【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于定位，尤其涉及无线通信定位技术，具体涉及一种基于可见光通信的定位方法及定位装置、定位系统。
技术介绍
1、水下定位技术在海洋勘探、水下作业、海洋保护等领域有着重要的应用价值，常用的水下定位技术主要有基于声波、电磁波、激光等无线信号的定位技术，以及基于惯性、压力、磁力等传感器的定位技术。这些技术各有优缺点，但普遍存在着定位精度不高、通信带宽低、系统成本高、易受干扰等问题。可见光通信(visible light communication,vlc)技术作为一种新型的通信技术，具有频谱资源丰富、无电磁干扰、保密性强、传输速率高等优点，利用可见光技术进行定位能够有效提高定位效率。
2、现有技术中，基于可见光通信技术的定位方法也有一些研究，如中国专利技术专利cn108363052a公开的一种基于可见光通信的室内定位系统及方法，其提供了一种利用可见光进行室内定位的方法，在实际应用时，信号发射器和信号接收器二者其一为固定端，另一端为移动端，而作为固定端的一方需设置多个，用以标识不同的位置，形成一发多收或多发一收的定位模式，这就导致通信与定位的复杂度和开销大大增加；并且该专利采用单色光led发射光信号，而单色光led的发射波长受到海水吸收和散射特性的影响，因此该专利提供的定位系统仅适用于室内环境，并不适用于水下环境。
3、因此，如何提供一种适用于水下环境定位的基于可见光通信技术的定位方法及装置，是当前急需解决的一项技术问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中存
2、本专利技术提供一种基于可见光通信的定位方法，包括以下步骤：
3、s1，获得间距与对应功率的变化关系：通过一个可见光通信机发射光信号，另一个可见光通信机接收光信号，以接收光信号的可见光通信机所在处为原点o，以接收光信号的可见光通信机的光电探测器模块的三个探测方向分别为x轴、y轴、z轴，建立定位坐标系o-xyz；控制两个可见光通信机的间距分别为0m和极限通信距离，分别记录间距为0m和极限通信距离时，接收光信号的可见光通信机沿x轴、y轴、z轴其中一个坐标轴的方向接收到的初始功率和极限功率，得到两个可见光通信机的间距与对应功率的变化关系；
4、s2，建立水下移动目标之间的传输链路：两个可见光通信机分别搭载于水下移动目标上，两个可见光通信机分别随水下移动目标在水下移动，一个可见光通信机发射光信号，另一个可见光通信机通过光电探测器模块对光信号进行接收并处理，得到分别沿x轴、y轴、z轴方向的光电模拟信号；
5、s3，获得水下移动目标的相对位置：根据步骤s2中获得的光电模拟信号，结合步骤s1中获得的间距与对应功率的变化关系及初始功率、初始位置，计算获得两个可见光通信机分别沿x轴、y轴、z轴方向的相对位置，从而获得水下移动目标之间的相对位置。
6、在其中一些实施例中，计算获得两个可见光通信机分别沿x轴、y轴、z轴方向的相对位置的具体方法为：根据步骤s2中获得的光电模拟信号，计算反演出可见光通信机分别沿x轴、y轴、z轴方向接收到的接收光功率，接收光功率与初始功率作差，获得光信号在两个可见光通信机之间分别沿x轴、y轴、z轴方向的光功率损耗；根据x轴、y轴、z轴方向上可见光通信机的接收光功率及光信号的光功率损耗，计算获得两个可见光通信机分别沿x轴、y轴、z轴方向的相对位置。
7、在其中一些实施例中，计算反演出可见光通信机分别沿x轴、y轴、z轴方向接收到的接收光功率的具体方法为：可见光通信机通过定位模块分别对沿x轴、y轴、z轴方向的光电模拟信号进行放大，根据放大后的沿x轴、y轴、z轴方向的光电模拟信号，结合光电探测器模块的光电转化效率及定位模块的放大倍数，分别反演出沿x轴、y轴、z轴方向的光电模拟信号的光功率，从而获得可见光通信机分别沿x轴、y轴、z轴方向接收到的接收光功率。
8、在其中一些实施例中，步骤s1还包括，将获得间距与对应功率的变化关系存储于可见光通信机的存储模块。
9、除此，本专利技术还提供一种基于可见光通信的定位装置，应用于上述的基于可见光通信的定位方法，包括可见光通信机，可见光通信机包括：
10、发射电路，用于对要发射的数据源信号进行放大处理；
11、发射二极管，其通信连接于发射电路，用于将放大处理后的数据源信号转化为光信号，并发射光信号；
12、光电探测器模块，用于接收外部光源发出的光信号，并将其转化为分别沿x轴、y轴、z轴方向上的光电模拟信号；
13、存储模块，用于存储需要保存的信号及间距与对应功率的变化关系；
14、定位模块，其通信连接于光电探测器模块和存储模块，用于根据光电模拟信号及间距与对应功率的变化关系，计算获得发射端与接收端的相对位置；
15、接收电路，其通信连接于光电探测器模块，用于接收光电模拟信号，并转化为光电数字信号；
16、信号处理模块，其通信连接于发射电路，用于将原始数据信号转化为数据源信号，并提供给发射电路；信号处理模块还通信连接于接收电路与存储模块之间，用于对接收电路输出的光电数字信号进行处理，获得通信信号；信号处理模块还通信连接于定位模块，用于接收并处理定位模块输出的相对位置，获得定位信号，还用于将定位信号输出至存储模块进行存储。
17、在其中一些实施例中，基于可见光通信的定位装置还包括信号发射器，其与信号处理模块通信连接，用于输出原始数据信号至信号处理模块。
18、在其中一些实施例中，基于可见光通信的定位装置还包括信号显示器，其与信号处理模块通信连接，用于显示通信信号或定位信号。
19、在其中一些实施例中，定位模块包括：
20、放大单元，其通信连接于光电探测器模块，用于接收并放大光电模拟信号；
21、模数转换单元，其通信连接于放大单元，用于将放大后的光电模拟信号转换为光电数字信号；
22、主控单元，其通信连接于模数转换单元、存储模块及信号处理模块，用于根据光电数字信号的光功率衰减与距离的线性关系，获得外部光源至可见光通信机所在位置的光功率损耗以及距离，并结合存储模块存储的间距与对应功率的变化关系计算获得发射端的定位数据。
23、在其中一些实施例中，光电探测器模块包括三个互成90°设置的第一光电探测器、第二光电探测器和第三光电探测器；其中，第一光电探测器的探测方向平行于x轴，第二光电探测器的探测方向平行于y轴，第三光电探测器的探测方向平行于z轴。
24、此外，本专利技术还提供一种基于可见光通信的定位系统，包括上述的基于可见光通信的定位装置，两个基于可见光通信的定位装置之间形成用于通信与定位的传输链路。
25、基于上述方案，本专利技术实施例中的基于可见光通信的定位方法、定位装置及定位系统能够实现本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于可见光通信的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于可见光通信的定位方法，其特征在于，步骤S3中，计算获得两个可见光通信机分别沿x轴、y轴、z轴方向的相对位置的具体方法为：根据步骤S2中获得的光电模拟信号，计算反演出可见光通信机分别沿x轴、y轴、z轴方向接收到的接收光功率，接收光功率与初始功率作差，获得光信号在两个可见光通信机之间分别沿x轴、y轴、z轴方向的光功率损耗；根据x轴、y轴、z轴方向上可见光通信机的接收光功率及光信号的光功率损耗，计算获得两个可见光通信机分别沿x轴、y轴、z轴方向的相对位置。
3.根据权利要求2所述的基于可见光通信的定位方法，其特征在于，计算反演出可见光通信机分别沿x轴、y轴、z轴方向接收到的接收光功率的具体方法为：可见光通信机通过定位模块分别对沿x轴、y轴、z轴方向的光电模拟信号进行放大，根据放大后的沿x轴、y轴、z轴方向的光电模拟信号，结合光电探测器模块的光电转化效率及定位模块的放大倍数，分别反演出沿x轴、y轴、z轴方向的光电模拟信号的光功率，从而获得可见光通信机分别沿x轴、y轴、z轴方向接收
4.根据权利要求1所述的基于可见光通信的定位方法，其特征在于，步骤S1还包括，将获得间距与对应功率的变化关系存储于可见光通信机的存储模块。
5.基于可见光通信的定位装置，其特征在于，应用于如权利要求1-4任一项所述的基于可见光通信的定位方法，包括可见光通信机，可见光通信机包括：
6.根据权利要求5所述的基于可见光通信的定位装置，其特征在于，基于可见光通信的定位装置还包括信号发射器，其与信号处理模块通信连接，用于输出原始数据信号至信号处理模块。
7.根据权利要求5所述的基于可见光通信的定位装置，其特征在于，基于可见光通信的定位装置还包括信号显示器，其与信号处理模块通信连接，用于显示通信信号或定位信号。
8.根据权利要求5所述的基于可见光通信的定位装置，其特征在于，定位模块包括：
9.根据权利要求5所述的基于可见光通信的定位装置，其特征在于，光电探测器模块包括三个互成90°设置的第一光电探测器、第二光电探测器和第三光电探测器；其中，第一光电探测器的探测方向平行于x轴，第二光电探测器的探测方向平行于y轴，第三光电探测器的探测方向平行于z轴。
10.基于可见光通信的定位系统，其特征在于，包括两个权利要求5-9任一项所述的基于可见光通信的定位装置，两个基于可见光通信的定位装置之间形成用于通信与定位的传输链路。
...【技术特征摘要】
1.基于可见光通信的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于可见光通信的定位方法，其特征在于，步骤s3中，计算获得两个可见光通信机分别沿x轴、y轴、z轴方向的相对位置的具体方法为：根据步骤s2中获得的光电模拟信号，计算反演出可见光通信机分别沿x轴、y轴、z轴方向接收到的接收光功率，接收光功率与初始功率作差，获得光信号在两个可见光通信机之间分别沿x轴、y轴、z轴方向的光功率损耗；根据x轴、y轴、z轴方向上可见光通信机的接收光功率及光信号的光功率损耗，计算获得两个可见光通信机分别沿x轴、y轴、z轴方向的相对位置。
3.根据权利要求2所述的基于可见光通信的定位方法，其特征在于，计算反演出可见光通信机分别沿x轴、y轴、z轴方向接收到的接收光功率的具体方法为：可见光通信机通过定位模块分别对沿x轴、y轴、z轴方向的光电模拟信号进行放大，根据放大后的沿x轴、y轴、z轴方向的光电模拟信号，结合光电探测器模块的光电转化效率及定位模块的放大倍数，分别反演出沿x轴、y轴、z轴方向的光电模拟信号的光功率，从而获得可见光通信机分别沿x轴、y轴、z轴方向接收到的接收光功率。
4.根据权利要求1所述的基于可见光通信的定位方法，其特征在于，步骤s1还包括，将获...
【专利技术属性】
技术研发人员：方勃懿，周兆兴，魏先利，冷长丽，吴丽丽，
申请(专利权)人：崂山国家实验室，
类型：发明
国别省市：
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