[发明专利]一种基于接收信号强度的可见光室内定位方法

说明书

本发明提出了一种基于接收信号强度的可见光室内定位方法，涉及可视光定位领域。其包括基于针孔成像模型和信道模型构建可见光定位模型：以3D世界坐标系、3D相机坐标系、2D图像坐标系和2D像素坐标系作为坐标系；以四个LED照明设备呈矩形排列作为发送机，以PD设备和图像传感器作为接收机；基于图像传感器捕获的视觉信息估计可见光的入射角；在3D相机坐标系中，构建原点到LED照明设备投影的向量，并结合图像传感器的单位法向量求解可见光的入射角，以解决LED照明设备的应用场景受限问题，并且避免误差传播问题。

技术领域

本发明涉及可视光定位领域，具体而言，涉及一种基于接收信号强度的可见光室内定位方法。

背景技术

随着5G的高速发展和移动终端的大规模普及，室内导航与位置服务的需求日益迫切。当前，在智慧客服领域中，智能客服机器人的日常循迹、路径指引和定点值班能够保障生产安全同时提高服务体验，还能够对可疑人员进行有效检测，而这些个性化的位置服务都离不开高精度的定位信息。可见光定位是一种基于可见光通信的室内定位技术，能够复用室内高部署密度的LED照明设备作为发送机，利用光电二极管(Photodiode，PD设备)或者图像传感器作为接收机，进而实现低成本和高精度的定位。可见光定位方法中，接收信号强度(Received Signal Strength，RSS)法实现简单，应用广泛，但是该方法面临接收机朝向受限问题，目前有很多方法可以解决这个问题，但是会限制LED照明设备的应用场景，进一步影响了定位的可用性。主要受限方面包括：1)通过RSS的比值形式来抵消可见光辐射角的影响，但是该方法仅适用于LED照明设备朝向垂直向下的情况，当LED照明设备朝向存在倾角时，定位误差会大幅增加；2)通过设计多朝向LED照明设备阵列作为发送机，利用不同LED照明设备朝向的角度差异信息来避免辐射角的影响，但是该方法需要限制每个LED照明设备都保持不同的朝向，而且LED照明设备阵列在实际场景中没有硬件基础；3)通过LED照明设备的半功率角来限制辐射角的取值范围，从而得到唯一解，该方法无需限制LED照明设备的朝向，但是该方法仅适用于LED照明设备的半功率角较大的情况，当LED照明设备的半功率角减小时，定位精度也会随之下降。除此之外，传统的可见光定位方法在求解轴坐标时需要依赖轴和轴坐标，当轴和轴坐标误差较大时，轴坐标的误差也会相应增加，从而造成误差传播问题，进一步影响了定位的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于接收信号强度的可见光室内定位方法，其能够有效解决LED照明设备的应用场景受限问题，并且避免误差传播问题。

本发明的实施例是这样实现的：