1.一种稀疏光源下的室内高精度可见光定位方法，其特征在于，包括以下步骤：图像处理步骤：通过智能手机前置摄像头获取捕捉LED图像，并对LED图像进行包括ROI提取、椭圆拟合在内的处理步骤；

定位计算步骤：设计几何校正机制，利用椭圆拟合来校正方位角，利用世界坐标系、相机坐标系标定接收机的惯性测量单元引起的方位角误差；利用LED在像素坐标系中的中心坐标、椭圆特征参数和LED的轮廓尺寸，计算LED在相机坐标系中的坐标；通过坐标变换方法得到接收机的位置；

建立运动模型：引入无迹粒子滤波融合可见光定位和惯性测量单元，消除了对初始位置信息的要求，实现了高精度定位；

所述设计几何校正机制具体包括：

1)采用智能LED灯，其亮度会随着外界周围光亮度的变化而变化，采用Manchester编码方式来对发送端进行序列编程，使得人眼感知不到智能LED的闪烁；发送端根据周围环境来改变智能LED灯的明亮程度；通过改变逻辑“0”与逻辑“1”的比例来改变智能LED灯的亮度；

2)利用接收机倾斜时获得的图像进行角度校正；智能手机沿水平方向的倾斜角足够大，可以发现在捕获的图像中LED是椭圆形的，通过设置用于捕获LED图像的摄像头参数之后，通过高斯模糊、灰度化、二值化之后，使用Canny算子取出轮廓点；得到关于中心坐标、长轴和短轴在内的椭圆参数；

3)在椭圆拟合过程之后，利用像素坐标系与世界坐标的投影几何原理，LED在像素平面的点投影为正交投影，以及LED世界坐标得到LED轮廓横坐标，取得LED轮廓横坐标的最大值umax；

4)根据椭圆拟合得到椭圆特征值，利用这些特征值在像素坐标系下，将LED轮廓表示出来，其中LED轮廓的横坐标有最大值

5)理论上，umax应该与 相等，利用此关系计算方位角γ，计算出的方位角替代惯性测量单元给出的不准确方位角，用于实现高精度定位。

2.根据权利要求1所述的一种稀疏光源下的室内高精度可见光定位方法，其特征在于，所述图像处理步骤中，使用智能手机前置摄像头，设置摄像头参数，捕捉LED图像，在捕获的图像中，LED由亮条纹和暗条纹组成，代表了LED的识别码即LED‑ID，然后将LED的识别信息与数据库信息进行匹配，数据库中会有对应LED的世界坐标和半径，得到LED解码后的世界坐标和半径；采用Canny算子提取亮条纹和暗条纹区域的轮廓点，然后使用最小二乘法来拟合椭圆；得到关于中心坐标、长轴和短轴在内的椭圆参数。

3.根据权利要求1所述的一种稀疏光源下的室内高精度可见光定位方法，其特征在于，利用世界坐标系与相机坐标系的投影几何关系来标定惯性测量单元引起的方位角误差，具体包括：获取LED在天花板上与捕获的图像之间的投影几何关系，通过设置合理用于捕获LED图像的摄像头参数之后，通过高斯模糊、灰度化、二值化之后，使用Canny算子取出轮廓点；将轮廓点坐标代入椭圆方程：

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f(x)＝k1x+k2xy+k3y+k4x+k5y+k6＝0

其中ki,i＝1,2…6是椭圆系数，(x,y)表示轮廓点坐标，最后，利用椭圆系数ki来获得像素坐标系下椭圆中心坐标(u0,v0)、半长轴a、半短轴b和长轴倾角θ。

4.根据权利要求1所述的一种稀疏光源下的室内高精度可见光定位方法，其特征在于，可见光定位系统涉及三个坐标系，分别为世界坐标系P(x,y,z)，相机坐标系Pc(X,Y,Z)和像素坐标系p(u,v,1)，世界坐标系通过旋转矩阵R转换到相机坐标系，相机坐标系通过对角矩阵K转换到像素坐标系，即p＝KR(Pl‑Pr)，其中Pr是接收机的世界坐标，Pl是LED的世界坐标，R是旋转矩阵。

5.根据权利要求4所述的一种稀疏光源下的室内高精度可见光定位方法，其特征在于，旋转矩阵R由接收机俯仰角α、横滚角β以及方位角γ组成，将像素坐标系与世界坐标利用投影几何原理关联起来，LED在像素平面的点投影为正交投影，接收机和LED的垂直距离h是固定的，f为焦距，根据LED世界坐标及投影几何原理得到LED轮廓横坐标，LED轮廓横坐标取得最大值如下：根据椭圆拟合得到椭圆特征值，利用这些特征值在像素坐标系下，将LED轮廓表示出来，其中LED轮廓的横坐标有最大值为：理论上，umax应该与 相等，利用此关系计算方位角γ，计算出的方位角会替代惯性测量单元给出的不准确方位角。

6.根据权利要求1所述的一种稀疏光源下的室内高精度可见光定位方法，其特征在于，无迹粒子滤波运动模型运行流程具体包括：步骤1：初始化，系统随机产生粒子，获得粒子初始状态 和粒子权重

步骤2：为粒子群选取Sigma采样点；

步骤3：系统更新，根据k时刻可见光定位结果对粒子状态和权重进行更新，更新后的粒子权重为

步骤4：重采样，根据粒子权重进行采样，获得权重较大的粒子；

步骤5：获得状态估计结果，惯性测量单元得到的方位角经过几何校正表示为θk和步长Sk，用于状态方程的更新， 和 是产生的噪声序列，获得系统k时刻最终定位结果；在接下来的运动过程，从步骤2到步骤5循环完成定位。

7.一种稀疏光源下的室内高精度可见光定位系统，其特征在于，包括图像处理模块：使用智能手机前置摄像头，在合理的摄像头参数下，捕捉LED图像；在捕获的图像中，LED由亮条纹和暗条纹组成，代表了LED的识别即LED‑ID；然后将LED的识别信息与数据库信息进行匹配，得到LED解码后的世界坐标和半径；同时提取亮条纹和暗条纹区域的轮廓点来拟合椭圆轮廓；最后得到了关于中心坐标、长轴和短轴椭圆参数；

定位计算模块：利用世界坐标系与相机坐标系的投影几何关系来标定惯性测量单元引起的方位角误差；然后，利用LED在像素坐标系中的中心坐标、椭圆特征参数和LED的轮廓尺寸，计算LED在相机坐标系中的坐标；然后，通过坐标变换方法得到接收机的位置；

运用模型模块：引入无迹粒子滤波有效融合可见光定位和惯性测量单元，消除了对初始位置信息的要求，实现了高精度定位；

设计几何校正机制具体包括：

1)采用智能LED灯，其亮度会随着外界周围光亮度的变化而变化，采用Manchester编码方式来对发送端进行序列编程，使得人眼感知不到智能LED的闪烁；发送端根据周围环境来改变智能LED灯的明亮程度；通过改变逻辑“0”与逻辑“1”的比例来改变智能LED灯的亮度；

2)利用接收机倾斜时获得的图像进行角度校正；智能手机沿水平方向的倾斜角足够大，可以发现在捕获的图像中LED是椭圆形的，通过设置用于捕获LED图像的摄像头参数之后，通过高斯模糊、灰度化、二值化之后，使用Canny算子取出轮廓点；得到关于中心坐标、长轴和短轴在内的椭圆参数；

3)在椭圆拟合过程之后，利用像素坐标系与世界坐标的投影几何原理，LED在像素平面的点投影为正交投影，以及LED世界坐标得到LED轮廓横坐标，取得LED轮廓横坐标的最大值umax；

4)根据椭圆拟合得到椭圆特征值，利用这些特征值在像素坐标系下，将LED轮廓表示出来，其中LED轮廓的横坐标有最大值

5)理论上，umax应该与 相等，利用此关系计算方位角γ，计算出的方位角替代惯性测量单元给出的不准确方位角，用于实现高精度定位。

8.根据权利要求7所述的稀疏光源下的室内高精度可见光定位系统，其特征在于，所述无迹粒子滤波是一种实现贝叶斯递归理论的顺序蒙特卡罗方法，采用蒙特卡罗方法的随机抽样来近似真实状态的概率分布，得到最小方差估计；当捕获的图像中LED数量小于3个时，不需要如扩展卡尔曼滤波使用线性逼近非线性并计算雅可比矩阵；无迹粒子滤波器的计算过程大多集中在粒子的选择上；无迹粒子滤波器的初始化是系统随机生成粒子并赋予它们相同的权重，在接下来的运动时刻，采用无迹粒子滤波的可见光定位系统根据状态估计快速得到接近真实位置的粒子，进而获得准确的定位。