CN104007412A

CN104007412A - 基于led灯的室内定位系统

Info

Publication number: CN104007412A
Application number: CN201410246324.3A
Authority: CN
Inventors: 王建军
Original assignee: Chongqing Guangjian Design & Decoration Engineering Co Ltd
Current assignee: Chongqing Guangjian Design & Decoration Engineering Co Ltd
Priority date: 2014-06-05
Filing date: 2014-06-05
Publication date: 2014-08-27

Abstract

本发明公开了一种基于LED灯的室内定位系统，包括LED灯、服务器和手持设备；每个LED灯具有唯一的编码和闪烁频率，LED灯的编码和闪烁频率通过网络存储于服务器中，在服务器中还存储有定位区域地图；所述手持设备接收LED灯发出的光，将光信号转换为LED灯的闪烁频率信号，获得与该闪烁频率信号对应的LED灯的位置信息；本发明以LED灯光的闪频来实现信号传播，采用光感器采集LED灯的闪频信息，再通过预先存储于服务器中的地图信息，实现在室内的精确定位，其定位精度高，可精确定位当前所在的位置，精确度可以达到2米以内，适合于室内大型商场、建筑内部、地下商场、地下停车场等的精准定位。

Description

基于LED灯的室内定位系统

技术领域

本发明涉及定位技术领域，具体涉及一种基于LED灯的室内定位系统。

背景技术

目前使用最多的定位方式是GPS卫星导航定位系统,它是通过21颗加3颗备用卫星在地球6个轨道上运转，每个轨道间互成120度角，卫星的运行周期为12个恒星时，这样可使得地面上任一时间任一地点都可同时观测到至少4颗卫星以上，然后通过信号传递时间长度来计算GPS卫星与接收机距离，再通过三点定位系统来确定接收机经纬度，第4颗卫星来确定接收机离地面高度，再与接收机内置缓存的地图来实现定位导航。在利用GPS定位时，必须保证卫星运行轨道没有偏差，所有卫星时钟必须保持高度精确一致性，才能保证卫星与接收机时间差的精确性。可大气对流层、电离层对信号传播的影响都非常大，以及国家利益人为的精度保护政策，使得民用GPS的定位精度不高，平面误差超过10米以上，并且无法识别短距离的垂直高度。同时，GPS定位受遮蔽物的影响非常大，在建筑物内、山谷、峡谷、隧道以及室内，很难接收到卫星信号。

随着数据业务和多媒体业务的快速增加，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的室内环境，如机场大厅、展厅、超市、图书馆、地下停车场等环境中，常常需要确定各种设施与物品在室内的位置信息。而由于在室内环境中GPS无法接收到卫星信号，因此，GPS并不适于室内定位。目前，用于室内定位的技术主要有红外线定位技术、超声波定位技术、蓝牙定位技术、射频识别定位技术和WIFI定位技术等内型。这些定位系统结构均比较复杂，成本较高。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种基于LED灯的室内定位系统，利用该系统可实现快速、准确的地位，成本低廉。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于LED灯的室内定位系统，包括LED灯、服务器和手持设备；LED灯安装在定位区域的顶棚上，每个LED灯具有唯一的编码和闪烁频率，编码内包含有该LED灯在其定位区域内的位置信息和坐标信息，LED灯的编码和闪烁频率通过网络存储于服务器中，在服务器中还存储有定位区域地图；所述手持设备位于定位区域内时，接收LED灯发出的光，将光信号转换为LED灯的闪烁频率信号，并通过网络与服务器通信，获得与该闪烁频率信号对应的LED灯的位置信息。

进一步，所述手持设备包括光感器、A/D转换模块、手持设备处理单元和显示单元，所述光感器接收LED灯光，将光信号转换为电信号，发送给A/D转换模块；A/D转换模块将电信号转换为数字信号，发送给手持设备处理单元；手持设备处理单元将数字信号转换为闪烁频率信号，发送给服务器，并接收服务器反馈的定位信息，将其发送给显示单元显示。

更进一步，所述手持设备包括光感器、A/D转换模块、手持设备处理单元、存储单元和显示单元，存储单元用于存储定位区别地图数据包；所述光感器接收LED灯光，将光信号转换为电信号，发送给A/D转换模块；A/D转换模块将电信号转换为数字信号，发送给手持设备处理单元；手持设备处理单元将数字信号转换为闪烁频率信号，并与存储单元通信，获取对应闪烁频率信号的LED灯的坐标位置，发送给显示单元显示。

更进一步，还包括信号接收单元和数据处理单元，信号接收单元接收外部输入的LED灯闪烁频率调节信号，将该闪烁频率调节信号转换为电信号，发送给A/D转换模块；A/D转换模块对该电信号进行模数转换后发送给数据处理单元；数据处理单元对闪烁频率调节数字信号进行识别，生成与之对应的PWM信号，将该PWM信号发送给对应LED灯的驱动单元；驱动单元将PWM信号转换为驱动信号，驱动LED灯发出对应闪烁频率的光。

更进一步，所述LED灯为筒灯。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明以LED灯光的闪频来实现信号传播，采用光感器采集LED灯的闪频信息，再通过预先存储于服务器中的地图信息，实现在室内的精确定位，其定位精度高，可精确定位当前所在的位置，可定位到哪一层楼，精确度可以达到2米以内，适合于室内大型商场、建筑内部、地下商场、地下停车场等的精准定位。

附图说明

图1为本发明LED灯安装结构立面图；

图2为本发明LED灯安装结构平面图；

图3为本发明原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

基于LED灯的室内定位系统，包括LED灯2、服务器和手持设备，LED灯2安装在定位区域的顶棚上，每个定位区域内安装有多个LED灯2，多个LED灯发出的光能够布满整个定位区域而具有较少的交集。每个LED灯2具有唯一的编码和闪烁频率，编码4内包含有该LED灯在其定位区域内的位置信息和坐标信息，“位置信息”包括该LED灯所在的楼层1、分区等，“坐标信息”为该LED灯2在定位区域地图中的坐标位置。LED灯2的编码和闪烁频率通过网络存储于服务器的数据库中，在服务器的数据库中还存储有定位区域地图，以及各LED灯2在地图中的位置信息。定位区域地图为平面图或立面图或三维立体图，在地图中显示有不同的分区模块。如在商场，则在地图中显示各商品类别及摆放位置，在写字楼，则在地图中显示各部门区域的位置信息等。手持设备可通过网络与服务器通信。在手持设备位于定位区域内时，可接收LED灯2发出的光，将光信号转换为电信号，得到LED灯2的闪烁频率信号，从而获得与该闪烁频率信号对应的LED灯的位置信息，实现在室内的定位。

参见图3：LED灯2的闪烁频率是预先设置好的。在本实施例中，LED灯的闪烁频率由信号接收单元和数据处理单元进行预设。信号接收单元接收外部输入的LED灯闪烁频率调节信号，将该闪烁频率调节信号转换为电信号，发送给A/D转换模块。LED灯闪烁频率调节信号包括LED灯的编码4和对应该编码的LED灯的闪烁频率。A/D转换模块将电信号转换为闪烁频率调节数字信号，发送给数据处理单元。数据处理单元对闪烁频率调节数字信号进行识别，生成与之对应的PWM信号，将该PWM信号发送给对应LED灯的驱动单元。驱动单元将PWM信号转换为驱动信号，驱动LED灯发出对应闪烁频率的光。每个LED灯2均具有独立的驱动单元。在一个定位区域内，可仅设置一个信号接收单元和数据处理单元，每个LED灯的驱动单元通过线路与数据处理单元连接。每个LED灯2的编号是唯一的，在同一个定位区域内，每一个LED灯的闪烁频率都不一样。LED灯2的编号与LED灯的闪烁频率是一一对应关系。LED灯的编号信息和闪烁频率由数据处理单元发送给服务器，并存储于服务器中。

参见图1和图2：LED灯具可设置为筒灯，LED筒灯嵌入在定位区域天花板内，其光线呈下射式，照射范围在1~2米。如在10000mm*8000mm的大小定位区域可以安装20个LED灯2，则相邻两个LED灯2之间的距离就小于2000mm，即该定位区域内定位系统精度小于2米。为了避免定位死角，以及在保证具有相同效率的情况下节省LED灯的使用，每个LED灯的频射范围3可设为方形。为了避免LED灯频射范围3的重叠，相邻两个LED灯频射范围3交叉线的高度应与移动设备光感器高度相等。由于每一个LED灯2的频射范围3是固定的，这样就可以实现更精确的定位，定位范围更小，更精确。LED灯2既可以作为照明灯具使用，又可以作为信号发射器。

手持设备上设置有光感器，该光感器可接收LED灯光，并将该光信息转换为电信号，该电信号经A/D转换模块转换为数字信号，发送给手持设备处理单元，手持设备处理单元将该采集到的数字信号转换为闪烁频率信号，并通过无线网络发送给服务器，服务器接收到该闪烁频率信号后，查找与该闪烁频率信号对应编号的LED灯，以及该LED灯在定位区域地图中的位置，并将含有定位信息的定位区域地图发送给手持设备处理单元，手持设备处理单元将含有定位信息的定位区域地图发送给显示单元。

手持设备还包括可以包括存储单元，在手持设备首次进入定位区域时，可与服务器建立连接，下载存储于服务器上的定位区域地图数据包，将其存储于手持设备的存储单元内。地图数据包包括定位区域的地图信息，在定位区域内LED灯包括编码、闪烁频率、坐标位置在内的信息。在手持设备采集到LED灯的闪烁频率信号后，直接读取存储单元内的地图数据包，获得定位信息并发送给显示单元。显示单元能够显示定位导航地图信息。在这种情况下，手持设备不需要一直与服务器通信，并且处理速度更快。在将地图数据包下载到存储单元内后，手持设备即可断开与服务器之间的连接，手持设备数据处理单元与存储单元通信，在地图数据包中查找对应闪烁频率的LED灯的坐标位置，并在显示单元中显示出该位置。

本发明以LED灯光的闪频来实现信号传播，采用光感器采集LED灯的闪频信息，再通过预先存储于服务器中的地图信息，实现在室内的精确定位，其定位精度高，可精确定位当前所在的位置，可定位到哪一层楼，精确度可以达到2米以内，适合于室内大型商场、建筑内部、地下商场、地下停车场等的精准定位。LED灯的闪烁频率设置在大于60HZ，该频率大于人眼的停滞频率，人看到的光线是连动的，对照明没有影响，而现在的LED灯也不会因高频率的闪频而对LED灯的寿命有大的影响。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.基于LED灯的室内定位系统，其特征在于，包括LED灯、服务器和手持设备；LED灯安装在定位区域的顶棚上，每个LED灯具有唯一的编码和闪烁频率，编码内包含有该LED灯在其定位区域内的位置信息和坐标信息，LED灯的编码和闪烁频率通过网络存储于服务器中，在服务器中还存储有定位区域地图；所述手持设备位于区域内时，接收LED灯发出的光，将光信号转换为LED灯的闪烁频率信号，并通过网络与服务器通信，获得与该闪烁频率信号对应的LED灯的位置信息。

2.根据权利要求1所述的基于LED灯的室内定位系统，其特征在于，所述手持设备包括光感器、A/D转换模块、手持设备处理单元和显示单元，所述光感器接收LED灯光，将光信号转换为电信号，发送给A/D转换模块；A/D转换模块将电信号转换为数字信号，发送给手持设备处理单元；手持设备处理单元将数字信号转换为闪烁频率信号，发送给服务器，并接收服务器反馈的定位信息，将其发送给显示单元显示。

3.根据权利要求1所述的基于LED灯的室内定位系统，其特征在于，所述手持设备包括光感器、A/D转换模块、手持设备处理单元、存储单元和显示单元，存储单元用于存储定位区别地图数据包；所述光感器接收LED灯光，将光信号转换为电信号，发送给A/D转换模块；A/D转换模块将电信号转换为数字信号，发送给手持设备处理单元；手持设备处理单元将数字信号转换为闪烁频率信号，并与存储单元通信，获取对应闪烁频率信号的LED灯的坐标位置，发送给显示单元显示。

4.根据权利要求1、2或3所述的基于LED灯的室内定位系统，其特征在于，还包括信号接收单元和数据处理单元，信号接收单元接收外部输入的LED灯闪烁频率调节信号，将该闪烁频率调节信号转换为电信号，发送给A/D转换模块；A/D转换模块对该电信号进行模数转换后发送给数据处理单元；数据处理单元对闪烁频率调节数字信号进行识别，生成与之对应的PWM信号，将该PWM信号发送给对应LED灯的驱动单元；驱动单元将PWM信号转换为驱动信号，驱动LED灯发出对应闪烁频率的光。

5.根据权利要求4所述的基于LED灯的室内定位系统，其特征在于，所述LED灯为筒灯。