[发明专利]一种包含可见光衰减片的室内定位导航系统

权利要求书

1.一种包含可见光衰减片的室内定位导航系统，其特征在于，包括：发射端模块与接收端模块；其中：

发射端模块包括：控制单元与若干LED灯；所述控制单元产生特征码字信号，并经过LED灯的驱动电路来控制LED灯的光功率变化，从而控制光强变化；

接收端模块包括：摄像头、可见光衰减片、FPGA和上位机；所述可见光衰减片设置在摄像头的前端，通过可见光衰减片来放大摄像头感知光功率变化的线性区；所述FPGA用于控制摄像头的工作方式，并对摄像头采集到的图像预处理后发送给上位机，由上位机实现定位与导航。

2.根据权利要求1所述的一种包含可见光衰减片的室内定位导航系统，其特征在于，所述发射端模块发射信号的频率根据摄像头的帧率来设定，设摄像头帧率为f_r，特征码字信号的每个比特时间为t_s，则f_r＝n/t_s，从而确保特征码字信号的每个比特信息至少被摄像头采样一次，其中的n为大于等于1的整数。

3.根据权利要求1所述的一种包含可见光衰减片的室内定位导航系统，其特征在于，所述通过可见光衰减片来放大摄像头感知光功率变化的线性区包括：

设可见光衰减片的衰减系数为α，则将光功率衰减到原来的1/α，从而通过可见光衰减片来放大摄像头感知光功率变化的线性区，使得在不借助可见光衰减片时的饱和区变成在借助可见光衰减片情况下的线性区；从而在满足照明约束条件的线性区范围内采用浅调制的方法来避免LED灯闪烁的问题，且摄像头能根据捕获图像的灰度变化正确解码。

4.根据权利要求3所述的一种包含可见光衰减片的室内定位导航系统，其特征在于，所述浅调制的方法包括：降低特征码字信号的调制深度。

5.根据权利要求1所述的一种包含可见光衰减片的室内定位导航系统，其特征在于，定位方式包括单灯定位与多灯定位；其中：

单灯定位时，所述接收端模块根据采集的某一LED灯的图像解码相应的特征码字，从而获得相应LED灯的位置，单灯定位的精度为LED灯照明区域的半径；

多灯定位时，LED灯的数量需大于等于三，且三个LED灯不在一条直线上；所述接收端模块根据参与多灯定位的每一LED灯的图像解码相应的特征码字，再根据获得的特征码字并结合基于摄像头AOA的定位方法实现对当前地理位置信息的估计，定位精度为厘米级。

6.根据权利要求5所述的一种包含可见光衰减片的室内定位导航系统，其特征在于，接收端模块根据采集的LED灯的图像解码相应的特征码字包括：

接收端将连续捕获的图像作差分处理，再进行霍夫变换后确定LED灯的图像，并确定感兴趣区域ROI，再计算ROI的平均灰度值，通过将平均灰度值与预设的灰度阈值进行比较从而解出相应的特征码字。