[发明专利]一种光无线通信辅助定位系统及方法

说明书

一种光无线通信辅助定位系统，涉及光无线通信和室内定位应用领域，系统包括光无线发射装置、定位装置和光无线接收装置，光无线发射装置和定位装置均固定于同一平面。方法包括定位装置通过红外LED照射光无线接收装置所在区域；光无线接收装置通过多个光反射标识将红外光沿原路径反射给定位装置；定位装置拍摄多个反光标识，并以此计算光无线接收装置的具体位置，将具体位置传输给光无线发射装置；光无线发射装置根据所述具体位置，将光束对准所述无线接收装置发送光信号。本发明通过简单的硬件结构，降低通信系统的复杂度，同时成本较低，并且能够实现精确定位。

技术领域

本发明涉及光无线通信和室内定位应用领域，具体来讲涉及一种光无线通信辅助定位系统及方法。

背景技术

由于移动设备的广泛使用，无线通信的数据量呈指数增加，目前已超过有线通信的数据量。现有的可用无线频谱紧张，导致人们开始使用其他电磁频段，如可见光、红外光等都被用于可能的通信方案。为了最大可能的复用频谱和提高通信性能，下行信道需要集中光束朝特定用户发送。只有先确定用户所在区域，信号发送端才能将光信号对准并发送给用户，因此，确定用户位置是可见光通信的关键技术之一。

在已有定位方案中，通常会在上行信道中加入编码来区分各用户，或者使用另外的独立信道来对接收端进行辅助定位。但是，在通信信道中同时实现定位和标识，会使通信系统更加复杂；另外，使用独立信道更是会提高成本。并且，上述两种方案通常只能确定用户是否存在于该区域，却无更确切的位置信息，无法为发送端信号对准提供更有效的信息。因此目前光无线通信辅助定位方案受制于硬件限制，还难以实现简单可靠的定位。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种光无线通信辅助定位系统及方法，通过简单的硬件结构，降低通信系统的复杂度，同时成本较低，并且能够实现精确定位。

为达到以上目的，本发明采取一种光无线通信辅助定位系统，包括光无线发射装置、定位装置和光无线接收装置，所述光无线发射装置和定位装置均固定于同一平面，其中，所述定位装置用于发射红外光，拍摄所述红外光照射区域中光无线接收装置反射的红外光，并以此计算光无线接收装置的具体位置；所述光无线发射装置用于接收所述具体位置，据此实现与所述光无线接收装置之间的光无线通信；所述光无线接收装置用于接收来自光无线发射装置的光信号，还用于通过多个光反射标识，将所述红外光沿原路径反射给定位装置。

在上述技术方案的基础上，所述定位装置包括：

红外LED，其数量为多个，用于发射红外光；

红外摄像机，其用于拍摄所述光反射标识反射的红外光；

计算模块，其用于对所述红外摄像机拍摄的图像进行处理，计算光无线接收装置的具体位置，并将具体位置输出给所述光无线发射装置。

在上述技术方案的基础上，多个所述红外LED中，至少一个红外LED的发射角覆盖红外摄像机的拍摄区域，且所有红外LED和红外摄像机工作在相同波长，红外LED的发射光强保证来自光无线接收装置的反射光能清晰成像。

在上述技术方案的基础上，所述红外摄像机的镜头与多个红外LED位于同一平面，多个红外LED以红外摄像机的镜头为圆心周向布置，且每两个相邻的红外LED之间的间距相同。

在上述技术方案的基础上，所述光无线接收装置包括光探测器，多个光反射标识与光探测器的镜头位于同一平面内，并以光探测器的镜头为圆心周向布置，且每两个相邻的光反射标识之间的间距相同。

在上述技术方案的基础上，所述光反射标识的反射率保证反射到红外摄像机的反射光能清晰成像。

在上述技术方案的基础上，所述计算模块对图像进行处理后，计算反射标识的三维坐标，或者反射标识相对于红外摄像机镜头的指向角度。