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专利号: 2019106415754
申请人: 中山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于孔径接收机和加权质心定位法的可见光定位方法,其特征在于:所述孔径接收机由单个孔径和KA个光电二极管组成;

其中,所有光电二极管紧贴并列在同一平面高度,且所有光电二极管的接收面两两相切放置;

孔径的中心在光电二极管所在平面的投影与KA个光电二极管接收面构成的平面的中心点重合;

孔径的等效半径RA与光电二极管接收面的等效半径RD相等;

孔径所在的平面和光电二极管所在的平面平行,二者的高度差用hA表示;

所述可见光定位方法包括以下步骤:

1)对孔径接收机中内置的KA个光电二极管所接收到的LED-ID信号的光斑强度进行检测,若在同一个光电二极管上存在多个光斑,则将所有光斑强度累加,设累加光斑强度大于给定光斑强度阈值rT的光电二极管数量为KD,0≤KD≤KA,即为有效光电二极管的个数;

若KD=0,接收机无法接收到任何LED信号;此时,使用上次得到的终端的历史定位信息代替其当前的定位信息;或提示用户移动终端位置,重新执行步骤1);

2)若KD>0,则对KA个光电二极管接收到的光信号进行混合叠加,根据系统采用的正交多路复用机制,从混叠信号提取出IA路LED-ID和对应的IA路谱幅度;

3)对IA路LED-ID中的每一路进行合法性判断,包括:

3.1)检查IA路LED-ID的理论合法性;

3.2)检查理论合法的LED-ID的实际合法性;

经过上述操作,得到ID路有效LED-ID:0≤ID≤IA;

4)对基于步骤3)获取的ID路合法LED-ID的数量进行判断;

4.1)若ID=0,则说明全部LED-ID均解码失败,系统无法得到当前的定位信息;此时,使用上次得到的终端的历史定位信息代替其当前的定位信息;或提示用户移动终端位置,返回执行步骤1);

4.2)若ID>0,则根据LED-ID与灯具坐标的映射表,可得到ID个LED灯的坐标;

5)基于步骤2)和步骤4)获取第i个LED灯到孔径接收机的KA个光电二极管的光斑信号强度向量 其中第k个光电二极管感应到第i个LED的光斑信号强度记为rk,i;

6)基于步骤5),采用加权质心定位法求光斑中心的估计坐标,将接收信号强度rk,i作为加权质心定位法的加权因子;其中,第i个LED灯产生的光斑中心的估计坐标 可表示为:其中:(xPD,k,yPD,k)表示第k个光电二极管在世界坐标系统的坐标,g为正实数的权重幂因子;

7)通过步骤6)获得的光斑中心坐标估计值和已知的孔径中心在世界坐标系统中的坐标,根据两个坐标之间的三角几何关系,可求得入射角 的估计值 和视场角αS,i的估计值

8)基于步骤7),根据光的直线传播特性,通过 得到 和 和 表示 和αi的估计值,再根据孔径中心在孔径坐标系统上的坐标和光电二极管中心以及光斑中心在世界坐标系统上的坐标之间的到达角度关系,得到根据第i个LED求得的孔径接收机坐标

9)对基于ID盏LED灯所求解得到的ID个孔径接收机坐标值按加权平均法处理,求出孔径接收机坐标的最终估计值,即:其中vi为权重系数,i=1,2,...,ID。

2.根据权利要求1所述的基于孔径接收机和加权质心定位法的可见光定位方法,其特征在于:所述孔径的等效半径与光电二极管接受面的等效半径定义如下:假设具有任意形状的某截面S和一个圆形截面SR,在与同一LED灯光源距离相同的条件下,二者所能获得的最大光强相同,则SR的半径称为S的等效半径。

3.根据权利要求1所述的基于孔径接收机和加权质心定位法的可见光定位方法,其特征在于:所述检查IA路LED-ID的理论合法性的具体过程如下:判断每一个解码得到的LED-ID是否属于系统预先设定的LED-ID集合中的元素,是则说明其合法,否则说明解码出现错误,丢弃该路LED-ID信息。

4.根据权利要求3所述的基于孔径接收机和加权质心定位法的可见光定位方法,其特征在于:所述检查理论合法的LED-ID的实际合法性的具体过程如下:对LED-ID对应的灯具坐标值进行两两之间的距离计算,若某一LED-ID对应的坐标值与其他任意一个灯具坐标间的距离均不大于相邻灯具部署位置的对角线距离,则认为该LED-ID是合法的,否则认为其是无效的,对该LED-ID信息予以丢弃。

5.根据权利要求1~4任一项所述的基于孔径接收机和加权质心定位法的可见光定位方法,其特征在于:所述加权质心定位法由vi构造得到。

6.根据权利要求5所述的基于孔径接收机和加权质心定位法的可见光定位方法,其特征在于:所述vi的取值通过优化函数进行优化,以获得最小定位误差。