[发明专利]一种异步可见光定位方法

摘要

本发明涉及一种异步可见光定位方法，本发明每一路仅需采用单一频率或两种频率的周期性信号，相比现有的iVLP方案可以有效节省频率资源；原始LED‑ID信息经过BCAM编码调制后，连续相同符号的数量不超过两个，可有效降低符号映射问题的复杂度，从而降低算法复杂度；进一步地，采用接收信号传输函数(RSTF)辅助的WCL精确定位算法，可以快速获得定位终端的坐标，运算复杂度低，可解决现有技术占用频率资源过多、定位算法复杂度高的不足。

主权项

1.一种异步可见光定位方法,其特征在于，包括以下步骤:步骤S1：建立BCAM机制，采用BCAM机制对LED‑ID信息进行编码调制，具体步骤为：第1步：采用双相码的编码思路对二进制LED‑ID信息进行编码，原始比特信息“0”用“01”表示，“1”用“10”表示，即将每单位比特用双比特来表示；第2步：对编码后的二进制LED‑ID信息加装FH码，此FH码由大于等于3个连续的比特信息“1”和单个比特信息“0”组成；第3步：对编码后的二进制序列进行FSOOK符号和辅助符号交替调制，形成BCAM调制信号；具体方法为，信息比特“1”用持续时间为TF、频率为fi的FSOOK符号表示，而信息比特“0”用持续时间为TF、频率为fi'的辅助符号表示；第4步：将BCAM调制信号送入LED电源驱动控制器的控制端，控制LED闪烁发出BCAM光信号；步骤S2：接收机采用基于虚拟窗口的等间隔过采样机制对M路LED‑ID信息经过异步传输后，对接收机叠加而成的光信号进行采样；步骤S3：计算采样窗口的数量NW，具体求解步骤如下：设A/D转换器件的采样频率为fS，采样间隔时间为TS＝1/fS，则一个窗口的持续时间TW为：TW＝LTS；令发送符号的持续时间为TF、相邻窗口的间隔时间为TI和一个窗口的持续时间为TW；等间隔过采样机制的三个参数应满足如下基本条件：TW≤TI＜TF   (1)定义：TF＝αTW,TI＝βTW,α,β∈R+   (2)其中R+表示正实数的集合，则式(1)可改写为：1≤β＜α   (3)则采样的窗口的数量应满足如下关系：其中表示比x大的最小正整数，K_F表示经过编码后发送一帧LED‑ID信息所需要的符号数量；步骤S4：根据步骤S3中式(4)计算所需的采样窗口数量NW，接收机通过A/D转换器对接收信号实施时长为TW＝LTS的L点过采样；步骤S5：求解N_W帧采样窗口中的每一帧在第i路载波频率f_i对应的接收信号传输函数的向量具体求解步骤如下：设采样的第x帧窗口离散信号为wx(n)，其中x∈[1,NW]，n＝0,1,...,L‑1，则经过戈泽尔变换后，wx(n)在fi频率点上的接收信号传输函数为：其中：(·)^*表示取共轭，k_i＝T_Wf_i，且其中Qki,x(‑1)＝0，Qki,x(‑2)＝0；通过式(6)和式(7)，可获得N_W帧窗口在第i路载波频率f_i上的接收信号传输函数的向量取来自第i路LED光源的接收信号传输函数的向量最大值作为该路的权重系数，其中步骤S6：从N_W帧窗口分别获得M个接收信号传输函数的向量A₁,A₂,...,A_M，求出M路接收信号传输函数向量的平均值其中第i路接收信号传输函数的向量的平均值为将平均值作为第i路信号的判决阈值；步骤S7：将第i路的向量A_i中的元素分别与该路对应的阈值进行比较，并进行判定，若向量的元素取值大于阈值，判决为FSOOK符号和“1”；反之判决为辅助符号和“0”；通过判决比较，第i路可以获得一个N_W维的二进制向量共可获得M个N_W维二进制向量，表示为B₁,B₂,...,B_M；步骤S8：对进行“首尾相同符号移位”操作，获得步骤S9：完成移位操作后，执行去冗余操作；步骤S10：对二进制向量进行重复编码，查找并移除FH码，获取对LED‑ID进行了伪双相编码后的二进制数据序列步骤S11：对伪双相编码二进制数据进行伪双相码解码，最终可得到M路原始LED‑ID信息Ι＝[Ι₁,I₂,...,I_M]；步骤S12：从M个向量A₁,A₂,...,A_M中，根据式(8)分别计算出各路信息的最大幅度值作为算法的权重系数，得到M路虚拟窗口的权重系数向量步骤S13:根据步骤S11得到的M路ID信息I＝[Ι₁,I₂,...,I_M]查询出对应的LED灯具的坐标点(x_i,y_i)，再根据步骤S12得到的计算出定位对象的坐标具体求解过程如下：定位对象的估计坐标可表示为：其中：(xi,yi)表示第i个LED光源的平面坐标；g为权重幂因子，取正实数。