CN107479079A - 一种基于pdr与led结合的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于PDR与LED结合的方法，基于PDR与LED结合的方法的设备由手持终端、LED照明装置和LED接收器组成，所述的基于PDR与LED结合的方法具体步骤如下：a，初始定位；b，当LED照明装置满足照射条件时，手持终端计算行人的平均步长的方法是，用从GPS开始测量起经过的距离除以上面的计步器算法得出的步数；c，计算偏差；d，开发卡尔曼滤波算法；e，通过手持终端和LED接收器，实现准确读出目标在LED覆盖范围的进出时间，并与PDR数据相结合，判断目标在LED覆盖范围内的进出点，并且利用PDR数据整体进行合并建模并求解。该种发明不仅灵活利用现有资源，实现低投入高精度的室内导航需求，而且解决了单一定位技术不稳定的特点，提高了定位算法的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及定位技术领域，具体为一种基于PDR与LED结合的方法。
背景技术
快速精确搜寻定位目标是各行各业迫切需要解决的难题，高精度轨迹追踪是解决该问题的有效途径。然而，现有的定位技术种类繁多，稳定性差，成本高，成为该技术推广应用的一个瓶颈，说到定位服务，人们最多想到的是基于GPS系统的定位导航系统，然而GPS系统定位性能受遮蔽物的影响很大，而人们生活中大部分的时间生活在室内，当用户在室内活动时，比如说仓库管理，商场购物，还有医院医护，GPS就完全无法满足人们的需求。所以最近几年，室内定位由于其广阔的市场前景而吸引到国内外研究机构们的关注，那么如何发明出一种基于PDR与LED结合的方法，这成为我们需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于PDR与LED结合的方法，解决了背景技术中所提出的问题。
为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：一种基于PDR与LED结合的方法，所述基于PDR与LED结合的方法的设备由手持终端、LED照明装置和LED接收器组成，所述的基于PDR与LED结合的方法具体步骤如下：
a,初始定位，发送LED灯的位置信息以及辐射半径利用GPS进行精准定位，利用手持终端发出信号，通过LED照明装置传出信号通过LED接收器传输至手持终端，利用加速度计精确检测脚步,
b,当LED照明装置满足照射条件时，手持终端计算行人的平均步长的方法是，用从GPS开始测量起经过的距离除以上面的计步器算法得出的步数。
c，整合加速度计、陀螺仪、磁力计和LED接收器的数据求解精确的前进信息，在估算完步长后，求解方式通过以LED照明装置为参考点的绝对前进方向，在一个无额外散光的的环境内，加速度计和磁力计测量结果产生的倾斜度修正的数字罗盘能够提供以地球北极为参照点的精确的前进方向。
d，开发卡尔曼滤波算法，合并10-D传感器模组数据与GPS数据，所有的GPS接收器都有1个PPS(脉冲/秒)输出信号，使GPS与手持终端的数据传输同步，传感器的采样速率可以更快，例如50Hz或100Hz，当能够收到GPS卫星信号时，卡尔曼滤波器将使用GPS输出数据计算导航信息，相反，当GPS卫星信号被屏蔽时，使用LED照明装置发射光源的方法进行计算修正的传感器误差。
e，通过手持终端和LED接收器，实现准确读出目标在LED覆盖范围的进出时间，并与PDR数据相结合，判断目标在LED覆盖范围内的进出点，并且利用PDR数据整体进行合并建模并求解。
优选的，所述手持终端的内部系统包括内置传感器、信息处理单元和用户界面，所述信息处理单元:融合并处理来自接收器和内置传感器的数据，所述用户界面设为准确显示目标位置信息，所述内置传感器包括加速度计、陀螺仪、磁力计和GPS接收器。
优选的，所述的基于PDR与LED结合的方法基于光照强度衰减模型，光照强度的数据采集通过数模转换模块，所述LED照明装置入射角通过所述手持终端内部的陀螺仪提供所述LED照明装置的状态信息。
优选的，所述的基于PDR与LED结合的方法基于光照强度衰减模型，光照强度的数据采集通过数模转换模块，所述LED照明装置入射角通过所述手持终端内部的陀螺仪提供所述LED照明装置的状态信息。
优选的，采用多线程同步和异步机制，主要有存储数据线程、定位算法线程、航迹绘制线程，每10ms采集传感器数据一次，进入存储数据线程，把采集的数据存储在本地磁盘，用于分析数据变化，采集的数据每60组进行一次定位，进入定位算法线程。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.本发明的定位方法采用针对现存光通信定位中出现上述的问题，提出了PDR和LED无缝衔接的研究概念，一方面，PDR定位系统的实时性确保定位系统在任何时刻都可以以很小的计算代价获得用户的现位置，弥补了LED定位的内在的死角问题；另一方面，利用LED的定点精确定位又可以定期的重置PDR定位系统在长距离下的误差积累；两者都以自身的定位优势完美的避免了对方的劣势，实现PDR和LED定位的无缝结合，提高定位精度和实时性性能。
2.本发明的特色是充分利用现有LED照明资源信息，并分考虑计算智能手机PDR技术对定位性能影响，在不追加成本的基础上将室内导航的精度进一步提高，较好的具体创新，不仅灵活利用现有资源，实现低投入高精度的室内导航需求，而且解决了单一定位技术不稳定的特点，提高了定位算法的可靠性，稳定性和实用性。
附图说明
图1为本发明一种基于PDR与LED结合的方法的设备示意图。
图2为本发明基于光衰减模型的LED定位的有效区域和死角区域示意图
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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
实例1
一种基于PDR与LED结合的方法，所述基于PDR与LED结合的方法的设备由手持终端、LED照明装置和LED接收器组成，所述的基于PDR与LED结合的方法具体步骤如下：
a,初始定位，发送LED灯的位置信息以及辐射半径利用GPS进行精准定位，利用手持终端发出信号，通过LED照明装置传出信号通过LED接收器传输至手持终端，利用加速度计精确检测脚步,
b,当LED照明装置满足照射条件时，手持终端计算行人的平均步长的方法是，用从GPS开始测量起经过的距离除以上面的计步器算法得出的步数。
c，整合加速度计、陀螺仪、磁力计和LED接收器的数据求解精确的前进信息，在估算完步长后，求解方式通过以LED照明装置为参考点的绝对前进方向，在一个无额外散光的的环境内，加速度计和磁力计测量结果产生的倾斜度修正的数字罗盘能够提供以地球北极为参照点的精确的前进方向。
d，开发卡尔曼滤波算法，合并10-D传感器模组数据与GPS数据，所有的GPS接收器都有1个PPS(脉冲/秒)输出信号，使GPS与手持终端的数据传输同步，传感器的采样速率可以更快，例如50Hz或100Hz，当能够收到GPS卫星信号时，卡尔曼滤波器将使用GPS输出数据计算导航信息，相反，当GPS卫星信号被屏蔽时，使用LED照明装置发射光源的方法进行计算修正的传感器误差。
e，通过手持终端和LED接收器，实现准确读出目标在LED覆盖范围的进出时间，并与PDR数据相结合，判断目标在LED覆盖范围内的进出点，并且利用PDR数据整体进行合并建模并求解。
通过实验100米为实验距离，表格如下：
| 实验距离 | 移动速度 | 偏离距离 | 误差百分比 |
| 100m | 8km/h | 1.23m | 1.23％ |
| 100m | 5km/h | 0.98m | 0.98％ |
| 100m | 3km/h | -1.46m | 1.46％ |
实例2
一种基于PDR与LED结合的方法，所述基于PDR与LED结合的方法的设备由手持终端、LED照明装置和LED接收器组成，所述的基于PDR与LED结合的方法具体步骤如下：
a,初始定位，发送LED灯的位置信息以及辐射半径利用GPS进行精准定位，利用手持终端发出信号，通过LED照明装置传出信号通过LED接收器传输至手持终端，利用加速度计精确检测脚步,
b,当LED照明装置满足照射条件时，手持终端计算行人的平均步长的方法是，用从GPS开始测量起经过的距离除以上面的计步器算法得出的步数。
c，整合加速度计、陀螺仪、磁力计和LED接收器的数据求解精确的前进信息，在估算完步长后，求解方式通过以LED照明装置为参考点的绝对前进方向，在一个无额外散光的的环境内，加速度计和磁力计测量结果产生的倾斜度修正的数字罗盘能够提供以地球北极为参照点的精确的前进方向。
d，开发卡尔曼滤波算法，合并10-D传感器模组数据与GPS数据，所有的GPS接收器都有1个PPS(脉冲/秒)输出信号，使GPS与手持终端的数据传输同步，传感器的采样速率可以更快，例如50Hz或100Hz，当能够收到GPS卫星信号时，卡尔曼滤波器将使用GPS输出数据计算导航信息，相反，当GPS卫星信号被屏蔽时，使用LED照明装置发射光源的方法进行计算修正的传感器误差。
e，通过手持终端和LED接收器，实现准确读出目标在LED覆盖范围的进出时间，并与PDR数据相结合，判断目标在LED覆盖范围内的进出点，并且利用PDR数据整体进行合并建模并求解。
通过实验400米为实验距离，表格如下：
| 实验距离 | 移动速度 | 偏离距离 | 误差百分比 |
| 400m | 8km/h | 6.08 | 1.52％ |
| 400m | 5km/h | 5.12 | 1.28％ |
| 400m | 3km/h | 4.54 | 1.14％ |
工作原理：需要说明的是，本发明的定位方法采用针对现存光通信定位中出现上述的问题，提出了PDR和LED无缝衔接的研究概念，一方面，PDR定位系统的实时性确保定位系统在任何时刻都可以以很小的计算代价获得用户的现位置，弥补了LED定位的内在的死角问题；另一方面，利用LED的定点精确定位又可以定期的重置PDR定位系统在长距离下的误差积累；两者都以自身的定位优势完美的避免了对方的劣势，实现PDR和LED定位的无缝结合，提高定位精度和实时性性能，该发明不仅灵活利用现有资源，实现低投入高精度的室内导航需求，而且解决了单一定位技术不稳定的特点，提高了定位算法的可靠性，稳定性和实用性
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (5)
1.一种基于PDR与LED结合的方法，其特征在于：所述基于PDR与LED结合的方法的设备由手持终端、LED照明装置和LED接收器组成，所述的基于PDR与LED结合的方法具体步骤如下：
a,初始定位，发送LED灯的位置信息以及辐射半径利用GPS进行精准定位，利用手持终端发出信号，通过LED照明装置传出信号通过LED接收器传输至手持终端，利用加速度计精确检测脚步,
b,当LED照明装置满足照射条件时，手持终端计算行人的平均步长的方法是，用从GPS开始测量起经过的距离除以上面的计步器算法得出的步数。
c，整合加速度计、陀螺仪、磁力计和LED接收器的数据求解精确的前进信息，在估算完步长后，求解方式通过以LED照明装置为参考点的绝对前进方向，在一个无额外散光的的环境内，加速度计和磁力计测量结果产生的倾斜度修正的数字罗盘能够提供以地球北极为参照点的精确的前进方向。
d，开发卡尔曼滤波算法，合并10-D传感器模组数据与GPS数据，所有的GPS接收器都有1个PPS(脉冲/秒)输出信号，使GPS与手持终端的数据传输同步，传感器的采样速率可以更快，例如50Hz或100Hz，当能够收到GPS卫星信号时，卡尔曼滤波器将使用GPS输出数据计算导航信息，相反，当GPS卫星信号被屏蔽时，使用LED照明装置发射光源的方法进行计算修正的传感器误差。
e，通过手持终端和LED接收器，实现准确读出目标在LED覆盖范围的进出时间，并与PDR数据相结合，判断目标在LED覆盖范围内的进出点，并且利用PDR数据整体进行合并建模并求解。
2.根据权利要求1所述的一种基于PDR与LED结合的方法，其特征在于：所述手持终端的内部系统包括内置传感器、信息处理单元和用户界面，所述信息处理单元:融合并处理来自接收器和内置传感器的数据，所述用户界面设为准确显示目标位置信息，所述内置传感器包括加速度计、陀螺仪、磁力计和GPS接收器。
3.根据权利要求1所述的一种基于PDR与LED结合的方法，其特征在于：所述LED照明装置之间的间隔为不足一米，定位区域设有有三个或者三个以上的LED照射装置，且定位区域被限制在LED有效照射的区域内。
4.根据权利要求1所述的一种基于PDR与LED结合的方法，其特征在于：所述的基于PDR与LED结合的方法基于光照强度衰减模型，光照强度的数据采集通过数模转换模块，所述LED照明装置入射角通过所述手持终端内部的陀螺仪提供所述LED照明装置的状态信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于PDR与LED结合的方法，其特征在于：采用多线程同步和异步机制，主要有存储数据线程、定位算法线程、航迹绘制线程，每10ms采集传感器数据一次，进入存储数据线程，把采集的数据存储在本地磁盘，用于分析数据变化，采集的数据每60组进行一次定位，进入定位算法线程。
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