[发明专利]一种结合加速度计的LED室内2D定位方法

摘要

本发明提供了一种结合加速度计的LED室内2D定位方法，LED灯作为发射机并发送带有其位置信息的ID编码，移动设备作为接收机，将旋转角度考虑到定位方法中，使用带加速度计的接收机接收各LED灯的发射光并获取接收功率，通过加速度计的角度信息获取不同旋转角度下接收机的法线方向，引入入射角度的详细计算方法，将手持设备的旋转角度最终量化为入射角度，从而提供更高的定位精度，可将定位精度从现有技术的分米级或米级提高至厘米级；使用的接收机可以是日常使用的手机，由于大多数手机自带加速度计，定位过程中自动调用手机自带的加速度计的相关信息，使用成本较低，采用矩阵运算，软件实现复杂度低，不会影响手机运行速率。

主权项

1.一种结合加速度计的LED室内2D定位方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对室内照明系统的各LED灯进行编码，将各LED灯的编码以时分复用的形式加载到LED灯的发射光中；(2)使用带加速度计的接收机接收各LED灯的发射光并获取接收功率，在同一位置将接收机旋转K个不同角度，7≥K≥3，在各旋转角度下选取接收机的接收功率中最大的N个接收功率为有效接收功率，1≤N≤4，接收机获取不同旋转角度下的有效接收功率Prik和加速度计的角度信息，1≤i≤N，1≤k≤K；(3)定义向量Rik，其方向为不同旋转角度下接收机的法线方向、大小为∣Rik∣＝Prik，接收机的法线方向通过加速度计的角度信息进行确定；(4)定义平面Wik，平面Wik为经过向量Rik末端并垂直于向量Rik的平面，平面Wik的公式为：aik*x+bik*y+cik*z＝dik，(5)定义向量Ti，其方向从接收机指向接收到的发射光所对应LED灯，向量Ti即为入射光线，计算公式为：(6)计算接收机法线方向与入射光线的夹角，该夹角即入射角度计算公式为：(7)计算接收机与接收到的发射光所对应LED灯之间的距离Di，计算公式为：其中Pti为接收到的发射光所对应LED灯的发射功率，h为接收机与接收到的发射光所对应LED灯之间的垂直距离，C根据如下公式计算得到：式中，m为朗伯系数，A为接收端光接收面的物理探测面积，是接收机中的光滤波器的传播系数，是接收机中的光集中器的增益，由下式确定：式中，Φc为光集中器视角，n是折射率；(8)利用2D定位法计算接收机的二维位置坐标：(8‑1)设接收到的发射光所对应LED灯的坐标为(X_i,Y_i)，接收机的二维位置坐标为(x,y)，有r_i为接收到的发射光所对应LED灯与接收机的水平距离；(8‑2)令Q＝[x,y]T，由最小二乘法得到：Q＝(MTM)‑1MTN，其中，解得接收机的二维位置坐标(x,y)。