[发明专利]一种基于可见光通信的室内定位方法及系统

说明书

本发明涉及定位技术领域，公开一种基于可见光通信的室内定位方法及系统，其通过引入量子点光转换材料的LED发出特定波段的光信号，在特定波段的光信号上携带LED在室内固有位置的编号，通过手机的光电探测器接收该特定波段的光信号并进行存储，根据是否是特定波段、是否重复出现、两次出现的时间间隔是否与LED发射光信号的时隙间隔相等进行筛选，最后再从中挑选光强最大的光信号进行解码，再根据解码得到的编号在室内地图上查找对应的LED，即可获得用户在室内的位置，最后通过图形化界面进行显示。用户只需用手机在室内的LED下接收光信号，通过手机上嵌设的光电探测器和软件即可显示位置和查找操作。本发明算法简单，处理速度快，且受干扰小，准确度高。

技术领域

本发明涉及定位技术领域，特别是涉及一种基于可见光通信的室内定位方法及系统。

背景技术

随着智能终端软硬件技术、无线传感技术、移动互联网技术等的不断完善和发展，人们逐渐进入万物互联时代。室内定位作为传感技术与智能终端的一种结合技术，其近年来在定位精确度、响应速度和制造成本等领域的研究上实现了较大进展。传统的传感器节点定位技术按照节点的位置属性可分为户外定位以及室内定位技术，其中，室内定位技术根据其使用电磁波不同，可分为红外线定位技术、可见光定位技术、超声波定位技术、射频识别(RFID)定位技术等；根据其组网协议或者设计不同可分为蓝牙定位技术、Zigbee定位技术、WiFi定位技术、超宽带定位技术(UWB)等。上述技术一般利用节点质心位置、传输时间、传输角度、节点密度等参数从已知节点位置来推导盲节点位置，其计算方式包括三边测量法、三角测量法、多边测量的极大似然估计法、凸规划定位算法等。

在上述定位技术中，红外线定位技术视距传播，穿透性极差，也极易受灯光、烟雾等环境因素影响。超声波定位技术在空气中的衰减较大，使用在反射测距时受多径效应和非视距传达影响很大，造价较高。射频识别(RFID)定位技术不具有通讯功能，抗干扰能力较差，不便于整合到移动终端之中。蓝牙定位技术稳定性稍差，受噪声信号干扰大，且价格昂贵。Zigbee定位技术信号传输受多径效应和移动的影响很大，成本较高。WiFi定位技术用于室内定位的精度只能到达2米左右，无法做到精准定位，并且WiFi热点有时开有时关，不能一直传输信号。超宽带定位技术(UWB)中，新参加的盲节点需要主动参与通讯，使得功耗较高，并且事先也需求布局，且难以实现大规模室内掩盖。此外，全球定位系统在通过墙体后卫星定位信号会有严重的衰弱，也不能在室内环境提供可靠且高精度的定位环境。

相比上述定位技术，基于可见光通信的室内定位算法采用固有白光LED发出的照明光作为载波传输信息，仅需要通过对亮度、光场分布的调节来实现不同距离、不同带宽条件下的通信。相较于其他室内定位技术，基于可见光通信的室内定位算法具有响应速度快、抗电磁波干扰、收发装置简单、精度高、保密性以及可拓展性强等优点，可用于商场、办公室、地下停车场等复杂室内环境场景下的定位。

目前传统的、基于可见光的室内定位方法一般采用室内三维定位算法，利用三个及以上摄像机图像跟踪目标，从图像传感器获得投影特征从而获得对应LED灯的三维坐标。也就是说，传统室内定位方法一般利用多个已知节点位置来推导盲节点位置，需要提前布局多个已知节点，涉及到的设备以及装置较多，并且算法较为复杂，不适用于空间环境复杂的场所不适用于大型商场、室内步行街、地下停车场等范围较大、空间环境较为复杂的场所。