[发明专利]基于LED光通讯的信标跟踪系统

说明书

本发明是一种基于LED光通讯的信标跟踪与拍摄系统，用于街区的各类市政设施的远程管理与行为抓拍。本发明利用现有路灯网络，设置处理器与光敏模组，并结合相机，组成光信号监控网络。固定设施与移动车辆上安装LED信标，定位路灯通过分析接收的信号确定市政设施的使用状态与实时位置，指令相机联动拍摄取证。进一步，路灯之间开通双向链路，组成LED光通讯专网，并可接入感知设备与管理模块。本发明实现精确的信标跟踪与抓拍，进而搭建创新的物联网平台，为城市基础设施的精细管理奠定技术基础。

(一)技术领域

本发明是基于红外线/可见光通讯的信标跟踪与拍摄系统，用于街区的各类市政设施的远程管理与行为抓拍。本发明在路灯上设置处理器与光敏模组，形成完整的跟踪与监控网络。安装在市政设施的信标定时发出光信号，光敏模组接收信号后，处理器计算信号的强度、角度及达到时间等特征，推算出信标精确位置，然后指令相机对信标进行抓拍。进一步，处理器利用LED阵列发送编码信号，形成路灯间的双向链路，并可接入区域内的感知设备与管理模块。本发明实现精确的信标跟踪与抓拍，同时建立LED光通讯专网，进而搭建创新的物联网平台，为城市基础设施的精细管理奠定技术基础。

(二)背景技术

无线定位技术有GPS定位与手机基站定位两种技术模式，它们各有优缺点。

GPS定位通过接收太空轨道的多个卫星信号来实现定位，定位精度很高，需要配备GPS接收器，接收器具备位置计算功能，体积较大，比较耗电，携带使用不方便。

手机基站定位通过基站对入网手机的跟踪来实现定位，移动服务商的基站分布广泛，手机信号无缝覆盖，基站定位可依靠现成的基础设施。但这种定位的精度比较低，而且需要电讯服务商开放数据调用，真正实现有不少障碍。

单纯的定位不能解决实时监控的难题，还需要与摄像联动，在定位后能够抓拍违规行为。传统设备中，前端是网络摄像机，后端是存储硬盘，图像通过IP地址访问。这种系统无法与定位设备联动，不能满足智慧城市的开放、实时的监控需求，特别是抓拍市政管理有关的违规行为。

在城市里，路灯是沿街道均匀分布的基础设施，适合安装监控设备。路灯大量使用LED光源，引入LED可见光定位成为可能。可见光定位可用频带宽，不受电磁干扰，且误码率低，光线的波长短，方向性极好，信号特征计算简洁，定位精度很高(厘米级)。实时抓拍对定位精度的要求很高，路灯上安装设备，实现光信号定位与联动抓拍，是市政设施自动化管理的最佳选择。

注意到上述问题，本发明提出一种基于LED光通讯的信标跟踪与拍摄系统，利用路灯网络设置处理器与光敏模组，并在各类市政设施上安装光信标，光敏模组接收信标定时发出的信号，处理器依据信号特征计算出准确位置，然后指令相机调整角度跟踪抓拍，及时记录异常情况，达到定位跟踪与市政管理的完美结合。

(三)发明内容

智慧城市管理中，市政设施的异常状态是个监控难点，包括固定的绿化地、垃圾房、水电井盖及救护设备与移动的垃圾车与工程车。固定设施广泛分布，数量众多，全面监控需要设置大量摄像头，在实际工程中几乎无法实现。移动车辆沿街道运动，位置不断变化，系统不能跟踪其移动，摄像头就无法抓拍。合理安装定位与跟拍设备，实现跟踪与摄像的联动，在工程可行的基础上完成市政设施的全面监控，是智慧城市的最大难题。

路灯是街区中广泛分布的基础设施，根据街道的宽度，其间距在20～50米的区间，灯杆高度在9～15米的范围，很适合安装监控设备。在灯杆上安装设备，能够覆盖街道及邻近区域，这些区域恰好包含各类市政设施，为智能管理奠定基础。本发明的核心是把现有路灯网络转化成监控/通讯网络，同时实现跟踪抓拍和联网通讯的功能。