[发明专利]室内可见光定位系统的编码方法

说明书

本发明公开了一种室内可见光定位系统的编码方法，发送端采用时分复用的编码方式驱动LED，在正常照明的同时又能稳定的发送数据。接收端通过光电探测器，将光信号转换为电信号，然后通过AD采集模块传输至FPGA内进行处理。判断出三个LED所对应的光照强度后利用朗博定律求出三个LED相对于光电探测器的距离，最后通过三边定位算法，计算出光电探测器所在的具体位置。该发明的优点：通过对发送端时序编码的控制，利用外围电路的反相放大和接收端的反相放大，在保证亮度的同时，不仅可以更为简单的对LED发送信息进行接收和判断，而且解决了由于光功率过大导致AD采集卡无法正确的接收数据所带来的问题。

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，具体涉及一种室内可见光定位系统的编码方法。

背景技术

随着社会的高速发展及各种电子产品和智能设备的普及，无线频谱资源变得越来越短缺，可见光通信(Vsible Light Communication,VLC)作为一种新兴的通信技术，由于其具有更高的传输速率，更广泛的实用性和更高的安全性等优点，已经引起国内外研究人员的共同关注。此外，可见光通信是用目前使用最为广泛的LED灯作为光源，所以可见光通信具有通信和照明的双重功能。目前，可见光通信已经成为无线通信领域的热点研究方向，其应用前景非常广阔。

现有的可见光定位装置在发送时大多采用时分复用，即发送数据的同时也起到照明的作用，光电探测器在时域上接收单个LED数据，同时额外接收其他LED照明所带来的高电平。在收发距离较短的情况下，可能会导致由于光功率过大，超过AD采集量程，致使AD无法正常采集到的对应的数据信息。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种室内可见光定位系统的编码方法，利用发送端的反相放大和接收端的反相放大，将编码好的数据帧稳定的发送和接收。利用低电平作为LED的位置信息，减少了AD采集的电压范围，同时在数据帧头判断的时候，可以保证帧头无法正常采集的情况下，也不会影响接收的位置信息。

本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种室内可见光定位系统的编码方法，所述方法包括以下步骤，

(1)、在电脑上利用Quartus软件,首先对一帧数据进行时分复用编码,将三个LED位置信息分别设置为1、2、3个时钟的高电平；每两个LED之间设置为一个时钟的低电平,以此来提高LED的发光功率；在一帧数据结束后设置间隔为两个低电平，作为下一帧的帧头；将编码好的数据帧下载至FPGA开发板，通过开发板的三个IO口分别发送至三个驱动电路；

(2)、驱动电路由前级正向电压放大和后级电流反相放大组成，选用大功率运放OPA548和NPN型三极管E13003T，首先利用OPA548运放对过来的电压信号进行正相放大，然后再利用三极管进行电流的反向放大；

(3)、采用跨阻运放OPA656和光电探测器组成光电探测模块的前置接收电路，光电探测模块通过探测LED灯的亮和灭来采集信息,后级放大电路采用运放OP07；把数据再进行一次反向的线性放大，输出至AD采集卡；最后把采集的离散数据传输到FPGA数据处理模块；

(4)、根据接收来的数据，先判断上升沿与下降沿，在上升沿与下降沿之间便是LED携带的位置信息，而下降沿与上升沿之间最宽的数据则是数据帧头；

(5)、在指定的位置采取数据直接作为对应LED所携带的信息，分别采出三个LED对应位置的大小；

(6)、在三个LED位置已知的情况下，测量出空间的垂直距离H，利用朗博定律可以得到光功率与距离之间的关系分别求出三个LED所对应的距离，通过三边定位算法：

最终确定所在的位置信息x,y；

(7)、把得到的数据x,y结果传输至外接显示模块LCD1602,最终显示出具体的位置信息。