[发明专利]一种基于光强度的多光源室内定位装置与方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及定位技术，尤其涉及一种基于光强度的多光源室内定位装置与方法。

【背景技术】

随着信息和通信技术的普及，人们对室内定位信息的需求与日俱增，在诸如商场、机场、展厅、写字楼、仓库、地下停车场等公共场所都需要使用准确的定位信息，例如在商场导购、大型仓库管理、公共场所寻人等应用场景。精确的室内定位信息能够对可用空间和库存物资实现高效管理，能够导航警察、消防员、士兵、医务工作人员在特定场所完成特定的室内任务，因此室内定位技术具有广阔的应用前景。然而，传统的定位系统已经不能满足室内定位需求。GPS虽然在室外定位方面能满足很多应用的需求，但是由于混凝土等障碍物对信号存在遮挡，限制了其在室内环境中的应用。

目前室内定位技术主要包括邻近检测法、指纹匹配法和多边/角度法等。邻近检测法将检测到的信号源位置作为定位位置，其缺点是精度较低；指纹匹配方法利用室内环境中的信号特征匹配可获取较高的定位精度，但定位结果易受室内多径效应和环境变化等影响，且建立指纹数据库工作繁琐；多边/角度法需要预先通过其他算法精确测量定位点到参考点的距离/角度等信息，再利用三边测量法等对目标进行定位，如果测距/角设备精度较高，参考节点位置信息准确、测量距离准确，就可以精确地测得目标节点的位置，但精度高的测距/角设备较为昂贵、成本较高，若在在实际测量中采用精度一般的测距/角设备又会存在误差，结果不够准确。

【发明内容】

本发明旨在解决上述现有技术中存在的问题，提出一种基于光强度的多光源室内定位装置与方法。

一方面，本发明提出的基于光强度的多光源室内定位装置包括光传感器、至少三个点光源、数据处理模块以及存储模块。其中，所述光传感器采集所述点光源的光信号数据；所述存储模块存储所述点光源的坐标值、所述光信号数据以及光强模型；所述数据处理模块根据所述光信号数据获取光强值，并结合所述点光源的坐标值以及光强模型建立包含至少三个方程的方程组，并求解所述方程组，获得所述光传感器的坐标值(x,y,z)；其中，所述方程由光强模型s_i=f_d(d_i)f_μ(μ_i)f_ω(ω_i)建立，距离di=(xi-x)2+(yi-y)2+(zi-z)2,]]>s_i为第i个点光源的光强值，(x_i、y_i、z_i)为第i个点光源的坐标值，f_d(d_i)为光强值与距离d_i的关系函数，f_μ(μ_i)、f_ω(ω_i)分别为光强值与角度μ_i、ω_i的关系函数，μ_i=arcsin(|A(x_i-x)+B(y_i-y)+C(z_i-z)|/d_i),其中，(A,B,C)为传感器平面单位法向量，ω_i=arccos((z_i-z)/d_i)。