CN108489494A - 一种室内可见光定位电路和方法 - Google Patents

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CN108489494A CN201810234553.1A CN201810234553A CN108489494A CN 108489494 A CN108489494 A CN 108489494A CN 201810234553 A CN201810234553 A CN 201810234553A CN 108489494 A CN108489494 A CN 108489494A
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孙弋
周燕
古志刚
孙鹏
闫文莉
段亚清
李莉
王沁竹
汤俊杰
赵辉
张镕延
周志勇
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Abstract

本发明公开了一种室内可见光定位电路和方法，涉及高亮LED照明领域，通过高亮LED灯和定位设备共同完成室内定位。通过高亮LED灯提供照明，产生照度数据。定位设备上的三个照度传感器BH1750采集照度数据，以其中一个的照度数据为基准，其余两个照度数据与这个照度传感器相减，从而得到两组照度数据，这两组照度数据作为X轴和Y轴的坐标参考，通过不断在室内定点采集照度数据，拟合出照度和坐标关系的公式，从而产生定位需要的坐标。本发明的电路兼容市场上传统的高亮LED灯具，不需要进行改造，降低成本，即可以有效抵消太阳光对室内光定位造成的影响，又能保证定位的可靠性和精度，非常适合用于室内可见光定位。

Description

一种室内可见光定位电路和方法
技术领域
本发明涉及高亮LED照明领域，特别涉及一种室内可见光定位电路和方法。
背景技术
随着社会的快速发展，人们对定位于导航的需求日益增加，尤其在复杂的室内环境，如机场大厅、仓库、超市、地下停车场、矿井等环境中，常常需要确定移动终端或其持有者、设施与物品在室内的位置信息。室外定位可借助全球定位***(GPS)，通过接收4个或者4个以上的卫星信号估计接收终端的位置信息。对于室内环境，由于受障碍物及建筑物的影响，其定位精度及灵敏度严重下降。尽管用于室内定位的射频识别(RFID)、红外线、无线局域网(WLAN)等技术可以提供几米到几十厘米的定位精度。然而大多数基于无线通信的***会受到电磁干扰影响，在多个用户共享的情况下通信质量下降，不仅影响定位精度，而且安全性得不到保障。
可见光通信作为一种新兴的通信方式，因其能效高、绿色环保、不受电磁干扰影响、兼具照明和通信两种功能等优势而成为近年来的一个研究热点，基于可见光通信的室内定位技术也随之被提出，被认为是极具发展潜力和应用前景的技术。
目前，常见的可见光定位***采用基于LED标签的方法将位置信息加载到不同的LED上，接收端通过对位置信息进行解调处理实现被动定位，其采用基于00K的强度调制直接检测的方式，易于实现、算法复杂度低、成本低，但是这种方法的定位误差较大，同时存在相邻LED小区光信号干扰，此外，太阳光强烈时对此种定位方法干扰较大。针对此种情况，提出了一种基于照度检测的定位方式，从而避免了相邻LED小区光信号干扰和信号传播过程中多径效应影响的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种室内可见光定位电路和方法，用以解决现有技术中存在的问题。
一种室内可见光定位电路，包括三个BH1750照度传感器：基准照度传感器、X坐标照度传感器和Y坐标照度传感器,一个STM32F103C8T6单片机，一个12864液晶显示单元，一个MicroUSB接口，一个电压调整器RT9193和一个LED灯D1，所述基准照度传感器的引脚1连接3.3V电压，所述基准照度传感器的引脚1串联电容C7后接地，所述基准照度传感器的引脚2串联电阻R4后接地，所述基准照度传感器的引脚3直接接地，所述基准照度传感器的引脚5串联电阻R1后连接3.3V电压，所述基准照度传感器的引脚5串联电容C6后接地，所述基准照度传感器的引脚4连接所述STM32F103C8T6单片机的引脚43，所述基准照度传感器的引脚4串联电阻R6后与3.3V电压连接，所述基准照度传感器的引脚6连接所述STM32F103C8T6单片机的引脚42，所述基准照度传感器的引脚6串联电阻R5后与3.3V电压连接；
所述X坐标照度传感器的引脚1电连接3.3V电压，所述X坐标照度传感器的引脚1串联电容C9后接地，所述X坐标照度传感器的引脚2串联电阻R8后接地，所述X坐标照度传感器的引脚3直接接地，所述X坐标照度传感器的引脚5串联电阻R7后连接3.3V电压，所述X坐标照度传感器的引脚5串联电容C8后接地，所述X坐标照度传感器的引脚4连接所述STM32F103C8T6单片机的引脚43，所述X坐标照度传感器的引脚4串联电阻R10后与3.3V电压连接，所述X坐标照度传感器的引脚6连接所述STM32F103C8T6单片机的引脚42，所述X坐标照度传感器的引脚6串联电阻R9后与3.3V电压连接；
所述Y坐标照度传感器的引脚1电连接3.3V电压，所述Y坐标照度传感器的引脚1串联电容C15后接地，所述Y坐标照度传感器的引脚2串联电阻R14后接地，所述Y坐标照度传感器的引脚3直接接地，所述Y坐标照度传感器的引脚5串联电阻R12后连接3.3V电压，所述Y坐标照度传感器的引脚5串联电容C13后接地，所述Y坐标照度传感器的引脚4连接所述STM32F103C8T6单片机的引脚43，所述Y坐标照度传感器的引脚4串联电阻R16后与3.3V电压连接，所述Y坐标照度传感器的引脚6连接所述STM32F103C8T6单片机的引脚42，所述Y坐标照度传感器的引脚6串联电阻R15后与3.3V电压连接；
所述STM32F103C8T6单片机的引脚18连接所述12864液晶显示单元的引脚4，所述STM32F103C8T6单片机的引脚19连接所述12864液晶显示单元的引脚5，所述STM32F103C8T6单片机的引脚32连接所述MicroUSB接口的引脚2，所述STM32F103C8T6单片机的引脚33连接所述MicroUSB接口的引脚3，所述STM32F103C8T6单片机的引脚5串联电容C10后接地，所述STM32F103C8T6单片机的引脚6串联电容C12后接地，所述STM32F103C8T6单片机的引脚5与所述STM32F103C8T6单片机的引脚6之间并联晶体振荡器Y1和电阻R11,所述STM32F103C8T6单片机的引脚7串联电阻R13后连接3.3V电压，所述STM32F103C8T6单片机的引脚7上并联电容C16和开关S1后接地，所述STM32F103C8T6单片机的引脚24、引脚36、引脚48、引脚9和引脚1均连接3.3V电压，所述STM32F103C8T6单片机的引脚10连接所述12864液晶显示单元的引脚7，所述STM32F103C8T6单片机的引脚11连接所述12864液晶显示单元的引脚8，所述STM32F103C8T6单片机的引脚12连接所述12864液晶显示单元的引脚9，所述STM32F103C8T6单片机的引脚13连接所述12864液晶显示单元的引脚10，所述STM32F103C8T6单片机的引脚14连接所述12864液晶显示单元的引脚11，所述STM32F103C8T6单片机的引脚15连接所述12864液晶显示单元的引脚12，所述STM32F103C8T6单片机的引脚16连接所述12864液晶显示单元的引脚13，所述STM32F103C8T6单片机的引脚17连接所述12864液晶显示单元的引脚14，所述STM32F103C8T6单片机的引脚46连接所述12864液晶显示单元的引脚6，所述STM32F103C8T6单片机的引脚3串联电容C11后接地，所述STM32F103C8T6单片机的引脚4串联电容C14后接地，所述STM32F103C8T6单片机的引脚3与所述STM32F103C8T6单片机的引脚4之间串联晶体振荡器Y2，所述STM32F103C8T6单片机的引脚44、引脚8、引脚23、引脚35和引脚47均接地；
所述12864液晶显示单元的引脚1接地，所述12864液晶显示单元的引脚2连接3.3V电压，所述12864液晶显示单元的引脚3和引脚18之间连接滑动变阻器R3后连接3.3V电压，所述12864液晶显示单元的引脚15和引脚17均连接3.3V电压，所述12864液晶显示单元的引脚19连接5V电压，所述12864液晶显示单元的引脚20接地；
所述MicroUSB接口的引脚1连接5V电压，所述MicroUSB接口的引脚3串联电阻R17后连接3.3V电压，所述MicroUSB接口的引脚5接地；
所述电压调整器RT9193的引脚1和引脚3均连接5V电压，所述电压调整器RT9193的引脚2接地，所述电压调整器RT9193的引脚1和所述电压调整器RT9193的引脚2之间并联电容C1和电容C2，所述电压调整器RT9193的引脚5连接3.3V电压，所述电压调整器RT9193的引脚5上并联电容C3和电容C4后接地，所述电压调整器RT9193的引脚4串联电容C5后接地；所述LED灯D1一端串联电阻R2后连接5V电压，另一端接地。
一种室内可见光定位方法，通过高亮LED灯和定位设备共同完成室内定位，高亮LED灯提供照明，从而产生照度数据，定位设备上的三个照度传感器BH1750采集照度数据，以其中一个的照度数据为基准，其余两个照度数据与这个照度传感器相减，从而得到两组照度数据，这两组照度数据作为X轴和Y轴的坐标参考，通过不断在室内定点采集照度数据，拟合出照度和坐标关系的公式，从而产生定位需要的坐标。
本发明有益效果：
1、本发明的电路兼容市场上传统的高亮LED灯具，无需改造成具有调制和传输数据功能的灯具，可以有效降低成本；
2、BH1750照度传感器体积小，集成在MID中可以有效降低定位装置的体积和重量；
3、可以有效抵消太阳光对定位造成的影响，同时保证定位精度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种室内可见光定位电路的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种室内可见光定位方法的示意图。
具体实施方式
下面结合发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
参照图1，本发明提供了一种室内可见光定位电路和方法，包括三个BH1750照度传感器：基准照度传感器、X坐标照度传感器和Y坐标照度传感器,一个STM32F103C8T6单片机，一个12864液晶显示单元，一个MicroUSB接口，一个电压调整器RT9193和一个LED灯D1，所述基准照度传感器的引脚1连接3.3V电压，所述基准照度传感器的引脚1串联电容C7后接地，所述基准照度传感器的引脚2串联电阻R4后接地，所述基准照度传感器的引脚3直接接地，所述基准照度传感器的引脚5串联电阻R1后连接3.3V电压，所述基准照度传感器的引脚5串联电容C6后接地，所述基准照度传感器的引脚4连接所述STM32F103C8T6单片机的引脚43，所述基准照度传感器的引脚4串联电阻R6后与3.3V电压连接，所述基准照度传感器的引脚6连接所述STM32F103C8T6单片机的引脚42，所述基准照度传感器的引脚6串联电阻R5后与3.3V电压连接；
所述X坐标照度传感器的引脚1电连接3.3V电压，所述X坐标照度传感器的引脚1串联电容C9后接地，所述X坐标照度传感器的引脚2串联电阻R8后接地，所述X坐标照度传感器的引脚3直接接地，所述X坐标照度传感器的引脚5串联电阻R7后连接3.3V电压，所述X坐标照度传感器的引脚5串联电容C8后接地，所述X坐标照度传感器的引脚4连接所述STM32F103C8T6单片机的引脚43，所述X坐标照度传感器的引脚4串联电阻R10后与3.3V电压连接，所述X坐标照度传感器的引脚6连接所述STM32F103C8T6单片机的引脚42，所述X坐标照度传感器的引脚6串联电阻R9后与3.3V电压连接；
所述Y坐标照度传感器的引脚1电连接3.3V电压，所述Y坐标照度传感器的引脚1串联电容C15后接地，所述Y坐标照度传感器的引脚2串联电阻R14后接地，所述Y坐标照度传感器的引脚3直接接地，所述Y坐标照度传感器的引脚5串联电阻R12后连接3.3V电压，所述Y坐标照度传感器的引脚5串联电容C13后接地，所述Y坐标照度传感器的引脚4连接所述STM32F103C8T6单片机的引脚43，所述Y坐标照度传感器的引脚4串联电阻R16后与3.3V电压连接，所述Y坐标照度传感器的引脚6连接所述STM32F103C8T6单片机的引脚42，所述Y坐标照度传感器的引脚6串联电阻R15后与3.3V电压连接；
所述STM32F103C8T6单片机的引脚18连接所述12864液晶显示单元的引脚4，所述STM32F103C8T6单片机的引脚19连接所述12864液晶显示单元的引脚5，所述STM32F103C8T6单片机的引脚32连接所述MicroUSB接口的引脚2，所述STM32F103C8T6单片机的引脚33连接所述MicroUSB接口的引脚3，所述STM32F103C8T6单片机的引脚5串联电容C10后接地，所述STM32F103C8T6单片机的引脚6串联电容C12后接地，所述STM32F103C8T6单片机的引脚5与所述STM32F103C8T6单片机的引脚6之间并联晶体振荡器Y1和电阻R11,所述STM32F103C8T6单片机的引脚7串联电阻R13后连接3.3V电压，所述STM32F103C8T6单片机的引脚7上并联电容C16和开关S1后接地，所述STM32F103C8T6单片机的引脚24、引脚36、引脚48、引脚9和引脚1均连接3.3V电压，所述STM32F103C8T6单片机的引脚10连接所述12864液晶显示单元的引脚7，所述STM32F103C8T6单片机的引脚11连接所述12864液晶显示单元的引脚8，所述STM32F103C8T6单片机的引脚12连接所述12864液晶显示单元的引脚9，所述STM32F103C8T6单片机的引脚13连接所述12864液晶显示单元的引脚10，所述STM32F103C8T6单片机的引脚14连接所述12864液晶显示单元的引脚11，所述STM32F103C8T6单片机的引脚15连接所述12864液晶显示单元的引脚12，所述STM32F103C8T6单片机的引脚16连接所述12864液晶显示单元的引脚13，所述STM32F103C8T6单片机的引脚17连接所述12864液晶显示单元的引脚14，所述STM32F103C8T6单片机的引脚46连接所述12864液晶显示单元的引脚6，所述STM32F103C8T6单片机的引脚3串联电容C11后接地，所述STM32F103C8T6单片机的引脚4串联电容C14后接地，所述STM32F103C8T6单片机的引脚3与所述STM32F103C8T6单片机的引脚4之间串联晶体振荡器Y2，所述STM32F103C8T6单片机的引脚44、引脚8、引脚23、引脚35和引脚47均接地；
所述12864液晶显示单元的引脚1接地，所述12864液晶显示单元的引脚2连接3.3V电压，所述12864液晶显示单元的引脚3和引脚18之间连接滑动变阻器R3后连接3.3V电压，所述12864液晶显示单元的引脚15和引脚17均连接3.3V电压，所述12864液晶显示单元的引脚19连接5V电压，所述12864液晶显示单元的引脚20接地；
所述MicroUSB接口的引脚1连接5V电压，所述MicroUSB接口的引脚3串联电阻R17后连接3.3V电压，所述MicroUSB接口的引脚5接地；
所述电压调整器RT9193的引脚1和引脚3均连接5V电压，所述电压调整器RT9193的引脚2接地，所述电压调整器RT9193的引脚1和所述电压调整器RT9193的引脚2之间并联电容C1和电容C2，所述电压调整器RT9193的引脚5连接3.3V电压，所述电压调整器RT9193的引脚5上并联电容C3和电容C4后接地，所述电压调整器RT9193的引脚4串联电容C5后接地；所述LED灯D1一端串联电阻R2后连接5V电压，另一端接地。
参照图2，一种室内可见光定位方法，通过高亮LED灯和定位设备共同完成室内定位，高亮LED灯提供照明，从而产生照度数据，定位设备上的三个照度传感器BH1750采集照度数据，以其中一个的照度数据为基准，其余两个照度数据与这个照度传感器相减，从而得到两组照度数据，这两组照度数据作为X轴和Y轴的坐标参考，通过不断在室内定点采集照度数据，拟合出照度和坐标关系的公式，从而产生定位需要的坐标。
实施例：本发明提供的一种室内可见光定位电路和方法，BH1750照度传感器主要用于采集照度数据，STM32F103C8T6单片机将其中一组照度数据作为基准，其余两个照度数据和基准照度数据相减，得到的数据做为XY坐标参考。通过不断在室内定点采集照度数据，拟合出照度和XY坐标关系的公式，产生定位需要的坐标，12864液晶显示单元则主要用来显示各个照度传感器的照度数值和XY坐标信息。
将地平面划分成若干个区域，分别标注上编号和坐标，例如将长和宽分别为10m和10m共100m2的室内地平面，长和宽分别按照1m等间距画出100个1m2的区域，标上XY坐标(X和Y坐标范围是从0到10)，利用本装置在不同区域内三个BH1750传感器测得照度数据的差值是不一样的，不断在室内定点采集照度数据，拟合出照度和XY坐标关系的公式，产生定位需要的坐标信息。
综上所述，本发明的电路兼容市场上传统的高亮LED灯具，不需要进行改造，降低成本，即可以有效抵消太阳光对室内光定位造成的影响，又能保证定位的可靠性和精度，非常适合用于室内可见光定位。
以上公开的仅为本发明的一个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种室内可见光定位电路，其特征在于，包括三个BH1750照度传感器：基准照度传感器、X坐标照度传感器和Y坐标照度传感器,一个STM32F103C8T6单片机，一个12864液晶显示单元，一个MicroUSB接口，一个电压调整器RT9193和一个LED灯D1，所述基准照度传感器的引脚1连接3.3V电压，所述基准照度传感器的引脚1串联电容C7后接地，所述基准照度传感器的引脚2串联电阻R4后接地，所述基准照度传感器的引脚3直接接地，所述基准照度传感器的引脚5串联电阻R1后连接3.3V电压，所述基准照度传感器的引脚5串联电容C6后接地，所述基准照度传感器的引脚4连接所述STM32F103C8T6单片机的引脚43，所述基准照度传感器的引脚4串联电阻R6后与3.3V电压连接，所述基准照度传感器的引脚6连接所述STM32F103C8T6单片机的引脚42，所述基准照度传感器的引脚6串联电阻R5后与3.3V电压连接；
所述X坐标照度传感器的引脚1电连接3.3V电压，所述X坐标照度传感器的引脚1串联电容C9后接地，所述X坐标照度传感器的引脚2串联电阻R8后接地，所述X坐标照度传感器的引脚3直接接地，所述X坐标照度传感器的引脚5串联电阻R7后连接3.3V电压，所述X坐标照度传感器的引脚5串联电容C8后接地，所述X坐标照度传感器的引脚4连接所述STM32F103C8T6单片机的引脚43，所述X坐标照度传感器的引脚4串联电阻R10后与3.3V电压连接，所述X坐标照度传感器的引脚6连接所述STM32F103C8T6单片机的引脚42，所述X坐标照度传感器的引脚6串联电阻R9后与3.3V电压连接；
所述Y坐标照度传感器的引脚1电连接3.3V电压，所述Y坐标照度传感器的引脚1串联电容C15后接地，所述Y坐标照度传感器的引脚2串联电阻R14后接地，所述Y坐标照度传感器的引脚3直接接地，所述Y坐标照度传感器的引脚5串联电阻R12后连接3.3V电压，所述Y坐标照度传感器的引脚5串联电容C13后接地，所述Y坐标照度传感器的引脚4连接所述STM32F103C8T6单片机的引脚43，所述Y坐标照度传感器的引脚4串联电阻R16后与3.3V电压连接，所述Y坐标照度传感器的引脚6连接所述STM32F103C8T6单片机的引脚42，所述Y坐标照度传感器的引脚6串联电阻R15后与3.3V电压连接；
所述STM32F103C8T6单片机的引脚18连接所述12864液晶显示单元的引脚4，所述STM32F103C8T6单片机的引脚19连接所述12864液晶显示单元的引脚5，所述STM32F103C8T6单片机的引脚32连接所述MicroUSB接口的引脚2，所述STM32F103C8T6单片机的引脚33连接所述MicroUSB接口的引脚3，所述STM32F103C8T6单片机的引脚5串联电容C10后接地，所述STM32F103C8T6单片机的引脚6串联电容C12后接地，所述STM32F103C8T6单片机的引脚5与所述STM32F103C8T6单片机的引脚6之间并联晶体振荡器Y1和电阻R11,所述STM32F103C8T6单片机的引脚7串联电阻R13后连接3.3V电压，所述STM32F103C8T6单片机的引脚7上并联电容C16和开关S1后接地，所述STM32F103C8T6单片机的引脚24、引脚36、引脚48、引脚9和引脚1均连接3.3V电压，所述STM32F103C8T6单片机的引脚10连接所述12864液晶显示单元的引脚7，所述STM32F103C8T6单片机的引脚11连接所述12864液晶显示单元的引脚8，所述STM32F103C8T6单片机的引脚12连接所述12864液晶显示单元的引脚9，所述STM32F103C8T6单片机的引脚13连接所述12864液晶显示单元的引脚10，所述STM32F103C8T6单片机的引脚14连接所述12864液晶显示单元的引脚11，所述STM32F103C8T6单片机的引脚15连接所述12864液晶显示单元的引脚12，所述STM32F103C8T6单片机的引脚16连接所述12864液晶显示单元的引脚13，所述STM32F103C8T6单片机的引脚17连接所述12864液晶显示单元的引脚14，所述STM32F103C8T6单片机的引脚46连接所述12864液晶显示单元的引脚6，所述STM32F103C8T6单片机的引脚3串联电容C11后接地，所述STM32F103C8T6单片机的引脚4串联电容C14后接地，所述STM32F103C8T6单片机的引脚3与所述STM32F103C8T6单片机的引脚4之间串联晶体振荡器Y2，所述STM32F103C8T6单片机的引脚44、引脚8、引脚23、引脚35和引脚47均接地；
所述12864液晶显示单元的引脚1接地，所述12864液晶显示单元的引脚2连接3.3V电压，所述12864液晶显示单元的引脚3和引脚18之间连接滑动变阻器R3后连接3.3V电压，所述12864液晶显示单元的引脚15和引脚17均连接3.3V电压，所述12864液晶显示单元的引脚19连接5V电压，所述12864液晶显示单元的引脚20接地；
所述MicroUSB接口的引脚1连接5V电压，所述MicroUSB接口的引脚3串联电阻R17后连接3.3V电压，所述MicroUSB接口的引脚5接地；
所述电压调整器RT9193的引脚1和引脚3均连接5V电压，所述电压调整器RT9193的引脚2接地，所述电压调整器RT9193的引脚1和所述电压调整器RT9193的引脚2之间并联电容C1和电容C2，所述电压调整器RT9193的引脚5连接3.3V电压，所述电压调整器RT9193的引脚5上并联电容C3和电容C4后接地，所述电压调整器RT9193的引脚4串联电容C5后接地；所述LED灯D1一端串联电阻R2后连接5V电压，另一端接地。
2.一种室内可见光定位方法，其特征在于，通过高亮LED灯和定位设备共同完成室内定位，高亮LED灯提供照明，从而产生照度数据，定位设备上的三个照度传感器BH1750采集照度数据，以其中一个的照度数据为基准，其余两个照度数据与这个照度传感器相减，从而得到两组照度数据，这两组照度数据作为X轴和Y轴的坐标参考，通过不断在室内定点采集照度数据，拟合出照度和坐标关系的公式，从而产生定位需要的坐标。
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