一种色坐标映射光源、色坐标定位系统

1.本实用新型涉及定位技术领域，具体涉及一种色坐标映射光源、色坐标定位系统。


背景技术：

2.定位技术在现代社会越来越重要，国民生活与生产无不依赖高精度的定位。传统的卫星定位系统如全球定位系统(global positioning system,gps)、北斗定位系统等已经拥有极高的定位精度，在空旷地区可以实现精确定位，然而在城市高楼林立的区域，卫星信号被极大削弱，gps等卫星定位方法在地下室、室内等场景不再适用，针对室内定位，近年来出现了许多室内定位技术如基站定位、无线局域网定位、光定位等。光定位作为一种新兴定位技术，拥有定位精度高、定位速度快等特点。然而目前出现的大多数光定位都是基于光调制且需要多个光源同时运作，这使得定位系统变得复杂，定位成本高，而且定位精度容易受到环境噪声的影响。
3.因此，行业内急需研发一种系统简单、精度高且稳定的室内光定位技术。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种只需单光源运作，不需要调制解调等相关通信领域的操作，拥有简单方便，同时定位精度高的色坐标映射光源、色坐标定位系统。
5.本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：
6.一种色坐标映射光源，包括：映射涂覆荧光层和led芯片；映射涂覆荧光层设置在led芯片的发射面，所述led芯片，用于激发映射涂覆荧光层发射出具有色坐标变化特性的光线。
7.优选地，映射涂覆荧光层为半球型、半椭球型或者类半球的自由曲面型的任一种。
8.优选地，映射涂覆荧光层包括荧光物与胶体的混合物；荧光材料为yag、量子点、钙钛矿中的任意一种。
9.优选地，led芯片为紫外波段芯片、紫光波段芯片或蓝光短波波段芯片中的任一种。
10.优选地，映射涂覆荧光层上的浓度、厚度均和投射面的色坐标有对映关系，投射面从中心向外部或沿某一方向色坐标随距离变化形成映射关系，所述映射关系为线性关系、指数关系、离散对应关系中的任一种。
11.一种色坐标定位系统，包括：定位模块和用于发射具有色坐标变化特性的光线的色坐标映射光源，定位模块搭载在位于室内的待定位物上，且待定位物位于色坐标映射光源的投射面内，所述定位模块，用于根据待定位物的色坐标参数匹配出与光源的相对坐标，并根据与光源的相对坐标和光源的绝对位置计算出待定位物自身的绝对坐标。
12.优选地，定位模块包括：色彩照度计和定位cpu；所述色彩照度计，用于获取待定位物的色坐标参数并传至定位cpu；所述定位cpu，用于将色坐标参数与预设色坐标参数与光
源相对位置的对应关系进行配对，得到待定位物相对于光源的相对位置，根据待定位物相对于光源的相对位置与光源的绝对位置，计算待定位物自身的绝对位置。
13.本实用新型相对于现有技术具有如下优点：
14.本实用新型的色坐标定位系统仅仅定位模块和用于发射具有色坐标变化特性的光线的色坐标映射光源即可实现室内的精确定位，简单操作方便，不需要调制解调等通信手段，定位精度高，为室内定位开创了一种精确光定位方法。
附图说明
15.构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
16.图1为本实用新型的色坐标定位系统的结构示意图。
17.图2为本实用新型的映射荧光涂层的荧光材料浓度分布图。
18.图3为本实用新型的色坐标定位系统中不同测量高度定位场景图。
19.图4为本实用新型的色坐标映射光源色的坐标限制区域图。
20.图5为本实用新型的多个色坐标映射光源同时定位的投射面图。
21.图6为本实用新型的包含光通信粗定位的色坐标定位系统图。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
23.参见图1、一种色坐标映射光源1，包括：映射涂覆荧光层12和led芯片11；映射涂覆荧光层12设置在led芯片11的发射面，所述led芯片11，用于激发映射涂覆荧光层12发射出具有色坐标变化特性的光线。
24.在本实施例，映射涂覆荧光层12为类半球的自由曲面型。映射涂覆荧光层12包括荧光物与胶体的混合物；荧光材料为yag、量子点、钙钛矿中的任意一种。led芯片11为朗伯体光源。映射涂覆荧光层12和led芯片11形成所形成的光源在投射面内形成规律的色坐标变化特性；
25.yag是钇铝石榴石。
26.在本实施例，映射涂覆荧光层12上的浓度、厚度均和投射面的色坐标有对映关系，投射面从中心向外部或沿某一方向色坐标随距离变化形成映射关系，所述映射关系为线性关系、指数关系、离散对应关系中的任一种。参见图2，如图2所示为圆形色坐标映射荧光涂层的荧光材料浓度分布情况，荧光材料的浓度随角度θ的增大而降低，随半径r的增大而升高，对应产生的投射光斑亦为圆形，圆形光斑内的色温随角度θ的增大而升高，随半径r的增大而降低，同时该投射面的照度随角度θ的增大而增大，随半径r的增大而降低；若荧光材料为多种材料，则可以在色坐标映射荧光层设置多个主色调区，如红、绿、蓝三种主色调区，在各自的主色调区再进行如上的浓度梯度变化设置，则可以获得更加精确的色坐标与位置对应关系，可以减少光源色温差异；荧光材料可以根据不同梯度变化，但荧光材料浓度变化是连续的，如在r相等的位置，浓度随角度θ线性变化，浓度＝kθ，k为常数；若有特殊要求，荧光材料浓度可以是分段或分段连续的。
27.参见图1，基于上述色坐标映射光源1的一种色坐标定位系统，包括：定位模块2和用于发射具有色坐标变化特性的光线的色坐标映射光源1，定位模块2搭载在位于室内的待定位物3上，且待定位物3位于色坐标映射光源1 的投射面内，所述定位模块2，用于根据待定位物3的色坐标参数匹配出与光源的相对坐标，并根据与光源的相对坐标和光源的绝对位置计算出待定位物3 自身的绝对坐标。
28.在本实施例，定位模块2包括：色彩照度计21和定位cpu22；所述色彩照度计21，用于获取待定位物3的色坐标参数并传至定位cpu22；所述定位 cpu22，用于将色坐标参数与预设色坐标参数与光源相对位置的对应关系进行配对，得到待定位物3相对于光源的相对位置，根据待定位物3相对于光源的相对位置与光源的绝对位置，计算待定位物3自身的绝对位置。
29.其中，色坐标映射光源1发出的白光色坐标变化在一定范围内，根据应用场合限定，所发生的色坐标变化肉眼无法察觉，色彩照度计21可以分辨。色彩照度计21中内置水平仪，在测量过程中进行角度矫正，色坐标测量(色彩照度计21)具有固定的角度，一般为垂直向上；定位cpu22中的相对位置信息库存储有预设色坐标参数与光源相对位置的对应关系。定位cpu22 具有存储记忆功能以及调试和输出接口，调试接口用于预设的色坐标参数与光源相对位置关系的更新以及色彩照度计21的重新标定，输出接口用于将获取的绝对位置进行输出。
30.适用于上述色坐标定位系统的一种色坐标定位方法，包括：
31.s1，粗定位：定位cpu22识别色坐标映射光源1上的标识，获取色坐标映射光源1的绝对位置；定位cpu22获取光源绝对位置的方式包括但不限于蓝牙、红外、wifi、光通信等；粗定位的具体执行方法参见图6，如图6所示为包含通信粗定位的色坐标定位系统，其包括基于色坐标定位的定位系统、调制电路41和光电探测器42；调制电路41用于给色坐标映射光源1提供特殊的定位id，光电探测器42用于探测光源所携带的id；其粗定位过程如下：调制电路41按照色坐标映射光源1所在的绝对位置进行id调制，色坐标映射光源1发出具有色坐标与位置映射关系的光线投射于待测面，待定位物3 上的光电探测器42首先探测到光源所携带的id，获取光源的绝对位置，完成粗定位。
32.s2，精定位：定位模块2获取待定位物3的色坐标参数，并根据色坐标参匹配出待定位物3相对于光源的相对位置，并根据与光源的相对位置和粗定位获得的光源的绝对位置计算出待定位物3自身的绝对坐标。
33.具体地，步骤s2包括：
34.s21，色坐标映射光源1发射出具有色坐标变化特性的光线；
35.s22，搭载定位模块2的待定位物3到达待定位点上，调整定位模块2 的测量角度和测量高度；定位模块2的测量角度与测量高度限制在一定的范围内，测量角度与测量高度可以根据不同的应用场合进行更改，通过调试端口可以进行测量参数的更改。参见图3，如图3展示了定位系统定位不同高度的待定位物(31、32)；测量角度为垂直向上即与地面成90
°
方向，测量高度一般为事先输入定位模块2，在定位系统安装过程中，提前获知待定位物3如运载机器人的高度，确定定位模块2在运载机器人上的安装高度，从而确定定位模块2与色坐标映射光源1的垂直距离。不同的测量高度在定位 cpu22中使用不同的预设的色坐标参数与光源相对位置的对应关系来匹配。具体来说，若系统在运作过程中需要改变机器人上定
位模块2的安装高度或更换不同高度的机器人，则可在定位cpu22中输入变换的初始高度，根据不同的高度，定位cpu22在计算过程会自动选取与高度相匹配的色坐标与光源相对位置的对应关系，即完成测量高度的变换。
36.s23，定位模块2中的色彩照度计21获取待定位点的色坐标参数和照度并传至定位cpu22；
37.s24，定位cpu22将色坐标参数、照度与预设色坐标参数与光源相对位置的对应关系进行配对，得到待定位物3相对于光源的相对位置；
38.s25，定位cpu22根据待定位点相对于光源的相对位置与光源的绝对位置，计算待定位物3自身的绝对位置。
39.在本实施例，步骤s21包括：led芯片11发射出强度呈朗伯体分布的光线，激发映射涂覆荧光层12，在照射面投射出具有色坐标变化特性的光线，色坐标变化特性与映射涂覆荧光层12的厚度分布或浓度分布具有映射关系。
40.在本实施例，在每个定位区域可以为一个光源，该光源的映射涂覆荧光层12上的浓度或者厚度和投射面的色坐标有对映关系，使得投射面目标面从中心向外部或沿某一方向色坐标随距离变化形成映射关系。参见图4，如图4 展示了色坐标映射光源1的色坐标限制区域，色坐标映射光源1的投射面所形成的光斑一般为圆形，根据场景所需，改变色坐标映射荧光层的荧光材料分布浓度，进而改变光源投射的色坐标分布情况，投射面的位置对应着色坐标限制区域内的色坐标分布，通过获取色坐标，可以得到投射面内的位置分布。
41.作为另一可实施例，参见图5，在每个定位区域可以为多个光源，多个光源共同形成的投射面从中心向外部或沿某一方向色坐标随距离变化形成映射关系，多个映射涂覆荧光层12共同作用使得投射面色坐标与光源相对位置形成映射关系。当多个色坐标定位系统同时并排运作时，投射面分为半径区域和非半径区域，色彩照度计21设有照度测量阈值，在半径区域内照度测量值高于阈值，在非半径区域内照度测量值低于阈值；非半径区域内的色坐标与位置对应关系事先也存储于定位模块2内；参见图5，光源为4个。半径区域内的定位过程如下：
42.s501.led芯片11发射出强度呈朗伯体分布的光线，激发映射涂覆荧光层12，在目标照射面投射出具有色坐标变化特性的光线，色坐标变化特性与荧光层厚度分布或浓度分布具有映射关系；
43.s502.搭载定位模块2的待定位物3或人到达待定位点上，调整测量角度，测量高度；
44.s503.定位模块2中的色彩照度计21获取待定位物3的色坐标参数和照度并传至定位cpu22；
45.s504.定位cpu22将色坐标参数、照度与相对位置信息库中的预先存储的半径区域内色坐标与光源相对位置的对应关系、非半径区域内色坐标与光源相对位置的对应关系分别进行配对。若判断为半径区域内，获取相对于光源的相对位置，并执行步骤s505
‑
s506；若判断为非半径区域内，获取相对于光源的相对位置，并执行步骤s507
‑
s508；
46.s505.定位cpu22实时获得光源的绝对位置；
47.s506.定位cpu22根据待定位点相对于光源的位置与光源的绝对位置，计算出自己的绝对位置。
48.s507.定位cpu22实时获得四个光源的绝对位置；
49.s508.定位cpu22根据待定位点(物)相对于四个光源的位置与四个光源的绝对位置，计算出待定位物3自己的绝对位置。
50.在另一可实施例中，定位区域设置多个光源，这样可以扩大定位区域的面积。虽然设置有多个光源。但是定位系统中的其他硬件增多，使得本方案的定位系统还是比较简单，且使用的定位方法也简单，精确度高。
51.上述具体实施方式为本实用新型的优选实施例，并不能对本实用新型进行限定，其他的任何未背离本实用新型的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。