[发明专利]基于两盏LED灯及角度传感器的定位算法及定位系统

说明书

本发明公开一种基于两盏LED灯及角度传感器的定位算法及定位系统，通过拍摄两盏LED灯得到图片，对捕获的所述两盏LED灯进行解码，获取所述两盏LED灯的位置信息，并计算所述两盏LED灯的几何参数信息，根据两盏LED灯、摄像头、两盏LED灯的成像椭圆三者之间的几何关系，结合两盏LED灯的位置信息以及两盏LED灯的几何参数信息，并根据两盏LED灯的成像平面与水平面之间的夹角，求得摄像头中心的Z坐标，根据求得的摄像头中点的Z坐标，计算得到摄像头中点的X坐标与Y坐标。本发明基于双灯进行定位，接收端在水平或倾斜状态均可实现三维定位，定位精确，丰富了现有的定位算法，拓展了应用场景，有广阔的市场价值。

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，尤其涉及一种基于两盏LED灯及角度传感器的定位算法及定位系统。

背景技术

可见光通信技术利用的是调制好的高频闪烁的肉眼无法分辨的LED灯，可以在现有的照明灯的基础上进行改造就可以实现。通过对传统技术的不断改进，使得传输速度不断加快，建设费用不断降低，受干扰程度越来越小，而且安全性高，应用场景越来越广泛。

可见光通信定位技术，则是对该技术特点的很好体现。如今CMOS图像传感器已经嵌入到各样式的电子设备中，尤其是智能手机终端，将其作为可见光成像通信中的光接收器件，快速捕获信息并完成信息的无线传输。再加以利用空间几何关系，利用可见光进行定位的技术也就应运而生。

然而利用LED灯进行定位，在单灯技术下实现效果较差，且目前不能实现三维空间定位。三灯定位技术需求较多的LED灯，存在计算量大，捕获完整图像较为困难等问题。而目前所有的双灯定位技术，也只是实现了接收端在水平状态下的定位，导致应用场景有限，不能普及。

因此，探索新的双灯定位技术，尤其是一般状态即接收端处于任意倾斜状态下实现三维定位就很有必要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于两盏LED灯及角度传感器的定位算法及定位系统，基于双灯实现接收端位于倾斜状态下的精确定位。

本发明的技术方案如下：提供一种基于两盏LED灯及角度传感器的定位算法，包括如下步骤：

S1：拍摄两盏LED灯得到图片，对捕获的所述两盏LED灯进行解码，获取所述两盏LED灯的位置信息，并计算所述两盏LED灯的几何参数信息；

S2：根据两盏LED灯、摄像头、两盏LED灯的成像椭圆三者之间的几何关系，结合步骤S1中的所述两盏LED灯的位置信息以及所述两盏LED灯的几何参数信息，并根据所述两盏LED灯的成像平面与水平面之间的夹角，求得摄像头中心的Z坐标；

S3：根据两盏LED灯、摄像头、两盏LED灯的成像椭圆三者之间的几何关系，结合步骤S2求得的所述摄像头中点的Z坐标，计算得到摄像头中点的X坐标与Y坐标。

进一步地，在步骤S1中，所述摄像头拍摄两盏LED灯得到图片，对捕获的所述两盏LED灯进行解码，获取所述两盏LED灯的位置信息，包括：

S1.1：在LED灯的发射端，利用PWM调制方式，控制输入PWM的频率、相位差，得到ID互不相同的LED灯，ID的具体形式是黑白条纹相间，其特征包括条纹的粗细和条纹的数目，不同的LED灯的ID展示出来的特征不同；

S1.2：拍摄两盏LED灯得到图片；

S1.3：通过图像处理技术处理拍摄得到的图片，解码得到两盏LED灯的面积、白色条纹数、黑白条纹占空比特征，以及两盏LED灯分别在拍摄图片中的几何位置信息；

S1.4：根据获取到的两盏LED灯的特征信息，与预先建立的本地数据库中的LED灯的ID进行匹配，得到所拍摄的两盏LED灯的具体位置坐标(x1,y1,0)、(x2,y2,0)。