CN108111223A - Led定位装置、室内定位系统以及室内定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED定位装置、室内定位系统以及室内定位方法，涉及室内定位技术领域。解决了现有技术存在定位不够准确技术问题。该LED定位装置，包括图像采集器、方向传感器以及分析处理模块，图像采集器用于采集LED发光器件发光时的图像；方向传感器用于在采集图像时感应LED定位装置或图像采集器的方向信息；分析处理模块用于从图像分析出LED发光器件的ID，并根据ID得到LED发光器件与图像采集器之间的距离信息，然后根据距离信息以及方向信息得出LED定位装置的具体位置信息。该室内定位系统包括本发明提供的LED定位装置。本发明用于提高室内定位的精度。

Description

LED定位装置、室内定位系统以及室内定位方法

技术领域

本发明涉及室内定位技术领域，尤其涉及一种LED定位装置、设置该LED定位装置的室内定位系统以及室内定位方法。

背景技术

随着社会的发展，人们对位置服务的需求越来越强烈，虽然卫星定位(例如GPS)技术越来越成熟，应用范围也越来越广泛，但在建筑物内和人口密度非常大的社区、商场，卫星定位技术能够接收到的信号非常的微弱，无法实现准确的定位功能。为了填补卫星定位的这一盲区，各种室内定位技术应运而生。

LED灯的快速普及令可见光通信技术(LED白光通信技术)成为了最新最具期待的室内定位技术，大大地提高了定位的精度。

该技术的原理是将需要传输的信息编译成一段调制信号，用脉宽调制的方法附加到LED灯具的驱动电流上，利用LED灯具作为发射载体，当用户进入灯具照明区域，以不增加任何硬件的智能手机接收并识别光信号，解析出灯具发送的唯一身份识别信息。利用所获取的身份识别信息在数据库中确定对应ID(身份标识号)，完成定位。

本申请人发现：现有技术至少存在以下技术问题：

现有技术中从数据库中获取到智能手机等LED定位装置的位置信息定位不够准确。

发明内容

本发明的至少一个目的是提出一种LED定位装置、设置该LED定位装置的室内定位系统以及室内定位方法，解决了现有技术存在定位不够准确技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的LED定位装置，包括图像采集器、方向传感器以及分析处理模块，其中：

所述图像采集器用于采集LED发光器件发光时的图像；

所述方向传感器用于在采集所述图像时感应所述LED定位装置或所述图像采集器的方向信息；

所述分析处理模块用于从所述图像分析出所述LED发光器件的ID，并根据所述ID得到所述LED发光器件与所述图像采集器之间的距离信息，然后根据所述距离信息以及所述方向信息得出所述LED定位装置的具体位置信息。

优选地，所述距离信息为以所述LED发光器件为圆心或质心、以所述LED定位装置或所述图像采集器为圆上的点的圆的半径或直径。

优选地，所述LED定位装置为便携式移动终端，所述图像采集器为摄像头。

优选地，所述LED定位装置为智能手机、PAD或笔记本电脑。

本发明提供的室内定位系统，包括LED发光器件以及本发明任一技术方案提供的LED定位装置。

优选地，所述LED发光器件为发光二极管。

本发明提供的室内定位方法，包括以下步骤：

步骤A、采集LED发光器件发光时的图像；

步骤B、在采集所述图像时感应所述LED定位装置或所述图像采集器的方向信息；

步骤C、从所述图像分析出所述LED发光器件的ID，并根据所述ID得到所述LED发光器件与所述图像采集器之间的距离信息，然后根据所述距离信息以及所述方向信息得出所述LED定位装置的具体位置信息。

优选地，所述距离信息为以所述LED发光器件为圆心或质心以所述LED定位装置或所述图像采集器为圆上的点的圆的半径或直径。

优选地，所述具体位置信息包括所述图像采集器在以所述LED发光器件为原点建立的坐标系上的横坐标值以及纵坐标值。

优选地，所述步骤C中，分析所述LED发光器件的ID的步骤具体为：利用图像处理算法从所述图像分析出所述LED发光器件的ID；

得出所述LED定位装置的具体位置信息的步骤具体为：利用三角函数算法得出所述LED定位装置的具体位置信息。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

本发明可以从采集到的图像中分析出LED发光器件的ID，并根据ID得到LED发光器件与图像采集器之间的距离信息，然后根据距离信息以及方向传感器感应到的方向信息得出LED定位装置的具体位置信息，由于该具体位置信息是由距离信息以及方向传感器感应到的方向信息一并得到的，由此经过了方向传感器感应到的方向信息的实时校正，位置信息更为准确，所以解决了现有技术存在定位不够准确技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所提供的LED定位装置的示意图；

图2为本发明实施例优选实施方式所提供的LED定位装置的示意图；

图3为本发明实施例优选实施方式所提供的LED定位装置与采用LED发光器件的室内灯具之间位置关系的示意图；

图4为本发明实施例优选实施方式所提供的LED定位装置与采用LED发光器件的室内灯具之间位置关系的几何示意图；

图5为本发明实施例优选实施方式所提供的LED定位装置获取LED定位装置与采用LED发光器件的室内灯具之间距离时所采用的三角函数关系的示意图；

图6为本发明实施例优选实施方式所提供的LED定位装置在以室内LED定位灯具为圆心的圆上的示意图；

1、LED发光器件；2、LED定位装置；D、半径；θ、角度。

具体实施方式

下面可以参照附图图1～图6以及文字内容理解本发明的内容以及本发明与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本发明提供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。

本发明实施例提供了一种位置定位精度高，成本低的LED定位装置、设置该LED定位装置的室内定位系统以及室内定位方法。

下面结合图1～图6对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

如图1～图6所示，本发明实施例所提供的LED定位装置2，包括图像采集器、方向传感器以及分析处理模块，其中：

图像采集器用于采集LED发光器件1发光时的图像；

方向传感器用于在采集图像时感应LED定位装置2或图像采集器的方向信息；

分析处理模块用于从图像分析出LED发光器件1的ID，并根据ID得到LED发光器件1与图像采集器之间的距离信息(具体可以为：先根据LED发光器件1的ID在数据库中得到该LED发光器件1与LED定位装置的距离相关信息后利用算法得到LED发光器件1与图像采集器之间的距离信息)，然后根据距离信息以及方向信息得出LED定位装置2的具体位置信息。

如图3～图5所示，本发明中根据LED发光器件1的ID在数据库中得到该LED发光器件1与LED定位装置的距离相关信息后利用算法得到LED发光器件1与图像采集器之间的距离信息的步骤具体如下：

根据LED发光器件1的ID在数据库中得到LED灯具高度(ID数据库中包含：ID编码，LED灯具高度，坐标X、Y以及楼层)依据公式D＝Dpt*(f+H)/f计算LED灯具到采集设备(图像采集器)中心的距离D，该公式中Dp对应距离Dpt，图像采集设备每个像素与距离之间的对应关系可以在建立数据库时就预先计算出。

如图6所示，计算出LED灯具到采集设备中心的距离D，可以判断图像采集设备在距离LED定位灯具D的圆上。

本发明提供的LED定位装置2中，分析处理模块可以从图像采集器采集到的图像中分析出LED发光器件1的ID，并根据ID得到LED发光器件1与图像采集器之间的距离信息，然后根据距离信息以及方向传感器感应到的方向信息得出LED定位装置2的具体位置信息，由于该具体位置信息是由距离信息以及方向传感器感应到的方向信息一并得到的，由此经过了方向传感器感应到的方向信息的实时校正，位置信息更为准确。

可选或优选地，距离信息为以LED发光器件1为圆心或质心、以LED定位装置2或图像采集器为圆上的点的圆的半径D或直径。由于LED发光器件1发射出的光线为放射性的，所以以LED发光器件1为圆心或质心建立圆模型，有利于快速确定LED定位装置2或图像采集器与LED发光器件1之间的距离。

可选或优选地，LED定位装置2为便携式移动终端，图像采集器为摄像头。便携式移动终端方便随身携带，其位置与用户的具体位置是接近的，适宜采用LED定位技术。LED定位装置2可以为智能手机、PAD或笔记本电脑。当然，LED定位装置2也可以为其他的便携式设备。

本发明提供的室内定位系统，包括LED发光器件1以及本发明任一技术方案提供的LED定位装置2。室内定位系统适宜采用本发明以提高LED定位装置2定位的准确性。

可选或优选地，LED发光器件1为发光二极管。发光二极管具有成本低廉，便于连接的优点。

本发明提供的室内定位方法，包括以下步骤：

步骤A、采集LED发光器件1发光时的图像；

步骤B、在采集图像时感应LED定位装置2或图像采集器的方向信息；

步骤C、从图像分析出LED发光器件1的ID，并根据ID得到LED发光器件1与图像采集器之间的距离信息，然后根据距离信息以及方向信息得出LED定位装置2的具体位置信息。

本发明中可以从图像采集器采集到的图像中分析出LED发光器件1的ID，并根据ID得到LED发光器件1与图像采集器之间的距离信息，然后根据距离信息以及方向传感器感应到的方向信息得出LED定位装置2的具体位置信息，由于该具体位置信息是由距离信息以及方向传感器感应到的方向信息一并得到的，由此经过了方向传感器感应到的方向信息的实时校正，位置信息更为准确。

可选或优选地，距离信息为以LED发光器件1为圆心或质心，以LED定位装置2或图像采集器为圆上的点的圆的半径D或直径。由于LED发光器件1发射出的光线为放射性的，所以以LED发光器件1为圆心或质心建立圆模型，有利于快速确定LED定位装置2或图像采集器与LED发光器件1之间的距离。

可选或优选地，具体位置信息包括图像采集器在以LED发光器件1为原点建立的坐标系上的横坐标值以及纵坐标值。横坐标值以及纵坐标值可以准确、快速地确定LED定位装置2或图像采集器的具体位置。

可选或优选地，步骤C中，分析LED发光器件1的ID的步骤具体为：利用图像处理算法从图像分析出LED发光器件1的ID；得出LED定位装置2的具体位置信息的步骤具体为：利用三角函数算法得出LED定位装置2的具体位置信息。图像处理算法与三角函数算法均为现有技术，利用该算法有助于提高计算的效率。

本发明可以应用于停车场、商场、超市以及住宅等室内能用LED灯具的地方。当然，应用于大型的交通工具(轮船、飞机、火车等)也在本发明的保护范围之内。

下面结合附图2～图6详述本发明的计算过程：

如图4所示，本发明计算过程如下：

摄像头解析度：1024*768

天花板到地面高度Ht:3000mm

智能手机距离地面高度Hd＝1000mm

智能手机距离灯的高度H＝Ht-Hd＝3000-1000＝2000mm

X轴方向分量：

LED灯具中心到智能手机的水平距离(半径)Dx＝1000mm(提前测量好)

灯具在摄像头拍摄的图像中与中心的距离Lx＝320像素

1.计算智能手机摄像头的焦距fx

fx＝H*L/(Dx-Lx)

fx＝2.0＊1000＊320/(1.0＊1000-320)

fx＝941.1765

2.通过提前计算出摄像头的焦距fx＝941.1765

在实际应用中需要计算：

LED灯具中心到智能手机的水平距离(半径)Dx

Dx＝Lx＊(fx+H)/f

例如：智能手机摄像头的焦距fx，层高变H

灯具在摄像头拍摄的图像中与中心的距离Lx，根据灯具在图像中的位置不断变化。

Lx＝100 Dx＝100＊(941.1765+2000)/941.1765＝312.5mm

Lx＝200 Dx＝200＊(941.1765+2000)/941.1765＝625.0mm

Lx＝300 Dx＝200＊(941.1765+2000)/941.1765＝937.5mm

Lx＝400 Dx＝200＊(941.1765+2000)/941.1765＝1250.0mm

Lx＝500 Dx＝200＊(941.1765+2000)/941.1765＝1562.5mm

同理，可以计算出在Y轴的分量Dy

智能手机与LED灯具的距离D＝SQRT(Dx＊Dx+Dy＊Dy)

计算出LED灯具到采集设备中心的距离D，可以判断图像采集设备在距离LED定位灯具D的圆上，如图6所示：图像采集设备在距离LED定位灯具D的圆上

智能手机与LED灯具的距离D＝SQRT(Dx＊Dx+Dy＊Dy)

例如：Dx＝1250.0mm Dy＝1000.0mm

D＝SQRT(Dx*Dx+Dy*Dy)＝1600.8mm

利用智能手机或智能终端设备上的方向传感器，判读出当前状态下，智能手机或智能终端设备地方向θ。在配合LED灯具到采集设备中心的距离D，可以准确的计算出智能手机或智能终端设备的位置。例如：LED灯具的实际地理坐标为(X0,Y0)

X＝X0+D*Cosθ

Y＝Y0+D*Sinθ

例如：X0＝1235894.0mm Y0＝4663729.0mm D＝1600.8mm θ＝160°

X＝X0+D*Cosθ＝1235894.0+1600.8*Cos160＝1234391.3mm

Y＝Y0+D*Sinθ＝4663727.0+1600.8*Sin160＝4664276.0mm

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种LED定位装置，其特征在于，包括图像采集器、方向传感器以及分析处理模块，其中：

所述图像采集器用于采集LED发光器件发光时的图像；

所述方向传感器用于在采集所述图像时感应所述LED定位装置或所述图像采集器的方向信息；

所述分析处理模块用于从所述图像分析出所述LED发光器件的ID，并根据所述ID得到所述LED发光器件与所述图像采集器之间的距离信息，然后根据所述距离信息以及所述方向信息得出所述LED定位装置的具体位置信息。

2.根据权利要求1所述的LED定位装置，其特征在于，所述距离信息为以所述LED发光器件为圆心或质心、以所述LED定位装置或所述图像采集器为圆上的点的圆的半径或直径。

3.根据权利要求1所述的LED定位装置，其特征在于，所述LED定位装置为便携式移动终端，所述图像采集器为摄像头。

4.根据权利要求1所述的LED定位装置，其特征在于，所述LED定位装置为智能手机、PAD或笔记本电脑。

5.一种室内定位系统，其特征在于，包括LED发光器件以及权利要求1－4任一所述的LED定位装置。

6.根据权利要求5所述的室内定位系统，其特征在于，所述LED发光器件为发光二极管。

7.一种室内定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A、采集LED发光器件发光时的图像；

步骤B、在采集所述图像时感应所述LED定位装置或所述图像采集器的方向信息；

步骤C、从所述图像分析出所述LED发光器件的ID，并根据所述ID得到所述LED发光器件与所述图像采集器之间的距离信息，然后根据所述距离信息以及所述方向信息得出所述LED定位装置的具体位置信息。

8.根据权利要求7所述的室内定位方法，其特征在于，所述距离信息为以所述LED发光器件为圆心或质心，以所述LED定位装置或所述图像采集器为圆上的点的圆的半径或直径。

9.根据权利要求7所述的室内定位方法，其特征在于，所述具体位置信息包括所述图像采集器在以所述LED发光器件为原点建立的坐标系上的横坐标值以及纵坐标值。

10.根据权利要求7－9任一所述的室内定位方法，其特征在于，所述步骤C中，分析所述LED发光器件的ID的步骤具体为：利用图像处理算法从所述图像分析出所述LED发光器件的ID；

得出所述LED定位装置的具体位置信息的步骤具体为：利用三角函数算法得出所述LED定位装置的具体位置信息。