[发明专利]一种基于区域划分的自适应可见光室内定位方法

说明书

本发明公开了一种基于区域划分的自适应可见光室内定位方法，包括：发射机驱动多个LED发射可见光信号；接收机将接收光信号转换为电信号，得到光源对应的坐标位置及接收信号强度；对接收机中心PD的接收信号进行强度筛选，选择最强信号，由朗伯辐射公式计算接收机至光源的投影距离r₁；选择次强信号，由朗伯辐射公式计算接收机至光源的投影距离r₂，根据接收到的所有信号计算公平性函数值；根据得到的r₁、r₂及公平性函数值，判定目标接收机所处的区域，采用预设的定位算法计算出定位坐标。本发明改善了定位精度，实现了二维平面上的全覆盖、高精度定位，大大减小了现有定位方法的定位盲区。

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，特别涉及一种基于区域划分的自适应可见光室内定位方法。

背景技术

随着智能终端的日益普及和物联网技术的迅速发展，室内定位技术在物流管理、数字化员工、环境监测等领域的应用越来越广泛。通过高精度的室内定位技术，不仅可以在博物馆、超级市场、机场等大型复杂建筑物内部快速准确找到目标物的位置；还可以在紧急救援时帮助精确定位被搜救人员，及时发送位置信息，减少生命财产损失；除此之外，在智慧仓储中，室内定位能够为货物提供精确实时定位，使仓库管理系统对库存调配和未知状态完全可视化。

目前，室内定位技术主要有红外定位、射频识别(RFID)定位、蓝牙定位、无线局域网(WLAN)定位和超宽带(UWB)定位等。虽然这些技术在一定程度上可以满足人们日常室内定位的需求，但在实际应用中都存在一些问题，比如，红外定位技术和超声波定位技术需要安装额外的发射和接收装置、硬件实现成本高，当室内环境中存在非视距和多径效应干扰时，系统定位精度不高。基于射频的无线室内定位技术容易受到室内其他无线射频系统的干扰，影响定位精度，并且不能应用于对电磁敏感的环境，如医院、机场等。

近几年来，可见光通信(VLC)技术开始兴起，相较其它室内定位技术，可见光定位采用LED光源作为发射端，具有安全性高、无电磁干扰、精度高、成本低等优势。常见的室内可见光定位方法有接收信号强度(RSS)、到达时间(TOA)、到达时间差(TDOA)和到达角(AOA)。在这些方法中，基于TOA的定位方法要求收发端严格同步，基于TDOA的方法要对发射端进行同步处理，基于AOA的方法需要特殊的角度检测设备，而基于RSS的室内定位系统易于实现，无需增加硬件设备，在室内定位领域被广泛应用。

现有的基于RSS的室内定位方法虽然实现起来简单，但仍然存在以下问题：1)适用于特定光源布局场景，在现实空间中光源数目不定、光源布局多样化的场景下，使用受限；2)采用RSS指纹定位方法需要采集大量的指纹数据，消耗人力资源及时间成本；3)噪声对接收信号的影响较大，在房屋边缘角落时，定位效果较差，整个定位区域的定位效果差异大。

发明内容

本发明提供了一种基于区域划分的自适应可见光室内定位方法，以解决现有的基于RSS的室内定位方法普适性不强，复杂度大的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种基于区域划分的自适应可见光室内定位方法，包括：

发射机驱动多个LED发射可见光信号，并为每个LED分配标签及正交码；

接收机将接收光信号转换为电信号，并对电信号进行解码处理，由解出的标签得到光源对应的坐标位置及接收信号强度；其中，所述接收机包括一个位于其中心的水平光电探测器PD₀和环绕PD₀对称分布的多个倾斜光电探测器；

对PD₀的接收信号进行强度筛选，选择最强信号，由朗伯辐射公式计算接收机至最强信号光源的投影距离r₁；选择次强信号，由朗伯辐射公式计算接收机至次强信号光源的投影距离r₂，根据接收到的所有信号计算公平性函数值；