[发明专利]一种室内可见光定位系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及室内可见光通信定位技术领域，尤其涉及基于正交频分复用的可见光定位系统

背景技术

随着多媒体业务的快速发展，人们对定位与导航的需求日益增加，尤其在复杂的室内环境，如机场大厅、仓库、超市、地下停车场、矿井等环境中，常常需要确定移动终端或其持有者、设施与物品在室内的位置信息。室外定位可以借助全球定位系统(GPS)，通过接受4个或4个以上的卫星信号估计接收终端的位置信息。但对于室内环境，受障碍物及建筑物的影响，其定位精度及灵敏度严重下降。尽管用于室内定位的射频识别(RFID)、红外线、无线局域网(WLAN)等技术可以提供从几米到几十厘米的定位精度。然而，大多数基于无线通信的系统会受到电磁干扰影响，在多个用户共享的情况下通信质量下降，不仅影响定位质量，而且不能保障安全性。

可见光通信作为一种新兴无线通信方式，因其能效高，绿色环保，不受电磁干扰影响，兼具照明和通信两种功能等优势而成为近年来的一个研究热点，基于可见光通信的室内定位技术也随之被提出，被认为是极具发展潜力和应用前景的技术。常见的可见光定位系统采用基于LED标签的方法将位置信息加载到不同的LED上，接收端通过对位置信息进行解调处理实现被动定位，其采用基于OOK的强度调制直接检测的方式，易于实现、算法复杂度低、成本低，但是这种方式的定位误差较大，同时存在相邻LED小区光信号干扰。针对相邻LED小区光信号干扰，一种基于可见光标签的室内定位方法(CN103823204B)提出了利用对每个LED编制唯一的ID号来抵抗相邻光干扰。但该方法直接定义利用等边三角形估算接收端坐标位置，未考虑光的遮挡性以及信号传播过程中多径效应的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种室内可见光定位系统及方法，其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。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种室内可见光定位方法，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：