[发明专利]基于可见光的室内定位系统

说明书

优先权文件

本申请请求享有于2014年12月10日递交的题为"Visible Light Based Indoor Positioning System"的申请号为2014905003的澳大利亚临时专利申请的优先权，在此通过引用并入其全部内容。

技术领域

本发明涉及基于可见光的室内定位系统。

背景技术

基于位置的服务正在变得日益重要。通过知晓使用者的物理位置，移动装置可向使用者提供足够的信息，且支持不同的移动应用。例如，人可在他/她的智能电话中具有导航应用和跟踪/监测应用。在通信网络中，如果使用者的位置信息已知，则可进行诸如网络规划、网络适配、负载平衡等的应用。已经针对室外和室内定位开发了不同的技术。

对于室外场景，完善的导航系统被称为全球定位系统(GPS)。GPS正在被广泛用于不但定位使用者的位置，而且还跟踪移动电话使用者的路径。GPS是基于卫星的系统，其依靠来自至少四颗卫星的信号来估计使用者的坐标。GPS的定位精度大约是几米，这在室内场景中是不可接受的。此外，卫星信号在建筑物内也遭受严重的衰减，造成GPS不可用作可接受的室内导航系统。

对于室内场景，提出了不同的系统，包括基于射频(RF)的系统、基于红外线的系统和基于超声的系统。这些提出的系统存在许多正面性和负面性。它们中的一些使用现有的基础设施，因此不昂贵，但其定位精度达到五米。一些系统具有良好的定位准确性，如，超宽带(UWB)系统；然而，它们很昂贵。类似地，一些定位系统，如基于蜂窝的定位系统，从基站(BS)估计使用者的位置，引起了使用者的隐私方面的忧虑。

可见光通信(VLC)由于发光二极管(LED)和光电传感器的进步而变得受关注。可见光谱是免授权的，且相比于射频(RF)具有宽得多的带宽。VLC是节能的，因为除用于室内定位外，可见光还可用于照明和通信两个目的。此外，人们可在RF敏感的区域如医院中使用VLC。

注意，在本说明书中，用语"定位"和"跟踪"可互换使用，以意指获得或计算移动装置的位置和/或定向。所谓的获得或计算可由移动装置或由移动装置外部的装置来执行。当执行"定位/跟踪"时，移动装置可处于运动或静止。注意，移动装置的任何物理附加元件都可认作是移动装置的一部分。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于实现移动接收器的室内定位的方法，包括：探测所述移动接收器相对于第一坐标系的定向；使用定位在所述移动接收器上的至少三个有效可见光接收区域来测量光强度，其中所述至少三个有效可见光接收区域被定向成使得由所述至少三个有效可见光接收区域中的每个对来自相同光源的光的光强度的测量结果不同于其它；以及基于(1)代表由所述至少三个有效可见光接收区域测得的、来自相对于第二坐标系定位的至少两个不同光源的光的光强度的信号，(2)所述至少两个不同光源相对于所述第二坐标系的位置及(3)探测到的所述移动接收器相对于所述第一坐标系的定向，产生实现所述移动接收器相对于所述第二坐标系的三维室内定位的输出。

根据本发明的第二方面，提供了一种室内定位系统，包括：用于向单个光学接收器提供可见光信号的相对于第二坐标系定位的至少两个不同光源；以及移动接收器，其包括：用于探测所述移动接收器相对于第一坐标系的定向的装置；用于测量光强度的至少三个有效可见光接收区域，其中所述至少三个有效可见光接收区域被定向成使得由所述至少三个有效可见光接收区域中每个对来自相同光源的光的光强度的测量结果不同于其它；以及处理器，其被编程为基于处理(1)代表由所述至少三个有效可见光接收区域测得的来自所述至少两个不同光源的光的光强度的信号，(2)所述至少两个不同光源相对于所述第二坐标系的位置和(3)探测到的所述移动接收器的定向，产生实现移动接收器相对于第二坐标系的三维室内定位的输出。

根据本发明的第三方面，提供了一种移动接收器，包括：用于探测所述移动接收器相对于第一坐标系的定向的装置；用于测量光强度的至少三个有效可见光接收区域，其中所述至少三个有效可见光接收区域被定向成使得由所述至少三个有效可见光接收区域中的每个对来自相同光源的光的光强度的测量结果不同于其它；以及处理器，其被编程为基于处理(1)代表由所述至少三个有效可见光接收区域测得的、来自所述至少两个不同光源的光的光强度的信号，(2)所述至少两个不同光源相对于所述第二坐标系的位置及(3)探测的所述移动接收器的定向，产生实现移动接收器相对于第二坐标系的三维室内定位的输出。

附图说明

将参照附图来讨论本发明的实施例，在附图中：