[发明专利]基于室内照明的定位导航系统

说明书

技术领域

本发明属于室内定位导航技术领域，特别涉及一种基于室内LED照明的定位导航系统。

背景技术

无论普通的商业活动、科学研究，还是搜救抢险等行业，定位导航服务都有着重要的应用。GPS作为一种成熟的无线定位系统已在户外开阔环境中得到广泛的应用，然而在人们活动最为频繁的室内环境却由于接收信号很差而无法使用。室内定位导航有着广阔的市场前景，比如大型商场和博物馆的自动化导游、大型停车场的车位自动导航、医院的病患追踪、矿井的自动定位导航、建筑物中的应急导向等等。

目前的室内定位导航系统主要基于红外技术、超声波技术、无线局域网、蓝牙技术等。这些技术的使用往往通过移动目标和固定单元的通信来确定它们之间的相对位置，进而推算出目标的真实位置。但是，这些技术往往需要额外安装特定设备（如Wi-Fi接入点、红外发送装置），极大地增加了安装、维护、管理等方面的成本。另外，这些技术可使用的场所也受到一定限制，例如在矿井、加油站、医院、飞机机舱等无线通信被禁止或限制使用的区域就无法采用基于无线局域网或蓝牙的技术进行定位。最后，这些技术在稳定性、抗干扰能力上也存在一定的不足，这也是现代室内无线定位技术需要着重解决的问题。

发明内容

基于室内照明的可见光定位导航系统，其特征在于，是一种基于室内LED照明光源的定位导航系统，包括控制部分、发射部分、接收部分以及客户端，其中：

控制部分是一台控制计算机，通过Internet、Wi-Fi、USB、串口或得到电力线组网支持的电力线中的任何一种方式与所述发射部分通信，向所述发射部分发射输入数据及其格式和控制命令，其中：

输入数据的格式，采用可见光信号的数据包格式，包括帧头、发射LED的ID、功能服务类型、数据长度、功能服务数据、检纠错校验位以及帧尾，其中：

帧头和帧尾，表示数据包的开始和结束；

ID是发射LED的地址，信息是一个32位二进制地址，由4个8位字段构成，每个字段之间用点号隔开，用于标识不同位置的LED照明光源，前两个字段代表该LED照明光源所在的外部位置，后两个字段代表该LED照明光源所在的内部环境；

功能服务类型，表示附加服务信息的功能类型，其中包括：场景描述、导航地图刷新、紧急情况下疏散指示以及基于位置的其他服务信息，也称位置服务信息；

数据长度，为信息数据总长；

功能服务数据，表示具体的附加服务内容；

检纠错校验位，用于校验数据包并纠错；

所述发射LED的ID中的具体内容在所述控制计算机发出的输入数据中缺失，但以空字段形式出现，待补；

所述输入数据的二进制码流采用曼彻斯特编码方式，以防止由于二进制码“0”和“1”的交替而引发在发送信号时LED灯光的闪烁；

所述输入数据的二进制码流采用包括OOK、PPM、VPPM在内的任何一种调制方式：

在信道恶劣场合采用PPM调制；

在用户要求改变LED亮度时，在工作直流不变的条件下采用VPPM调制；

在带宽大、实现简单时采用OOK调制；

控制命令，包括开或关LED；

所述控制计算机向所述发射部分发出的输入数据中只包括所述位置服务信息和控制命令；

发射部分，包括信息加载电路、LED驱动电路和LED光源，其中：

信息加载电路，判别输入数据的内容：

若：为所述位置服务信息，则加入本地LED的ID地址后，和所述位置服务信息按所述可见光信号的数据包格式封装成数据包后，在相邻两个照明信号的间隔内发送数据，形成一个由照明信号和可见光信号共同组成的信息发射周期，向所述接收部件发送，在所述LED睡眠发出微光时维持通信；

若：为所述控制命令，则把数据包格式的控制命令经过编码、调制后输入LED驱动电路，控制对应的LED的工作状态；

接收部件，包括一个凸透镜以及一个由光电接收器、滤波放大整形电路和解调解码器串接而形成的一个分立的接收部件，把接收的可见光信号转换成电信号，经解调解码后解析出包括所述本地LED的ID信息和所述位置服务信息在内的由所述发射部件输出的供定位导航的由接收的可见光信号转换成的电信号，经解调解码后解析出包括所述本地LED的ID信息和所述位置服务信息在内的由所述发射部件输出的供定位导航的可见光信号，发送给所述客户端，