CN106483527B - 基于可见光的定位方法和系统、移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种基于可见光的定位方法和系统、移动终端，其中方法包括，移动终端采集室内光源经过调制后发出的可见光，该可见光携带有光源的位置ID，移动终端根据上述位置ID与光源的位置信息的绑定关系进行定位，由于只是根据单一信号判断位置，因此免去了基于定位算法的信息处理过程，实现了快速、精确的室内定位；同时移动终端实时监测电池电量，并根据电池的剩余电量调整采集可见光的采集参数，有效降低了移动终端在定位过程中的能耗，从而延长了移动终端续航能力。

Description

基于可见光的定位方法和系统、移动终端

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于可见光的定位方法和系统、移动终端。

背景技术

随着近几年移动终端用户数量剧增，对室内定位的需求也不断增加，特别是在大型公共场所，例如商场、停车场等。目前，常见的应用于室内定位的技术主要有基于移动通信网络的辅助GPS(A-GPS)、伪卫星(Pseudolite)、无线局域网(WLAN)、射频标签(RFID)、Zigbee、蓝牙(Bluetooth，BT)等。可见光定位作为一项新兴的定位技术，逐渐进入人们的生活中，但由于可见光定位技术目前还不是很成熟，在定位效率、定位速度、耗电方面还存在一些问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于可见光的定位方法和系统、移动终端，能够实现基于可见光的快速、精确定位。

本发明实施例提供的一种基于可见光的定位方法，包括：移动终端采集室内光源经过调制后发出的可见光，可见光携带有光源的位置ID；

移动终端根据位置ID与光源的位置信息的绑定关系进行定位。

基于上述基于可见光的定位方法的另一实施例中，包括：

移动终端根据电池电量范围与采集参数的对应关系，查找电池电量所在的电池电量范围，并根据与电池电量范围对应的采集参数进行可见光采集。

基于上述基于可见光的定位方法的另一实施例中，包括：

移动终端根据光源信息的误码率范围与采集参数的对应关系，查找误码率所在的误码率范围，并根据与误码率对应的采集参数进行可见光采集；或者

根据光源信息的误码率的变化率范围与采集参数的对应关系，查找误码率的变化率所在的误码率范围，并根据与误码率的变化率对应的采集参数进行可见光采集。

基于上述基于可见光的定位方法的另一实施例中，包括：

移动终端查询光源所在区域是否存在预设采集参数，若存在，则以预设采集参数进行可见光采集。

基于上述任一基于可见光的定位方法的另一实施例中，包括：

采集参数包括采样频率和/或调制模式，其中，移动终端根据采样频率采集可见光，和/或采集具有上述调制模式的可见光。

基于上述基于可见光的定位方法的另一实施例中，可见光的调制模式包括相位/振幅混合调制模式；

当光源所在区域中出现干扰光源时，根据干扰光源的类型调整混合调制模式中振幅调制与相位调制的比例，其中，干扰光源的类型包括对振幅调制的可见光有干扰的干扰光源和对相位调制的可见光有干扰的干扰光源。

本发明实施例还提供一种移动终端，包括：

可见光采集模块，用于采集室内光源经过调制后发出的可见光，可见光携带有光源的位置ID；

定位模块，用于根据位置ID与光源的位置信息的绑定关系进行定位。

基于上述移动终端的另一实施例中，可见光采集模块还用于根据电池电量范围与采集参数的对应关系，查找电池电量所在的电池电量范围，并根据与电池电量范围对应的采集参数进行可见光采集。

基于上述移动终端的另一实施例中，可见光采集模块还用于根据光源信息的误码率范围与采集参数的对应关系，查找误码率所在的误码率范围，并根据与误码率对应的采集参数进行可见光采集；或者

根据光源信息的误码率的变化率范围与采集参数的对应关系，查找误码率的变化率所在的误码率范围，并根据与误码率的变化率对应的采集参数进行可见光采集。

基于上述移动终端的另一实施例中，可见光采集模块还用于查询光源所在区域是否存在预设采集参数，若存在，则以预设采集参数进行可见光采集。

基于上述任一移动终端的另一实施例中，采集参数包括采样频率和/或调制模式，其中，可见光采集模块根据采样频率采集可见光，和/或采集具有调制模式的可见光。

本发明实施例还提供一种基于可见光的定位系统，包括：如上述任一实施例的移动终端以及光源端，其中，光源端用于产生调制后的可见光。

本发明实施例提出的上述基于可见光的定位方法，通过移动终端采集室内光源经过调制后发出的可见光，该可见光携带有光源的位置ID，移动终端根据上述位置ID与光源的位置信息的绑定关系进行定位，由于只是根据单一信号判断位置，因此免去了基于定位算法的信息处理过程，实现了快速、精确的室内定位。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同描述一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1为本发明基于可见光的定位方法一个实施例的流程示意图。

图2为本发明频率编码示意图。

图3为本发明明暗编码示意图。

图4为本发明一个商场定位应用示意图。

图5为本发明基于可见光的定位方法另一个实施例的流程示意图。

图6为本发明模糊控制模型的结构示意图。

图7为移动终端采用本发明的定位方法与采用传统基于可见光的定位方法在续航方面的对比图。

图8为干扰光源示意图。

图9为本发明移动终端一个实施例的结构示意图。

图10为本发明基于可见光的定位系统一个实施例的结构示意图。

图11为本发明基于可见光的定位系统一个应用实施例的示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为本发明基于可见光的定位方法一个实施例的流程示意图，如图1所示，该实施例的基于可见光的定位方法包括：

101，移动终端采集室内光源经过调制后发出的可见光，该可见光携带有光源的位置ID。

具体地，通过可见光的调制来实现位置ID的编码可以包括频率编码(相位变化)或者明暗编码(振幅变化)来编码位置ID信息。如图2所示，频率编码是一个4相位脉冲调制方式，同一时间窗口的不同相位位置代表不同的数据信息。如图3所示，明暗编码是一个4阶振幅脉冲调制方式，不同的振幅水平代表不同的数据信息。以上两种调制方式中的图2和图3中的(a)(b)(c)(d)可以依次代表00，01，10，11四组信息，而该信息所表示的位置信息，可以人为设定，例如上述四组信息可以组成16种组合，因此可以映射出16个不同的位置信息。

另外，上述移动终端可以是手机、平板电脑等终端，移动终端可通过前置摄像头来采集上述可见光。

102，移动终端根据上述位置ID与光源的位置信息的绑定关系进行定位。

其中，光源的位置信息与光源的位置ID预先建立绑定关系，并存储在移动终端中，移动终端可将该位置ID信息映射到该光源的坐标信息或经纬度信息。

在一个具体示例中，图4是一个商场定位应用的示意图，其中，6个商户门前由12个可发射可见光位置ID信息的光源构成，12个光源连续发射固定的可见光位置ID信息，光源L1发送[00 00 00 01]信息，代表为光源1位置信息，光源L2发送[00 00 00 10]信息，代表为光源2位置信息，以此类推。具体光源信息代表的含义，由安装在移动终端中的客户端的软件定义，例如光源1为商户1区域，光源2、光源3为商户2区域，可具体根据应用场景，关联到相关地图中。

本发明实施例提出的上述基于可见光的定位方法，通过移动终端采集室内光源经过调制后发出的可见光，该可见光携带有光源的位置ID，移动终端根据上述位置ID与光源的位置信息的绑定关系进行定位，由于只是根据单一的位置ID信息判断位置，因此免去了基于定位算法的信息处理过程，实现了快速、精确的室内定位。

目前可见光室内定位技术和传统定位技术一样存在功耗大的问题，导致移动终端续航能力差，本发明还可以解决目前可见光定位能耗大的问题。

图5为本发明基于可见光的定位方法另一个实施例的流程示意图，如图5所示，该实施例的基于可见光的定位方法包括：

501，移动终端根据电池电量范围与采集参数的对应关系，查找电池电量所在的电池电量范围。

其中，采集参数包括采样频率和调制模式，采样频率表示移动终端采集可见光的频率，调制模式包括相位调制模式和振幅调制模式。

对于可见光的调制可以采用相位/振幅混合调制模式，可以是时分调制模式，即光源在第一时刻发射相位调制模式的可见光，在第二时刻发射振幅调制的可见光，在第三时刻发射相位调制模式的可见光，依次交替发射相位或振幅调制的可见光。移动终端可根据实际需要选择采集不同调制模式的可见光。

在一个示例中，可将电池电量范围划分为高、中、低三个电量区间，电池电量高于80％表示高电量区间，20％～80％表示中电量区间，低于20％表示低电量区间。

预先建立电池电量范围与采集参数的对应关系，在高电量区间，移动终端拟以标准采样频率和振幅调制模式采集可见光，在中电量区间，移动终端拟以低于标准频率30-50％的采样频率和相位调制模式采集可见光，在低电量区间，移动终端拟以低于标准频率50-80％的采样频率和相位调制模式采集可见光。

可选地，电池电量区间可以划分为更多区间，例如：高，偏高，偏中，中，偏低，低，极低等，这样可引入更加精细的电源管理策略。

502，移动终端根据与电池电量范围对应的采集参数进行可见光采集，该可见光携带有光源的位置ID。

在实际应用中，可以建立可见光室内定位能耗管理模型，该模型可以采用模糊控制模型，如图6所示，该模糊控制模型的输入可以是系统的实时状态，例如，当前电池电量，输出是系统运行参数，例如采集参数、数据更新频率。

该控制系统的具体模型是基于一系列条件的动作策略，例如：当电量从高-中转换时，系统工作模式按照预设规则1调整，电量从中-低转换时，系统工作模式按照预设规则2调整。其中，规则1和规则2可以理解为是一系列系统可以执行的命令，作用是对于电量变化而进行的系统调整。具体地，系统预设规则可以表述如下：

规则1：当设备电量在高电量区间时，定位系统按照预设最大性能条件运行(包括：采样频率最高，更新数据最频繁，调制方式采用传输速率最快的振幅调制方式)。

规则2：当设备电量下降到中等水平时，定位系统按照预设中等性能条件运行(包括：采样频率降低一半，更新数据为只更新框架数据，忽略细节数据，调制方式向传输速率较低，但单位时间能耗较低的相位调制方式转换)。

规则3：当设备电量在较低水平时，定位系统按照预设最大节能条件运行(包括：采样频率最低，停止更新数据，调制方式只采用相位调制方式)。

通过上述模糊控制，可以实现系统按照系统预设规则对系统运行状态进行调整，达到预期延长移动终端续航能力的目的。

503，移动终端根据上述位置ID与光源的位置信息的绑定关系进行定位。

504，在地图上显示获得的实时位置信息。

图7为移动终端采用本发明的定位方法与采用传统基于可见光的定位方法在续航方面的对比图，从图7中可以看出，本发明上述实施例提出基于可见光的定位方法在能耗方面要明显低于传统的基于可见光的定位方法，有效提升了移动终端的续航能力。

本发明实施例提出的上述基于可见光的定位方法，通过利用可见光作为信源的室内定位系统，可提供精度较高，无用户数量限制(采用广播方式)，无电磁干扰，低功耗(通过智能能耗管理实现)的新型定位解决方案。对比现有技术，无需进行复杂操作；同时通过引入模糊控制模型实现移动终端的电源的管理，有效降低了移动终端在定位过程中的能耗，从而延长了移动终端续航能力。

在本发明基于可见光的定位方法的又一个实施例中，周围环境会影响移动终端采集可见光的误码率，如图8所示，移动终端视角β在光源α1及光源α2范围内，两光源之一可作为(周围环境)干扰，误码率由两光源强度决定。当干扰光源强度较大，误码率影响较强，当干扰光源强度较小，对误码率影响较弱。

在该实施例中，移动终端还可根据光源信息的误码率范围与采集参数的对应关系，查找误码率所在的误码率范围，并根据与误码率对应的采集参数进行可见光采集；或者

根据光源信息的误码率的变化率范围与采集参数的对应关系，查找误码率的变化率所在的误码率范围，并根据与误码率的变化率对应的采集参数进行可见光采集。

在一个具体示例中，可以采用图6所示的模糊控制模型实现光源信息的误码率以及误码率的变化率的优化控制，该系统共有2个输入和1个输出，输入为误码率变化程度以及变化率，输出为系统需要调整的参数，即采集参数。系统预设规则可以表述如下：

规则1，当误码率变化在第一预设范围内，采集参数不做调整。

规则2，当误码率变化在第二预设范围内，同时变化率较快，则降低采样频率。

规则3，当误码率变化在第二预设范围内或变化率较慢，则降低采样频率。

规则4，当误码率变化在第三预设范围内同时变化率较快，则降低采样频率，同时改变接收可见光的调制模式。

规则5，当误码率变化在第三预设范围内或变化率较快，则降低采样频率，同时改变接收可见光的调制模式。

上述第一、二、三预设范围表示误码率变化从小到大的范围，可根据实际需求设定。

在本发明基于可见光的定位方法的再一个实施例中，移动终端还可查询光源所在区域是否存在预设采集参数，若存在，则以该预设采集参数进行可见光采集。

具体地，可以统计在某一特定空间(例如：某商场，某地下停车场)内，某一特定标签用户(例如：安卓或ios用户)的运行轨迹对应的功耗管理策略和系统运行信息，计算出该区域优化的采集参数，当移动终端进入该区域后，可先查询该区域是否存在优化的采集参数，若存在，则优先以该优化的采集参数进行可见光采集。例如，用户在某商场拐角处，由于其他光源干扰，需要定位系统运行在高性能模式下，即采用标准采样频率和振幅调制模式采集可见光，才能顺利定位。从而，在区域推荐用户使用该优化的采集参数进行可见光的采集，以提高定位效率。

在本发明基于可见光的定位方法的再又一个实施例中，可见光的调制模式包括相位/振幅混合调制模式。

当光源所在区域中出现干扰光源时，根据该干扰光源的类型调整混合调制模式中振幅调制与相位调制的比例，其中，干扰光源的类型包括对振幅调制的可见光有干扰的干扰光源和对相位调制的可见光有干扰的干扰光源。

具体地，可利用优化的背景干扰控制技术来降低干扰光源的影响，优化的背景干扰控制技术指利用自适应调制(例如：混合的振幅与相位调制方法，PAPM)方式，降低背景光对定位光信号的干扰，具体过程包括：首先，用于定位的可见光光源与接收端工作在初始调制模式下，在检测到背景光干扰后(例如：空间中其他照明光源的开启)，可见光光源驱动模块可以更换调制参数，例如：当干扰光强增大为原来一倍的情况，初始调制方式为振幅调制(例如：2阶振幅调制)，可以在干扰出现后调整为相位调制方式(例如：4阶相位调制)，由于相位调制不容易受到以光强变化为特点的干扰光信号的干扰，因此，可以在背景光源干扰存在的情况下，继续提供定位功能。同理，如出现以相位干扰为主的背景光干扰情况，可以把初始调制方式切换到以振幅为主的相位调制方式下，这样，可以在一定程度上减少对定位光信号的影响。

本发明实施例提出的上述基于可见光的定位方法，通过利用优化的背景干扰控制技术，可以实现降低位置误差和动态调整接收参数的功能。

图9为本发明移动终端的一个实施例的结构示意图，如图9所示，该实施例的移动终端包括：

可见光采集模块，用于采集室内光源经过调制后发出的可见光，可见光携带有光源的位置ID。

定位模块，用于根据位置ID与光源的位置信息的绑定关系进行定位。

本发明实施例提出的上述移动终端，通过采集室内光源经过调制后发出的可见光，该可见光携带有光源的位置ID，移动终端根据上述位置ID与光源的位置信息的绑定关系进行定位，由于只是根据单一信号判断位置，因此免去了基于定位算法的信息处理过程，实现了快速、精确的室内定位。

在本发明移动终端上述实施例中，可见光采集模块还用于根据电池电量范围与采集参数的对应关系，查找电池电量所在的电池电量范围，并根据与电池电量范围对应的采集参数进行可见光采集。

其中，上述采集参数包括采样频率和调制模式，可见光采集模块根据采样频率采集可见光，或采集具有上述调制模式的可见光。

在本发明移动终端上述任一实施例中，可见光采集模块还用于根据光源信息的误码率范围与采集参数的对应关系，查找误码率所在的误码率范围，并根据与误码率对应的采集参数进行可见光采集；或者

根据光源信息的误码率的变化率范围与采集参数的对应关系，查找误码率的变化率所在的误码率范围，并根据与误码率的变化率对应的采集参数进行可见光采集。

在本发明移动终端上述任一实施例中，可见光采集模块还用于查询光源所在区域是否存在预设采集参数，若存在，则以预设采集参数进行可见光采集。

图10为本发明基于可见光的定位系统一个实施例的结构示意图，如图10所示，该实施例的基于可见光的定位系统包括：

移动终端，用于采集室内光源经过调制后发出的可见光，该可见光携带有所述光源的位置ID；并根据该位置ID与光源的位置信息的绑定关系进行定位。

光源端，其中，该光源端用于产生调制后的可见光。

具体地，该光源端可包括可见光调制模块，可产生相位调制模式和振幅调制模式的可见光。

本发明实施例提出的上述基于可见光的定位系统，通过移动终端采集室内光源经过调制后发出的可见光，该可见光携带有光源的位置ID，移动终端根据上述位置ID与光源的位置信息的绑定关系进行定位，由于只是根据单一信号判断位置，因此免去了基于定位算法的信息处理过程，实现了快速、精确的室内定位。

图11为本发明基于可见光的定位系统一个应用实施例的示意图，如图11所示，在该实施例中，预先建立位置信息映射编号，并对光源进行调制，发送位置ID信息；移动终端通过前置图像采集装置接收位置ID，并通过定位应用(APP)查找映射位置信息，最后在地图上显示获得实时位置信息，完成整个定位流程。

在本发明基于可见光的定位系统的上述任一实施例中，上述移动终端可基于图9所示实施例的移动终端的结构实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

可能以许多方式来实现本发明的方法、系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (4)

1.一种基于可见光的定位方法，其特征在于，包括：

移动终端采集室内光源经过调制后发出的可见光，所述可见光经过调制后携带有所述光源的位置ID；

所述可见光的调制模式包括时分的相位/振幅混合调制模式；当所述光源所在区域中出现干扰光源时，根据所述干扰光源的类型调整所述混合调制模式中振幅调制与相位调制的比例，以减少所述干扰光源对所述可见光的干扰；所述干扰光源的类型包括对振幅调制的可见光有干扰的干扰光源和对相位调制的可见光有干扰的干扰光源；

所述移动终端查询所述光源所在区域是否存在预设采集参数，若存在，则以所述预设采集参数进行可见光采集；若不存在，所述移动终端根据电池电量范围与采集参数的对应关系，查找电池电量所在的电池电量范围，并根据与所述电池电量范围对应的采集参数进行可见光采集，不同的电池电量范围对应不同的采集参数；或者，所述移动终端根据光源信息的误码率范围与采集参数的对应关系，查找误码率所在的误码率范围，并根据与所述误码率对应的采集参数进行可见光采集,不同的误码率范围对应不同的采集参数；或者，根据光源信息的误码率的变化率范围与采集参数的对应关系，查找误码率的变化率所在的误码率范围，并根据与所述误码率的变化率对应的采集参数进行可见光采集,不同的误码率的变化率范围对应不同的采集参数；其中，所述采集参数包括调制模式，以便所述移动终端采集具有所述调制模式的可见光，所述移动终端采集到的可见光的调制模式为振幅调制或相位调制；

所述移动终端根据所述位置ID与所述光源的位置信息的绑定关系进行定位。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集参数还包括采样频率，其中，所述移动终端根据所述采样频率采集可见光。

3.一种基于可见光的定位系统，其特征在于，包括：移动终端以及光源，其中，

所述光源用于产生调制后的可见光，所述可见光的调制模式包括时分的相位/振幅混合调制模式；当所述光源所在区域中出现干扰光源时，根据所述干扰光源的类型调整所述混合调制模式中振幅调制与相位调制的比例，以减少所述干扰光源对所述可见光的干扰；所述干扰光源的类型包括对振幅调制的可见光有干扰的干扰光源和对相位调制的可见光有干扰的干扰光源；

所述移动终端包括：

可见光采集模块，用于采集室内光源经过调制后发出的可见光，所述可见光经过调制后携带有所述光源的位置ID；

所述可见光采集模块还用于查询所述光源所在区域是否存在预设采集参数，若存在，则以所述预设采集参数进行可见光采集；若不存在，根据电池电量范围与采集参数的对应关系，查找电池电量所在的电池电量范围，并根据与所述电池电量范围对应的采集参数进行可见光采集,不同的电池电量范围对应不同的采集参数；或者，根据光源信息的误码率范围与采集参数的对应关系，查找误码率所在的误码率范围，并根据与所述误码率对应的采集参数进行可见光采集,不同的误码率范围对应不同的采集参数；或者，根据光源信息的误码率的变化率范围与采集参数的对应关系，查找误码率的变化率所在的误码率范围，并根据与所述误码率的变化率对应的采集参数进行可见光采集,不同的误码率的变化率范围对应不同的采集参数；其中，所述采集参数包括调制模式，以便所述移动终端采集具有所述调制模式的可见光，所述移动终端采集到的可见光的调制模式为振幅调制或相位调制；

定位模块，用于根据所述位置ID与所述光源的位置信息的绑定关系进行定位。

4.根据权利要求3所述的定位系统，其特征在于，所述采集参数还包括采样频率，其中，所述可见光采集模块根据所述采样频率采集可见光。

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