一种基于LIFI的视障人士室内导航方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于LIFI的视障人士室内导航方法及系统，包括：本地区域网系统、远端中心局、光耦合器、若干LED VAP单元和若干导航设备；所述本地区域网系统、远端中心局、光耦合器、若干LED VAP单元依次通讯连接；所述本地区域网系统包含服务器，服务器包含最短距离路径算法程序；所述LED VAP单元分布在室内相应位置提供位置信息及LIFI信号；所述若干导航设备与所述若干LED VAP单元通讯连接，根据最短距离路径算法程序提供的最短距离路径，进行导航。本发明专利技术采用LIFI构建专属室内局域网，通过光传感器采集位置信息，并通过LIFI局域网反馈到视障人士处，为视障人士提供一套室内导航系统。统。统。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LIFI的视障人士室内导航方法及系统


[0001]本专利技术涉及室内导航
，具体涉及一种基于LIFI的视障人士室内导航方法及系统。

技术介绍

[0002]对于室外环境，全球定位系统(GPS)提供较好的服务，如定位、导航和显示周围交通状况。对于室内环境，由于卫星信号在穿过坚固的墙壁时会受到严重的衰减，故传统的GPS技术不适用。近几十年来，人们提出了几种借助超宽带、无线局域网、射频(RF)识别(ID)、蓝牙和蜂窝系统等技术实现室内定位的方法。近几十年来，发光二极管(LED)技术发展非常迅速。它不仅为人们提供了经济高效的照明和长久的服务时间，而且为智能照明和可见光通信(LIFI)铺平了道路。作为下一代高速无线网络的有力候选者，LIFI与传统RF通信相比具有许多优势。
[0003]LIFI技术为光通信技术的一种，主要通过可见光传输信息。其以400THZ到800THZ之间的可见光为媒介，采用快速脉冲为无线传播方式。与Wi
‑
Fi相比，这是一个速度快且成本低的远程通信框架。同时、由于光的不可穿透性，以及室内一般都具有充足的LED光源，LIFI技术适用于在室内这种相对于封闭的空间里构筑安全性极高的局域网。同时现有的光传感器，激光雷达为室内位置信息的获取提供数据采集方案。
[0004]在室内空间越来越庞大的今天，各个工厂车间、大型购物商城、办公楼、地铁站的不断建设，基于室内的导航与定位对人员、物体的安全与监测是必不可少的，人们在室内环境中的位置服务需求已经日趋显著，尤其是视力收到影响的视障人士，更需要在环境相对复杂的室内能得到准确、可靠的引导。目前室内导航定位系统大都基于临近探测、三角、多边定位、指纹定位法来实现，或者为了提高精度采取组合定位的方法。数据传输模式一般采用WIFI或者蓝牙，但是由于多路径效应影响，室内环境易变、复杂，尚未有一种普适的解决方案；所以如何提升精度、实时性、安全性，提高可扩展能力，降低成本仍然是研究的热点，如何为视障人士无论在生活还是工作环境中可以随时随地获取室内位置信息，享受基于位置服务带来的便捷。对提高视障人士的自理能力，减轻家庭乃至社会的负担，在当下尤为重要。
[0005]因此，针对现有技术存在的不足，需要提出一个新的解决方案。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于LIFI的视障人士室内导航系统。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的具体方案如下：
[0008]本专利技术一种基于LIFI的视障人士室内导航系统，包括：
[0009]本地区域网系统、远端中心局、光耦合器、若干LED VAP单元和若干导航设备；
[0010]所述本地区域网系统、远端中心局、光耦合器、若干LED VAP单元依次通讯连接，其中光耦合器和若干LED VAP单元之间通过光纤连接；
[0011]所述远端中心局采用核心汇聚交换器或工业交换机；
[0012]所述光耦合器以光为媒介把输入端信号耦合到输出端，实现光电转换；
[0013]所述LED VAP单元分布在室内相应位置提供位置信息及LIFI信号；
[0014]所述本地区域网系统包含服务器；
[0015]所述服务器包含主程序、最短距离路径算法程序、数据库；
[0016]所述数据库存储有LED VAP单元的位置信息及相邻LED VAP单元之间的距离值，所述位置信息包含坐标和位置名称；
[0017]以当前位置的LED VAP单元为起点，以用户在导航设备输入的目的地的LED VAP单元的位置为终点，主程序从数据库拿取LED VAP单元的位置信息和相邻LED VAP单元之间的距离值数据，交由最短距离路径算法程序计算出起点和终点之间的最短距离路径；
[0018]所述最短距离路径算法程序计算最短距离路径的过程为：从起点出发朝终点方向，每一次选取距离最短的LED VAP单元作为下一步的起点，排除经过比对后路径不经过的LED VAP单元，以此类推，直到终点，从而确定从起点到终点的一条最短距离路径，并将此最短距离路径的信息发送给导航设备；
[0019]所述若干导航设备包含人机交互界面，并与所述若干LED VAP单元通讯连接，根据最短距离路径算法程序提供的最短距离路径信息，将导航设备携带者指引到目的地。
[0020]优选地，所述LED VAP单元包含：LED发射器模块、LED接收器模块、LED VAP单元控制器、电源模块；
[0021]所述LED VAP单元控制器分别与LED发射器模块、LED接收器模块、电源模块连接；
[0022]所述LED VAP单元控制器内储存有LED VAP单元所在室内地点的位置信息，作为室内位置信息的固定基站；
[0023]所述位置信息包含坐标、位置名称。
[0024]所述LED VAP单元控制器采用Arduino控制器；
[0025]所述Arduino控制器采用稳压器作为电源模块，并加载了当前位置信息的程序代码。
[0026]优选地，所述LED发射器模块由LED光源及Tip122达林顿晶体管构成；
[0027]所述LED光源为室内照明常用灯珠，通过LED VAP单元控制器发出频闪指令，使LED光源发出LIFI信号；
[0028]所述Tip122达林顿晶体管连接在灯珠与LED VAP单元控制器之间，起到开关及信号放大作用。
[0029]优选地，所述LED接收器模块由红外接收器模块和晶振电路模块组成；
[0030]所述红外接收器模块连接在LED VAP单元控制器上，用于与导航设备建立无线连接，将接收到的红外脉冲信号进行解码、调解后输出到LED VAP单元控制器；
[0031]所述晶振电路模块直接连接到LED VAP单元控制器上，提供时钟参数，为接收信号提供振荡频率。
[0032]优选地，所述导航设备包含：导航设备控制器、电源模块、PIN接收器模块、测距传感器模块、蜂鸣器模块、红外发射器模块、语音播报模块、三轴磁场传感器；
[0033]所述导航设备控制器分别与电源模块、PIN接收器模块、测距传感器模块、蜂鸣器模块、红外发射器模块、语音播报模块、三轴磁场传感器连接；
[0034]所述导航设备控制器采用Arduino控制器，Arduino控制器采用稳压器作为电源模块，并加载了导航、障碍物预警所需的程序代码。
[0035]所述PIN接收器模块连接在导航设备控制器上，接收LED VAP单元发射的可见光LIFI信号，并将接收到的LIFI信号解码、调解后输出导航设备控制器；
[0036]所述红外发射器模块连接在导航设备控制器上，能够将导航设备控制器发出的指令转化为红外线信号，传递到LED VAP单元。
[0037]优选地，所述测距传感器模块连接于导航设备控制器上，采用超声波检测障碍物，将导航设备与障碍物之间距离实时反馈到导航设备控制器中；
[0038]所述蜂鸣器模块连接于导航设备控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于LIFI的视障人士室内导航系统，其特征在于包括：本地区域网系统、远端中心局、光耦合器、若干LED VAP单元和若干导航设备；所述本地区域网系统、远端中心局、光耦合器、若干LED VAP单元依次通讯连接，其中光耦合器和若干LED VAP单元之间通过光纤连接；所述远端中心局采用核心汇聚交换器或工业交换机；所述光耦合器以光为媒介把输入端信号耦合到输出端，实现光电转换；所述LED VAP单元分布在室内相应位置提供位置信息及LIFI信号；所述本地区域网系统包含服务器；所述服务器包含主程序、最短距离路径算法程序、数据库；所述数据库存储有LED VAP单元的位置信息及相邻LED VAP单元之间的距离值，所述位置信息包含坐标和位置名称；以当前位置的LED VAP单元为起点，以用户在导航设备输入的目的地的LED VAP单元的位置为终点，主程序从数据库拿取LED VAP单元的位置信息和相邻LED VAP单元之间的距离值数据，交由最短距离路径算法程序计算出起点和终点之间的最短距离路径；所述最短距离路径算法程序计算最短距离路径的过程为：从起点出发朝终点方向，每一次选取距离最短的LED VAP单元作为下一步的起点，排除经过比对后路径不经过的LED VAP单元，以此类推，直到终点，从而确定从起点到终点的一条最短距离路径，并将此最短距离路径的信息发送给导航设备。2.根据权利要求1所述基于LIFI的视障人士室内导航系统，其特征在于，所述若干导航设备包含人机交互界面，并与所述若干LED VAP单元通讯连接，根据最短距离路径算法程序提供的最短距离路径信息，将导航设备携带者指引到目的地。3.根据权利要求1所述基于LIFI的视障人士室内导航系统，其特征在于，所述LED VAP单元包含：LED发射器模块、LED接收器模块、LED VAP单元控制器、电源模块；所述LED VAP单元控制器分别与LED发射器模块、LED接收器模块、电源模块连接；所述LED VAP单元控制器内储存有LED VAP单元所在室内地点的位置信息，作为室内位置信息的固定基站；所述位置信息包含坐标、位置名称；所述LED VAP单元控制器采用Arduino控制器；所述Arduino控制器采用稳压器作为电源模块，并加载了当前位置信息的程序代码；所述LED发射器模块由LED光源及Tip122达林顿晶体管构成；所述LED光源为室内照明常用灯珠，通过LED VAP单元控制器发出频闪指令，使LED光源发出LIFI信号；所述Tip122达林顿晶体管连接在灯珠与LED VAP单元控制器之间，起到开关及信号放大作用。4.根据权利要求3所述基于LIFI的视障人士室内导航系统，其特征在于，所述LED接收器模块由红外接收器模块和晶振电路模块组成；所述红外接收器模块连接在LED VAP单元控制器上，用于与导航设备建立无线连接，将接收到的红外脉冲信号进行解码、调解后输出到LED VAP单元控制器；
所述晶振电路模块直接连接到LED VAP单元控制器上，提供时钟参数，为接收信号提供振荡频率。5.根据权利要求1所述基于LIFI的视障人士室内导航系统，其特征在于，所述导航设备包含：导航设备控制器、电源模块、PIN接收器模块、测距传感器模块、蜂鸣器模块、红外发射器模块、语音播报模块、三轴磁场传感器；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈智刚，陈健豪，吴观华，杨高强，
申请(专利权)人：中建照明有限公司，
类型：发明
国别省市：