[发明专利]一种基于频移键控的室内可见光定位及信息推送方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于频移键控的室内可见光定位及信息推送方法，属于可见光通信技术领域。

背景技术

基于可见光通信(VisibleLightCommunication,VLC)技术的室内定位方案由于利用白色半导体发光二极管(LightEmittingDiode,LED)发射的白光作为定位信号的载体，所以没有电磁辐射，不受应用环境的限制；并且VLC的传输信道一般采用直射信道，多径干扰比较小，所以该定位方案可以达到比较高的精度；另外，基于VLC技术的室内定位系统与未来的VLC通信技术相兼容，因此不需要昂贵的硬件设备投入，成本比较低。在“一种基于可见光标签的室内定位方法”(专利申请号为201410084621.2)中提出了一种采用时分复用的方法实现标签的可见光定位并推送信息，但是基于时分复用方法，需要所有LED级连实现同步。这种方式在具体实施中需要增加同步方案可拓展性不足。

发明内容

本发明的目的是为基于时分复用的室内可见光定位及信息推动方法中同步信号定位可拓展性差、设备复杂的问题，提出一种用频移键控实现室内可见光定位及信息推送的方法，各个LED不需要同步即可实现定位，并完成信息的推送。

一种基于频移键控的室内可见光定位及信息推送方法，具体包括以下步骤：

步骤1：构建一个可见光定位系统，系统包括上位机、多个LED发射模块和可见光接收模块；所述LED发射模块包括驱动电路和LED；所述可见光接收模块包括光电探测器、放大电路、模数转换器及处理器。所述驱动电路实现的功能为将待发送信息转换为光信号，并完成频移键控调制、放大和加载到LED上发送。

步骤2：上位机将待发送信息加载对应的数据帧头后传输给相应的LED发射模块。所述待发送信息为各个LED位置(ID)信息和需要推送的信息(如语音、视频等)。所述数据帧头为数据开始的固定格式信号。

步骤3：每个LED发射模块的驱动电路加载两个不同频率的周期信号对待发送信息和数据帧头进行频移键控调制，同时设定经两个频率调制后的信号分别为0信号和1信号，不同LED发射模块所占用的频率互不相同。

所述周期信号为正弦波周期性信号或者方波周期性信号。

每个LED发射模块的驱动电路，驱动LED发送经过调制的可见光周期信号，调制后的可见光周期信号速率满足条件为人眼看不到闪烁。不同LED之间独立发送信号，并不相互影响。

步骤4：在可见光接收模块的处理器中建立数据库，记录每个LED的位置信息及每个LED对应的两个频率。

步骤5：可见光接收模块中的光电探测器接收LED发射的光信号，完成光电转换，经放大电路放大和模数转换器转换后，将采样到的信号传输至处理器。

步骤6：可见光接收模块中的处理器对采样得到的多路LED数据分别进行FFT变换。，对完成FFT后的信号分别进行滤波，除去频率分量，保留幅值最大的两个频率信息(即同一个LED发送的信号)。

步骤7：通过步骤6得到单个LED的两个频率信息后，再进行IFFT变换，得到单个LED发送信号的时域信息。

步骤8：对步骤7所述的时域信息进行信号解调，具体方法为：找到信号的起始点，在每个频率发送信号的固定时间内检测信号过零点个数，t为一个码元时间，设定信号过零点个数n₁对应0信号，信号过零点个数n₂对应1信号，n₁、n₂的数值能反应频率信息，能得到不同频率对应的0信号和1信号，完成整个接收信号的解调。所述码元为该二进制数字通信系统中代表高低电平的固定时间间隔内的信号，固定时间间隔为码元长度，即每个代表“1”的高电平或代表“0”的低电平的信号长度。

步骤9：解调出的信号，在数据帧头后的一个数据是LED位置信息，位置信息后面是推送的信息。此时，接收器距离该位置信息的LED最近，即可获得接收器当前的位置信息，并且能够获取推送的信息(如语音、视频等)。

至此，完成基于频移键控调制的室内可见光定位及信息推送。

有益效果