[发明专利]基于光照阴影和机器学习的可见光定位系统和方法

权利要求书

1.一种可见光定位系统实现的定位方法，所采用的定位系统包括多个光电探测器、多个LED光源、光源控制模块、无线通信模块和中央处理器，其中，多个光电探测器布置在定位区域的地板的不同位置上，用于探测光电探测器周边光信号的强度变化；多个LED光源布置在定位区域上方的不同位置；光源控制模块用于控制定位区域内的各LED光源在不同的时隙发射具有身份标志编码的光信号；预处理模块用于对光电探测器检测到的光强变化进行预处理，无线通信模块用于将预处理模块处理后的光强变化大于设定阈值It的光强信息发送到中央服务器；中央服务器通过检测被定位目标与各LED光源对应的阴影链路获取被定位目标的位置信息，设光电探测器的个数为j，LED光源的个数为K，定位方法如下：

步骤1：在无目标出现的初始状态下，定位区域中的j个光电探测器的状态值PD_state设定为[0,0…,0]，定位区域划分的各个网格的初始权重grid_weight设定为[0,0…,0]；

步骤2：在无目标出现的初始状态下，定位区域中的j个光电探测器检测到由光源LED-k所发射的光强为

步骤3：时刻t当目标出现后，定位区域中的j个光电探测器检测到由光源LED-k所发射的光强为

步骤4：时刻t，目标出现导致j个光电探测器的接收光源LED-k光强的变化量为ΔI^k(t)＝I^k(t)-I^k(0)；

步骤5：将接收光源LED-k光强的变化量大于阈值It的光电探测器的状态设置为1,并通过无线通信模块将光强信息发射到数据汇聚模块，进一步通过中央处理器进行处理；

步骤6：在光源LED-k条件下，利用聚类算法对状态为1的光电探测器的坐标进行聚类，可以得到属于不同目标的阴影下光电探测器的坐标集合U^k＝{U^k₁,U^k₂,…U^k_n}，集合中元素的个数为NUM(U^k)；

步骤7：光源LED-k与阴影下光电探测器的坐标连线可视为阴影链路，将阴影链路经过的网格的权重加1；

步骤8：在其他LED光源工作的时隙中，重复步骤1-6，可得对应的阴影下光电探测器的坐标集合及其集合的元素个数；因此被定位目标的个数可以得到为MAX(NUM(U^k)),k＝1,2,…,K；

步骤9：在其他LED光源工作的时隙中，重复步骤1-6，可得对应阴影下光电探测器的坐标集合，并将经过集合中光电探测器坐标与其对应的LED之间链路的网格的权重加1；

步骤10：网格中权重最大的MAX(NUM(U^k))个网格即为被定位目标的位置。

2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，将定位区域的地板划分成网格，在交点处嵌入光电探测器及相应的预处理模块和无线通信模块。

3.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，在光强变化小于等于设定阈值It的时候，无线通信模块处于休眠状态。