CN107196704A - 终端定位方法、装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种终端定位方法、装置和电子设备。其中，该方法包括：根据终端采集的图形码确定光源所在的位置，其中，图形码依据光源发出的光形成，图形码用于标识光源所在的位置；根据光源所在的位置定位终端所在的位置。通过本发明，解决了通过相关技术中的可见光通信技术定位终端所导致的定位精度较低的问题，提高了终端的定位精度。

Description

终端定位方法、装置和电子设备
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种终端定位方法、装置和电子设备。
背景技术
近年来，随着智能手机的普及、移动数据业务的增加，人们对定位和导航的需求日益增大。对于户外环境，卫星定位***作为一种成熟的无线定位技术已经得到了广泛的应用，但是在人们活动较为频繁的家庭、办公室、大型商场等室内环境以及隧道、地下停车场等特殊环境，由于无线电信号的遮蔽效应导致全球定位***(Global PositioningSystem，简称为GPS)等传统卫星定位***难以适用。
目前大多采用的无线定位技术，如超宽带、无线局域网、红外和蓝牙等，在一定程度上能够满足人们在室内的定位需求，但由于这些定位***存在不稳定性、功耗大以及定位精度低等缺点而未能广泛普及，并且其在矿井、加油站和医院等射频受限场所的使用不同程度上也受到了限制。因此，寻求一种普适、低功率、高精度的室内定位技术迫在眉睫。而基于白光发光二极管(Light Emitting Diode，简称为LED)的可见光通信具有无电磁干扰、频谱宽、绿色环保、成本低廉等显著优势，因此在室内定位领域具有广泛的应用前景。
目前已有的可见光通信定位***采用的定位方法可分为以下三类：
基于LED标签(LED-ID)的可见光通信定位方法：该方法通过将与位置相关的ID数据加载到不同的LED光源上(即LED-ID标签)，通过空间光链路传送到移动终端，移动终端通过对ID数据的处理实现被动定位。但这种方法的定位精度较低，其理论定位精度仅为相邻LED信号源间距的1/2。
基于接收光信号强度的可见光通信定位方法：基于接收信号强度检测(ReceivedSignal Strength Indicator，简称为RSSI)的可见光通信定位方法，其原理与传统无线电定位方法中的RSSI方法基本相同。由于可见光通信过程中，信号通常采用强度调制，接收端可利用光电检测器件(Photo Detector，简称为PD)实现对信号能量的检测。此类方法通过发射信号的传播损耗以及路径损耗模型计算得到参考点和目标点之间的距离，再根据三边定位法推算得到目标位置。受室内可见光信道环境的复杂性限制，这种单纯依靠传播模型实现定位的参数化方法往往存在较大误差，因此不常用。
基于图像传感器成像的可见光通信定位方法：该方法利用LED照明阵列作为发送端，从阵列中的至少3个LED发射的三维坐标通过光学透镜被接收，由图像传感器解调信息，利用图像传感器中接收到的LED图像的距离几何关系计算出目标的位置。该方法的具体实现依赖于图像传感器对接收到的LED图像的距离计算，所以估计的精度和每个组件测量精度有关。由于其定位速度比较快，适用于静止或缓慢移动的目标。当移动终端发生抖动或倾斜时，图像传感器接收到的LED图像也会发生倾斜、光照不均匀、几何失真等，从而影响定位精度。
针对通过相关技术中的可见光通信技术定位终端所导致的定位精度较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明提供了一种终端定位方法、装置和电子设备，以至少解决通过相关技术中的可见光通信技术定位终端所导致的定位精度较低的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种终端定位方法，包括：根据终端采集的图形码确定光源所在的位置，其中，所述图形码依据所述光源发出的光形成，所述图形码用于标识所述光源所在的位置；根据所述光源所在的位置定位所述终端所在的位置。
可选地，根据所述光源所在的位置定位所述终端所在的位置包括：获取所述终端与所述光源之间的水平距离，其中，所述水平距离为所述终端与所述光源投影在同一水平面时投影点之间的距离；检测所述光源相对于所述终端的方位角；根据所述水平距离与所述方位角定位所述终端所在的位置。
可选地，获取所述终端与所述光源之间的所述水平距离包括：获取所述终端与所述光源之间的俯仰角，其中，所述俯仰角为所述终端与所述光源之间的连线与水平面之间的夹角；获取所述光源所在的位置的高度与所述终端所在位置的高度之间的高度差；根据所述高度差及所述俯仰角计算所述水平距离。
可选地，根据所述终端采集的所述图形码确定所述光源所在的位置包括：通过所述终端采集所述图形码；通过解析所述图形码获取所述光源中LED阵列的标识信息，其中，所述标识信息至少包括所述LED阵列的位置标识；根据所述LED阵列的所述位置标识确定所述光源所在的位置。
可选地，根据所述水平距离与所述方位角定位所述终端所在的位置包括：x＝X+d sinθ；y＝Y+d cosθ；其中，x为所述终端所在的位置在预设坐标系中的横坐标，y为所述终端所在的位置在所述预设坐标系中的纵坐标，X为所述光源所在的位置在所述预设坐标系中的横坐标，Y为所述光源所在的位置在所述预设坐标系中的纵坐标，d表示所述水平距离，d为正数，θ表示所述方位角。
可选地，所述图形码包括：二维码。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种终端定位装置，包括：确定模块，用于根据终端采集的图形码确定所述光源所在的位置，其中，所述图形码依据所述光源发出的光形成，所述图形码用于标识所述光源所在的位置；定位模块，用于根据所述光源所在的位置定位所述终端所在的位置。
可选地，所述定位模块包括：获取单元，用于获取所述终端与所述光源之间的水平距离，其中，所述水平距离为所述终端与所述光源投影在同一水平面时投影点之间的距离；检测单元，用于检测所述光源相对于所述终端的方位角；定位单元，用于根据所述水平距离与所述方位角定位所述终端所在的位置。
可选地，所述获取单元包括：第一获取子单元，用于获取所述终端与所述光源之间的俯仰角，其中，所述俯仰角为所述终端与所述光源之间的连线与水平面之间的夹角；第二获取子单元，用于获取所述光源所在的位置的高度与所述终端所在位置的高度之间的高度差；计算子单元，用于根据所述高度差及所述俯仰角计算所述水平距离。
可选地，所述确定模块包括：采集单元，用于通过所述终端采集所述图形码；解析单元，用于通过解析所述图形码获取所述光源中LED阵列的标识信息，其中，所述标识信息至少包括所述LED阵列的位置标识；第一确定单元，用于根据所述LED阵列的所述位置标识确定所述光源所在的位置。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种电子设备，包括：解码模块，用于根据终端采集的图形码确定光源所在的位置，其中，所述图形码依据光源发出的光形成，所述图形码用于标识所述光源所在的位置；定位处理模块，用于根据所述光源所在的位置定位所述电子设备所在的位置。
可选地，所述定位处理模块包括：测距单元，用于获取所述终端与所述光源之间的水平距离，其中，所述水平距离为所述终端与所述光源投影在同一水平面时投影点之间的距离；方向传感器，用于检测所述光源相对于所述终端的方位角；定位处理单元，用于根据所述水平距离与所述方位角定位所述终端所在的位置。
可选地，所述测距单元包括：水平仪，用于获取所述终端与所述光源之间的俯仰角，其中，所述俯仰角为所述终端与所述光源之间的连线与水平面之间的夹角；第三获取子单元，用于获取所述光源所在的位置的高度与所述终端所在的位置的高度之间的高度差；测距子单元，用于根据所述高度差及所述俯仰角计算所述水平距离。
可选地，所述解码模块包括：采集器，用于通过所述终端采集依据所述光源发出的光生成的所述图形码；解码器，用于解析所述图形码获取所述光源中LED阵列的标识信息，其中，所述标识信息至少包括所述LED阵列的位置标识；第二确定单元，用于根据所述LED阵列的所述位置标识确定所述光源所在的位置。
通过本发明，采用根据终端采集的图形码确定光源所在的位置，其中，图形码依据光源发出的光形成，图形码用于标识光源所在的位置；根据光源所在的位置定位终端所在的位置的方式。也就是说，终端在采集到由光源发出的不同的光所生成的图形码后，根据该图形码确定光源所在的位置，进一步再根据光源所在的位置实现对终端所在的位置进行定位，实现了对室内的终端所在的位置进行精确定位，解决了通过相关技术中的可见光通信技术定位终端所导致的定位精度较低的问题，提高了终端的定位精度。此外，终端通过采集光源生成的图形码来确定光源的位置，利用了图形码抗失真能力强的特点，提高了终端定位的成功率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种可选的终端定位方法的流程图；
图2是根据本发明示例的手机终端定位处理模块的计算过程示意图；
图3是根据本发明可选示例的图形码结构示意图；
图4是根据本发明示例的终端定位的计算过程示意图；
图5是根据本发明实施例的一种可选的终端定位装置的结构框图；
图6是根据本发明实施例的另一种可选的终端定位装置的结构框图；
图7是根据本发明实施例的另一种可选的终端定位装置的结构框图；
图8是根据本发明实施例的另一种可选的终端定位装置的结构框图；
图9是根据本发明实施例的一种可选的电子设备的结构框图；
图10是根据本发明实施例的另一种可选的电子设备的结构框图；
图11是根据本发明实施例的另一种可选的电子设备的结构框图；
图12是根据本发明实施例的另一种可选的电子设备的结构框图；
图13是根据本发明可选示例的可见光室内定位***的结构示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
实施例一
在本实施例中提供了一种终端定位方法，图1是根据本发明实施例的一种可选的终端定位方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S102，根据终端采集的图形码确定光源所在的位置，其中，图形码依据光源发出的光形成，图形码用于标识光源所在的位置；
步骤S104，根据光源所在的位置定位终端所在的位置。
可选地，在本实施例中，上述终端定位方法可以但不限于应用于对室内的终端进行定位的场景中。其中，上述终端可以包括但不限于：手机、平板电脑、笔记本电脑等。上述光源可以但不限于可见光光源(如LEDs阵列信号源)。例如，利用可见光光源对室内终端进行定位的场景中，如利用光源对商场、矿井、加油站、医院等室内场景中的终端进行定位。
通过上述步骤，终端在采集到由光源发出的不同的光所生成的图形码后，根据该图形码确定光源所在的位置，进一步再根据光源所在的位置实现对终端所在的位置进行定位，实现了对室内的终端所在的位置进行精确定位，解决了通过相关技术中的可见光通信技术定位终端所导致的定位精度较低的问题，提高了终端的定位精度。此外，终端通过采集光源生成的图形码来确定光源的位置，利用了图形码抗失真能力强的特点，提高了终端定位的成功率。
在本实施例中，在上述步骤S104中，为了实现对终端的精确定位，可以但不限于首先根据光源的位置获取终端与该光源的相对位置关系，例如：通过计算获取二者之间的水平距离，以及通过方向传感器读取该光源相对于终端的方位角，再根据水平距离和方位角对终端进行定位。通过上述步骤，获取了终端与光源间的相对位置关系，就可以根据光源的位置信息计算出终端的位置，实现了对终端的精确定位，解决了通过相关技术中的可见光通信技术定位终端所导致的定位精度较低的问题，提高了终端的定位精度。
需要说明的是，本实施例中方位角是指从标准方向的北端(即指南针所指的北)起，顺时针方向到直线的水平角称为该直线的方位角。方位角的取值范围为0度-360度。
在本实施例中，上述图形码可以但不限于包括：二维码。采集图形码的方式可以但不限于是对二维码进行扫描。
需要说明的是，本实施例中图形码所包括的二维码是一种通过设置光源中不同LED的光强，以使光源按照某种特定的几何图形及一定规律在平面(二维方向)上显示出的黑白相间的阵列图形所表示的数据符号信息；在代码编制上使用若干个与二进制相对应的几何图形来表示文字、数值信息，并通过图像输入设备或光电扫描设备自动识别，实现信息自动处理。其中应用最广泛的就是快速反应(Quick Response，简称为QR)码，QR码有三个定位图形使得识别设备很快就能识别出来，因此具备抗图形几何失真的能力，在旋转、倾斜等角度下扫描畸变图形，也能通过仿射变换准确的恢复图形内各点处像素值，从而准确的提取信息。
下面以一个示例对上述过程进行说明和描述。在本示例中，光源以LEDs阵列信号源为例，图形码以QR码为例，终端以手机为例，本示例可以包括如下步骤：
步骤1，在LEDs阵列信号源上通过驱动电路加载QR码图像信息，该图像信息包括用于标识LEDs阵列信号源位置的LED-ID值，通过无线光链路传输到手机，手机通过解码模块解码出LED-ID值，确定该LEDs阵列信号源的覆盖区域，实现对手机的粗定位；
步骤2，采用基于世界坐标系的三角函数关系计算手机与LEDs阵列信号源的绝对水平距离，再利用手机的方向传感器获得其方位角θ的信息，从而确定手机的位置，实现对手机的精确定位过程，该过程在手机的定位处理模块进行。
需要说明的是，在本实施例中，世界坐标系是指***的绝对坐标系，在没有建立用户坐标系之前画面上所有点的坐标都是以该坐标系的原点来确定位置的。
在本实施例中，获取水平距离的方式可以但不限于是获取终端与光源之间的俯仰角和高度差，再根据俯仰角、高度差、终端和光源的连线和水平距离在垂直平面上构成的三角形的三角函数关系计算出水平距离。通过上述步骤，可以通过简单的计算获取终端和光源之间的水平距离，从而初步获取终端和光源的相对位置关系。
下面以一个示例对水平距离的获取过程进行说明和描述，在本可选示例中，光源以LEDs阵列信号源为例，终端以手机为例，终端所在的位置的高度用h表示。
图2是根据本发明示例的手机终端定位处理模块的计算过程示意图，如图2所示，其中202表示参考平面，204表示手机，206表示LEDs阵列信号源。H为LEDs阵列信号源距离参考平面202(例如：光源所在楼层的地面)的高度，h为手持手机距离参考平面202(例如：光源所在楼层的地面)的高度，d是手机与LEDs阵列信号源的水平距离。α为手机到LEDs阵列信号源的俯仰角，该角度可通过调用手机的水平仪间接获得：记手机水平仪的角度读数为β，若手机所在平面与LEDs阵列信号源到手机所在平面处于垂直状态，则有α＝90°-β。根据图2所示的距离关系，可得到LEDs阵列信号源与手机之间在预设坐标系下的三角函数关系为：
H已知，h可通过成人手持手机高度的分布来获得，则可通过上述三角函数关系进行LEDs阵列信号源与手机之间的水平距离的计算：
通过预设手机距离参考平面的高度h与俯仰角α的误差范围，利用手机的方向传感器获得手机持有者所在的方位角θ信息，进而获得手机持有者在该LEDs阵列信号源下的具***置信息，实现精确定位过程。
在本实施例中，光源所在的位置的高度可以是预定的，也可以携带在光源发出的光生成的图形码中，那么，为了获取终端和光源之间的高度差，可以但不限于预设终端所在的位置的高度，终端所在的位置的高度可以预设为一个预定值，也可以预设为一个预定范围，或者是根据预设终端高度值和预设终端高度的误差范围确定。终端与光源之间的俯仰角可以但不限于通过对水平仪的度数进行计算获取。
在本实施例中，通过终端采集的依据光源发出的光生成的图形码携带有光源的位置信息，可以通过对图形码的解析获取光源的位置信息。通过上述步骤，利用光源发出的光线形成图形码，将光源的位置信息携带在图形码中，由于图形码具有抗失真能力强的特点，使终端可以更容易采集到光源发出的图形码，从而提高了终端定位的成功率。
下面以一个可选示例对图形码的生成和采集的过程进行说明和描述，在本可选示例中，光源以LEDs阵列信号源为例，图形码以QR码为例，终端以手机为例。
在本可选示例中，为了克服现有的室内定位方法资源浪费、成本高、定位速度慢，精度低等不足，本可选示例提出了能够在手机终端应用的一种基于二维码的可见光室内定位方法。
本可选示例中的发射端为LEDs阵列信号源，各点光源之间发送相互独立的光强度信号，各点光源位置用“光强强”表示二进制“1”，“光强弱”表示二进制“0”，一次发送的“平面图像”信号为一“帧”，其光强的“强”和“弱”排列组成QR码图形。在本可选示例中，在LEDs阵列信号源的3个顶角处规划出3块“回”字形定位图形区域，其光照度强弱比值为1:1:3:1:1。这种比例特性不因整个图像的旋转、倾斜而改变，根据QR码这种固定模式的特殊设计，3个定位块能够被快速定位检测到。每一个LEDs阵列信号源的帧信息包括该LEDs阵列信号源的位置信息值(记为LED-ID)。图3是根据本发明可选示例的图形码结构示意图，如图3所示，图中黑、白点分别表示发光强度弱、强的LED点光源，其黑白灰度值分别设为0、255。图中3个顶角处规划出3个“回”字形定位模块，其光强度强弱比值为1:1:3:1:1，该比例特性不因整个图像的旋转、倾斜而改变，因此，3个定位块能够快速检测到。
需要说明的是，本发明实施例、示例和可选示例中光源(例如：LEDs阵列信号源)的3个顶角处的定位模块不限于“回”字形定位模块，其光强度强弱比值也不限于1:1:3:1:1，只需满足图形码(例如：QR码)扫描时的比例不变形即可。
此外，考虑到可见光通信具有能够同时实现照明与通信的功能，因此本实施例中的光源可根据实际场景照明要求调整点阵光源的黑白对比度，以满足照明要求。
在本实施例中，获取了终端与光源之间的水平距离d，其中d为正数，终端与光源之间的方位角θ，以及光源所在的位置的坐标为(X，Y)，X为光源所在的位置在预设坐标系中的横坐标，Y为光源所在的位置在预设坐标系中的纵坐标，可以但不限于通过下述公式计算终端所在的位置的坐标(x，y)，x为终端所在的位置在预设坐标系中的横坐标，y为终端所在的位置在预设坐标系中的纵坐标：x＝X+d sinθ；y＝Y+d cosθ，从而实现对终端的定位。需要说明的是，在本实施例中，预设坐标系可以但不限于是世界坐标系。需要说明的是，由于方位角θ的取值范围为0度-360度，因此sinθ和cosθ的值有正有负，这里公式中的符号可以取加号，也可以取减号，在本实施例中以取加号为例，本发明对此不做限定。
下面以一个示例对终端的定位过程进行说明和描述，图4是根据本发明示例的终端定位的计算过程示意图，如图4所示，将光源和终端投影到同一个平面上，在预设坐标系(由如图所示的x，y轴构成的坐标系，可以但不限于是世界坐标系)内光源的坐标设为(X，Y)，X为终端所在的位置在预设坐标系中的横坐标，Y为终端所在的位置在预设坐标系中的纵坐标，终端的坐标设为(x，y)，x为终端所在的位置在预设坐标系中的横坐标，y为终端所在的位置在预设坐标系中的纵坐标，d为终端与光源之间的水平距离，终端的方向传感器读取终端所在位置的方位角θ，那么，可以计算终端与光源在预设坐标系的x轴上的距离为dsinθ，进一步根据公式|x-X|＝|dsinθ|，获取终端的横坐标x＝X+d sinθ，此外，可以计算终端与光源在预设坐标系的y轴上的距离为dcosθ，进一步可以根据公式|y-Y|＝|dcosθ|，获取终端的纵坐标y＝Y+d cosθ，从而定位出终端所在的位置。需要说明的是，由于方位角θ的取值范围为0度-360度，因此sinθ和cosθ的值有正有负，这里公式中的符号可以取加号，也可以取减号，在本实施例中以取加号为例，本发明对此不做限定。
可选地，在上述步骤S104中，可以但不限于获取终端与光源之间的水平距离，其中，水平距离为终端与光源投影在同一水平面时投影点之间的距离，并检测光源相对于终端的方位角，再根据水平距离与方位角定位终端所在的位置。例如：可以但不限于通过以下公式根据水平距离与方位角定位终端所在的位置：x＝X+d sinθ；y＝Y+d cosθ；其中，(x，y)表示终端所在的位置的坐标，x为终端所在的位置在预设坐标系中的横坐标，y为终端所在的位置在预设坐标系中的纵坐标，(X，Y)表示光源所在的位置的坐标，X为光源所在的位置在预设坐标系中的横坐标，Y为光源所在的位置在预设坐标系中的纵坐标，d表示水平距离，d为正数，θ表示方位角。需要说明的是，由于方位角θ的取值范围为0度-360度，因此sinθ和cosθ的值有正有负，这里公式中的符号可以取加号，也可以取减号，在本实施例中以取加号为例，本发明对此不做限定。
例如：在商场中进行终端定位时，可以通过对光源位置的定位获取当前位置的楼层数，再根据光源的坐标计算终端当前位置的坐标可以获取终端在当前楼层的具***置，从而实现终端的室内定位。
通过上述步骤，通过获取终端与光源之间的水平距离和光源相对于终端的方位角来确定终端与光源的相对位置关系，再根据二者的相对位置关系定位终端所在的位置，可以获取到终端在光源所在坐标系下的坐标，实现对终端的精确定位，解决了通过相关技术中的可见光通信技术定位终端所导致的定位精度较低的问题，提高了终端的定位精度。
可选地，获取终端与光源之间的水平距离可以但不限于获取终端与光源之间的俯仰角，其中，俯仰角为终端与光源之间的连线与水平面之间的夹角，以及获取光源所在的位置的高度与终端所在的位置的高度之间的高度差，再根据高度差及俯仰角计算终端与光源之间的水平距离。可见，通过上述步骤，可以根据获取到的终端与光源之间的俯仰角和光源与终端之间的高度差通过简单的计算获取终端与光源之间的水平距离，从而初步获取终端和光源的相对位置关系。
可选地，在上述步骤S102中，通过终端采集到依据光源发出的光生成的图形码，再对该图形码进行解析获取光源中LED阵列的标识信息，其中，标识信息至少包括LED阵列的位置标识，根据LED阵列的位置标识可以确定光源所在的位置。通过上述步骤，利用光源发出的光线形成图形码，将光源的位置信息携带在图形码中，由于图形码具有抗失真能力强的特点，使终端可以更容易采集到光源发出的图形码，从而提高了终端定位的成功率。
可选地，上述光源中LED阵列的标识信息还可以但不限于携带LED的身份标识(例如：LED-ID)等标识信息。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
实施例二
在本实施例中还提供了一种终端定位装置，该装置用于实现上述实施例及可选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图5是根据本发明实施例的一种可选的终端定位装置的结构框图，如图5所示，该装置包括：
1)确定模块52，用于根据终端采集的图形码确定光源所在的位置，其中，图形码依据光源发出的光形成，图形码用于标识光源所在的位置；
2)定位模块54，耦合至确定模块52，用于根据光源所在的位置定位终端所在的位置。
可选地，在本实施例中，上述终端定位装置可以但不限于应用于对室内的终端进行定位的场景中。其中，上述终端可以包括但不限于：手机、平板电脑、笔记本电脑等。上述光源可以但不限于可见光光源(如LEDs阵列信号源)。例如，利用可见光光源对室内终端进行定位的场景中，如利用光源对商场、矿井、加油站、医院等室内场景中的终端进行定位。
通过上述装置，终端在采集到由光源发出的不同的光所生成的图形码后，确定模块52根据该图形码确定光源所在的位置，进一步定位模块54再根据光源所在的位置实现对终端所在的位置进行定位，实现了对室内的终端所在的位置进行精确定位，解决了通过相关技术中的可见光通信技术定位终端所导致的定位精度较低的问题，提高了终端的定位精度。此外，终端通过采集光源生成的图形码来确定光源的位置，利用了图形码抗失真能力强的特点，提高了终端定位的成功率。
在本实施例中，定位模块54为了实现对终端的精确定位，可以但不限于首先根据光源的位置获取终端与该光源的相对位置关系，例如：通过计算获取二者之间的水平距离，以及通过方向传感器读取该光源相对于终端的方位角，再根据水平距离和方位角对终端进行定位。通过上述装置，获取了终端与光源间的相对位置关系，就可以根据光源的位置信息计算出终端的位置，实现了对终端的精确定位，解决了通过相关技术中的可见光通信技术定位终端所导致的定位精度较低的问题，提高了终端的定位精度。
需要说明的是，本实施例中方位角是指从标准方向的北端(即指南针所指的北)起，顺时针方向到直线的水平角称为该直线的方位角。方位角的取值范围为0度-360度。
在本实施例中，上述图形码可以但不限于包括：二维码。采集图形码的方式可以但不限于是对二维码进行扫描。
在本实施例中，定位模块54获取水平距离的方式可以但不限于是获取终端与光源之间的俯仰角和高度差，再根据俯仰角、高度差、终端和光源的连线和水平距离在垂直平面上构成的三角形的三角函数关系计算出水平距离。通过上述装置，可以通过简单的计算获取终端和光源之间的水平距离，从而初步获取终端和光源的相对位置关系。
在本实施例中，光源的高度可以是预定的，也可以携带在光源发出的光生成的图形码中，那么，为了获取终端和光源之间的高度差，可以但不限于预设终端的高度，终端的高度可以预设为一个预定值，也可以预设为一个预定范围，或者是根据预设终端高度值和预设终端高度的误差范围确定。终端与光源之间的俯仰角可以但不限于通过对水平仪的度数进行计算获取。
在本实施例中，确定模块52通过终端采集的依据光源发出的光生成的图形码携带有光源的位置信息，可以通过对图形码的解析获取光源的位置信息。通过上述装置，利用光源发出的光线形成图形码，将光源的位置信息携带在图形码中，由于图形码具有抗失真能力强的特点，使终端可以更容易采集到光源发出的图形码，从而提高了终端定位的成功率。
需要说明的是，本实施例中光源(例如：LEDs阵列信号源)的3个顶角处的定位模块不限于“回”字形定位模块，其光强度强弱比值也不限于1:1:3:1:1，只需满足图形码(例如：QR码)扫描时的比例不变形即可。
此外，考虑到可见光通信具有能够同时实现照明与通信的功能，因此本实施例中的光源可根据实际场景照明要求调整点阵光源的黑白对比度，以满足照明要求。
在本实施例中，定位模块54获取了终端与光源之间的水平距离d，其中d为正数，终端与光源之间的方位角θ，以及光源所在的位置的坐标为(X，Y)，X为光源所在的位置在预设坐标系中的横坐标，Y为光源所在的位置在预设坐标系中的纵坐标，可以但不限于通过下述公式计算终端所在的位置的坐标(x，y)，x为终端所在的位置在预设坐标系中的横坐标，y为终端所在的位置在预设坐标系中的纵坐标：x＝X+d sinθ；y＝Y+d cosθ，从而实现对终端的定位。需要说明的是，在本实施例中，预设坐标系可以但不限于是世界坐标系。需要说明的是，由于方位角θ的取值范围为0度-360度，因此sinθ和cosθ的值有正有负，这里公式中的符号可以取加号，也可以取减号，在本实施例中以取加号为例，本发明对此不做限定。
图6是根据本发明实施例的另一种可选的终端定位装置的结构框图，如图6所示，定位模块54包括：
1)获取单元62，耦合至定位单元66，用于获取终端与光源之间的水平距离，其中，水平距离为终端与光源投影在同一水平面时投影点之间的距离；
2)检测单元64，耦合至定位单元66，用于检测光源相对于终端的方位角；
3)定位单元66，用于根据水平距离与方位角定位终端所在的位置。
通过上述装置，通过获取单元62获取终端与光源之间的水平距离，并通过检测单元64检测光源相对于终端的方位角来确定终端与光源的相对位置关系，定位单元66根据二者的相对位置关系定位终端所在的位置，可以获取到终端在光源所在坐标系下的坐标，实现对终端的精确定位，解决了通过相关技术中的可见光通信技术定位终端所导致的定位精度较低的问题，提高了终端的定位精度。
图7是根据本发明实施例的另一种可选的终端定位装置的结构框图，如图7所示，获取单元62包括：
1)第一获取子单元72，耦合至计算子单元76，用于获取终端与光源之间的俯仰角，其中，俯仰角为终端与光源之间的连线与水平面之间的夹角；
2)第二获取子单元74，耦合至计算子单元76，用于获取光源所在的位置的高度与终端所在的位置的高度之间的高度差；
3)计算子单元76，用于根据高度差及俯仰角计算水平距离。
可见，通过上述装置，可以根据第一获取子单元72获取到的终端与光源之间的俯仰角和第二获取子单元74获取到的光源与终端之间的高度差通过计算子单元76的简单的计算获取终端与光源之间的水平距离，从而初步获取终端和光源的相对位置关系。
图8是根据本发明实施例的另一种可选的终端定位装置的结构框图，如图8所示，确定模块52包括：
1)采集单元82，用于通过终端采集依据光源发出的光生成的图形码；
2)解析单元84，耦合至采集单元82，用于通过解析图形码获取光源中LED阵列的标识信息，其中，标识信息至少包括LED阵列的位置标识；
3)第一确定单元86，耦合至解析单元84，用于根据LED阵列的位置标识确定光源所在的位置。
通过上述装置，利用光源发出的光线形成图形码，将光源的位置信息携带在图形码中，由于图形码具有抗失真能力强的特点，使采集单元82可以更容易采集到光源发出的图形码，解析单元84通过解析获取光源中LED阵列的标识信息，标识信息中携带LED阵列的位置标识，第一确定单元86根据LED阵列的位置标识确定光源所在的位置，从而提高了终端定位的成功率。
可选地，定位单元66可以但不限于根据下列公式根据水平距离与方位角定位终端所在的位置：x＝X+d sinθ；y＝Y+d cosθ；其中，x为终端所在的位置在预设坐标系中的横坐标，y为终端所在的位置在预设坐标系中的纵坐标，X为光源所在的位置在预设坐标系中的横坐标，Y为光源所在的位置在预设坐标系中的纵坐标，d表示水平距离，d为正数，θ表示方位角。需要说明的是，在本实施例中，预设坐标系可以但不限于是世界坐标系。需要说明的是，由于方位角θ的取值范围为0度-360度，因此sinθ和cosθ的值有正有负，这里公式中的符号可以取加号，也可以取减号，在本实施例中以取加号为例，本发明对此不做限定。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述模块分别位于多个处理器中。
实施例三
在本实施例中还提供了一种用于终端定位的电子设备，该电子设备用于实现上述实施例及可选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图9是根据本发明实施例的一种可选的电子设备的结构框图，如图9所示，该电子设备包括：
1)解码模块92，用于根据终端采集的图形码确定光源所在的位置，其中，图形码依据光源发出的光形成，图形码用于标识光源所在的位置；
2)定位处理模块94，耦合至解码模块92，用于根据光源所在的位置定位电子设备所在的位置。
可选地，在本实施例中，上述用于终端定位的电子设备可以但不限于应用于对室内的终端进行定位的场景中。其中，上述电子设备可以包括但不限于：手机、平板电脑、笔记本电脑等。上述光源可以但不限于可见光光源(如LEDs阵列信号源)。例如，利用可见光光源对室内终端进行定位的场景中，如利用光源对商场、矿井、加油站、医院等室内场景中的终端进行定位。
通过上述电子设备，终端在采集到由光源发出的不同的光所生成的图形码后，解码模块92根据该图形码确定光源所在的位置，进一步定位处理模块94再根据光源所在的位置实现对终端所在的位置进行定位，实现了对室内的终端所在的位置进行精确定位，解决了通过相关技术中的可见光通信技术定位终端所导致的定位精度较低的问题，提高了终端的定位精度。此外，终端通过采集光源生成的图形码来确定光源的位置，利用了图形码抗失真能力强的特点，提高了终端定位的成功率。
在本实施例中，定位处理模块94为了实现对终端的精确定位，可以但不限于首先根据光源的位置获取终端与该光源的相对位置关系，例如：通过计算获取二者之间的水平距离，以及通过方向传感器读取该光源相对于终端的方位角，再根据水平距离和方位角对终端进行定位。通过上述电子设备，获取了终端与光源间的相对位置关系，就可以根据光源的位置信息计算出终端的位置，实现了对终端的精确定位，解决了通过相关技术中的可见光通信技术定位终端所导致的定位精度较低的问题，提高了终端的定位精度。
需要说明的是，本实施例中方位角是指从标准方向的北端(即指南针所指的北)起，顺时针方向到直线的水平角称为该直线的方位角。方位角的取值范围为0度-360度。
在本实施例中，上述图形码可以但不限于包括：二维码。采集图形码的方式可以但不限于是对二维码进行扫描。
在本实施例中，定位处理模块94获取水平距离的方式可以但不限于是获取终端与光源之间的俯仰角和高度差，再根据俯仰角、高度差、终端和光源的连线和水平距离在垂直平面上构成的三角形的三角函数关系计算出水平距离。通过上述电子设备，可以通过简单的计算获取终端和光源之间的水平距离，从而初步获取终端和光源的相对位置关系。
在本实施例中，光源的高度可以是预定的，也可以携带在光源发出的光生成的图形码中，那么，为了获取终端和光源之间的高度差，可以但不限于预设终端的高度，终端的高度可以预设为一个预定值，也可以预设为一个预定范围，或者是根据预设终端高度值和预设终端高度的误差范围确定。终端与光源之间的俯仰角可以但不限于通过对水平仪的度数进行计算获取。
在本实施例中，解码模块92通过终端采集的依据光源发出的光生成的图形码携带有光源的位置信息，可以通过对图形码的解析获取光源的位置信息。通过上述电子设备，利用光源发出的光线形成图形码，将光源的位置信息携带在图形码中，由于图形码具有抗失真能力强的特点，使终端可以更容易采集到光源发出的图形码，从而提高了终端定位的成功率。
需要说明的是，本实施例中光源(例如：LEDs阵列信号源)的3个顶角处的定位模块不限于“回”字形定位模块，其光强度强弱比值也不限于1:1:3:1:1，只需满足图形码(例如：QR码)扫描时的比例不变形即可。
此外，考虑到可见光通信具有能够同时实现照明与通信的功能，因此本实施例中的光源可根据实际场景照明要求调整点阵光源的黑白对比度，以满足照明要求。
在本实施例中，定位处理模块94获取了终端与光源之间的水平距离d，其中d为正数，终端与光源之间的方位角θ，以及光源所在的位置的坐标为(X，Y)，X为光源所在的位置在预设坐标系中的横坐标，Y为光源所在的位置在预设坐标系中的纵坐标，可以但不限于通过下述公式计算终端所在的位置的坐标(x，y)，x为终端所在的位置在预设坐标系中的横坐标，y为终端所在的位置在预设坐标系中的纵坐标：x＝X+d sinθ；y＝Y+d cosθ，从而实现对终端的定位。需要说明的是，在本实施例中，预设坐标系可以但不限于是世界坐标系。需要说明的是，由于方位角θ的取值范围为0度-360度，因此sinθ和cosθ的值有正有负，这里公式中的符号可以取加号，也可以取减号，在本实施例中以取加号为例，本发明对此不做限定。
图10是根据本发明实施例的另一种可选的电子设备的结构框图，如图10所示，可选地，定位处理模块94包括：
1)测距单元102，耦合至定位处理单元106，用于获取终端与光源之间的水平距离，其中，水平距离为终端与光源投影在同一水平面时投影点之间的距离；
2)方向传感器104，耦合至定位处理单元106，用于检测光源相对于终端的方位角；
3)定位处理单元106，用于根据水平距离与方位角定位终端所在的位置。
通过上述电子设备，通过测距单元102获取终端与光源之间的水平距离，并通过方向传感器104检测光源相对于终端的方位角来确定终端与光源的相对位置关系，定位处理单元106根据二者的相对位置关系定位终端所在的位置，可以获取到终端在光源所在坐标系下的坐标，实现对终端的精确定位，解决了通过相关技术中的可见光通信技术定位终端所导致的定位精度较低的问题，提高了终端的定位精度。
图11是根据本发明实施例的另一种可选的电子设备的结构框图，如图11所示，可选地，测距单元102包括：
1)水平仪112，耦合至测距子单元116，用于获取终端与光源之间的俯仰角，其中，俯仰角为终端与光源之间的连线与水平面之间的夹角；
2)第三获取子单元114，耦合至测距子单元116，用于获取光源所在的位置的高度与终端所在的位置的高度之间的高度差；
3)测距子单元116，用于根据高度差及俯仰角计算水平距离。
可见，通过上述电子设备，可以根据水平仪112获取到的终端与光源之间的俯仰角和第三获取子单元114获取到的光源与终端之间的高度差通过测距子单元116的简单的计算获取终端与光源之间的水平距离，从而初步获取终端和光源的相对位置关系。
图12是根据本发明实施例的另一种可选的电子设备的结构框图，如图12所示，可选地，解码模块92包括：
1)采集器122，用于通过终端采集依据光源发出的光生成的图形码；
2)解码器124，耦合至采集器122，用于解析图形码获取光源中LED阵列的标识信息，其中，标识信息至少包括LED阵列的位置标识；
3)第二确定单元126，耦合至解码器124，用于根据LED阵列的位置标识确定光源所在的位置。
通过上述电子设备，利用光源发出的光线形成图形码，将光源的位置信息携带在图形码中，由于图形码具有抗失真能力强的特点，使采集器122可以更容易采集到光源发出的图形码，解码器124通过解析获取光源中LED阵列的标识信息，标识信息中携带LED阵列的位置标识，第二确定单元126根据LED阵列的位置标识确定光源所在的位置，从而提高了终端定位的成功率。
下面以一个可选示例对本实施例中的电子设备进行说明和描述。在本可选示例本实施例中的电子设备以手机等移动终端为例。
本可选示例提出了一种可见光室内定位***，该***的结构分为三个部分：LED阵列信号源、手机等移动终端和控制端。手机等移动终端包括QR码相关的解码模块92和定位处理模块94；控制端通过驱动电路对不同的LEDs阵列光源加载与其位置信息相关的QR码图像信息。图13是根据本发明可选示例的可见光室内定位***的结构示意图，如图13所示，其中132表示控制端，1322表示控制端的驱动电路，1324表示LED阵列信号源，134表示手机等移动终端，手机等移动终端包括解码模块92和定位处理模块94。控制端132通过驱动电路1322给LEDs阵列信号源1324加载用于标识其位置的LED-ID信息，并以QR码图像显示。手机134采集该QR码图像，在手机终端通过解码模块92获得LED-ID信息，定位处理模块94确定其所处的LEDs阵列信号源的位置，实现终端的粗定位过程。
实施例四
本发明的实施例还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及可选实施方式中描述的技术方案。
本发明的实施例还提供了一种存储介质。在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：
S1，根据终端采集的图形码，确定光源所在的位置，其中，图形码依据光源发出的光形成，图形码用于标识光源所在的位置；
S2，根据光源所在的位置定位终端所在的位置。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
综上所述，本发明上述实施例可以实现以下有益效果，首先本发明实施例充分利用光源(例如：LEDs阵列信号源)等现有设备及资源，降低了室内定位***的成本；其次，本发明实施例利用图形码(例如：QR码)识别速度快、设备简单、校正能力强等特点，提高了可见光室内定位的定位速度；此外，本发明实施例基于预设坐标系的简单三角函数关系进行终端和光源之间水平距离的计算，通过对手持手机高度及握持俯仰角给定误差范围，利用手机的方向传感器获得方位角信息，从而确定手机等移动终端持有者的精确位置信息，不仅降低了可见光室内定位***的计算复杂度，而且提高了室内定位***的定位精度。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的可选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种终端定位方法，其特征在于，包括：
根据终端采集的图形码确定光源所在的位置，其中，所述图形码依据所述光源发出的光形成，所述图形码用于标识所述光源所在的位置；
根据所述光源所在的位置定位所述终端所在的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述光源所在的位置定位所述终端所在的位置包括：
获取所述终端与所述光源之间的水平距离，其中，所述水平距离为所述终端与所述光源投影在同一水平面时投影点之间的距离；
检测所述光源相对于所述终端的方位角；
根据所述水平距离与所述方位角定位所述终端所在的位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述终端与所述光源之间的所述水平距离包括：
获取所述终端与所述光源之间的俯仰角，其中，所述俯仰角为所述终端与所述光源之间的连线与水平面之间的夹角；
获取所述光源所在的位置的高度与所述终端所在的位置的高度之间的高度差；
根据所述高度差及所述俯仰角计算所述水平距离。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述终端采集的所述图形码确定所述光源所在的位置包括：
通过所述终端采集所述图形码；
解析所述图形码获取所述光源中LED阵列的标识信息，其中，所述标识信息至少包括所述LED阵列的位置标识；
根据所述LED阵列的所述位置标识确定所述光源所在的位置。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述水平距离与所述方位角定位所述终端所在的位置包括：
x＝X+dsinθ；
y＝Y+dcosθ；
其中，x为所述终端所在的位置在预设坐标系中的横坐标，y为所述终端所在的位置在所述预设坐标系中的纵坐标，X为所述光源所在的位置在所述预设坐标系中的横坐标，Y为所述光源所在的位置在所述预设坐标系中的纵坐标，d表示所述水平距离，θ表示所述方位角。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述图形码包括：二维码。
7.一种终端定位装置，其特征在于，包括：
确定模块，用于根据终端采集的图形码确定光源所在的位置，其中，所述图形码依据所述光源发出的光形成，所述图形码用于标识所述光源所在的位置；
定位模块，用于根据所述光源所在的位置定位所述终端所在的位置。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述定位模块包括：
获取单元，用于获取所述终端与所述光源之间的水平距离，其中，所述水平距离为所述终端与所述光源投影在同一水平面时投影点之间的距离；
检测单元，用于检测所述光源相对于所述终端的方位角；
定位单元，用于根据所述水平距离与所述方位角定位所述终端所在的位置。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述获取单元包括：
第一获取子单元，用于获取所述终端与所述光源之间的俯仰角，其中，所述俯仰角为所述终端与所述光源之间的连线与水平面之间的夹角；
第二获取子单元，用于获取所述光源所在的位置的高度与所述终端所在的位置的高度之间的高度差；
计算子单元，用于根据所述高度差及所述俯仰角计算所述水平距离。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定模块包括：
采集单元，用于通过所述终端采集所述图形码；
解析单元，用于解析所述图形码获取所述光源中LED阵列的标识信息，其中，所述标识信息至少包括所述LED阵列的位置标识；
第一确定单元，用于根据所述LED阵列的所述位置标识确定所述光源所在的位置。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：
解码模块，用于根据终端采集的图形码确定光源所在的位置，其中，所述图形码依据光源发出的光形成，所述图形码用于标识所述光源所在的位置；
定位处理模块，用于根据所述光源所在的位置定位所述电子设备所在的位置。
12.根据权利要求11所述的电子设备，其特征在于，所述定位处理模块包括：
测距单元，用于获取所述终端与所述光源之间的水平距离，其中，所述水平距离为所述终端与所述光源投影在同一水平面时投影点之间的距离；
方向传感器，用于检测所述光源相对于所述终端的方位角；
定位处理单元，用于根据所述水平距离与所述方位角定位所述终端所在的位置。
13.根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述测距单元包括：
水平仪，用于获取所述终端与所述光源之间的俯仰角，其中，所述俯仰角为所述终端与所述光源之间的连线与水平面之间的夹角；
第三获取子单元，用于获取所述光源所在的位置的高度与所述终端所在的位置的高度之间的高度差；
测距子单元，用于根据所述高度差及所述俯仰角计算所述水平距离。
14.根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述解码模块包括：
采集器，用于通过所述终端采集依据所述光源发出的光生成的所述图形码；
解码器，用于解析所述图形码获取所述光源中LED阵列的标识信息，其中，所述标识信息至少包括所述LED阵列的位置标识；
第二确定单元，用于根据所述LED阵列的所述位置标识确定所述光源所在的位置。
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