[发明专利]一种基于聚类和扇环模型的室内可见光被动式定位方法

摘要

本发明涉及一种基于聚类和扇形模型的室内可见光被动式定位方法，包括：在室内安装可以进行可见光通信的LED光源，地面上铺设用于检测光强信息的光电探测器及对光电探测器进行采样传输的无线节点；将监控区域所有的节点的状态设定为0；在目标进入监控区域后，监控区域的部分节点将被目标遮挡，将受遮挡的阴影节点的权重设定为1，并利用聚类算法对权重为1的节点进行聚类；定义目标区域最大半径；计算以阴影节点集合的边界斜率；计算由光源在地面投影点，边界斜率构成的扇形区域内距离光源投影点最远的节点距离；计算目标可能区域内存在的虚拟点；获取监控区域权重等于最大权重值的虚拟点；计算各个目标坐标。

主权项

1.一种基于聚类和扇形模型的室内可见光被动式定位方法，包括以下步骤：步骤1：在室内安装可以进行可见光通信的LED光源，地面上铺设用于检测光强信息的光电探测器及对光电探测器进行采样传输的无线节点。步骤2：在目标未出现的条件下，将监控区域所有的节点的状态设定为0；步骤3：在目标进入监控区域后，监控区域的部分节点将被目标遮挡，将受遮挡的阴影节点的权重设定为1，并利用聚类算法对权重为1的节点进行聚类，根据节点间的距离将阴影节点划分为几个节点集合其中为该第l个LED光源对应的第i个阴影节点集合；步骤4：计算LED光源到阴影节点集合的最小距离其中为第l个光源在地面投影的坐标，为第l个光源对应的第i个阴影节点集合中节点的坐标，将半径与检测目标的最大直径R_C的和定义为目标区域最大半径；步骤5：计算以阴影节点集合的边界斜率k_min，k_max，方法如下：1)当斜率取值范围不连续时：2)当斜率取值范围连续时：其中(x_led，y_led)为LED光源在地面投影的坐标值，(x_m，y_m)为阴影节点的坐标；步骤6：计算由光源在地面投影点，边界斜率构成的扇形区域内距离光源投影点最远的节点距离R_min的方法如下：||x_m‑x_led||＜R_max；||x_max‑x_m||≤R_max；步骤7：根据步骤4、5、6中获取的目标可能区域的参数，计算目标可能区域内存在的虚拟点x：步骤8：根据步骤7中的结果，将目标可能区域内的虚拟点的权重设为1，目标可能区域外的虚拟点的权重设为0，即为目标可能区域子地图步骤9：利用步骤8中所获取的目标可能区域子地图计算监控区域权重地图步骤10：计算监控区域权重地图的最大权重值，并获取监控区域权重等于最大权重值的虚拟点，并利用聚类算法，根据虚拟点间的距离将这些虚拟点划分为虚拟点集合β_j,j＝1,2...,J；步骤11：根据步骤10中所获得的各个虚拟点集合，计算各个目标坐标：其中num_j为各个虚拟点集合中虚拟点的个数，x_i为虚拟点的坐标。