[发明专利]一种基于图像传感器和惯导传感器的定位方法

权利要求书

1.一种基于图像传感器和惯导传感器的定位方法，其特征在于，所述定位方法是在移动端采用图像传感器和惯导传感器，利用参照点光源的成像和自身姿态数据测得参考点光源入射到移动端的发射角AOA，再通过三角测量原理确定移动端自身位置；所述定位方法包括如下步骤：

S1.在室内定位环境设置多个光源作为参考点，为各参考点光源分配不同标识ID；

S2.接收端通过图像传感器获得至少3个光源的成像，同时通过惯导传感器记录设备自身姿态角度；

S3.接收端识别不同光源，根据成像测得各光源入射光线偏离轴线角度，结合自身姿态角度求得各光源到接收端入射角；

S4.根据三角测量原理求解移动端自身位置。

2.根据权利要求1所述的基于图像传感器和惯导传感器的定位方法，其特征在于，所述S1中，所述的参考点光源在天花板上水平均匀布置，光源类型根据需要选取，为可见光源或红外光源或两者的结合；各参考点光源分配不同的标识ID，通过闪烁、形状或颜色加以识别区分，并与室内安装位置一一对应。

3.根据权利要求1所述的基于图像传感器和惯导传感器的定位方法，其特征在于，所述S2中，移动端图像传感器需获得至少3个不共线参考点光源的成像，当成像中参考点光源的数目多于3个时，选取分布在图像传感器边缘的3个不共线点参与计算。

4.根据权利要求1所述的基于图像传感器和惯导传感器的定位方法，其特征在于，所述S3中，图像传感器根据成像识别各光源，根据成像和惯导传感器测得入射光线偏离轴线角度；假设图像传感器的坐标系为X’Y’Z’，室内坐标系为XYZ，X’Y’Z’坐标系由XYZ坐标轴分别绕X、Y、Z轴旋转角度(αβγ)得到，(αβγ)由惯导惯性器件测量得到，则X’Y’Z’坐标系相对于XYZ坐标系的旋转矩阵为：

已知图像传感器中心点O在图像传感器的坐标为(x_o,y_o)，根据图像传感器上投影位置(x,y)可以求得参考点光源入射角θ为:

与图像传感器X轴夹角为φ为：

φ＝a tan((y-y_o)/(x-x_o))

推导出光源到接收端的单位矢量为：据此可以直接求得该光源入射角。

5.根据权利要求4所述的基于图像传感器和惯导传感器的定位方法，其特征在于，所述S4中，接收端已知三个光源参考点坐标为(x_i，y_i，z_i)，i＝1、2、3，假设接收端的坐标为(x_e，y_e，z_e)，根据S3求得各光源到接收端的入射角为θ_i，i＝1、2、3，则根据几何关系有：

针对三个光源，i＝1、2、3，代入公式(1)中联立3个方程，即可求解确定接收端坐标(x_e，y_e，z_e)。