CN106931959A - 一种室内可见光通信定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内可见光通信定位系统，包括LED光源；信息存储装置，所述信息存储装置内存储有已经过信号调制处理的配置信息，配置信息包括定位信息；载频控制装置；载物装置；显示器，设置在所述载物装置上，所述显示器连接设置有光电转换器及信号解调器，所述光电转换器用于接收所述LED光源发射出的光信号并将所述光信号转换成电信号的光电转换器，所述信号解调器用于接收并解调所述电信号以获取配置信息。因载入LED光源的配置信息是已经过调制后的调制信号，接收端是利用显示器内的信号解调器进行解调，本系统节省了一套繁琐的信息调制解调装置，使系统在达到室内定位、指引、宣传的目的的前提下，使系统结构简捷、实用。

Description

一种室内可见光通信定位系统

技术领域

本发明涉及可见光通信领域，尤其涉及一种室内可见光通信定位系统。

背景技术

可见光通信(visible light communications)是无线通信和光通信的一种，指利用肉眼看得见的“可视光”传递信息的无线通信技术，简称“VLC”。相对现在的无线局域网Wifi，国内也将可见光通信称为Lifa。

近年来LED照明迅速发展，相比传统灯具LED灯具的高光强、高发光效率、高可靠性、使用寿命长等节能、环保特点，是可见光通信的载体基础；LED照明灯具的亮度可以高速调节，是可见光通信能高速调制、高速传输的理论基础；LED照明采用直流恒压源或恒流源供电，给信号载频、抗扰性强以有利条件，可见LED灯具是可见光通信的关键部件之一。

可见光通信可以在不影响LED灯具正常照明前提下，将信息通过调制后，载频到LED灯具发出的可见光中，接收端利用光电转换器(PD)接收含有信息的可见光并转换为电信号，并从中解调出相应的信息。实现“照明”和“通信”合一，是LED技术在发展、应用上向更高、更深层次的典型突破。

可见光通信技术在我国起步较晚，但是在广大科技人员的努力下，目前达到的研究水平几乎与世界先进水平同步。而且在很多领域体现出独特的优势，如导购、导医、室内局域网、矿井人员定位等。

室内用可见光通信定位系统应用广泛，可用于大型超市、商场的导购系统，使顾客购物更方便；也可用于大型医院的导医系统，使患者看病、检查、化验、取药、缴费等一目了然；也可用于大型图书馆或书城，使读者按照指定路线快捷取到所需要的图书。但是，现有的基于可见光通信的定位系统所采用的设备和部件较多，难以综合管理和操作，并且其信息调制解调装置过于复杂，成本也较高，相对应不同调制频带宽度的各种调制方法已经很成熟，而且在现有的显示设备中都已具备，如手机、平板电脑、笔记本电脑等，可以利用其中的调制/解调器。

因此，现有技术有待改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种室内可见光通信定位系统。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：一种室内可见光通信定位系统，包括：

LED光源，设置于天花板上；

信息存储装置，所述信息存储装置内存储有已经过信号调制处理的配置信息，配置信息包括定位信息；

载频控制装置，所述载频控制装置分别与所述信息存储装置和所述LED光源电连接，用于给所述LED光源供电以及对配置信息载频并将配置信息通过所述LED光源以可见光的形式发送光信号；

载物装置，所述载物装置可在室内移动，用于用户装载室内物件；

显示器，安装于所述载物装置上，所述显示器连接设置有光电转换器及信号解调器，所述光电转换器用于接收所述LED光源发射出的光信号并将所述光信号转换成电信号，所述信号解调器用于接收并解调所述电信号以获取配置信息，并且，所述信号解调器的解调方式与所述信息存储装置的信号调制方式相同。

进一步地，所述LED光源包括设置于天花板上的多个LED灯具，所述多个LED灯具的数量对应于需要定位的分割区域的数量，并且各LED灯具分别位于相应的定位区域的上方。

进一步地，所述LED灯具包括至用于导热的外壳、设置所述外壳内的LED基板及反光部件、设置在所述LED基板上的至少一个LED发光元件、设置在所述LED发光元件外的用于控制所述LED发光元件发出的可见光的辐射角度的角度控制部件。

进一步地，其还包括用于所述载物装置闲置时给所述显示器充电的充电器；所述显示器设置有与所述充电器配合使用的充电插座。

进一步地，所述充电器包括用于输出直流恒压源或恒流源的至少一个充电控制装置、与所述充电控制装置连接的至少一个防水接插件，所述防水接插件具有与所述充电插座适配的用于输出直流电源的多个插头。

进一步地，所述防水接插件设置有一个直流电源输入插头、一个直流电源输出插座以及分别与所述直流电源输入插头和直流电源输出插座连接的一个输出端，所述直流电源输入插头与所述充电控制装置连接或者通过电缆与另一防水接插件的直流电源输出插座连接，所述输出端与所述显示器的充电插座配合使用。

进一步地，所述输出端具有并排设置的五芯插头，所述充电插座具有与所述五芯插头配合使用的五芯插座；所述五芯插头包括用于监测充电状况的中心插接点、对称设置在所述中心插接点两侧的直流电源插接点，并且直流电源插接点的电源极性关于所述中心插接点对称分布，使所述五芯插头可按任意方向插接。

进一步地，所述五芯插头中任意一个插头包括焊接柱、设置在所述焊接柱末端的插头接点，所述插头接点的一侧为半球面体；所述五芯插座中任意一个插座包括插座接点，所述插座接点具有与所述插头接点相适配的凹球面体。

进一步地，所述焊接柱的外周侧设置有环形凹槽，所述环形凹槽外套设有一件压缩弹簧。

进一步地，所述输出端在与所述充电插座相对的插接面的两端分别设置有永久磁铁，所述充电插座在与所述输出端相对的插接面的两端的相应位置分别设置有磁性金属片，以使所述输出端与所述充电插座形成可靠的电性连接。

本发明的有益效果是：本系统因载入LED光源的配置信息是已经经过调制后的调制信号，而接收端是利用显示器内的信号解调器来进行解调，所以本系统节省了一套繁琐的信息调制/解调装置，使系统在达到室内定位、指引、宣传的目的的前提下，使系统结构简捷、实用，且便于管理和维护。防水接插件可以多个同时连接使用，形成充电直流电源输出线排，方便对多个显示器同时进行充电；防水接插件的输出端的五芯插头和五芯插座采用球面结构，使其接点接触性能良好；防水接插件的输出端与五芯插座的对接面设置有磁吸结构，使其可以方便地将五芯插头快速准确地进入五芯插座，也可保证五芯插头与五芯插座的接点接触良好。

附图说明

图1是本发明实施例室内可见光通信定位系统的整体结构示意图。

图2是本发明实施例的一应用场景的结构示意图。

图3a至图3e是各种LED灯具的结构示意图。

图4是显示器的界面信息分布示意图。

图5是显示器的充电器的结构示意图。

图6是防水接插件的连接示意图。

图7是防水接插件的输出端的结构示意图。

图8是防水接插件的输出端的插头接点与充电插座的插座接点的侧面剖视图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

附图标记：

天花板10；

LED光源20；

LED灯具210；外壳2110；LED发光元件2120；角度控制部件2130；反光部件2140；

载物装置30；购物车31；

载频控制装置40；信息存储装置41；

显示器50；光电转换器51；信号解调器52；

充电插座510；插座接点5110；凹球面体5111；

充电器60；

充电控制装置610；防水接插件620；插头接点621；焊接柱6210；环形凹槽6211；压缩弹簧6212；半球面体6220；充电状态指示灯6230；电缆630；

永久磁铁70。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，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，或一体地连接；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。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。

参照图1、图2所示，本发明提供了一种室内可见光通信定位系统，包括LED光源20、信息存储装置41、载频控制装置40、载物装置30及显示器50，具体的，LED光源20设置于天花板10上；信息存储装置41存储有已经过信号调制处理的配置信息，该配置信息包括定位信息；载频控制装置40分别与信息存储装置41和LED光源20电连接，用于给所述LED光源20供电以及，以及用于对配置信息载频并将配置信息通过LED光源20以可见光的形式发送光信号；载物装置30可在室内移动，用于用户装载室内物件；显示器50设置在载物装置30上，显示器50连接设置有光电转换器51及信号解调器52，光电转换器51用于接收LED光源20发射出的光信号并将光信号转换成电信号，信号解调器52可以置于显示器50内，用于接收并解调电信号以获取信息存储装置41内的配置信息，并且，信号解调器52的解调方式与信息存储装置41的信号调制方式相同。本发明的室内可见光通信定位系统非常适用于大型超市导购、大型书城或图书馆导引等，因本系统载入LED光源20的配置信息是已经经过调制后的调制信号，而接收端是利用显示器50内的信号解调器52来进行解调，所以本系统节省了一套繁琐的信息调制/解调装置，使系统在达到室内定位、指引、宣传的目的的前提下，使系统结构简捷、实用，且便于管理和维护。显示器所显示的内容至少包括“您现在所在位置”、“所需要到达的区域”、“行进路线指示”等内容。

具体的，信息存储装置41可采用U盘或存储硬盘，其方便与载频控制装置40的插拔，也便于根据室内现场的变化随时对信息存储装置41中的配置信息进行更改；载频控制装置40的直流电源输出可以根据需要设计为恒压源或恒流源。

在本发明的一具体实施例中，LED光源20包括设置于天花板10上的多个LED灯具210，多个LED灯具210的数量对应于需要定位的分割区域的数量，并且各LED灯具210分别位于相应的定位区域的上方，也就是说，预先将室内分割为若干各区域，每个区域的上方都设置对应的LED灯具210，LED灯具210发出的可见光能完全覆盖对应的区域。

更为详细的，LED灯具210可以采用筒灯(图3a、图3b)、平面灯(图3c)、球泡灯(图3d)或射灯(图3e)等定向辐射的灯具；具体的，LED灯具210包括至用于导热/散热的外壳2110、设置外壳2110内的LED基板(图未示)及反光部件2140、设置在LED基板上的至少一个LED发光元件2120、套设在LED发光元件2120外的用于控制LED发光元件2120发出的可见光的辐射角度的角度控制部件2130；具体的，反光部件2140可以是反射膜或反射片，LED发光元件2120可以是LED芯片或贴片LED，角度控制部件2130为透明材质，可以是透镜、扩散片或扩散膜，例如采用透明的硅胶透镜；外壳2110可以设置为截面呈矩形、梯形等；当LED灯具210内设置有多个LED发光元件2120时，该多个LED发光元件2120为串联连接组成一盏LED灯具210，在室内可以设置两盏或两盏以上的灯具，具体可以根据室内面积来确定。

为方便描述，以下以应用于超市的场景为例。参照图4所示，载物装置30为多个购物车31，每个购物车31的前端都设置有显示器50，信息存储装置41存储的已经过信号调制处理的配置信息可以包括定位信息、室内产品分布信息、产品的介绍信息及广告宣传信息或视频，也可以增加一些简单的游戏或动画片，以提高顾客的兴趣；显示器50的显示区域可以对应室内的布局划分为多个区域，例如，A区为导购分类图标部分，该部分按超市区域数量设置若干小图标，顾客可“点击”相应的小图标以到达需要的区域，B区为定位及引导路线示意部分，能显示顾客当前的位置及到达需要到达的区域路线指示，在显示器50上用箭头和线路对应显示，C区设置为宣传、广告等视频显示部分，对顾客所需采购物品的介绍及产品广告宣传的视频显示。

在本发明的一个实施例中，还包括充电器60，用于载物装置30闲置时给所述显示器50充电，而显示器50对应设置有与充电器60配合使用的充电插座510。

具体的，充电器60包括用于输出直流恒压源或恒流源的至少一个充电控制装置610、与充电控制装置610连接的至少一个防水接插件620，防水接插件620具有与充电插座510适配的用于输出直流电源的多个插头。

在本发明的一些实施例中，防水接插件620设置有一个直流电源输入插头、一个直流电源输出插座以及分别与直流电源输入插头和直流电源输出插座连接的一个输出端，也就是说，防水接插件620为一进二出三通的结构，直流电源输入插头与充电控制装置610连接或者通过电缆630与另一防水接插件620的直流电源输出插座连接，防水接插件620的输出端与显示器50的充电插座510配合使用。

如图5、图6所示，当需要对n个显示器50同时充电时，需要n个防水接插件620连接起来使用，也就是说，此时，该充电器包括至少1个充电控制装置610、n个串接起来的用于充电直流电源输出的防水接插件，可以将其编号为620-1至620-n，相应具有n个充电插座，可以将其编号为510-1至510-n；购物车编号为31-1至31-n，显示器编号为50-1至50-n，对应的充电器的编号为60-1至60-n；A1a至A1n为防水接插件的直流电源输入插头A1的编号，A2a至A2n为直流电源输出插座A2的编号，直流电源输入插头A1其与充电控制装置610或上一级防水接插件的直流电源输出插座A2连接，直流电源输出插座A2与下一级接插件中的直流电源输入插头A1连接，以形成接线排，直流电源输出插座提供直流电源向下一级防水接插件传递输电，以便供多台显示器同时充电；防水接插件具有输出端A3，与显示器50的充电插座配合插接使用。

在本发明的一个实施例中，如图7所示，防水接插件620的输出端具有并排设置的五芯插头，所述充电插座510具有与所述五芯插头配合使用的五芯插座；所述五芯插头包括用于监测充电状况的中心插接点、对称设置在所述中心插接点两侧的直流电源插接点，并且直流电源插接点的电源极性关于所述中心插接点对称分布，也就是说，五芯插头中，P1、P5为直流电源负极输出点，P2、P4为直流电源正极输出点，中心接插点P3为充电状况监测点，电源极性为对称分布，五芯插头使用时可按任意方向插接，避免了使用时极性错接而导致显示器50损坏。

较好的，可以在防水接插件620上对应设置充电状态指示灯6230，可以设置为双色指示灯，用来监测显示器50电源处于“充电中”、“充电完毕”和“无电源”状况，用“黄色”指示灯显示“充电进行中”，例如，用“绿色”指示灯显示“充电完毕”，当“无电源”时指示灯“不亮”。

在本发明的一个优选实施例中，如图8所示，五芯插头中任意一个插头包括焊接柱6210、设置在焊接柱6210末端的插头接点621，插头接点621的一侧为半球面体6220；五芯插座中任意一个插座包括插座接点5110，插座接点5110具有与所述插头接点621相适配的凹球面体5111，方面可使插头快速准确地进入插座。

同时，可以在焊接柱6210的外周侧设置有环形凹槽6211，所述环形凹槽6211外套设有一件压缩弹簧6212，插接时，插头不易损坏，而且使电连接可靠。

更为有利的，如图7所示，防水接插件620的输出端在与所述充电插座510相对的插接面的两端分别设置有永久磁铁70，所述充电插座510在与所述输出端相对的插接面的两端的相应位置分别设置有磁性金属片，也就是说，在P1、P5的旁侧分别设置一永久磁铁70，在充电插座510对应设置磁性金属片，两者设置有磁吸结构，在显示器50需要充电时，可以方便地将五芯插头快速准确地进入五芯插座，也可保证五芯插头与五芯插座的接点接触良好，电源接触稳定可靠。

综上所述，本发明提供的室内可见光通信定位系统，因载入LED光源的配置信息是已经经过调制后的调制信号，而接收端是利用显示器内的信号解调器来进行解调，所以本系统节省了一套繁琐的信息调制/解调装置，使系统在达到室内定位、指引、宣传的目的的前提下，使系统结构简捷、实用，且便于管理和维护。防水接插件可以多个同时连接使用，形成充电直流电源输出线排，方便对多个显示器同时进行充电；防水接插件的输出端的五芯插头和五芯插座采用球面结构，使其接点接触性能良好；防水接插件的输出端与五芯插座的对接面设置有磁吸结构，使其可以方便地将五芯插头快速准确地进入五芯插座，也可保证五芯插头与五芯插座的接点接触良好。

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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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不脱离本发明的原理和宗旨的情况下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 (10)

1.一种室内可见光通信定位系统，其特征在于，包括：

LED光源，设置于天花板上；

信息存储装置，所述信息存储装置内存储有已经过信号调制处理的配置信息，配置信息包括定位信息；

载频控制装置，所述载频控制装置分别与所述信息存储装置和所述LED光源电连接，用于给所述LED光源供电以及对配置信息载频并将配置信息通过所述LED光源以可见光的形式发送光信号；

载物装置，所述载物装置可在室内移动，用于用户装载室内物件；

显示器，安装于所述载物装置上，所述显示器连接设置有光电转换器及信号解调器，所述光电转换器用于接收所述LED光源发射出的光信号并将所述光信号转换成电信号，所述信号解调器用于接收并解调所述电信号以获取配置信息，并且，所述信号解调器的解调方式与所述信息存储装置的信号调制方式相同。

2.根据权利要求1所述的室内可见光通信定位系统，其特征在于，所述LED光源包括设置于天花板上的多个LED灯具，所述多个LED灯具的数量对应于需要定位的分割区域的数量，并且各LED灯具分别位于相应的定位区域的上方。

3.根据权利要求2所述的室内可见光通信定位系统，其特征在于，所述LED灯具包括外壳、设置在所述外壳内的LED基板及反光部件、设置在所述LED基板上的至少一个LED发光元件、设置在所述LED发光元件外的用于控制所述LED发光元件发出的可见光的辐射角度的角度控制部件。

4.根据权利要求1所述的室内可见光通信定位系统，其特征在于，其还包括用于所述载物装置闲置时，给所述显示器充电的充电器；所述显示器设置有与所述充电器配合使用的充电插座。

5.根据权利要求4所述的室内可见光通信定位系统，其特征在于，所述充电器包括用于输出直流恒压源或恒流源的至少一个充电控制装置、与所述充电控制装置连接的至少一个防水接插件，所述防水接插件具有与所述充电插座适配的用于输出直流电源的多个插头。

6.根据权利要求5所述的室内可见光通信定位系统，其特征在于，所述防水接插件设置有一个直流电源输入插头、一个直流电源输出插座以及分别与所述直流电源输入插头和直流电源输出插座连接的一个输出端，所述直流电源输入插头与所述充电控制装置连接或者通过电缆与另一防水接插件的直流电源输出插座连接，所述输出端与所述显示器的充电插座配合使用。

7.根据权利要求6所述的室内可见光通信定位系统，其特征在于，所述输出端具有并排设置的五芯插头，所述充电插座具有与所述五芯插头配合使用的五芯插座；所述五芯插头包括用于监测充电状况的中心插接点、对称设置在所述中心插接点两侧的直流电源插接点，并且直流电源插接点的电源极性关于所述中心插接点对称分布，使所述五芯插头可按任意方向插接。

8.根据权利要求7所述的室内可见光通信定位系统，其特征在于，所述五芯插头中任意一个插头包括焊接柱、设置在所述焊接柱末端的插头接点，所述插头接点的一侧为半球面体；所述五芯插座中任意一个插座包括插座接点，所述插座接点具有与所述插头接点相适配的凹球面体。

9.根据权利要求8所述的室内可见光通信定位系统，其特征在于，所述焊接柱的外周侧设置有环形凹槽，所述环形凹槽外套设有一件压缩弹簧。

10.根据权利要求6所述的室内可见光通信定位系统，其特征在于，所述输出端在与所述充电插座相对的插接面的两端分别设置有永久磁铁，所述充电插座在与所述输出端相对的插接面的两端的相应位置分别设置有磁性金属片，以使所述输出端与所述充电插座形成可靠的电性连接。