CN113686341A - 一种基于lifi的视障人士室内导航方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于LIFI的视障人士室内导航方法及***，包括：本地区域网***、远端中心局、光耦合器、若干LED VAP单元和若干导航设备；所述本地区域网***、远端中心局、光耦合器、若干LED VAP单元依次通讯连接；所述本地区域网***包含服务器，服务器包含最短距离路径算法程序；所述LED VAP单元分布在室内相应位置提供位置信息及LIFI信号；所述若干导航设备与所述若干LED VAP单元通讯连接，根据最短距离路径算法程序提供的最短距离路径，进行导航。本发明采用LIFI构建专属室内局域网，通过光传感器采集位置信息，并通过LIFI局域网反馈到视障人士处，为视障人士提供一套室内导航***。

Description

一种基于LIFI的视障人士室内导航方法及***

技术领域

本发明涉及室内导航技术领域，具体涉及一种基于LIFI的视障人士室内导航方法及***。

背景技术

对于室外环境，全球定位***(GPS)提供较好的服务，如定位、导航和显示周围交通状况。对于室内环境，由于卫星信号在穿过坚固的墙壁时会受到严重的衰减，故传统的GPS技术不适用。近几十年来，人们提出了几种借助超宽带、无线局域网、射频(RF)识别(ID)、蓝牙和蜂窝***等技术实现室内定位的方法。近几十年来，发光二极管(LED)技术发展非常迅速。它不仅为人们提供了经济高效的照明和长久的服务时间，而且为智能照明和可见光通信(LIFI)铺平了道路。作为下一代高速无线网络的有力候选者，LIFI与传统RF通信相比具有许多优势。

LIFI技术为光通信技术的一种，主要通过可见光传输信息。其以400THZ到800THZ之间的可见光为媒介，采用快速脉冲为无线传播方式。与Wi-Fi相比，这是一个速度快且成本低的远程通信框架。同时、由于光的不可穿透性，以及室内一般都具有充足的LED光源，LIFI技术适用于在室内这种相对于封闭的空间里构筑安全性极高的局域网。同时现有的光传感器，激光雷达为室内位置信息的获取提供数据采集方案。

在室内空间越来越庞大的今天，各个工厂车间、大型购物商城、办公楼、地铁站的不断建设，基于室内的导航与定位对人员、物体的安全与监测是必不可少的，人们在室内环境中的位置服务需求已经日趋显著，尤其是视力收到影响的视障人士，更需要在环境相对复杂的室内能得到准确、可靠的引导。目前室内导航定位***大都基于临近探测、三角、多边定位、指纹定位法来实现，或者为了提高精度采取组合定位的方法。数据传输模式一般采用WIFI或者蓝牙，但是由于多路径效应影响，室内环境易变、复杂，尚未有一种普适的解决方案；所以如何提升精度、实时性、安全性，提高可扩展能力，降低成本仍然是研究的热点，如何为视障人士无论在生活还是工作环境中可以随时随地获取室内位置信息，享受基于位置服务带来的便捷。对提高视障人士的自理能力，减轻家庭乃至社会的负担，在当下尤为重要。

因此，针对现有技术存在的不足，需要提出一个新的解决方案。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于LIFI的视障人士室内导航***。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

本发明一种基于LIFI的视障人士室内导航***，包括：

本地区域网***、远端中心局、光耦合器、若干LED VAP单元和若干导航设备；

所述本地区域网***、远端中心局、光耦合器、若干LED VAP单元依次通讯连接，其中光耦合器和若干LED VAP单元之间通过光纤连接；

所述远端中心局采用核心汇聚交换器或工业交换机；

所述光耦合器以光为媒介把输入端信号耦合到输出端，实现光电转换；

所述LED VAP单元分布在室内相应位置提供位置信息及LIFI信号；

所述本地区域网***包含服务器；

所述服务器包含主程序、最短距离路径算法程序、数据库；

所述数据库存储有LED VAP单元的位置信息及相邻LED VAP单元之间的距离值，所述位置信息包含坐标和位置名称；

以当前位置的LED VAP单元为起点，以用户在导航设备输入的目的地的LED VAP单元的位置为终点，主程序从数据库拿取LED VAP单元的位置信息和相邻LED VAP单元之间的距离值数据，交由最短距离路径算法程序计算出起点和终点之间的最短距离路径；

所述最短距离路径算法程序计算最短距离路径的过程为：从起点出发朝终点方向，每一次选取距离最短的LED VAP单元作为下一步的起点，排除经过比对后路径不经过的LED VAP单元，以此类推，直到终点，从而确定从起点到终点的一条最短距离路径，并将此最短距离路径的信息发送给导航设备；

所述若干导航设备包含人机交互界面，并与所述若干LED VAP单元通讯连接，根据最短距离路径算法程序提供的最短距离路径信息，将导航设备携带者指引到目的地。

优选地，所述LED VAP单元包含：LED发射器模块、LED接收器模块、LED VAP单元控制器、电源模块；

所述LED VAP单元控制器分别与LED发射器模块、LED接收器模块、电源模块连接；

所述LED VAP单元控制器内储存有LED VAP单元所在室内地点的位置信息，作为室内位置信息的固定基站；

所述位置信息包含坐标、位置名称。

所述LED VAP单元控制器采用Arduino控制器；

所述Arduino控制器采用稳压器作为电源模块，并加载了当前位置信息的程序代码。

优选地，所述LED发射器模块由LED光源及Tip122达林顿晶体管构成；

所述LED光源为室内照明常用灯珠，通过LED VAP单元控制器发出频闪指令，使LED光源发出LIFI信号；

所述Tip122达林顿晶体管连接在灯珠与LED VAP单元控制器之间，起到开关及信号放大作用。

优选地，所述LED接收器模块由红外接收器模块和晶振电路模块组成；

所述红外接收器模块连接在LED VAP单元控制器上，用于与导航设备建立无线连接，将接收到的红外脉冲信号进行解码、调解后输出到LED VAP单元控制器；

所述晶振电路模块直接连接到LED VAP单元控制器上，提供时钟参数，为接收信号提供振荡频率。

优选地，所述导航设备包含：导航设备控制器、电源模块、PIN接收器模块、测距传感器模块、蜂鸣器模块、红外发射器模块、语音播报模块、三轴磁场传感器；

所述导航设备控制器分别与电源模块、PIN接收器模块、测距传感器模块、蜂鸣器模块、红外发射器模块、语音播报模块、三轴磁场传感器连接；

所述导航设备控制器采用Arduino控制器，Arduino控制器采用稳压器作为电源模块，并加载了导航、障碍物预警所需的程序代码。

所述PIN接收器模块连接在导航设备控制器上，接收LED VAP单元发射的可见光LIFI信号，并将接收到的LIFI信号解码、调解后输出导航设备控制器；

所述红外发射器模块连接在导航设备控制器上，能够将导航设备控制器发出的指令转化为红外线信号，传递到LED VAP单元。

优选地，所述测距传感器模块连接于导航设备控制器上，采用超声波检测障碍物，将导航设备与障碍物之间距离实时反馈到导航设备控制器中；

所述蜂鸣器模块连接于导航设备控制器上，接收来自导航设备控制器的障碍物预警信号，发出震动和蜂鸣预警，距离越近蜂鸣声越高，震动越频繁；

所述语音播报模块连接在导航设备控制器上，接受导航设备控制器的指令，播报提前储存于导航设备控制器中的导航指令；

所述三轴磁场传感器连接于导航设备控制器上，采集导航设备位置的磁场X轴、Y轴、Z轴以及航向角度的数据，并将数据传输至导航设备控制器。

优选地，所述导航设备还附带盲文键盘，用户从盲文键盘输入所需前往的位置名称。

本发明还提供一种基于LIFI的视障人士室内导航方法，包括如下步骤：

S1，在室内布置好基于LIFI的视障人士室内导航***；

S2，在服务器中的数据库存储所有LED VAP单元的位置信息及相邻LED VAP单元之间的距离值；

S3，以起点位置的LED VAP单元位置信息为起点位置信息，在导航设备输入所要前往的位置名称，数据库提供对应位置名称的LED VAP单元位置信息，并将其确认为终点；

S4，通过最短距离路径算法计算出最短距离路径，由导航设备语音导航到终点。

优选地，所述步骤S4包括如下步骤：

S41，将每一个LED VAP单元作为一个位置的节点，从起点开始，朝着去往终点的方向，比较起点到周边节点的距离，找出与起点距离最短节点作为第一节点；

S42，从第一节点开始，朝着去往终点的方向，比较第一节点到其周边节点的距离，找出与第一节点距离最短的节点，确定为第二节点；

S43，排除在步骤S42中参与距离比较的除第二节点之外的其他节点，

从第二节点开始，朝着去往终点的方向，比较第二节点到其周边节点的距离，找出与第二节点距离最短的节点，确定为第三节点；

S44，重复步骤S43；

S45，通过距离比较一步步确定下一个节点，并排除多余节点，直至路径节点更新至终点；

S46，确定从起点到第一节点到第二节点，依次直到终点的路径为最短距离路径，并将该最短距离路径的信息发送到导航设备；

S47，导航设备依据最短距离路径导航至终点。

优选地，在步骤S4中，

当导航设备前进路径上，测距传感器模块的超声波检测到障碍物，蜂鸣器模块发出障碍物预警信号，最短距离路径算法将以当前位置为起点，计算新的最短距离路径并发送到导航设备。

采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

本发明提供一种基于LIFI的视障人士室内导航方法及***，包括：本地区域网***、远端中心局、光耦合器、若干LED VAP单元和若干导航设备；所述本地区域网***、远端中心局、光耦合器、若干LED VAP单元依次通讯连接；所述本地区域网***包含服务器，服务器包含最短距离路径算法程序；所述LED VAP单元分布在室内相应位置提供位置信息及LIFI信号；所述若干导航设备与所述若干LED VAP单元通讯连接，根据最短距离路径算法程序提供的最短距离路径，进行导航。本发明采用LIFI构建专属室内局域网，通过光传感器采集位置信息，并通过LIFI局域网反馈到视障人士处，为视障人士提供一套室内导航***。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的***架构图；

图2是本发明具体实施方式的LED VAP单元电路示意图；

图3是本发明具体实施方式的导航设备电路示意图；

图4是本发明具体实施方式的最短距离路径算法示意图；

图5是本发明具体实施方式的导航方法整体流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进一步说明。

结合图1-图5对本发明进行具体说明，

本发明提供一种基于LIFI的视障人士室内导航***。

本***构建一个由多个可见光接入点(VLC Access Point，VAP)组成的可见光无线接入网络，实现为室内环境的多点、多用户提供高速的无线接入服务，基于本***的可见光通信传输速率可达5Gb/s。

本***调制方式采用正交频分复用技术(OFDM调制技术)，实现本***带宽动态分配、子载波复用。具体方案为每个可见光接入点VAP分配一个不同中心频率的OFDM子带来进行信号传输。而在每个VAP内则采用了时分复用(TDM)方案，为LED发射器单元下方的每个用户分配不同的时隙来进行可见光数据传输，这样就能够令一个VAP内同时实现多个用户的可见光接入。

所述光纤为本网络***链路的主干，并将光纤与LED发射器单元直接相连，来确保***拥有足够的带宽资源。

所述下行链路为控制中心向用户传输数据的线路。

所述远端中心局(CO)可采用核心汇聚交换器或工业交换机，其功能是把许多LED发射器单元与一系列光电耦合器(OC)连接起来。实现高效的交换。远端中心局可连入本地区域网***中，实现***互联互通，所述本地区域网***，包含服务器，。

所述光耦合器(OC)以光为媒介把输入端信号耦合到输出端，实现光电转换，光耦合器视实际情况可布置一个至多个。

在下行链路中，属于不同VAP的信号首先在远端的中心局(CO)中进行OFDM调制，并将其上变频到其预先分配的子带上然后进行合路，再通过光纤链路进行传输。到达该接入网后，下行信号首先通过一个光耦合器(OC)进行分路，将分路后的光信号分别送到各个VAP的LED发射器单元处。所述LED发射器单元内集成了光纤收发器件以及可见光收发器件。每个VAP通过带通滤波器选出只属于自己的子带信号，并利用混频器将带通信号下变频到基带。该基带下行信号进一步被用来驱动LED发射器单元，实现可见光调制。经过室内自由空间传输后，该下行信号到达用户端。LED发射器单元下方的用户需提前分配好相应的信号时隙，各个用户只需要从预先分配给自己的时隙中选出自己的下行信号即可。最后通过用户端的导航设备接收器单元来实现信号的解调与恢复。

在上行链路中，在同一个VAP内的各个用户首先将自己的上行OFDM信号调制到上行红外发射器模块上，然后在预先分配给自己的时隙内传输该信号。信号由天花板上的LED灯内的红外探测器接收，接下来将其上变频到预先分配给该VAP的子带上，并将上变频后的信号利用光强度调制器调制到光载波上并送入上行光纤链路中。来自不同VAP的上行光信号通过光耦合器进行合路，经过光纤传输最后到达中心局端。在中心局内再利用下变频和滤波实现对各个用户数据的解调与恢复。

所述LED VAP单元布置于室内每个房间内，可以是线条灯、筒灯等多种类型的室内光源，充当室内照明光源的同时，作为可见光信号的收发点。LED VAP单元由LED发射器模块，LED接收器模块，LED VAP单元控制器3部分组成，

所述LED VAP单元控制器内储存有LED VAP单元所在室内地点的位置信息(坐标、位置名称，坐标，比如：1,6，位置名称，比如：收银台)，作为室内位置信息的固定基站。

所述LED VAP单元通过光纤与光耦合器(OC)连接

所述LED VAP单元电气接线图如图2所示：

所述LED VAP单元控制器采用Arduino控制器，本控制器是一个基于易于使用的硬件和软件的开源电子平台。Arduino控制器已使用引导加载程序进行了预编程，从而简化了将程序上载到控制器上闪存的过程。在我们的模型中，Arduino控制器通过与计算机的串行连接加载了有关当前位置信息的程序代码。

所述LED VAP单元的Arduino控制器采用稳压器作为电源模块，稳压器输入电压为12V-24V，与常用的室内灯具电压匹配。所述稳压器的设置是为了响应输入电压条件的变化生成稳定的电路输出电压，进而起到调节变送器中的电压的作用。

所述LED VAP单元的LED发射器模块由LED光源及Tip122达林顿晶体管构成。

所述LED光源为室内照明常用灯珠，通过Arduino控制器发出频闪指令，使LED光源发出LIFI信号。

所述Tip122达林顿晶体管连接在灯珠与Arduino控制器之间，其集电极额定电流约为5A，增益约为1000，它的集电极也可以承受约100V的电压，起到开关及信号放大作用。

所述LED VAP单元的LED接收器模块由红外接收器模块，晶振电路模块组成。

所述红外接收器模块连接在Arduino控制器上，能够将接收到的红外信号解码、调解后输出到Arduino控制器。

所述晶振电路模块直接连接到LED VAP单元控制器上，可提供时钟参数，为接收信号提供稳定的振荡频率。

所述导航设备由：导航设备控制器，电源模块，PIN接收器模块，测距传感器模块，蜂鸣器模块，红外发射器模块，语音播报模块、三轴磁场传感器组成。如图3所示，

所述导航设备控制器采用Arduino控制器，Arduino控制器采用稳压器作为电源模块，稳压器输入电压为12V-24V。所述稳压器的设置是为了响应输入电压条件的变化生成稳定的电路输出电压，进而起到调节变送器中的电压的作用。

所述导航设备控制器采用Arduino控制器，Arduino控制器是一个基于易于使用的硬件和软件的开源电子平台。Arduino控制器已使用引导加载程序进行了预编程，从而简化了将程序上载到控制器上闪存的过程。在我们的模型中，Arduino控制器通过与计算机的串行连接加载了导航、障碍物预警等所需的相关程序代码。

所述三轴磁场传感器连接于导航设备控制器上，采集视障人士携带的导航设备位置的磁场X轴、Y轴、Z轴以及航向角度的数据，并将数据传输至导航设备控制器。

所述测距传感器模块连接于导航设备控制器上，采用超声波检测障碍物，能将导航设备与障碍物之间距离实时反馈到导航设备控制器中。

所述蜂鸣器模块连接于导航设备控制器上，能够接收来自控制器的障碍物预警信号，发出震动和蜂鸣预警，距离越近蜂鸣声越高，震动越频繁，起到为视障人士提供障碍物预警，避免被障碍物绊倒的作用。

所述PIN接收器模块连接在导航设备控制器上，能够接收LED VAP发射的可见光LIFI信号，并将接收到的LIFI信号解码、调解后输出到导航设备控制器。

所述红外发射器模块连接在导航设备控制器上，能够将导航设备控制器发出的指令转化为红外线信号，通过室内空间传达到LED VAP单元处。

所述语音播报模块连接在导航设备控制器上，能够接受导航设备控制器的指令，播报提前储存于控制器中的导航指令。

所述导航设备还配置有人机交互界面，附带盲文键盘，用户从盲文键盘输入所需到达的位置。

所述本地区域网***包含服务器；

所述服务器包含主程序、最短距离路径算法程序、数据库；

所述数据库存储有LED VAP单元的位置信息及相邻LED VAP单元之间的距离值，所述位置信息包含坐标和位置名称；

以当前位置的LED VAP单元为起点，以用户在导航设备输入的目的地的LED VAP单元的位置为终点，主程序从数据库拿取LED VAP单元的位置信息和相邻LED VAP单元之间的距离值数据，交由最短距离路径算法程序计算出起点和终点之间的最短距离路径；

所述最短距离路径算法程序计算最短距离路径的过程为：从起点出发朝终点方向，每一次选取距离最短的LED VAP单元作为下一步的起点，排除经过比对后路径不经过的LED VAP单元，以此类推，直到终点，从而确定从起点到终点的一条最短距离路径，并将此最短距离路径的信息发送给导航设备；

所述若干导航设备包含人机交互界面，并与所述若干LED VAP单元通讯连接，根据最短距离路径算法程序提供的最短距离路径信息，将导航设备携带者指引到目的地。

最短距离路径算法演示，如图4所示：

要在两个节点之间选择最佳路径，算法必须首先分析每个链接(两个节点之间的路径)中分配的指标(距离)，并计算所有可能路径的距离指标。根据该计算值，将距离最小的路径分类为最佳路径。

具体步骤如下：

1.从起点开始，比较所有(起点→起点的邻居)的最短距离，找出该邻居节点A；

2.从该邻居节点A开始，计算该节点A到其所有邻居节点的距离进行比较，记录较小的距离，更新路径点B；

3.然后去掉已经计算过所有邻居的节点，然后从没有划去的剩余节点中找到最小距离的节点，从该节点开始，计算该节点到其所有邻居的距离进行比较，记录较小的距离，更新路径点C；

4.重复3；

5.直到所有的节点都已经划去，路径点更新至终点，结束，输出最短距离路径。

本***工作原理为：利用可见光通信(LIFI)构建室内专属局域网，利用LED VAP单元作为可见光信号收发点及位置信息固定基站，每个LED节点都提供唯一的ID，当视障人士持导航设备进入到室内信号接收范围内时，视障人士首先通过盲文键盘添加目的地(节点ID)的说明。根据用户从键盘给出的目的地，使用算法来识别最佳路线。LED VAP将对应的导航信息传输给视障人士的导航设备，并通过语音播报模块播报所处地点距最短的一个LEDVAP的距离及行进方式，从而使视障人士能够实时获取自身在室内的位置信息。

同时导航设备上的超声波声纳距离传感器实时感应视障人士四周障碍物距离，在距离过近，影响视障人士移动时，蜂鸣器震动报警，生成连续蜂鸣声，告知用户前方障碍物的距离。距离越近蜂鸣声越高，震动越频繁。

所述三轴磁场传感器选用HMC5883L模块，其与现有***兼容，HMC5883L模块采用当前位置方向，并计算用户转动后应位于的方向。然后，HMC5883L模块会持续检查用户方向的更改，直到用户转向***给出的方向。当用户到达正确位置HMC5883L模块将检测到正确的方向，***将发出语音命令，提示用户停止转弯并继续路径。

技术效果：

本发明利用LIFI构建起室内局域网，为室内局域网的搭建提供一种新的解决方案，局域网采用可见光作为通信信号，最高可实现3Gbit/s的传输速率，就传输速率而言比传统WIFI信号最高传输速率(54Mbp/s)提高了57倍。

本发明的信号传输方式为可见光与红外光谱带，多种光谱带一起提供了不受管制和无限的带宽，作为当前光谱使用紧张问题的实用解决方案。

本发明采用多节点服务器***，每个节点设置有光耦合器，确保LIFI信号在室内全面覆盖，实现室内跨房间的使用，同时又可以防止信息泄露出室外。

本发明采用的LIFI技术以光波作为信号传输媒介，由于光波不会产生任何电磁干扰，LIFI可以广泛应用于许多对射频敏感的环境，如矿山、发电厂和医院。

本发明信号传输基于可见光通信技术(LIFI)，只要有照明基础设施，就可以使用本发明方案，从而降低硬件成本；

本发明下行线路(LED VAP——导航设备)采用可见光作为信号传输媒介，上行线路(导航设备——LED VAP)采用红外线作为信号传输媒介，同时对上行线路于下行线路信道分配不同的时隙，将上行线路与下行线路之间的相互干扰降到最低，确保信号传输的有效性。

本发明导航设备设有超声波传感器，配合蜂鸣器能够对影响视障人士行动的障碍物进行预警，对视障人士及时避障提供引导。

本发明设置远端中心局(CO)，在中心局内再利用下变频和滤波实现对各个用户数据的解调与恢复，远端中心局可与电脑主机串行，进行数据的处理，编程，并下达导航指令。从而使本***能与现有的室内机房具备更好的兼容性，降低上端硬件搭设成本。

本发明采用与***兼容性好的三轴磁场传感器HMC5883L模块作为视障人士的前进方向感知模块，通过对比路径既定方向与视障人士前进方向的差别，及时通过语音播报器广播转向指令，直至视障人士回归到***指定的方向上。

本发明在数据库建立树状图，将室内关键位置坐标及临近点距离、路径信息储存在数据库中，通过最优路径算法，选择最优路径，***调用路径导航信息，通过语音播报模块向视障人士广播。相比传统在数据库储存室内地图作为导航依据而言，减少了数据库开发成本，增加了路径的可调整性。

本发明为视障人士提供一套完整的解决方案，使视障人士无论在生活还是工作环境中可以随时随地获取室内位置信息成为可能，提高视障人士在室内的避障及自理能力，提高视障人士生活水平，减少社会对视障人士的公益服务成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于LIFI的视障人士室内导航***，其特征在于包括：

本地区域网***、远端中心局、光耦合器、若干LED VAP单元和若干导航设备；

所述本地区域网***、远端中心局、光耦合器、若干LED VAP单元依次通讯连接，其中光耦合器和若干LED VAP单元之间通过光纤连接；

所述远端中心局采用核心汇聚交换器或工业交换机；

所述光耦合器以光为媒介把输入端信号耦合到输出端，实现光电转换；

所述LED VAP单元分布在室内相应位置提供位置信息及LIFI信号；

所述本地区域网***包含服务器；

所述服务器包含主程序、最短距离路径算法程序、数据库；

所述数据库存储有LED VAP单元的位置信息及相邻LED VAP单元之间的距离值，所述位置信息包含坐标和位置名称；

以当前位置的LED VAP单元为起点，以用户在导航设备输入的目的地的LED VAP单元的位置为终点，主程序从数据库拿取LED VAP单元的位置信息和相邻LED VAP单元之间的距离值数据，交由最短距离路径算法程序计算出起点和终点之间的最短距离路径；

所述最短距离路径算法程序计算最短距离路径的过程为：从起点出发朝终点方向，每一次选取距离最短的LED VAP单元作为下一步的起点，排除经过比对后路径不经过的LEDVAP单元，以此类推，直到终点，从而确定从起点到终点的一条最短距离路径，并将此最短距离路径的信息发送给导航设备。

2.根据权利要求1所述基于LIFI的视障人士室内导航***，其特征在于，

所述若干导航设备包含人机交互界面，并与所述若干LED VAP单元通讯连接，根据最短距离路径算法程序提供的最短距离路径信息，将导航设备携带者指引到目的地。

3.根据权利要求1所述基于LIFI的视障人士室内导航***，其特征在于，

所述LED VAP单元包含：LED发射器模块、LED接收器模块、LED VAP单元控制器、电源模块；

所述LED VAP单元控制器分别与LED发射器模块、LED接收器模块、电源模块连接；

所述LED VAP单元控制器内储存有LED VAP单元所在室内地点的位置信息，作为室内位置信息的固定基站；

所述位置信息包含坐标、位置名称；

所述LED VAP单元控制器采用Arduino控制器；

所述Arduino控制器采用稳压器作为电源模块，并加载了当前位置信息的程序代码；

所述LED发射器模块由LED光源及Tip122达林顿晶体管构成；

所述LED光源为室内照明常用灯珠，通过LED VAP单元控制器发出频闪指令，使LED光源发出LIFI信号；

所述Tip122达林顿晶体管连接在灯珠与LED VAP单元控制器之间，起到开关及信号放大作用。

4.根据权利要求3所述基于LIFI的视障人士室内导航***，其特征在于，

所述LED接收器模块由红外接收器模块和晶振电路模块组成；

所述红外接收器模块连接在LED VAP单元控制器上，用于与导航设备建立无线连接，将接收到的红外脉冲信号进行解码、调解后输出到LED VAP单元控制器；

所述晶振电路模块直接连接到LED VAP单元控制器上，提供时钟参数，为接收信号提供振荡频率。

5.根据权利要求1所述基于LIFI的视障人士室内导航***，其特征在于，

所述导航设备包含：导航设备控制器、电源模块、PIN接收器模块、测距传感器模块、蜂鸣器模块、红外发射器模块、语音播报模块、三轴磁场传感器；

所述导航设备控制器分别与电源模块、PIN接收器模块、测距传感器模块、蜂鸣器模块、红外发射器模块、语音播报模块、三轴磁场传感器连接；

所述导航设备控制器采用Arduino控制器，Arduino控制器采用稳压器作为电源模块，并加载了导航、障碍物预警所需的程序代码；

所述PIN接收器模块连接在导航设备控制器上，接收LED VAP单元发射的可见光LIFI信号，并将接收到的LIFI信号解码、调解后输出导航设备控制器；

所述红外发射器模块连接在导航设备控制器上，能够将导航设备控制器发出的指令转化为红外线信号，传递到LED VAP单元。

6.根据权利要求5所述基于LIFI的视障人士室内导航***，其特征在于，

所述测距传感器模块连接于导航设备控制器上，采用超声波检测障碍物，将导航设备与障碍物之间距离实时反馈到导航设备控制器中；

所述蜂鸣器模块连接于导航设备控制器上，接收来自导航设备控制器的障碍物预警信号，发出震动和蜂鸣预警，距离越近蜂鸣声越高，震动越频繁；

所述语音播报模块连接在导航设备控制器上，接受导航设备控制器的指令，播报提前储存于导航设备控制器中的导航指令；

所述三轴磁场传感器连接于导航设备控制器上，采集导航设备位置的磁场X轴、Y轴、Z轴以及航向角度的数据，并将数据传输至导航设备控制器。

7.根据权利要求1所述基于LIFI的视障人士室内导航***，其特征在于，

所述导航设备还附带盲文键盘，用户从盲文键盘输入所需前往的位置名称。

8.一种基于LIFI的视障人士室内导航方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，在室内布置好基于LIFI的视障人士室内导航***；

S2，在服务器中的数据库存储所有LED VAP单元的位置信息及相邻LED VAP单元之间的距离值；

S3，以起点位置的LED VAP单元位置信息为起点位置信息，在导航设备输入所要前往的位置名称，数据库提供对应位置名称的LED VAP单元位置信息，并将其确认为终点；

S4，通过最短距离路径算法计算出最短距离路径，由导航设备语音导航到终点。

9.根据权利要求8所述的一种基于LIFI的视障人士室内导航方法，其特征在于，

所述步骤S4包括如下步骤：

S41，将每一个LED VAP单元作为一个位置的节点，从起点开始，朝着去往终点的方向，比较起点到周边节点的距离，找出与起点距离最短节点作为第一节点；

S42，从第一节点开始，朝着去往终点的方向，比较第一节点到其周边节点的距离，找出与第一节点距离最短的节点，确定为第二节点；

S43，排除在步骤S42中参与距离比较的除第二节点之外的其他节点，

从第二节点开始，朝着去往终点的方向，比较第二节点到其周边节点的距离，找出与第二节点距离最短的节点，确定为第三节点；

S44，重复步骤S43；

S45，通过距离比较一步步确定下一个节点，并排除多余节点，直至路径节点更新至终点；

S46，确定从起点到第一节点到第二节点，依次直到终点的路径为最短距离路径，并将该最短距离路径的信息发送到导航设备；

S47，导航设备依据最短距离路径导航至终点。

10.根据权利要求8所述的基于LIFI的视障人士室内导航方法，其特征在于，

在步骤S4中，

当导航设备前进路径上，测距传感器模块的超声波检测到障碍物，蜂鸣器模块发出障碍物预警信号，最短距离路径算法将以当前位置为起点，计算新的最短距离路径并发送到导航设备。

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