[发明专利]基于惯性定位和VLC技术的室内混合定位系统及方法

权利要求书

1.一种基于惯性定位和VLC技术的室内混合定位系统，其特征在于，

所述基于VLC技术的室内定位系统包括主要由下行发送模块和下行接收模块形成的可见光下行链路以及主要由上行发送模块和上行接收模块形成的可见光上行链路；其中：

所述下行发送模块包括：下行发送FPGA、驱动电路和白光LED；所述下行发送FPGA用来产生白光LED发送的信号帧，该信号帧包含了白光LED在室内的位置信息，所述驱动电路为白光LED提供合适的直流偏置，并把发送信号调制在白光LED的驱动电流上，所述白光LED将调制后的信号以白光形式发射出去；

所述下行接收模块包括：VLC定位传感器、下行接收FPGA和显示模块；所述VLC定位传感器将光强度信号或者角度信号转变为电信号，发送给所述下行接收FPGA，由所述下行接收FPGA计算出接收器的位置信息；

所述上行发送模块包括：上行发送FPGA、驱动电路和红外LED；所述上行发送FPGA用于产生上行发送的信号帧，该信号帧包含了接收器的位置信息，所述驱动电路与所述红外LED将信号调制到红外LED驱动电流上并以红外线的形式发送出去；

所述上行接收模块包括：红外接收模块和上行接收FPGA；所述红外接收模块从接收到的红外线中提取出接收器的位置信息，所述上行接收FPGA将接收器的位置信息进行管理保存；

所述基于惯性定位的系统包括：陀螺仪、加速度传感器、FPGA；所述陀螺仪用于测量接收器的移动方向；所述加速度传感器用于测量接收器的移动距离，所述FPGA负责惯性定位算法的软件实现以及两定位系统定位结果的选择。

2.根据权利要求1所述的基于惯性定位和VLC技术的室内混合定位系统，其特征在于，所述下行发送FPGA和上行接收FPGA通过一个FPGA实现。

3.根据权利要求1所述的基于惯性定位和VLC技术的室内混合定位系统，其特征在于，所述上行发送FPGA和下行接收FPGA通过一个FPGA实现。

4.根据权利要求3所述的基于惯性定位和VLC技术的室内混合定位系统，其特征在于，所述下行接收FPGA和惯性定位系统中的FPGA通过一个FPGA实现。

5.根据权利要求1所述的基于惯性定位和VLC技术的室内混合定位系统，其特征在于，所述下行接收模块中的VLC定位传感器是能够测量接收器入射光线光强度或者方位角和顶角的任何传感器。

6.根据权利要求1所述的基于惯性定位和VLC技术的室内混合定位系统，其特征在于，所述下行接收模块还包括显示模块，所述显示模块将计算出来的位置坐标进行显示。

7.一种基于惯性定位和VLC技术的室内混合定位方法，其特征在于，采用如权利要求1至5中任一所述的定位系统来实现，在接收器可以接收到LED直射光线的室内环境下，定位结果由VLC室内定位系统提供；当接收器进入到室内没有直射光线的阴影区域时，定位结果由惯性定位系统提供，其中惯性定位系统所需的初始位置，由VLC室内定位系统提供。

8.根据权利要求7所述的基于惯性定位和VLC技术的室内混合定位方法，其特征在于，所述基于VLC技术的室内定位系统，通过三维动态室内定位算法进行定位计算，具体是：首先，接收器通过VLC定位传感器接收到某个白光LED发射的光信号，由RSS算法计算出在水平面上接收器的投影到该白光LED投影之间的距离，由此可以求得以该白光LED投影为圆心，以接收器投影到该白光LED投影之间的距离为半径的圆方程，同时，由VLC定位传感器测得的入射光线的方位角，可以计算得到接收器投影与该白光LED投影所在直线的方程，由该两个方程可以求得交点坐标，然后，将接收器沿任一方向移动一段距离，该方向由VLC定位传感器测得，接收器在新的位置上重复以上算法过程，由所得到的方程组计算出接收器的三维位置坐标。