一种室内可见光定位系统及方法

摘要

本发明公开了一种室内可见光定位系统，通过LED灯、手持接收终端以及定位算法共同完成室内定位技术。LED灯在自身分配到的载波上调制位置信息，并进行逆快速傅里叶变换，然后送入驱动电路，以可见光的形式通过自由空间传播到空气信道。接收端通过光学透镜进行光汇聚，将其转换为电信号，进一步快速傅里叶变换，进行数字解调，并根据所检测的三个最强的功率信息，通过朗伯模型估算接收端与LED灯之间的距离。根据所携带的发射端位置坐标信息以及估计距离信息，最终计算接收坐标，进行定位。本发明可增强通信的可靠性，提高定位精度，有效抵抗LED小区之间通信的干扰。

主权项

一种室内可见光定位方法，其特征在于，通过如下步骤实现：步骤1：将各个LED灯的二进制位置信息的比特序列进行串并转换，得到多路并行的二进制位置信息，并将此多路并行的二进制位置信息调制到相互正交的子载波上，得到多路并行的调制位置信息；步骤2：对步骤1所得的多路并行的调制位置信息分别依次进行逆离散傅里叶变换、加入循环前缀和并串转换，分别得到调制编码后的信号，再分别通过驱动电路将相应的调制编码后的信号转换为光信号，通过相应的LED灯将此光信号以光照明的形式发送到空气信道；步骤3：通过手持接收终端对上述各个LED灯发送来的可见光进行汇聚并转化为电信号；步骤4：对上述各个电信号分别依次进行同步、去掉循环前缀、串并转换、离散傅里叶变换和子载波解调，对解调后所得的各个子载波进行判断，选取其中射频功率最强的三个子载波；步骤5：根据此射频功率最强的三个子载波的射频功率信息采用基于朗伯辐射模型的公式估算相应的三个LED灯的位置坐标分别与探测节点之间的距离，分别得到估算的距离值{d_e1,d_e2,d_e3}；步骤6：通过此估算的距离值{d_e1,d_e2,d_e3}利用三边测量法进行定位计算，其公式如下：$\left\{\begin{array}{c}{d_{e1}}^2={(x_1-x)}^2+{(y_1-y)}^2+{(z_1-z)}^2\\ {d_{e2}}^2={(x_2-x)}^2+{(y_2-y)}^2+{(z_2-z)}^2\\ {d_{e3}}^2={(x_3-x)}^2+{(y_3-y)}^2+{(z_3-z)}^2\end{array}\right.$其中，x_i、y_i、z_i(i＝1,2,3)分别为与射频功率最强的三个子载波相应的三个LED灯的位置坐标，x、y、z为探测节点的位置坐标，求解式中的三个线性方程，便得到探测节点的具体位置。