【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及室内空间定位，特别涉及一种室内光学空间定位方法及系统。
技术介绍
1、gps和bds定位技术在航空航天、无人驾驶等领域广泛应用。由于，室内空间拓扑结构复杂，在星历误差、多径衰落、地球自转等多种因素的干扰下，这两种定位方式的定位效果并不理想。为了解决这个问题，出现了多种平台和解决方案，包括超声波技术、地磁技术和射频识别技术，以弥补gps和bds在室内定位方面的不足。然而，这些室内定位解决方案存操作复杂、成本高、定位精度低等缺点。
2、光学定位技术作为一种新兴的室内定位解决方案，相比其他定位技术具有独特的优点。光学空间定位技术利用光学原理实现空间位置的精确定位，具有采集速度快、密度高，以及对多径效应的抵抗力强等特点。此外，光学空间定位技术不受电磁干扰的影响，具有更高的实时度和更准确的空间位置信息。在室内定位领域，基于激光的光学空间定位系统不仅更为简单、成本更低，而且具有更广泛的应用前景。
3、然而，现有的基于激光的光学空间定位系统通常使用单频激光作为发射单元，使用光电探测器或高速摄像机作为接收单元，这些系统成本较高。同时，在基于激光的光学空间定位系统中，接收单元通过检测到达时间(toa)、到达时间差(tdoa)、到达角(aoa)等信息来推测发射单元的姿态。这些技术具有高精度、稳定性好和测量范围广的优点，但也对光学信号处理算法和硬件电路提出了较高要求，对于复杂场景中的姿态解算问题仍然存在挑战。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种室内光学空
2、一种室内光学空间定位系统，所述系统包括发射单元、接收单元及解算单元，所述发射单元包括激光驱动模块、与所述激光驱动模块输出端连接的激光器、与激光器输出端连接的分束器，所述接收单元包括光纤定位板、与所述光纤定位板的光纤末端连接的光电检测模块、与所述光电检测模块的输出端连接的数模转换电路与滤波电路、与所述数模转换电路与滤波电路的输出端连接的数据采集卡，所述数据采集卡的输出端连接所述解算单元，所述光纤定位板按照三维坐标系相互垂直排列，所述发射单元和所述接收单元在室内自由空间中传输激光信号；
3、其中，所述激光驱动模块用于将电信号转变为激光信号，所述激光器用于发射出不同波长的激光信号，所述分束器用于将激光信号同时从不同角度发射至室内自由空间，所述光纤定位板用于接收空间中多个点的激光信号并将激光信号传输给光电检测模块，所述光电检测模块用于将激光信号转换成电信号，所述数模转换电路与滤波电路用于对电信号进行处理得到激光光强阵列信息，所述数据数据采集卡用于读取激光光强阵列信息并传送给解算单元，所述解算单元用于进行定位坐标解算输出定位点的坐标数据。
4、进一步的，所述解算单元包括处理器和智能定位算法，所述处理器是可编程控制器或单片机。
5、进一步的，所述激光器是由多个激光二极管组成的阵列式激光器，所述分束器采用三棱锥型排列，所述分束器之间的夹角为15-90°。
6、进一步的，所述光纤定位板中的光纤采用矩阵方式排列，所述光电检测模块是光电二极管或光敏电阻。
7、进一步的，所述发射单元还包括螺纹连接结构，所述螺纹连接结构设置于靠近所述激光驱动模块的一端。
8、本专利技术还提供了一种室内光学空间定位方法，所述方法基于上述室内光学空间定位系统，具体包括以下步骤：
9、s1、采集数据构建指纹数据库，并进行神经网络模型训练；
10、s2、发射单元在室内空间中发射三色激光束；
11、s3、三色激光束进入接收单元，接收单元对激光信号进行转换和处理，将获得的激光光强信息传递给解算单元。
12、s4、解算单元利用激光光强信息进行解算，预测出发射单元的位置坐标信息。
13、进一步的，所述步骤1具体包括：
14、s11、系统处于离线阶段时，采集室内空间不同位置的无线信号特征，形成指纹数据库；
15、s12、将发射单元处于室内空间不同位置时映射在光纤定位板上的坐标信息记录在exce l表中，形成定位点编号数据；
16、s13、利用指纹数据和定位点编号数据进行神经网络模型训练。
17、进一步的，所述步骤2具体包括：系统处于在线阶段时，发射单元在室内空间自由移动，为了确定发射单元的定位目标点，激光驱动模块将电信号转变为激光信号，激光器将不同波长的激光信号通过分束器从不同角度同时发射，发射出红、绿、蓝三色激光束。
18、进一步的，所述步骤3具体包括：
19、s31、三色激光束通过室内三维自由空间传输，光纤定位板接收空间中多个点的激光信号，接收到的激光信号通过内部光纤传输给光电检测模块；
20、s32、光电检测模块将激光信号转换成电信号，转换后的电信号进入数模转换电路与滤波电路，经过处理和转化，得到激光光强阵列信息；
21、s33、数据采集卡采集激光光强阵列信息并传送至解算单元。
22、进一步的，所述步骤4具体包括：
23、s41、解算单元的处理器获取激光光强阵列信息，进行矩阵变换，计算出激光在光纤定位板上的最大元素坐标；
24、s42、将该点的指纹特征输入神经网络模型，模型将根据指纹特征预测该点的位置，从而实现室内的精确定位。
25、本专利技术提供的一种室内光学空间定位方法及系统，与现有技术相比，具有以下有益效果：
26、1.本专利技术提出了一种室内光学空间定位方法及系统，通过特殊的暗室和光电探测器有效抑制了环境光源干扰，提高了定位精度和准确性。
27、2.本专利技术提出了一种室内光学空间定位方法及系统，采用矩阵型光纤定位板和不同波长的激光二极管，有效结合实际坐标参数和接收信号强度信息，解决了室内光学定位中的多径效应和非线性误差问题。
28、3.本专利技术提出了一种室内光学空间定位方法及系统，利用bp神经网络的指纹库定位方法，将深度学习技术应用于定位算法，在上位机中部署算法，减少了下位机的冗余计算，提高了综合性能和实时性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种室内光学空间定位系统，其特征在于：所述系统包括发射单元、接收单元及解算单元，所述发射单元包括激光驱动模块、与所述激光驱动模块输出端连接的激光器、与激光器输出端连接的分束器，所述接收单元包括光纤定位板、与所述光纤定位板的光纤末端连接的光电检测模块、与所述光电检测模块的输出端连接的数模转换电路与滤波电路、与所述数模转换电路与滤波电路的输出端连接的数据采集卡，所述数据采集卡的输出端连接所述解算单元，所述光纤定位板按照三维坐标系相互垂直排列，所述发射单元和所述接收单元在室内自由空间中传输激光信号；
2.根据权利要求1所述的室内光学空间定位系统，其特征在于：所述解算单元包括处理器和智能定位算法，所述处理器是可编程控制器或单片机。
3.根据权利要求1所述的室内光学空间定位系统，其特征在于：所述激光器是由多个激光二极管组成的阵列式激光器，所述分束器采用三棱锥型排列，所述分束器之间的夹角为15-90°。
4.根据权利要求1所述的室内光学空间定位系统，其特征在于：所述光纤定位板中的光纤采用矩阵方式排列，所述光电检测模块是光电二极管或光敏电阻。
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。