CN103017758B - 一种室内实时高精度定位*** - Google Patents
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Abstract
一种室内实时高精度定位***,包括发射装置和接收装置,发射装置由LED照明灯和驱动电路组成,驱动电路的功能除了提供LED照明灯的驱动电流外,还加载了LED照明灯的位置信息进行调制,LED照明灯在实现照明功能的同时,广播着自身的位置信息,相邻的LED照明灯之间利用码分多址复用来区分;接收装置包括手持接收终端,手持接收终端的传感器有两种,一种为摄像头,另一种是光电二极管PD,光电二极管PD的作用是接收LED照明灯所广播的位置信息,获取LED照明灯的绝对位置;摄像头的作用是向上拍摄灯的场景图像,以计算出接收终端与LED照明灯的相对位置,本发明不需要额外安装发射设备,不耗费任何频谱资源,同时避免额电磁辐射。
Description
技术领域
本发明涉及一种定位***,具体涉及一种室内实时高精度定位***。
背景技术
位置信息对于人们的生活和工作都有着重要的意义,实时地提供位置信息,能够给人们的生活和工作提供很大的便利。例如,大型百货商场的导购、博物馆的导览、寻找机场地下车库的车位、矿井下复杂环境的导航等。
在室外环境下,GPS全球定位***能够满足基本的定位要求,但在室内情况下,由于楼房的遮挡及多径效应,GPS***的定位精度急剧下降,满足不了人们的需要,室内定位***应运而生,如射频识别(RFID)定位***、超宽带(UWB)室内定位***、红外、超声波及蓝牙室内定位***等,这些***或多或少地满足了人们对于室内位置信息的一些要求,但也存在着一些弊端,如:需要额外安装收发机,产生电磁辐射等。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种室内实时高精度定位***,不需要额外安装发射设备,不耗费任何频谱资源,同时避免额电磁辐射。
为了达到上述目的,本发明采取的技术方案为:
一种室内实时高精度定位***,包括发射装置和接收装置,发射装置由LED照明灯和驱动电路组成,驱动电路的功能除了提供LED照明灯的驱动电流外,还加载了LED照明灯的位置信息进行调制,LED照明灯在实现照明功能的同时,广播着自身的位置信息;
接收装置包括手持接收终端,手持接收终端的传感器有两种,一种为摄像头,另一种是光电二极管PD,光电二极管PD的作用是接收LED照明灯所广播的位置信息,获取LED照明灯的绝对位置;摄像头的作用是向上拍摄灯的场景图像,以计算出接收终端与LED照明灯的相对位置。
所述的摄像头与LED照明灯的相对位置计算,需要三个参量:室内天棚的高度、手持接收终端的高度及接收终端的方向指向,其中室内天棚的高度信息预置在室内场景地图里,而手持接收终端的高度则通过输入身高信息进行估计,手持接收终端的方向指向,则依据接手持收终端内置的磁罗盘来确定,根据几何投影关系,加上手持接收终端的指向,便可得终端对于LED照明灯的相对位置。
所述的摄像头的视场角要大于光电二极管PD的接收视场角。
本发明定位的过程为:手持接收终端下载所在室内场景的地图,这个过程可通过定点的LED照明灯广播,由光电二极管PD接收下载;手持接收终端平端朝上,定位由光电二极管PD接收到第一个LED照明灯的位置信息开始,同时由摄像头计算出手持接收终端与LED照明灯的相对位置,于是通过LED照明灯绝对位置加上手持接收终端与LED照明灯相对位置,便得到手持接收终端的具***置,并实时地显示在室内场景地图中;
当光电二极管PD走出第一个LED照明灯的广播范围时,手持接收终端继续通过摄像头跟踪第一个LED照明灯进行定位,直至光电二极管PD接收到下一盏第二个LED照明灯的广播为止,之后摄像头开始跟踪第二个LED照明灯进行相对位置校准;
当光电二极管PD同时接收到两盏或更多LED照明灯的广播信息时,通过摄像头所拍场景和光电二极管PD所接收到得各个LED照明灯所发的光功率不同来对摄像头和光电二极管PD接收到的图像和位置信息进行一一对应,并跟踪接收功率最大的一盏LED照明灯进行位置校准;
这样,在使用LED照明灯作为照明***的室内环境中,就可以实现实时的高精度定位***了。
本发明的优点是:不需要额外安装发射设备,不耗费任何频谱资源,同时避免额电磁辐射。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为摄像头与LED照明灯的相对位置计算示意图。
图3为本发明定位过程流程图。
图4是本发明的发射装置的原理框图。
图5是本发明的接收装置的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述。
参照图1,一种室内实时高精度定位***,包括发射装置和接收装置,发射装置由LED照明灯和驱动电路组成,驱动电路的功能除了提供LED照明灯的驱动电流外,还加载了LED照明灯的位置信息进行调制,LED照明灯在实现照明功能的同时,广播着自身的位置信息,相邻的LED照明灯之间利用码分多址复用来区分。
接收装置包括手持接收终端,手持接收终端的传感器有两种,一种为摄像头,另一种是光电二极管PD,光电二极管PD的作用是接收LED照明灯所广播的位置信息,获取LED照明灯的绝对位置;摄像头的作用是向上拍摄灯的场景图像,以计算出接收终端与LED照明灯的相对位置。
所述的摄像头与LED照明灯的相对位置计算,需要三个参量:室内天棚的高度、手持接收终端的高度及接收终端的方向指向,其中室内天棚的高度信息预置在室内场景地图里,而手持接收终端的高度则通过输入身高信息进行估计,手持接收终端的方向指向,则依据手持接收终端内置的磁罗盘来确定,根据几何投影关系,如图2所示,加上从磁罗盘提取的手持接收终端的方向指向,便可得终端对于LED照明灯的相对位置。
所述的摄像头的视场角要大于光电二极管PD的接收视场角。
本发明定位的过程为:如图3所示,手持接收终端下载所在室内场景的地图,这个过程可通过定点的LED照明灯广播,由光电二极管PD接收下载;手持接收终端平端朝上,定位由光电二极管PD接收到第一个LED照明灯的位置信息开始,同时由摄像头计算出手持接收终端与LED照明灯的相对位置,于是通过LED照明灯绝对位置加上手持接收终端与LED照明灯相对位置,便得到手持接收终端的具***置,并实时地显示在室内场景地图中。
由于器件本身的属性,摄像头的视场角要大于光电二极管PD的接收视场角,于是,当光电二极管PD走出第一个LED照明灯的广播范围时,手持接收终端继续通过摄像头跟踪第一个LED照明灯进行定位,直至光电二极管PD接收到下一盏第二个LED照明灯的广播为止,之后摄像头开始跟踪第二个LED照明灯进行相对位置校准。
当光电二极管PD同时接收到两盏或更多LED照明灯的广播信息时,通过摄像头所拍场景和光电二极管PD所接收到得各个LED照明灯所发的光功率不同来对摄像头和光电二极管PD接收到的图像和位置信息进行一一对应,并跟踪接收功率最大的一盏LED照明灯进行位置校准。
这样,在使用LED照明灯作为照明***的室内环境中,就可以实现实时的高精度定位***了。
参见图4,发射装置包括中央处理单元、电源模块、WIFI模块、驱动电路、LED灯,控制中心通过WIFI将位置服务信息传输给发射端的WIFI模块,WIFI模块将信息传递给中央处理单元,中央处理单元负责对信息进行编码,并将信号经由驱动电路调制到LED照明灯上通过空间光广播出去。
参见图5,接收装置包括中央处理单元、电源模块、光电二极管PD、自适应放大电路、摄像头和显示器等组件,光电二极管PD接收LED照明灯的空间光广播信息,经由自适应放大电路将信号传递给中央处理单元,同时,摄像头将LED照明灯的照明图像传递给中央处理单元,中央处理单元将PD接收到的信号进行解码,同时对摄像头接收到的图像进行处理,并将结算处的位置信息实时显示在显示器中。
Claims (1)
1.一种室内实时高精度定位***,包括发射装置和接收装置,其特征在于:发射装置由LED照明灯和驱动电路组成,驱动电路的功能除了提供LED照明灯的驱动电流外,还加载了LED照明灯的位置信息进行调制,LED照明灯在实现照明功能的同时,广播着自身的位置信息;
接收装置包括手持接收终端,手持接收终端的传感器有两种,一种为摄像头,另一种是光电二极管PD,光电二极管PD的作用是接收LED照明灯所广播的位置信息,获取LED照明灯的绝对位置;摄像头的作用是向上拍摄灯的场景图像,以计算出接收终端与LED照明灯的相对位置;
所述的摄像头与LED照明灯的相对位置计算,需要三个参量:室内天棚的高度、手持接收终端的高度及接收终端的方向指向,其中室内天棚的高度信息预置在室内场景地图里,而手持接收终端的高度则通过输入身高信息进行估计,手持接收终端的方向指向,则依据接手持收终端内置的磁罗盘来确定,根据几何投影关系,加上手持接收终端的指向,便可得终端对于LED照明灯的相对位置;
所述的摄像头的视场角要大于光电二极管PD的接收视场角;
定位的过程为:手持接收终端下载所在室内场景的地图,这个过程通过定点的LED照明灯广播,由光电二极管PD接收下载;手持接收终端平端朝上,定位由光电二极管PD接收到第一个LED照明灯的位置信息开始,同时由摄像头计算出手持接收终端与LED照明灯的相对位置,于是通过LED照明灯绝对位置加上手持接收终端与LED照明灯相对位置,便得到手持接收终端的具***置,并实时地显示在室内场景地图中;
当光电二极管PD走出第一个LED照明灯的广播范围时,手持接收终端继续通过摄像头跟踪第一个LED照明灯进行定位,直至光电二极管PD接收到下一盏第二个LED照明灯的广播为止,之后摄像头开始跟踪第二个LED照明灯进行相对位置校准;
当光电二极管PD同时接收到两盏或更多LED照明灯的广播信息时,通过摄像头所拍场景和光电二极管PD所接收到得各个LED照明灯所发的光功率不同来对摄像头和光电二极管PD接收到的图像和位置信息进行一一对应,并跟踪接收功率最大的一盏LED照明灯进行位置校准;
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