[发明专利]一种基于双图像传感器的可见光定位系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED定位应用领域，具体来讲涉及一种基于双图像传感器的可见光定位系统及方法。

背景技术

LED(LightingEmittingDiode，发光二极管)被称为第四代照明光源或绿色光源，可以广泛应用于各种领域，势将成为下一代照明技术。LED因为具有节能、安全、可用频谱宽等优点，在提供室内照明的同时，还可应用于无线光通信系统中，同时满足室内上网以及一系列扩展应用。基于LED的室内定位就是其中一个潜力巨大的应用方向，以各LED为参照可准确获知接收端的位置和距离，在室内实现类似GPS的定位和导航。

使用LED的室内可见光定位通常测量接收信号的强度(RSS，Received Signal Power)、延时(TOA，Time of Arrive)或到信号源的接收角度(AOA，Angle of Arrive)，基于估算的到多个信号源的距离或角度，进而基于三角几何方法对接收端进行定位。对于采用AOA技术的可见光定位系统，在接收端采用图像传感器，测量光信号到达的角度，从而确定接收端相对于信号发射器的角度关系，最终进行定位。

基于AOA方法相对于RSS方法可获得更稳定精确的测量结果，尤其在消费级的CMOS成像器件以及DSP处理技术成熟的条件下，基于AOA方案日渐成为一种硬件易获取且定位精度高的测量定位方案。但是，在AOA系统中，接收端定位的精确度取决于接收端中图像传感器的角度，而保持和测量图像传感器的角度比较困难，需要借用6轴传感器来动态测量图像传感器角度，因此AOA方法实施困难，并且依旧难以达到所需的精度。

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双图像传感器的可见光定位系统及方法，实施过程简单，定位精度较高。

为达到以上目的，本发明采取一种基于双图像传感器的可见光定位系统，包括发送端和接收端，发送端用于发送调制的光信号，包括至少三个水平布置于同一平面的LED；接收端包括两套成像装置，每套成像装置均由一组透镜和一个图像传感器组成，两个图像传感器位于同一个水平面，每组透镜的主轴均垂直于一个图像传感器的平面，且与图像传感器的平面相交的点为该图像传感器的中心，两个图像传感器均能观测到至少三个相同的LED；所述成像装置用于确定各LED在传感器上的投影位置，并解析来自发送端光信号传送的自身标识和位置信息。

在上述技术方案的基础上，所有LED水平布置在天花板，各相邻LED之间的间隔均匀且位置已知，LED光线垂直向下投射覆盖照明区域。

在上述技术方案的基础上，所述成像装置为广角镜头。

在上述技术方案的基础上，所述发送端还包括信息调制电路，用于将要发送的信息调制到LED发出的光上，包括LED的标识和位置信息。

在上述技术方案的基础上，所述接收端包括信息处理模块，用于识别各LED以及各LED广播的位置信息。

在上述技术方案的基础上，所述图像传感器由平面排列的感光元件组成阵列，用于接收光信号并解调。

基于双图像传感器的可见光定位系统，其特征在于：所述图像传感器由平面排列的感光元件组成阵列，用于接收光信号并解调。

本发明还提供一种基于双图像传感器的可见光定位方法，包括步骤：

S1.发射端选取三个LED作为定位参照点，将要发送的信息调制到LED光上，广播自身标识和位置信息；

S2.接收端通过两套成像装置拍摄所有LED，从成像中识别作为参照点的三个LED并获取各自的位置信息，同时获得所述三个LED在每套图像传感器中的位置；

S3.设两组透镜主轴之间的连线中点为U，基于投影几何关系，分别计算得到三个LED到中点U的距离；

S4.根据三角几何原理，根据所述距离联立三个等式，得到接收端的三维坐标。