CN203407045U - 一种基于led照明装置的室内导航控制*** - Google Patents

一种基于led照明装置的室内导航控制*** Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种基于LED照明装置的室内导航控制***，包括：至少两个设置有Wi-Fi模块的LED照明装置，以使每个LED照明装置形成一个无线接入节点，每个节点传递所接收到的Wi-Fi信号以使其Wi-Fi信号覆盖范围内的其它节点都能接入到因特网或局域网；以及位置服务器，每个LED照明装置节点的位置信息将会以其唯一MAC地址的名义储存在位置服务器上；智能终端，与LED照明装置及位置服务器进行通信，获知LED照明装置节点所处的实际位置信息，从而实现室内高精度导航。当用户进入到一个陌生的建筑物时，通过智能终端与LED照明装置进行通信，获得房间分布的节点平面分布图，好比是生成了一副地图，因此它可提供比常规无线路由器更加精确的Wi-Fi室内定位与导航。

Description

一种基于LED照明装置的室内导航控制***
技术领域
本实用新型涉及LED照明技术领域，尤其是涉及一种基于LED照明装置的室内导航控制***。
背景技术
LED由于具有节能、环保、可光控、固体化、长寿命等许多优点，在提倡低碳生活的今天已经广泛应用于各种照明领域。
随着人类社会的进步，人们对自身所处位置的精确定位以及兴趣地点的导航越来越关注。全球卫星定位***（GPS）、蜂窝式基站定位和Wi-Fi热点定位已成为目前最常用的定位技术。GPS技术是利用环绕在地球上空均匀分布的卫星群发射的信号在开放环境的户外实现精确定位，它具有全球覆盖、24小时全天候工作、应用广泛和精度高等特点。但每次定位时GPS处理器都需要搜索当前可用的GPS卫星信号（至少三个卫星以上），通过相关信号处理和算法来计算出准确的位置信息，因此定位所需时间较长且耗电。而且在室内和楼群密集的城市地区里GPS卫星信号受到高楼和天花板的阻挡，GPS定位技术并不能正常地使用。
移动运营商的蜂窝式基站分布广泛且信号传播距离可达几千米，每一个基站都会有其唯一编码和精确位置信息。因此无论在室外还是室内，基站定位技术都会利用接收到的基站编码对应的精确位置数据和信号强度来估算，从而实现位置定位。虽然该技术的定位时间相对于GPS较短，但它的定位精度很大程度上取决于基站的分布和覆盖范围的大小、无线电传播环境和接收到基站信号的数目等，所以误差往往较大，能达到几百甚至上千米。
Wi-Fi信号本身不具有任何定位或导航的能力，但Wi-Fi路由器和热点模块都具有三个主要的特点：a）位置相对固定，极少被移动；b）处理器内部都有全球唯一的MAC（MediaAccessControl，介质访问控制）地址；和c）Wi-Fi信号的传播距离相对较短。当移动智能设备在户外时，它们会自动收集GPS位置信息、移动运营商的基站编码信息和Wi-Fi热点的MAC地址信息，然后将这些未经处理的位置数据发送到位置服务器进行进一步的计算和校对。最后，一个精确的位置信息就会被发送到移动设备上，并且Wi-Fi热点的准确位置信息就会以它唯一MAC地址的名义来储存在位置服务器的数据库上。因此，等下一次移动智能设备在室内进行定位时，即使没有GPS或基站定位信号都可以直接调用所接入Wi-Fi热点的MAC地址在位置服务器上所对应的位置信息并结合所接收Wi-Fi信号的强度来实现快速定位。与GPS和蜂窝式基站定位技术相比，Wi-Fi热点定位的用时更短、效率更高，尤其适合小范围内定位。目前该技术在很多终端设备的软件或应用程序上得到了广泛的应用。
然而，由于Wi-Fi无线路由器的位置相对固定且信号传输距离达到几十甚至上百米，因此Wi-Fi信号覆盖范围内所有的移动智能设备只能以此Wi-Fi无线路由器上一次储存在位置服务器的位置数据为准，误差有时能达到几十米，尤其是对于Wi-Fi信号覆盖范围较广的无线路由器。除此之外，此技术受服务范围的限制，它不能提供方向、速度等导航数据，也不能离线使用。
实用新型内容
本实用新型克服了上述现有技术中存在的不足，提供了一种定位更准确的基于LED照明装置的室内导航控制***。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种基于LED照明装置的室内导航控制***，包括：
至少两个LED照明装置，每个LED照明装置均设置有Wi-Fi模块，以使每个LED照明装置形成一个无线接入节点，每个节点传递所接收到的Wi-Fi信号以使其Wi-Fi信号覆盖范围内的其它节点都能接入到因特网或局域网；以及
位置服务器，每个LED照明装置节点的位置信息将会以其唯一MAC地址的名义储存在位置服务器上；
智能终端，与LED照明装置及位置服务器进行通信，获知LED照明装置节点所处的实际位置信息，从而实现室内高精度导航。
作为优选，所述室内导航控制***还包括无线路由器或网关，该无线路由器或网关内设置有Wi-Fi模块。
作为优选，智能终端通过各节点的Wi-Fi模块来传输或接收各LED照明装置节点的控制和状态命令，最终实现在任何Wi-Fi信号覆盖内都可控制***中各个LED照明装置节点。
作为优选，所述智能终端为台式计算机、笔记本电脑、平板电脑、智能手机或遥控器中的一种或几种。
采用了上述技术方案的本实用新型的原理及有益效果是：
相较于现有技术，本实用新型由于LED照明装置在室内分布广泛且相对固定，每个LED照明装置的位置信息将会以其唯一MAC地址的名义储存在位置服务器上，即每个LED照明装置所处的实际地理位置与其唯一MAC地址相绑定，当用户进入到一个陌生的建筑物时，通过与LED照明装置进行通信，获得房间分布的节点平面分布图，好比是生成了一副地图，因此它可提供比常规无线路由器更加精确的Wi-Fi室内定位与导航，并且如果本实用新型应用在大型场所，如超市、展厅和博物馆等，还可根据用户的当前位置推送相关的促销或导览信息等。
附图说明
图1为本实用新型内置Wi-Fi模块的LED照明装置的结构示意图；
图2为本实用新型LED照明装置在建筑物内组成无线局域网的示意图；
图3为本实用新型基于LED照明装置的室内导航控制***的示意图。
具体实施方式
本实用新型的具体实施方式如下：
实施例：图1为本实用新型内置Wi-Fi模块的LED照明装置的结构示意图，如图1所示，LED照明装置60包括驱动电源61、LED发光组件62、Wi-Fi模块63和射频天线64。其中所述驱动电源61与LED发光组件62和Wi-Fi模块63之间都是电连接并为它们提供电源和相关的控制信号，Wi-Fi模块63与射频天线64之间为电连接并相互传输射频信号。
所述的LED照明装置60并不局限于图1所示的形状，也不专指单个的光源，如单个灯泡，它可以同时包括一种装有多个灯泡的灯具。这些灯泡的驱动电源同样可连接至同一个Wi-Fi模块或控制器来控制并调节LED照明装置60的状态。
所述的Wi-Fi模块63可在IEEE802.11标准的2.4GHz或5GHz单频段下工作，也可为同时运行2.4GHz和5GHz的双频段模式。Wi-Fi模块63通过射频天线64接收从无线路由器或无线网关发来的数据，经过其内部的信号处理后再通过射频天线64传送给用户端（未图示）。与此同时，射频天线64接收从用户端发出的控制信号并反馈到Wi-Fi模块以实现网络设置和LED照明装置60的状态控制。
Wi-Fi模块63根据用户端发出的控制指令信号，如PWM（PulseWidthModulation，脉冲宽度调制）信号给驱动电源61以来控制LED照明装置60的开关状态、亮度和色温等。所述的Wi-Fi模块63可内置在LED照明装置60内，例如，和驱动电源61集成在一个电路板上或通过连接器将驱动电路和Wi-Fi模块63相连。Wi-Fi模块63也可以附着安装在LED照明装置60外壳表面，或者外置安装在LED照明装置60之外。
所述的射频天线64可为分立式或者集成在电路板上的射频天线。在保证良好射频信号发射且不影响LED照明装置60光输出的情况下，其安装位置可在LED照明装置60的外壳上，或者是镶嵌在LED照明装置60某个组装配件上，又或者是集成在LED发光组件62或驱动电源61的电路板上。
图2为本实用新型LED照明装置在建筑物内组成无线局域网的示意图，如图2所示。图2演示了一种内置Wi-Fi模块的LED照明装置在建筑物里的三维分布图，该图包含了两个房间70和71，且每个房间分别安装了3盏上述的LED照明装置60，编号从LED-1到LED-6。由于光纤或ADSL电话线的分布和长度问题，无线路由器或网关72通常被放置在房子的某个角落位置，如图2中所示。由于所发射的Wi-Fi信号覆盖范围是有限的，它并不足以满足同一个建筑物内与其距离稍远的用户连接到互联网。然而，本实用新型可利用房间70内离无线路由器或网关72距离最近的LED-1照明装置来接收并连续放大无线路由器所发射的Wi-Fi信号，从而LED-1与无线路由器形成一个较大范围的Wi-Fi覆盖区域73。同理，离LED-1最近的LED-2与LED-4接收并连续放大LED-1所发射的Wi-Fi信号从而进一步扩大信号覆盖范围，参考虚线区域74。依此类推，分布广泛的LED照明装置就会在含有多个房间的建筑物内形成了一个网状结构的、信号均匀且稳定的Wi-Fi网络。因此，只要建筑物内有一个LED照明装置节点接收到无线路由器的Wi-Fi信号，它就会通过邻近的每一个LED照明装置节点来层层传递从而形成一个覆盖范围广并稳定的Wi-Fi网络。
图3为本实用新型基于LED照明装置的室内导航控制***的示意图，图4为本实用新型基于LED照明装置的室内导航控制方法流程图。结合图3和图4所示，本实用新型基于LED照明装置的室内导航控制***包括一个无线路由器或网关72和至少两个LED照明装置60，无线路由器或网关72和每个LED照明装置60均设置有Wi-Fi模块，以使每个LED照明装置60形成一个无线接入节点，每个节点传递所接收到的Wi-Fi信号以使其Wi-Fi信号覆盖范围内的其它节点都能接入到因特网或局域网。无线路由器或网关72和LED照明装置60内的Wi-Fi模块将其准确位置信息以各自唯一MAC地址的名义储存在位置服务器3上。
提供位置服务器的服务供应商包括谷歌、SkyhookWireless和Navizon等公司。智能终端可根据所连接Wi-Fi模块的MAC地址来调用在位置服务器上所对应的位置信息并加以处理。
当用户需要定位导航服务时，智能终端发送相关请求指令到位置服务器并调用周围Wi-Fi模块在位置服务器上各MAC地址对应的地理编码位置，地理编码位置包括经度、纬度或房间名称；以无线路由器或网关72的位置作为参考点，结合附近至少两个LED照明装置60的位置信息并利用三角定位法和所接收到各Wi-Fi节点信号的传输损耗模型来估算出待测目标的大致位置。LED照明装置60的数量越多、分布越广泛且均匀，所得到定位服务的精度越准确。
本实用新型基于LED照明装置的室内导航控制***中，智能终端2（即用户端）还可以实现对该***中各节点的状态读取和远程控制，所述的智能终端2通过各节点的Wi-Fi无线接入点来传输或接收各LED照明装置节点的控制和状态命令，最终实现在任何Wi-Fi信号覆盖内都可控制***中各个LED照明装置节点。所述智能终端2包括台式计算机、笔记本电脑、平板电脑、智能手机和特殊设计的遥控器。

Claims (4)

1.一种基于LED照明装置的室内导航控制***，其特征是：包括：
至少两个LED照明装置，每个LED照明装置均设置有Wi-Fi模块，以使每个LED照明装置形成一个无线接入节点，每个节点传递所接收到的Wi-Fi信号以使其Wi-Fi信号覆盖范围内的其它节点都能接入到因特网或局域网；以及位置服务器，每个LED照明装置节点的位置信息将会以其唯一MAC地址的名义储存在位置服务器上；
智能终端，与LED照明装置及位置服务器进行通信，获知LED照明装置节点所处的实际位置信息，从而实现室内高精度导航。
2.根据权利要求1所述的一种基于LED照明装置的室内导航控制***，其特征是：所述室内导航控制***还包括无线路由器或网关，该无线路由器或网关内设置有Wi-Fi模块。
3.根据权利要求2所述的一种基于LED照明装置的室内导航控制***，其特征是：智能终端通过各节点的Wi-Fi模块来传输或接收各LED照明装置节点的控制和状态命令，最终实现在任何Wi-Fi信号覆盖内都可控制***中各个LED照明装置节点。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于LED照明装置的室内导航控制***，其特征是：所述智能终端为台式计算机、笔记本电脑、平板电脑、智能手机或遥控器中的一种或几种。
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