CN104567853A - 一种基于led可见光源的位置标定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种基于LED可见光源的位置标定装置及方法，涉及一种利用位置编码的LED可见光源(可见光发生装置)组成蜂窝状阵列，布置在需要定位服务的场所内，持可见光终端接收可见光信号，从而实现定位功能的装置。该装置包括终端设备、LED可见光源、地理信息服务器、无线接入点等硬件设备。也包括在智能终端设备和地理信息服务器上运行的相应软件。它们将共同实现以下功能，可见光信号获取及处理、位置查询及显示、两点间最短路径计算及显示、多点间的最佳访问路径计算及显示等功能。

Description

一种基于LED可见光源的位置标定装置及方法

技术领域

本发明涉及信号编码、调制方法、信号处理、定标阵列组织、计算机图形学等技术领域，特别涉及一种利用编码、调制后的LED可见光源信号发生装置组成蜂窝阵列，从而实现位置分辨力在一个窝孔左右的位置标定技术和方法。

背景技术

在智能终端上提供定位服务有不少的方法，现在较一般的方法是卫星定位及AGPS方法来确定终端持有者的当前位置。但以上技术，由于定位误差和使用环境限制，不能在较小范围(10米范围以内的定位)和室内环境(GPS信号在室内一般无法接收)中方便地使用。然而，如何在较小的范围内(譬如10米内)，室内环境中提供足够精确的定位服务是拓展和深入信息技术应用领域的关键环节之一。将LED可见光源组成蜂窝状阵列，并对不同的窝孔采用不同的信号编码，并用这一编码调制LED可见光源。这样，当智能终端接收到信号时，通过信号处理、解码、地理信息映射等步骤，便可以确定当前的位置。

发明内容

本发明将主要涉及三部分内容：

1、信号发生装置及定标阵列组织方式；

该装置包括以下部件和功能。①LED可见光源及相关电路，用于产生LED可见光及发射信号；②MCU或CPU，用于信号编码处理和在线编程等功能的实现；③该装置应具有适合的可见光发射功率，从而有适当的窝孔大小，实现较好的定位功能。

根据可见光发生装置的特性(发射功率、频率、编码方式、调制方式等)，将装置设定在正六边形(小区)的中心。相邻的正六边形中的装置采用不同的发射频率。下一个与当前的正六边形频率相同的小区可以这样确定，沿着任何一条正六边形链移动i个小区后逆时针旋转60度在移动j个小区。这样，具有不同频率的相邻小区构成一个区群，区群中小区数量为：N＝i²+ij+j²。如附图1和附图2。

2、信号接收装置及功能描述

信号接收装置一般应具备以下要素和功能，光电转换元件及相关电路，一定的信号处理能力，无线网络接入和通信能力，地理信息处理及显示能力。一般的智能终端设备已具备或做简单扩展后将具备上述功能。

当接收装置处于工作中的调制后的LED可见光发生装置组成的阵列中时，会将收到的最强信号解码并将此信息通过无线网络送至地理信息服务器，服务器便会将相关的地理信息和定位结果返回接收装置中，接收装置做适当处理后显示出来。如附图3。

3、电子地图的实现方法：

电子地图用于展现地理信息和终端持有者的位置信息。电子地图可以是实际场景的缩比再现，即按照场景中固定物体位置及大小，按比例缩小建立相应的图形或图像；也可以根据实际定位的误差大小，将不能准确定位的场景中的细节舍弃，构成简明扼要的电子地图；进一步的，结合计算机图形图像处理技术的特点和利弊，设计精简的、表达层次分明的电子地图，从而实现更有效地在智能终端上使用的示意性地图。

附图说明

图1本发明所述LED可见光发生装置构成的区群示意图

图2本发明所述LED可见光发生装置构成的蜂窝阵列中同频相邻小区的找法

图3本发明所述装置中主要包含的组件图

注：由于条件所限，图例中所示内容，只起到示意作用，非严格对应实物功能结构。

具体实施方式

具体实施内容包括，地理信息服务器及地理、定位数据组织；在待定位场地中使用编码、调制后的LED可见光发生装置标记不同的地理位置；在场地中部署无线网络接入点；在可见光接收装置上(智能终端上)编写软件实现地理信息显示和定位功能。

地理信息服务器及地理、定位数据组织

地理信息服务器的硬件设备因定位数据的多少、同时服务的终端数量等而确定其性能，并进而选择适合的机型。机型确定后，其上将运行数据库服务软件。地理、定位数据将按一定的组织存放在数据库中。定位数据主要指由LED可见光发生装置组成的蜂窝阵列所描述和确定的位置信息，在地理信息服务器中须将地理信息和LED可见光发生装置在蜂窝阵列中的位置对应起来。利用这种已经建立的对应关系便可实现定位功能。

在待定位场地中部署可编码调制的LED光源发生装置

原则上，LED可见光发生装置应布置在正六边形的中点，但在实际部署过程中应因地制宜，根据场地实际情况，信号强度等条件灵活设置LED可见光发生装置的位置。设置后，须要将LED可见光发生装置发出的编码信息与地理信息数据库中的相应地理信息数据关联起来。

在场地中部署无线网络接入点

无线网络接入点的布设应考虑到同频干扰、终端使用密度等因素。当同频干扰大时，减小接入点的发射功率，增大接入点布设数量；当终端使用密度高时，则增大接入点布设数量。

在智能终端上编写软件实现地理信息显示和定位功能

在智能终端上应具有光电转换元件及相关电路；应有无线网络访问能力，可以无线连接地理信息服务器上的数据库，从而获取需要的信息。除此外，还应有显示元件，按键或触控元件，处理器，存储器等元件。

该软件在功能上包括可见光编码信息接收与处理、位置查询及显示、两点间最短路径计算及显示、多点间的最佳访问路径计算及显示。

当终端持有者位于编码的可见光源发生装置组成的阵列中并使用相应的地理信息服务软件时，该终端会实时接收可见光发生装置发出的信号，做信号处理后，并将位置编码通过无线网络发送至地理信息服务器，服务器做相应处理后返回对应的地理信息和定位结果。

当输入目的地关键信息时，终端设备查询地理信息服务器后返回从当前位置到目的地的最短路径等地理信息和定位数据并显示在终端上。

多点间的最佳访问路径计算及显示。当终端使用者输入多个目的地关键信息后，终端设备可以查询或计算得到这些点的最佳访问次序和路径。

Claims (9)

1.一种基于LED可见光源的位置标定装置及方法，其特征在于，可见光接收装置接收编码、调制后的LED可见光源发生装置所发出的信号后，访问包含地理和位置信息的服务器和数据库，进而获得地理和位置信息。从而实现定位功能。

2.根据权利要求1所述，其特征在于LED可见光源(可见光发生装置)须组成阵列，并将阵列中的每个装置所发出的位置编码信号在地理信息服务器和数据库中与地理信息关联起来。

3.根据权利要求1所述，其特征在于可见光接收装置在不同的位置将接收到不同的位置编码信号。这一编码在地理信息服务器和数据库中是唯一的。

4.根据权利要求2所述，其特征在于，在LED可见光源(可见光发生装置)组成的阵列中区群间频率资源可以复用。

5.根据权利要求1所述，其特征在于，LED可见光源(可见光发生装置)及充当照明光源，同时又是发送位置信息的信号源。

6.根据权利要求5所述，其特征在于，编码应保证光源的一定时间内的平均光通量维持恒定值，同时应保证阵列中的所有光源有较一致的光亮度。

7.根据权利要求1所述，其特征在于该装置包含地理信息及位置服务器、LED可见光源(可见光发生装置)及其阵列、可见光接收装置以及无线网络接入点等。

8.根据权利要求1所述，其特征在于，可见光接收装置持有者在LED可见光源(可见光发生装置)组成的阵列的有效覆盖范围内时，可以实时更新当前的地理及位置信息。

9.根据权利要求1所述，其特征在于，当在可见光接收终端输入单个或多个目的地关键信息时，通过访问地理信息服务器和数据库，并配合一定的计算和处理，可以得到到达单个目的地的最短路径或依次到达多个目的地的最佳路径。