一种高精度室内定位系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种高精度室内定位系统，包括，光信号发射装置和光信号接收装置；光信号发射装置包括微控制器模块和三组LED灯控制模块组，LED灯控制模块组包括第一放大器模块和LED灯驱动模块；光信号接收装置包括用于接收光信号的硅光传感器、与硅光传感器连接进行电流信号放大的跨阻放大器模块、与跨阻放大器模块连接用于进行滤波的低通滤波器模块、与低通滤波器模块连接用于对滤波后的信号进行放大的第二放大器模块、与第二放大器模块连接用于进行阻抗匹配的电压跟随器模块、用于获取光信号接收装置位置信息的处理器模块以及显示模块。该定位系统具有定位精度高，结构简单并具有传输速率高、不易受多径效应的干扰等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度室内定位系统
本技术涉及涉及高精度室内定位系统。
技术介绍
卫星定位和基站定位两种定位技术基本满足了用户在室外场景的定位需求。在室内环境下，信息受到建筑物的遮挡，GNSS信号快速衰减，甚至完全拒止，无法满足室内场景中导航定位的需要。近年来，室内位置服务带来的巨大应用和商业潜能，促使室内定位技术发展迅速。现有的室内定位技术包括以下几种，红外定位技术、超声波定位、射频识别定位以及超带宽定位，然而现有的定位技术具有以下不足：红外定位技术：由于要求视距传播而受到通信距离短的限制，定位空间范围小，若想大规模应用，则需要布置大量的发送器和接收器，系统复杂度和成本都很高；超声波：最大的优势在于不受视距传播限制，可在介质中远距离传播，定位精度较髙，但此技术需要其他无线技术的辅助，需用大量的底层硬件设施，成本较高；射频识别：目前发展较为成熟的无线通信技术，应用较为广泛，但射频信号易受到电磁波的影响，在无线通信设备多的情况下容易产生较大的定位差，并且在一些需巧蔽电磁波的场所也不能使用；超带宽定位具有良好的多径分辨能力，定位精度很高，但需要较大的硬件开销，成本大不适合大规模使用。这些技术都能在一定程度上完成简单的定位任务，但是并没有一种既有比较高的定位精度又能适用于所有的场合的定位技术。因此寻求一种低功耗、定位精度高、能广泛应用的室内定位技术逐渐成为人们的普遍需求。
技术实现思路
本技术提出了一种高精度室内定位系统，具有较高的定位精度，同时又可以适用于多种场所。r>本技术采用的技术手段如下：一种高精度室内定位系统，包括，光信号发射装置和光信号接收装置；所述光信号发射装置包括用于发出控制信号的微控制器模块和三组分别与所述微控制器模块连接的LED灯控制模块组，所述LED灯控制模块组包括与所述微控制器模块连接用于对所述控制信号进行放大的第一放大器模块和与所述第一放大器模块连接用于驱动LED灯发射光信号的LED灯驱动模块；所述光信号接收装置包括用于接收光信号并转化成电流信号的硅光传感器、与所述硅光传感器连接用于将所述电流信号进行放大的跨阻放大器模块、与所述跨阻放大器模块连接用于将放大后的电流信号进行滤波的低通滤波器模块、与所述低通滤波器模块连接用于对滤波后的信号进行放大的第二放大器模块、与所述第二放大器模块连接用于进行阻抗匹配的电压跟随器模块、与所述电压跟随器连接用于获取光信号接收装置位置信息的处理器模块以及用于输出所述光信号接收装置位置信息的显示模块。进一步地，所述跨阻放大器模块包括放大器U1、电阻R4、电阻R5、电阻R13、电阻R14、可调电阻RW1、电容C11以及电容C12；所述放大器U1的反向输入端与所述硅光传感器的输出端连接，同相输入端通过电阻R5接地，所述电阻R13一端与放大器U1的反向输入端连接，另一端与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与所述放大器U1的输出端连接，所述电容C11一端与放大器U1的反向输入端连接，另一端与电容C12的一端连接，所述电容C12的另一端与所述放大器U1的输出端连接，所述电阻R4一端与放大器U1的反向输入端连接，另一端与可调电阻RW1的一端连接，所述可调电阻RW1的另一端与所述放大器U1的输出端连接。进一步地，所述低通滤波器模块包括放大器U2A、放大器U2B、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、可调电阻RW2、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19以及电容C20；所述电阻R6的一端与所述放大器U1的输出端连接，另一端与电阻R7、电阻R8、电容C13和电容C14的一端连接，电阻R7的另一端与所述放大器U2A的反向输入端连接，电容C13和电容C14的另一端接地，电阻R8的另一端与所述放大器U2A的输出端连接，所述电容C15和电容C16并联在所述放大器U2A的反向输入端和输出端之间，所述放大器U2A的同相输入端与所述可调电阻RW2的可调端连接；所述电阻R9的一端与所述放大器U2A的输出端连接，另一端与电阻R10、电阻R11、电容C17和电容C18的一端连接，电阻R10的另一端与所述放大器U2B的反向输入端连接，电容C17和电容C18的另一端接地，电阻R11的另一端与所述放大器U2B的输出端连接，所述电容C19和电容C20并联在所述放大器U2B的反向输入端和输出端之间。进一步地，所述第二放大器模块包括放大器U3、电阻R30、电阻R31、电阻R32、可调电阻R34以及电容C7；电容C7的一端与所述放大器U2B的输出端连接，另一端与电阻R30的一端连接，电阻R30的另一端与所述放大器U3的反向输入端连接，所述放大器U3的同相输入端通过电阻R32接地，所述电阻R31并联在所述放大器U3的反向输入端和输出端之间，所述放大器U3的输出端与所述可调电阻R34的一端连接，可调电阻R34的另一端接地。进一步地，所述电压跟随器模块包括放大器U4、电阻R35、电阻R36、电阻R37、可调电阻R39以及电容C8；电容C8的一端与所述放大器U3的输出端连接，另一端与电阻R35的一端连接，电阻R35的另一端与所述放大器U4的反向输入端连接，所述放大器U4的同相输入端通过电阻R38接地，所述电阻R37并联在所述放大器U4的反向输入端和输出端之间，所述放大器U4的输出端与所述可调电阻R39的一端连接，可调电阻R39的另一端接地。进一步地，所述第一放大器模块包括放大器U2、电阻R20、电阻R21、电阻R22、可调电阻R24以及电容C9；电容C9的一端与所述微控制器模块的输出端连接，另一端与电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端与所述放大器U2的反向输入端连接，所述放大器U2的同相输入端通过电阻R22接地，所述电阻R21并联在所述放大器U2的反向输入端和输出端之间，所述放大器U2的输出端与所述可调电阻R24的一端连接，可调电阻R24的另一端接地。进一步地，所述LED灯驱动模块包括电阻R26、三极管Q1、电阻R25、LED灯以及电阻R27；所述电阻R26的一端与所述放大器U3的输出端连接，另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极通过电阻R25接地，三极管Q1的集电极与LED灯的阴极连接，LED灯的阳极通过电阻R27与电源连接。与现有技术比较，本技术所述的高精度室内定位系统具有以下优点，使用可见光信号(LED)作为光源，LED普遍存在于室内空间中，在定位的同时可实现照明功能，不需要构建额外的硬件设备，只需在静态或动态的待定位端安装接收器即可实现定位，操作简单且成本低；且不会产生也不会受到任何的电磁干化，因此可应用到电磁福射被严格限制的环境中；并具有传输速率高、不易受多径效应的干扰等特点，该定位系统能提供很高的定位精度，也可实现对快速移动物体的动态追踪，可见光所占频谱与现有的不重叠，频谱丰富。附图说明图1为本技术公开的高精度室内定位系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度室内定位系统，其特征在于：包括，光信号发射装置和光信号接收装置；/n所述光信号发射装置包括用于发出控制信号的微控制器模块和三组分别与所述微控制器模块连接的LED灯控制模块组，所述LED灯控制模块组包括用于对所述控制信号进行放大的第一放大器模块和与所述第一放大器模块连接用于驱动LED灯发射光信号的LED灯驱动模块；/n所述光信号接收装置包括用于接收所述光信号并转化成电流信号的硅光传感器、与所述硅光传感器连接用于将所述电流信号进行放大的跨阻放大器模块、与所述跨阻放大器模块连接用于将放大后的电流信号进行滤波的低通滤波器模块、与所述低通滤波器模块连接用于对滤波后的信号进行放大的第二放大器模块、与所述第二放大器模块连接用于进行阻抗匹配的电压跟随器模块、与所述电压跟随器模块连接用于获取光信号接收装置位置信息的处理器模块以及用于输出所述光信号接收装置位置信息的显示模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种高精度室内定位系统，其特征在于：包括，光信号发射装置和光信号接收装置；
所述光信号发射装置包括用于发出控制信号的微控制器模块和三组分别与所述微控制器模块连接的LED灯控制模块组，所述LED灯控制模块组包括用于对所述控制信号进行放大的第一放大器模块和与所述第一放大器模块连接用于驱动LED灯发射光信号的LED灯驱动模块；
所述光信号接收装置包括用于接收所述光信号并转化成电流信号的硅光传感器、与所述硅光传感器连接用于将所述电流信号进行放大的跨阻放大器模块、与所述跨阻放大器模块连接用于将放大后的电流信号进行滤波的低通滤波器模块、与所述低通滤波器模块连接用于对滤波后的信号进行放大的第二放大器模块、与所述第二放大器模块连接用于进行阻抗匹配的电压跟随器模块、与所述电压跟随器模块连接用于获取光信号接收装置位置信息的处理器模块以及用于输出所述光信号接收装置位置信息的显示模块。


2.根据权利要求1所述的高精度室内定位系统，其特征在于：所述跨阻放大器模块包括放大器U1、电阻R4、电阻R5、电阻R13、电阻R14、可调电阻RW1、电容C11以及电容C12；
所述放大器U1的反向输入端与所述硅光传感器的输出端连接，同相输入端通过电阻R5接地，所述电阻R13一端与放大器U1的反向输入端连接，另一端与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与所述放大器U1的输出端连接，所述电容C11一端与放大器U1的反向输入端连接，另一端与电容C12的一端连接，所述电容C12的另一端与所述放大器U1的输出端连接，所述电阻R4一端与放大器U1的反向输入端连接，另一端与可调电阻RW1的一端连接，所述可调电阻RW1的另一端与所述放大器U1的输出端连接。


3.根据权利要求2所述的高精度室内定位系统，其特征在于：所述低通滤波器模块包括放大器U2A、放大器U2B、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、可调电阻RW2、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19以及电容C20；
所述电阻R6的一端与所述放大器U1的输出端连接，另一端与电阻R7、电阻R8、电容C13和电容C14的一端连接，电阻R7的另一端与所述放大器U2A的反向输入端连接，电容C13和电容C14的另一端接地，电阻R8的另一端与所述放大器U2A的输出端连接，所述电容C15和电容C16并联在所述放大器U2A的反向输入端和输出端之间，所述放大器U2A的同相输入端与所述可调电阻RW2的可调端连接；
所述电阻R9...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴迪，郝瑞，张慧颖，袁昊，李航，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21