一种红外定位系统、定位方法及其应用技术方案

本发明专利技术公开了一种红外定位系统、定位方法及其应用，红外定位系统包括：至少三个外源红外发射单元、WiFi路由器和至少一个红外接收单元；红外发射单元用于发射特定频率和强度的红外光线，并通过WiFi路由器传送至红外接收单元；红外接收单元用于接收外源红外发射单元发射的红外光线和通过WiFi路由器传送的红外光线信息和位置信息。红外定位方法包括图像描点定位法、多点红外光源定位法或图像描点定位法与多点红外光源定位法两者的结合。本发明专利技术中还公开了上述红外定位系统在可视化导航中的应用。本发明专利技术解决了现有的室内定位方式极易受到外源因素干扰导致定位不准确，同时在室内无法使用GPS定位的困境；可用于实现室内测距、室内定位及导航。

【技术实现步骤摘要】
一种红外定位系统、定位方法及其应用
本专利技术涉及一种定位系统，具体地说是涉及一种红外定位系统、定位方法及其应用。
技术介绍
1.常见室内定位技术的特征(1)WiFi定位技术目前WiFi是相对成熟且应用较多的技术，这几年有不少公司投入到了这个领域。WiFi室内定位技术主要有两种。WiFi定位一般采用“近邻法”判断，即最靠近哪个热点或基站，即认为处在什么位置，如附近有多个信源，则可以通过交叉定位(三角定位)，提高定位精度。由于WiFi已普及，因此不需要再铺设专门的设备用于定位。用户在使用智能手机时开启过Wi-Fi、移动蜂窝网络，就可能成为数据源。该技术具有便于扩展、可自动更新数据、成本低的优势，因此最先实现了规模化。不过，WiFi热点受到周围环境的影响会比较大，精度较低。为了做得准一点有公司就做了WiFi指纹采集，事先记录巨量的确定位置点的信号强度，通过用新加入的设备的信号强度对比拥有巨量数据的数据库，来确定位置。由于采集工作需要大量的人员来进行，并且要定期进行维护，技术难以扩展，很少有公司能把国内的这么多商场定期的更新指纹数据。特别的，数据采集受环境影响比较大，尤其对于人员定位，由于环境变化较大，定位漂移现象尤其严重。(2)RFID定位RFID定位的基本原理是，通过一组固定的阅读器读取目标RFID标签的特征信息(如身份ID、接收信号强度等)，同样可以采用近邻法、多边定位法、接收信号强度等方法确定标签所在位置。这种技术作用距离短，一般最长为几十米。但它可以在几毫秒内得到厘米级定位精度的信息，且传输范围很大，成本较低。同时由于其非接触和非视距等优点，可望成为优选的室内定位技术。目前，射频识别研究的热点和难点在于理论传播模型的建立、用户的安全隐私和国际标准化等问题。优点是标识的体积比较小，造价比较低，但是作用距离近，不具有通信能力，而且不便于整合到其他系统之中，无法做到精准定位，布设读卡器和天线需要有大量的工程实践经验难度大。(3)红外定位红外线是一种波长在无线电波和可见光波之间的电磁波。红外定位主要有两种具体实现方法，一种是将定位对象附上一个会发射红外线的电子标签，通过室内安放的多个红外传感器测量信号源的距离或角度，从而计算出对象所在的位置。这种方法在空旷的室内容易实现较高精度，可实现对红外辐射源的被动定位，但红外很容易被障碍物遮挡，传输距离也不长，因此需要大量密集部署传感器，造成较高的硬件和施工成本。此外红外易受热源、灯光等干扰，造成定位精度和准确度下降。该技术目前主要用于军事上对飞行器、坦克、导弹等红外辐射源的被动定位，此外也用于室内自走机器人的位置定位。另一种红外定位的方法是红外织网，即通过多对发射器和接收器织成的红外线网覆盖待测空间，直接对运动目标进行定位。这种方式的优势在于不需要定位对象携带任何终端或标签，隐蔽性强，常用于安防领域。劣势在于要实现精度较高的定位需要部署大量红外接收和发射器，成本非常高，因此只有高等级的安防才会采用此技术。2.TOF镜头原理TOF镜头是由光源、光学部件、传感器(TOF芯片)、控制电路以及处理电路等几部单元组成。这种技术跟3D激光传感器原理基本类似，只不过3D激光传感器是逐点扫描，而TOF相机则是同时得到整幅图像的深度信息。TOF相机是通过入、反射光探测来获取的目标距离获取。不过与普通光学镜头不同的是这里需要加一个带通滤光片来保证只有与照明光源波长相同的光才能进入。同时由于光学成像系统具有透视效果，不同距离的场景为各个不同直径的同心球面，而非平行平面，所以在实际使用时，需要后续处理单元对这个误差进行校正。作为TOF的相机的核心，TOF芯片每一个像元对入射光往返相机与物体之间的相位分别进行纪录。该传感器结构与普通图像传感器类似，但比图像传感器更复杂，它包含2个或者更多快门，用来在不同时间采样反射光线。大多数机器的测量结果受外界环境干扰较为明显，尤其是受外界光源干扰，导致测量距离较常规测量仪器短，一般不超过10米。现有的室内定位系统主要存在以下几个问题：1.现有的室内的定位方式极易收到外源因素干扰导致定位不准确，同时在室内无法使用GPS定位。2.由于TOF镜头载体光源较弱，且在外源光线影响导致定位不准确。3.现有的红外织网技术采用被动式地检测红外光源与遮挡物的距离，极易受到干扰导致定位不准确。同时，当室内人员数量上升后为保证定位精度而不得不增加红外光源与感受器数量导致安装成本较高。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种红外定位系统、定位方法及其在可视化导航中的应用。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：一种红外定位系统，包括：至少三个外源红外发射单元、WiFi路由器和至少一个红外接收单元；所述外源红外发射单元用于发射特定频率和强度的红外光线，并将发射的红外光线信息通过所述WiFi路由器传送至所述红外接收单元；所述WiFi路由器用于传输红外光线信息；所述红外接收单元用于接收外源红外发射单元发射的红外光线和通过WiFi路由器传送的红外光线信息；所述红外光线信息包括所述外源红外发射单元的位置信息、红外光线闪烁的频率与时点。进一步地，所述外源红外发射单元包括至少一个红外光源发射器、控制芯片、电源模块和WiFi模块；所述红外光源发射器用于发射特定频率和强度的红外光线，所述控制芯片用于调节控制红外光线的频率和强度，所述电源模块用于为外源红外发射单元中的各组成部件提供能量支持，所述WiFi模块用于传送所述红外光源发射器发射的红外光线信息。进一步地，所述外源红外发射单元中还包括传感器，所述传感器为TOF镜头、心率感受器、血压感受器、湿度感受器、温度感受器、声纹识别感受器、指纹识别感受器中的任意一种或多种组合。进一步地，所述红外接收单元包括WiFi信号接收器、TOF镜头、控制系统；所述WiFi信号接收器用于接收所述WiFi路由器传送的红外光线信息，所述TOF镜头用于接收所述外源红外发射单元发射的红外光线信息，所述控制系统用于分析处理接收到的红外光线信息。进一步地，所述红外接收单元内还包括摄像头，所述摄像头为自然光摄像头，用于将环境中捕捉到的自然光线成像；所述控制系统用于分析处理接收到的红外光线信息和自然光线成像信息。一种红外定位系统的红外定位方法，所述红外定位方法包括图像描点定位法、多点红外光源定位法或图像描点定位法与多点红外光源定位法两者的结合；在外部光源干扰较强或定位距离较远的环境中，优先采纳“图像描点定位法”的定位结果；在外部光源干扰较弱或定位距离较近的环境中，优先采纳“多点红外光源定位法”的定位结果。进一步地，所述多点红外光源定位法具体为：在三个或三个以上不同的空间位置处分别设置所述外源红外发射单元，在待定位位置上设置红外接收单元；待定位位置的TOF镜头捕捉到各个已知坐标系位置的外源红外发射单元，并通过TOF飞秒算法测定该待定位位置到捕捉到的任意三个外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外定位系统，其特征在于，包括：至少三个外源红外发射单元、WiFi路由器和至少一个红外接收单元；所述外源红外发射单元用于发射特定频率和强度的红外光线，并将发射的红外光线信息通过所述WiFi路由器传送至所述红外接收单元；所述WiFi路由器用于传输红外光线信息；所述红外接收单元用于接收外源红外发射单元发射的红外光线和通过WiFi路由器传送的红外光线信息；所述红外光线信息包括所述外源红外发射单元的位置信息、红外光线闪烁的频率与时点。/n

【技术特征摘要】
1.一种红外定位系统，其特征在于，包括：至少三个外源红外发射单元、WiFi路由器和至少一个红外接收单元；所述外源红外发射单元用于发射特定频率和强度的红外光线，并将发射的红外光线信息通过所述WiFi路由器传送至所述红外接收单元；所述WiFi路由器用于传输红外光线信息；所述红外接收单元用于接收外源红外发射单元发射的红外光线和通过WiFi路由器传送的红外光线信息；所述红外光线信息包括所述外源红外发射单元的位置信息、红外光线闪烁的频率与时点。


2.根据权利要求1所述的一种红外定位系统，其特征在于：所述外源红外发射单元包括至少一个红外光源发射器、控制芯片、电源模块和WiFi模块；所述红外光源发射器用于发射特定频率和强度的红外光线，所述控制芯片用于调节控制红外光线的频率和强度，所述电源模块用于为外源红外发射单元中的各组成部件提供能量支持，所述WiFi模块用于传送所述红外光源发射器发射的红外光线信息。


3.根据权利要求2所述的一种红外定位系统，其特征在于：所述外源红外发射单元中还包括传感器，所述传感器为TOF镜头、心率感受器、血压感受器、湿度感受器、温度感受器、声纹识别感受器、指纹识别感受器中的任意一种或多种组合。


4.根据权利要求1所述的一种红外定位系统，其特征在于：所述红外接收单元包括WiFi信号接收器、TOF镜头、控制系统；所述WiFi信号接收器用于接收所述WiFi路由器传送的红外光线信息，所述TOF镜头用于接收所述外源红外发射单元发射的红外光线信息，所述控制系统用于分析处理接收到的红外光线信息。


5.根据权利要求4所述的一种红外定位系统，其特征在于：所述红外接收单元内还包括摄像头，所述摄像头为自然光摄像头，用于将环境中捕捉到的自然光线成像；所述控制系统用于分析处理接收到的红外光线信息和自然光线成像信息。


6.根据权利要求1至5中任意一项所述的红外定位系统的红外定位方法，其特征在于，所述红外定位方法包括图像描点定位法、多点红外光源定位法或图像描点定位法与多点红外光源定位法两者的结合；在外部光源干扰较强...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈宇桐，
申请(专利权)人：沈宇桐，
类型：发明
国别省市：浙江;33