CN109143169B - 基于可见偏振光干涉的定位装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种基于可见偏振光干涉的定位装置，包括：若干个发射模块和接收模块，其中，对于任一发射模块，入射光通过所述任一发射模块到达所述接收模块，通过所述接收模块获取每一发射模块的色相值以对所述接收模块进行定位。本发明实施例提供的基于可见偏振光干涉的定位装置，利用可见偏振光干涉的物理原理，利用自然光作为入射光的光源，将入射光对照明设备的依赖转换为对光谱的依赖，从而使得该设备不需要照明设备，并且也不需要对照明设备接入控制芯片，从而降低了该定位设备部署的成本，同时扩展了基于可见光定位的使用场景。
Description
技术领域
本发明实施例涉及移动设备定位技术领域，尤其涉及一种基于可见偏振光干涉的定位装置。
背景技术
基于可见光的定位方法被视作是一种很有潜力的定位方法，由于光在现实生活中的普遍应用，灯成为了生活中必不可少的设备，因此基于可见光定位的方法具有能够做到很低的部署成本的潜力，也因此获得了国内外研究者的广泛青睐。基于可见光的定位方法的基本要求是在不影响人们的日常照明需求的前提下，迅速准确的计算出待定位对象的位置。
从现有的研究成果来看，基于可见光的定位技术能够较好的同时定位空间中的多个对象。
现有的基于可见光的定位装置的工作方式多为将地理位置编码进发出的光线中。这类设备通常需要接入一个控制芯片，以便对闪光频率、亮度等特征进行控制，这极大的增大了现有的基于可见光定位装置的部署成本。
除此之外，现有的使用可见光进行定位的设备由于使用调整光的特征来编码位置信息，均需要在使用时将灯打开使之处于照明状态，然而在照明状况良好的白天，并不需要将照明设备切换到开启状态，就能够满足日常生活中的照明需求；另外，在照明状况良好的白天，位于室外环境照明设备发出的光通常会被太阳光掩盖，所以接收设备并不能够捕获到由照明设备发出的光，因而不能够通过解析其中编码的位置信息计算出该定位装置的具体位置。
发明内容
针对上述问题，本发明实施例提供一种基于可见偏振光干涉的定位装置。
本发明实施例提供一种基于可见偏振光干涉的定位装置，包括若干个发射模块和接收模块，其中，对于任一发射模块，入射光通过所述任一发射模块到达所述接收模块，通过所述接收模块获取每一发射模块的色相值以对所述接收模块进行定位。
本发明实施例提供的基于可见偏振光干涉的定位装置，利用可见偏振光干涉的物理原理，利用自然光作为入射光的光源，将入射光对照明设备的依赖转换为对光谱的依赖，从而使得该设备不需要照明设备，并且也不需要对照明设备接入控制芯片，从而降低了该定位设备部署的成本，同时扩展了基于可见光定位的使用场景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明实施例一种基于可见偏振光干涉的定位装置的结构示意图；
图2为本发明实施例一种基于可见偏振光干涉的定位装置中发射模块的结构示意图；
图3为本发明实施例一种基于可见偏振光干涉的定位装置中接收模块的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
图1为本发明实施例一种基于可见偏振光干涉的定位装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括：若干个发射模块和接收模块，其中，对于任一发射模块，入射光通过所述任一发射模块到达所述接收模块，通过所述接收模块获取每一发射模块的色相值以对所述接收模块进行定位。
该定位装置包括多个发射模块和一个接收模块，在使用该装置进行定位时，需要借助外部光源才能进行定位，该外部光源可以是太阳光，也可以是灯光，本发明实施例以灯光为例进行说明。在定位时，入射光经过每一个发射模块，分别从不同的方向到达接收模块，接收模块对每个发射模块进行拍照，获取每个发射模块的色相值，根据获取的每个发射模块的色相值对接收模块的位置进行定位。
本发明实施例提供的基于可见偏振光干涉的定位装置，利用可见偏振光干涉的物理原理，利用自然光作为入射光的光源，将入射光对照明设备的依赖转换为对光谱的依赖，从而使得该设备不需要照明设备，并且也不需要对照明设备接入控制芯片，从而降低了该定位设备部署的成本，同时扩展了基于可见光定位的使用场景。
在上述实施例的基础上，优选地，所述任一发射模块包括第一线偏振片和双折射材料，所述第一线偏振片与所述双折射材料平行。
图2为本发明实施例一种基于可见偏振光干涉的定位装置中发射模块的结构示意图，如图2所示，线偏振片上的虚线双箭头是线偏振片的透振方向。双折射材料上的虚线表示该双折射材料的光轴。它们既不平行也不垂直。
每个发射模块的结构都相同，以其中一个发射模块举例说明。对于任意一个发射模块，该发射模块都由一个线偏振片和一个双折射材料组成。
详细地，灯光发出的可见光为自然光，其偏振特性在各个方向全部均匀，不显示偏振性，但是，自然光通过第一线偏振片后，变成与第一线偏振片偏振方向相同的线偏振光，该线偏振光再经过双折射材料，最后到达接收模块。
需要说明的是，第一线偏振片的透振方向与双折射材料的光轴方向既不垂直也不平行。
在上述实施例的基础上，优选地，所述接收模块包括第二线偏振片和摄像头，所述第二线偏振片覆盖所述摄像头。
图3为本发明实施例一种基于可见偏振光干涉的定位装置中接收模块的结构示意图，如图3所示，接收模块也由一个线偏振片和摄像头组成，发射模块中经过双折射材料的光线到达接收模块时，首先经过接收模块中的第二线偏振片，然后再到达摄像头，摄像头对每一发射模块进行拍照，并获取每一发射模块的色相值。
具体地，在制作该定位装置的过程中，需要经过以下步骤：
首先确定定位精度和定位空间的大小，所谓定位空间，就是指光源能照射到的区域。然后根据定位精度，在定位空间的不同维度上生成定位点，生成定位点的方法可以是：测量出定位空间在每个维度上的长度，以定位精度为平均间隔，在定位空间每个维度上生成定位点。
开始时，该定位装置中包含的发射模块的个数是不确定的，用n表示发射模块的个数，此时n=1，并调整好第一线偏振片的偏振方向与双折射材料的光轴方向的夹角，获取每个发射模块在定位空间中的色相分布。如果此时n个发射模块的色相值分布满足空间中任意两点所对应的n维色相向量都不相同，说明发射模块的个数以及第一线偏振片的偏振方向和双折射材料的光轴方向的夹角满足条件，此时，n的取值即为合适的发射模块的数量。如果定位空间中存在两点的色相向量相同，那么说明发射模块的数量不满足定位要求，将n的取值增加1，也就是增加一个发射模块。
再调整好每个发射模块之间的距离、每个发射模块中第一线偏振片的偏振方向与双折射材料的光轴方向的夹角，获取每个发射模块在定位空间中的色相分布。如果此时n个发射模块的色相值分布满足空间中任意两点所对应的n维色相向量都不相同，说明发射模块的个数以及第一线偏振片的偏振方向和双折射材料的光轴方向的夹角满足条件，此时，n的取值即为发射模块的数量。
重复上述步骤，直到获得满足条件的发射模块数量、发射模块之间的距离、以及发射模块内第一线偏振片的偏振方向和双折射材料的光轴方向之间的夹角。
最后使用不改变偏振态的透明材料将各个发射模块固定即可。
该定位装置制作完成之后，可以将发射模块和接收模块部署到与入射光的光谱相似的任何环境中，以前面确定的定位精度进行定位。
例如，用冷白LED灯做为入射光进行颜色的采样，把光源换成暖白的LED灯或者来自环境的反射光依然能实现定位的效果，只是变化了入射光的光谱的情况下定位精度比入射光谱不变的情况稍差，具体精度下降的情况随入射光谱的变化大小而变。这种情况下，就认为冷白光的光谱与暖白光的光谱相似，类似冷白光和暖白光的情况都可以认为是光谱相似的，在此不再一一赘述。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (3)
1.一种基于可见偏振光干涉的定位装置，其特征在于，包括：若干个发射模块和接收模块，其中，对于任一发射模块，入射光通过所述任一发射模块到达所述接收模块，通过所述接收模块获取每一发射模块的色相值以对所述接收模块进行定位；
其中，所述任一发射模块包括第一线偏振片和双折射材料，所述第一线偏振片与所述双折射材料平行；
其中，所述任一发射模块的第一线偏振片的偏振方向和所述双折射材料的光轴呈预设角度，以使得所述接收模块获取每一发射模块的色相值不同；
其中，发射模块满足如下条件：n个发射模块的色相值分布满足空间中任意两点所对应的n维色相向量都不相同。
2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述接收模块包括第二线偏振片和摄像头，所述第二线偏振片处在所述摄像头和所述发射模块之间，所述第二线偏振片按照如下三种方式中的一种设置，所述如下三种方式为：
所述第二线偏振片贴在所述发射模块上；
所述第二线偏振片覆盖在摄像头上；
所述第二线偏振片架设在所述发射模块到所述摄像头的光路上。
3.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述定位装置在与所述入射光的光谱相似的环境中使用。
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