1.一种基于光强度的多光源室内定位装置,包括:光传感器、至少三个点光源、数据处理模块以及存储模块,其中,所述光传感器采集所述点光源的光信号数据;
所述存储模块存储所述点光源的坐标值、所述光信号数据以及光强模型;
所述数据处理模块根据所述光信号数据获取光强值,并根据所述光强值、所述点光源的坐标值以及光强模型建立包含至少三个方程的方程组,并求解所述方程组,获得所述光传感器的坐标值(x,y,z);
所述方程由光强模型 si=f d(di)fμ(μi)fω(ωi) 建立, 距离si为第i个点光源的光强值,(xi、yi、zi)为
第i个点光源的坐标值,fd(di)为光强值与距离di的关系函数,fμ(μi)、fω(ωi)分别为光强值与角度μi、ωi的关系函数,μi=arcsin(|A(xi-x)+B(yi-y)+C(zi-z)|/di),其中,(A,B,C)为传感器平面单位法向量,ωi=arccos((zi-z)/di);
用参数k表示所述光传感器垂直面对第i个点光源中心距离第i个点光源1m处测得的光强值,则所述将所述光传感器置于中心光线上距离第i个点光源dim处,所述角度μi初值设为
90°,等角度偏转所述光传感器的传感平面,使中心光线进入所述光传感器的角度μi从垂直时的90°等角度减小到0°,此时中心光线与所述光传感器的传感平面平行,每次偏转后测试光强值,得到所述光强与角度μi的关系函数fμ(μi);
将所述光传感器置于中心光线上距离第i个点光源dim处,所述角度ωi初值设为0°,等角度偏转所述第i个点光源,使所述第i个点光源发出的进入所述光传感器的光线与中心光线的角度ωi从0°增大到90°,每次偏转后测试光强值,得到所述光强与角度ωi的关系函数fω(ωi)。
2.根据权利要求1所述的基于光强度的多光源室内定位装置,其特征在于,所述光传感器的传感平面与水平面平行。
3.根据权利要求1所述的基于光强度的多光源室内定位装置,其特征在于,所述点光源为可见光LED灯或红外线LED灯。
4.根据权利要求1所述的基于光强度的多光源室内定位装置,其特征在于,所述至少三个点光源非共线。
5.根据权利要求1所述的基于光强度的多光源室内定位装置,其特征在于,还包括频率控制模块,所述频率控制模块控制所述点光源发出光信号的频率。
6.根据权利要求5所述的基于光强度的多光源室内定位装置,其特征在于,所述至少三个点光源频率不同。
7.根据权利要求6所述的基于光强度的多光源室内定位装置,其特征在于,所述至少三个点光源频率为30Hz‐400Hz。
8.根据权利要求1所述的基于光强度的多光源室内定位装置,其特征在于,所述存储模块存储所述光强模型。
9.根据权利要求1所述的基于光强度的多光源室内定位装置,其特征在于,所述数据处理模块去除干扰光信号,并根据所述点光源发出的光信号光强值、光强模型以及点光源坐标值建立所述方程组。
10.一种基于光强度的多光源室内定位方法,包括以下步骤:
S100、使用光传感器采集至少三个点光源的光信号数据;
S200、存储所述点光源的坐标值、光信号数据以及光强模型,根据所述光信号数据获取光强值;
S300、根据所述光强值、点光源的坐标值以及光强模型建立包含至少三个方程的方程组,并求解所述方程组,获得所述光传感器的坐标值(x,y,z),其中,所述方程由光强模型si=fd(di)fμ(μi)fω(ωi)建立,其中,距离si为第i个点光源的光强值,(xi、yi、zi)为第i个点光源的坐标值,fd(di)为光强值与距离di的关系函数,fμ(μi)、fω(ωi)分别为光强值与角度μi、ωi的关系函数,μi=arcsin(|A(xi-x)+B(yi-y)+C(zi-z)|/di),其中,(A,B,C)为传感器平面单位法向量,ωi=arccos((zi-z)/di);
用参数k表示所述光传感器垂直面对第i个点光源中心距离第i个点光源1m处测得的光强值,则所述将所述光传感器置于中心光线上距离第i个点光源dim处,所述角度μi初值设为
90°,等角度偏转所述光传感器的传感平面,使中心光线进入所述光传感器的角度μi从垂直时的90°等角度减小到0°,此时中心光线与所述光传感器的传感平面平行,每次偏转后测试光强值,得到所述光强与角度μi的关系函数fμ(μi);
将所述光传感器置于中心光线上距离第i个点光源dim处,所述角度ωi初值设为0°,等角度偏转所述第i个点光源,使所述第i个点光源发出的进入所述光传感器的光线与中心光线的角度ωi从0°增大到90°,每次偏转后测试光强值,得到所述光强与角度ωi的关系函数fω(ωi)。
11.根据权利要求10所述的基于光强度的多光源室内定位方法,其特征在于,所述光传感器的传感平面与水平面平行。
12.根据权利要求10所述的基于光强度的多光源室内定位方法,其特征在于,所述点光源为可见光LED灯或红外线LED灯。
13.根据权利要求10所述的基于光强度的多光源室内定位方法,其特征在于,所述至少三个点光源非共线。
14.根据权利要求10所述的基于光强度的多光源室内定位方法,其特征在于,所述点光源发出光信号的频率可控。
15.根据权利要求14所述的基于光强度的多光源室内定位方法,其特征在于,所述至少三个点光源频率不同。
16.根据权利要求15所述的基于光强度的多光源室内定位方法,其特征在于,所述至少三个点光源频率为30Hz‐400Hz。
17.根据权利要求10所述的基于光强度的多光源室内定位方法,其特征在于,在步骤S300中,首先去除干扰光信号,再根据所述光强值、点光源坐标值以及光强模型建立所述方程组。