一种基于双图像传感器和可见光通信技术的高精度室内定位方法

摘要

一种基于双图像传感器和可见光通信技术的高精度室内定位方法，包括如下步骤：步骤1：在室内天花板上安装一个LED阵列；步骤2：利用可见光通信技术，3个LED灯源在照明的同时发送各自的三维坐标信息，同时使用两个图像传感器接收并解调三维坐标信息；步骤3：确定LED光源在图像传感器上生成的LED图像的中心位置；步骤4：利用已知参数h、f、L，并通过三角几何关系分别计算出3个LED灯源与未知点P之间的距离d1、d2、d3；步骤5：利用已接收到的3个LED灯的三维坐标信息以及d1、d2、d3，使用两点之间的距离公式建立3条距离方程，联立方程组求解得到未知点的三维坐标。本发明有效提高定位精度。

主权项

一种基于双图像传感器和可见光通信技术的高精度室内定位方法，其特征在于：所述室内定位方法包括如下步骤：步骤1：在室内的天花板上安装一个LED阵列；所述的LED阵列至少要有3个LED灯源，同时LED分布不能够共线；步骤2：利用可见光通信技术，3个LED灯源在照明的同时发送各自的三维坐标信息(x₁,y₁,z₁),(x₂,y₂,z₂),(x₃,y₃,z₃)，同时使用两个图像传感器接收并解调3个LED发送的三维坐标信息；所述LED灯源与所述图像传感器之间的距离为h；所述两个图像传感器上方各自固定有一个参数完全相同的透镜，所述透镜焦距为f，用于对3个LED光源发出的光线进行空间分离；所述透镜与图像传感器的距离为f，所述透镜中心位于图像传感器中心的正上方；两个图像传感器之间的距离为L，两个图像传感器能够进行定位的未知点P位于两透镜连线的中点；步骤3：确定LED光源在图像传感器上生成的LED图像的中心位置，所述的LED图像为LED光源发出的光经过透镜进行空间分离后被图像传感器接收，在图像传感器上生成的光斑图像，近似为圆。步骤4：利用已知参数h、f、L，并通过三角几何关系分别计算出3个LED灯源与未知点P之间的距离d1、d2、d3，过程如下：步骤4.1：计算LED图像中心到图像传感器中心的距离i；步骤4.2：过LED灯作一条垂直于透镜平面的垂线长度为h，由此LED、垂足以及透镜的中心就构成了一个直角三角形。所述的垂足即为所述垂线与透镜平面的交点；步骤4.3：LED图像中心、图像传感器中心以及透镜中心同样构成一个直角三角形，两条直角边的长度分别为f和i。由于该直角三角形与LED和透镜构成的直角三角形相似，利用两个三角形相似关系，即可求得LED到一个透镜中心的距离；同理，求得LED到另一个透镜中心的距离；步骤4.4：利用步骤4.3中求得的LED分别到两个透镜中心的距离以及未知点P到透镜的距离，通过三角形的余弦定理就可求得LED到未知点P的距离；同理，求得3个LED与未知点P的距离分别为d1、d2、d3，所述未知点P到透镜的距离为L/2。步骤5：利用已接收到的3个LED灯的三维坐标信息(x₁,y₁,z₁),(x₂,y₂,z₂),(x₃,y₃,z₃)以及3个LED与未知点P的距离d1、d2、d3，使用两点之间的距离公式建立3条距离方程，联立方程组求解得到未知点的三维坐标。