[发明专利]基于可见光通信的多视觉信息匹配定位系统

说明书

本发明提供了一种基于可见光通信的多视觉信息匹配定位系统。该多视觉信息匹配定位系统中，系统侧部件中若干盏光源发送可见光通信信息，其包含该盏光源的三维坐标位置信息。智能终端设备，包括：图像传感器，用于获得多盏光源的图像信息，其包括光源的像平面二维坐标；PD阵列传感器，用于接收多盏光源的可见光通信信息，同时获取多盏光源在PD阵列上的光斑位置信息；位置匹配模块，用于进行多盏光源的图像信息和光斑位置信息的匹配，获得一最佳匹配光源；位置解算模块，用于利用该最佳匹配光源的三维坐标位置信息及其像平面二维坐标，解算图像传感器中成像组件所处位置。本发明具有算法简单，定位准确等优点，具有较好的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及室内导航定位领域，尤其涉及一种基于可见光通信的多视 觉信息匹配定位系统。

背景技术

随着可见光通信技术的不断发展，其高速率、高带宽、无电磁辐射的 特性不仅能够为飞机、医院、矿井等电磁受限的环境提供新型安全的通信 服务，而且在提供室内高精度导航定位服务方面具有广阔的发展前景。目 前，基于可见光通信的室内定位技术可分为非成像定位和成像定位。非成 像定位技术包括基于LED身份识别定位(LED-ID)、基于到达时间差定位 (TDOA)、基于到达角定位(AOA)、基于信号强度定位(RSS)等。但 以上定位系统难以采用较低成本实现高精度定位。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种基于可见光通信的多视觉信息 匹配定位系统。

(二)技术方案

本发明基于可见光通信的多视觉信息匹配定位系统包括：系统侧部件 和智能终端设备。系统侧部件，包括：若干盏光源，其中，每盏光源发送 可见光通信信息，该可见光通信信息中包含该盏光源的三维坐标位置信息。 智能终端设备，包括：图像传感器、PD阵列传感器、位置匹配模块和位 置解算模块，其中：图像传感器，用于获得多盏光源的图像信息，该图像 信息包括光源的像平面二维坐标；PD阵列传感器，用于接收多盏光源的 可见光通信信息，同时获取多盏光源在PD阵列上的光斑位置信息；位置 匹配模块，用于进行多盏光源的图像信息和光斑位置信息的匹配，获得一 最佳匹配光源；位置解算模块，用于利用该最佳匹配光源的三维坐标位置 信息及其像平面二维坐标，解算图像传感器中成像组件所处位置。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明基于可见光通信的多视觉信息匹配 定位系统具有以下有益效果：

(1)算法简单，定位准确

改进摄影测量中的共线方程模型，使其适用于基于可见光通信的室内 定位方案，算法简单，定位准确。

(2)定位解算响应速度快

作为改进的共线方程模型，由于室内环境LED与终端距离并不远， 因此迭代的次数在4次左右就可收敛，根据仿真结果，运算时间大约为0.1s， 用户体验优异。

(3)系统建设简单

对定位系统的建设要求不高，只需LED发送可见光通信信息，播发 每盏LED的位置信息即可，不需要使用时间同步原理，节约了大量的原 子钟的成本，可快速的进行产业化推广并实现商用。

(4)终端设计难度小

智能手机只需配置一个可见光光电二极管(Photo diode，简称PD)阵 列接收装置，手机本身不需要进行硬件上的改进，解算时只需启用智能手 机上的应用程序即可。从未来发展的角度看，PD阵列可集成到智能手机 上，既可接收LED的位置信息，也是可见光导航通信融合的接口，相对 于其它具有两相同传感器定位方案，具有良好的发展前景。

(5)用户信息保密