[发明专利]一种基于多LED光源定位的方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED光通信和室内定位应用领域，具体来讲涉及一种基于多LED光源定位的方法。

背景技术

LED(Lighting Emitting Diode，发光二极管)被称为第四代照明光源或绿色光源，在提供室内照明的同时还可应用于无线光通信系统中。基于LED的室内定位是一个潜力巨大的应用方向，LED定位通常采用基于RSS(Received Signal Power，接收信号功率)和三角几何方法进行定位。由于LED通信系统具有光无线通信的特点，在视距通信(LOS)条件和发送接收角对准情况下，接收信号光功率公式满足：

Pr(d)=Pr(d0)+10*n*lg(dd0)+X]]>

其中d为发射节点到接收节点之间的距离，n为路径损耗指数，与周围的环境有关，表示功率随距离增加衰减的快慢；X为平均值为0的高斯分布随机变量，d₀为发射节点到接收节点之间的参考距离，通常取1米；Pr(d₀)表示在参考距离为d₀时测得的功率。根据上述公式，光功率随通信距离的增加而线性减小，接收功率和距离的关系可用对数曲线表示，确定这种对应关系后，测得接收信号功率即可确定发射和接收间的距离。

根据三角几何原理，接收端测量出到三个位置已知的独立信源的距离，即可定位得出接收端的位置。由于接收光功率通常会受到光源的亮度、信号光的散射和反射、光发送接收角等因素影响，接收光功率的波动以及测量误差会影响估算距离以及最后的定位结果。当探测距离近时，微小的距离变化导致显著的接收功率变化，因此通常选择探测距离最近、接收功率最大的三个点进行三点定位。但仅基于三点定位时，测量功率的误差会直接影响方程的求解；而且如果距离最近三点中的某一点不可用时，则选择的参考点并非最优，也无法精确估算距离。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于多LED光源定位的方法，降低测量偏差的影响，减小位置估算的误差。

为达到以上目的，本发明采取一种基于多LED光源定位的方法，基于接收端和多个使用LED作为光源的发射端，包括步骤：

S1.接收端同时接收来自多个参考LED发送的可见光信号；接收端探测各LED的发送信号功率，根据功率-距离对应曲线得出各LED到接收端的估算距离；

S2.对LED有发射角和接收角的估算距离进行修正，得到修正距离；选取修正距离最近的三个LED进行三角定位，初步估计接收端的估算坐标；

S3.根据各LED到接收端的修正距离计算权重；

S4.选取估算坐标附近的多个坐标点，设估算坐标为(x_e，y_e，z_e)，附近的坐标点为(x_j，y_k，z_e)，附近的坐标点满足x_j＝x_e+j*step，y_k＝y_e+k*step(-L≤j，k≤L)，其中L为正整数，step为偏移的步长，将多个所述坐标点的坐标分别带入