CN207335731U - 一种室内定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种室内定位系统，包括LED发射端、移动终端、定位切换装置、通讯装置和定位服务器；所述LED发射端用于发射经过调制的LED频闪信息，通过调用移动终端的摄像装置，获取所述LED频闪信息，通过定位服务器解析所述LED频闪信息，得到当前移动装置所处的定位信息；所述定位切换装置安装于LED发射端，用于检测LED发射端的亮灭，并将所述亮灭信息通过通讯装置发送至移动终端，当所述LED发射端由亮转灭时，开启移动终端的WIFI定位模块，使得移动终端与距离其最近的WIFI基站通讯，得到当前移动装置所处的定位信息；当所述LED发射端由灭转亮时，关闭移动终端的WIFI定位模块；定位服务器，存储有LED发射端的定位信息，与移动装置通过无线通信进行交互。

Description

一种室内定位系统

技术领域

本实用新型涉及一种室内定位系统。

背景技术

目前基于GPS和通信基站的室外定位技术日趋成熟，基于位置的服务(LBS)也逐渐普及到各个领域。但是，卫星定位系统因信号遮挡衰减无法实现楼宇建筑内、地下等场景中的定位，存在室内“最后一公里”(定位精度1m左右)瓶颈。

在移动设备中为用户提供连续、可靠的室内外位置服务可以带来更好的用户体验。同时，精准的室内位置服务在各种应用场景中越来越重要。

常见的室内无线定位技术以WiFi、蓝牙、ZigBee等为主，这些室内定位技术都借助电磁波技术，依赖位置分布数据库或者接收信号强度来实现定位，WiFi定位成本较低，在原来拥有wifi基站的情况下，不需要再做硬件改造即可实现定位，采用基于蓝牙的三角定位技术，除了使用手机的蓝牙模块外，还需部署蓝牙基站，最高可以达到亚米级定位精度。但由于蓝牙基站的不普及，室内精确定位成本较高，在目前公开报道中，尚没有大规模推广的报道。

目前基于LED的定位技术不依赖于电磁波，只需要按照正常照明的方式装上定位灯具，再作一个灯具位置录入的动作即可实现定位，定位性能稳定，只要灯具正常发光，即可实现稳定定位。但LED定位技术也存在缺点，它只能在灯亮时实现定位，灯灭后就无法适用。

随着信息技术的发展，大众对信息安全关注度与日俱增。用户使用位置服务时，需要接入这些未知设备，这就意味着增加了移动设备的信息安全风险。在实际应用场景中，用户无法保证实时地接入这些未知设备，这就降低了定位精度和定位服务质量。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种室内定位系统，可以实现室内全天候定位，在有LED灯亮的时候，采用LED定位更加稳定且快捷，在LED由亮转灭的情况下，可以自动检测，自动转换定位方式。

本实用新型的技术方案为：

一种室内定位系统，包括LED发射端、移动终端、定位切换装置、通讯装置和定位服务器；

所述LED发射端用于发射经过调制的LED频闪信息，通过调用移动终端的摄像装置，获取所述LED频闪信息，通过定位服务器解析所述LED频闪信息，得到当前移动装置所处的定位信息；

所述定位切换装置安装于LED发射端，用于检测LED发射端的亮灭，并将所述亮灭信息通过通讯装置发送至移动终端，当所述LED发射端由亮转灭时，开启移动终端的WIFI定位模块，使得移动终端与距离其最近的WIFI基站通讯，得到当前移动装置所处的定位信息；当所述LED发射端由灭转亮时，关闭移动终端的WIFI定位模块；

定位服务器，存储有LED发射端的定位信息，与移动装置通过无线通信进行交互。

进一步的，所述LED发射端包括单体LED灯具和电路控制器，电路控制器用于对定位信息进行编码，调制单体LED灯具的频闪信息，使得所述LED频闪信息包括有当前单体LED灯具所处的定位信息。

进一步的，所述电路控制器包括单片机和与单片机相连的数字芯片，数字芯片存储有当前单体LED灯具所处的定位信息，单片机通过光电开关控制所述单体LED灯具的电流通断，从而将当前单体LED灯具所处的定位信息叠加调制在LED频闪信息上，向外界传输信号。

进一步的，所述定位切换装置包括光敏电阻和与光敏电阻相连的控制器，光敏电阻用于检测LED发射端的亮灭，控制器用于接收所述LED发射端的亮灭信息，并通过通讯装置发送至移动终端，控制所述LED发射端在亮灭间转换时，开启或关闭移动终端的WIFI定位模块。

进一步的，所述通讯装置为蓝牙模块或WIFI模块。

进一步的，所述移动终端还设置有惯性传感器，用于估算用户的运动轨迹，完成室内导航路线的引导。

进一步的，所述单体LED灯具被替换为多个LED灯具。

本实用新型的工作原理：

首先需要采用电路控制器(包括芯片和单片机相关电路)调制LED的频闪信息，使用一个单片机通过光电开关控制LED电流通断，传输数据。芯片中存储实际位置的地理信息，然后通过特定频率的灯光发射出来，表示具体楼层等位置信息。

当用户进入灯具照明区域时，连上网络的智能手机作为移动终端。通过调用智能手机摄像头扫描LED光源，就能接收到已经编译好的调制信号并且识别信号，解析出灯具发送的唯一身份识别信息。然后利用所获取的身份识别信息在定位服务器中获取对应位置信息，返回给用户的智能手机上，用户的智能手机安装有对应的软件，在该软件的地图上显示该位置和所要搜索的位置。

当室内的灯具由亮转灭时，由光敏电阻检测获取熄灭的信息，控制器根据该熄灭信息通过通讯装置发送开启移动终端WIFI定位模块的命令，此时移动终端的定位方式就由LED定位转换为WIFI定位了。

当室内的灯具由灭转亮时，也由光敏电阻检测，此时光敏电阻检测得到灯具开始点亮的信息，此信息由控制器接收，控制器通过通讯装置向移动终端发送关闭WIFI定位模块的命令，即可以采用LED方法进行定位。

本实用新型的有益效果：

本系统可减少生产和安装成本。具体的，只需要在每盏LED电路中安装电路控制器，便可以实现LED定位。控制电路部分的组成结构简单，价格要低于其它方案中的信号传输模块，而在模块安装总数量方面又低于其他方案，这就降低了整套系统的生产和安装成本。

本系统可以实现室内全天候定位，在有LED灯亮的时候，采用LED定位更加稳定且快捷，在LED由亮转灭的情况下，可以自动检测，自动转换定位方式，是一种智能定位系统。

本系统可提高用户的信息安全性。随着信息技术的发展，大众对信息安全关注度与日俱增。用户使用其它定位技术时，需要接入一些未知设备，这就意味着增加了移动设备的信息安全风险。本系统的发射端LED灯具可以源源不断的发射出带有位置信息的光信号。用户只需要扫描灯光，通过特定的手机软件就能实现室内定位。无需连接其他位置设备，这就大大提高了使用本系统的信息安全性。

附图说明

附图1为本发明的系统示意图。

图中1、电路控制器 2、频闪控制信号 3、定位切换装置 4、WIFI或移动电话网络5、定位服务器

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明：

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了解决目前各种定位技术中的不足，同时考虑到移动设备使用的方便性，本实用新型提出了一种典型实施例，如图1所示：

一种室内定位系统，包括LED发射端、移动终端、定位切换装置3、通讯装置和定位服务器5；

LED发射端包括：

电路控制器1:这里所指的电路控制器由两部分构成：芯片和单片机电路。使用一个单片机通过光电开关控制LED电流通断，达到人眼捕捉不到的灯光频闪，从而传输数据。芯片中存储实际位置的地理信息，然后通过特定频率的灯光发射出来，表示具体楼层等位置信息。

单体LED灯具：这一部分是LED可见光源。在电路控制器的作用下可以发出高速频闪，可以传输定位信息以及其他信息，比如广告等。

本实用新型的原理是通过捕获可见光的明暗交替的频闪(通常条件下,人眼的识别连贯图像的速度是24帧/秒)，准确分析定位出这个具有唯一身份识别信息的灯光。从而能找到灯具所在的位置。即:仅通过单盏LED光源中夹杂的明暗信号，实现坐标点的定位。

定位服务器5存储有LED发射端的定位信息，与移动装置通过无线通信进行交互。

由于LED定位在技术上存在盲区，即当灯在熄灭状态下无法传达定位信息，为了解决这一技术问题，我们设计了定位切换装置3，安装于LED发射端，可以检测LED发射端的亮灭。、

定位切换装置3包括光敏电阻和与光敏电阻相连的控制器，光敏电阻用于检测LED发射端的亮灭，控制器用于接收所述LED发射端的亮灭信息，并通过通讯装置发送至移动终端，控制所述LED发射端在亮灭间转换时，开启或关闭移动终端的WIFI定位模块。

具体的，当所述LED发射端由亮转灭时，开启移动终端的WIFI定位模块，使得移动终端与距离其最近的WIFI基站通讯，得到当前移动装置所处的定位信息；当所述LED发射端由灭转亮时，关闭移动终端的WIFI定位模块。

本实用新型的工作流程包括LED定位和WIFI定位，其中LED定位部分采用下面的原理进行设计：

当用户进入灯具照明区域时，连上网络的智能手机作为移动终端。通过调用智能手机摄像头扫描LED光源，就能接收到已经编译好的调制信号并且识别信号，解析出灯具发送的唯一身份识别信息。然后利用所获取的身份识别信息在定位服务器中获取对应位置信息，返回给用户的智能手机上，用户的智能手机安装有对应的软件，在该软件的地图上显示该位置和所要搜索的位置。

当室内的灯具由亮转灭时，由光敏电阻检测获取熄灭的信息，控制器根据该熄灭信息通过通讯装置发送开启移动终端WIFI定位模块的命令，此时移动终端的定位方式就由LED定位转换为WIFI定位了。

本实用新型中的通讯装置为蓝牙模块或WIFI模块。

当室内的灯具由灭转亮时，也有光敏电阻检测，此时光敏电阻检测得到灯具开始点亮的信息，此信息由控制器接收，控制器通过通讯装置向移动终端发送关闭WIFI定位模块的命令，即可以采用LED方法进行定位。

本系统的优势在于利用单体LED灯具就可以实现单个地理坐标点的定位，定位精度满足设计需求，但也不排除采用本实用新型的发明点，利用多个LED灯具进行定位，当采用多个 LED灯具进行定位时，定位精度可以满足1m或1cm数量级。

进一步的，为了更好得实现定位后的引导，要求坐标点到坐标点之间的导航路线的准确性。由于使用本系统定位是用户单向的获取坐标点的位置信息，而这些坐标参考点又是离散的、不连续的。所以本系统还需要本在移动终端上设置惯性传感器(惯性传感器如加速度计、陀螺仪、磁场计和压力传感器等)，基于惯性传感器的辅助定位，可以提供9轴或12轴自由度的运动估算。这些传感器可以估计用户的运动状态，实时地推算用户的运动轨迹及高度信息。根据估算的运动轨迹，系统可以给出目标用户相对初始点或参考点的相对位置。从而完成室内导航路线的引导。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种室内定位系统，其特征在于，包括LED发射端、移动终端、定位切换装置、通讯装置和定位服务器；

所述LED 发射端用于发射经过调制的LED频闪信息，通过调用移动终端的摄像装置，获取所述LED频闪信息，通过定位服务器解析所述LED频闪信息，得到当前移动装置所处的定位信息；

所述定位切换装置安装于LED 发射端，用于检测LED发射端的亮灭，并将所述亮灭信息通过通讯装置发送至移动终端，当所述LED发射端由亮转灭时，开启移动终端的WIFI定位模块，使得移动终端与距离其最近的WIFI基站通讯，得到当前移动装置所处的定位信息；当所述LED发射端由灭转亮时，关闭移动终端的WIFI定位模块；

定位服务器，存储有LED发射端的定位信息，与移动装置通过无线通信进行交互。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述LED发射端包括单体LED灯具和电路控制器，电路控制器用于对定位信息进行编码，调制单体LED灯具的频闪信息，使得所述LED频闪信息包括有当前单体LED灯具所处的定位信息。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电路控制器包括单片机和与单片机相连的数字芯片，数字芯片存储有当前单体LED灯具所处的定位信息，单片机通过光电开关控制所述单体LED灯具的电流通断，从而将当前单体LED灯具所处的定位信息叠加调制在LED频闪信息上，向外界传输信号。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位切换装置包括光敏电阻和与光敏电阻相连的控制器，光敏电阻用于检测LED发射端的亮灭，控制器用于接收所述LED发射端的亮灭信息，并通过通讯装置发送至移动终端，控制所述LED发射端在亮灭间转换时，开启或关闭移动终端的WIFI定位模块。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通讯装置为蓝牙模块或WIFI模块。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述移动终端还设置有惯性传感器，用于估算用户的运动轨迹，完成室内导航路线的引导。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述单体LED灯具被替换为多个LED灯具。