CN204256174U - 一种基于可见光辅助gps定位的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于可见光辅助GPS定位的装置，包括GPS信号捕获模块、可见光发射装置、可见光接收装置和接收机；其中，GPS信号捕获模块、可见光发射装置、可见光接收装置、接收机依次顺序连接。本实用新型通过光辅助定位来捕获有效GPS信号（GPS信号的数据产生、采集及配套的解算工具等都有成熟的模块），利用可见光的发射和接收装置来完成对GNSS信号到光信号的转换并最终恢复出导航信号原始数据到达接收机以完成辅助定位的装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及GPS定位装置，特别是一种基于可见光辅助GPS定位的装置。
背景技术
GNSS(Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统)已经在全世界范围内得到了广泛的应用，但是当GNSS接收机工作在室内,密集城区等各种信号条件恶劣的复杂信道环境中时, GNSS信号功率由于受到各种穿透损耗会受到严重衰减，信号幅度和相位也会受到多径衰落的影响变化剧烈，接收信噪比将会严重恶化，普通的GNSS接收机将难以正确的捕获和跟踪导航卫星信号。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于可见光辅助GPS定位的装置，本实用新型通过光辅助定位来捕获有效GPS信号，利用可见光的发射和接收装置来完成对GNSS信号到光信号的转换并最终恢复出导航信号原始数据到达接收机以完成辅助定位的装置。
本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
根据本实用新型提出的一种基于可见光辅助GPS定位的装置，包括GPS信号捕获模块、可见光发射装置、可见光接收装置和接收机；其中，GPS信号捕获模块、可见光发射装置、可见光接收装置、接收机依次顺序连接。
作为本实用新型的一种基于可见光辅助GPS定位的装置进一步优化的方案，所述可见光发射装置包括编码控制模块、驱动模块、LED模块、第一抗扰光学模块；其中，编码控制模块、驱动模块、LED模块、第一抗扰光学模块依次顺序连接。
作为本实用新型的一种基于可见光辅助GPS定位的装置进一步优化的方案，所述可见光接收装置包括第二抗扰光学模块、光电检测模块、解码控制模块；其中，第二抗扰光学模块、光电检测模块、解码控制模块依次顺序连接。
作为本实用新型的一种基于可见光辅助GPS定位的装置进一步优化的方案，所述解码控制模块为单片机。
作为本实用新型的一种基于可见光辅助GPS定位的装置进一步优化的方案，所述单片机为AT89S51单片机。
本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
（1）通过可见光辅助可以方便快捷的在弱信号环境下进行准确定位，这种装置相对于受多径效应和环境变化等影响以及精度低、成本高等问题的技术更加有效、简便；
（2）利用可见光辅助定位将GPS信号与光信号之间进行转换以光信号为中间桥梁可以有效的保留GPS信号原始数据以达到定位的准确性提高精度；
（3）利用可见光辅助定位不需要复杂精密的仪器从而可以减少使用成本更加简便；
（4）本实用新型通过光辅助定位来捕获有效GPS信号（GPS信号的数据产生、采集及配套的解算工具等都有成熟的模块），利用可见光的发射和接收装置来完成对GNSS信号到光信号的转换并最终恢复出导航信号原始数据到达接收机以完成辅助定位的装置。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是可见光发射装置示意图。
图3是可见光接收装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示是本实用新型的结构示意图，一种基于可见光辅助GPS定位的装置，包括GPS信号捕获模块、可见光发射装置、可见光接收装置和接收机；其中，GPS信号捕获模块、可见光发射装置、可见光接收装置、接收机依次顺序连接。
GPS信号捕获模块对导航信号进行捕获得到原始数据，原始数据经过可见光发射装置完成原始数据到光信号的转换，再经可见光接收装置恢复出原始数据，最终到达接收机实现目标辅助定位。
GPS信号捕获模块:可获取载波信号、伪随机测距码（C/A码和P码）和导航电文（D码）三种信号。信号的基准时钟频率为f=1.023MHz,所需的各种频率利用频率综合器产生。
可见光发射装置:实现对获取的GPS信号原始数据通过编码和调制将获取的原始数据转换为光信号发射出去。
可见光接收装置：实现对可见光发射装置发出的光信号进行解码和解调恢复出光信号所携带的GPS信号原始数据并发送到接收机。
接收机：可利用普通接收机来进行对原始数据的分析以实现定位。
图2是可见光发射装置示意图，所述可见光发射装置包括编码控制模块、驱动模块、LED模块、第一抗扰光学模块；其中，编码控制模块、驱动模块、LED模块、第一抗扰光学模块依次顺序连接。
原始数据经过编码控制模块后传送到驱动模块，驱动模块与LED模块连接并提供驱动电流使原始数据经LED模块以可见光的形式发射数据到避免光信号相互干扰的第一抗扰光学模块发射出去。
编码控制模块：完成对原始数据的编码和调制的功能并将GPS信号原始数据独立的分配到驱动模块，编码和调制功能可由专用的编码器、调制器来实现。
驱动模块：接收经过编码和调制的原始数据并为LED模块提供驱动电流。
LED模块：包括多个LED 单元，每个LED 单元连接至独立的驱动模块和第一抗扰光学模块，每个LED 单元发出以可见光形式携带原始数据的光信号。
第一抗扰光学模块：保证传输数据的光信号之间互不干扰的发射出去并能够被正确接收。
图3是可见光接收装置示意图，所述可见光接收装置包括第二抗扰光学模块、光电检测模块、解码控制模块；其中，第二抗扰光学模块、光电检测模块、解码控制模块依次顺序连接。第二抗扰光学模块接收可见光发射装置发出的光信号并传输至光电检测模块进行检测，之后经解码控制模块恢复出GPS信号原始数据，第二抗扰光学模块是用于保证光信号互不干扰的传输至光电检测模块。光电检测模块包括多个光电检测器单元，每个光电检测器单元连接至独立的用于使所述多个光电检测单元接收的光信号互不干扰的第二抗扰光学模块，每个光电检测器单元检测通过相应的第二抗扰光学模块接收到的光信号。解码控制模块连接至所述包括多个光电检测器单元的光电检测模块，用于接收分别由所述多个光电检测器单元检出的GPS信号进行解码和解调以恢复出原始数据。
所述解码控制模块为单片机，所述单片机为AT89S51单片机。
其中，LED模块包括多个LED 单元，每个LED 单元连接至独立的驱动模块和用于使所述多个LED 单元发出的光信号互不干扰的第一抗扰光学模块，每个LED 单元发出的光信号通过相应的第一抗扰光学模块发射出去。编码控制模块连接至与所述多个LED 单元相应的驱动模块，用于向与所述多个LED 单元相连接的驱动模块分配独立的传输数据。光电检测模块包括多个光电检测器单元，每个光电检测器单元连接至独立的用于使所述多个光电检测单元接收的光信号互不干扰的第二抗扰光学模块，每个光电检测器单元用来检测通过相应的第二抗扰光学模块接收到的光信号。解码控制模块连接至所述包括多个光电检测器单元的光电检测模块，用于接收分别由所述多个光电检测器单元检出的光信号以恢复出原始数据。对于GPS信号数据产生、采集及配套的解算工具等都已有成熟的模块可以对GPS信号进行直接捕获。通过以上装置与方法可以完成在弱信号环境下的准确辅助定位。
根据图1-图3的整个系统的运作流程：通过GPS信号捕获模块对GPS信号捕获后再经可见光发射装置进行编码将GPS信号原始数据调制到由LED单元发出的光信号，再经过可见光接收装置将载有原始数据的光信号进行解调以恢复出原始数据最后到达接收机来进行目标定位。本装置对弱信号环境下目标的定位可以实现，对于室内定位本实用新型只能满足对某点的定位，因此考虑到对室内定位的精确可靠性可通过添加辅助设备进行精确定位，具体做法是利用在光的传播方向上光矢量只沿一个固定的方向振动其端点轨迹为一直线的线偏振光来建立三维空间坐标系对室内目标进行精确定位。产生线偏振光可以使LED灯发出的可见光通过起偏器来产生，从而得到不同偏振方向的线偏振光。对室内目标定位可通过四个由LED灯和对应起偏器组成的装置与本实用新型装置结合使用。在已精确定位的四个点通过对应的LED灯和起偏器组成装置建立三维空间坐标系，在目标接收端利用探测器和检偏器来确定目标的准确位置。其中，起偏器与检偏器的偏振方向呈预设角度,接收端根据探测器接收到的、透过检偏器的线偏振光的强度获取接收端的位置信息。由于线偏振光的方向可以精确确定，利用不同偏振方向的线偏振光的光强对接收端进行定位的方法精度高且计算简单易于实现。
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能为此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于可见光辅助GPS定位的装置，其特征在于，包括GPS信号捕获模块、可见光发射装置、可见光接收装置和接收机；其中，GPS信号捕获模块、可见光发射装置、可见光接收装置、接收机依次顺序连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于可见光辅助GPS定位的装置，其特征在于，所述可见光发射装置包括编码控制模块、驱动模块、LED模块、第一抗扰光学模块；其中，编码控制模块、驱动模块、LED模块、第一抗扰光学模块依次顺序连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于可见光辅助GPS定位的装置，其特征在于，所述可见光接收装置包括第二抗扰光学模块、光电检测模块、解码控制模块；其中，第二抗扰光学模块、光电检测模块、解码控制模块依次顺序连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于可见光辅助GPS定位的装置，其特征在于，所述解码控制模块为单片机。
5.根据权利要求4所述的一种基于可见光辅助GPS定位的装置，其特征在于，所述单片机为AT89S51单片机。
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| CN201420800773.3U CN204256174U (zh) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | 一种基于可见光辅助gps定位的装置 |
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| CN113341374A (zh) * | 2021-06-03 | 2021-09-03 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种基于反射退偏特性的可见光室内定位系统及方法 |
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