[发明专利]一种高精度的单LED光源室内定位装置、系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通信和室内定位领域，具体涉及一种高精度的单LED光源室 内定位装置、系统及方法。

背景技术

近年来，随着LED在照明、通信和传感技术等各个领域的广泛应用，可见 光通信(VisibleLightCommunication，VLC)具有同时用于照明和通信的优 势，被认为是极具发展潜力和应用前景的技术。

基于VLC的定位技术使用LED作光源，可在使用LED照明的地方提供室内 定位服务。与现有的定位技术相比具有许多优点，包括不受电磁干扰、不产生 射频辐射干扰、定位精度高等。

现有基于VLC的成像定位技术还局限于LED光源编址标识的定位方式，需 要多处LED光源或者多个图像传感器实现交叉成像才能计算得到较高的准确 度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种高精度的单LED 光源室内定位装置、系统及方法，以实现室内的精确定位，解决现有定位技术 在复杂场景中存在的缺陷。

根据公开的实施例，本发明第一方面提出了一种高精度的单LED光源室内 定位装置，包括：

图像传感器，用于拍摄单LED光源，获取室内光源的成像图像；

运动传感器，用于记录所述图像传感器的运动位置信息；

处理器，用于解码所述室内光源的成像图像，并根据解码信息和图像传感 器的运动位置信息确定当前位置；

存储器，用于存储室内地图和地图数据库；

所述图像传感器、运动传感器以及存储器分别与所述处理器相连；

所述室内定位装置的工作过程为：所述图像传感器连续拍摄两帧单LED光 源图像，同时所述运动传感器检测所述室内定位装置的位移；将所拍摄图像传 送给所述处理器进行解析得到光源身份识别信息，然后将光源身份识别信息与 所述地图数据库比对并得出光源位置信息，结合光源位置信息和运动位置信息 解析得到所述室内定位装置的当前位置。

进一步地，还包括：

显示器，与所述处理器相连接，用于显示室内地图及所述室内定位装置的 当前位置。

进一步地，还包括：

通信模块，与处理器相连接，用于连接室内定位装置与远程服务器。

进一步地，所述地图数据库中存储有解码信息与光源位置信息之间的对应 关系。

根据公开的实施例，本发明第二方面提出了一种高精度的单LED光源室内 定位系统，包括：

室内LED光源，用于发出携带光源身份信息的可见光；

以及上述权利要求1至4任一所述室内定位装置，用于拍摄所述室内LED 光源，对光源图像解码获取光源身份信息，并结合运动位置信息解析计算得到 当前位置。

进一步地，所述室内LED光源包括：控制器和LED灯，其中所述控制器用 于调制并驱动LED灯发出携带光源身份信息的可见光。

根据公开的实施例，本发明第三方面提出了一种高精度的单LED光源室内 定位方法，包括下列步骤：

S1、图像传感器对单LED光源室内光源拍摄得到第一帧图像；

S2、所述图像传感器水平移动一定距离，对同一LED光源拍摄得到第二帧 图像；

S3、运动传感器获取室内定位装置的运动距离S₁；

S4、处理器解码单LED光源图像，获取光源身份识别信息，查找地图数据 库获取所述光源身份识别信息对应的位置，得到该光源的粗粒度的定位信息， 即室内位置坐标(X₀,Y₀)；

S5、所述处理器将所述第一帧图像和所述第二帧图像进行差分得到叠加的 LED光源图像，所述LED光源图像上将存在同一个LED光源在两个不同位置上 的成像；

S6、所述处理器解析得到单LED光源在两个不同位置的中心坐标(X₁,Y₁)和 (X₂,Y₂)，并计算两个位置的中心距离S₂；

S7、根据单LED光源在叠加图像上的成像位置，结合成像设备运动信息和 粗粒度的定位信息，依据几何关系公式计算得到室内定位装置当前的精确位置 (X,Y)。

进一步地，所述几何关系公式：