[实用新型]基于均值漂移与无迹卡尔曼滤波的VLC动态定位系统

说明书

本实用新型公开了一种基于均值漂移与无迹卡尔曼滤波的VLC动态定位系统，包括VLC发射端、VLC接收端和服务器端，其中，所述的VLC发射端包括28V恒压源、LED驱动电路、LED灯和电源适配器；所述的VLC接收端包括定位终端和摄像头子系统；所述的服务器端包括图像处理子系统、图像跟踪模块和无迹卡尔曼滤波器。本实用新型具有跟踪高速目标的能力，提高了LED被遮挡时的定位精度，即使一半的LED是屏蔽的，精度也可以保持。此外还具有良好的鲁棒性和实时性，在室内定位领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本实用新型涉及可见光通信技术领域，具体涉及一种基于均值漂移与无迹卡尔曼滤波的VLC动态定位系统。

背景技术

在商业中心、大型公共建筑(地铁、机场、图书馆等)、高风险工业园区、医院、养老院等GPS辅助作用不大、迫切需要导航定位服务的室内场所，室内定位技术具有广阔的应用前景。

常用的室内定位技术有红外线(IR)、超声波、射频识别(RFID)、无线局域网(WLAN)、蓝牙和超宽带(UWB)等。基于这些技术，开发了不同的实现方案。但是，考虑到定位精度或抗电磁干扰的能力，或者硬件设备成本高，这些都存在明显的缺点，难以推广。

与上述室内定位技术相比，可见光定位(VLP)技术具有带宽资源丰富、抗电磁干扰能力强、定位精度高、光照能力强等突出优势。此外，支持VLP系统的硬件设备成本相对较小，因为不需要进行精确测量的复杂设备。因此，VLP技术在室内定位领域具有广阔的应用前景。

基于VLP的室内定位系统存在两种模式:基于光电二极管(PD)的定位和基于图像传感器(IS)的定位。而由于光电二极管对光束方向的敏感性，定位终端的移动性受到了严重的限制，它还存在另一个显著缺点，即鲁棒性较差。即使在同一位置，重复测量也会产生光强的波动值。此外，基于PD的VLP系统容易受到环境光和反射光的干扰。同时，需要对接收到的角度和信号强度进行精确测量。否则定位结果会有明显的误差。

从理论上讲，IS在VLP领域的性能优于PD，但是现有的研究在定位精度、实时性和鲁棒性方面都没有取得令人满意的结果。当目标以较快的速度移动时，LED的图像会变得模糊，这可能会导致定位失败。另外当LED与定位终端之间的光路被阻塞时，因为大多数定位算法都是基于两个或多个LED，图像中缺少一个LED的情况下，算法很有可能会失败。另外，屏蔽效应是VLP领域中的一个致命问题，如使用光流法解决该问题又会使计算量变得很大。

另一方面，目前智能手机已经配备了高分辨率互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器摄像头，可以很容易地与基于IS的VLP方法相结合，具有巨大的商业价值。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了针对现有方法与VLP系统的性能的不足，以及迎合当前对室内定位技术的要求，提供一种基于均值漂移与无迹卡尔曼滤波的VLC动态定位系统。

本实用新型的技术目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于均值漂移与无迹卡尔曼滤波的VLC动态定位系统，所述的VLC动态定位系统包括VLC发射端、VLC接收端和服务器端；

其中，所述的VLC发射端包括28V恒压源、LED驱动电路、LED灯和电源适配器；其中，所述的LED灯由28V恒压源供电；所述的LED驱动电路控制LED灯产生高频亮灭；所述的电源适配器将输入的电压转化为5V电压后向LED驱动电路单独供电；

所述的VLC接收端包括定位终端和摄像头子系统；其中，所述的摄像头子系统包括CMOS摄像头、CMOS摄像头参数设置模块；所述的CMOS摄像头用于持续拍摄LED灯的实时图像；所述的CMOS摄像头与定位终端相连，将获得的图像传输到定位终端；所述的定位终端包括WIFI模块与液晶显示屏，所述的WIFI模块将图像传输到服务器端；