公开一种基于LED灯具光定位和定向轮组合定位的方法，将导航车的车轮改装成定向轮，并且在导航车上安装位移监测定位装置；当导航车在LED照明区域时，位移监测定位装置采集信息传送给光定位系统处理，得到导航车的坐标信息；当导航车不在LED照明区域时，位移监测定位装置采集导航车行驶时的信息传送给位移监测系统，并以光定位系统提供的导航车定位信息为参考，通过测程法、位移及极坐标算法，得到导航车的坐标信息；当用户再次进入LED照明区域时，以采集到的光信号信息做定位校正，可以校正位移监测定位装置计算的累积误差，利用光定位系统和位移监测系统组合定位，实现室内无盲区的高精度定位。

A method of light location and directional wheel combination location based on LED lamps

【技术实现步骤摘要】
一种基于LED灯具光定位和定向轮组合定位的方法
本专利技术涉及一种定位方法，尤其是一种基于LED灯具光定位和定向轮组合定位的方法。
技术介绍
随着社会的发展，定位技术的不断提高，众所周知，GPS很强大，定位精度可以达到米级，被各行各业使用。不过它也有一个很明显的缺陷，就是在室内没有GPS信号时不能定位。在室内出现各种各样的定位技术，主要有RFID、蓝牙、ZIGBEE、WIFI、UWB等，但由于定位精度、硬件布置及成本等问题，一直没有得到很好的应用。在大型商场、机场或其他区域，人们在室内容易迷失方向，急迫需要具有定位导航的产品。利用室内LED定位灯具，将需要定位的信息编译成一段调制信号，用脉宽调制的方法附加到LED定位灯具的驱动电流上，利用室内的光源作为发射载体，让每一盏LED定位灯具都变成了一个GPS小卫星，以不增加任何硬件的智能接收设备接收并解码，解析出LED定位灯具发送的身份识别信息，利用所获取的身份识别信息在地图数据库中确定对应ID，完成定位。LED定位灯具光定位方法的定位精度高，但需要摄像头实时拍摄到LED定位灯具，在室内会存在部分区域没有LED定位灯具，导致单独使用LED定位灯具光定位方法无法达到连续定位，不适宜长时间使用。
技术实现思路
为解决在室内存在部分区域没有LED定位灯具，导致出现光定位盲区的缺陷，本专利技术提供一种基于LED灯具光定位和定向轮组合定位的方法，在利用室内LED定位灯具光定位系统的基础上，将导航车的车轮改装成定向轮，并且在导航车上安装位移监测定位装置，在没有LED灯光的区域实现连续定位导航，同时可以减少LED定位灯具铺设，实现室内无盲区的高精度定位。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种基于LED灯具光定位和定向轮组合定位的方法，它包括以下步骤：步骤一，将导航车的车轮改装成定向轮，并且在导航车上安装位移监测定位装置；当导航车在LED照明区域时，位移监测定位装置采集LED定位灯具的发光器件发光时的图像信息和导航车的方向信息，并将采集到的信息通过无线模块传送给后台服务器的光定位系统处理，通过三角函数算法，得到导航车的坐标信息；步骤二，当导航车不在LED照明区域时，位移监测定位装置实时采集导航车行驶时的距离、方向、速度及时间，将采集到的信息通过无线模块送给后台服务器的位移监测系统，位移监测系统以光定位系统提供的导航车定位信息为参考，通过测程法、位移及极坐标算法，得到导航车的坐标信息；步骤三，当导航车再次进去LED照明区域时，采用光定位系统获得的定位信息来校正位移监测系统的导航参数，包括导航车的坐标信息、速度及方向。进一步地，位移监测定位装置由两个光电码盘和主控制器构成，两个光电码盘分别安装在两个定向轮上；光电码盘通过光栅板产生明暗相间变化，由光敏元件接收并将光电信号转换成电脉冲信号，用于计算室内存在部分区域没有LED定位灯具时导航车的行驶距离、方向、速度和时间；主控制器包括电池、充电模块、电源管理模块、中央处理模块、图像采集器、方向传感器和无线通信模块，电池、充电模块以及电源管理模块用于给主控制器提供电源，以及对电池充放电进行管理；中央处理模块用于处理光电码盘传输的数据以及LED定位灯具的LED发光器件和图像采集器之间的距离信息；图像采集器用于采集LED定位灯具的LED发光器件发光时的图像并进行处理，再传输到中央处理模块；方向传感器用于采集导航车行驶的方向信息；无线通信模块用于将中央处理模块处理的光电码盘传输的数据和采集到的图像信息及方向信息通过无线传送给后台服务器的光定位系统。进一步地，位移监测定位装置中的光电码盘测得的导航车的行驶距离、方向、速度和时间通过接口传送给导航车上的主控制器。进一步地，光电码盘中有两个光敏元件，两个光敏元件的输出信号在相位上相差90°，车轮转动一周，光敏元件输出n个脉冲信号；车轮半径为R，若光电码盘在T时间内输出m个脉冲信号，通过测程法计算出导航车的车轮在T时间内两轮行驶的距离L。进一步地，主控制器采用智能终端设备或其他便携式设备；智能终端设备为内置Android、Windows或iOS系统的智能手机、平板电脑或笔记本电脑。进一步地，步骤二中当导航车不在LED照明区域时，位移监测系统以光定位系统提供的导航车的坐标(X0，Y0)为参考坐标，继续推动导航车行走，在平面直角坐标系下，将平面直角坐标平移，再通过极坐标运算，以及还原平面直角坐标，得到导航车的坐标(X1，Y1)。有益效果：1.本专利技术利用光定位系统和位移监测系统组合定位，实现了室内无盲区的高精度定位。2.本专利技术利用LED定位灯具的定位信息对位移监测定位装置监测的数据进行校正，位移监测定位装置计算误差越小，定位精度越高。3.本专利技术减少了LED定位灯具安装密度，节省了成本，增强了定位系统的适用性。附图说明图1为本专利技术一实施例定位ID的OOK编码示意图；图2为本专利技术一实施例定位ID的曼彻斯特编码示意图；图3为本专利技术一实施例LED恒流驱动电路增加定位信号发射模块的示意图；图4为本专利技术一实施例可见光室内定位技术编码规则的实例示意图；图5为本专利技术一实施例超市超市购物导航车车轮的改装示意图；图6为本专利技术一实施例位移监测定位装置的整体结构图；图7为本专利技术一实施例主控制器的结构示意图；图8为本专利技术一实施例位移监测定位装置与智能终端设备的连接示意图；图9为本专利技术一实施例光电码盘的工作原理图；图10为本专利技术一实施例LED定位灯具与摄像头中心的距离所采用的三角函数关系示意图；图11为本专利技术一实施例摄像头在距离LED定位灯具D的圆上的示意图；图12为本专利技术一实施例超市购物导航车的方向α的示意图；图13为本专利技术一实施例小车行驶的坐标示意图；图14为本专利技术一实施例平面直角坐标系平移后小车行驶的坐标示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。以超市购物导航车为例，提出一种基于LED灯具光定位和定向轮组合定位的方法，其他机场，仓库等具有相同的功能。首先将定位信号编译为LED定位灯具1可以发射的脉宽信号：例如：ID：1382(十进制)→10101100110(二进制)；1.直接使用二进制OOK编码方式将1/0信号直接加载到LED定位灯具1的驱动电流上：ID：1382(十进制)→10101100110(二进制)，如图1所示；2.为了方便LED定位灯具1闪烁，将二进制1/0信号变为曼彻斯特编码，1→10，0→01：ID：1382(十进制)→10101100110(二进制)→1001100110100101101001，如图2所示。其次，如图3所示，在LED定位灯具1内部的LED恒流驱动电路15与LED灯珠12之间插入定位信号发射模块11。将如图4所示的编码规则形成的编码信号通过LED灯珠12发送出来。再将超市购物导航车5的后两自由轮4改装成定向轮3，如图5所示，定向轮3只可以向前或向后运动，并且在超市购物导航车5上安装位移监测定位装置。上述位移监测定位装置，如图6所示，由左侧光电码盘33、右侧光电码盘34和主控制器31构成，左侧光电码盘33和右侧光电码盘34分别安装在左定向轮35和右定向轮36上；光电码盘通过光栅板产生明暗相间变化，由光敏元件接收并将光电信号转换成电脉冲信号，用于计算室内存在部分区域没有LE本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LED灯具光定位和定向轮组合定位的方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤一，将导航车(5)的车轮改装成定向轮(3)，并且在导航车(5)上安装位移监测定位装置；当导航车在LED照明区域时，位移监测定位装置采集LED定位灯具(1)的发光器件发光时的图像信息和导航车(5)的方向信息，并将采集到的信息通过无线模块传送给后台服务器的光定位系统处理，通过三角函数算法，得到导航车(5)的坐标信息；步骤二，当导航车(5)不在LED照明区域时，位移监测定位装置实时采集导航车(5)行驶时的距离、方向、速度及时间，将采集到的信息通过无线模块送给后台服务器的位移监测系统，位移监测系统以光定位系统提供的导航车(5)定位信息为参考，通过测程法、位移及极坐标算法，得到导航车(5)的坐标信息；步骤三，当导航车(5)再次进去LED照明区域时，采用光定位系统获得的定位信息来校正位移监测系统的导航参数，包括导航车(5)的坐标信息、速度及方向。

【技术特征摘要】
1.一种基于LED灯具光定位和定向轮组合定位的方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤一，将导航车(5)的车轮改装成定向轮(3)，并且在导航车(5)上安装位移监测定位装置；当导航车在LED照明区域时，位移监测定位装置采集LED定位灯具(1)的发光器件发光时的图像信息和导航车(5)的方向信息，并将采集到的信息通过无线模块传送给后台服务器的光定位系统处理，通过三角函数算法，得到导航车(5)的坐标信息；步骤二，当导航车(5)不在LED照明区域时，位移监测定位装置实时采集导航车(5)行驶时的距离、方向、速度及时间，将采集到的信息通过无线模块送给后台服务器的位移监测系统，位移监测系统以光定位系统提供的导航车(5)定位信息为参考，通过测程法、位移及极坐标算法，得到导航车(5)的坐标信息；步骤三，当导航车(5)再次进去LED照明区域时，采用光定位系统获得的定位信息来校正位移监测系统的导航参数，包括导航车(5)的坐标信息、速度及方向。2.根据权利要求1所述的基于LED灯具光定位和定向轮组合定位的方法，其特征在于：所述位移监测定位装置由两个光电码盘和主控制器(31)构成，两个光电码盘分别安装在两个定向轮(3)上；所述光电码盘通过光栅板产生明暗相间变化，由光敏元件接收并将光电信号转换成电脉冲信号，用于计算室内存在部分区域没有LED定位灯具(1)时导航车(5)的行驶距离、方向、速度和时间；所述主控制器(31)包括电池(311)、充电模块(312)、电源管理模块(313)、中央处理模块(314)、图像采集器(315)、方向传感器(316)和无线通信模块(317)，电池(311)、充电模块(312)以及电源管理模块(313)用于给主控制器(31)提供电源，以及对电池(311)充放电进行管理；中央处理模块(314)用于处理光电...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡洪，沈建华，胡宁斗，马骄霞，
申请(专利权)人：珠海横琴华策光通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44