[发明专利]一种室内可见光成像定位系统和定位方法

说明书

本发明公开了一种室内可见光成像定位系统和定位方法，该系统包括：发射端包括：驱动/调制电路、照明光源以及第一偏振片阵列；接收端包括：光传感器、带有第五偏振片的图像探测器和处理器，光传感器得到发射端身份信息后确定每个偏振片中心在实际空间中的三维坐标，图像探测器确定每个偏振片中心的投影坐标，处理器确定投影坐标与三维坐标之间的对应关系，并计算接收端在实际空间中的定位坐标。本发明通过在发射端设置第一偏振片阵列，在接收端对应设置第五偏振片，使接收端在仅使用地磁传感器的粗略辅助下，即可确定接收端在实际空间中的定位坐标，降低了使用其他设备在定位过程中造成的误差积累，保证了定位坐标准确，提高了用户的体验程度。

技术领域

本发明涉及室内定位领域，特别是涉及一种室内可见光成像定位系统和定位方法。

背景技术

近年来，智慧建筑与位置服务相关的应用技术不断发展，在室内环境下的室内定位需求也日益多样。当前广泛应用的基于卫星信号的定位系统(全球定位系统GPS、北斗定位系统等)由于受建筑遮挡和多径效应等因素的影响，在室内环境下精度较差，无法满足当前多数的室内定位需求。由此，在国内外出现了一系列基于增强基站、局域网、蓝牙、超宽带、声学、红外、激光雷达、视觉、惯性导航和可见光等原理的室内定位方法和装置。由于室内定位需求的多样性，这些方法在布设成本、定位精度和系统适应性等多方面具有各自特色，当前并未出现一种通用的室内定位方法和系统。

对于室内可见光定位技术，由于其可利用室内环境下现有的发光二级管(LED)等固体照明光源作为发射端和定位信标，利用商用移动终端作为接收端，并具有定位精度高、无跨楼层/房间定位、无额外功耗、成本较低等优势，因此可满足不同环境下的多种室内定位需求，具有很大的应用潜力和前景。

根据接收端探测器和相关定位算法的不同，可见光定位技术主要可以分为基于单元探测器的非成像可见光定位技术和基于图像探测器的成像可见光定位技术两类。对于非成像可见光定位技术，其需要在接收端配备有高速的光电探测器，因此通常适用于专用的定位场合。而成像可见光定位技术则可利用商用移动终端上集成的图像探测器(即摄像头)进行定位，因此更适合于日常生活中的室内定位应用。对于当前的成像可见光定位技术来说，主要可分为多光源采集算法和单光源采集算法两种，多光源采集算法可以获得接收端的坐标和方向信息，但由于接收端需要同时采集到多个完整光源的图像信息，对光源布设密度的要求较高，适用场景有限。单光源采集算法可以通过对单个照明光源的完整图像采集实现定位，对光源布设密度要求较低，但是单光源的定位方式需要通过接收端的多个角度传感器进行定位辅助，在无法保证所有角度传感器精度的情况下，单光源采集算法输出的定位结果误差较大，导致用户体验程度下降。

发明内容

本发明提供一种室内可见光成像定位系统和定位方法，用以解决现有技术中单光源的定位方式需要通过接收端的多个角度传感器进行定位辅助，在无法保证所有角度传感器精度的情况下，单光源采集算法输出的定位结果误差较大，导致用户体验程度下降的问题。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种室内可见光成像定位系统，包括：发射端和接收端；其中，所述发射端至少包括：驱动/调制电路、照明光源以及第一偏振片阵列，所述第一偏振片阵列包括第一偏振片、第二偏振片、第三偏振片和第四偏振片；所述接收端至少包括：光传感器、带有第五偏振片的图像探测器和处理器；所述光传感器，用于接收发射端发射的光信号，并利用光通信方式得到所述发射端的身份信息，以计算所述第一偏振片阵列中每个偏振片的中心在实际空间中的三维坐标；所述图像探测器，用于获取所述发射端的图像，根据所述发射端的图像确定所述第一偏振片阵列中每个偏振片的中心在图像传感器上的投影坐标；所述处理器，用于确定所述投影坐标与所述三维坐标之间的对应关系，并根据所述对应关系计算接收端在实际空间中的定位坐标。

进一步，所述第一偏振片为衰减片，所述第二偏振片、第三偏振片和第四偏振片为线偏振片，且所述第二偏振片和第四偏振片的偏振方向相同，所述第三偏振片的偏振方向与所述第二偏振片垂直。

进一步，所述第五偏振片为线偏振片。