[发明专利]一种基于手机任意方向角度的单LED可见光通信室内定位方法

说明书

本发明公开了一种基于手机任意方向角度的单LED可见光通信室内定位方法，本方法采用的定位系统包括单个LED灯，手机方向传感器，手机摄像头及手机定位软件app。本发明只需要单个LED灯和手机摄像头，装置结构简单；本发明在单LED单手机摄像头的情况下，手机在空间任意方向角度，均可实现手机端实时精确定位，克服了即使保持手机摄像头位置不变，因手机倾斜或水平朝向角不同情况下使得LED灯成像位置不同从而导致定位结果不准的问题；本发明大大简化了定位系统的结构，同时大幅提高系统定位精度，可实现厘米级高精度三维室内定位，拓展了室内定位系统的应用领域。

技术领域

本发明涉及定位技术领域，具体涉及一种基于手机任意方向角度的单LED可见光通信室内定位方法。

背景技术

随着各种综合体类建筑如大型购物中心、大型交通中转站等的出现，人们活动空间越来越庞大和复杂，对室内定位和导航需求日趋强烈；同时，精准营销、智能仓储、机器人、疗养护理等行业也需要利用定位技术获取特定对象的室内位置信息；而GPS卫星信号在室内是很微弱甚至没有的，不能够满足室内定位的精度需求，这些需求为室内定位技术带来巨大机会。现有的室内定位技术研究方法有超声波定位技术、蓝牙技术、红外线技术、射频识别技术、超宽带技术、无线局域网络、光跟踪定位技术、计算机视觉定位技术等。

半导体LED照明技术，与传统照明光源相比不仅功耗低，使用寿命长，尺寸小，绿色环保，更具有调制性能好，响应灵敏度高等优点。因此它能用做照明的同时，还可以把信号调制到LED可见光束上进行数据传输，将信息从灯具发送至客户端，实现一种新型的光无线通信技术，即可见光通信技术。

可见光通信技术(Visible Light Communications，VLC)，其原理是将需要传输的信息编码成一段特殊信号，用某种调制方法将这个信号附加到LED灯具的驱动电流上，使LED灯具以极高的频率闪烁，虽然人眼看不到这种闪烁，但是通过光敏设备或者成像元件可以检测到这种高频闪烁并将其还原成要传输的信息，从而通过灯具实现信息传输的目的。

与其他室内定位技术相比，基于可见光通信的室内定位技术有如下优点：VLC技术带宽资源丰富，不需获得管理机构的授权；基于VLC的定位系统不会产生任何电磁干扰，也不易受外部电磁干扰影响；使用LED做光源，兼顾照明与定位。

目前国内外LED VLC的室内定位技术研究主要是基于专用的光电探测器来实现对LED灯的检测，包括基于接收信号强度(RSS)、到达时间(TOA)和到达时间差(TDOA)，这些技术相对而言较复杂且容易受外界干扰，从而影响测量精度，且无法做到实时定位。

如今智能手机更加贴近人们生活，手机功能越来越强大，手机APP的开发也是越来越受欢迎，而以往基于LED可见光通信的室内定位技术并没有结合手机进行开发，利用手机及其自带摄像头来实现实时室内定位是一个有意义的研究方向。

当利用手机进行室内定位研究时，即使保持手机摄像头位置不变，因手机摄像头方向角度不同也会导致定位结果不同，从而无法精确定位，而客户端手机不可能随时都保持水平和固定朝向，因此将手机实时方向角度考虑进定位系统也是一个需要解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种基于手机任意方向角度的单LED可见光通信室内定位方法，该方法在单LED单手机摄像头的情况下，手机朝向任意角度，均可实现手机端实时精确定位，克服了即使保持手机摄像头位置不变，因手机水平朝向不同、倾斜等情况导致的方向角度不同使得LED灯成像位置不同从而导致定位结果不准的问题。

为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于手机任意方向角度的单LED可见光通信室内定位方法，采用的定位系统包括单个LED灯，手机方向传感器，手机摄像头及手机定位软件app，其特征在于，包括如下操作步骤：