本發(fā)明涉及可見光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種可見光室內(nèi)定位方法。

背景技術(shù)：

隨著智能通信和無線網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)室內(nèi)定位技術(shù)的需求越來越強(qiáng)烈。室內(nèi)定位技術(shù)在人員位置服務(wù)、倉庫物流、搶險(xiǎn)救災(zāi)和工礦企業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的無線室內(nèi)定位技術(shù)，如紅外技術(shù)、無線射頻識(shí)別(radiofrequencyidentification，rfid)技術(shù)和無線局域網(wǎng)(wirelesslan，wlan)技術(shù)等，雖然可以在室內(nèi)環(huán)境下取得良好的定位效果，但是無法在射頻敏感區(qū)域應(yīng)用，并且由于其需要其他設(shè)備的輔助，硬件成本大?；诎l(fā)光二極管led(lightemittingdiode，led)的室內(nèi)定位技術(shù)不僅不會(huì)產(chǎn)生任何射頻干擾、綠色環(huán)保，還具有同時(shí)實(shí)現(xiàn)照明和定位的功能，成為近年來的研究熱點(diǎn)。

根據(jù)室內(nèi)定位采用led光源數(shù)量的不同，可以把基于led的室內(nèi)定位技術(shù)分為多光源模型下的定位和單光源模型下的定位。單光源模型下的定位問題由于只有一個(gè)led光源存在，能夠有效地避免光源之間的干擾問題。

現(xiàn)有技術(shù)中，單led光源下的可見光室內(nèi)定位問題的主要解決方案有：yangsh團(tuán)隊(duì)提出的基于接收角度增益值的定位方法，但是為了測(cè)量接收角度增益值，需要比較復(fù)雜的測(cè)量裝置，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和硬件成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可見光室內(nèi)定位方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的系統(tǒng)復(fù)雜、硬件成本高的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種可見光室內(nèi)定位方法，包括：

在發(fā)送端，通過led信號(hào)源發(fā)射攜帶led燈位置坐標(biāo)的可見光信號(hào)至接收機(jī)；其中，所述led信號(hào)源包括：?jiǎn)蝹€(gè)led燈；所述接收機(jī)包括：1個(gè)水平放置的光電探測(cè)器和多個(gè)傾斜的光電探測(cè)器，所述水平放置的光電探測(cè)器位于所述接收機(jī)的中心，所述傾斜的光電探測(cè)器與接收機(jī)中心的距離等于接收機(jī)半徑；

根據(jù)接收機(jī)上的光電探測(cè)器接收到的可見光信號(hào)，確定每個(gè)光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度；

根據(jù)接收機(jī)上的光電探測(cè)器接收到的可見光信號(hào)獲取所述單個(gè)led燈的位置坐標(biāo)，根據(jù)獲取的所述單個(gè)led燈的位置坐標(biāo)、確定的每個(gè)光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度、并結(jié)合預(yù)先確定的接收機(jī)的半徑、每個(gè)傾斜的光電探測(cè)器與接收機(jī)正方向的夾角、每個(gè)傾斜的光電探測(cè)器的仰角和方位角，確定所述接收機(jī)的位置坐標(biāo)，其中，所述接收機(jī)正方向?yàn)閤軸正方向。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)接收機(jī)上的光電探測(cè)器接收到的可見光信號(hào)，確定每個(gè)光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度包括：

接收機(jī)上的每個(gè)光電探測(cè)器將接收到的可見光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；

根據(jù)轉(zhuǎn)換得到的所述電信號(hào)確定水平放置的光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度及傾斜的光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度。

進(jìn)一步地，所述水平放置的光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度表示為：

其中，表示水平放置的光電探測(cè)器pd0接收到的信號(hào)強(qiáng)度，k為常數(shù)，zt表示led燈的z軸坐標(biāo)，zr表示水平放置的光電探測(cè)器pd0的z軸坐標(biāo)，m表示朗伯輻射系數(shù)，d0表示led燈到水平放置的光電探測(cè)器pd0之間的傳輸距離。

進(jìn)一步地，所述傾斜的光電探測(cè)器的數(shù)目為3，三個(gè)傾斜的光電探測(cè)器pdj(j＝1、2、3)位于以水平放置的光電探測(cè)器為圓心、r為半徑的圓上；

所述傾斜的光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度表示為：

其中，表示傾斜的光電探測(cè)器pdj接收到的信號(hào)強(qiáng)度，k為常數(shù)，zt表示led燈的z軸坐標(biāo)，m表示朗伯輻射系數(shù)，dj表示led燈到傾斜的光電探測(cè)器pdj之間的傳輸距離，表示入射到光電探測(cè)器pdj接收面的入射角，αj表示傾斜的光電探測(cè)器pdj的仰角，βj表示傾斜的光電探測(cè)器pdj的方位角，(xt,yt,zt)表示led燈的位置坐標(biāo)，表示傾斜的光電探測(cè)器pdj的位置坐標(biāo)。

進(jìn)一步地，所述

其中，pt表示led信號(hào)源的發(fā)射信號(hào)功率，m表示朗伯輻射系數(shù)，a表示光電探測(cè)器實(shí)際物理面積。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)獲取的所述單個(gè)led燈的位置坐標(biāo)、確定的每個(gè)光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度、并結(jié)合預(yù)先確定的接收機(jī)的半徑、每個(gè)傾斜的光電探測(cè)器與接收機(jī)正方向的夾角、每個(gè)傾斜的光電探測(cè)器的仰角和方位角，確定所述接收機(jī)的位置坐標(biāo)包括：

根據(jù)預(yù)先確定的每個(gè)傾斜的光電探測(cè)器的仰角αj和方位角βj，計(jì)算第一系數(shù)aj＝sin(αj)cos(βj)和第二系數(shù)bj＝sin(αj)sin(βj)，j＝1、2、3；

根據(jù)預(yù)先確定的每個(gè)傾斜的光電探測(cè)器的仰角αj及確定的每個(gè)光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度，計(jì)算第三系數(shù)j＝1、2、3；

根據(jù)獲取的所述單個(gè)led燈的位置坐標(biāo)(xt,yt,zt)、aj、bj、cj，及預(yù)先確定的接收機(jī)的半徑r、每個(gè)傾斜的光電探測(cè)器與接收機(jī)正方向的夾角ωj，確定所述接收機(jī)的位置坐標(biāo)。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)獲取的所述單個(gè)led燈的位置坐標(biāo)(xt,yt,zt)、aj、bj、cj，及預(yù)先確定的接收機(jī)的半徑r、每個(gè)傾斜的光電探測(cè)器與接收機(jī)正方向的夾角ωj，確定所述接收機(jī)的位置坐標(biāo)包括：

確定傾斜的光電探測(cè)器pdj與水平放置的光電探測(cè)器pd0的接收信號(hào)功率差：

其中，表示水平放置的光電探測(cè)器pd0接收到的信號(hào)強(qiáng)度，表示傾斜的光電探測(cè)器pdj接收到的信號(hào)強(qiáng)度，k為常數(shù)，zt表示led燈的z軸坐標(biāo)，m表示朗伯輻射系數(shù)，dj表示led燈到傾斜的光電探測(cè)器pdj之間的傳輸距離，d0表示led燈到水平放置的光電探測(cè)器pd0之間的傳輸距離，(xt,yt,zt)表示led燈的位置坐標(biāo)，表示傾斜的光電探測(cè)器pdj的位置坐標(biāo)，j＝1、2、3；

令dj＝d0，得到

根據(jù)接收機(jī)上光電探測(cè)器之間的相對(duì)位置關(guān)系，得到接收機(jī)的位置坐標(biāo)(xr,yr,zr)與pdj(j＝1、2、3)的位置坐標(biāo)之間的關(guān)系為：

根據(jù)及得到的接收機(jī)的位置坐標(biāo)(xr,yr,zr)與pdj(j＝1、2、3)的位置坐標(biāo)之間的關(guān)系，得到：

ajxr+bjyr+cjzr＝ajxt+bjyt+cjzt-ajrcos(ωj)-bjrsin(ωj)

令：

則mx＝q，通過mx＝q，確定接收機(jī)的位置坐標(biāo)。

進(jìn)一步地，所述通過mx＝q，確定接收機(jī)的位置坐標(biāo)包括：

根據(jù)mx＝q，利用最小二乘法得到x＝(m^tm)^-1m^tq；

當(dāng)矩陣m^tm非奇異時(shí)，求得x＝[xryrzr]^t。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：

上述方案中，通過利用單個(gè)led燈和多個(gè)光電探測(cè)器完成接收機(jī)的定位功能，不僅有效地避免了多光源模型下的光源間干擾問題，而且定位時(shí)只需要獲取單個(gè)led燈的位置坐標(biāo)和每個(gè)光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度，不需要進(jìn)行接收角度的估計(jì)，即可確定接收機(jī)的位置坐標(biāo)，能夠提高定位精度高、且系統(tǒng)簡(jiǎn)單、硬件成本低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的可見光室內(nèi)定位方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的可見光室內(nèi)定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的接收機(jī)平面示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的可見光室內(nèi)定位方法的具體流程示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的理論定位誤差仿真結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)復(fù)雜、硬件成本高的問題，提供一種可見光室內(nèi)定位方法。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的可見光室內(nèi)定位方法，包括：

s101，在發(fā)送端，通過led信號(hào)源發(fā)射攜帶led燈位置坐標(biāo)的可見光信號(hào)至接收機(jī)；其中，所述led信號(hào)源包括：?jiǎn)蝹€(gè)led燈；所述接收機(jī)包括：1個(gè)水平放置的光電探測(cè)器和多個(gè)傾斜的光電探測(cè)器，所述水平放置的光電探測(cè)器位于所述接收機(jī)的中心，所述傾斜的光電探測(cè)器與接收機(jī)中心的距離等于接收機(jī)半徑；

s102，根據(jù)接收機(jī)上的光電探測(cè)器接收到的可見光信號(hào)，確定每個(gè)光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度；

s103，根據(jù)接收機(jī)上的光電探測(cè)器接收到的可見光信號(hào)獲取所述單個(gè)led燈的位置坐標(biāo)，根據(jù)獲取的所述單個(gè)led燈的位置坐標(biāo)、確定的每個(gè)光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度、并結(jié)合預(yù)先確定的接收機(jī)的半徑、每個(gè)傾斜的光電探測(cè)器與接收機(jī)正方向的夾角、每個(gè)傾斜的光電探測(cè)器的仰角和方位角，確定所述接收機(jī)的位置坐標(biāo)，其中，所述接收機(jī)正方向?yàn)閤軸正方向。

本發(fā)明實(shí)施例所述的可見光室內(nèi)定位方法，通過利用單個(gè)led燈和多個(gè)光電探測(cè)器完成接收機(jī)的定位功能，不僅有效地避免了多光源模型下的光源間干擾問題，而且定位時(shí)只需要獲取單個(gè)led燈的位置坐標(biāo)和每個(gè)光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度，不需要進(jìn)行接收角度的估計(jì)，即可確定接收機(jī)的位置坐標(biāo)，，能夠提高定位精度高、且系統(tǒng)簡(jiǎn)單、硬件成本低。

本發(fā)明實(shí)施例所述的可見光室內(nèi)定位方法，利用三個(gè)光電探測(cè)器可完成二維平面的定位，利用四個(gè)光電探測(cè)器即可完成三維空間的定位。

為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例所述的可見光室內(nèi)定位方法，需要一套對(duì)應(yīng)的可見光室內(nèi)定位系統(tǒng)，如圖2所示，所述系統(tǒng)包括：控制端、led信號(hào)源、接收機(jī)和上位機(jī)；其中，所述控制端主要包括信號(hào)發(fā)生器，所述信號(hào)發(fā)生器用于產(chǎn)生信號(hào)，將led燈的位置坐標(biāo)調(diào)制到可見光信號(hào)上；所述led信號(hào)源，用于發(fā)射攜帶led燈位置坐標(biāo)的可見光信號(hào)至接收機(jī)；所述led信號(hào)源包括：led驅(qū)動(dòng)電路和單個(gè)led燈；所述接收機(jī)包括：一個(gè)水平放置的光電探測(cè)器pd0和多個(gè)傾斜的光電探測(cè)器pdj，光電探測(cè)器可以將接收到的可見光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，根據(jù)轉(zhuǎn)換得到的電信號(hào)得到每個(gè)光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度；上位機(jī)主要包括處理器模塊和位置顯示模塊，分別用于執(zhí)行定位算法和顯示接收機(jī)當(dāng)前位置。

本實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)三維空間的定位，如圖3所示，所述接收機(jī)包括：四個(gè)光電探測(cè)器，其中，一個(gè)光電探測(cè)器pd0位于接收機(jī)中心、水平放置，其中，光電探測(cè)器pd0的位置坐標(biāo)(xr,yr,zr)也就是要求接收機(jī)的位置坐標(biāo)；其余三個(gè)光電探測(cè)器pdj(j＝1、2、3)位于以pd0為圓心、r為半徑的圓上，這三個(gè)光電探測(cè)器pdj稱為傾斜的光電探測(cè)器，傾斜的光電探測(cè)器pdj與接收機(jī)正方向夾角為ωj(ωj∈(0,360°)，j＝1、2、3)，傾斜的光電探測(cè)器pdj的傾斜程度由各自的仰角αj和方位角βj(j＝1、2、3)決定，其中，所述接收機(jī)正方向?yàn)閤軸正方向。

本實(shí)施例中，接收機(jī)的半徑r、傾斜的光電探測(cè)器pdj與接收機(jī)正方向的夾角ωj及其傾斜程度αj、βj(j＝1、2、3)，這幾個(gè)參數(shù)在定位過程中視為已知常數(shù)，也就是說是預(yù)先確定的，在定位之前，可以通過改變接收機(jī)中四個(gè)光電探測(cè)器的相對(duì)位置來改變上述參數(shù)，也可以引入其它傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量這幾個(gè)參數(shù)值。

本實(shí)施例中，根據(jù)預(yù)先確定的每個(gè)傾斜的光電探測(cè)器的仰角αj和方位角βj，計(jì)算第一系數(shù)aj＝sin(αj)cos(βj)和第二系數(shù)bj＝sin(αj)sin(βj)，j＝1、2、3。

本實(shí)施例中，固定好接收機(jī)后，將單個(gè)led燈的位置坐標(biāo)加載到可見光信號(hào)上，經(jīng)過無線光信道將攜帶led燈位置坐標(biāo)的可見光信號(hào)傳輸至接收機(jī)，接收機(jī)上的光電探測(cè)器將接收到的可見光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，根據(jù)轉(zhuǎn)換得到的電信號(hào)確定水平放置的光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度及傾斜的光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度并將確定的水平放置的光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度傾斜的光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度及轉(zhuǎn)化后的電信號(hào)發(fā)送至上位機(jī)中的處理器模塊。

本實(shí)施例中，確定水平放置的光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度及傾斜的光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度的具體步驟可以包括：

a11，確定從led信號(hào)源到光電探測(cè)器的直射視距光信道直流增益，所述直射視距光信道直流增益表示為：

其中，h表示直射視距光信道直流增益，m表示朗伯輻射系數(shù)，m由半功率半角θ1/2決定，m＝-ln(2)/ln(θ1/2)；d表示led燈到光電探測(cè)器之間的傳輸距離；a表示光電探測(cè)器實(shí)際物理面積；θ表示可見光信號(hào)的輻射角；表示入射到光電探測(cè)器接收面的入射角；和分別表示光濾波器增益和光聚光器增益，其中，

a12，確定光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度為直射視距光信道直流增益和led信號(hào)源的發(fā)射信號(hào)功率的乘積，其中，所述光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度表示為：

其中，pr表示光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度，pt表示led信號(hào)源的發(fā)射信號(hào)功率。

本實(shí)施例中，由于只采用了單個(gè)led燈且所有光電探測(cè)器的型號(hào)一致，所以為常數(shù)，所以重寫為

因?yàn)樗椒胖玫墓怆娞綔y(cè)器pd0與接收平面平行，其中，zt表示led燈的z軸坐標(biāo)，zr表示水平放置的光電探測(cè)器pd0的z軸坐標(biāo)，所以水平放置的光電探測(cè)器pd0接收到的信號(hào)強(qiáng)度表示為：

其中，d0表示led燈到水平放置的光電探測(cè)器pd0之間的傳輸距離。

本實(shí)施例中，因?yàn)閮A斜的光電探測(cè)器pdj的仰角和方位角分別為αj和βj(j＝1、2、3)，所以cos可以表示為：

其中，由于光電探測(cè)器pdj傾斜，所述入射角由led燈的位置坐標(biāo)、光電探測(cè)器pdj的位置坐標(biāo)以及光電探測(cè)器pdj傾斜程度共同決定，光電探測(cè)器之間不需要相距很遠(yuǎn)就足以區(qū)分每個(gè)光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度。

所以傾斜的光電探測(cè)器pdj接收到的信號(hào)強(qiáng)度(j＝1、2、3)可以表示為：

其中，dj表示led燈到傾斜的光電探測(cè)器pdj之間的傳輸距離，zt表示led燈的z軸坐標(biāo)，表示入射到光電探測(cè)器pdj接收面的入射角，(xt,yt,zt)表示led燈的位置坐標(biāo)，表示傾斜的光電探測(cè)器pdj的位置坐標(biāo)。

本實(shí)施例中，由上位機(jī)中的處理器模塊對(duì)接收到的電信號(hào)進(jìn)行處理，獲得單個(gè)led燈的位置坐標(biāo)(xt,yt,zt)；所述上位機(jī)中的處理器模塊，還用于根據(jù)預(yù)先確定的每個(gè)傾斜的光電探測(cè)器的仰角αj及確定的每個(gè)光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度，計(jì)算第三系數(shù)j＝1、2、3。

本實(shí)施例中，根據(jù)獲取的所述單個(gè)led燈的位置坐標(biāo)(xt,yt,zt)、aj、bj、cj，及預(yù)先確定的接收機(jī)的半徑r、每個(gè)傾斜的光電探測(cè)器pdj與接收機(jī)正方向的夾角ωj，確定所述接收機(jī)的位置坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)三維空間定位。

本實(shí)施例中，作為一可選實(shí)施例，所述根據(jù)獲取的所述單個(gè)led燈的位置坐標(biāo)、確定的每個(gè)光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度、并結(jié)合預(yù)先確定的接收機(jī)的半徑、每個(gè)傾斜的光電探測(cè)器與接收機(jī)正方向的夾角、每個(gè)傾斜的光電探測(cè)器的仰角和方位角，確定所述接收機(jī)的位置坐標(biāo)包括：

根據(jù)預(yù)先確定的每個(gè)傾斜的光電探測(cè)器的仰角αj和方位角βj，計(jì)算第一系數(shù)aj＝sin(αj)cos(βj)和第二系數(shù)bj＝sin(αj)sin(βj)，j＝1、2、3；

根據(jù)預(yù)先確定的每個(gè)傾斜的光電探測(cè)器的仰角αj及確定的每個(gè)光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度，計(jì)算第三系數(shù)j＝1、2、3；

根據(jù)獲取的所述單個(gè)led燈的位置坐標(biāo)(xt,yt,zt)、aj、bj、cj，及預(yù)先確定的接收機(jī)的半徑r、每個(gè)傾斜的光電探測(cè)器與接收機(jī)正方向的夾角ωj，確定所述接收機(jī)的位置坐標(biāo)。

本實(shí)施例中，通過求解每個(gè)傾斜光電探測(cè)器與中心水平放置的光電探測(cè)器的接收功率差，經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，在滿足方程有唯一解的前提下，可以獲得接收機(jī)的位置坐標(biāo)。

在前述可見光室內(nèi)定位方法的具體實(shí)施方式中，進(jìn)一步地，所述根據(jù)獲取的所述單個(gè)led燈的位置坐標(biāo)(xt,yt,zt)、aj、bj、cj，及預(yù)先確定的接收機(jī)的半徑r、每個(gè)傾斜的光電探測(cè)器與接收機(jī)正方向的夾角ωj，確定所述接收機(jī)的位置坐標(biāo)包括：

確定傾斜的光電探測(cè)器pdj與水平放置的光電探測(cè)器pd0的接收信號(hào)功率差：

其中，表示水平放置的光電探測(cè)器pd0接收到的信號(hào)強(qiáng)度，表示傾斜的光電探測(cè)器pdj接收到的信號(hào)強(qiáng)度，k為常數(shù)，zt表示led燈的z軸坐標(biāo)，m表示朗伯輻射系數(shù)，dj表示led燈到傾斜的光電探測(cè)器pdj之間的傳輸距離，d0表示led燈到水平放置的光電探測(cè)器pd0之間的傳輸距離，(xt,yt,zt)表示led燈的位置坐標(biāo)，表示傾斜的光電探測(cè)器pdj的位置坐標(biāo)，j＝1、2、3；

由于不同的光電探測(cè)器之間的距離很近，所以近似認(rèn)為led燈到每個(gè)pd的距離相等，即dj＝d0＝d，得到

根據(jù)接收機(jī)上光電探測(cè)器之間的相對(duì)位置關(guān)系，得到接收機(jī)的位置坐標(biāo)(xr,yr,zr)與pdj(j＝1、2、3)的位置坐標(biāo)之間的關(guān)系為：

根據(jù)及得到的接收機(jī)的位置坐標(biāo)(xr,yr,zr)與pdj(j＝1、2、3)的位置坐標(biāo)之間的關(guān)系，得到：

ajxr+bjyr+cjzr＝ajxt+bjyt+cjzt-ajrcos(ωj)-bjrsin(ωj)

令：

則mx＝q，通過mx＝q，確定接收機(jī)的位置坐標(biāo)。

在前述可見光室內(nèi)定位方法的具體實(shí)施方式中，進(jìn)一步地，所述通過mx＝q，確定接收機(jī)的位置坐標(biāo)包括：

根據(jù)mx＝q，利用最小二乘法得到x＝(m^tm)^-1m^tq；

當(dāng)矩陣m^tm非奇異時(shí)，mx＝q有唯一解，求得x＝[xryrzr]^t，完成三維空間的定位。

本實(shí)施例中，如圖4所示，定位過程包括兩個(gè)階段：離線階段參數(shù)獲取和在線階段定位實(shí)現(xiàn)。在離線階段，根據(jù)固定好的接收機(jī)，如圖3所示，可以得到的參數(shù)有：接收機(jī)的半徑r、傾斜的光電探測(cè)器pdj與接收機(jī)正方向的夾角ωj以及每個(gè)傾斜的光電探測(cè)器pdj的仰角αj和方位角βj(j＝1、2、3)。由每個(gè)傾斜的光電探測(cè)器pdj的仰角αj和方位角βj，求出系數(shù)aj、bj(j＝1、2、3)，所述系數(shù)aj、bj為常數(shù)系數(shù)，簡(jiǎn)稱常系數(shù)。

本實(shí)施例中，在線階段，由四個(gè)光電探測(cè)器組成的接收機(jī)將接收到的可見光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，獲得每個(gè)光電探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度，結(jié)合離線階段已知的參數(shù)αj，求出系數(shù)cj(j＝1、2、3)。至此，由系數(shù)aj、bj、cj得到矩陣m的值，其中矩陣m的計(jì)算在處理器模塊中完成。

本實(shí)施例中，led燈的位置坐標(biāo)經(jīng)過無線光信道傳輸?shù)竭_(dá)上位機(jī)，處理器模塊獲得位置坐標(biāo)(xt,yt,zt)、aj、bj、cj、接收機(jī)半徑r以及夾角ωj，求出矩陣q的值并計(jì)算x＝(m^tm)^-1m^tq，得到接收機(jī)的當(dāng)前位置，并由上位機(jī)中的位置顯示模塊顯示相應(yīng)的數(shù)字和圖像信息。

本實(shí)施例中，還搭建一個(gè)基于單led燈的可見光室內(nèi)定位系統(tǒng)的matlab仿真平臺(tái)對(duì)本實(shí)施例進(jìn)行驗(yàn)證。本實(shí)施例使用的仿真參數(shù)為：定位空間大小為200cm×200cm×250cm，led燈的坐標(biāo)為(100,100,250)，接收機(jī)半徑為2cm，傾斜的光電探測(cè)器pdj與接收機(jī)正方向的夾角為ω1＝30°、ω2＝150°、ω3＝270°，傾斜的光電探測(cè)器pdj的仰角α1＝α2＝α3＝10°，傾斜的光電探測(cè)器pdj的方位角β1＝30°、β2＝150°、β3＝270°。參照仿真結(jié)果圖5可知，本實(shí)施例提供的基于單led燈的可見光室內(nèi)定位方法的理論定位誤差為10^-11cm，由定位原理可知，該誤差是由推導(dǎo)中的近似引起，同時(shí)仿真結(jié)果也證明該近似引起的定位誤差可以忽略不計(jì)，即該近似是合理的。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。