[实用新型]一种白光LED通讯室内定位系统

说明书

技术领域

本实用新型属于室内定位技术领域，具体地说，涉及一种白光LED通讯室内定位系统。

背景技术

全球定位系统GPS技术在建筑物内部及人口密集的城市接收的信号非常微弱，仅适合于室外定位导航。当前室内定位导航技术大多采用无线射频的方式，例如RFID、蓝牙、Wi-Fi、红外线、超声波等多种方式。

RFID定位技术利用了电感、电磁耦合及雷达反射的传输特性，通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据。RFID室内定位系统通常由电子标签、射频读写器、中间件及计算机数据库组成，其优点是通用性高、速率快、天线及产品模块体积小，已经广泛应用于门禁控制、IC卡、停车场管理等领域中；其缺点在于作用距离近，不易在室内兼容其他系统联合工作，并易受其他射频信号的干扰，定位精度较低。

蓝牙定位技术主要利用蓝牙基站不断发送广播报文，蓝牙终端设备收到广播报文后，测量出接收功率，带入到功率衰减与距离关系的函数中，测算出多个基站的距离，实现多点定位的功能。其优点是设备体积小并且易于集成在手机等移动终端内，适宜短距离、小范围定位；其缺点是蓝牙器件和设备比较昂贵，环境稳定性较差，其耗电量比较大，不适于室内复杂环境定位。

Wi-Fi定位技术是一种无线局域网络(WLAN)信号传输方式，接收端通过接收无线局域网热点AP发射的功率信号RSSI，利用各种测距方法测量用户与无线热点APR的距离。其优点是硬件平台的成熟，易于安装，成本较低；其缺点是易受其他射频信号的干扰，定位精度较低，定位器能耗较高不利环保。

红外线定位技术是将信号调制到红外线光谱，接收端通过接收调制过的红外射线信号来进行位置来估算，然后再通过有线或无线网络将数据传输给控制中心实现定位。其优点是具有相对较高的室内定位精度；其缺点是直线视距和传输距离较短，很容易受墙壁或其它障碍物遮挡，并且很容易被室内其他光源或热源干扰，大量铺设红外线设备对人体健康造成损害，室内定位的应用受到很大限制。

超声波技术是通过发射波与回波之间的时间差来计算物体间的距离，采用三角定位或三边定位方法确定物体定位的方法。其优点是系统简单，室内定位精度较高；其缺点是需要大量设备硬件，成本费用很高，受非视距和多径效应影响严重，使用范围有限。

于上述这些射频技术普遍存在易受其它射频信号干扰，稳定性差，定位精度不高，定位距离短，无线通信频谱资源占用重叠的现象严重等问题，均不适宜室内复杂环境定位。因此产业界迫切需要一种普适，低功耗、定位精度高，能广泛应用于室内定位的技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术存在的缺陷，提供一种白光LED通讯室内定位系统，对现有技术普遍使用的室内照明LED灯具进行简单改造，不需另外铺设额外辅助设备条件下，具有照明与通讯定位双重功能，保密性好，安全性高，不受电磁波干扰，通信速率快，成本费用低，可见光波段属于空白频谱段，无需授权许可，能广泛应用于人口密集及射频禁用的室内定位。

其具体技术方案为：

一种白光LED通讯室内定位系统，包括发射中控平台1、多组发射机3(一个发射机配一个LED灯)、接收机4、后台解算平台5。发射中控平台1通过照明电力线路2与多组发射机3实现电力载波信息传递，多组发射机3每个发射机与匹配LED灯采用电路连接，多组发射机3通过发射光信号与接收机4实现通信，接收机4的定位信息通过蓝牙传给后台解算平台5解算。

发射中控平台通过电力载波技术，利用照明线路将分时规划指令报文传递给不同的发射机，发射机按指令将报文编码、调制处理为直流脉冲信号，耦合于LED驱动基准电源，驱动LED灯发射互不干扰的光信号,接收机将接收到的光信号进行系列处理，从而获得光信号的强度、传输时间长度等数字信息，并通过蓝牙接口传递给后台解算平台，后台解算平台自建立了优化融合算法软件，反馈闭环自适应校正系统，反复融合光传输时间长度与光强度衰减与距离函数关系，求解出接收机的坐标位置，并加载于地图上实现定位。

优选地，所述发射中控平台包括中央处理单元、RTC时钟模块、电力载波模块、对外接口、电源(AC/DC)。中央处理单元采用ARM+FPGA组成，其中ARM模块运行嵌入linux系统，并提供应用层软件，FPGA模块有信道编码、数据缓存、调制解调功能，ARM与FPGA采用数据、地址总线连接。RTC时钟为系统提供基准时间、时钟对时，电力载波模块通过电力线输送数字信号，对外接口带有LAN、WLAN、USB等人机交互接口，电源(AC/DC)模块为内部电路使用电源。