[发明专利]一种基于逆反射的室内可见光被动定位方法

说明书

本发明提供一种基于逆反射的室内可见光被动定位方法，其方法包括将一个LED光源和三个PD接收机布置于室内顶部，将角立方体结构的反射器设置于室内的待定位物上，LED光源的光线经反射器逆反射向各PD接收机接收，获取反射器初始位置下和反射器随待定位物移动后各PD接收机的接收功率，以第i个PD接收机接收第k位置反射器的接收功率差的最小二乘优化、基于三边定位的定位算法获得反射器初始位置下的三维坐标、方位角和俯仰角进而得到定位结果，可以减少LED光源和PD接收机数量使部署更方便，基于接收信号强度指示RSSI和三边定位的定位算法实现厘米级精度、低延迟、私密性好的实时室内定位，显著提高定位精度和定位效率。

技术领域

本发明属于室内可见光定位技术领域，具体涉及一种基于逆反射的室内可见光被动定位方法。

背景技术

随着室内建筑逐渐增多，对室内定位的需求越来越大。由于室内环境障碍物阻挡、电磁干扰和多径衰落严重影响，室外场景的北斗定位导航系统和GPS无法满足高精度、高稳定性的室内定位需求。相较现有蓝牙定位、红外定位、超宽带UWB、射频RFID识别等室内定位方法，可见光通信VLC室内定位技术一般以兼具照明和通信功能的LED作为信号发射器,可见光信号以肉眼观察不到的频率高速闪烁，并通过空气信道传递到接收端，具有设备成本低、不受电磁干扰、安全性强和定位精度高等优点，成为现阶段室内定位技术研究的热点。

现有基于可见光的室内定位可以分为成像型和非成像型：成像型定位方法以摄像机作为接收端、利用成像的几何关系实现定位，虽然对光源数量的需求较小，但具有能耗较高、定位算法复杂、接收视场角影响、私密性和实时定位性差等缺陷；非成像型定位方法以光电二极管PD接收信息并将光信号转换为电信号，基于接收信号强度指示RSSI、到达角度AOA、到达时间差TDOA、三边定位法、位置指纹库算法等方法定位，其中基于接收信号强度指示RSSI和三边定位的定位算法无需改动基础设施、建立数据，更利于实施应用，但例如：

Mousa F I K,Almaadeed N,Busawon K,Bouridane A,Binns R,ElliottI.Indoor visible light communication localization system utilizing receivedsignal strength indication technique and trilateration method.Opt.Eng.2018,57,1–10.公开的一种RSS和三边定位结合的室内定位算法，CN110133592B公开的一种可见光通信的室内两点定位方法，需要利用至少两个以上的LED光源，通过光强估算距离后根据三边定位解算接收端坐标，具有定位精度易受信噪比影响导致定位误差较大或只能进行二维定位等缺陷。

Sihua Shao,Member,IEEE,Abdallah Khreishah,et al.Enabling Real-TimeIndoor Tracking of IoT Devices Through Visible Light Retroreflflection.IEEETRANSACTIONS ON MOBILE COMPUTING.VOL.19,NO.4,2020,836-852.公开的一种可见光反射实现物联网设备的定位方法，考虑有效反射区对光接收功率的影响，可以提高定位精度，但同时需要利用5个接收器来获得五个接收功率来计算反射器坐标、方位角和仰角，系统成本较高且定位精度仍不够理想，限制了定位应用。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一，本发明提供一种基于逆反射的室内可见光被动定位方法，在单个LED光源和三个PD接收机布置下通过反射器随待定位物移动、基于接收信号强度指示RSSI和三边定位的定位算法，实现厘米级精度、低延迟、私密性好的实时室内定位。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于逆反射的室内可见光被动定位方法，其方法包括：