[发明专利]一种基于颜色空间强度分布的室内可见光定位方法

权利要求书

1.一种基于颜色空间强度分布的室内可见光定位方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、针对某室，根据室内环境和用途将LED所在平面分为大小相等的方形区域，每个区域均匀排布相同数量的灯组；

步骤二、对每个区域按顺序进行编号，并二进制转换成区域码CI，每个区域对应唯一的区域码，构成区域排布图；

区域码CI采用明码转换，对区域编号进行二进制转换，同时加以填充码；

步骤三、分析区域排布图，对每个区域各定义一个区域特征值SI，并对各区域的行列进行命名；

区域特征值SI范围为1、2、3和4；

区域特征值SI为1的区域为基准区域，行列命名为：从上至下依次是第1行，第2行，…，第M行；从左至右依次是第1列，第2列，…，第N列；

区域特征值SI为2的区域行列命名规律与特征值SI为1的区域横向对称，即从上至下依次是第1行，第2行，…，第M行；从左至右依次是第N列，第N-1列，…，第1列；

区域特征值SI为3的区域行列命名规律与特征值SI为1的区域纵向对称，即从上至下依次是第M行，第M-1行，…，第1行；从左至右依次是第1列，第2列，…，第N列；

区域特征值SI为4的区域行列命名规律与特征值SI为1的区域横纵两个方向均对称，即从上至下依次是第M行，第M-1行，…，第1行；从左至右依次是第N列，第N-1列，…，第1列；

SI＝1的区域和SI＝2的区域横向相邻，SI＝3的区域和SI＝4的区域横向相邻，且在邻接边两侧列名同为N或1，纵向行名变化一致；SI＝1的区域和SI＝3的区域纵向相邻，SI＝2的区域和SI＝4的区域纵向相邻，且在邻接边两侧行名同为M或1，横向列名变化一致；

步骤四、存储各个区域的区域特征值SI，每个区域码CI对应唯一的区域特征值，形成区域码与特征值的映射表CI→SI；

步骤五、每个区域内的所有灯组连接到各自的区域控制器上，所有区域控制器连接到总控制器上；

具体为：

每个区域内配有一个区域控制器C_CO和三个区域色路控制器：区域红光色路控制器C_CR，区域绿光色路控制器C_CG和区域蓝光色路控制器C_CB；

区域红光色路控制器C_CR与区域内所有灯组的红光色路相连；区域绿光色路控制器C_CG与区域内所有灯组的绿光色路相连；区域蓝光色路控制器C_CB与区域内所有灯组的蓝光色路相连；

所有区域控制器连接到空间总控制器C；

步骤六、总控制器分别下发控制信号以及各区域的特征值SI，控制各区域的颜色空间具备强度变化特性规律；

具体为：

I)、总控制器下发控制信号，每个区域的蓝光色路控制器C_CB控制该区域内所有灯组的蓝光色路，以广播的形式发送本区域的区域码CI；

II)、总控制器给每个区域控制器下发各自的区域特征值SI，各区域控制器根据各自的行列命名，控制本区域内绿光色路在行增大的方向上强度沿梯度变化，红光色路在列增大的方向上强度沿梯度变化；

III)、各区域的颜色空间在列变化方向上红光强度周期性单调增或单调减，行变化方向上绿光强度周期性单调增或单调减，周期均为两个区域长度；

IV)、针对某区域的颜色空间中，同行的绿光色路和同列的红光色路码型占空比一致，且区域间排布规律一致，故各区域颜色空间强度变化一致；

针对该区域命名的第1行第1列灯组L_1,1下的绿光光强值A_G1和红光光强值A_R1，第M行第N列灯组L_M,N下的绿光光强值A_GM和红光光强值A_RN；在行列增大方向上绿红色路码型占空比增大，得到A_G1<A_GM，A_R1<A_RN；

V)、分别测量区域边界线处存在各自颜色的光强极大值和极小值；

区域特征值为1和2的区域：绿光光强变化相同，红光光强周期性变化，边界线处的红光光强极大值为A_Rmax和极小值为A_Rmin；

区域特征值为1和3的区域：红光光强变化相同，绿光光强周期性变化，边界线处的绿光光强极大值为A_Gmax和极小值为A_Gmin；

光强值之间大小关系为A_Gmax>A_GM>A_G1>A_Gmin，A_Rmax>A_RN>A_R1>A_Rmin

步骤七、用户在待测位置接收到区域内蓝光色路发送的通信码，提取出区域码CI得到所属的具体区域；

步骤八、获得用户所属区域的灯组L_1,1的正下方坐标(X₀(CI)，Y₀(CI))；

步骤九、用户在待测位置通过光强接收器分别接收绿光和红光，得到绿光光强测量值A_Gx和红光光强测量值A_Rx；

步骤十、根据颜色空间的强度变化特性，得到待测位置与灯组L_1,1之间的横向距离Δx以及纵向距离Δy；

当用户的待测位置在灯组的正下方时，计算如下：

从该区域定位的灯组L_1,1开始，根据绿光色路沿行增大的方向上各行0-1码型占空比为梯度增大，红光色路沿列增大的方向上各列0-1码型占空比为梯度增大，故颜色空间中的绿光光强在行方向上线性增大，红光光强在列方向上线性增大，由线性关系计算出横向距离Δx和纵向距离Δy；

当用户的待测位置在灯组阵列的外侧边缘区域，分情况讨论：

针对绿光色路，待测位置与灯组L_1,1的横向距离Δx计算如下：

若A_G1<A_Gx<A_GM，则

行列相邻灯组间距离为D；

若A_Gmin<A_Gx<A_G1，则

若A_GM<A_Gx<A_Gmax，则

针对红光色路，待测位置与灯组L_1,1的纵向距离Δy计算如下：

若A_R1<A_Rx<A_RN，则

若A_Rmin<A_Rx<A_R1，则

若A_RN<A_Rx<A_Rmax，则

步骤十一、查询映射表CI→SI得出用户所属的具体区域的特征值SI，根据待测位置和灯组L_1,1之间的距离，对比匹配定位出用户的具体位置(X,Y)。