CN110361007A - 基于可见光通信技术的室内定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于可见光通信技术的室内定位方法，包括：通过移动终端上的信号接收器接收LED信号源发出的指纹信息；将该指纹信息发送至后台服务器；后台服务器根据该指纹信息在位置信息存储数据库中查找与此指纹信息匹配的位置信息；后台服务器将所述位置信息传送回移动终端以实现定位。由于采用了上述技术方案，本发明可通过光信号进行定位，不但定位精度高，而且消耗资源小、安装方便。

Description

基于可见光通信技术的室内定位方法
技术领域
本发明涉及可见光通信室内定位技术领域，尤其是涉及一套室内定位系统的搭建方法。
背景技术
对于室外定位技术，GPS技术已经十分成熟，定位精度已经可以满足人们的需求，但是由于现代建筑结构的影响，建筑墙体对于GPS信号有较强的削弱能力，其误差能够达到10米左右，这一精度难以满足室内的定位的需求，室内定位技术进入了讨论范围。
现有的室内定位技术大多基于无线定位技术，例如使用红外、超声波、WiFi和蓝牙技术等。但这些技术均存在着定位精度低、消耗资源大、安装不便等缺点。基于LED的可见光通信技术具有能源消耗小、无电磁干扰、资源消耗少等特点开始得到人们的广泛关注。
发明内容
本发明提供了一种基于可见光通信技术的室内定位方法，以解决至少一个上述技术问题。
为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种基于可见光通信技术的室内定位方法，包括：通过移动终端上的信号接收器接收LED信号源发出的指纹信息；将该指纹信息发送至后台服务器；后台服务器根据该指纹信息在位置信息存储数据库中查找与此指纹信息匹配的位置信息；后台服务器将所述位置信息传送回移动终端以实现定位。
优选地，所述LED信号源包括后端信号发射控制模块和前端LED灯具。
优选地，所述信号接收器为摄像头或者光电二极管，优选地所述移动终端为手机或平板电脑。
优选地，所述后端信号发射控制模块将LED灯的指纹信息进行编码，然后产生电信号传递给所述前端LED灯具，所述前端LED灯具以人眼难以察觉的频率根据所述编码信息闪烁，从而将指纹信息转换为光信号发送出去，优选地所述编码为曼彻斯特编码。
优选地，所述指纹信息为该LED灯的唯一标识码，该编码在出厂时设置完成，不能进行改动。
优选地，在系统搭建初期便将与LED灯相关联的位置信息输入进后台数据库中，以方便后续查询与计算。
优选地，所述移动终端的信号接收器接收得到的光信号并对光信号进行解码，进而得到LED灯的指纹信息。
优选地，所述位置信息可以包括该灯所关联地区的地区信息，该地区所包含的物品信息，例如，在商场中，位置信息就包括商铺名称，货品名称等信息。
优选地，所述方法还包括：用户可以通过移动终端自行输入想要到达的目标地点，通过后台服务器计算得到到达该地点的最短路径，并展示在移动设备上以进行导航；优选地所述定位与导航均根据LED灯的位置实现，因而所有计算均需要根据LED灯的位置进行。
优选地，所述方法还包括：当用户接收到某一LED灯的信号时，系统会自动记录用户的进入时间，当用户不再接收该灯信息时，系统根据当前时间与之前记录的用户进入时间计算出差值，即为用户在某一LED灯下的逗留时长；和/或根据LED灯的编号信息，为每个LED灯进行信息的聚合处理，即可得到该LED灯下每个时间段内的人流量统计数据以及性别比例和年龄层比例等数据，从而全面地了解到区域的客流量、性别比例等参数信息，方便系统拥有者进行更好的决策。
由于采用了上述技术方案，本发明可通过光信号进行定位，不但定位精度高，而且消耗资源小、安装方便。
附图说明
图1示意性地示出了本发明的系统结构图；
图2示意性地示出了本发明的获取定位流程图；
图3示意性地示出了本发明的获取导航信息流程图。
图中附图标记：图1中的[1]是后端信号发射控制模块，[2]是前端LED灯具，[3]是移动终端，[4]是LED“指纹”信息处理与位置信息反馈程序，[5]是位置信息存储数据库。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明的一个方面，提供了一种基于可见光通信技术的室内定位方法，包括：通过移动终端上的信号接收器接收LED信号源发出的指纹信息；将该指纹信息发送至后台服务器；后台服务器根据该指纹信息在位置信息存储数据库中查找与此指纹信息匹配的位置信息；后台服务器将所述位置信息传送回移动终端以实现定位。
优选地，所述LED信号源包括后端信号发射控制模块1和前端LED灯具2。优选地，所述信号接收器为摄像头或者光电二极管，优选地所述移动终端为手机或平板电脑。
优选地，所述后端信号发射控制模块1将LED灯的指纹信息进行编码，然后产生电信号传递给所述前端LED灯具2，所述前端LED灯具2以人眼难以察觉的频率根据所述编码信息闪烁，从而将指纹信息转换为光信号发送出去，优选地所述编码为曼彻斯特编码。
优选地，所述指纹信息为该LED灯的唯一标识码，该编码在出厂时设置完成，不能进行改动。
优选地，在系统搭建初期便将与LED灯相关联的位置信息输入进后台数据库中，以方便后续查询与计算。
优选地，所述移动终端的信号接收器接收得到的光信号并对光信号进行解码，进而得到LED灯的指纹信息。
优选地，所述位置信息可以包括该灯所关联地区的地区信息，该地区所包含的物品信息，例如，在商场中，位置信息就包括商铺名称，货品名称等信息。
优选地，所述方法还包括：用户可以通过移动终端自行输入想要到达的目标地点，通过后台服务器计算得到到达该地点的最短路径，并展示在移动设备上以进行导航；优选地所述定位与导航均根据LED灯的位置实现，因而所有计算均需要根据LED灯的位置进行。其中，用户输入的位置信息可以是用户想要前往的目标地点的名称，或者用户想要前往地点的标志物名称。计算最短路径可以使用图最短路径算法，具体可以是Dijkstra算法(迪杰斯特拉算法)或者Floyd算法(弗洛伊德算法)。
优选地，所述方法还包括：当用户接收到某一LED灯的信号时，系统会自动记录用户的进入时间，当用户不再接收该灯信息时，系统根据当前时间与之前记录的用户进入时间计算出差值，即为用户在某一LED灯下的逗留时长；和/或根据LED灯的编号信息，为每个LED灯进行信息的聚合处理，即可得到该LED灯下每个时间段内的人流量统计数据以及性别比例和年龄层比例等数据，从而全面地了解到区域的客流量、性别比例等参数信息，方便系统拥有者进行更好的决策。
在一个实施例中，本发明是一套基于可见光通信技术的室内定位系统，该系统包含信号控制模块、LED信号源、移动终端、后台服务器和信息数据库五个组成部分，系统运行的具体流程为：
(1)用户通过运行移动终端上安装的应用开启信号接收器。
(2)接收器捕获LED信号源发出的“指纹”信息，并将该信息发送至后台服务器。
(3)后台服务器获取得到该LED信号源“指纹”信息后，在数据库中查找与此信号源相匹配的位置信息。
(4)获取得到相关位置信息后，服务器将位置信息传送回移动终端上的手机应用，从而实现定位。
(5)用户可以自行输入想要到达的目标地点，通过后端服务器程序计算得到到达该地点的最短路径，并展示在移动设备上。
在一个实施例中，系统定位功能的流程如下：
(1)LED信号源中，后端信号发生模块将LED灯“指纹”信息进行编码，然后产生电信号传递给前端LED灯具，LED灯具由于电信号的高低电平而以人眼难以察觉的频率进行闪烁，从而将电信号转换为光信号发送出去。其中，LED灯“指纹”信息为该LED灯的唯一标识码，该编码在出厂时设置完成，不能进行改动。在系统搭建初期便将与LED灯相关联的位置信息输入进后台数据库中，方便后续查询与计算。信号编码方式可以为曼彻斯特编码。
(2)移动终端的接收器接收得到的光信号并对信号进行解码，进而得到LED灯“指纹”信息，并将“指纹”信息发送到后台服务器。
(3)后台服务器接收到“指纹”信息，在数据库中查找与该指纹信息相关联的位置信息，并将位置信息返回移动终端。
其中，位置信息可以包括该灯所关联地区的地区信息，该地区所包含的物品信息。例如，在商场中，位置信息就包括商铺名称，货品名称等信息。
(4)移动终端接收服务器返回的位置信息，并显示在屏幕上。
此功能适用于：(1)用户想要了解其所在位置的详细信息；(2)用户想要了解其所在位置包含物品的信息，例如其面前货架上的商品信息等。
在一个实施例中，系统的导航功能流程如下：
(1)移动终端获取用户输入的目标位置信息，并将该位置信息和用户所在位置信息一起发送给后台服务器。
(2)服务器获取这些信息后，在数据库中查找与目标位置信息相关联的LED灯信息。
(3)随后服务器程序根据用户位置信息和LED灯信息计算到达目标位置的最短距离路径。
(4)服务器将计算得到的路径返回移动终端。
(5)移动终端接收服务器返回的路径信息并展示在手机屏幕上。
(6)由于本套系统的定位与导航均根据LED灯具位置实现，因而所有计算均需要根据LED灯的位置进行。
此功能适用于：(1)用户想要前往某一区域，进而想要了解区域的具体位置和前往路径，例如如何前往某一商铺。(2)用户想要查找某一商品的所在区域和如何前往该区域的路径信息。
在一个实施例中，除获取用户位置信息以外，本发明还可以获取和提供：(1)用户在某一LED灯下逗留时长；(2)每个LED灯区域人流量统计，其中在注册系统账户时，用户可以输入其性别与年龄信息。这样，通过这些参数，系统的拥有者可以更全面地了解到区域的客流量、性别比例等参数信息，方便系统拥有者进行更好的决策。具体统计方法为：
当用户接收到某一LED灯的信号时，系统会自动记录用户的进入时间，当用户不再接收该灯信息时，系统根据当前时间与之前记录的用户进入时间计算出差值，即为用户在某一LED灯下的逗留时长。
系统根据LED灯的编号信息，为每个LED灯进行信息的聚合处理，即可得到该LED灯下每个时间段内的人流量统计数据以及性别比例和年龄层比例等数据。
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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种基于可见光通信技术的室内定位方法，其特征在于，包括：
通过移动终端上的信号接收器接收LED信号源发出的指纹信息；
将该指纹信息发送至后台服务器；
后台服务器根据该指纹信息在位置信息存储数据库中查找与此指纹信息匹配的位置信息；
后台服务器将所述位置信息传送回移动终端以实现定位。
2.根据权利要求1所述的基于可见光通信技术的室内定位方法，其特征在于，所述LED信号源包括后端信号发射控制模块(1)和前端LED灯具(2)。
3.根据权利要求1和2所述的基于可见光通信技术的室内定位方法，其特征在于，所述信号接收器为摄像头或者光电二极管，优选地所述移动终端为手机或平板电脑。
4.根据权利要求2和3所述的基于可见光通信技术的室内定位方法，其特征在于，所述后端信号发射控制模块(1)将LED灯的指纹信息进行编码，然后产生电信号传递给所述前端LED灯具(2)，所述前端LED灯具(2)以人眼难以察觉的频率根据所述编码信息闪烁，从而将指纹信息转换为光信号发送出去，优选地所述编码为曼彻斯特编码。
5.根据权利要求5所述的基于可见光通信技术的室内定位方法，其特征在于，所述指纹信息为该LED灯的唯一标识码，该编码在出厂时设置完成，不能进行改动。
6.根据权利要求5所述的基于可见光通信技术的室内定位方法，其特征在于，在系统搭建初期便将与LED灯相关联的位置信息输入进后台数据库中，以方便后续查询与计算。
7.根据权利要求4所述的基于可见光通信技术的室内定位方法，其特征在于，所述移动终端的信号接收器接收得到的光信号并对光信号进行解码，进而得到LED灯的指纹信息。
8.根据权利要求4所述的基于可见光通信技术的室内定位方法，其特征在于，所述位置信息可以包括该灯所关联地区的地区信息，该地区所包含的物品信息，例如，在商场中，位置信息就包括商铺名称，货品名称等信息。
9.根据权利要求8所述的基于可见光通信技术的室内定位方法，其特征在于，所述方法还包括：
用户可以通过移动终端自行输入想要到达的目标地点，通过后台服务器计算得到到达该地点的最短路径，并展示在移动设备上以进行导航；
优选地所述定位与导航均根据LED灯的位置实现，因而所有计算均需要根据LED灯的位置进行。
10.根据权利要求1所述的基于可见光通信技术的室内定位方法，其特征在于，所述方法还包括：
当用户接收到某一LED灯的信号时，系统会自动记录用户的进入时间，当用户不再接收该灯信息时，系统根据当前时间与之前记录的用户进入时间计算出差值，即为用户在某一LED灯下的逗留时长；和/或
根据LED灯的编号信息，为每个LED灯进行信息的聚合处理，即可得到该LED灯下每个时间段内的人流量统计数据以及性别比例和年龄层比例等数据，从而全面地了解到区域的客流量、性别比例等参数信息，方便系统拥有者进行更好的决策。
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