一种基于可见光通信的优选二光源室内定位方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及室内定位方法领域，具体为一种基于可见光通信的优选二光源室内定 位方法及系统。
【背景技术】
[0002] 基于LED绿色照明光源的可见光通信定位技术具有室内覆盖广、节能、安全、布设 简单、成本低、电磁兼容性好等突出优点。目前研究中涉及到的定位算法主要有指纹识别 法、可见光信标、图像传感器成像法和几何测量法。几何测量法主要采用三边定位法、三角 定位法和双曲线定位法，这三种方法都需要通过测量几何关系中的边长或角度，从而计算 出待测点的位置信息，具体的测量方法主要有：信号到达时间（T0A)、信号到达时间差 (TD0A)、信号强度(RSS)、信号往返时间（RT0F)、信号到达角度(A0A)等。目前几何测量法主 要针对二维平面点的定位，算法效率不够高，定位速度比较慢，最少需要解三个方程，有的 需要解四个以上的方程，而不同测距方法对定位精度影响较大，在室内环境由于信号多径 反射、发光强度波动、人和物的移动会对信号光的遮挡都会影响定位的精度和稳定性。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种基于可见光通信的优选二光源室内定位方法及系统， 以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:一种基于可见光通信的优选二光源 室内定位方法，包括以下步骤：
[0005] S1:初始化，LED照明通信控制管理系统根据设定的各LED灯信标、坐标数据、被定 位物体所处平面距LED照明灯分布平面的垂直距离h、多址方式和正交码配置对LED照明通 信一体化模块进行数据初始化；
[0006] S2:启动系统，LED照明通信一体化模块的驱动电路为LED上电，使各LED发光，调制 电路根据设置的数字调制方式和多址方式周期性的发送各LED的信标和坐标数据，同时，一 体化模块根据发光强度检测电路检测到的各LED发光强度调整直流偏置电流的大小，使得 各LED发光强度相等；
[0007] S3:信号接收及信号处理，定位模块通过光探测器接收光信号并转换为电信号，通 过滤波、信号放大、以及同发送端相对应的解调及解码方式，得到照明系统各LED所发射的 信标、坐标、垂直高度等数据，通过测量与各LED灯所对应的接收信号的强度大小，并保存这 些数据供下一步的排序操作使用；
[0008] S4:排序，通过比较所接收到的各LED信号强度的大小，按由大到小的顺序排序；
[0009] S5:初步定位，通过接收到的LED信标及其对应信号强度大小，可判断接收器所处 的位置范围，在此基础上优选出两个信号质量最好的LED光源；
[0010] S6:选定光源，确定优选的定位LED光源后，以此两光源的连线为x轴，其中一个光 源为坐标原点，通过判断接收器投影到LED照明灯分布平面的位置，此位置到x轴的垂直连 线的平行线且过坐标原点，方向指向接收器投影一侧为y轴方向；
[0011] S7:测量距离，测量两个优选光源与定位物体之间的距离，由接收信号强度法 (RSS)测距，得到rl和r2的值；
[0012] S8:计算相对坐标，通过公式(4)和公式（5)得出接收器的相对位置坐标信息（X， y)；
[0013] S9:计算精确坐标，根据接收到的两个优选光源的绝对坐标信息，把代入公式得出 的接收器相对位置坐标(X，y)转换为室内空间的绝对坐标，即确定出被定位物体在室内空 间的位置信息。
[0014] 优选的，所述步骤S8中的公式(4)为：
[0015] x=RxyL4C〇s(p= (ri2-r2*+a2) /2a
[0016] 公式(5)为：
[0017] y= RxyL4sintp= MaW-h2)- (r!2- r22+a2>2} 1/2/2a。
[0018] 一种基于可见光通信的优选二光源室内定位系统，包括LED照明通信控制管理系 统，所述LED照明通信控制管理系统与LED照明通信一体化模块双向电性连接，所述LED照明 通信一体化模块与定位模块信号连接。
[0019]优选的，所述定位模块由光信号接收模块、信号处理模块构成。
[0020] 与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明通过简化三边定位算法，只需要优 选出两个LED光源，通过这两个LED光源的位置信息和测距结果确定定位点的坐标，本发明 通过提出的算法，避免了普通算法效率低的问题，同时通过测量条件的优化提高了定位精 度，本发明用于定位系统具有定位速度快、结构简单、稳定性高等特点。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明室内定位系统结构示意图；
[0022]图2为定位的流程图；
[0023]图3为室内照明模型图；
[0024]图4为二光源定位几何关系图。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]请参阅图1-4,本发明提供一种技术方案:一种基于可见光通信的优选二光源室内 定位方法，包括以下步骤：
[0027] S1:初始化，LED照明通信控制管理系统根据设定的各LED灯信标、坐标数据、被定 位物体所处平面距LED照明灯分布平面的垂直距离h、多址方式和正交码配置对LED照明通 信一体化模块进行数据初始化；
[0028] S2:启动系统，LED照明通信一体化模块的驱动电路为LED上电，使各LED发光，调制 电路根据设置的数字调制方式和多址方式周期性的发送各LED的信标和坐标数据，同时，一 体化模块根据发光强度检测电路检测到的各LED发光强度调整直流偏置电流的大小，使得 各LED发光强度相等；
[0029] S3:信号接收及信号处理，定位模块通过光探测器接收光信号并转换为电信号，通 过滤波、信号放大、以及同发送端相对应的解调及解码方式，得到照明系统各LED所发射的 信标、坐标、垂直高度等数据，通过测量与各LED灯所对应的接收信号的强度大小，并保存这 些数据供下一步的排序操作使用；
[0030] S4:排序，通过比较所接收到的各LED信号强度的大小，按由大到小的顺序排序；
[0031 ] S5:初步定位，通过接收到的LED信标及其对应信号强度大小，可判断接收器所处 的位置范围，在此基础上优选出两个信号质量最好的LED光源；
[0032] S6:选定光源，确定优选的定位LED光源后，以此两光源的连线为x轴，其中一个光 源为坐标原点，通过判断接收器投影到LED照明灯分布平面的位置，此位置到x轴的垂直连 线的平行线且过坐标原点，方向指向接收器投影一侧为y轴方向；
[0033] S7:测量距离，测量两个优选光源与定位物体之间的距离，由接收信号强度法 (RSS)测距，得到rl和r2的值；
[0034] S8:计算相对坐标，通过公式(4)和公式（5)得出接收器的相对位置坐标信息（X， y)，公式(4)为：
[0035] x二RxyL4C〇sf二（rJ-rfVa2) /2a
[0036] 公式(5)为：
[0037] y= RXJ,L4sin(p={4a2(rr-h2)- (ri2- r22+a2)2| 1/2/2a ；
[0038] S9:计算精确坐标，根据接收到的两个优选光源的绝对坐标信息，把代入公式得出 的接收器相对位置坐标(x，y)转换为室内空间的绝对坐标，即确定出被定位物体在室内空 间的位置信息。
[0039] 一种基于可见光通信的优选二光源室内定位系统，包括LED照明通信控制管理系 统，LED照明通信控制管理系统与LED照明通信一体化模块双向电性连接，LED照明通信一体 化模块与定位模块信号连接，定位模块由光信号接收模块、信号处理模块构成。
[0040] 为说明本发明的算法，不失一般性给出室内照明模型如图3所示，图3中给出的室 内LED照明灯分布平面图，每行和每列相邻的照明灯间距为常数a，间距的大小可根据室内 光照度的要求和LED灯发光功率的大小在照明系统设计时进行调整，随着室内空间的增大， 照明灯行列数可相应增加。
[0041] 每个照明灯都分配唯一的ID号标识，并有确定的位置坐标，模型要求每个灯的发 光强度相等，实际系统可以通过发光强度控制模块实时监控，保证每个LED等发光强度的一 致性。
[0042]定位接收器能接收并解调LED灯发射的信标ID和坐标位置信息，接收器能区分不 同LED灯所发信号是由于系统采用了以下可选的多址技术:频分多址(包括正交频分多址、 波分多址）、时分多址、码分多址等技术。不失一般性，通常反射耗损较大，室内反射光