[发明专利]新型LED阵列及基于该阵列的室内可见光定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种新型LED阵列及基于该阵列的室内可见光定位方法及系统。本系统包括多个所述LED阵列，室内定位装置；其中，所述室内定位装置，用于对接收到的LED基本发射单元发送的可见光调制信息进行解调，得到该LED基本发射单元所在LED子阵列的身份信息以及LED阵列的身份信息；然后将得到的LED子阵列的身份信息以及LED阵列的身份信息进行组合，得到对应LED基本发射单元的身份信息；然后根据该室内地图与所得LED基本发射单元的身份信息定位该接收模块的位置；其中，LED子阵列的身份信息为定位信号的正交调制信息。本发明有效提高了定位精度，并降低了定位算法的复杂度。

技术领域

本发明属于可见光通信(Visible Light Communication,VLC)技术领域，涉及可见光定位(Visible Light Localization,VLL)系统的关键技术，具体涉及一种新型发光二极管(Light Emitting Diode,LED)阵列，以及基于此方法的高精度室内可见光定位系统。

背景技术

随着近年来信息技术的快速进步及移动设备的广泛推广，搭载于移动端的定位服务日益成为人们生活的重要辅助工具。尤其是近年来移动互联网的蓬勃发展，使得人们的衣食住行都不可避免地与互联网发生联系，也即催生了以互联网为入口的基于位置的服务(Location Based Services，LBS)。精准的室内定位技术，可以为人们在超市、商场等多种室内场合提供便利，在帮助人们快速定位的同时，也蕴含着巨大的商机。

目前尚没有一种技术能够在不改造普通的移动设备的同时就实现精确的室内定位：WiFi和其他RF类型的方法提供数米精度的无向定位，使得该技术无法在像零售店这样需要精确导航的情形下使用；全球定位系统(Global Positioning System，GPS)也由于室内存在无线射频信号的干扰，并且接收的信号强度十分微弱，因此存在很大的定位误差。在这种情况下，可见光室内定位技术(Visible Light Localization,VLL)应运而生，并得到国内外许多学者的关注。

要实现高精度定位，现有算法只有三角测量法和图像传感器法；TOA(Time ofArrival)相关的算法基于多灯且要求灯之间严格同步，导致网络结构复杂；图像传感器法要求同一图片中必须有两盏及以上的LED达到高精度的定位，可操作性差。现有的基于LED阵列色温的定位方案空间角度划分粒度较大(一般为3色)，定位精度提升有限。利用特殊设计的LED阵列可大大降低空间角度划分粒度，从而高效提升定位精度。

传统LED信号检测方案中，分米级别高精度定位研究几乎都是基于多LED灯，但是LED的主要功能是照明，其次才是定位。因此实际中决定LED灯布局的首要因素是照明和节能的诉求，故在PD或图像传感器的可视范围之内，只存在单个LED灯的概率将会非常高。研究如何基于单个LED灯或单个LED阵列实现高精度定位具有理论和实用双重价值。

据报道苹果公司有可能在其新一代的移动终端产品采用光电二极管(Photodiode,PD)，PD可以用于可见光通信以及定位，其检测精度较高，且检测算法简单，通过移动终端实现可见光的定位是未来的趋势。目前的主流智能终端已集成了多种传感器，它们能实时提供终端的速度、姿态等信息。通过精心设计的算法，可以将这些信息与LED定位所得到的空间信息融合以提升定位的精度。

本发明所描述的系统和所提出的技术，是基于上文所述集成了PD和多种传感器的智能移动终端，以及特殊设计的LED阵列实现的高精度VLL定位系统和技术。通过合理设计LED发射码型，可以有效抑制室内其他背景光噪声的干扰，提高定位精度，优于传统方案。算法融合了手机终端的其它传感器(惯导系统)，寻求多种技术的互补来完善系统性能，具有很大应用潜力。

发明内容