[发明专利]基于可见光通信的定位

说明书

一种使用可见光通信(VLC)的导航系统、相关联的发射机和接收机，所述导航系统包括多个VLC发射机(201至207)和一个或多个GNSS接收机(430)，每个VLC发射机被配置为发送包括具有时间信息的导航消息的定位信号，其中所述时间信息是从所述GNSS参考时间导出的所述导航消息的特定部分的传输时间。根据本发明的接收机(221)被配置为根据VLC伪距、GNSS伪距或其组合计算位置。相关联的方法用于在根据本发明的导航系统中发送定位信号，以及用于根据由所述导航系统发送的多个定位信号确定位置。

技术领域

本发明应用于定位系统领域。更具体地，本发明描述一种基于可见光通信(VLC)的定位系统。

背景技术

由于所涉及的应用种类繁多，因此定位技术(尤其是室内定位技术)受到越来越多的关注。这些应用包括在诸如商场、体育馆或停车场等公共场所中的基于位置的服务(LBS)，其中室内定位系统允许提供真正匹配用户需求的内容。在这些应用中还有机器控制，例如仓库中机器人的控制，路径查找应用，增强现实等等。为了相关，室内定位必须非常准确。

GNSS(全球导航卫星系统的首字母缩写)定位技术已经被使用和改进了许多年。两个全球导航卫星系统(GNSS)已经全面部署多年(美国全球定位系统(GPS)和俄罗斯GLONASS)，还有两个正在部署(中国北斗导航卫星系统和欧洲伽利略系统)。GNSS定位技术提供精确而可靠的定位(在一些配置中，优于1m)，但是优选地需要在其中接收机与许多卫星在视线内的环境中操作。当传播条件包括对环境的反射时，例如在城市环境中，GPS定位的质量恶化到数十米的量级。

此外，由于其载波波长，GPS定位信号在穿过诸如屋顶或墙壁的构造材料时显著地损失功率。由于这些原因，依靠GPS信号在室内环境中进行定位是不可能的，在室内环境中在接收机和卫星之间没有可见性并且传播环境富有反射。

在过去几年中已经开发了自组织室内解决方案，以便提供室内定位。这些技术主要依赖于使用机会信号(Wi-Fi、蓝牙^TM、蜂窝塔ID、数字TV)，可以与信号强度信息组合也可以不与信号强度信息组合，但提供的准确性较差。其他技术依赖于使用惯性传感器，惯性传感器非常适合室内服务，但需要精确校准，并给出与时间相关的结果。还开发了在多径环境中提供精确结果的特定技术，例如超宽带。它们显示出消耗射频(RF)频谱的缺点，并因此受到约束性监管措施的限制，并且对接收机射频链的设计表现出重要的限制。

可见光通信(VLC)是使用光而不是射频作为传输介质的无线传输技术。VLC通信是安全的，因为它们被限于自由空间传输，并且不会穿过诸如墙壁的天然屏障。它们也可以被自由使用而不受任何约束，这与频谱拥挤和过度调节的射频频带不同，并且不会干扰其他电子设备。VLC技术实施起来很便宜，要传输的信号直接用作调制由诸如发光二极管(LED)的标准灯(例如荧光灯、白炽灯)以人眼察觉不到的速度输送的光学信号的输入。当用作代替Wi-Fi的无线传输支持时，VLC传输通常被称为Li-Fi(光保真的首字母缩写)。

已经提出了基于可见光通信的室内定位技术，例如在美国专利申请US2014/0313520A1或US 2011/0153201 A1中，但是这些技术限于从位于室内环境中的不同位置的光源发送由接收机使其与指示对应灯的位置的地图相关联的唯一标识符。这种定位技术的准确性以某种方式受到限制。

美国专利US 8,994,814 B2提出了通过从多个源接收这样的标识符并使用摄影测量法计算接收设备的定位来改进这些技术。摄影测量法是一种用于确定在摄影图像中找到的对象的几何属性的技术。在该专利的上下文中，它指的是分析光源的相对位置以确定接收设备的位置。如果该方法改善了设备的定位，则其精度仍然有限并且其复杂性较高。特别地，它需要在存储器中存储包括建筑物的每个点中的所有源的相对位置的数据库。