1.一种室内定位装置,其特征在于,包括底座、设于所述底座上的光源、旋转件、设置于所述旋转件上的旋转外壳,以及控制器;
所述旋转外壳为半球面状的壳体或者是由多个小平面或环形面拼接形成的外切于一个半球面的壳体;所述光源的发光点位于所述半球面的球心处;
所述旋转外壳划分为多个平行于纬线的编码圈,每个编码圈在经度方向相对光源的角度α已知;每个编码圈划分为多个编码位,所述编码位在纬度方向相对该编码圈的中心点的角度β为360/N度,其中N为一个编码圈中的编码位的数量,不同编码圈的编码位排布方式不同;
在每个编码圈中,若干个编码位为透光状态,且不存在连续两个或多个非透光的编码位,若干个特定方式排布的编码位构成该编码圈的起始位及结束位;
每个编码圈中包括一个与其他编码位形状不同的特殊编码位,所述特殊编码位的宽度在经度方向具有预设的变化规律;
所述底座还设有具有卡槽的光耦合器,所述旋转件面对所述底座的一侧设有挡光片,所述旋转件带动所述挡光片每穿过卡槽一次,所述控制器控制所述光源发生一次频率跳变;
所述室内定位装置还包括接收端,用于放置在待定位点感应光信号并检测频率跳变点,并根据所述光信号和频率跳变点进行定位。
2.如权利要求1所述的室内定位装置,其特征在于,所述特殊编码位的两侧边缘不与经线平行或重合,整体呈三角形或梯形,不同编码圈的特殊编码位处于同一经度。
3.如权利要求1所述的室内定位装置,其特征在于,所述起始位及结束位为连续多个透光状态的编码位。
4.如权利要求3所述的室内定位装置,其特征在于,每个编码圈中的起始位及结束位所含有的编码位数目相同,且位置相同。
5.如权利要求1所述的室内定位装置,其特征在于,所述光源的工作频率为第一频率和第二频率,当所述挡光片穿过卡槽时,如果所述光源的频率为第一频率,则由所述控制器控制光源跳变为第二频率,如果所述光源的频率为第二频率,则由所述控制器控制光源在所述旋转外壳继续转动一个编码位后跳变为第一频率。
6.如权利要求1至5任一项所述的室内定位装置,其特征在于,每个编码圈在经度方向的角度都相等,每个编码位在纬度方向的角度都相等。
7.一种室内定位装置的室内定位方法,其特征在于,包括下述步骤:
驱动旋转外壳进行旋转,使所述旋转外壳由光源投影至待定位点所在水平面的投影光圈也随之旋转;
由位于待定位点的接收端感应光信号,根据所述光信号确定其所在的投影光圈,进而确定该投影光圈的内沿与光源之间的连线和所述旋转外壳的转轴之间的角度θr=r*α,其中,r为待定位点所在投影光圈的内侧的投影光圈数目;
根据接收端感应到的特殊编码位的宽度确定待定位点与其所在投影光圈的内沿相对r r r光源的夹角Δθ,进而确定待定位点和光源之间的连线与所述转轴之间的角度θ=θ+Δθ;
定义挡光片穿过卡槽时,起始位及结束位的末端在水平面上的投影所指的方向为初始方向,由所述接收端检测光源的频率跳变点及所述起始位及结束位的末端,确定所述待定位点所在的编码位投影的前沿与所述初始方向的夹角ωr;
根据接收端检测到频率跳变点之后连续采集的透光编码位数据确定发生频率跳变时待定位点与其所在编码位投影的前沿相对投影光圈中心的夹角Δωr,进而确定待定位点与所述初始方向之间的角度ω=ωr+Δωr;
根据所述角度θ和角度ω确定待定位点的位置。
8.如权利要求7所述的室内定位方法,其特征在于,当频率跳变发生在挡光片穿过卡槽时,ωr=(n-1)*β,n为在接收端检测到频率跳变点以及结束位的末端这段时间内,旋转外壳转过的编码位数目,其中包括待定位点自身所在的编码位;当频率跳变发生在挡光片穿过卡槽并继续转动一个编码位时,ωr=n*β。
9.如权利要求7所述的室内定位方法,其特征在于,当所述光源到待定位点的垂直高度H已知,且所述光源的坐标(x0,y0,z0)已知时,所述待定位点的坐标为:(x0+H*tan(θ)*sin(ω),y0+H*tan(θ)*cos(ω),z0-H);
当所述光源到待定位点的垂直高度未知,且所述光源的坐标(x0,y0,z0)已知时,采用两个所述室内定位装置,且两个光源的照射面具有相交区域,待定位点处于该相交区域,所述待定位点的坐标由两个已知的光源坐标和所述夹角θ和夹角ω确定。
10.如权利要求7所述的室内定位方法,其特征在于,设定光源在第一频率和第二频率下工作,当挡光片穿过所述卡槽时,若光源频率为第一频率,则控制其跳变为第二频率,若光源频率为第二频率,则控制光源在旋转外壳继续转动一个编码位后跳变为第一频率。