[发明专利]基于频率标签法的室内激光定位系统

权利要求书

1.一种基于频率标签法的室内激光定位系统，其特征在于，所述基于频率标签法的室内激光定位系统包括:

频率标签算法模块，用于检测定位光源发射的不同调制频率的激光，根据激光频率和需定位区域位置坐标的对应关系确定定位终端的位置,实现定位；

定位光源，用于产生和发射被调制到不同频率上的激光阵列，通过在已标定坐标的需定位区域上投影大小相同的圆形光斑实现对定位区域添加频率标签，供定位终端检测和处理；

定位终端，用于接收由定位光源发射的不同频率的激光，在对进行滤光、光电转换和A/D转换后利用频率标签算法得出定位终端的位置信息并显示。

2.根据权利要求1所述的室内激光定位系统，其特征在于：所述频率标签算法模块采用的频率标签算法为:

XOY平面内需定位区域为M，定位光源激光发射阵列中的激光发射单元为S₁,S₂,...,S_N，N个激光发射单元中每个激光调制信号的频率为f＝f_n；n＝1,2,...,N；发射的N束激光在M上形成N个同样大小的圆光斑，N＝N₁×N₂,N₁为每行圆光斑的数量，N₂为每列圆光斑的数量；圆光斑的半径为r，第一个圆光斑圆心坐标为(0,0)，则N个圆光斑的圆心坐标写为矩阵形式为：

XOY1=(0,0),(2r,0),...,(2(N1-1)r,0)(r,r),(3r,r),...,((2N1-1)r,r)(0,2r),(2r,2r),...,(2(N1-1)r,2r)(r,3r),(3r,3r),...,((2N1-1)r,3r)...(0,(N2-2)r),(2r,(N2-2)r),...,(2(N1-1)r,(N2-2)r)(r,(N2-1)r),(3r,(N2-1)r),...,((2N1-1)r,(N2-2)r)---(1)]]>

覆盖到定位区域M中的圆光斑中，相邻的五个光斑有重叠的部分，重叠部分的面积为M₁，偶数行中的圆光斑除开重叠部分剩下的面积为M₂，已知光斑的半径为r，则有：

M1=[π2-1]r2,M2=πr2-4×[π2-1]r2---(2)]]>

则位置分辨率为或最小位置分辨率为重叠部分几何中心的坐标矩阵为：

XOY2=(12r,12r),(32r,12r),...,((2N1-1)r2,12r)(12r,32r),(32r,32r),...,((2N1-1)r2,32r)...(12r,2N2-12r),(32r,2N2-12r),...,((2N1-1)r2,(2N2-1)r2)---(3)]]>

如上所述，N个激光发射单元中每个激光调制信号的频率为f＝f_n,n＝1,2,...,N；写为矩阵形式为：

F=f1,f2,...,fN1-1,fN1fN1+1,fN1+2,...,f2N1-1,f2N1...f(N2-1)N1,f(N2-1)N1+1,...,fN2N1-1,fN2N1---(4)]]>

式(4)称为频率标签矩阵F，激光发射阵列中激光调制信号的最低频率为f_L,最高频率为f_H，则发射阵列中激光调制信号的频率间隔为Δf＝f_H-f_L/N，那么区域中定位传感器的频率分辨率最小应为Δf＝f_H-f_L/N，分辩出定位传感器所处的圆光斑；当定位传感器处于M1中时，会接收到两种不同频率的激光调制光，定位传感器解调出的频率数为f₁'和f₂'，则有|f₁'-f₂'|＝N₁Δf或|f₁'-f₂'|＝(N₁-1)Δf；

综上所述，当定位传感器接收到激光后，通过频率检测算法解调出激光调制频率，根据频率标签矩阵F和坐标矩阵XOY₁、XOY₂的对应关系，即定位所处的圆光斑位置，进而确定系统所处位置的坐标。