基于可見光通信的室內(nèi)定位方法和定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于可見光通信的室內(nèi)定位方法和定位系統(tǒng)，方法包括步驟：將LED燈組的ID進行格雷編碼；將編碼后的比特進行組幀后得到ID信號，所有LED燈同時同頻發(fā)送各自的ID信號；將所有ID信號轉(zhuǎn)換為電流信號控制LED的發(fā)光強度，將電流信號調(diào)制到可見光域進行傳輸；接收端接收可見光信號，用光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號后進行定位判斷。本發(fā)明具有如下優(yōu)點：解決了在多燈照射下，光電轉(zhuǎn)換器無法將兩燈信號分開識別從而導(dǎo)致許多比特模糊，無法識別的問題。
【專利說明】
基于可見光通信的室內(nèi)定位方法和定位系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于可見光通信的室內(nèi)定位方法和定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信技術(shù)的高速發(fā)展，有限的頻譜資源逐漸難以滿足無限的業(yè)務(wù)需求，探索新的頻譜資源勢在必行。
[0003]可見光通信技術(shù)是基于發(fā)光二極管(LED)照明技術(shù)發(fā)展起來的一種使用可見光波段的光作為信息載體的新興無線通信技術(shù)。與傳統(tǒng)的無線通信技術(shù)相比，可見光通信技術(shù)具有無電磁輻射、保密性、帶寬高、發(fā)射功率高，保密性好等特點，因此可見光通信技術(shù)在無線通信領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。
[0004]位置服務(wù)是人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常使用的服務(wù)，隨著技術(shù)的進步，人們對定位精度的要求越來越高。同時，人們有80%以上的時間在室內(nèi)活動，70%以上的通信量來自室內(nèi)，需要有滿足高精度定位需求并且廉價方便，易于推廣的技術(shù)。
[0005]由于室內(nèi)環(huán)境比較復(fù)雜，傳統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位不能滿足室內(nèi)定位的需求，而其他目前的商業(yè)級應(yīng)用因用戶體驗和成本等原因，沒有成為室內(nèi)定位的有效解決方案。
[0006]基于可見光通信的室內(nèi)定位技術(shù)被寄予了較高的期望，LED照明的大量應(yīng)用，使得該技術(shù)的推廣具備了條件。LED能夠同時起到照明和通信的作用，從一定程度上降低了該技術(shù)的成本。
[0007]基于LED-1D的定位方法是一種簡單易行的定位方法，該方法將與位置相關(guān)的ID數(shù)據(jù)加載到不同LED光源上，接收終端通過對ID數(shù)據(jù)的處理實現(xiàn)被動定位。接收終端一般可以使用PIN光電檢測器接收光信號，并檢測光信號強度，轉(zhuǎn)換為電信號。通過這種方法接收LED發(fā)送的信號在同時被多燈照射時，就無法判斷接收到的比特，兩路信號互相干擾，無法接收到正確的ID信息。而通過成像方法需要攝像頭的輔助，十分不方便;干擾消除的算法也十分麻煩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。
[0009]為此，本發(fā)明的第一個目的在于提出一種基于可見光通信的室內(nèi)定位方法。
[0010]本發(fā)明的第二個目的在于提出一種基于可見光通信的室內(nèi)定位的裝置。
[0011]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實施例公開了一種基于可見光通信的室內(nèi)定位方法，包括以下步驟:S1:將LED燈組的ID進行二進制格雷編碼；S2:將編碼后的比特進行組幀后得到ID信號，所述LED燈組中所有LED燈同時同頻發(fā)送各自的ID信號;S3:將所有ID信號采用OOK調(diào)制方式，轉(zhuǎn)換為電流信號控制LED的發(fā)光強度，將電流信號調(diào)制到可見光域進行傳輸;S4:接收端接收可見光信號，用光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號后進行定位。
[0012]根據(jù)本發(fā)明實施例的基于可見光通信的室內(nèi)定位方法，解決了在多燈照射下，光電轉(zhuǎn)換器無法將兩燈信號分開識別從而導(dǎo)致許多比特模糊，無法識別的問題。
[0013]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的可見光定位的LED燈ID編碼、解碼方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[OOM]進一步地，在步驟S4中，定位的過程進一步包括:如果所述接收端接收的ID信號中均無模糊比特，則判定接收端在對應(yīng)ID的LED燈的照明范圍內(nèi)；如果接收的ID信號中存在模糊比特，則判定接收端在除模糊比特外對應(yīng)ID的LED燈集合的聯(lián)合照明范圍內(nèi)；其中，所述模糊比特的判定方式為接收信號的強度在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)。
[0015]進一步地，在步驟SI中，相鄰LED燈的ID僅有一個比特不同。
[0016]進一步地，相鄰LED燈呈線形排列或呈矩形排列或呈放射形排列。
[0017]進一步地，在步驟SI中，所述LED燈組成矩形排列，所述LED燈組的ID中部分比特表示橫向坐標，剩余比特表示縱向坐標，相鄰LED燈只在橫向坐標或縱向坐標上相差I(lǐng)比特;或所述LED燈組成放射形排列，所述LED燈組的ID中部分比特表示幅向坐標，剩余比特表示徑向坐標，相鄰LED燈只在幅向坐標或徑向坐標上相差I(lǐng)比特
[0018]進一步地，在步驟S2中，由同一晶振產(chǎn)生時鐘同時控制所有LED燈同頻。
[0019]進一步地，在步驟S2中，所有LED燈由供電交流電的工頻信號進行同時同頻。
[0020]進一步地，在步驟S5中，對所述接收的ID信號進行比特判定前，還進行多幀平均。
[0021]進一步地，在步驟S2中還包括:對ID信號進行糾錯編碼或校驗編碼。
[0022]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實施例公開了一種基于可見光通信的室內(nèi)定位的裝置，包括:ID編碼模塊，用于將LED燈組的ID進行二進制格雷編碼;信號組合模塊，用于將編碼后的比特進行組幀后得到ID信號;信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊，用于將每幀信息采用OOK調(diào)制方式轉(zhuǎn)換為電流信號控制LED的發(fā)光強度，將電流信號調(diào)制到可見光域進行廣播式傳輸，其中，所述LED燈組中所有LED燈同時同頻發(fā)送各自所述ID信號;信號接收模塊，用于接收可見光信號，并通過光電轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換為電信號處理;確定位置判定模塊，用于判定接收端所在的確定位置，如果所述接收端接收的ID信號的所有比特均無模糊，則判定接收端在對應(yīng)ID的LED等的照明范圍內(nèi)，否則若接收端接收的ID信號存在比特模糊，使用模糊位置判定模塊判定位置；以及模糊位置判定模塊，用于判定所述接收端所在的模糊位置，如果所述接收端接收的ID信號存在若干比特模糊，則判定接收端在除模糊比特外對應(yīng)ID的LED燈集合的聯(lián)合照明范圍內(nèi)；如果所述接收端所有比特均無模糊，使用確定位置判定模塊判定位置。
[0023]根據(jù)本發(fā)明實施例的基于可見光通信的室內(nèi)定位的裝置，解決了在多燈照射下，光電轉(zhuǎn)換器無法將兩燈信號分開識別從而導(dǎo)致許多比特模糊，無法識別的問題。
[0024]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0025]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0026]圖1是本發(fā)明一個實施例的基于可見光通信的室內(nèi)定位方法的流程圖；
[0027]圖2是本發(fā)明一個實施例的基于可見光通信的室內(nèi)定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是本發(fā)明一個實施例的線形LED排列不意圖；
[0029]圖4是本發(fā)明一個實施例的矩形LED排列示意圖；
[0030]圖5是本發(fā)明一個實施例的放射性LED排列不意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0032]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“幅向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0033]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0034]參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開了本發(fā)明的實施例中的一些特定實施方式，來表示實施本發(fā)明的實施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當理解，本發(fā)明的實施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的實施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。
[0035]以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的基于可見光通信的室內(nèi)定位方法。
[0036]請參考圖1，一種基于可見光通信的室內(nèi)定位方法，包括以下步驟:
[0037]S1:將LED燈組的ID進行二進制格雷編碼。
[0038]具體地，根據(jù)格雷編碼的方案設(shè)計LED的ID，在LED燈呈線形排列的情況，使每兩個相鄰的LED，ID之間只相差I(lǐng)比特;在LED燈呈矩形排列的情況，ID分為兩部分分別表示橫、縱坐標，這樣也保證相鄰的LED，ID之間只相差I(lǐng)比特;在LED燈呈放射形排列時，LED燈組的ID中部分比特表示幅向坐標，剩余比特表示徑向坐標，相鄰LED燈只在幅向坐標或徑向坐標上相差I(lǐng)比特。
[0039]S2:將編碼后的比特進行組幀后得到ID信號，LED燈組中所有LED燈同時同頻發(fā)送各自的ID信號。
[0040]具體的，使用同一晶振產(chǎn)生時鐘同時控制或由供電交流電的工頻信號控制進行同步的方式來同步LED燈。
[0041 ] S3:將所有ID信號采用OOK調(diào)制方式，轉(zhuǎn)換為電流信號控制LED的發(fā)光強度，將電流信號調(diào)制到可見光域進行傳輸。
[0042]S4:接收端接收可見光信號，并通過光電轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換為電信號后進行定位。
[0043]具體地，使用PIN等光電轉(zhuǎn)換器件來接收可見光信號。
[0044]在本發(fā)明的一個實施例中，在步驟S4中，定位判斷的過程進一步包括:
[0045]如果接收端接收的ID信號中均無模糊比特，則判定接收端在對應(yīng)ID的LED燈的照明范圍內(nèi)；如果接收的ID信號中存在模糊比特，則判定接收端在除模糊比特外對應(yīng)ID的LED燈集合的聯(lián)合照明范圍內(nèi)。其中，模糊比特的判定方式為接收信號的強度在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)，即介于第一閾值和第二閾值之間。在這里描述閾值的設(shè)定方式，閾值可以在確定的場景下，根據(jù)實際的場景進行測試，設(shè)定接受端判定的閾值;優(yōu)選的，也可以通過接收端根據(jù)所收到的光信號強度，自動的選擇閾值。
[0046]具體地，接收到的信號強度小于第一閾值該比特判定為O;接收到的信號強度大于第二閾值該比特判定為I，接收到的信號強度介于第一閾值與第二閾值之間該比特判定為模糊比特。本發(fā)明的實施例中，使用多幀平均來提高判定精度。如果沒有模糊比特，且接收到的ID信號合法，即該ID可以找到對應(yīng)的LED燈，則判定接收終端在該LED燈的照明范圍內(nèi)。
[0047]在呈線形排列的LED燈組的情況，通常最多只會出現(xiàn)I比特模糊，如果出現(xiàn)I比特模糊，則判斷該比特為O和I的兩個LED是否合法，如果只有一個合法，判定接收終端在該LED的照明范圍內(nèi)，如果兩個均合法，則判定接收終端在這兩個LED的聯(lián)合照明范圍內(nèi)。
[0048]在呈矩形排列的LED燈組的情況，最多會出現(xiàn)2比特模糊，如果只出現(xiàn)I比特模糊和無模糊，按前文提到的情況運行;如果出現(xiàn)2比特模糊，則判讀該2比特為O和I的共4個ID是否合法，如果僅有I個合法，則定位終端在該LED燈的照明范圍內(nèi)，如果有多于I個的ID合法，判定終端在這些LED的聯(lián)合照明范圍內(nèi)。如果使用了校驗和糾錯編碼等，校驗位和監(jiān)督位模糊，也是判定終端在兩燈之間的一個依據(jù)。
[0049]請參考圖2，一種基于可見光通信的室內(nèi)定位系統(tǒng)，包括ID編碼模塊、信號組合模塊、信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊、信號接收模塊、確定位置判定模塊和模糊位置判定模塊。
[0050]其中，ID編碼模塊用于將LED燈組的ID進行二進制格雷編碼。
[0051]信號組合模塊用于將編碼后的比特進行組幀后得到ID信號。
[0052]信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊，用于將每幀信息采用OOK調(diào)制方式轉(zhuǎn)換為電流信號控制LED的發(fā)光強度，將電流信號調(diào)制到可見光域進行廣播式傳輸。其中，LED燈組中所有LED燈同時同頻發(fā)送各自所述ID信號。
[0053]信號接收模塊用于接收可見光信號，并通過光電轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換為電信號處理。
[0054]確定位置判定模塊用于判定接收端所在的確定位置，如果所述接收端接收的ID信號的所有比特均無模糊，則判定接收端在對應(yīng)ID的LED等的照明范圍內(nèi)；否則若接收端接收的ID信號存在若干比特模糊，使用模糊位置判定模塊判定位置。
[0055]模糊位置判定模塊用于判定接收端所在的模糊位置，如果接收端接收的ID信號存在若干比特模糊，則判定接收端在除模糊比特外對應(yīng)ID的LED燈集合的聯(lián)合照明范圍內(nèi)；如果所述接收端所有比特均無模糊，使用確定位置判定模塊判定位置。
[0056]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，將通過以下實施例進行詳細說明。
[0057]實施例1
[0058]本實施例給出本發(fā)明提出的基于可見光通信的室內(nèi)精確定位中LED-1D編碼呈線性排列，無糾錯編碼的具體應(yīng)用。
[0059]如圖3所示，圖中示意了格雷編碼來設(shè)計ID的方案，LED信號源呈線性排列安裝在某走廊天花板上，每個LED的ID預(yù)先根據(jù)格雷編碼設(shè)計好，使得每兩個相鄰的LED燈之間，其ID只相差一個比特，各自存儲在一個只讀存儲器中。通過一個微控制器來根據(jù)預(yù)先設(shè)好的程序，讀取20位長的ID，在ID中避免出現(xiàn)連續(xù)的4個以上的O或I，平均分成4塊，每塊與塊序號(00，01，10，11)組合起來，再將幀頭(11110000)加在前面組成完整的一幀，使用OOK調(diào)制方案，最后與LED連接，控制LED的亮度，從而將預(yù)先設(shè)計好的ID廣播式發(fā)送。
[0060]由同一晶振產(chǎn)生時鐘同時控制或由供電交流電的工頻信號控制進行同步，所有LED是同步發(fā)送的。
[0061]用戶手持接收終端站在燈下，由終端的PIN光電檢測器接收光信號，并檢測光信號強度，轉(zhuǎn)換為電信號。使用兩個足夠大的窗來檢測得到的電信號，僅當兩個窗全部匹配時(11110000)，才判定找到了幀頭。對接收到的信號比特進行判決前，采用多幀平均的方法，并設(shè)立兩個閾值，小于第一閾值的比特，判定為0，大于第二閾值的比特，判定為1，介于第一閾值和第二閾值之間的比特，判定為模糊。
[0062]在LED線性排列，且為主要照明光源的情況下，接收到的ID信息，通常至多有一比特的信息模糊。接收到的數(shù)據(jù)，有以下兩種情況:
[0063 ] 1、無模糊比特:在數(shù)據(jù)庫中查找對應(yīng)ID的LED的位置信息，如果找到對應(yīng)的LED，則判定接收終端在該LED照射的范圍內(nèi)，如果沒有找到，則判定該次定位失敗，重新接收位置
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[0064]2、有模糊比特:如果D信息的比特有且僅有一位模糊，則在數(shù)據(jù)庫中查找該比特為O和為I的兩個ID對應(yīng)的LED燈，如果找到對應(yīng)的LED，則判定接收終端在這兩個LED燈共同照射的范圍內(nèi)，如果沒有找到，則判定該次定位失敗，重新接收位置信息。
[0065]如圖3中，終端I所在的位置，接收到的信號就很少出現(xiàn)模糊比特，使用多幀平均的方式，可以準確定位終端I在ID為1100110的照明范圍內(nèi)；終端2所在的位置，接收到的信號就可能出現(xiàn)模糊，解碼得到的ID信號可能為11X1001，Χ表示模糊，終端2就被模糊定位在ID為1101001和1111001的兩個LED之間的聯(lián)合照射范圍內(nèi)。
[0066]實施例2
[0067]本實施例給出本發(fā)明提出的基于可見光通信的室內(nèi)精確定位中LED-1D編碼在LED呈矩陣排列，有校驗編碼時的具體應(yīng)用。
[0068]如圖4所示，圖中示意了使用分別表示坐標的方式，用格雷編碼設(shè)計LED-1D的方案，LED信號源呈矩陣排列安裝在天花板上，每個LED的ID由兩部分組成，預(yù)先根據(jù)格雷編碼設(shè)計好，各自存儲在一個只讀存儲器中，分別為其橫坐標和縱坐標。位于同一行的LED燈，它們的橫坐標相同，位于同一行并且相鄰的兩個LED燈，它們的縱坐標只相差一個比特;位于同一列的LED燈，它們的縱坐標相同，位于同一列并且相鄰的兩個LED燈，它們的橫坐標只相差一個比特。通過一個微控制器來根據(jù)預(yù)先設(shè)好的程序，讀取總共40位長的ID，在ID中避免出現(xiàn)連續(xù)的4個以上的O或I，平均分成5塊，每塊與塊序號(001，O1，011，100，1I)組合起來，使用校驗編碼進行編碼，再將幀頭加在前面組成完整的一幀，幀頭使用長度為7的m序列，使用OOK調(diào)制方案，最后與LED連接，控制LED的亮度，從而將預(yù)先設(shè)計好的ID廣播式發(fā)送。
[0069]由同一晶振產(chǎn)生時鐘同時控制或由供電交流電的工頻信號控制進行同步，所有LED是同步發(fā)送的。
[0070]用戶手持接收終端站在燈下，由終端的PIN光電檢測器接收光信號，并檢測光信號強度，轉(zhuǎn)換為電信號。使用自相關(guān)的方式尋找?guī)^，對接收到的信號比特進行判決前，采用多幀平均的方法，并設(shè)立兩個閾值，小于第一閾值的比特，判定為O，大于第二閾值的比特，判定為I，介于第一閾值和第二閾值之間的比特，判定為模糊。
[0071]在LED矩陣排列，且為主要照明光源的情況下，接收到的ID信息，通常至多有兩比特的信息模糊。接收到的數(shù)據(jù)，有以下兩種情況:
[0072]1、無模糊比特:如果校驗碼校驗無錯，則在數(shù)據(jù)庫中查找對應(yīng)ID的LED的位置信息，如果找到對應(yīng)的LED，則判定接收終端在該LED照射的范圍內(nèi)，如果沒有找到，則判定該次定位失敗，重新接收位置信息。如果校驗碼校驗有錯，重新接受位置信息。
[0073]2、有模糊比特:如果ID信息的比特僅有一位模糊，并且校驗位也已經(jīng)模糊或者無法校驗，則在數(shù)據(jù)庫中查找該比特為O和為I的兩個ID對應(yīng)的LED燈，如果找到對應(yīng)的LED，則判定接收終端在這兩個LED燈共同照射的范圍內(nèi)，如果沒有找到，則判定該次定位失敗，重新接收位置信息。若有兩位模糊，并且校驗位也已經(jīng)模糊或者無法校驗，則在數(shù)據(jù)庫中查找可能的4個LED位置信息，如果有兩個以上的LED被找到，則判定接收終端在這些LED燈共同照射的范圍內(nèi)，如果沒有找到，則判定該次定位失敗，重新接收位置信息。
[0074]實施例3
[0075]本實施例給出本發(fā)明提出的基于可見光通信的室內(nèi)精確定位中LED-1D編碼在LED呈放射形排列，有校驗編碼時的具體應(yīng)用。
[0076]如圖5所示，圖中示意了使用分別表示坐標的方式，用格雷編碼設(shè)計LED-1D的方案，LED信號源呈放射形排列安裝在天花板上，每個LED的ID由兩部分組成，預(yù)先根據(jù)格雷編碼設(shè)計好，各自存儲在一個只讀存儲器中，分別為其幅向坐標和徑向坐標。位于同一圓弧上并且相鄰的兩個LED燈，它們的徑向坐標只相差一個比特；位于同一半徑并且相鄰的兩個LED燈，它們的幅向坐標只相差一個比特。通過一個微控制器來根據(jù)預(yù)先設(shè)好的程序，讀取總共40位長的ID，在ID中避免出現(xiàn)連續(xù)的4個以上的O或I，平均分成5塊，每塊與塊序號(100，101，001，010，011)組合起來，使用校驗編碼進行編碼，再將幀頭加在前面組成完整的一幀，幀頭使用長度為7的m序列，使用OOK調(diào)制方案，最后與LED連接，控制LED的亮度，從而將預(yù)先設(shè)計好的ID發(fā)送。
[0077]由同一晶振產(chǎn)生時鐘同時控制或由供電交流電的工頻信號控制進行同步，所有LED是同步發(fā)送的。
[0078]用戶手持接收終端站在燈下，由終端的PIN光電檢測器接收光信號，并檢測光信號強度，轉(zhuǎn)換為電信號。使用自相關(guān)的方式尋找?guī)^，對接收到的信號比特進行判決前，采用多幀平均的方法，并設(shè)立兩個閾值，小于第一閾值的比特，判定為0，大于第二閾值的比特，判定為I，介于第一閾值和第二閾值之間的比特，判定為模糊。
[0079]在LED矩陣排列，且為主要照明光源的情況下，接收到的ID信息，通常至多有兩比特的信息模糊。接收到的數(shù)據(jù)，有以下兩種情況:
[0080]1、無模糊比特:如果校驗碼校驗無錯，則在數(shù)據(jù)庫中查找對應(yīng)ID的LED的位置信息，如果找到對應(yīng)的LED，則判定接收終端在該LED照射的范圍內(nèi)，如果沒有找到，則判定該次定位失敗，重新接收位置信息。如果校驗碼校驗有錯，重新接受位置信息。
[0081]2、有模糊比特:如果ID信息的比特僅有一位模糊，并且校驗位也已經(jīng)模糊或者無法校驗，則在數(shù)據(jù)庫中查找該比特為O和為I的兩個ID對應(yīng)的LED燈，如果找到對應(yīng)的LED，則判定接收終端在這兩個LED燈共同照射的范圍內(nèi)，如果沒有找到，則判定該次定位失敗，重新接收位置信息。若有兩位模糊，并且校驗位也已經(jīng)模糊或者無法校驗，則在數(shù)據(jù)庫中查找可能的4個LED位置信息，如果有兩個以上的LED被找到，則判定接收終端在這些LED燈共同照射的范圍內(nèi)，如果沒有找到，則判定該次定位失敗，重新接收位置信息。
[0082]實施例4
[0083]本實施例給出本發(fā)明提出的基于可見光通信的室內(nèi)精確定位中LED-1D編碼在LED呈矩陣排列，有糾錯編碼，ID直接表示經(jīng)瑋度時的具體應(yīng)用。
[0084]如圖4所示，LED信號源呈矩陣排列安裝在天花板上，每個LED的ID由兩部分組成，預(yù)先根據(jù)格雷編碼設(shè)計好，各自存儲在一個只讀存儲器中，分別為其橫坐標和縱坐標。位于同一行的LED燈，它們的橫坐標相同，位于同一行并且相鄰的兩個LED燈，它們的縱坐標只相差一個比特;位于同一列的LED燈，它們的縱坐標相同，位于同一列并且相鄰的兩個LED燈，它們的橫坐標只相差一個比特。通過一個微控制器來根據(jù)預(yù)先設(shè)好的程序，讀取總共40位長的ID，ID直接代表經(jīng)瑋度，在ID中避免出現(xiàn)連續(xù)的4個以上的O或I，平均分成5塊，每塊與塊序號(001，010，011，100，101)組合起來，使用(15，11，1沖01碼進行糾錯編碼，再將幀頭加在前面組成完整的一幀，幀頭使用7位的巴克序列，使用OOK調(diào)制方案，最后與LED連接，控制LED的亮度，從而將預(yù)先設(shè)計好的ID廣播式發(fā)送。
[0085]由同一晶振產(chǎn)生時鐘同時控制或由供電交流電的工頻信號控制進行同步，所有LED是同步發(fā)送的。
[0086]用戶手持接收終端站在燈下，由終端的PIN光電檢測器接收光信號，并檢測光信號強度，轉(zhuǎn)換為電信號。使用同樣的7位巴克序列互相關(guān)尋找?guī)^。對接收到的信號比特進行判決前，采用多幀平均的方法，并設(shè)立兩個閾值，小于第一閾值的比特，判定為0，大于第二閾值的比特，判定為I，介于第一閾值和第二閾值之間的比特，判定為模糊。
[0087]在LED矩陣排列，且為主要照明光源的情況下，接收到的ID信息，通常至多有兩比特的信息模糊。接收到的數(shù)據(jù)，有以下兩種情況:
[0088]1、無模糊比特:如果BCH碼檢錯無錯，直接定位接收終端在對應(yīng)的經(jīng)瑋度，如果該經(jīng)瑋度非法，則判定該次定位失敗，重新接收位置信息。如果BCH碼檢錯有錯，將對應(yīng)比特糾正后如此做。
[0089]2、有模糊比特:嘗試使用BCH碼糾錯，如果糾錯成功，不再有模糊比特，直接判定接收終端在ID對應(yīng)的經(jīng)瑋度，如果該經(jīng)瑋度非法，則判定定位失敗，重新接收位置信息。如果無法糾錯，并且ID信息的比特僅有一位模糊，則判定該比特為O和為I的兩個經(jīng)瑋度是否合法，如果合法，則判定接收終端在這兩個經(jīng)瑋度之間的位置，如果不合法，則判定該次定位失敗，重新接收位置信息。若有兩位模糊，則判定可能的4個經(jīng)瑋度是否合法，如果有兩個以上的經(jīng)瑋度合法，則判定接收終端在這些經(jīng)瑋度之間的位置，如果沒有找到，則判定該次定位失敗，重新接收位置信息。
[0090]另外，本發(fā)明實施例的基于可見光通信的室內(nèi)定位方法和定位系統(tǒng)的其它構(gòu)成以及作用對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言都是已知的，為了減少冗余，不做贅述。
[0091]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0092]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同限定。
【主權(quán)項】
1.一種基于可見光通信的室內(nèi)定位方法，其特征在于，包括以下步驟: SI:將LED燈組的ID進行二進制格雷編碼； S2:將編碼后的比特進行組幀后得到ID信號，所述LED燈組中所有LED燈同時同頻發(fā)送各自的ID信號； S3:將所有ID信號采用OOK調(diào)制方式，轉(zhuǎn)換為電流信號控制LED的發(fā)光強度，將電流信號調(diào)制到可見光域進行傳輸； S4:接收端接收可見光信號，用光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號后進行定位。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可見光通信的室內(nèi)定位方法，其特征在于，在步驟S4中，定位的過程進一步包括: 如果所述接收端接收的ID信號中均無模糊比特，則判定接收端在對應(yīng)ID的LED燈的照明范圍內(nèi)； 如果接收的ID信號中存在模糊比特，則判定接收端在除模糊比特外對應(yīng)ID的LED燈集合的聯(lián)合照明范圍內(nèi)； 其中，所述模糊比特的判定方式為接收信號的強度在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可見光通信的室內(nèi)定位方法，其特征在于，在步驟SI中，相鄰LED燈的ID僅有一個比特不同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可見光通信的室內(nèi)定位方法，其特征在于，在步驟SI中，相鄰LED燈呈線形排列或呈矩形排列或呈放射形排列。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可見光通信的室內(nèi)定位方法，其特征在于，在步驟SI中，所述LED燈組成矩形排列，所述LED燈組的ID中部分比特表示橫向坐標，剩余比特表示縱向坐標，相鄰LED燈只在橫向坐標或縱向坐標上相差I(lǐng)比特;或所述LED燈組成放射形排列，所述LED燈組的ID中部分比特表示幅向坐標，剩余比特表示徑向坐標，相鄰LED燈只在幅向坐標或徑向坐標上相差I(lǐng)比特。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可見光通信的室內(nèi)定位方法，其特征在于，在步驟S2中，由同一晶振產(chǎn)生時鐘同時控制所有LED燈同頻。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可見光通信的室內(nèi)定位方法，其特征在于，在步驟S2中，所有LED燈由供電交流電的工頻信號進行同時同頻。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可見光通信的室內(nèi)定位方法，其特征在于，在步驟S5中，對所述接收的ID信號進行比特判定前，還進行多幀平均。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可見光通信的室內(nèi)定位方法，其特征在于，在步驟S2中還包括:對ID信號進行糾錯編碼或校驗編碼。10.一種基于可見光通信的室內(nèi)定位的裝置，其特征在于，包括: ID編碼模塊，用于將LED燈組的ID進行二進制格雷編碼； 信號組合模塊，用于將編碼后的比特進行組幀后得到ID信號； 信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊，用于將每幀信息采用OOK調(diào)制方式轉(zhuǎn)換為電流信號控制LED的發(fā)光強度，將電流信號調(diào)制到可見光域進行廣播式傳輸，其中，所述LED燈組中所有LED燈同時同頻發(fā)送各自所述ID信號； 信號接收模塊，用于接收可見光信號，并通過光電轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換為電信號處理； 確定位置判定模塊，用于判定接收端所在的確定位置，如果所述接收端接收的ID信號的所有比特均無模糊，則判定接收端在對應(yīng)ID的LED等的照明范圍內(nèi)，否則若接收端接收的ID信號存在若干比特模糊，使用模糊位置判定模塊判定位置;以及 模糊位置判定模塊，用于判定所述接收端所在的模糊位置，如果所述接收端接收的ID信號存在比特模糊，則判定接收端在除模糊比特外對應(yīng)ID的LED燈集合的聯(lián)合照明范圍內(nèi)；如果所述接收端所有比特均無模糊，使用確定位置判定模塊判定位置。
【文檔編號】H04B10/116GK105827311SQ201610248297
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月20日
【發(fā)明人】楊昉, 李昭奇, 高俊男, 宋健
【申請人】清華大學(xué)