[发明专利]一种光学室内定位方法及定位装置

说明书

本发明公开了一种光学室内定位方法，包括以下步骤：光源发出变频调制光信号，接收器接收到该信号，经过乘法器或倍频器进行耦合、平方，再经过滤波器滤波，滤波后的电信号被数据采集器采集后，在数字域进行傅里叶变换，获得其频域信息，得到目标项频率，进而求出接收器距光源的距离。本发明提出了一种新型光学室内定位技术，将分析光的传播特性与信号处理技术相结合，在处理光信号的问题上进行了创新，利用包含光源和接收机两部的简单设备便可实现高精度快速准确的室内定位。在该项目中，通过设置合适的光源调制频率，对接收机接受的信号进行信号处理，确定目标的绝对位置。

技术领域

本发明属于光学和信号处理技术领域，具体的说，涉及一种利用光强受到特殊调制的光源阵列，实现接收机空间位置精确定位的光学室内定位方法及定位装置。

背景技术

在日益复杂的城市环境中，人们对位置信息的需求越来越高，定位技术因此显得尤为重要。在特殊的环境下对人员进行精确定位，并进行信息交流，可以大大提高工作效率，减少损失。特别在灾害现场等环境、高危楼宇抢险搜救等任务中至关重要。

如今，基于全球卫星导航系统的室外定位技术已相当成熟。据IEEE报道，Broadcom半导体公司宣称，他们已经可以利用GPS信号系统为移动设备提供精度可达30cm的导航服务。在密集的小区、大楼的内部、机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等环境中，常常需要确定设施、移动终端或其持有者以及物品在室内的位置信息。但是受定位时间、定位精度以及复杂环境等条件的限制，卫星定位系统无法有效地发挥作用。在室内等无法使用卫星定位的环境下，人们利用室内定位技术作为实现定位的辅助方法，解决卫星信号到达地面时较弱、不能穿透建筑物的问题。基于以上情形，室内定位技术越来越受到人们的重视。

与户外环境相比，室内环境更加复杂。建筑物的布局、内部结构、建筑材料、装修材料、装饰物品等都会对有效进行室内定位产生影响。目前，人们提出了几种室内定位技术，以满足不同场合下的需求和应用。常见的室内定位技术有超声波定位技术、红外定位技术、无线局域网(WIFI)定位技术和蓝牙定位技术等。超声波定位技术根据回波与发射波之间的时间差进行测距，具有很高的定位精度，但是需要在空间布置大量的测量设备，定位成本较高；基于红外光的定位技术通过检测方位角与俯仰角实现定位，这种定位技术传播距离短且定位精度随距离的增加而迅速降低；随着互联网发展新兴起来的WIFI定位技术通过测量用户到无线热点的距离进行定位，易受其他信号的干扰，而且定位器的能耗也比较高；而蓝牙定位技术通过测量接收信号的强度进行定位，只适合短距离、小范围定位，且稳定性差。此外，还有基于可见光的室内定位技术的研究报告，这种技术虽然具有经济实惠、定位精度高等优点，但目前报道的技术涉及的系统复杂，其发展前景受到很多限制。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种光学室内定位方法。

本发明的第二个目的是提供一种所述光学室内定位方法使用的定位装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一个方面提供了一种光学室内定位方法，包括以下步骤：

光源发出变频调制光信号，接收器接收到该信号，经过乘法器或倍频器进行耦合、平方，再经过滤波器滤波，滤波后的电信号被数据采集器采集后，在数字域进行傅里叶变换，获得其频域信息，得到目标项频率，进而求出接收器距光源的距离。

所述光源包含两个或多个光源，每个光源发出光的强度为正弦信号，且正弦信号的频率随时间成线性变化。

以最简单的两个光源点为例，本发明提出的室内定位方法在如图1所示的情形下实现。调制光源信号，使两光源发出的光信号满足：

S₁＝A₁cos{2π[ω+γ(t-t₁)]t}