CN105979472A - 可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法及系统 - Google Patents

可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法及系统，其中，方法包括以下步骤：配置和部署可调制LED灯具，以使可调制LED灯具发出具备被智能移动设备的摄像头采集的特性频段的可见光；对智能移动设备的摄像头采集到的可见光进行成像，以提取出明暗波纹，并识别明暗波纹的特性，以读取得到对应的32位的编码ID；根据编码ID与可调制LED灯具在楼宇内部署的位置地图得到智能移动设备的当前所处位置；根据32位的编码ID获取可调制灯具的蓝牙模块的广播ID，并根据广播ID读取广播信息。该方法可以实现联合使用可见光定位和蓝牙通讯协同工作，从而解决移动智能应用在室内的导航、定位和服务问题，简单可靠。

Description

可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法及系统。
背景技术
随着移动无线通信装置设备的普及，如智能手机、平板电脑等，移动无线通信装置设备的功能越来越强大。人们对随时随地接入网络收发短信、邮件及上网的功能要求越来越多。为了更好的为人们提供服务，大量的移动应用程序(APP)涌现出来。其中一类移动应用程序需要根据移动无线通信装置设备当前所处的位置来工作，这类移动应用程序被称为基于位置的服务(Location Based Service)，如在商场中的导购服务和广告的精准推送服务、超市中的货柜商品信息推送等。但是相关技术中的基于各种技术的定位系统存在无法在室内使用、定位不够精确、系统不稳定等诸多问题，无法很好地满足用户的需求，以及大量使用的智能手机基于位置的移动应用服务被此问题阻碍了应用、部署与发展。
随着蓝牙通信技术的长足发展，特别是蓝牙4.0之后的蓝牙网格技术(Mesh Network)的发展，蓝牙从一种点对点的通讯协议，变成了一种可以在大型楼宇内宏观范围部署的泛在数据传输通道技术。随着LED(Light Emitting Diode，发光二极管)的普及使用，经过调制的可见光进行通讯和定位成为一种可能的选择。在室内环境下，和其他定位方案相比，可见光通信和定位的优点是：成本低、智能手机摄像头复用、覆盖情况好。因此基于宽带电力线通信技术的室内多媒体广播传输和共享方案也被提出并得到广泛的关注。
发明内容
本申请是基于发明人对以下问题的认识和发现作出的：
在智能移动设备定位领域一般分为室内定位和室外定位。由于使用定位卫星，室外定位常用的GPS(Global Positioning System，全球定位系统)、北斗、格洛纳斯和伽利略四种系统在室内都无法工作。在室内定位领域，常用的技术包括RFID(Radio FrequencyIdentification，射频识别)、NFC(Near Field Communication，近距离无线通信技术)、WIFI、Zigbee，蓝牙，UWB(Ultra Wideband，无载波通信)等技术。其中UWB和Zigbee技术都需要添加外接设备才能使用，不适合以手机和平板电脑为代表的智能移动设备。无源RFID技术和最新出现的NFC技术都较适合支持10cm级别短距离应用，对使用者的束缚较大。WIFI和蓝牙技术可以通过多基站进行协同定位，其成熟的产品是基于蓝牙的苹果公司的iBean产品。但是其定位精确度极大以来定位设备部署的密度，而且排斥外来设备。在一个楼宇内只部署iBean时，单个用户在其中的定位任务是可以完成的。但是随着楼宇内用户增多，WIFI和蓝牙设备共享信道干扰提升，定位能力成指数衰落，完全无法承担基本的定位任务。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法，该方法可以实现联合使用可见光定位和蓝牙通讯协同工作，简单可靠。
本发明的另一个目的在于提出一种可见光定位和蓝牙通讯协同工作的系统。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法，包括以下步骤：配置和部署可调制LED灯具，以使所述可调制LED灯具发出具备被智能移动设备的摄像头采集的特性频段的可见光；对所述智能移动设备的摄像头采集到的可见光进行成像，以提取出明暗波纹，并识别所述明暗波纹的特性，以读取得到对应的32位的编码ID；根据所述编码ID与所述可调制LED灯具在楼宇内部署的位置地图得到所述智能移动设备的当前所处位置；根据所述32位的编码ID获取所述可调制灯具的蓝牙模块的广播ID，并根据所述广播ID读取广播信息。
本发明实施例的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法，通过可调制LED灯具发出特性频段的可见光，从而读取得到对应的32位的编码ID，进而得到智能移动设备的当前所处位置，并且通过蓝牙模块的广播ID读取广播信息，实现联合使用可见光定位和蓝牙通讯协同工作，从而解决移动智能应用在室内的导航、定位和服务问题，在不添加附加外接设备的情况下，实现室内米级精度定位和信息传输，简单可靠。
另外，根据本发明上述实施例的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述特性频段和调制方式均与每个可调制LED灯具一一对应设置，并且所述特性频段可转化为所述每个可调制LED灯具对应的32位的编码ID。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在识别所述明暗波纹的特性之前，还包括：对所述明暗波纹进行锐化。
可选地，在本发明的一个实施例中，所述广播信息包括：距离最近的商户或楼宇的推送信息。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种可见光定位和蓝牙通讯协同工作的系统包括：可调制LED灯具，所述可调制LED灯具通过配置和部署发出具备被摄像头采集的特性频段的可见光，其中，所述可调制LED灯具包括蓝牙模块，以发送广播信息；智能移动设备，所述智能移动设备具有摄像头，用于对所述摄像头采集到的可见光进行成像，以提取出明暗波纹，并识别所述明暗波纹的特性，以读取得到对应的32位的编码ID，进而根据所述编码ID与所述可调制LED灯具在楼宇内部署的位置地图得到所述智能移动设备的当前所处位置，以及根据所述32位的编码ID获取所述可调制灯具的蓝牙模块的广播ID，并根据所述广播ID读取所述广播信息。
本发明实施例的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的系统，通过可调制LED灯具发出特性频段的可见光，从而读取得到对应的32位的编码ID，进而得到智能移动设备的当前所处位置，并且通过蓝牙模块的广播ID读取广播信息，实现联合使用可见光定位和蓝牙通讯协同工作，从而解决移动智能应用在室内的导航、定位和服务问题，在不添加附加外接设备的情况下，实现室内米级精度定位和信息传输，简单易实现。
另外，根据本发明上述实施例的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的系统还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述特性频段和调制方式均与每个可调制LED灯具一一对应设置，并且所述特性频段可转化为所述每个可调制LED灯具对应的32位的编码ID。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述智能移动设备还用于对所述明暗波纹进行锐化。
可选地，在本发明的一个实施例中，所述广播信息包括：距离最近的商户或楼宇的推送信息。
可选地，在本发明的一个实施例中，所述智能移动设备与所述可调制LED灯具均为多个。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法的流程图；
图2为根据本发明一个实施例的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法及系统，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法。
图1是本发明一个实施例的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法的流程图。
如图1所示，该可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法包括以下步骤：
在步骤S101中，配置和部署可调制LED灯具，以使可调制LED灯具发出具备被智能移动设备的摄像头采集的特性频段的可见光。
进一步地，在本发明的一个实施例中，特性频段和调制方式均与每个可调制LED灯具一一对应设置，并且特性频段可转化为每个可调制LED灯具对应的32位的编码ID。
具体而言，首先配置和部署具有调制LED可见光能力和蓝牙广播系统的LED灯具。对可调制的LED灯具进行调制使其发出的可见光具备可以被智能移动设备的摄像头采集的特性频段，并且该特性频段和调制方式针对每个LED灯具唯一，可转化为32位的编码ID。例如，可通过软件自由配置LED灯具的调制方式和频率、LED灯具在楼宇内的唯一ID，并且将LED灯具在楼宇内的唯一ID和部署在智能移动设备的处理程序中的楼宇地图对应起来。
在步骤S102中，对智能移动设备的摄像头采集到的可见光进行成像，以提取出明暗波纹，并识别明暗波纹的特性，以读取得到对应的32位的编码ID。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在识别明暗波纹的特性之前，还包括：对明暗波纹进行锐化。
举例而言，在此特性频段中，智能移动设备的摄像头对接收采集到的可见光进行成像，因为CMOS感光电路的rolling shutter现象，在特性频段经过调制的可见光会在成像的表面形成具有调制特性的明暗波纹。此波纹非常暗弱，人眼无法产生类似的现象。通过部署在智能移动设备的处理程序对成像进行暗原色先验(Dark channel prior)的单一图像处理。以此方法经过调制的可见光产生的明暗波纹被提取出来，并进行了锐化处理。
在步骤S103中，根据编码ID与可调制LED灯具在楼宇内部署的位置地图得到智能移动设备的当前所处位置。
即言，部署在智能移动设备的处理程序识别出明暗条纹的特性，读取出其对应的32位的编码ID，参考LED灯具在楼宇内部署的位置地图，识别出当前智能移动设备的摄像头所在的LED灯具的楼宇内位置。从而得到现在智能移动设备在楼宇内的位置。
需要说明的是，部署在智能移动设备的处理程序可以根据楼宇地图和LED灯具在楼宇内的唯一ID，从而对自己所处的区域进行米级精度的定位。
在步骤S104中，根据32位的编码ID获取可调制灯具的蓝牙模块的广播ID，并根据广播ID读取广播信息。
可选地，在本发明的一个实施例中，广播信息可以包括：距离最近的商户或楼宇的推送信息
可以理解的是，每个LED灯具均具有蓝牙发射模块，设定以Mesh广播的方式工作。智能移动设备的摄像头获取了所处的位置的LED灯具对应的32位的编码ID，该ID表征其对应的蓝牙模块的广播ID。部署在智能移动设备的处理程序直接从接收到的蓝牙Mesh广播信号中，按照ID读取需要距离最近的广告信息等楼宇服务系统需要通知用户的信息。此过程无需智能移动设备的蓝牙接收模块与LED灯具的蓝牙发射模块进行蓝牙确认关联链接，从而节约10～60秒的时间(建立蓝牙关联的时间，由于蓝牙设备的不同而有很大差异)。
其中，可通过软件将LED灯具在楼宇内的唯一ID和需要智能移动设备的处理程序接收的蓝牙广播内容ID对应起来，部署在智能移动设备的处理程序读取相应的蓝牙广播内容。
在本发明的实施例中，本发明实施例的方法首先解决了现有室外定位技术无法在室内/楼宇内应用的问题，并且解决了现有室内/楼宇内定位系统工作在2.4G公共频段，容易受到干扰的问题，其次解决了照明功能和定位功能一体化的问题，更节能环保，并且解决了蓝牙通讯中收发设备的关联问题，节约了访问时间。
下面以一个具体示例对本发明实施例的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法进行详细描述。
在本发明的一个具体实施例中，本发明实施例的方法适用于用户手持的具备摄像头和蓝牙模块的智能移动设备与部署在楼宇内的泛在蓝牙网格系统进行定位和互连互通，以部署在智能移动设备的处理程序使用为例，其包括以下步骤：
在步骤S1中，用户在室内/楼宇内打开部署在智能移动设备的处理程序。
在步骤S2中，部署在智能移动设备的处理程序通过智能移动设备的前置摄像头采集当前所处位置的具有调制LED可见光能力和蓝牙广播系统的LED灯具发出的灯光。
在步骤S3中，灯光经由智能移动设备的前置摄像头成像传输给智能移动设备的处理程序。
在步骤S4中，部署在智能移动设备的处理程序对图像进行暗原色先验(Darkchannel prior)处理产生经过调制的可见光产生的明暗波纹，并进行锐化处理。
在步骤S5中，部署在智能移动设备的处理程序通过明暗波纹识别出LED灯具在楼宇内的唯一ID。
在步骤S6中，部署在智能移动设备的处理程序通过唯一ID获知当前所处的位置和需要接受的蓝牙广播信号ID。
在步骤S7中，部署在智能移动设备的处理程序向用户展现当前所处位置表示。
在步骤S8中，部署在智能移动设备的处理程序接受当前所处位置的蓝牙广播，将广告信息推送给用户。
根据本发明实施例的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法，通过可调制LED灯具发出特性频段的可见光，从而读取得到对应的32位的编码ID，进而得到智能移动设备的当前所处位置，并且通过蓝牙模块的广播ID读取广播信息，实现联合使用可见光定位和蓝牙通讯协同工作，从而解决移动智能应用在室内的导航、定位和服务问题，在不添加附加外接设备的情况下，实现室内米级精度定位和信息传输，简单可靠。
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的系统。
图2是本发明一个实施例的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的系统的结构示意图。
如图2所示，该可见光定位和蓝牙通讯协同工作的系统包括：可调制LED灯具100和智能移动设备200。
其中，可调制LED灯具100通过配置和部署发出具备被智能移动设备200的摄像头采集的特性频段的可见光，其中，可调制LED灯具100包括蓝牙模块，以发送广播信息。智能移动设备具有摄像头200用于对摄像头采集到的可见光进行成像，以提取出明暗波纹，并识别明暗波纹的特性，以读取得到对应的32位的编码ID，进而根据编码ID与可调制LED灯具100在楼宇内部署的位置地图得到智能移动设备200的当前所处位置，以及根据32位的编码ID获取可调制灯具100的蓝牙模块的广播ID，并根据广播ID读取广播信息。本发明实施例的系统可以实现联合使用可见光定位和蓝牙通讯协同工作，从而解决移动智能应用在室内的导航、定位和服务问题。
进一步地，在本发明的一个实施例中，特性频段和调制方式均与每个可调制LED灯具一一对应设置，并且特性频段可转化为每个可调制LED灯具对应的32位的编码ID。例如，可调制LED灯具100可以包括LED调制电路和蓝牙广播控制电路，从而LED灯具具有调制LED可见光能力和蓝牙广播系统功能，从而发出经过调制的可见光，并且通过蓝牙广播发送室内/楼宇内广告数据。
进一步地，在本发明的一个实施例中，智能移动设备200还用于对明暗波纹进行锐化。
可选地，在本发明的一个实施例中，广播信息包括：距离最近的商户或楼宇的推送信息。其中，智能移动设备200包括蓝牙接收模块，通过蓝牙接收模块可以选择性接收室内/楼宇内广告数据。
可选地，在本发明的一个实施例中，智能移动设备与可调制LED灯具均可以为多个。
具体地，通过部署在智能移动设备200的处理程序可以获取当前室内/楼宇内的位置和当前位置要接收的蓝牙广播ID，进而可以选择性接收室内/楼宇内广告数据。
需要说明的是，前述对可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法实施例的解释说明也适用于该实施例的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的系统，为减少冗余，此处不再赘述。
根据本发明实施例的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法，通过可调制LED灯具发出特性频段的可见光，从而读取得到对应的32位的编码ID，进而得到智能移动设备的当前所处位置，并且通过蓝牙模块的广播ID读取广播信息，实现联合使用可见光定位和蓝牙通讯协同工作，从而解决移动智能应用在室内的导航、定位和服务问题，在不添加附加外接设备的情况下，实现室内米级精度定位和信息传输，简单易实现。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法，其特征在于，包括以下步骤：
配置和部署可调制LED灯具，以使所述可调制LED灯具发出具备被智能移动设备的摄像头采集的特性频段的可见光；
对所述智能移动设备的摄像头采集到的可见光进行成像，以提取出明暗波纹，并识别所述明暗波纹的特性，以读取得到对应的32位的编码ID；
根据所述编码ID与所述可调制LED灯具在楼宇内部署的位置地图得到所述智能移动设备的当前所处位置；以及
根据所述32位的编码ID获取所述可调制灯具的蓝牙模块的广播ID，并根据所述广播ID读取广播信息。
2.如权利要求1所述的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法，其特征在于，所述特性频段和调制方式均与每个可调制LED灯具一一对应设置，并且所述特性频段可转化为所述每个可调制LED灯具对应的32位的编码ID。
3.如权利要求1所述的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法，其特征在于，在识别所述明暗波纹的特性之前，还包括：对所述明暗波纹进行锐化。
4.如权利要求1所述的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的方法，其特征在于，所述广播信息包括：距离最近的商户或楼宇的推送信息。
5.一种可见光定位和蓝牙通讯协同工作的系统，其特征在于，包括：
可调制LED灯具，所述可调制LED灯具通过配置和部署发出具备被摄像头采集的特性频段的可见光，其中，所述可调制LED灯具包括蓝牙模块，以发送广播信息；
智能移动设备，所述智能移动设备具有摄像头，用于对所述摄像头采集到的可见光进行成像，以提取出明暗波纹，并识别所述明暗波纹的特性，以读取得到对应的32位的编码ID，进而根据所述编码ID与所述可调制LED灯具在楼宇内部署的位置地图得到所述智能移动设备的当前所处位置，以及根据所述32位的编码ID获取所述可调制灯具的蓝牙模块的广播ID，并根据所述广播ID读取所述广播信息。
6.如权利要求5所述的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的系统，其特征在于，所述特性频段和调制方式均与每个可调制LED灯具一一对应设置，并且所述特性频段可转化为所述每个可调制LED灯具对应的32位的编码ID。
7.如权利要求5所述的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的系统，其特征在于，所述智能移动设备还用于对所述明暗波纹进行锐化。
8.如权利要求5所述的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的系统，其特征在于，所述广播信息包括：距离最近的商户或楼宇的推送信息。
9.如权利要求5所述的可见光定位和蓝牙通讯协同工作的系统，其特征在于，所述智能移动设备与所述可调制LED灯具均为多个。
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