用于确定构造物中对象的位置的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于确定构造物中对象的位置的方法。该对象从设置在构造物中的多个光源接收已调制光波。调制是单独编码的，并且光源在构造物中的位置是已知的。调制信号是同步的，并因此能够基于测量每个接收的已调制光波的相位与比较相位之间的相位差来确定对象的位置。相位差被用于距离计算，而该距离计算给出对象的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，该构造物包括多个发射由单独编码的调制信号进行调制的已调制光波的光源，其中每个光源在构造物中的位置是已 知的。该方法包括同步调制信号，以及在该对象处接收来自至少多个所述光源的相应的已 调制光波。
技术介绍
广泛地认识到，可控光源注定成为用于室内和室外照明应用的主要发光源，通过 可控光源能够创造定制的照明环境。为了获得好的可控性，以对光源单独进行编码的调制 信号的形式为光源提供单独的标识符。也就是说从光源发射的光是编码的。通常每个光源 的位置已经确定，并且因此是已知的。 这种可单独标识的光源对于确定对象的位置又是有用的，该对象在构造物之内并 且被提供有用于检测由光源所发射的光的检测器。通过接收来自多个光源的编码的光以及 确定到每个具有已知位置的光源的距离，也就能够确定对象的位置(2D或者3D位置)。 在美国专利No. 6， 865， 347中公开了一些已知解决方案的范例，这些解决方案用 于通过具有已知位置的编码的光源来确定对象的位置。所公开的解决方案中的一个解决方 案利用了来自多个光源的编码的光与所接收的该编码的光的信号强度的结合。依靠所接收 的信号强度(其在距离上是衰减的)给出相当不精确的位置，并且另外还需要关于所传送 的信号强度的额外的知识。在US 6，865，347中提出的另一个解决方案是特别设计的光检 测器，该光检测器由于其几何结构产生角度数据，使得能够检测来自单一光源的光以便进 行3D位置确定。这个可替换的解决方案也使用了接收信号强度(RSS)来确定到光源的距 离，并且具有相对复杂的结构。给出的另一个可替换的解决方案是采用时间延迟测量，即为 多个光源确定编码的光从光源行进到检测器所用的时间。这个解决方案具有如下缺点需 要完全同步的系统和非常高频率的测量以便检测传播时间并且将该时间转换成具有高精 度的距离。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种，其能够缓 解上述现有技术的缺点并且提供以合理的高频率确定精确位置的方法。 这个目的是通过如权利要求1中所限定的根据本专利技术的用于确定对象位置的方 法得以实现的。 因此，根据本专利技术的一个方面，提供一种，该 构造物包括多个发射由单独编码的调制信号进行调制的已调制光波的光源，其中每个光源 在构造物中的位置是已知的。该方法包括 同步调制信号； 在该对象处接收来自至少多个所述光源的相应的已调制光波；3 基于测量每个接收的已调制光波的相位与比较相位之间的相位差来确定对象的位置，并且通过所述相位差来确定距离。 通过测量调制信号与相位参考之间的相位差以便确定将在位置确定中使用的距 离，所涉及的操作频率不需要像RF测量或者如上所述的传播时间测量那样高。而本专利技术的方法依然提供了较高的位置精度。 需要注意的是，术语"构造物"意味着被设置为携带有关注类型的光源的任何构造物，包括但不局限于建筑物、建筑物中的房间、交通工具、无墙的有顶区域等等。 依照如在权利要求2中所限定的该方法的一个实施例，其涉及从与调制信号同步的参考信号获取比较相位。该同步提供了相对简单的相位差确定，将易于被本领域技术人员所理解。 依照如在权利要求3中所限定的该方法的一个实施例，该距离是对象与发射相关 的已调制光波的光源之间的距离。倘若利用刚刚提及的同步，那么这是确定对象位置的最 直接、简单并因此是有利的方式。此外，为了确定3D位置，采用对象与所述多个光源中的至 少三个不同光源之间的确定的距离。 依照如在权利要求5中所限定的该方法的一个实施例，从另一个接收的已调制光 波获取比较相位。在该实施例中，由于各调制信号相互比较，所以不需要(外部的)同步的 参考信号。 依照如在权利要求6中所限定的该方法的一个实施例，倘若使用刚刚提及的各调 制信号之间的比较，则对象位置的确定优选地包括 采用来自至少四个不同光源的已调制光波来测量至少三个不同的相位差，这些相位差被用于确定至少三个距离，以及； 采用确定的距离来确定对象的3D位置。 依照如权利要求7中所限定的该方法的一个实施例，通过已调制光波的不同组合 确定多个3D位置，并且这些多个3D位置被用于优化估计的3D位置。这提供了额外增加的 精度。 通过参考在下面描述的各个实施例，本专利技术的这些以及其他方面、特征和优点将 得以呈现和说明。附图说明 参考附图，本专利技术将被更加详细地说明，其中 图1示意性地示出了在安装有多个光源的构造物中的对象； 图2和图3是示出了根据本专利技术的的实施例 的流程图；以及 图4是根据本专利技术的光检测对象和系统的实施例的示意性框图。 具体实施例方式如图1所示的的第一实施例可适用于构造 物101，其中例如在房间的天花板(或者墙)上设置有多个光源103。对象107在构造物101 中。如图4所示，在对象107中提供的位置确定设备109的实施例包括光检测器111 (例如光电二极管)以及处理器113(诸如DSP或者CPU)。通过由参考时钟信号发生器105产生 的参考时钟信号(或仅仅是参考时钟)来同步光源103(其典型地可以是LED)。此外，通过 该参考时钟还同步光检测器111。可以按照本领域技术人员已知的任何适当的方式进行该 同步，其中参考信号发生器105可以是设置在构造物101中的分离的装置，或者是表示公共 参考时钟的虚拟装置。因此举例来说，使用专用的导线将参考时钟馈送到每个装置(即光 源或者检测器)；在电力线(即干线)上传送参考时钟；使用公共的50或者60Hz的电力线 产生参考时钟；或者将参考时钟无线地传送到各装置。 此外，每个光源103具有唯一的特性，通过在从光源103所发射的光中嵌入单独的 编码来提供该特性。优选地，通过用单独编码的调制信号(优选地是CDMA信号)对光进行 调制来获取该单独的编码。 另外，预先知道构造物101的每个光源103的位置。该知识可以按照本领域技术 人员已知的不同方式获取。通常，在构造物101的布局图上已经标识出光源103将被安装 的位置，并且有不同的技术来确定各个光源103中的哪一个光源被安装在哪个位置。 如图2的流程图所示，按照以下方式确定对象107的位置。假设要确定3D位置， 即3D坐标。至少三个不同光源的光必须到达检测器lll。在步骤201，发射检测的光的不 同光源103由其单独的编码信号所标识。在步骤202，与至少三个不同光源相关的编码信 号的相位各自与参考时钟进行比较，并且确定相位差。由于编码信号频率(诸如CDMA调制 频率)是已知的，所以在步骤203能够计算到该至少三个光源中的每一个光源的距离。然 后，使用这些距离以及光源103的已知位置来确定检测器111的3D位置，即对象107的3D 位置。这些计算本身对于已经获得如在此说明的关于一般专利技术构思的知识的本领域技术人 员来说是相当易于执行的，并因此将不进行详细说明。然后，将3D位置从位置确定设备109 传送到主控制器115，在该主控制器中其被显示或者用于监视目的或任何其他适当的目的。 附加地或者作为替换地，对象自身配备有显示器，其用于显示对象的位置。本专利技术有多种可 能的应用，例如资产跟踪、来访者引导、盲人的引导系统等。 在该方法的第二实施例中，各光源103不与光检测器111同步，但仍是相互同步 的。这样确定精确位置更加复杂。仍然假设要获得3D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定构造物（１０１）中对象（１０７）的位置的方法，该构造物（１０１）包括多个发射由单独编码的调制信号进行调制的已调制光波的光源（１０３），其中每个光源（１０３）在构造物（１０１）中的位置是已知的，该方法包括：同步调制信号，以及在该对象（１０７）处接收来自至少多个所述光源（１０３）的相应的已调制光波，其特征在于：基于测量每个接收的已调制光波的相位与比较相位之间的相位差来确定对象（１０７）的位置，并且通过所述相位差来确定距离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：PHA达明克，SB科拉克，L弗里，HTGM彭宁德夫里斯，EJ梅杰，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]