[发明专利]一种可见光导航通信一体化中易识别的光源波形设计方法

说明书

一种可见光导航通信一体化中易识别的光源波形设计方法，为可见光室内导航、通信系统的发射端也即光源阵列提供一种易识别的波形设计，设定发射端为一组或多组光源阵列，接收端为图像传感器。发射端每2个子光源构成一组光源对，l个光源对构成光源阵列其中m表示光源阵列的数量，l表示光源对的数量，m、l的数量以及光源阵列的布局根据实际环境布设，子光源按照预设发送不同的序列。本发明采用光源对布设成的光源阵列，在满足平均照度的情况下，每个子光源均可独立调节，可满足不同时间、不同环境下的室内灯光要求，可灵活设置不同的定位、通信系统所要求的光源数量；信息发射序列和常亮序列间的运算简单，提高识别的精确度，减小计算的复杂度。

技术领域

本发明涉及一种易识别的光源波形设计方法，属于可见光导航、通信领域，具体涉及到基于图像传感器的可见光室内导航和通信中的光源发射序列的设计和识别。

背景技术

随着图像传感器的发展和图像处理能力的快速提升，利用其作为接收端的可见光室内通信、定位技术发展迅速。在发射端光源传输含地址码及信息码的调制信息，接收端的图像传感器拍摄光源图片，解码出光源的世界坐标及传输信息，通过光源在成像平面上的二维坐标和光源在世界坐标系的三维坐标之间的几何关系完成对传感器的定位。由于图像传感器的逐行扫描机制，高频闪烁的光源以明暗条纹的形式成像，直接对条纹图像处理会加大识别的难度，使计算量加大，并且不能精确的提取光源的图像坐标。与传统的识别方法相比，本发明的优势在于借助信息发射序列和常亮序列完成光源图像坐标的识别和信息的解调，提高了识别的精度和速度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是高快门相机下高频闪烁光源成像为条纹图像，对于条纹图像无法准确识别光源质心和解调条纹图像。本发明的目的是提供一种条纹图像识别和解调一体化的易识别波形设计方法，在满足室内照度的同时，减小整体计算量，提高系统的可靠性。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种可见光导航通信一体化中易识别的光源波形设计方法，该方法的核心思想是为可见光室内导航、通信系统的发射端也即光源阵列提供一种易识别的波形设计，设定发射端为一组或多组光源阵列，接收端为图像传感器。发射端每2个子光源构成一组光源对，l个光源对构成光源阵列其中m表示光源阵列的数量，l表示光源对的数量，m、l的数量以及光源阵列的布局根据实际环境布设，子光源按照预设发送不同的序列。方法具体分为两部分：

第一部分：发射端部分

步骤1：对光源进行布设

本系统选择多组光源阵列作为室内照明、导航、通信一体化的发射端，各光源对的数量及排列方式按实际环境要求布设；

步骤2：对光源进行调制

光源对发射两次序列周期为的信息序列Se表征各光源的发射信息，即光源对的发射信息序列为：其中为n个码元的周期，为二进制码元，码长n可根据实际情况调制。光源阵列将信息序列以高频闪烁的形式发射出来，闪烁频率不小于200Hz，序列中二进制码元“1”表示光源亮，码元“0”表示光源灭(或相反)；

步骤3：添加常亮序列

为确保接收步骤快速识别光源，为每个子光源添加两个的序列周期、码长为n的常数序列：其中代表二进制全“1”码元；

步骤4：分配常亮序列

为确保在一个周期内能采集到子光源信息发射序列和常亮序列的成像，需要将常亮序列进行移位，即光源对的常亮序列间总是存在的延迟，如图1所示，因此T内光源对的总发射序列分别为：

其中表示克罗内克积，表示模二加法，光源阵列以T为周期广播总发射序列，T受限于接收机的曝光时间T_r，T≥4T_r。

第二部分：接收机部分