CN109919645A

CN109919645A - 一种基于光定位和电子标签的产品导航系统、方法和应用

Info

Publication number: CN109919645A
Application number: CN201711321908.2A
Authority: CN
Inventors: 胡宁斗; 胡洪; 马骄霞
Original assignee: Zhuhai Hengqin Huace Photo-Communication Technology Co Ltd
Current assignee: Zhuhai Hengqin Huace Photo-Communication Technology Co Ltd
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2019-06-21

Abstract

本发明涉及定位导航领域，具体涉及一种基于光定位和电子标签的产品导航系统、方法和应用。一种基于光定位和电子标签的产品导航系统，包括：光定位模块，所述光定位模块对使用者的位置进行定位，获取定位信息；输入模块，所述输入模块用于输入所要寻找的目标产品的名称；数据库模块，所述数据库模块中存储所有产品对应的电子标签信息；查询模块，所述查询模块根据目标产品的名称在数据库中查找与目标产品对应的电子标签的电子编码，根据电子编码获取目标产品的位置信息；路线规划模块，所述路线规划模块规划到达目标产品位置的路线；显示模块，所述显示模块用于显示路线。解决了现有技术中无法准确地在繁多的产品中寻找到目标产品的问题。

Description

一种基于光定位和电子标签的产品导航系统、方法和应用

技术领域

本发明涉及定位导航领域，具体涉及一种基于光定位和电子标签的产品导航系统、方法和应用。

背景技术

随着社会的发展，定位技术不断提高，在室外，人们通常使用GPS来进行定位，GPS定位精度高，可达到米级，因此被各行各业所使用。不过它自身也存在一定的缺陷，即在室内没有GPS信号，无法采用GPS定位方式来进行定位。在室内也出现了各种各样的定位技术，主要有RFID、蓝牙、ZIGBEE、WIFI、UWB等技术，但由于定位精度、硬件布置和成本的问题，一直没有得到很好的应用。

现如今，市场上也出现了光定位技术，采用灯具发出的光信号作为定位信号的载体实现定位技术，这种方式没有电磁辐射，不受应用环境的限制，满足室内高精度、无所不在的定位要求。但室内定位如果仅仅依靠光定位技术，则需要在室内安装大量的发出定位信号的灯，这样造成增加成本，且在没有光信号的地方就无法进行定位了，这种方法也给人们带来了极大的不便。针对上述出现的问题，市场上出现了将两种定位技术结合的定位方法，来实现节省成本、全方位定位的功能。申请号为201410831922.7的专利申请公开了一种基于手机惯性定位和VLC的室内混合定位系统及方法。该申请采用手机惯性定位和VLC定位方法混合定位的方法，在光照较强，信号强度高于阈值时，通过不同LED的强度关系和RSS定位方法，APP模块选择基于VLC技术所得位置信息，在光照较弱，信号强度低于阈值时，认为光信号被遮挡，APP模块选择基于惯性定位所得位置信息。该定位方法简单且便于实现，而且不受周围环境是否有光照的影响。

但是在超市、仓库等产品较多的室内，往往定位是为了更好地找到目标产品，而产品的繁多和密集分布往往给人们找到目标产品带来了很大的难度，因此急需一个导航系统来帮助人们快速准确地寻找到目标产品。

发明内容

为了解决现有技术中无法准确地在繁多的产品中寻找到目标产品的问题，本发明提出了一种基于光定位和电子标签的产品导航系统、方法和应用，解决上述技术问题。本发明的技术方案如下：

一种基于光定位和电子标签的产品导航系统，包括：

光定位模块，所述光定位模块对使用者的位置进行定位，获取定位信息；

输入模块，所述输入模块用于输入所要寻找的目标产品的名称；

数据库模块，所述数据库模块中存储所有产品对应的电子标签信息；

查询模块，所述查询模块根据目标产品的名称在数据库中查找与目标产品对应的电子标签的电子编码，根据电子编码获取目标产品的位置信息；

路线规划模块，所述路线规划模块根据定位信息和目标产品的位置信息，规划到达目标产品位置的路线；

显示模块，所述显示模块用于显示路线。

进一步地，所述光定位模块包括光信号发射模块、光信号接收模块和光信号处理模块，所述光信号发射模块发出光定位信号，所述光信号接收模块接收光定位信号，所述光信号处理模块处理接收的光定位信号，获取定位信息。

进一步地，所述产品导航系统还包括提示模块，所述提示模块用于使用者到达目标产品位置时进行提示。

一种基于光定位和电子标签的产品导航方法，包括如下步骤：

S1.采用光定位的方法对使用者所在的位置进行定位，获取定位信息；

S2.根据目标产品的名称查找目标产品对应的电子标签的电子编码，根据电子编码获取目标产品的位置信息；

S3.根据定位信息和位置信息进行路线规划，并显示路线。

一种基于光定位和电子标签的产品导航系统，包括：

LED发光装置，所述LED发光装置发出光定位信号；

智能终端，所述智能终端接收并处理LED发光装置发出的光定位信号，实现定位，所述智能终端用于输入目标产品的名称，并将目标产品的名称发送至后台服务器，接收后台服务器传送过来的目标产品的位置信息，所述智能终端根据定位信息和目标产品的位置信息，显示导航路线；

电子标签，所述电子标签与产品一一对应，每个电子标签对应唯一的电子编号；

后台服务器，所述后台服务器接收智能终端传送过来的目标产品的名称，并根据目标产品的名称查找与该产品捆绑的电子标签的电子编码，并根据电子编码定位目标产品的位置。

进一步地，所述LED发光装置包括LED发光器件以及LED定位电源模块，所述LED定位电源模块，包括电源端、电源稳压模块以及LED定位信号发射模块，所述电源稳压模块将电源端获取的电压转换为所述LED定位信号发射模块所需的电压，并将该电压输入所述LED定位信号发射模块；所述LED定位信号发射模块将电源稳压模块输出的电流转换为PWM形式的定位信号，并将该定位信号输出至LED发光器件；所述LED发光器件以发光的形式发出光定位信号。

进一步地，所述智能终端包括图像采集器、方向传感器、分析处理模块和显示屏，所述图像采集器采集所述LED发光装置发光时的光定位信息图像；所述方向传感器获取所述智能终端当前的方向信息；所述分析处理模块分析光定位信息图像得到所述LED发光装置与智能终端之间的距离信息，再结合方向信息得出智能终端的具体位置信息。

进一步地，所述智能终端内还设置惯性导航系统，所述惯性导航系统在无法进行光定位的情况下对智能终端进行定位。

进一步地，所述电子标签上还设置有提示装置，当使用者到达目标产品位置时，所述提示装置发出提示。

一种基于光定位和电子标签的产品导航系统在超市、机场和仓库中的应用，所述LED发光装置均匀设置于室内顶部，所述电子标签设置在货架上，所述智能终端安装于推车、购物篮或引导车上。

基于上述技术方案，本发明所能实现的技术效果为：

1.本发明在光定位的基础上采用电子标签的方法对产品进行导航，导航系统结构简单，导航准确度高，方便快速找到目标产品；

2.本发明采用光定位方法结合惯性导航定位方法，减少了LED发光装置的使用，节省了成本，增强了定位系统的适用性；

3.本发明采用光定位系统采用图像处理和三角函数算法，定位准确度高，定位精度可到0.5米；

4.本发明将电子标签安装在超市货架上，实现产品导购功能，在偏离路径的情况下，能够实时更新位置，规划路径；

5.本发明的产品导航系统利用光定位的高精度定位，可以做精准的广告推送，增加商品的销量。

附图说明

图1为本发明的一种基于光定位和电子标签的产品导航方法的流程图；

图2为本发明的光定位方法的使用状态图；

图3为本发明中实现光定位的LED发光装置的原理示意图；

图4为本发明中的智能终端的结构示意图；

图5为本发明中的智能终端的显示屏上的显示内容示意图；

图6为本发明的智能终端获取智能终端与LED发光器件之间距离时所采用的三角函数关系的示意图；

图7为本发明的智能终端与LED发光器件之间的位置关系的几何示意图；

图8为本发明的基于光定位和电子标签进行产品导航的原理图；

图中，1-LED发光装置；2-智能终端；21-图像采集器；22-显示屏；3-电子标签；31-提示装置；4-后台服务器；41-查询中心；42-数据中心；421-存储元件；5-无线基站。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的发明内容作进一步说明。

一种基于光定位和电子标签的产品导航系统，包括：

显示模块，所述显示模块用于显示路线。

所述产品导航系统中对应每个产品都设置有一一对应的电子标签，每个电子标签对应一个电子编码，每个电子标签内都存储有对应产品的详细信息，包括产品名称、电子编码、产品所在的货架、格层等。电子标签和产品之间的对应关系存储在数据库模块中，当使用者在输入模块中输入目标产品的名称后，就会在数据库模块中进行相应产品的查找，找出对应目标产品的电子标签的电子编码，通过电子编码找出目标产品的位置信息。

所述光定位模块包括光信号发射模块、光信号接收模块和光信号处理模块，所述光信号发射模块发出光定位信号，所述光信号接收模块接收光定位信号，所述光信号处理模块处理接收的光定位信号，获取定位信息。

所述产品导航系统还包括提示模块，所述提示模块用于使用者到达目标产品位置时进行提示。

如图1所示，一种基于光定位和电子标签的产品导航方法，包括如下步骤：

S3.根据定位信息和位置信息进行路线规划，并显示路线。

采用光定位的方法获取定位信息，定位准确，通过获取光定位信息，进行计算，获取使用者的位置信息，该定位方法的定位误差小；根据目标产品的名称在数据库中查询产品对应的电子标签的电子编码，再根据电子编码获取目标产品的位置信息，在获取定位信息和目标产品的位置信息的情况下，就可以合理规划到达目标产品的路线了，并在显示装置中显示出来，方便使用者实时查看。上述的产品导航方法精确便捷，效率高。

如图2-8所示，一种基于光定位和电子标签的产品导航系统，包括：

LED发光装置1，所述LED发光装置1发出光定位信号；

智能终端2，所述智能终端2接收并处理LED发光装置1发出的光定位信号，实现定位，所述智能终端2用于输入目标产品的名称，并将目标产品的名称发送至后台服务器4，接收后台服务器4传送过来的目标产品的位置信息，所述智能终端2根据定位信息和目标产品的位置信息，显示导航路线；

电子标签3，所述电子标签3与产品一一对应，每个电子标签3对应唯一的电子编号；

后台服务器4，所述后台服务器4接收智能终端2传送过来的目标产品的名称，并根据目标产品的名称查找与该产品捆绑的电子标签3的电子编码，并根据电子编码定位目标产品的位置。

如图2所示，LED发光装置1一般安装在室内的顶部，以发光的方式发出光定位信号，智能终端2可以设置在推车上，方便接收LED发光装置发出的包括光定位信号的图像。

如图3所示，所述LED发光装置1包括LED发光器件以及LED定位电源模块，所述LED定位电源模块，包括电源端、电源稳压模块以及LED定位信号发射模块，所述电源稳压模块将电源端获取的电压转换为所述LED定位信号发射模块所需的电压，并将该电压输入所述LED定位信号发射模块；所述LED定位信号发射模块将电源稳压模块输出的电流转换为PWM形式的定位信号，并将该定位信号输出至LED发光器件；所述LED发光器件以发光的形式发出光定位信号。

本发明提供的电源稳压模块能将由电源端获取的电压转换为符合LED定位信号发射模块需要的电压后输入LED定位信号发射模块，由此，无需针对不同的电源获取的电压设计不同的LED定位信号发射模块，遇到电压要求不同的LED定位信号发射模块只需要电源稳压模块将不同的电压转换为不同的LED定位信号发射模块各自所需要的电压即可，故而相对于现有技术中根据不同的电源设计制作对应的LED定位信号发射模块而言，本发明提供的LED定位电源模块通用性更强，更节省成本。所述LED发光器件为发光二极管，LED发光装置为LED筒灯或LED面板灯。当然，LED发光器件也可以为以上LED发光器件之外的其他具有类似LED发光器件功能的照明装置。

如图4所示，所述智能终端2包括图像采集器21、方向传感器(图中未示出)、分析处理模块(图中未示出)和显示屏22，所述图像采集器21采集所述LED发光装置发光时的光定位信息图像；所述方向传感器获取所述智能终端当前的方向信息；所述分析处理模块分析光定位信息图像得到所述LED发光装置与所述LED定位装置或图像采集器之间的距离信息，再结合方向信息得出智能终端的具体位置信息。

如图5-6所示，本发明中根据LED发光装置的ID在数据库中得到该LED发光装置1与智能终端2的距离相关信息后利用算法得到LED发光装置1与图像采集器21之间的距离信息的步骤具体如下：

根据LED发光装置1的ID在数据库中得到LED发光器件高度(ID数据库中包含：ID编码，LED发光器件高度，坐标X、Y以及楼层)，依据公式D＝D_pt*(f+H)/f，计算LED发光器件到图像采集器中心的距离D，式中，D为LED发光器件到图像采集器的距离；f为图像采集器的焦距；H为图像采集器与LED发光器件的高度；D_p为图像采集器的图像距离(像素距离)。该公式中D_p对应距离D_pt，图像采集器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。

计算出LED发光器件到图像采集器的距离D，可以判断图像采集器在距离LED发光器件D的圆上。优选地，距离信息为以LED发光装置为圆心或质心、以智能终端或图像采集器为圆上的点的圆的半径D或直径。由于LED发光装置发射出的光线为放射性的，所以以LED发光装置为圆心或质心建立圆模型，有利于快速确定智能终端或图像采集器与LED发光装置之间的距离。

可选或优选地，具体位置信息包括图像采集器在以LED发光装置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、快速地确定智能终端或图像采集器的具体位置。

可选或优选地，分析LED发光装置的ID的步骤具体为：利用图像处理算法从图像分析出LED发光装置的ID；得出LED定位装置的具体位置信息的步骤具体为：根据所述方向传感器获取的所述定位装置当前的方向信息θ，配合图像采集器采集到的图像以及LED发光装置在图像中的位置信息得到所述LED发光装置与所述智能终端或图像采集器之间的距离信息D，得出所述具体位置信息所采用的方法为三角函数算法：x＝D*cosθ，y＝D*sinθ。

如图6的位置关系，本发明计算过程如下：

摄像头(图像采集器)解析度：1024*768

天花板到地面高度H_t＝3000mm

智能终端距离地面高度H_d＝1000mm

智能终端距离LED发光器件的高度H＝H_t-H_d＝3000-1000＝2000mm

X轴方向分量：

LED发光器件中心到智能终端的水平距离(半径)D_x＝1000mm(提前测量好)

LED发光器件在摄像头拍摄的图像中与中心的距离Lx＝320像素1.计算智能终端中摄像头的焦距fx

f_x＝H*L/(D_x-L_x)

f_x＝2.0*1000*320/(1.0*1000-320)

f_x＝941.1765

2.通过提前计算出摄像头的焦距f_x＝941.1765

在实际应用中需要计算：

LED发光器件中心到智能终端的水平距离(半径)Dx

D_x＝L_x*(f_x+H)/f

例如：智能终端的摄像头的焦距fx，层高变H

LED发光器件在摄像头拍摄的图像中与中心的距离Lx，根据LED发光器件在图像中的位置不断变化。

Lx＝100 Dx＝100*(941.1765+2000)/9411765＝312.5mm

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

Lx＝300 Dx＝200*(941.1765+2000)/9411765＝937.5mm

Lx＝400 Dx＝200*(941.1765+2000)/9411765＝1250.0mm

Lx＝500 Dx＝200*(941.1765+2000)/9411765＝1562.5mm

同理，可以计算出在Y轴的分量D_y

智能终端与LED发光器件的距离D＝SQRT(D_x ²+D_y ²)

计算出LED发光器件到LED定位装置的距离D，可以判断LED定位装置在距离LED发光器件D的圆上。

LED定位装置与LED发光器件的距离D＝SQRT(D_x ²+D_y ²)

例如：D_x＝1250.0mm D_y＝1000.0mm

D＝SQRT(D_x ²+D_y ²)＝1600.8mm

利用智能终端中的方向传感器，判读出当前状态下，智能终端的方向θ，再配合LED发光器件到智能终端的距离D，可以准确的计算出智能终端的位置，由于图像采集器是LED定位装置的一部分，且智能终端的体积不大，所述智能终端的位置信息和图像采集器的位置信息一致。

例如：LED发光器件的实际地理坐标为(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

即可通过光定位系统得到智能终端的位置坐标，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。

为了保证定位的效果，所述智能终端2内还设置有惯性导航系统，在智能终端2能接收到LED发光装置1发出的光定位信号时，采用光定位方法进行定位；在LED发光装置1的照射范围外或者被遮住的地方，采用惯性导航系统进行定位，保证实时定位。

如图7所示，智能终端2内安装有APP，打开APP，显示屏22的显示界面上可供使用者输入产品名称的对话框，当使用者输入产品名称后，显示屏上会显示对产品的检索结果包括产品信息、广告推送和路线规划，方便带领使用者到达目的地。

如图8所示，当使用者在智能终端2的APP中输入产品名称后，智能终端2将产品名称传送至后台服务器4，所述后台服务器4包括查询中心41和数据中心42，所述数据中心42中设置有存储元件421，所述存储元件421中存储有所有产品和其对应的电子标签的信息以及每个电子标签的电子编号所对应位置信息，所述查询中心41接收到待查询的产品名称后，在数据中心42进行查询，找到目标产品对应的电子标签的电子编号，根据电子编号查询到位置信息，并将位置信息传送至智能终端2和相应的电子标签3，智能终端2接收到后台服务器4传送过来的位置信息，再结合之前的定位信息，自动规划出路线，指引使用者到达目标产品的位置。当使用者偏离路径时，智能终端可以实时更新定位信息，重新规划路径，智能终端的APP上显示并语音提示路径已更改，当使用者到达目的点时，智能终端也会显示达到目的地，且语音提示使用者。所述智能终端可以是平板电脑、智能手机；所述图像采集器为摄像头。

上述系统中还包括无线基站5，所述电子标签3和后台服务器4、智能终端2和后台服务器4、查询中心41和数据中心42之间均通过无线基站5采用无线传送方式进行信息传输。

优选地，所述电子标签3上还设置有提示装置31，所述提示装置31可以是语音提示装置，也可以是灯光提示装置，优选为LED灯的灯光提示装置，当使用者根据导航信息到达目标产品附近时，电子标签3上的提示装置31也会发出提示信息，当选择LED灯的灯光提示装置时，当使用者到达目的地时，对应的电子标签3上的提示装置31会微闪，提示使用者。

上述的基于LED发光装置光定位的摄像头定位系统可以被应用在大型超市、机场和仓库中，将超市、机场或仓库中的部分灯具替换为LED发光装置，智能终端集成设置在购物车、购物篮、引导车或其它推车装置上，电子标签设置在货架上，则可以实现实时定位和导航。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明的宗旨的前提下做出各种变化。

Claims

1.一种基于光定位和电子标签的产品导航系统，其特征在于，包括：

显示模块，所述显示模块用于显示路线。

2.如权利要求1所述的一种基于光定位和电子标签的产品导航系统，其特征在于，所述光定位模块包括光信号发射模块、光信号接收模块和光信号处理模块，所述光信号发射模块发出光定位信号，所述光信号接收模块接收光定位信号，所述光信号处理模块处理接收的光定位信号，获取定位信息。

3.如权利要求1或2所述的一种基于光定位和电子标签的产品导航系统，其特征在于，所述产品导航系统还包括提示模块，所述提示模块用于使用者到达目标产品位置时进行提示。

4.一种基于光定位和电子标签的产品导航方法，其特征在于，包括如下步骤：

S3.根据定位信息和位置信息进行路线规划，并显示路线。

5.一种基于光定位和电子标签的产品导航系统，其特征在于，包括：

LED发光装置(1)，所述LED发光装置(1)发出光定位信号；

智能终端(2)，所述智能终端(2)接收并处理LED发光装置(1)发出的光定位信号，实现定位，所述智能终端(2)用于输入目标产品的名称，并将目标产品的名称发送至后台服务器(4)，接收后台服务器(4)传送过来的目标产品的位置信息，所述智能终端(2)根据定位信息和目标产品的位置信息，显示导航路线；

电子标签(3)，所述电子标签(3)与产品一一对应，每个电子标签(3)对应唯一的电子编号；

后台服务器(4)，所述后台服务器(4)接收智能终端(2)传送过来的目标产品的名称，并根据目标产品的名称查找与该产品捆绑的电子标签(3)的电子编码，并根据电子编码定位目标产品的位置。

6.如权利要求5所述的一种基于光定位和电子标签的产品导航系统，其特征在于，所述LED发光装置(1)包括LED发光器件以及LED定位电源模块，所述LED定位电源模块，包括电源端、电源稳压模块以及LED定位信号发射模块，所述电源稳压模块将电源端获取的电压转换为所述LED定位信号发射模块所需的电压，并将该电压输入所述LED定位信号发射模块；所述LED定位信号发射模块将电源稳压模块输出的电流转换为PWM形式的定位信号，并将该定位信号输出至LED发光器件；所述LED发光器件以发光的形式发出光定位信号。

7.如权利要求5或6所述的一种基于光定位和电子标签的产品导航系统，其特征在于，所述智能终端(2)包括图像采集器(21)、方向传感器、分析处理模块和显示屏(22)，所述图像采集器(21)采集所述LED发光装置(1)发光时的光定位信息图像；所述方向传感器获取所述智能终端当前的方向信息；所述分析处理模块分析光定位信息图像得到所述LED发光装置与智能终端(2)之间的距离信息，再结合方向信息得出智能终端(2)的具体位置信息。

8.如权利要求7所述的一种基于光定位和电子标签的产品导航系统，其特征在于，所述智能终端(2)内还设置惯性导航系统，所述惯性导航系统在无法进行光定位的情况下对智能终端(2)进行定位。

9.如权利要求8所述的一种基于光定位和电子标签的产品导航系统，其特征在于，所述电子标签(3)上还设置有提示装置(31)，当使用者到达目标产品位置时，所述提示装置(31)发出提示。

10.如权利要求5-9任一项所述的一种基于光定位和电子标签的产品导航系统在超市、机场和仓库中的应用，其特征在于，所述LED发光装置(1)均匀设置于室内顶部，所述电子标签(3)设置在货架上，所述智能终端(2)安装于推车、购物篮或引导车上。