[发明专利]基于图像匹配和指纹库的LED可见光室内定位方法和系统

说明书

本发明公开了基于图像匹配和指纹库的LED可见光室内定位方法系统,该定位方法在离线阶段，构建象限图片指纹库和基于指纹的网格化象限数据库。在线阶段，首先通电驱动电路，实现LED信号源照明覆盖区域，移动终端拍摄LED灯，与图片指纹库进行匹配，得到精度较高的粗位置，实现粗定位；然后移动终端根据得到“指纹”信息与多参数指纹库进行查询匹配，确定移动终端在该区域下的位置信息，实现精定位。本发明将图片与图片指纹库进行查询匹配，实现粗定位；精定位只需将实时接收到的指纹与指纹库数据进行查询匹配，确定最终移动终端的位置，粗定位大大降低了后续精定位算法复杂度，查询匹配提高了定位速度和定位精度，网格化方法降低了定位误差。

技术领域

本发明涉及一种基于图像匹配和指纹库的LED可见光室内定位方法和系统，属于通信技术领域。

背景技术

目前室内定位中大多采用无线定位技术，如利用红外线、超声波、蓝牙技术等。这些技术在某种程度上能够满足人们的定位需求。但是，这些定位技术存在功耗大、不稳定等缺点，特别是在一些特殊场景：如医院等射频技术被禁止的区域。而基于LED可见光通信具有无电磁干扰、频谱宽、绿色环保、无需特殊辅助设备、成本低廉等优势被广泛关注。

现有技术包括：一种可见光室内定位方法(专利号：2014104733980)，和2014104733980相比较，本发明不需要改变系统的硬件，网络的升级影响小。

现有技术包括：一种可见光室内定位方法(专利号：2014104733980)，该方法需要搜索整个定位区域，即对所有划分的象限进行搜索，而本发明仅仅通过对粗定位阶段确定的象限的数据库进行搜索，可以明显提高定位所需要的时间。

目前，国内外对基于LED可见光的室内定位技术的研究分为非成像定位技术和成像定位技术两种。非成像定位技术主要有四种实现方法，分别是：三角测量法，指纹库法，接近法和VLC与Ad Hoc混合法。三角测量法是最传统的定位方法。其中，RSS性能不高，靠近墙壁边缘估计误差增大。AOA需要高度复杂的图像传感器阵列。TOA显示屏和接收器之间必须同步。接近法的定位精度取决于所设置网格本身的分辨率，而且采用的是估计定位，不适合用于精确定位的情况。Ad Hoc混合无线网络定位法具有较高的复杂度，网络的铺设也较为复杂。成像定位技术定位精度与每个组件测量精度有关，且系统较为复杂，功耗高。而本发明能够很好地解决上面的问题。

发明内容

本发明目的在于针对室内定位精度低和实时性差的问题，提出一种基于图像匹配和指纹库的LED可见光室内定位方法，该方法可以有效地避免多径对于定位精度的影响，该方法实现了定位时间短，并且降低了定位算法复杂度。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于图像匹配和指纹库的LED可见光室内定位方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：在定位区域划分的不同象限的基础上，移动终端在各个象限位置获取图片指纹，建立图片库。

步骤2：对每个象限进行再次的网格化，标记每个网格位置信息，在网格位置上分别通过接收机接收来自LED的RSS和AOA，建立(AOA，RSS)指纹库。

步骤3：通过驱动电路实现LED灯照明全覆盖区域，移动终端拍摄LED灯，与上述步骤1的图片库匹配，得到移动终端粗位置，实现粗定位。

步骤4：移动终端根据获得的“指纹”信息与步骤2的指纹库进行查询匹配，确定移动终端的位置信息，实现精定位。

本发明的上述方法应用于基于图像匹配和指纹数据库的LED可见光室内定位系统。

本发明的上述方法包括两个过程，即粗定位过程和精定位过程。在这两个过程当中，又包括两个阶段，即离线阶段和在线阶段。

(1)粗定位过程