本發(fā)明屬于光通訊領(lǐng)域，特別涉及一種基于可見光通信的定位導(dǎo)航系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

全球定位系統(tǒng)(GPS，Global Positioning System)是一個(gè)應(yīng)用非常廣泛的定位導(dǎo)航技術(shù)，通過GPS接收器測(cè)量多個(gè)衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)時(shí)間差估算位置，提供全球定位覆蓋及導(dǎo)航服務(wù)。但是，GPS在某些的地方特別是在室內(nèi)常常由于接收不到衛(wèi)星信號(hào)或者信號(hào)質(zhì)量差導(dǎo)致無法準(zhǔn)確定位。

目前的室內(nèi)定位系統(tǒng)主要基于紅外技術(shù)、超聲波技術(shù)、無線局域網(wǎng)技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)等。這些技術(shù)的使用往往是通過移動(dòng)目標(biāo)與固定單元之間的通信來確定它們之間的相對(duì)位置，進(jìn)而推算出目標(biāo)的真實(shí)位置。紅外技術(shù)和超聲波技術(shù)在室內(nèi)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、室內(nèi)面積有限的場(chǎng)合十分奏效，但是現(xiàn)實(shí)中室內(nèi)的結(jié)構(gòu)往往十分復(fù)雜，且極易受到人為干擾，故該兩種方法并不實(shí)用。而在例如在礦井、加油站、飛機(jī)機(jī)艙等無線通信被禁止或限制使用的區(qū)域，就無法采用無線局域網(wǎng)技術(shù)或藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行定位。

可見光通信技術(shù)，是利用熒光燈或發(fā)光二極管等發(fā)出的高速明暗閃爍信號(hào)來傳輸信息，可見光通訊具有不占用信道資源和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸安全的特點(diǎn)，而且可見光對(duì)人體無害，使其具有較好的應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于可見光通信的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，其利用可見光來實(shí)現(xiàn)定位、導(dǎo)航和通訊，導(dǎo)航和定位精準(zhǔn)度高，且其使用范圍不受結(jié)構(gòu)復(fù)雜或無線電被限制的環(huán)境所限制。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種基于可見光通信的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，包括可見光收發(fā)陣列、導(dǎo)航服務(wù)器和定位導(dǎo)航模塊；所述可見光收發(fā)陣列包括布置在空間內(nèi)的多個(gè)LED燈和多個(gè)第一可見光接收裝置，每個(gè)所述LED燈均設(shè)置有信息加載電路，所述信息加載電路用于控制LED燈發(fā)出載有信息的可見光，所述多個(gè)第一可見光接收裝置均與所述導(dǎo)航服務(wù)器通訊連接；各個(gè)LED燈發(fā)出的可見光均載有編碼信息，所述編碼信息包括該LED燈的空間位置信息；所述導(dǎo)航服務(wù)器能夠通過一個(gè)或一個(gè)以上LED燈發(fā)出載有服務(wù)信息的可見光；所述定位導(dǎo)航模塊包括導(dǎo)航裝置、第二可見光接收裝置和可見光發(fā)出裝置，所述第二可見光接收裝置用于接收LED燈發(fā)出的載有信息的可見光以及檢測(cè)接收到的可見光的光強(qiáng)度，在至少得到3個(gè)LED燈的編碼信息及對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)度后，通過RSSI三角形定位方法得到所述定位導(dǎo)航模塊的當(dāng)前位置信息；所述可見光發(fā)出裝置設(shè)置有信息加載電路，所述定位導(dǎo)航模塊通過所述可見光發(fā)出裝置發(fā)出載有信息的可見光，所述第一可見光接收裝置接收到可見光發(fā)出裝置發(fā)出的可見光后把得到的信息發(fā)送到所述導(dǎo)航服務(wù)器。

進(jìn)一步的，所述LED燈設(shè)置有檢測(cè)該LED燈當(dāng)前狀態(tài)的檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置與所述導(dǎo)航服務(wù)器通訊連接。

進(jìn)一步的，所述檢測(cè)裝置用于檢測(cè)所述LED燈的發(fā)光強(qiáng)度，并把該LED燈的發(fā)光強(qiáng)度信息發(fā)送到所述導(dǎo)航服務(wù)器，所述導(dǎo)航服務(wù)器把該LED燈的發(fā)光強(qiáng)度信息加入到LED燈的編碼信息中。

進(jìn)一步的，所述LED燈設(shè)置有發(fā)光強(qiáng)度控制裝置，所述發(fā)光強(qiáng)度控制裝置受控于所述導(dǎo)航服務(wù)器，所述導(dǎo)航服務(wù)器借助于所述發(fā)光強(qiáng)度控制裝置控制各個(gè)LED燈的發(fā)光強(qiáng)度一致。

進(jìn)一步的，所述檢測(cè)裝置用于檢測(cè)所述LED燈的包括空間位置信息的編碼信息是否正確或檢測(cè)所述LED燈是否損壞。

進(jìn)一步的，所述LED燈與所述導(dǎo)航服務(wù)器之間通過網(wǎng)線、USB數(shù)據(jù)線或得到電力線組網(wǎng)支持的電力線中的任何一種方式通訊連接。

進(jìn)一步的，所述第一可見光接收裝置與所述導(dǎo)航服務(wù)器之間通過網(wǎng)線、USB數(shù)據(jù)線或得到電力線組網(wǎng)支持的電力線中的任何一種方式通訊連接。

進(jìn)一步的，所述服務(wù)信息包括導(dǎo)航服務(wù)信息、地圖信息和網(wǎng)絡(luò)通訊信息。

進(jìn)一步的，所述定位導(dǎo)航模塊通過所述可見光發(fā)出裝置發(fā)出的可見光載有的信息包括該定位導(dǎo)航模塊的當(dāng)前位置信息、服務(wù)請(qǐng)求信息和網(wǎng)絡(luò)通訊信息。

進(jìn)一步的，在所述可見光收發(fā)陣列中，每相鄰的N個(gè)LED燈中只有1個(gè)LED燈與所述導(dǎo)航服務(wù)器通訊連接，每間隔M個(gè)LED燈設(shè)置1個(gè)所述第一可見光接收裝置；N為整數(shù)，N≥2，M為整數(shù)，M≥2。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的一種基于可見光通信的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，其將可見光定位和可見光通訊融合在一起，定位導(dǎo)航模塊的定位功能、導(dǎo)航功能和數(shù)據(jù)傳輸功能都由可見光來實(shí)現(xiàn)，其可無需加入其它的無線通訊方式，減少了對(duì)現(xiàn)有的GPS通訊、WIFI通訊、2G、3G、4G等無線通訊方式的依賴，使得該定位導(dǎo)航系統(tǒng)可在無線通訊被限制的地方正常使用；此外，使用對(duì)人物無害的可見光替代上述的無線通訊信號(hào)，可減少空間內(nèi)的輻射，減少對(duì)人體的傷害，對(duì)健康有利。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的基于可見光通信的定位導(dǎo)航系統(tǒng)的示意簡(jiǎn)圖。

具體實(shí)施方式

以下將參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的示例性實(shí)施例、特征和方面。附圖中相同的附圖標(biāo)記表示功能相同或相似的元件。盡管在附圖中示出了實(shí)施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。

本發(fā)明所指的可見光通訊是指現(xiàn)有技術(shù)中常用的可見光通訊，即通過控制燈光的明暗閃爍來傳輸信號(hào)的通訊方式。其中，本發(fā)明中的LED燈21和可見光發(fā)出裝置33均是內(nèi)置有信息加載電路，把需要發(fā)送的信息轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)后，二進(jìn)制數(shù)據(jù)傳遞到信息加載電路，信息加載電路控制LED燈21和可見光發(fā)出裝置33明暗閃爍，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)送信號(hào)；而本發(fā)明中的第一可見光接收裝置22和第二可見光接收裝置32均是用于接收可見光，其能夠通過感應(yīng)燈光的明暗閃爍來把載有信息的可見光還原成二進(jìn)制數(shù)據(jù)，其中，第二可見光接收裝置32還設(shè)置有光強(qiáng)度檢測(cè)芯片，用于檢測(cè)接收到的可見光的光強(qiáng)度。

本發(fā)明的一種基于可見光通信的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，如圖1所示，其包括可見光收發(fā)陣列、導(dǎo)航服務(wù)器1和定位導(dǎo)航模塊3?？梢姽馐瞻l(fā)陣列包括布置在空間內(nèi)的多個(gè)LED燈21和多個(gè)第一可見光接收裝置22，在圖1中，僅示出了4個(gè)LED燈21和2個(gè)第一可見光接收裝置22，圖1僅是示意簡(jiǎn)圖，在實(shí)際中，LED燈21和第一可見光接收裝置22應(yīng)在空間內(nèi)設(shè)置多個(gè)，且它們?cè)诳臻g內(nèi)不全部設(shè)置在同一條直線上，而是設(shè)置在同一平面上朝四周分布或者呈空間立體布置。導(dǎo)航服務(wù)器也可為因特網(wǎng)服務(wù)器。

每個(gè)LED燈21均設(shè)置有信息加載電路，信息加載電路用于控制LED燈21發(fā)出載有信息的可見光。首先，各個(gè)LED燈21發(fā)出的可見光均載有編碼信息，編碼信息包括該LED燈21的空間位置信息；其次，導(dǎo)航服務(wù)器1通過LED燈21發(fā)出載有服務(wù)信息的可見光，但不一定每個(gè)LED燈21都具有發(fā)出載有服務(wù)信息的可見光的功能，后續(xù)將詳述。

第一可見光接收裝置22與導(dǎo)航服務(wù)器1通訊連接，第一可見光接收裝置22接收到載有信息的可見光，并把得到的數(shù)據(jù)發(fā)送到導(dǎo)航服務(wù)器1。

定位導(dǎo)航模塊3包括導(dǎo)航裝置31、第二可見光接收裝置32和可見光發(fā)出裝置33，導(dǎo)航裝置31可以為安裝有導(dǎo)航程序的手機(jī)、平板電腦或?qū)Ш絻x等，第二可見光接收裝置32與導(dǎo)航裝置31通訊連接，可見光發(fā)出裝置33也與導(dǎo)航裝置31通訊連接。

第二可見光接收裝置32用于接收LED燈21發(fā)出的載有信息的可見光，由于LED燈21發(fā)出的可見光均載有編碼信息，且編碼信息包括該LED燈21的空間位置信息，這樣即可得出定位導(dǎo)航模塊3的初略位置。第二可見光接收裝置32還用于檢測(cè)接收到的可見光的光強(qiáng)度，光線在傳播的過程中其光強(qiáng)度會(huì)降低，因此，第二可見光接收裝置32所檢測(cè)到的某一LED燈的光強(qiáng)度是會(huì)低于該LED燈的發(fā)光強(qiáng)度，即距離LED燈越遠(yuǎn)，檢測(cè)到的光強(qiáng)度越低，因此，通過檢測(cè)光強(qiáng)度可計(jì)算出定位導(dǎo)航模塊3與發(fā)出該可見光的LED燈之間的距離。在至少得到3個(gè)LED燈21的編碼信息及對(duì)應(yīng)接收到的光強(qiáng)度后，通過RSSI三角形定位方法得到定位導(dǎo)航模塊3的精確位置，即當(dāng)前定位信息。定位導(dǎo)航模塊3的當(dāng)前定位信息可供定位導(dǎo)航模塊3在本地使用，當(dāng)定位導(dǎo)航模塊3內(nèi)置有地圖信息時(shí)在本地即可完成導(dǎo)航計(jì)算；當(dāng)然，也把可定位導(dǎo)航模塊3的當(dāng)前定位信息實(shí)時(shí)把上傳到導(dǎo)航服務(wù)器1，導(dǎo)航服務(wù)器1在云端進(jìn)行計(jì)算，得到導(dǎo)航結(jié)果后再實(shí)時(shí)回傳到定位導(dǎo)航模塊3，節(jié)省定位導(dǎo)航模塊3的內(nèi)存空間。上述，即實(shí)現(xiàn)了定位和導(dǎo)航。

可見光發(fā)出裝置33也設(shè)置有信息加載電路，定位導(dǎo)航模塊3通過可見光發(fā)出裝置33發(fā)出載有信息的可見光，第一可見光接收裝置22用于接收可見光發(fā)出裝置33發(fā)出的載有信息的可見光，之后把得到的信息發(fā)送到導(dǎo)航服務(wù)器1，這樣實(shí)現(xiàn)了從定位導(dǎo)航模塊3到導(dǎo)航服務(wù)器1的單向數(shù)據(jù)傳輸；同時(shí)，導(dǎo)航服務(wù)器1通過LED燈21發(fā)出載有服務(wù)信息的可見光，第二可見光接收裝置32用于接收LED燈21發(fā)出的載有信息的可見光，這樣實(shí)現(xiàn)了從導(dǎo)航服務(wù)器1到定位導(dǎo)航模塊3的單向數(shù)據(jù)傳輸。上述結(jié)合，即實(shí)現(xiàn)了定位導(dǎo)航模塊3與導(dǎo)航服務(wù)器1之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。

由此，通過上述方案，本發(fā)明的一種基于可見光通信的定位導(dǎo)航系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)了定位、導(dǎo)航和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋Ｔ诂F(xiàn)有的可見光定位導(dǎo)航技術(shù)中，即使其定位功能是通過可見光通訊實(shí)現(xiàn)，但是其數(shù)據(jù)傳輸均是通過GPS、WIFI、2G、3G或4G等無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的，在部分無線信號(hào)被限制的地方將造成無法進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使得其在線導(dǎo)航功能被削弱，一般只能使用離線地圖進(jìn)行導(dǎo)航。而本發(fā)明的定位、導(dǎo)航和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ芫赏ㄟ^可見通訊完成，很好地解決了上述問題。

在本實(shí)施例中，LED燈21上設(shè)置有檢測(cè)該LED燈21當(dāng)前狀態(tài)的檢測(cè)裝置，檢測(cè)裝置與導(dǎo)航服務(wù)器1通訊連接，檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)LED燈21的狀態(tài)并把檢測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)發(fā)送到導(dǎo)航服務(wù)器1。優(yōu)選地，檢測(cè)裝置用于檢測(cè)LED燈21的發(fā)光強(qiáng)度，并把該LED燈21的發(fā)光強(qiáng)度信息發(fā)送到導(dǎo)航服務(wù)器1，導(dǎo)航服務(wù)器1把該LED燈21的發(fā)光強(qiáng)度信息加入到該LED燈21的編碼信息中，如當(dāng)前的LED燈21的發(fā)光強(qiáng)度只有正常值的80％，而發(fā)光強(qiáng)度的降低會(huì)使得第二可見光接收裝置32檢測(cè)到的該LED燈21發(fā)出的光強(qiáng)也降低，這會(huì)影響到距離運(yùn)算結(jié)果，因此，需要把該LED燈21的發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)時(shí)的記錄，需要時(shí)也可發(fā)送到定位導(dǎo)航模塊3上，在計(jì)算距離時(shí)調(diào)用。優(yōu)選地，LED燈21設(shè)置有發(fā)光強(qiáng)度控制裝置，該發(fā)光強(qiáng)度控制裝置可為控制電流強(qiáng)度的芯片，通過控制電流強(qiáng)度來控制LED燈21的發(fā)光強(qiáng)度；發(fā)光強(qiáng)度控制裝置受控于導(dǎo)航服務(wù)器1，導(dǎo)航服務(wù)器1控制各個(gè)LED燈21的發(fā)光強(qiáng)度一致，方便后續(xù)的運(yùn)算。優(yōu)選地，檢測(cè)裝置還用于檢測(cè)LED燈21的有關(guān)空間位置信息的編碼信息是否正確，在不正確時(shí)及時(shí)糾正，或者檢測(cè)LED燈21是否損壞，如檢測(cè)LED燈21的發(fā)光強(qiáng)度并設(shè)置閾值，當(dāng)檢測(cè)到的發(fā)光強(qiáng)度低于該閾值時(shí)，得出LED燈21損壞，在檢測(cè)到LED燈21損壞時(shí)及時(shí)報(bào)警。

在本實(shí)施例中，LED燈21與導(dǎo)航服務(wù)器1之間通過網(wǎng)線、USB數(shù)據(jù)線或得到電力線組網(wǎng)支持的電力線中的任何一種方式通訊連接，同時(shí)，第一可見光接收裝置22與導(dǎo)航服務(wù)器1之間通過網(wǎng)線、USB數(shù)據(jù)線或得到電力線組網(wǎng)支持的電力線中的任何一種方式通訊連接。這樣，在空間內(nèi)不產(chǎn)生無線電輻射，有利于健康。

在本實(shí)施例中，從導(dǎo)航服務(wù)器1發(fā)送到定位導(dǎo)航模塊3的服務(wù)信息包括但不限于導(dǎo)航服務(wù)信息、地圖信息和網(wǎng)絡(luò)通訊信息；服務(wù)信息可包括導(dǎo)航服務(wù)、在附近有何種服務(wù)可提供等，地圖信息可包括附近的地形和服務(wù)提供點(diǎn)等，網(wǎng)絡(luò)通訊信息讓用戶與客服人員進(jìn)行溝通、上網(wǎng)瀏覽資訊等。同時(shí)，定位導(dǎo)航模塊3通過可見光發(fā)出裝置33發(fā)出的信息包括但不限于該定位導(dǎo)航模塊3的當(dāng)前位置信息、服務(wù)請(qǐng)求信息和網(wǎng)絡(luò)通訊信息。

在本實(shí)施例中，在可見光收發(fā)陣列中，每相鄰的N個(gè)LED燈21中只有1個(gè)LED燈21與導(dǎo)航服務(wù)器1通訊連接，每間隔M個(gè)LED燈21設(shè)置1個(gè)第一可見光接收裝置22；如圖1所示為每相鄰的2個(gè)LED燈21中只有1個(gè)LED燈21與導(dǎo)航服務(wù)器1通訊連接，每間隔2個(gè)LED燈21設(shè)置1個(gè)第一可見光接收裝置22。在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)槌鲇诙ㄎ坏男枰鄠€(gè)LED燈21的燈光需要有重復(fù)照射的地方，但是用于數(shù)據(jù)傳輸時(shí)并不一定需要有重復(fù)照射的地方，只要燈光能照射到即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，因此，不必每個(gè)LED燈21均與導(dǎo)航服務(wù)器1通訊連接，第一可見光接收裝置22也不必設(shè)置得過于密集，這樣有利于降低成本，具體設(shè)置的LED燈21和第一可見光接收裝置22的密度可根據(jù)實(shí)際情況而定，只要使得在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)信號(hào)不斷開即可。

最后應(yīng)說明的是：以上所述的各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。