[发明专利]可见光通信多阵元三维无线定位系统

说明书

技术领域

本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种可见光通信多阵元三维无线定位系统。

背景技术

随着移动互联网的发展，各种基于定位的位置服务方案相继被不断推出。当前，GPS全球定位系统是应用最为广泛的室外无线定位系统。通过在移动终端内设置GPS定位芯片，可以在室外空阔的环境中为移动终端提供较精确的定位服务。然而，在人们活动较多的室内或者建筑物比较密集的特殊环境中，如市区楼宇环境、小区中，移动终端接收到的GPS信号会因受到遮挡而变弱，进而导致GPS定位效果较差。

近年来，随着基于LED光源的可见光通信技术的发展和LED光源的不断普遍布置，基于可见光通信的定位方案被相继提出。可见光通信定位方案通过将各LED光源的位置信息数据转换为光信号后，由LED光源将可见光线发射出去，然后由移动终端接收该光线，并转换、提取光线信号中的位置数据，以周围LED光源的位置数据作为移动终端的当前实际位置。

然而，现有的可见光通信定位方案仍然存在一些不足之处：当移动终端接收附近LED光源发出的光信号，并解调光信号中的地理位置进行定位时，移动终端获取的所谓当前定位数据仍然是附近LED光源的地理位置，并非移动终端的真正位置，这将导致对移动终端的实际位置定位精度有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种既能在室外空阔环境对待定位终端进行准确定位，又能够在建筑物密集环境中准确定位的可见光通信多阵元三维无线定位系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：可见光通信多阵元三维无线定位系统，其特征在于，包括待定位终端和至少四个可见光发射阵元，所述可见光发射阵元分布设置在待定位终端的周围；其中，

所述各可见光发射阵元均包括微处理器以及分别连接微处理器的第一LTE通信模块、第一WIFI通信模块、存储LED光源位置数据的存储器、信号调制器、第一扩频码发生器、扩频调制器、第一光电信号转换器、LED光源、蓄电池和光电转换器；第一WIFI通信模块与外网连接；所述第一扩频码发生器分别连接信号调制器和扩频调制器，所述扩频调制器连接第一光电信号转换器；所述LED光源上均匀地设置若干具有独立编号的方形LED发光晶格；所述每个LED发光晶格内均设置有黑光LED、蓝光LED、绿光LED和红光LED，所述黑光LED、蓝光LED、绿光LED和红光LED分别连接微处理器；所述蓄电池分别连接LED光源和光电转换器；其中，

所述微处理器，用以读取存储器内保存的LED光源位置数据，并分别转换为光信息和多维彩码信息，并命令指定编号的LED发光晶格执行发光；

所述信号调制器，用以将LED光源位置数据进行信号调制，得到包含LED光源位置信息的调制信号；

所述第一扩频码发生器，用以产生扩频码序列，并发送扩频码序列给扩频调制器；

所述扩频调制器，用以接收扩频码，以扩展包含LED光源位置信息的调制信号频谱，得到扩频调制信号；

所述第一光电信号转换器，根据微处理器的调制命令，将扩频调制信号由电信号转换为光信号；

所述LED光源，在LED光源位置数据转换为多维彩码信息后，根据微处理器分别指定编号LED发光晶格内黑光LED、蓝光LED、绿光LED和红光LED发光或闭光命令，发出由不同颜色组成的多维彩码图像；

所示光电转换器，用以将LED光源发出的光能转换为电能；

所述待定位终端包括中央处理器以及分别连接中央处理器的第二LTE通信模块、第二WIFI通信模块、GPS定位模块、光信号强度检测器、光信号接收器、滤噪器、信号比较器、第二光电信号转换器、扩频解调器、第二扩频码发生器、信号解调器、摄像头和显示屏；所述光信号接收器连接滤噪器，信号比较器连接滤噪器和第二光电信号转换器，所述扩频解调器分别连接第二光电信号转换器、第二扩频码发生器和信号解调器；所述显示屏连接摄像头，所述GPS定位模块连接第二LTE通信模块和显示屏；其中，

所述GPS定位模块，用以获取待定位终端的当前GPS位置数据和GPS信号强度，并发送获取的GPS位置数据和GPS信号强度值给中央处理器；

所述光信号接收器，用以接收可见光发射阵元中LED光源发出的光信号，并发送给滤噪器处理；

所述光信号强度检测器，用以分别检测各可见光发射阵元发送来的光信号强度值，并发送给中央处理器；

所述滤噪器，用以对接收的光信号滤噪，然后发送给信号比较器作出判断：当光信号强度超过预设阈值时，则将判断结果发送给第二光电信号转换器启动光电转换；