[发明专利]一种基于偏振的可见光定位方法及其硬件系统

说明书

本发明公开了一种基于偏振的可见光定位方法及其硬件系统，基于偏振调制技术，灯具发出的光束经过发射端产生不同颜色不同偏振方向的偏振光束。发射端的第一偏振片将灯具发出的非偏振光转换为偏振光，经过液晶层对偏振光进行二进制色移键控(BCSK)调制，经过色散器对液晶层发出的偏振光色散为不同颜色的偏振光。在接收端，光束经过第二偏振片只通过一束偏振光且过滤掉其余方向的偏振光，将光的偏振变化转化为亮度变化，以被图像设备精确捕捉；结合基于相机的接收角度(AOA)定位算法，实现较高精度定位。本发明可以降低系统计算难度，提高可见光定位的精度，适用于电子移动终端设备，如智能手机，平板电脑，谷歌眼镜等。

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，具体涉及一种基于偏振的可见光定位方法及其硬件系统。

背景技术

可见光通信是一项在基础公共照明设施上增加数据传输功能就可以搭建无线通信网络的技术，与传统的无线通信技术相比，可见光通信技术具有带宽资源丰富、不受电磁干扰、兼顾照明与定位等优点。

由于受到多径效应和路径损耗的影响，传统的GPS导航定位并不能满足人们对于定位精度的要求。因此，出现了一系列基于蓝牙、WIFI、超声、红外的室内定位系统，但是由于定位精度和安装成本的问题，这些定位系统都并未得到大范围应用。可见光通信定位是一项提高室内定位精度的技术，室内照明灯具将信标节点附加到光源上发送出去，接收端接收识别光信号解析出灯具发送的身份识别信息，并利用相应定位算法完成定位。该技术能在不影响室内正常照明的情况下完成室内精准定位，同时灯具照明的大量应用，降低了技术成本，便于该技术推广。

现有基于强度调制的可见光定位系统中，考虑到大气湍流引起的光强闪烁效应，发射端需要提供高速率脉冲以避免灯光强闪烁造成的不良影响，从而系统接收端需要相当复杂的设备来满足对高速率脉冲的检测接收，系统的搭建成本提高且给系统的实现带来严重负担。因此,如何避免光强闪烁效应，更精确且低成本地进行可见光定位,是本发明亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于偏振的可见光定位方法及其硬件系统。

根据公开的实施例，本发明的第一方面公开了一种基于偏振的可见光定位方法，所述的可见光定位方法包括下列步骤：

S1、外部光源通过VLC发射端产生不同颜色且不同偏振方向的偏振光束，其中，所述的VLC发射端包括第一偏振片、液晶层和色散器，光束中携带定位信标的ID，在光信道传播过程中保留光束的偏振态；

S2、第二偏振片检测到一定方向的偏振光，然后图像传感器捕获图像，根据像素强度提取出信源数据，将检测到的信标通过二进制译码解调得到定位信标ID，通过查询信标数据库得到信标节点的室内位置坐标；

S3、将已得信标节点的室内位置坐标结合接收角度定位算法得到接收端的位置[Tx,Ty,Tz]，从而实现接收端的定位。

进一步地，所述的步骤S1包括以下步骤：

S101、所述的第一偏振片将光源发出的非偏振光束转化为偏振光；

S102、所述的液晶层施加控制电压进行偏振光的二进制编码调制，将需要发射的数据输入到FPGA中转化为控制电压，FPGA的输出端和液晶层的电极直接相连，通过对液晶层施加控制电压来进行偏振光调制，用暗亮状态编码“0”和“1”表示；

S103、色散器将通过的一束偏振光分散为多束偏振光，每一束光都有独特的颜色和偏振方向，且不同编码信息在任意方向接收到的颜色有明显区别。

进一步地，所述的步骤S2包括以下步骤：

S201、第二偏振片通过某一方向的一束偏振光而过滤其余方向的偏振光，进而得到有效的编码信息；