CN107333239B - 可见光定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可见光定位术领域，具体而言，涉及一种可见光定位系统及方法。该可见光定位系统，包括发射装置和接收装置。发射装置包括多个光源及与每个光源电连接的控制器。控制器用于在控制至少一个光源发送定位信号的同时，还控制发送定位信号以外的光源发送与定位信号相同长度的空闲信号。接收装置用于依次接收距接收装置水平距离在预设范围内至少三个光源发送的定位信号，并根据接收到的至少三个光源发送的定位信号进行定位。本发明提供的可见光定位系统，在提供定位功能的同时，也提供日常照明的功能，并且有效避免光源闪烁，以及编码和解码简单，一步运算即可获得净光能，减少累积误差，节约了运算时间，降低了硬件成本等优点。

Description

可见光定位系统及方法

技术领域

本发明涉及可见光定位术领域，具体而言，涉及一种可见光定位系统及方法。

背景技术

目前基于可见光的室内定位系统才刚刚兴起。现有的可见光定位方法或系统在进行定位时，存在LED灯闪烁问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可见光定位系统及方法，以解决上述问题。

第一方面，本发明实施例还提供一种可见光定位系统，包括发射装置和接收装置，所述发射装置包括多个光源及与每个光源电连接的控制器；

所述控制器，用于控制至少一个光源发送不同的定位信号；

所述控制器，还用于在控制所述至少一个光源发送所述定位信号的同时，还控制发送定位信号以外的光源发送与所述定位信号相同长度的空闲信号；

所述接收装置，用于依次接收距所述接收装置水平距离在预设范围内至少三个光源发送的定位信号，并根据接收到的所述至少三个光源发送的定位信号进行定位；

其中，所述定位信号包括起始帧、数据帧组和结束帧，所述数据帧组包括至少一个第一数据帧和/或第二数据帧，所述空闲信号包括至少三个空闲帧，所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧均包括帧头、定位区及调整区；

所述定位区用于区别各个起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧，及根据第一数据帧和/或第二数据帧的定位区对应的能量进行定位；

所述调整区用于调整起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的能量，使所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的平均能量相同。

本发明实施例提供的可见光定位系统，控制器在控制光源发送所述定位信号的同时，还控制发送定位信号以外的光源发送与所述定位信号相同长度的空闲信号，使其在提供定位功能的同时，也提供日常照明的功能。并且定位信号的长度与空闲信号相等，通过调整区使定位信号包括的起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧与空闲信号包括的空闲帧的平均能量相同，从而有效地避免光源的闪烁问题。

进一步地，所述控制器控制所述光源发送一个起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧或空闲帧的时间小于或等于2.4毫秒。

进一步地，所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧包括12位控制码，所述帧头是指前四位控制码，所述定位区是指第五位至第八位控制码，所述定位区包括3区前半区、3区后半区、4区前半区和4区后半区，所述3区前半区是指第五位控制码，所述3区后半区是指第六位控制码，所述4区前半区是指第七位控制码，所述4区后半区是指第八位控制码，所述调整区是指最后四位控制码，所述接收装置包括：

光源识别模块，用于依次接收距所述接收装置水平距离在预设范围内的光源发送的定位信号，并根据帧形态识别每个定位信号，从而识别发送该定位信号的光源；

距离计算模块，用于根据第一差值和/或第二差值依次计算发送所述定位信号的至少三个光源分别距所述接收装置的距离；

定位模块，用于根据所述至少三个光源分别距所述接收装置的距离进行定位；

其中，所述第一差值为所述接收装置接收到的每个光源发送的定位信号中与所述第一数据帧的3区前半区对应的能量的均值和3区后半区对应的能量的均值之差的绝对值，所述第二差值为接收到的每个光源发送的定位信号中与所述第二数据帧的4区前半区对应的能量的均值和4区后半区对应的能量的均值之差的绝对值。

进一步地，所述起始帧的控制码为110010100000，所述结束帧的控制码为110001010000，所述第一数据帧的控制码为110010000100，所述第二数据帧的控制码为110000100100，所述空闲帧的控制码为110000000110。

进一步地，所述起始帧的控制码为110010100000，所述结束帧的控制码为110001010000，所述第一数据帧的控制码为110001000100，所述第二数据帧的控制码为110000010100，所述空闲帧的控制码为110000000110。

进一步地，所述起始帧的控制码为110001011110，所述结束帧的控制码为110010101110，所述第一数据帧的控制码为110001111010，所述第二数据帧的控制码为110011011010，所述空闲帧的控制码为110011110100。

进一步地，所述起始帧的控制码为110001011110，所述结束帧的控制码为110010101110，所述第一数据帧的控制码为110010111010，所述第二数据帧的控制码为110011101010，所述空闲帧的控制码为110011110100。

第二方面，本发明实施例提供了一种可见光定位方法，应用于可见光定位系统，所述可见光定位系统包括发射装置和接收装置，所述发射装置包括多个光源及与每个光源电连接的控制器，所述方法包括：

所述控制器控制至少一个光源发送不同的定位信号；

所述控制器在控制所述至少一个光源发送所述定位信号的同时，还控制发送定位信号以外的光源发送与所述定位信号相同长度的空闲信号；

所述接收装置依次接收距所述接收装置水平距离在预设范围内至少三个光源发送的定位信号，并根据接收到的所述至少三个光源发送的定位信号进行定位；

其中，所述定位信号包括起始帧、数据帧组和结束帧，所述数据帧组包括至少一个第一数据帧和/或第二数据帧，所述空闲信号包括至少三个空闲帧，所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧均包括帧头、定位区及调整区；

所述定位区用于区别各个起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧，及根据第一数据帧和/或第二数据帧的定位区对应的能量进行定位；

所述调整区用于调整起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的能量，使所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的平均能量相同。

本发明实施例提供的可见光定位方法，控制器在控制光源发送所述定位信号的同时，还控制发送定位信号以外的光源发送与所述定位信号相同长度的空闲信号，使其在提供定位功能的同时，也提供日常照明的功能。并且定位信号的长度与空闲信号相等，通过调整区使定位信号包括的起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧与空闲信号包括的空闲帧的平均能量相同，从而有效地避免光源的闪烁问题。

进一步地，所述控制器控制所述光源发送一个起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧或空闲帧的时间小于或等于2.4毫秒。

进一步地，所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧包括12位控制码，所述帧头是指前四位控制码，所述定位区是指第五位至第八位控制码，所述定位区包括3区前半区、3区后半区、4区前半区和4区后半区，所述3区前半区是指第五位控制码，所述3区后半区是指第六位控制码，所述4区前半区是指第七位控制码，所述4区后半区是指第八位控制码，所述接收装置依次接收距所述接收装置水平距离在预设范围内至少三个光源发送的定位信号，并根据接收到的所述至少三个光源发送的定位信号进行定位的步骤包括：

所述接收装置依次接收距所述接收装置水平距离在预设范围内的光源发送的定位信号，并根据帧形态识别每个定位信号，从而识别发送该定位信号的光源；

所述接收装置根据第一差值和/或第二差值依次计算发送所述定位信号的至少三个光源分别距所述接收装置的距离；

所述接收装置根据所述至少三个光源分别距所述接收装置的距离进行定位；

其中，所述第一差值为所述接收装置接收到的每个光源发送的定位信号中与所述第一数据帧的3区前半区对应的能量的均值和3区后半区对应的能量的均值之差的绝对值，所述第二差值为接收到的每个光源发送的定位信号中与所述第二数据帧的4区前半区对应的能量的均值和4区后半区对应的能量的均值之差的绝对值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种可见光定位系统的方框示意图；

图2为本发明实施例提供的发射装置的一种光源分布示意图；

图3为本发明实施例提供的发射装置的另一种光源分布示意图；

图4为本发明实施例提供的发射装置的另一种光源分布示意图；

图5为本发明实施例提供的发射装置的另一种光源分布示意图；

图6为本发明实施例提供的发射装置的另一种光源分布示意图；

图7为本发明实施例提供的发射装置的另一种光源分布示意图；

图8为图2所示的光源所在位置的编号图；

图9为本发明实施例提供的起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的一种波形图；

图10为本发明实施例提供的起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的另一种波形图；

图11为本发明实施例提供的起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的另一种波形图；

图12为本发明实施例提供的起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的另一种波形图；

图13为本发明实施例提供的起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的另一种波形图；

图14为本发明实施例提供的起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的另一种波形图；

图15为本发明实施例提供的起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的另一种波形图；

图16为本发明实施例提供的起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的另一种波形图；

图17为本发明实施例提供的一种接收装置的方框示意图；

图18为本发明实施例提供的一种可见光定位方法的流程图；

图19为一实施方式中图18所示步骤S130包括的子步骤的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-可见光定位系统；10-发射装置；50-接收装置；11-光源；15-控制器；51-光源识别模块；53-距离计算模块；55-定位模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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定义和解释。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。

请参阅图1，本发明实施例提供一种可见光定位系统1。所述可见光定位系统1包括发射装置10和接收装置50。所述发射装置10包括多个光源11及与每个光源11电连接的控制器15。

所述多个光源11的分布方式在此不作限定。例如，所述多个光源11可以以正方形、长方形、平行四边形或三角形的分布方式铺设于所述天花板，分别如图2、图3、图4、图5所示。所述多个光源11还可以在天花板的边界以不规则图形的分布方式铺设于所述天花板，分别如图6、图7所示。其中，所述光源11为应用于可见光定位的所有发光器件，如白色LED灯珠。所述天花板是指用于承载光源11的物体，并不仅限于屋顶。

所述控制器15用于控制至少一个光源11发送不同的定位信号。所述控制器15对光源11的控制顺序和控制方法不作限定，可以根据实际情况灵活决定。例如，控制器15可以每次控制一个光源11发送定位信号，也可以每次控制两个或多个光源11发送定位信号。控制器15可以先控制位于这个位置或这几个位置的光源11发送定位信号，也可以先控制那个位置或那几个位置的光源11发送定位信号。为了方便描述，对图2中的光源11所在的位置进行编号，得到如图8所示。将图8中位于圆圈内的编号称作时序号，将圆圈右上角的编号称作标识号。控制器15可以按标识号从小到大依次控制每个光源11发送定位信号，或者可以按标识号从大到小依次控制每个光源11发送定位信号，亦或可以按标识号随机或预设顺序依次控制每个光源11发送定位信号。控制器15也可以每次控制时序号相同的所有光源11发送定位信号，例如，按时序号从小到大、从大到小、随机或预设顺序依次控制光源11发送定位信号。例如，先控制所有时序号为1的所有光源11发送定位信号，再控制所有时序号为2的所有光源11发送定位信号等。

其中，所述定位信号包括起始帧、数据帧组和结束帧，所述数据帧组包括至少一个第一数据帧和/或第二数据帧。所述控制器15还用于在控制所述至少一个光源11发送所述定位信号的同时，还控制发送定位信号以外的光源11发送与所述定位信号相同长度的空闲信号。所述空闲信号包括至少三个空闲帧。因此，本发明提供的可见光定位系统1可以在提供定位功能的同时，也提供日常照明的功能。

所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧均包括帧头、定位区及调整区。所述帧头用于从接收装置50接收到的串行数据中识别起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的起始位置。所述定位区用于区别各个起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧，及根据第一数据帧和/或第二数据帧的定位区对应的能量进行定位。所述调整区用于调整起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的能量，使所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的平均能量相同，以避免光源11的闪烁问题。

在实际电路中，即使设置所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的平均能量相同，但电路噪声和电源波动仍可能导致光源11轻微闪烁。经发明人研究发现，当所述控制器15控制所述光源11发送一个起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧或空闲帧的时间小于或等于2.4毫秒，人眼完全不能感觉到这种轻微闪烁现象。优选地，所述控制器15控制所述光源11发送一个起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧或空闲帧的时间小于或等于2.4毫秒。

所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧包括12位控制码。所述帧头是指前四位控制码，所述定位区是指第五位至第八位控制码，所述调整区是指最后四位控制码。所述帧头包括1区、2区。所述1区是指前两位控制码，所述2区是指第三位和第四位控制码。所述定位区包括3区前半区、3区后半区、4区前半区和4区后半区。所述3区前半区是指第五位控制码，所述3区后半区是指第六位控制码，所述4区前半区是指第七位控制码，所述4区后半区是指第八位控制码。

所述控制码可以由多个1和0组成。其中，所述控制器15发送的控制码为1时，光源11发光；所述控制器15发送的控制码为0时，光源11不发光。反之亦然，所述控制器15发送的控制码为1时，光源11不发光；所述控制器15发送的控制码为0时，光源11发光。因而，接收装置50可以通过根据其接收到的能量强度等检测光源11发光或不发光，从而获得控制器15发送的控制码。控制码对应于光源11的开关状态，即发光和不发光。光源11发光可以是在控制器15发送高电平时，也可以是在控制器15发送低电平时。因此，控制码1可以对应高电平，也可以对应低电平。相应地，控制码0可以对应低电平，也可以对应高电平。

根据上述设计原则，所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的控制码可以是，但不限于，如下所示。

所述起始帧的控制码为110010100000，所述结束帧的控制码为110001010000，所述第一数据帧的控制码为110010000100，所述第二数据帧的控制码为110000100100，所述空闲帧的控制码为110000000110。在本实施方式中，每个帧都有四个1，每个帧的能量相同。当控制码1对应高电平，0对应低电平时，所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的波形，如图9所示。当控制码1对应低电平，0对应高电平时，所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的波形，如图10所示。若图10和图9所示的实施方式中，每个光源11发光的能耗相同，则图10所示的实施方式的能耗是图9所示的实施方式的能耗的两倍。

所述起始帧的控制码为110010100000，所述结束帧的控制码为110001010000，所述第一数据帧的控制码为110001000100，所述第二数据帧的控制码为110000010100，所述空闲帧的控制码为110000000110。在本实施方式中，每个帧都有四个1，每个帧的能量相同。当控制码1对应高电平，0对应低电平时，所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的波形，如图11所示。若图11和图9所示的实施方式中，每个光源11发光的能耗相同，则图11所示的实施方式的能耗与图9所示的实施方式的能耗的相同。当控制码1对应低电平，0对应高电平时，所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的波形，如图12所示。若图12和图9所示的实施方式中，每个光源11发光的能耗相同，则图12所示的实施方式的能耗是图9所示的实施方式的能耗的两倍。

所述起始帧的控制码为110001011110，所述结束帧的控制码为110010101110，所述第一数据帧的控制码为110001111010，所述第二数据帧的控制码为110011011010，所述空闲帧的控制码为110011110100。在本实施方式中，每个帧都有七个1，每个帧的能量相同。当控制码1对应高电平，0对应低电平时，所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的波形，如图13所示。若图13和图9所示的实施方式中，每个光源11发光的能耗相同，则图13所示的实施方式的能耗大于图9所示的实施方式的能耗。当控制码1对应低电平，0对应高电平时，所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的波形，如图14所示。若图14和图9所示的实施方式中，每个光源11发光的能耗相同，则图14所示的实施方式的能耗大于图9所示的实施方式的能耗。

所述起始帧的控制码为110001011110，所述结束帧的控制码为110010101110，所述第一数据帧的控制码为110010111010，所述第二数据帧的控制码为110011101010，所述空闲帧的控制码为110011110100。在本实施方式中，每个帧都有七个1，每个帧的能量相同。当控制码1对应高电平，0对应低电平时，所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的波形，如图15所示。若图15和图9所示的实施方式中，每个光源11发光的能耗相同，则图15所示的实施方式的能耗大于图9所示的实施方式的能耗。当控制码1对应低电平，0对应高电平时，所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的波形，如图16所示。若图16和图9所示的实施方式中，每个光源11发光的能耗相同，则图16所示的实施方式的能耗大于图9所示的实施方式的能耗。

从上可知，图9至图16所示的实施方式的原理相同，能耗不同。从图9至图16可以看出：起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的帧头波形相同，并且帧头的波形与起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的任意段及定位信号和空闲信号的任意段的波形不同。因此，通过帧头可以从接收装置50接收到的串行数据中识别起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的起始位置。起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的定位区波形不同。因此，通过定位区可以区别各个起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧。并且，空闲帧的定位区为持续低电平或高电平，第一数据帧的定位区和第二数据帧的定位区均包括高电平和低电平。因此，根据叠加原理，通过第一数据帧和/或第二数据帧的定位区对应的能量进行定位。通过调整区使起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的平均能量相同。图9和图11所示的实施方式的能耗相对最低，图10和图12所示的实施方式的能耗相对最高。由于图9至图16所示的实施方式的原理相同，以下仅以图9所示的实施方式为例说明接收装置50如何定位。

所述接收装置50用于依次接收距所述接收装置50水平距离在预设范围内至少三个光源11发送的定位信号，并根据接收到的所述至少三个光源11发送的定位信号进行定位。所述接收装置50可以是包括处理器的光敏检测设备。优选地，请参阅图17，该接收装置50包括光源识别模块51、距离计算模块53和定位模块55。

光源识别模块51用于依次接收距所述接收装置50水平距离在预设范围内的光源11发送的定位信号，并根据帧波形识别每个定位信号，从而识别发送该定位信号的光源11。

从上可知，定位信号包括起始帧、数据帧组和结束帧，所述数据帧组包括至少一个第一数据帧和/或第二数据帧。因此，识别定位信号的过程可以包括：根据帧波形识别起始帧，识别第一数据帧和/或第二数据帧，及识别结束帧；根据起始帧、第一数据帧和/或第二数据帧、结束帧的组合形式识别定位信号。

具体实施方式可以是，但不限于，光源识别模块51依次接收距所述接收装置50水平距离在预设范围内的光源11发送的定位信号，将实际接收到的信号进行光电变换，然后进行A/D采样。采样频率应该高于奈奎斯特采样定理的要求，具体采样频率可以根据实际应用调整。设对1区至4区的采样点数为N，调整区的数据可以忽略不计。以图9为例，根据帧波形识别起始帧，识别第一数据帧和/或第二数据帧，及识别结束帧：①连续采样2N个点，直到发现前1到N个点组成的信号和N+1至2N个点组成的信号形成下降沿，以识别帧头。②识别出帧头后，继续连续采样2N个点，前1到N个点组成的信号对应3区的信号，N+1至2N个点组成的信号对就4区的信号。若3区和4区均包括下降沿，则识别为起始帧。若3区包括下降沿，4区为持续低电平，则识别为第一数据帧。若3区为持续低电平，4区包括下降沿，则识别为第二数据帧。若3区和4区均包括上升沿，则识别为结束帧。当识别出结束帧，则停止识别，识别出的起始帧、数据帧组和结束帧构成有效定位信号。根据定位信号与标识号的对应关系，即可获得光源11的标识号，从而识别发送该定位信号的光源11。

距离计算模块53用于根据第一差值和/或第二差值依次计算发送所述定位信号的至少三个光源11分别距所述接收装置50的距离。其中，所述第一差值为所述接收装置50接收到的每个光源11发送的定位信号中与所述第一数据帧的3区前半区对应的能量的均值和3区后半区对应的能量的均值之差的绝对值。所述第二差值为接收到的每个光源11发送的定位信号中与所述第二数据帧的4区前半区对应的能量的均值和4区后半区对应的能量的均值之差的绝对值。

以图9为例，所述接收装置50接收到的每个光源11发送的定位信号中与所述第一数据帧的3区前半区对应的能量的均值为包括背景光的全部光能量的均值。所述接收装置50接收到的每个光源11发送的定位信号中与所述第一数据帧的3区后区对应的能量的均值为背景光的能量的均值。同理，所述接收装置50接收到的每个光源11发送的定位信号中与所述第二数据帧的4前半区对应的能量的均值为包括背景光的全部光能量的均值。所述接收装置50接收到的每个光源11发送的定位信号中与所述第二数据帧的4后区对应的能量的均值为背景光的能量的均值。因此，第一差值和第二差值为所述接收装置50接收到的可用于定位的净光能，有效干净地抑制了背景光。根据发送该定位信号的光源11的光能与接收装置50接收到的净光能，结合光能衰减与距离的关系，即可获得发送该定位信号的光源11距接收装置50的距离。

一个定位信号可能包括多个第一数据帧和/或第二数据帧，则所述接收装置50可以得到多个第一差值和或第二差值。在进行距离计算时，可以选取所述多个第一差值和或第二差值的其中一个用于计算发送该定位信号的光源11距接收装置50的距离。也可以，选取所述多个第一差值和或第二差值的几个或全部的平均值或加权平均值用于计算发送该定位信号的光源11距接收装置50的距离。同理，还可以是根据多个第一差值和/或第二差值计算多个距离，选取所述多个距离中的一个作为发送该定位信号的光源11距接收装置50的距离，或选取所述多个距离的几个或全部的平均值或加权平均值作为发送该定位信号的光源11距接收装置50的距离。

相较于现有技术中，采用FFT、IFFT等复杂算法进行定位，或根据能量强度低精度定位到子区域中，本发明提供的可见光定位系统1编码和解码简单，一步运算即可获得净光能，减少多次复杂数学计算引起的累积误差，节约了运算时间，降低了硬件成本。

定位模块55用于根据所述至少三个光源11分别距所述接收装置50的距离进行定位。

在上述基础上，如图18所示，本发明实施例还提供一种可见光定位方法，应用于上述可见光定位系统1。请参阅图18，是本发明实施例提供的一种可见光定位方法的流程图。所述可见光定位方法包括：步骤S110、步骤S120和步骤S130。

步骤S110，控制器15控制至少一个光源11发送不同的定位信号。

其中，所述定位信号包括起始帧、数据帧组和结束帧，所述数据帧组包括至少一个第一数据帧和/或第二数据帧。

步骤S120，所述控制器15在控制所述至少一个光源11发送所述定位信号的同时，还控制发送定位信号以外的光源11发送与所述定位信号相同长度的空闲信号。

所述空闲信号包括至少三个空闲帧。所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧均包括帧头、定位区及调整区。所述帧头用于从接收装置50接收到的串行数据中识别起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的起始位置。所述定位区用于区别各个起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧，及根据第一数据帧和/或第二数据帧的定位区对应的能量进行定位。所述调整区用于调整起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的能量，使所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的平均能量相同，以避免光源11的闪烁问题。在实际电路中，即使设置所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的平均能量相同，但电路噪声和电源波动仍可能导致光源11轻微闪烁。经发明人研究发现，当所述控制器15控制所述光源11发送一个起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧或空闲帧的时间小于或等于2.4毫秒，人眼完全不能感觉到这种轻微闪烁现象。优选地，所述控制器15控制所述光源11发送一个起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧或空闲帧的时间小于或等于2.4毫秒。

步骤S130，所述接收装置50依次接收距所述接收装置50水平距离在预设范围内至少三个光源11发送的定位信号，并根据接收到的所述至少三个光源11发送的定位信号进行定位。

请参阅图19，优选地，步骤S130包括由所述接收装置50执行的子步骤S131、子步骤S133和子步骤S135。

子步骤S131，依次接收距所述接收装置50水平距离在预设范围内的光源11发送的定位信号，并根据帧形态识别每个定位信号，从而识别发送该定位信号的光源11。

由于子步骤S131与图17所示的光源识别模块51的实现原理类似，因此在此不作更多说明。

子步骤S133，根据第一差值和/或第二差值依次计算发送所述定位信号的至少三个光源11分别距所述接收装置50的距离。

由于子步骤S133与图17所示的距离计算模块53的实现原理类似，因此在此不作更多说明。

子步骤S135，根据所述至少三个光源11分别距所述接收装置50的距离进行定位。

由于子步骤S135与图17所示的定位模块55的实现原理类似，因此在此不作更多说明。

本发明实施例提供的可见光定位系统1，在提供定位功能的同时，也提供日常照明的功能，并且有效避免光源11闪烁，以及编码和解码简单，一步运算即可获得净光能，减少多步复杂数学计算引起的累积误差，节约了运算时间，降低了硬件成本等优点。

本发明实施例提供的可见光定位方法，应用于上述可见光定位系统1，因而具有与上述可见光定位系统1类似的有益效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可见光定位系统，其特征在于，包括发射装置和接收装置，所述发射装置包括多个光源及与每个光源电连接的控制器；

所述控制器，用于控制至少一个光源发送不同的定位信号；

所述控制器，还用于在控制所述至少一个光源发送所述定位信号的同时，还控制发送定位信号以外的光源发送与所述定位信号相同长度的空闲信号；

所述接收装置，用于依次接收距所述接收装置水平距离在预设范围内至少三个光源发送的定位信号，并根据接收到的所述至少三个光源发送的定位信号进行定位；

其中，所述定位信号包括起始帧、数据帧组和结束帧，所述数据帧组包括至少一个第一数据帧和/或第二数据帧，所述空闲信号包括至少三个空闲帧，所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧均包括帧头、定位区及调整区；

所述定位区用于区别各个起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧，及根据第一数据帧和/或第二数据帧的定位区对应的能量进行定位；

所述调整区用于调整起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的能量，使所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的平均能量相同；

所述能量为所述光源的光强。

2.根据权利要求1所述的可见光定位系统，其特征在于，所述控制器控制所述光源发送一个起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧或空闲帧的时间小于或等于2.4毫秒。

3.根据权利要求1所述的可见光定位系统，其特征在于，所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧包括12位控制码，所述帧头是指前四位控制码，所述定位区是指第五位至第八位控制码，所述定位区包括3区前半区、3区后半区、4区前半区和4区后半区，所述3区前半区是指第五位控制码，所述3区后半区是指第六位控制码，所述4区前半区是指第七位控制码，所述4区后半区是指第八位控制码，所述调整区是指最后四位控制码，所述接收装置包括：

光源识别模块，用于依次接收距所述接收装置水平距离在预设范围内的光源发送的定位信号，并根据帧波形识别每个定位信号，从而识别发送该定位信号的光源；

距离计算模块，用于根据第一差值和/或第二差值依次计算发送所述定位信号的至少三个光源分别距所述接收装置的距离；

定位模块，用于根据所述至少三个光源分别距所述接收装置的距离进行定位；

其中，所述第一差值为所述接收装置接收到的每个光源发送的定位信号中与所述第一数据帧的3区前半区对应的能量的均值和3区后半区对应的能量的均值之差的绝对值，所述第二差值为接收到的每个光源发送的定位信号中与所述第二数据帧的4区前半区对应的能量的均值和4区后半区对应的能量的均值之差的绝对值。

4.根据权利要求1-3任一项所述的可见光定位系统，其特征在于，所述起始帧的控制码为110010100000，所述结束帧的控制码为110001010000，所述第一数据帧的控制码为110010000100，所述第二数据帧的控制码为110000100100，所述空闲帧的控制码为110000000110。

5.根据权利要求1-3任一项所述的可见光定位系统，其特征在于，所述起始帧的控制码为110010100000，所述结束帧的控制码为110001010000，所述第一数据帧的控制码为110001000100，所述第二数据帧的控制码为110000010100，所述空闲帧的控制码为110000000110。

6.根据权利要求1-3任一项所述的可见光定位系统，其特征在于，所述起始帧的控制码为110001011110，所述结束帧的控制码为110010101110，所述第一数据帧的控制码为110001111010，所述第二数据帧的控制码为110011011010，所述空闲帧的控制码为110011110100。

7.根据权利要求1-3任一项所述的可见光定位系统，其特征在于，所述起始帧的控制码为110001011110，所述结束帧的控制码为110010101110，所述第一数据帧的控制码为110010111010，所述第二数据帧的控制码为110011101010，所述空闲帧的控制码为110011110100。

8.一种可见光定位方法，其特征在于，应用于可见光定位系统，所述可见光定位系统包括发射装置和接收装置，所述发射装置包括多个光源及与每个光源电连接的控制器，所述方法包括：

所述控制器控制至少一个光源发送不同的定位信号；

所述控制器在控制所述至少一个光源发送所述定位信号的同时，还控制发送定位信号以外的光源发送与所述定位信号相同长度的空闲信号；

所述接收装置依次接收距所述接收装置水平距离在预设范围内至少三个光源发送的定位信号，并根据接收到的所述至少三个光源发送的定位信号进行定位；

其中，所述定位信号包括起始帧、数据帧组和结束帧，所述数据帧组包括至少一个第一数据帧和/或第二数据帧，所述空闲信号包括至少三个空闲帧，所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧均包括帧头、定位区及调整区；

所述定位区用于区别各个起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧，及根据第一数据帧和/或第二数据帧的定位区对应的能量进行定位；

所述调整区用于调整起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的能量，使所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧的平均能量相同；

所述能量为所述光源的光强。

9.根据权利要求8所述的可见光定位方法，其特征在于，所述控制器控制所述光源发送一个起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧或空闲帧的时间小于或等于2.4毫秒。

10.根据权利要求8或9所述的可见光定位方法，其特征在于，所述起始帧、结束帧、第一数据帧、第二数据帧和空闲帧包括12位控制码，所述帧头是指前四位控制码，所述定位区是指第五位至第八位控制码，所述定位区包括3区前半区、3区后半区、4区前半区和4区后半区，所述3区前半区是指第五位控制码，所述3区后半区是指第六位控制码，所述4区前半区是指第七位控制码，所述4区后半区是指第八位控制码，所述接收装置依次接收距所述接收装置水平距离在预设范围内至少三个光源发送的定位信号，并根据接收到的所述至少三个光源发送的定位信号进行定位的步骤包括：

所述接收装置依次接收距所述接收装置水平距离在预设范围内的光源发送的定位信号，并根据帧波形识别每个定位信号，从而识别发送该定位信号的光源；

所述接收装置根据第一差值和/或第二差值依次计算发送所述定位信号的至少三个光源分别距所述接收装置的距离；

所述接收装置根据所述至少三个光源分别距所述接收装置的距离进行定位；

其中，所述第一差值为所述接收装置接收到的每个光源发送的定位信号中与所述第一数据帧的3区前半区对应的能量的均值和3区后半区对应的能量的均值之差的绝对值，所述第二差值为接收到的每个光源发送的定位信号中与所述第二数据帧的4区前半区对应的能量的均值和4区后半区对应的能量的均值之差的绝对值。