[发明专利]基于LiFi技术的智能停车场寻车系统

说明书

背景技术

随着经济的发展和科学技术的进步，现代室内停车场逐渐向大型化、多空间、多功能、智能管理的方向发展，相应的智能反向寻车系统应运而生。当室内停车场空间较大，楼层不单一，停车位较多时，车主返回停车场，面对相似的环境，很容易分不清楚车辆所停靠的位置，从而浪费一些时间在寻找车辆上，同时也给停车场内的行车安全带来一定的隐患。故而，停车场定位成为我们要解决的问题。

说起定位，大家自然都会想到GPS，在室内因卫星信号较差，而不能进行定位。随着室外定位(GPS) 和基于位置的服务(地图+导航)为用户带来的良好体验；特别是其所能带来的巨大的应用和商业潜能对室内定位技术提出了更高的要求和更多的需求。室内定位面临很多独特的挑战，比如说室内的环境动态性很强，不同室内具有不同的布局；某些室内环境位置区分精细，就需要更高精度来分辨不同的特征。虽然许多无线通信芯片来源于国外，但在应用上也受到单一技术无法解决各种挑战，并且不同解决方案存在不同的优势和不同的局限。国内外在室内定位技术应用领域都处于技术尝试阶段。

发明内容

本发明提供基于LiFi技术的智能停车场寻车系统，LiFi(可见光通信技术)，可见光通信作为一种新兴无线通信方式，因其能效高，绿色环保，不受电磁干扰影响，兼具照明和定位两种功能等优势而成为近年来的一个研究热点，基于可见光通信的室内定位技术也随之被提出。其原理是将需要传输的信息用脉冲宽度调制编译成LED的频闪信号，通过接受装置的光硅管、定时器模块、FSK技术完成光信号、电信号、数字信号的转换。

利用室内无处不在的照明光源作为发射载体，当用户进入灯具照明区域，利用智能手机的外设模块接收并识别光信号，解析出灯具发送的唯一识别信息。利用所获取的识别信息在地图数据库中确定对应的位置信息，完成定位。相比较其他定位技术，免去了基于位置信号强度的定位算法以及信息处理过程。

基于光波信号的调制原理已经可以应用在很多领域，利用其不同的代码信息，我们将利用停车场每一个车位的LED灯，编织成地图的节点。由于国内外手机摄像头识别光信号研究技术尚未成功，我们用我们所熟知的51单片机控制板作为接收装置，再利用蓝牙传输，向用户手机传输信息，从而构建了我们的停车场寻车系统。

本发明的技术方案如下：

一种基于LiFi技术的智能停车场寻车系统，包括：LED发射光源、LED光信号接收模块、数字信号处理模块、无线通讯模块、客户端、蓝牙模块、云端服务器，所述无线通讯模块包括WiFi模块以及无线4G模块，客户端为用户手机、云端服务器为一电脑；

所述基于LiFi技术的智能停车场寻车系统建立在 IP 网络基础设施环境之上，通过 WiFi 网络或移动网络为定位导航终端提供定位地图数据下载和地图服务，LED光源作为地图每个车位的节点标识。用户在停车场设置的诸多服务点处拿到LED光信号接收器，将接收器靠近车位灯，识别成功后，将手机再靠近接收器，该接收器将通过蓝牙通信与手机连接，唤醒手机地图app以及提供位置信息，结合下载的地图，可以轻松实现路径查询功能，再结合客户端手机自带的惯性传感器，进行导航引导。

所述光信号发射模块：

发射部分完成的功能就是调节出不同频率、不同占空比的可调方波信号，这里用到的是pwm脉冲宽度调制，在初次搭建时，我们选择用单片机的pwm的模块搭建运行环境，从而提供不同频率的正负电压，由于车库的LED灯功率较大，故我们接入H桥驱动电机电路来驱动LED。

按照上述，LED可以闪烁频率较高而且具有一段稳定的带宽，便于后期转换成数字信号。

所述光信号接收模块：

通过设计一个细长的管道加在硅管管的上面，在某一地点只能接收到有限个频率较强的光信号。硅光管通过接收光强变换，可以将发射模块的光信号通过空气介质转换成电信号，但此时电信号极其微弱，故我们用运算放大器设计了放大电路，可以将信号放大十倍左右。此时信号会受到很多干扰因素的影响，干扰因素包括其他光源以及自然白光的影响，故我们这时需将信号通过AD模块，以最高频率采样，再接入数字低通滤波器进行滤波，再恢复成方波信号，然后通过单片机的定时器模块读出频率值，这时我们通过FSK，完成频率带宽于数值的对应，从而完成车库位置的信息确认，所述编码可以包含时间信息、楼层信息以及车库相对位置信息等。再通过蓝牙装置将数码传给手机。

AD芯片可选用PCF8591，ADC0809或者直接使用微控制器内部AD，（转换速率要足够）等,光探测器我们选用硅光管而不是普通的光敏器件。