CN110174647B - 室内定位方法、室内导航方法以及室内定位导航系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种室内定位方法、室内导航方法以及室内定位导航系统，涉及可见光通信技术领域。该室内定位方法包括：响应于初步定位到室内环境对应的坐标，获取所述室内环境对应的环境配置数据；获取所述室内环境中的光源强度信息；根据所述光源强度信息以及所述环境配置数据确定当前室内位置坐标。本发明实施例的技术方案能够根据室内环境中的光源强度信息确定当前位置坐标以完成精确导航，定位精度高，计算算法简单，工作效率高，提升用户的使用体验。

Description

室内定位方法、室内导航方法以及室内定位导航系统

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，具体而言，涉及一种室内定位方法、室内导航方法、室内定位导航系统以及室内定位导航方法。

背景技术

随着互联网技术以及定位导航技术的发展，定位技术的精确度越来越得到人们的重视。由于在城市中尤其是室内环境，卫星信号经过层层阻挡干扰之后被严重衰弱，因此基于卫星信号的定位技术在室内环境下并不适用。可见光无线通信(LightFidelity，LiFi)又称“光保真技术”，是一种利用可见光波谱(如灯泡发出的光)进行数据传输的全新无线传输技术。

目前，一般的室内定位方式中，例如Wi-Fi(无线上网，是一个创建于IEEE 802.11标准的无线局域网技术)定位、蓝牙定位、RFID(Radio Frequency Identification，射频识别技术)定位、UWB(Ultra Wideband，超宽带)定位、红外技术定位、超声波技术定位等，一方面，不仅需要大量的基础硬件设施，成本较高，而且精度较低，定位效果差；另一方面，传统的定位方式抗干扰能力较差，兼容性差，不便于整合到其他系统之中，用户使用体验较差。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种室内定位方法、室内导航方法、室内定位导航系统，进而至少在一定程度上克服现有室内定位方式的成本较高，精度较低，定位效果差，抗干扰能力较差，兼容性差的问题。

本发明的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种室内定位方法，包括：响应于初步定位到室内环境对应的坐标，获取所述室内环境对应的环境配置数据；获取所述室内环境中的光源强度信息；根据所述光源强度信息以及所述环境配置数据确定当前室内位置坐标。

在本发明的一些示例实施例中，基于前述方案，所述光源强度信息包括至少三个光源的光源强度信息，所述获取所述室内环境中的光源强度信息包括：在一光源识别周期中，获取所述室内环境中至少三个光源的光源强度信息；其中所述光源识别周期包括光源标识识别阶段以及光源强度检测阶段。

在本发明的一些示例实施例中，基于前述方案，所述环境配置数据包括光源强度衰减曲线，在所述光源标识识别阶段中，所述获取所述室内环境中至少三个光源的光源强度信息包括：基于所述光源强度衰减曲线，获取预设时间内所述至少三个光源对应的周期光源强度信息；根据所述周期光源强度信息确定所述至少三个光源的标识信息；根据所述标识信息确定所述至少三个光源对应在所述室内环境中的光源坐标信息。

在本发明的一些示例实施例中，基于前述方案，在所述光源强度检测阶段中，所述获取所述室内环境中至少三个光源的光源强度信息包括：基于所述光源坐标信息，获取所述至少三个光源对应的空间距离信息；结合所述光源强度衰减曲线以及所述空间距离信息确定所述至少三个光源的光源强度信息。

在本发明的一些示例实施例中，基于前述方案，根据所述光源强度信息以及所述环境配置数据确定当前室内位置坐标包括：获取所述至少三个光源的所述光源坐标信息以及光源强度信息；根据所述光源强度衰减曲线、所述至少三个光源的所述光源坐标信息以及所述光源强度信息确定当前室内位置坐标。

在本发明的一些示例实施例中，基于前述方案，所述至少三个光源包括至少三个光源阵列，所述获取所述至少三个光源的所述光源坐标信息以及光源强度信息还包括：基于所述至少三个光源阵列，获取所述至少三个光源的所述光源坐标信息以及光源强度信息。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种室内导航方法，包括：基于前述方案所述的室内定位方法确定室内环境对应的当前室内位置坐标；响应于接收到导航指令，获取所述导航指令中的目的地坐标；基于预设的地图信息，根据所述当前室内位置坐标以及所述目的地坐标确定导航路径。

在本发明的一些示例实施例中，基于前述方案，响应于接收到导航指令，获取所述导航指令中的目的地坐标包括：响应于检测到输入语音内容，识别所述语音内容中的目的地名称以根据所述目的地名称确定目的地坐标；或者响应于目标输入框输入文本内容，识别所述文本内容中的目的地名称以根据所述目的地名称确定目的地坐标。

在本发明的一些示例实施例中，基于前述方案，在基于预设的地图信息，根据所述当前室内位置坐标以及所述目的地坐标确定导航路径之后，所述方法还包括：响应于检测到所述至少三个光源的所述光源强度信息发生变化，动态更新所述当前室内位置坐标；根据更新后的所述当前室内位置坐标以及所述目的地坐标更新所述导航路径。

根据本发明实施例的第三方面，提供了一种室内定位导航系统，包括：电子罗盘，确定当前室内环境对应的坐标；发光单元，根据预设规则设置在所述室内环境中；光强感测单元，接收所述发光单元的光信号并计算所述光信号对应的光源强度；通信单元，与后台服务器进行信息交互；传声器，获取用户语音输入的内容；处理器，计算并处理所述电子罗盘、所述光强感测单元、所述通信单元以及所述传声器发送的数据；显示界面，向所述用户呈现所述处理器进行处理后的数据。

在本发明的一种示例性实施例中，基于前述方案，所述发光单元为包括多个光源的光源阵列。

在本发明的一种示例性实施例中，基于前述方案，所述光源阵列的形状为一正多边形，所述多个光源分布在所述正多边形的顶点；其中所述多个光源的数量与所述正多边形的顶点数量一致。

在本发明的一种示例性实施例中，基于前述方案，所述多个光源的数量为六个，所述正多边形为正六边形。

在本发明的一种示例性实施例中，基于前述方案，所述系统包括多个发光单元；所述多个发光单元分布在所述室内环境的同一水平面上。

在本发明的一种示例性实施例中，基于前述方案，所述系统还包括光源阵列驱动电路；所述光源阵列驱动电路与所述发光单元相连接，用于控制所述光源阵列中的多个光源按时间顺序循环轮转发射光信号。

本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明的示例实施例中的室内定位方法，在粗定位到室内环境对应的坐标时，获取该室内环境对应的环境配置数据；采集室内环境中的光源强度信息，并根据光源强度信息以及环境配置数据确定当前室内位置坐标。一方面，根据光源强度信息结合环境配置数据确定当前室内位置坐标，不仅计算算法简单，而且定位精度高，抗干扰能力强，提高室内环境下的定位准确度；另一方面，仅需要预先设置测量好环境配置数据，结合光源强度信息就能够精确定位，使用成本较低，兼容性较高，提高用户的使用体验。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。在附图中：

图1示意性示出了根据本发明的一些实施例的可用于室内定位的通信技术的示意图；

图2示意性示出了根据本发明的一些实施例的室内定位方法的示意图；

图3示意性示出了根据本发明的一些实施例的不同光源辐射强度与距离的示意图；

图4示意性示出了根据本发明的一些实施例的可见光通信定位原理的示意图；

图5示意性示出了根据本发明的一些实施例的室内导航方法的示意图；

图6示意性示出了根据本发明的一些实施例的室内定位导航系统的示意图；

图7示意性示出了根据本发明的一些实施例的光源阵列布局以及轮转原理的示意图；

图8示意性示出了根据本发明的一些实施例的光源阵列定位原理的示意图；

图9示意性示出了根据本发明的一些实施例的光源阵列对应电路的示意图；

图10示意性示出了根据本发明的一些实施例的室内定位导航方法的示意图；

图11示意性示出了根据本发明的一些实施例的光源阵列对应电路的时序图的示意图；

图12示意性示出了根据本发明的一些实施例的室内环境坐标系建立的示意图；

图13示意性示出了根据本发明的一些实施例的客户端与服务端交互的示意图；

图14示意性示出了根据本发明的一些实施例的室内定位导航流程的示意图；

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本发明的各方面。

此外，附图仅为示意性图解，并非一定是按比例绘制。附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

图1示意性示出了根据本发明的一些实施例的可用于室内定位的通信技术的示意图。参考图1所示，图1展示了不同的定位技术在定位性能(以定位精度为例)和规模化难易程度(主要考虑成本等因素)两个维度上的优劣对比，从图中可以明显看出，基于可见光通信的定位技术成本较低、且定位精度较高，相比于其他定位方式具有较大的优势。

基于此，在本示例实施例中，首先提供了一种室内定位方法，该室内定位方法可以应用于可检测光源强度的终端设备，该终端设备可以包括前置摄像头(光强度采集单元)、电子罗盘、显示界面、通信单元、传声器以及处理器等，例如智能手机、掌上电脑等电子设备。图2示意性示出了根据本发明的一些实施例的室内定位方法的示意图。参考图2所示，该室内定位方法可以包括以下步骤：

步骤S210，响应于初步定位到室内环境对应的坐标，获取所述室内环境对应的环境配置数据；

步骤S220，获取所述室内环境中的光源强度信息；

步骤S230，根据所述光源强度信息以及所述环境配置数据确定当前室内位置坐标。

根据本示例实施例中的室内定位方法，一方面，根据光源强度信息结合环境配置数据确定当前室内位置坐标，不仅计算算法简单，而且定位精度高，抗干扰能力强，提高室内环境下的定位准确度；另一方面，仅需要预先设置测量好环境配置数据，结合光源强度信息就能够精确定位，使用成本较低，兼容性较高，提高用户的使用体验。

下面，将对本示例实施例中的室内定位方法进行进一步的说明。

在步骤S210中，响应于初步定位到室内环境对应的坐标，获取室内环境对应的环境配置数据。

本发明的一个示例实施例中，环境配置数据可以是指预先设置测量的当前室内环境对应的数据，例如环境配置数据可以是当前室内环境中各光源唯一的标识ID数据、各光源对应的位置坐标数据、各室内环境中各房屋对应的位置坐标数据等，当然，环境配置数据也可以是其他室内环境对应的数据，例如环境配置数据还可以是预先测量好的各光源强度距离衰减数据，本发明对此不做特殊限定。

具体的，光源强度信息可以包括至少三个光源的光源强度信息，在一光源识别周期中，获取室内环境中至少三个光源的光源强度信息；其中光源识别周期包括光源标识识别阶段以及光源强度检测阶段。光源识别周期可以是指室内环境中至少三个光源的发光周期。光源标识识别阶段可以是指该发光周期的前半部分用以使终端设备进行辨别的阶段。光源强度检测阶段可以是指光源标识识别阶段后至少三个光源提供稳定光信号的阶段。

进一步的，环境配置数据包括光源强度衰减曲线，在光源识别周期的光源标识识别阶段中，终端设备基于光源强度衰减曲线获取预设时间内至少三个光源对应的周期光源强度信息；根据周期光源强度信息确定至少三个光源的标识信息；根据标识信息确定至少三个光源对应在室内环境中的光源坐标信息。预设时间可以是指预先设置的采集周期光源强度信息的时间数据，即光源ID识别阶段对应的持续时间。周期光源强度信息可以是指光源通过高频闪烁传递其对应的标识编号的数据(例如室内环境中的每个光源均有唯一的标识，即ID编码，以二进制数据存储在后台服务器上。在ID识别阶段，光源按照二进制ID编码高频发光，1表示光源发光，0表示光源不发光。终端设备接收到光源发出的光，调用光强度采集单元对其进行解码获取光源的ID信息即周期光源强度信息)。标识信息可以是指室内环境中各光源对应的唯一ID编码。光源坐标信息可以是指各光源在当前室内环境中的位置坐标(三维坐标)。

进一步的，在光源识别周期的光源强度检测阶段中，终端设备基于光源坐标信息，获取至少三个光源对应的空间距离信息；结合光源强度衰减曲线以及空间距离信息确定至少三个光源的光源强度信息。空间距离信息可以是指终端设备到至少三个光源各自对应的直线距离信息，根据空间距离信息在光源强度衰减曲线进行比对计算得到至少三个光源的光源强度信息。

图3示意性示出了根据本发明的一些实施例的不同光源辐射强度与距离的示意图，参考图3所示，本发明中所涉及的光源可以是点光源或郎伯辐射体(朗伯辐射体指辐射源各方向上的辐射亮度不变，辐射强度随观察方向与面源法线之间的夹角θ的变化遵守余弦规律的辐射源)，点光源或郎伯辐射体在不同方向上的辐射强度相同，不同位置处的光强度和该位置与光源之间的空间距离相关，且不同位置处的光强度与光源空间距离的平方成反比。由于室内环境中的光源均为相同，发光强度相同，因此可实际测试光源的发光强度和距离的衰减曲线，并记录在后台服务器上。

终端设备通过卫星信号进行粗定位，在检测到当前位置为室内环境对应的坐标时，可以判定当前所处环境为室内环境，从服务器获取该坐标的室内环境对应的环境配置数据。

在步骤S220中，获取室内环境中的光源强度信息。

本发明的一个示例实施例中，光源强度信息可以是指终端设备的光强度采集单元采集的当前室内环境中各光源的光强度数据。在本示例实施例中，光源强度信息可以包括至少三个光源的光源强度信息(可以同时获得至少三个不同位置坐标光源的光源强度信息，也可以按顺序获得至少三个不同位置坐标光源的光源强度信息)。

在步骤S230中，根据光源强度信息以及环境配置数据确定当前室内位置坐标。

本发明的一个示例实施例中，当前室内位置坐标可以是指终端设备在当前室内环境中对应的的位置坐标。终端设备获取至少三个光源的光源坐标信息以及光源强度信息；根据光源强度衰减曲线、至少三个光源的光源坐标信息以及光源强度信息确定当前室内位置坐标。由于本发明中所涉及的光源可以是点光源或郎伯辐射体，光源在不同方向上的辐射强度相同，不同位置处的光强度和该位置与光源之间的空间距离相关，且不同位置处的光强度与光源空间距离的平方成反比，因此可以通过预先测量的光源强度衰减曲线以及采集的光源强度信息确定终端设备的当前位置与光源的空间距离。根据得到的空间距离以及光源位置坐标确定当前室内位置坐标。

具体的，终端设备基于光源强度衰减曲线，根据至少三个光源的光源强度信息确定至少三个光源的距离信息；根据至少三个光源的距离信息以及光源坐标信息进行几何运算，确定当前室内位置坐标。距离信息可以是指终端设备的当前位置与光源之间的空间距离，根据光源强度衰减曲线与光源强度信息得到距离信息。几何运算可以是指根据相关几何学定理以及公式进行的运算。根据距离信息以及光源坐标信息进行几何运算可以得到当前室内位置坐标。

图4示意性示出了根据本发明的一些实施例的可见光通信定位原理的示意图。

参考图4所示，图中L1、L2、L3可以表示为点光源或郎伯辐射体(光源在不同方向上的辐射光强度相等)，所有光源L1、L2、L3的发光强度均相等。由于不同方向的光强度相同且所有的光源设计相同(即发光强度一致)，故不同位置处的光照强度只与该位置距离光源的距离相关，光强度与距离光源的距离的平方成反比。终端设备的光强度采集单元检测接收到的光强度，如T1时刻，终端设备识别到光源L1发出的光，进行识别确定光源L1的光源强度信息，并根据L1的光源强度信息以及光源强度衰减曲线确定终端设备到光源L1的空间距离R1，则定位点位于以光源L1为球心，半径为R1的球面上；经过极短的时间到达T2时刻(也可以是T1时刻)，终端设备识别到光源L2发出的光，进行识别确定光源L2的光源强度信息，并根据L2的光源强度信息以及光源强度衰减曲线确定终端设备到光源L2的空间距离R2，则定位点位于以光源L2为球心，半径为R2的球面上；再次经过极短的时间到达T3时刻(也可以是T1时刻)，终端设备识别到光源L3发出的光，进行识别确定光源L3的光源强度信息，并根据L3的光源强度信息以及光源强度衰减曲线确定终端设备到光源L3的空间距离R3，则定位点位于以光源L3为球心，半径为R3的球面上。根据获得的数据，由空间几何关系计算定位坐标点。通过计算，可以定位到两个坐标点，显然，根据实际情况可知，真实位置点位于球心L1、L2、L3构成的平面(可以认为是现实中的天花板)下方，平面上方为假点，需要剔除。

举例而言，假设当前室内位置坐标为(x，y，z)，则计算可以表示为方程式组(1)：

其中，(x₁，y₁，z₁)表示光源L1的坐标，R₁表示终端设备到光源L1的空间距离；(x₁，y₁，z₁)表示光源L2的坐标，R₂表示终端设备到光源L2的空间距离；(x₁，y₁，z₁)表示光源L3的坐标，R₃表示终端设备到光源L3的空间距离。通过解方程式组(1)即可确定当前室内位置坐标，经过计算可以得到两个坐标点，这两个坐标点关于至少三个光源构成的平面对称，显然，光源平面上方为假点，且真实位置满足以下关系式(2)：

z<min(z₁,z₂,z₃) (2)

即可以取计算结果中z值较小的一组解，例如可以是(x_min，y_min，z_min)。

可选的，至少三个光源可以包括至少三个光源阵列，基于至少三个光源阵列，获取至少三个光源的所述光源坐标信息以及光源强度信息。本示例实施例中，光源阵列可以是指预先设计的，布置在室内环境中能够实现精确定位的光源结构，例如光源阵列可以是由六个光源构成的正六边形结构。

在本示例实施例中，还提供了一种室内导航方法，该室内导航方法可以应用于可检测光源强度的终端设备，该终端设备可以包括前置摄像头(光强度采集单元)、电子罗盘、显示界面、通信单元、传声器以及处理器等，例如智能手机、掌上电脑等电子设备。图5示意性示出了根据本发明的一些实施例的室内导航方法的示意图。参考图5所示，该室内导航方法可以包括以下步骤：

在步骤S540中，响应于接收到导航指令，获取所述导航指令中的目的地坐标。

本发明的一个示例实施例中，导航指令可以是指用户通过终端设备输入目的地的操作或者指令，例如导航指令可以是通过语音输入按键输入语音内容的操作，也可以是通过目的地输入框输入目的地的操作，本发明对此不做特殊限定。当终端设备接收到导航指令时，获取导航指令对应的目的地名称，根据目的地名称从服务端获取对应的目的地的位置坐标。

具体的，响应于检测到输入语音内容，识别语音内容中的目的地名称以根据目的地名称确定目的地坐标；或者响应于目标输入框输入文本内容，识别文本内容中的目的地名称以根据目的地名称确定目的地坐标。目标输入框可以是指预先设置的用于输入目的地对应文本内容的输入框。

在步骤S550中，基于预设的地图信息，根据所述当前室内位置坐标以及所述目的地坐标确定导航路径。

本发明的一个示例实施例中，地图信息可以是指预先根据实际地形绘制的室内环境平面图。导航路径可以是指确定的在地图信息上的最短路径或者最优路径。终端设备可以通过预设算法，计算当前室内位置坐标以及目的地坐标在地图信息上的最短路径或者最优路径。预设算法可以是指SPFA(Shortest Path FasterAlgorithm)算法，SPFA是求单源最短路径的一种算法。

具体的，终端设备响应于检测到至少三个光源的光源强度信息发生变化，动态更新当前室内位置坐标；根据更新后的当前室内位置坐标以及目的地坐标更新导航路径。终端设备检测到至少三个光源的光源强度信息发生变化即终端设备在室内环境中进行移动时，根据变化的至少三个光源的光源强度信息动态更新当前室内位置坐标。终端设备根据更新后的当前室内位置坐标以及目的地坐标更新导航路径。

在本示例实施例中，还提供了一种室内定位导航系统，图6示意性示出了根据本发明的一些实施例的室内定位导航系统的示意图。参考图6所示，该室内定位导航系统可以包括：

电子罗盘601确定当前室内环境602对应的坐标；

发光单元603根据预设规则设置在室内环境602中；

光强感测单元604接收发光单元603的光信号并计算光信号对应的光源强度；

通信单元605与后台服务器606进行信息交互；

传声器607用于获取用户语音输入的内容；

处理器608用于计算并处理电子罗盘601、光强感测单元604、通信单元605以及传声器607发送的数据；

显示界面609向用户呈现处理器608进行处理后的数据。

本发明的一个示例实施例中，发光单元603为包括多个光源的光源阵列。光源阵列的形状为一正多边形，多个光源分布在正多边形的顶点；其中多个光源的数量与正多边形的顶点数量一致。

具体的，室内定位导航系统可以包括多个发光单元，且多个发光单元分布在室内环境的同一水平面上。通过设置多个发光单元在室内环境的同一水平面，能够保证在室内环境中的任何地方距离光源相同距离处的光源强度相等，提高室内定位的精确性。

优选的，多个光源的数量可以为六个，正多边形可以为正六边形。通过将光源阵列设置为正六边形，可以使多个光源均匀覆盖室内环境，进一步提高室内定位的精确性。

本发明的一个示例实施例中，室内定位导航系统可以包括光源阵列驱动电路，光源阵列驱动电路与发光单元相连接，用于控制光源阵列中的多个光源按时间顺序循环轮转发射光信号。光源阵列驱动电路可以包括分别对应多个光源的发光控制电路以及反相器。

具体的，各发光控制电路包括光源、场效应晶体管以及对应场效应晶体管的与门；其中光源的正极连接电源正极，光源的负极通过场效应晶体管分别连接到接反相器的数据信号(Data)以及反馈信号(FB)上；场效应晶体管的栅极分别连接到对应的与门的输出端子，与门的输入端子分别连接到门控信号(Gata)与时钟信号(CLK)上。各发光控制电路并联连接构成光源阵列驱动电路。

图7示意性示出了根据本发明的一些实施例的光源阵列布局以及轮转原理的示意图。

参考图7所示，将光源设置在距离地面同一高度的水平面上，在该水平面上，按照正六边形进行区域划分，光源设在正六边形的顶点处，且相邻的两个正六边形只有其中一个正六边形顶点位置处有光源。该布局为平面内超对称设计。所有的光源按照其在正六边形不同顶点处的位置进行轮转时间片发光，按照图示的A→B→C→D→E→F→A依次顺序循环发光。每个光源的发光时长一样，由于可见光通信的高速率优势，每个光源的发光时长可以设计极短，考虑识别时长，可以设置为毫秒级以下。每个光源发光时又分成两个阶段，前一阶段为ID识别阶段，后一阶段为光源强度识别阶段。具体方案为：每个光源均有唯一的标识信息，即ID编码，以二进制数据存储在后台服务器上。在ID识别阶段，光源按照二进制ID编码高频发光，1表示光源发光，0表示光源不发光。终端设备接收到光源发出的光，调用光强度采集单元对其进行解码即可获取光源的ID信息，然后根据ID信息从服务器端获取该光源的空间位置坐标，即获取到光源的球心坐标以便后续定位算法进行位置计算；在光源强度识别阶段，终端设备已经获取到该光源的ID和位置信息，此时光源持续发光，继续调用光强度采集单元识别当前的光照强度，然后终端设备根据光源强度衰减曲线求得当前位置与光源之间的空间距离，即获取到球体的半径以便后续进行位置计算。

图8示意性示出了根据本发明的一些实施例的光源阵列定位原理的示意图。

参考图8所示，正六边形中心点与其顶点的距离为r，设光源距离终端设备的垂直距离为h，则光源距离终端设备的距离D可以根据勾股定理计算得到。终端设备在光源所在平面上的投影点为P点，正六边形一个边的远端顶点与其相邻的边的中点之间的距离为d，则对于任意定位点位置，可以证明P与各个光源之间存在三个最短距离，例如图中的d1、d2、d3，其中d1、d2、d3均不大于d。由于光源布局在光源平面上存在超对称性，故对于任意位置处以上结论均成立。显然，当光源距离定位点位置较远时，光强度衰减较大，小于终端设备的识别阈值，终端设备则不会识别到相关的光源，例如P点距离光源距离大于d时，光源将不会被识别到。由于不同顶点处的光源顺序循环发光，因此当布局合理，即光源密度适当时，确保任意位置的任意时刻，存在唯一的光源被识别到，可以避免不同光源之间的光线干扰，确保定位精度。

图9示意性示出了根据本发明的一些实施例的光源阵列对应电路的示意图。

参考图9所示，L1～L6为光源，所有光源正极均连接到电源正极VDD上，所有光源的负极通过两个MOSFET管分别连接到Data或FB信号线上。两个MOSFET管的栅极均连接到与门的输出端子，第一个与门的两个输入端子连接到Gate信号和CLK1信号，第二个与门的两个输入端子连接到Gate信号和CLK2信号。

在本示例实施例中，还提供了一种室内定位导航方法，该室内定位导航方法可以应用于本示例实施例中的室内定位导航系统，图10示意性示出了根据本发明的一些实施例的室内定位导航方法的示意图。继续参考图10所示，该室内定位导航方法可以包括：

步骤S1010，通过电子罗盘确定当前室内环境对应的坐标；

步骤S1020，将发光单元根据预设规则设置在所述室内环境中；

步骤S1030，通过光强感测单元接收所述发光单元的光信号并计算所述光信号对应的光源强度；

步骤S1040，根据通信单元与后台服务器进行信息交互；

步骤S1050，通过传声器获取用户语音输入的内容；

步骤S1060，基于处理器，计算并处理所述电子罗盘、所述光强感测单元、所述通信单元以及所述传声器发送的数据；

步骤S1070，通过显示界面向所述用户呈现所述处理器进行处理后的数据。

在本示例实施例中，发光单元可以为包括多个光源的光源阵列；各光源阵列可以包括一发光周期，发光周期可以包括光源标识识别阶段以及光源强度检测阶段。

具体的，光源阵列在光源标识识别阶段时，通过第一时钟信号、反相后的数据信号以及门控信号控制多个光源进行闪烁以发送光源阵列对应的标识信息；其中数据信号可以包括光源阵列对应的二进制信息。

光源阵列在光源强度检测阶段时，通过第二时钟信号、反馈信号以及门控信号控制多个光源进行持续轮转发光以发送强度稳定的光信号；其中反馈信号用于动态调节光源负极电压以提高通过多个光源的电流稳定性。

图11示意性示出了根据本发明的一些实施例的光源阵列对应电路的时序图的示意图。

参考图11所示，图中VDD为电源正极，接高电平。CLK1和CLK2为方波信号，CLK1信号置高时，此阶段为光源ID识别阶段。此时光源接收反相后的Data信号(反相后，Date信号高时光源点亮、信号低时光源熄灭)，从而以高频亮灭(对应于光源ID二进制比特流)的方式发出可见光。光源ID识别阶段完成后，CLK1信号置低，CLK2信号置高，此时，进入光源强度检测阶段，该阶段，光源持续发光，FB信号主要是动态微小调节光源负极电压，以确保流过光源的电流恒定，保持光源强度的稳定性。G1～G6顺序循环打开，Date总线按照轮转顺序地给各个光源提供匹配其ID信息的模拟电压，FB总线按照轮转顺序地给各个光源提供恒定的导通电流，保持不同光源的光强度一致，减小定位误差。

图12示意性示出了根据本发明的一些实施例的室内环境坐标系建立的示意图。

参考图12所示，以地图信息中的规定的方向建立三维坐标系，例如以正东方向为X向正半轴，正北方向为Y向正半轴，Z轴为垂直地面的方向。选择室内环境中的某一点为坐标原点，即可建立三维空间坐标系。当三维空间坐标系建立完成后，相关房屋对象和所有的光源位置坐标均测量以及记录并保存在后台服务器中，以便后续进行定位和导航。

图13示意性示出了根据本发明的一些实施例的客户端与服务端交互的示意图。

参考图13所示，服务器端的数据库中保存了不同的室内环境的相关数据。详细的，对于每个室内环境，数据库中保存了各光源位置坐标数据、各光源唯一标识ID数据、光源强度距离衰减数据、各房屋对象的位置坐标数据等。同时，服务器端可以根据不同客户端(终端设备的APP端)的定位大数据进行人群热点分布与监控、紧急情况后台智能调度等。客户端可以是Web网页端、APP、相关通信软件关联的小程序等。客户端可以根据卫星初步定位终端设备所在的室内环境的坐标，客户端同样可以调用终端设备的前置摄像头(光强度采集单元)获取光源的ID信息，终端设备在获取光源ID信息后向服务器端请求对应光源的位置坐标信息，客户端的内置算法可以确认当前位置的坐标点信息。当客户端需要导航(即终端设备接收到导航指令)时，可以通过向服务器端请求并获取目的地位置坐标信息。终端设备通过客户端内置的预设算法即可进行导航，并实时根据位置渲染对应的显示界面。同样，客户端还可以基于用户画像/房屋对象的会员信息进行广告推送，客户端同样可以向虚拟好友进行位置共享等，以上仅为示意性说明，本发明对此不做特殊限定。

图14示意性示出了根据本发明的一些实施例的室内定位导航流程的示意图。

参考图14所示，步骤S1410，初步定位当前坐标，并根据当前坐标确定所处位置是否为室内环境(基于卫星技术的初步定位)；

步骤S1420，获取当前室内环境对应的环境配置数据(可以包括室内环境中光源的标识信息、光源坐标信息以及光源强度衰减曲线数据)；

步骤S1430，终端设备通过光强度采集单元读取当前室内环境中光源的标识信息，根据光源的标识信息在服务器端匹配光源坐标信息；通过光强度采集单元获取光源强度信息，根据光源强度衰减曲线确定终端设备与光源之间的距离信息；获取光源阵列中的光源进行轮转后的至少三组光源强度信息；根据几何算法以及至少三组光源强度信息计算当前室内位置坐标；

步骤S1440，当终端设备的位置发生变化时(即检测到至少三个光源的光源强度信息发生变化时)，重复步骤S1430，并通过Ajax实时更新平面地图中的当前室内位置坐标；

步骤S1450，判断是否需要导航(可以是打开麦克风进行语言识别输入，或者可在目标输入框手动输入目的地)；若是，执行步骤S1460，否则返回到步骤S1430；

步骤S1460，从输入的语音内容或者文本内容中识别目的地名称，根据目的地名称在服务器端查询对应的目的地坐标；

步骤S1470，检测到当前室内位置坐标或者目的地坐标变化时，动态更新客户端的显示界面现实的地图的当前室内位置坐标或者目的地坐标；

步骤S1480，预设的导航算法进行路径规划，确定最短的导航路径，并将确定的最短导航路径渲染到客户端的显示界面；

步骤S1490，判断当前室内位置坐标到目的地坐标的行走距离是否小于预设阈值，例如3米(根据当前室内位置坐与目的地坐标计算当前位置与目的地距离)；若是，执行结束流程，否则返回到步骤S1470。

需要说明的是，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

此外，上述附图仅是根据本发明示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。

通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施例可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、触控终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施例的方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施例。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (11)

1.一种室内定位方法，应用于可检测光源强度的终端设备，其特征在于，所述方法包括：

响应于初步定位到室内环境对应的坐标，获取所述室内环境对应的环境配置数据；

在一光源识别周期中，获取所述室内环境中至少三个光源的光源强度信息；其中所述光源识别周期包括光源标识识别阶段以及光源强度检测阶段；

根据所述至少三个光源的光源强度信息以及所述环境配置数据确定当前室内位置坐标；

其中，所述环境配置数据包括光源强度衰减曲线，在所述光源标识识别阶段中，所述获取所述室内环境中至少三个光源的光源强度信息还包括：

基于所述光源强度衰减曲线，获取预设时间内所述至少三个光源对应的周期光源强度信息；

根据所述周期光源强度信息确定所述至少三个光源的标识信息；

根据所述标识信息确定所述至少三个光源对应在所述室内环境中的光源坐标信息；

其中，所述至少三个光源包括至少三个光源阵列，所述光源阵列包括以正多边形分布的多个光源且所述多个光源按时间顺序循环轮转发射光信号；所述根据所述光源强度信息以及所述环境配置数据确定当前室内位置坐标包括：

基于所述至少三个光源阵列，获取所述至少三个光源的所述光源坐标信息以及光源强度信息；

根据所述光源强度衰减曲线、所述至少三个光源的所述光源坐标信息以及所述光源强度信息确定当前室内位置坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述光源强度检测阶段中，所述获取所述室内环境中至少三个光源的光源强度信息包括：

基于所述光源坐标信息，获取所述至少三个光源对应的空间距离信息；

结合所述光源强度衰减曲线以及所述空间距离信息确定所述至少三个光源的光源强度信息。

3.一种室内导航方法，其特征在于，包括：

采用权利要求1或2所述的室内定位方法，确定室内环境对应的当前室内位置坐标；

响应于接收到导航指令，获取所述导航指令中的目的地坐标；

基于预设的地图信息，根据所述当前室内位置坐标以及所述目的地坐标确定导航路径。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，响应于接收到导航指令，获取所述导航指令中的目的地坐标包括：

响应于检测到输入语音内容，识别所述语音内容中的目的地名称以根据所述目的地名称确定目的地坐标；或者

响应于目标输入框输入文本内容，识别所述文本内容中的目的地名称以根据所述目的地名称确定目的地坐标。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在基于预设的地图信息，根据所述当前室内位置坐标以及所述目的地坐标确定导航路径之后，所述方法还包括：

响应于检测到所述至少三个光源的所述光源强度信息发生变化，动态更新所述当前室内位置坐标；

根据更新后的所述当前室内位置坐标以及所述目的地坐标更新所述导航路径。

6.一种室内定位导航系统，其特征在于，包括：

电子罗盘，被配置为初步定位到室内环境对应的坐标；

发光单元，根据预设规则设置在所述室内环境中；

光强感测单元，接收所述发光单元的光信号并计算所述光信号对应的光源强度；

通信单元，与后台服务器进行信息交互；

传声器，获取用户语音输入的内容；

处理器，用于处理权利要求3至5任意一项所述的室内导航方法。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述发光单元为包括多个光源的光源阵列。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述光源阵列的形状为一正多边形，

所述多个光源分布在所述正多边形的顶点；其中所述多个光源的数量与所述正多边形的顶点数量一致。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述多个光源的数量为六个，所述正多边形为正六边形。

10.根据权利要求 8所述的系统，其特征在于，所述系统包括多个发光单元；

所述多个发光单元分布在所述室内环境的同一水平面上。

11.根据权利要求6或10任意一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括光源阵列驱动电路；

所述光源阵列驱动电路与所述发光单元相连接，用于控制所述光源阵列中的多个光源按时间顺序循环轮转发射光信号。

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