基于可見光的定位方法和系統、移動終端與流程

本發明涉及通信領域，尤其涉及一種基于可見光的定位方法和系統、移動終端。

背景技術：

隨著近幾年移動終端用戶數量劇增，對室內定位的需求也不斷增加，特別是在大型公共場所，例如商場、停車場等。目前，常見的應用于室內定位的技術主要有基于移動通信網絡的輔助GPS(A-GPS)、偽衛星(Pseudolite)、無線局域網(WLAN)、射頻標簽(RFID)、Zigbee、藍牙(Bluetooth，BT)等。可見光定位作為一項新興的定位技術，逐漸進入人們的生活中，但由于可見光定位技術目前還不是很成熟，在定位效率、定位速度、耗電方面還存在一些問題。

技術實現要素：

本發明的目的是提出一種基于可見光的定位方法和系統、移動終端，能夠實現基于可見光的快速、精確定位。

本發明實施例提供的一種基于可見光的定位方法，包括：移動終端采集室內光源經過調制后發出的可見光，可見光攜帶有光源的位置ID；

移動終端根據位置ID與光源的位置信息的綁定關系進行定位。

基于上述基于可見光的定位方法的另一實施例中，包括：

移動終端根據電池電量范圍與采集參數的對應關系，查找電池電量所在的電池電量范圍，并根據與電池電量范圍對應的采集參數進行可見光采集。

基于上述基于可見光的定位方法的另一實施例中，包括：

移動終端根據光源信息的誤碼率范圍與采集參數的對應關系，查找 誤碼率所在的誤碼率范圍，并根據與誤碼率對應的采集參數進行可見光采集；或者

根據光源信息的誤碼率的變化率范圍與采集參數的對應關系，查找誤碼率的變化率所在的誤碼率范圍，并根據與誤碼率的變化率對應的采集參數進行可見光采集。

基于上述基于可見光的定位方法的另一實施例中，包括：

移動終端查詢光源所在區域是否存在預設采集參數，若存在，則以預設采集參數進行可見光采集。

基于上述任一基于可見光的定位方法的另一實施例中，包括：

采集參數包括采樣頻率和/或調制模式，其中，移動終端根據采樣頻率采集可見光，和/或采集具有上述調制模式的可見光。

基于上述基于可見光的定位方法的另一實施例中，可見光的調制模式包括相位/振幅混合調制模式；

當光源所在區域中出現干擾光源時，根據干擾光源的類型調整混合調制模式中振幅調制與相位調制的比例，其中，干擾光源的類型包括對振幅調制的可見光有干擾的干擾光源和對相位調制的可見光有干擾的干擾光源。

本發明實施例還提供一種移動終端，包括：

可見光采集模塊，用于采集室內光源經過調制后發出的可見光，可見光攜帶有光源的位置ID；

定位模塊，用于根據位置ID與光源的位置信息的綁定關系進行定位。

基于上述移動終端的另一實施例中，可見光采集模塊還用于根據電池電量范圍與采集參數的對應關系，查找電池電量所在的電池電量范圍，并根據與電池電量范圍對應的采集參數進行可見光采集。

基于上述移動終端的另一實施例中，可見光采集模塊還用于根據光源信息的誤碼率范圍與采集參數的對應關系，查找誤碼率所在的誤碼率范圍，并根據與誤碼率對應的采集參數進行可見光采集；或者

根據光源信息的誤碼率的變化率范圍與采集參數的對應關系，查找 誤碼率的變化率所在的誤碼率范圍，并根據與誤碼率的變化率對應的采集參數進行可見光采集。

基于上述移動終端的另一實施例中，可見光采集模塊還用于查詢光源所在區域是否存在預設采集參數，若存在，則以預設采集參數進行可見光采集。

基于上述任一移動終端的另一實施例中，采集參數包括采樣頻率和/或調制模式，其中，可見光采集模塊根據采樣頻率采集可見光，和/或采集具有調制模式的可見光。

本發明實施例還提供一種基于可見光的定位系統，包括：如上述任一實施例的移動終端以及光源端，其中，光源端用于產生調制后的可見光。

本發明實施例提出的上述基于可見光的定位方法，通過移動終端采集室內光源經過調制后發出的可見光，該可見光攜帶有光源的位置ID，移動終端根據上述位置ID與光源的位置信息的綁定關系進行定位，由于只是根據單一信號判斷位置，因此免去了基于定位算法的信息處理過程，實現了快速、精確的室內定位。

附圖說明

構成說明書的一部分的附圖描述了本發明的實施例，并且連同描述一起用于解釋本發明的原理。

參照附圖，根據下面的詳細描述，可以更加清楚地理解本發明，其中：

圖1為本發明基于可見光的定位方法一個實施例的流程示意圖。

圖2為本發明頻率編碼示意圖。

圖3為本發明明暗編碼示意圖。

圖4為本發明一個商場定位應用示意圖。

圖5為本發明基于可見光的定位方法另一個實施例的流程示意圖。

圖6為本發明模糊控制模型的結構示意圖。

圖7為移動終端采用本發明的定位方法與采用傳統基于可見光的定 位方法在續航方面的對比圖。

圖8為干擾光源示意圖。

圖9為本發明移動終端一個實施例的結構示意圖。

圖10為本發明基于可見光的定位系統一個實施例的結構示意圖。

圖11為本發明基于可見光的定位系統一個應用實施例的示意圖。

具體實施方式

現在將參照附圖來詳細描述本發明的各種示例性實施例。應注意到：除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本發明的范圍。

同時，應當明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實際的比例關系繪制的。

以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發明及其應用或使用的任何限制。

對于相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為說明書的一部分。

在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。

圖1為本發明基于可見光的定位方法一個實施例的流程示意圖，如圖1所示，該實施例的基于可見光的定位方法包括：

101，移動終端采集室內光源經過調制后發出的可見光，該可見光攜帶有光源的位置ID。

具體地，通過可見光的調制來實現位置ID的編碼可以包括頻率編碼(相位變化)或者明暗編碼(振幅變化)來編碼位置ID信息。如圖2所 示，頻率編碼是一個4相位脈沖調制方式，同一時間窗口的不同相位位置代表不同的數據信息。如圖3所示，明暗編碼是一個4階振幅脈沖調制方式，不同的振幅水平代表不同的數據信息。以上兩種調制方式中的圖2和圖3中的(a)(b)(c)(d)可以依次代表00，01，10，11四組信息，而該信息所表示的位置信息，可以人為設定，例如上述四組信息可以組成16種組合，因此可以映射出16個不同的位置信息。

另外，上述移動終端可以是手機、平板電腦等終端，移動終端可通過前置攝像頭來采集上述可見光。

102，移動終端根據上述位置ID與光源的位置信息的綁定關系進行定位。

其中，光源的位置信息與光源的位置ID預先建立綁定關系，并存儲在移動終端中，移動終端可將該位置ID信息映射到該光源的坐標信息或經緯度信息。

在一個具體示例中，圖4是一個商場定位應用的示意圖，其中，6個商戶門前由12個可發射可見光位置ID信息的光源構成，12個光源連續發射固定的可見光位置ID信息，光源L1發送[00 00 00 01]信息，代表為光源1位置信息，光源L2發送[00 00 00 10]信息，代表為光源2位置信息，以此類推。具體光源信息代表的含義，由安裝在移動終端中的客戶端的軟件定義，例如光源1為商戶1區域，光源2、光源3為商戶2區域，可具體根據應用場景，關聯到相關地圖中。

本發明實施例提出的上述基于可見光的定位方法，通過移動終端采集室內光源經過調制后發出的可見光，該可見光攜帶有光源的位置ID，移動終端根據上述位置ID與光源的位置信息的綁定關系進行定位，由于只是根據單一的位置ID信息判斷位置，因此免去了基于定位算法的信息處理過程，實現了快速、精確的室內定位。

目前可見光室內定位技術和傳統定位技術一樣存在功耗大的問題，導致移動終端續航能力差，本發明還可以解決目前可見光定位能耗大的問題。

圖5為本發明基于可見光的定位方法另一個實施例的流程示意圖， 如圖5所示，該實施例的基于可見光的定位方法包括：

501，移動終端根據電池電量范圍與采集參數的對應關系，查找電池電量所在的電池電量范圍。

其中，采集參數包括采樣頻率和調制模式，采樣頻率表示移動終端采集可見光的頻率，調制模式包括相位調制模式和振幅調制模式。

對于可見光的調制可以采用相位/振幅混合調制模式，可以是時分調制模式，即光源在第一時刻發射相位調制模式的可見光，在第二時刻發射振幅調制的可見光，在第三時刻發射相位調制模式的可見光，依次交替發射相位或振幅調制的可見光。移動終端可根據實際需要選擇采集不同調制模式的可見光。

在一個示例中，可將電池電量范圍劃分為高、中、低三個電量區間，電池電量高于80％表示高電量區間，20％～80％表示中電量區間，低于20％表示低電量區間。

預先建立電池電量范圍與采集參數的對應關系，在高電量區間，移動終端擬以標準采樣頻率和振幅調制模式采集可見光，在中電量區間，移動終端擬以低于標準頻率30-50％的采樣頻率和相位調制模式采集可見光，在低電量區間，移動終端擬以低于標準頻率50-80％的采樣頻率和相位調制模式采集可見光。

可選地，電池電量區間可以劃分為更多區間，例如：高，偏高，偏中，中，偏低，低，極低等，這樣可引入更加精細的電源管理策略。

502，移動終端根據與電池電量范圍對應的采集參數進行可見光采集，該可見光攜帶有光源的位置ID。

在實際應用中，可以建立可見光室內定位能耗管理模型，該模型可以采用模糊控制模型，如圖6所示，該模糊控制模型的輸入可以是系統的實時狀態，例如，當前電池電量，輸出是系統運行參數，例如采集參數、數據更新頻率。

該控制系統的具體模型是基于一系列條件的動作策略，例如：當電量從高-中轉換時，系統工作模式按照預設規則1調整，電量從中-低轉換時，系統工作模式按照預設規則2調整。其中，規則1和規則2可以理解為 是一系列系統可以執行的命令，作用是對于電量變化而進行的系統調整。具體地，系統預設規則可以表述如下：

規則1：當設備電量在高電量區間時，定位系統按照預設最大性能條件運行(包括：采樣頻率最高，更新數據最頻繁，調制方式采用傳輸速率最快的振幅調制方式)。

規則2：當設備電量下降到中等水平時，定位系統按照預設中等性能條件運行(包括：采樣頻率降低一半，更新數據為只更新框架數據，忽略細節數據，調制方式向傳輸速率較低，但單位時間能耗較低的相位調制方式轉換)。

規則3：當設備電量在較低水平時，定位系統按照預設最大節能條件運行(包括：采樣頻率最低，停止更新數據，調制方式只采用相位調制方式)。

通過上述模糊控制，可以實現系統按照系統預設規則對系統運行狀態進行調整，達到預期延長移動終端續航能力的目的。

503，移動終端根據上述位置ID與光源的位置信息的綁定關系進行定位。

504，在地圖上顯示獲得的實時位置信息。

圖7為移動終端采用本發明的定位方法與采用傳統基于可見光的定位方法在續航方面的對比圖，從圖7中可以看出，本發明上述實施例提出基于可見光的定位方法在能耗方面要明顯低于傳統的基于可見光的定位方法，有效提升了移動終端的續航能力。

本發明實施例提出的上述基于可見光的定位方法，通過利用可見光作為信源的室內定位系統，可提供精度較高，無用戶數量限制(采用廣播方式)，無電磁干擾，低功耗(通過智能能耗管理實現)的新型定位解決方案。對比現有技術，無需進行復雜操作；同時通過引入模糊控制模型實現移動終端的電源的管理，有效降低了移動終端在定位過程中的能耗，從而延長了移動終端續航能力。

在本發明基于可見光的定位方法的又一個實施例中，周圍環境會影響移動終端采集可見光的誤碼率，如圖8所示，移動終端視角β在光源 α1及光源α2范圍內，兩光源之一可作為(周圍環境)干擾，誤碼率由兩光源強度決定。當干擾光源強度較大，誤碼率影響較強，當干擾光源強度較小，對誤碼率影響較弱。

在該實施例中，移動終端還可根據光源信息的誤碼率范圍與采集參數的對應關系，查找誤碼率所在的誤碼率范圍，并根據與誤碼率對應的采集參數進行可見光采集；或者

根據光源信息的誤碼率的變化率范圍與采集參數的對應關系，查找誤碼率的變化率所在的誤碼率范圍，并根據與誤碼率的變化率對應的采集參數進行可見光采集。

在一個具體示例中，可以采用圖6所示的模糊控制模型實現光源信息的誤碼率以及誤碼率的變化率的優化控制，該系統共有2個輸入和1個輸出，輸入為誤碼率變化程度以及變化率，輸出為系統需要調整的參數，即采集參數。系統預設規則可以表述如下：

規則1，當誤碼率變化在第一預設范圍內，采集參數不做調整。

規則2，當誤碼率變化在第二預設范圍內，同時變化率較快，則降低采樣頻率。

規則3，當誤碼率變化在第二預設范圍內或變化率較慢，則降低采樣頻率。

規則4，當誤碼率變化在第三預設范圍內同時變化率較快，則降低采樣頻率，同時改變接收可見光的調制模式。

規則5，當誤碼率變化在第三預設范圍內或變化率較快，則降低采樣頻率，同時改變接收可見光的調制模式。

上述第一、二、三預設范圍表示誤碼率變化從小到大的范圍，可根據實際需求設定。

在本發明基于可見光的定位方法的再一個實施例中，移動終端還可查詢光源所在區域是否存在預設采集參數，若存在，則以該預設采集參數進行可見光采集。

具體地，可以統計在某一特定空間(例如：某商場，某地下停車場)內，某一特定標簽用戶(例如：安卓或ios用戶)的運行軌跡對應的功耗 管理策略和系統運行信息，計算出該區域優化的采集參數，當移動終端進入該區域后，可先查詢該區域是否存在優化的采集參數，若存在，則優先以該優化的采集參數進行可見光采集。例如，用戶在某商場拐角處，由于其他光源干擾，需要定位系統運行在高性能模式下，即采用標準采樣頻率和振幅調制模式采集可見光，才能順利定位。從而，在區域推薦用戶使用該優化的采集參數進行可見光的采集，以提高定位效率。

在本發明基于可見光的定位方法的再又一個實施例中，可見光的調制模式包括相位/振幅混合調制模式。

當光源所在區域中出現干擾光源時，根據該干擾光源的類型調整混合調制模式中振幅調制與相位調制的比例，其中，干擾光源的類型包括對振幅調制的可見光有干擾的干擾光源和對相位調制的可見光有干擾的干擾光源。

具體地，可利用優化的背景干擾控制技術來降低干擾光源的影響，優化的背景干擾控制技術指利用自適應調制(例如：混合的振幅與相位調制方法，PAPM)方式，降低背景光對定位光信號的干擾，具體過程包括：首先，用于定位的可見光光源與接收端工作在初始調制模式下，在檢測到背景光干擾后(例如：空間中其他照明光源的開啟)，可見光光源驅動模塊可以更換調制參數，例如：當干擾光強增大為原來一倍的情況，初始調制方式為振幅調制(例如：2階振幅調制)，可以在干擾出現后調整為相位調制方式(例如：4階相位調制)，由于相位調制不容易受到以光強變化為特點的干擾光信號的干擾，因此，可以在背景光源干擾存在的情況下，繼續提供定位功能。同理，如出現以相位干擾為主的背景光干擾情況，可以把初始調制方式切換到以振幅為主的相位調制方式下，這樣，可以在一定程度上減少對定位光信號的影響。

本發明實施例提出的上述基于可見光的定位方法，通過利用優化的背景干擾控制技術，可以實現降低位置誤差和動態調整接收參數的功能。

圖9為本發明移動終端的一個實施例的結構示意圖，如圖9所示，該實施例的移動終端包括：

可見光采集模塊，用于采集室內光源經過調制后發出的可見光，可 見光攜帶有光源的位置ID。

定位模塊，用于根據位置ID與光源的位置信息的綁定關系進行定位。

本發明實施例提出的上述移動終端，通過采集室內光源經過調制后發出的可見光，該可見光攜帶有光源的位置ID，移動終端根據上述位置ID與光源的位置信息的綁定關系進行定位，由于只是根據單一信號判斷位置，因此免去了基于定位算法的信息處理過程，實現了快速、精確的室內定位。

在本發明移動終端上述實施例中，可見光采集模塊還用于根據電池電量范圍與采集參數的對應關系，查找電池電量所在的電池電量范圍，并根據與電池電量范圍對應的采集參數進行可見光采集。

其中，上述采集參數包括采樣頻率和調制模式，可見光采集模塊根據采樣頻率采集可見光，或采集具有上述調制模式的可見光。

在本發明移動終端上述任一實施例中，可見光采集模塊還用于根據光源信息的誤碼率范圍與采集參數的對應關系，查找誤碼率所在的誤碼率范圍，并根據與誤碼率對應的采集參數進行可見光采集；或者

根據光源信息的誤碼率的變化率范圍與采集參數的對應關系，查找誤碼率的變化率所在的誤碼率范圍，并根據與誤碼率的變化率對應的采集參數進行可見光采集。

在本發明移動終端上述任一實施例中，可見光采集模塊還用于查詢光源所在區域是否存在預設采集參數，若存在，則以預設采集參數進行可見光采集。

圖10為本發明基于可見光的定位系統一個實施例的結構示意圖，如圖10所示，該實施例的基于可見光的定位系統包括：

移動終端，用于采集室內光源經過調制后發出的可見光，該可見光攜帶有所述光源的位置ID；并根據該位置ID與光源的位置信息的綁定關系進行定位。

光源端，其中，該光源端用于產生調制后的可見光。

具體地，該光源端可包括可見光調制模塊，可產生相位調制模式和 振幅調制模式的可見光。

本發明實施例提出的上述基于可見光的定位系統，通過移動終端采集室內光源經過調制后發出的可見光，該可見光攜帶有光源的位置ID，移動終端根據上述位置ID與光源的位置信息的綁定關系進行定位，由于只是根據單一信號判斷位置，因此免去了基于定位算法的信息處理過程，實現了快速、精確的室內定位。

圖11為本發明基于可見光的定位系統一個應用實施例的示意圖，如圖11所示，在該實施例中，預先建立位置信息映射編號，并對光源進行調制，發送位置ID信息；移動終端通過前置圖像采集裝置接收位置ID，并通過定位應用(APP)查找映射位置信息，最后在地圖上顯示獲得實時位置信息，完成整個定位流程。

在本發明基于可見光的定位系統的上述任一實施例中，上述移動終端可基于圖9所示實施例的移動終端的結構實現。

本領域普通技術人員可以理解：實現上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，執行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括：ROM、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

可能以許多方式來實現本發明的方法、系統。例如，可通過軟件、硬件、固件或者軟件、硬件、固件的任何組合來實現本發明的方法和系統。用于所述方法的步驟的上述順序僅是為了進行說明，本發明的方法的步驟不限于以上具體描述的順序，除非以其它方式特別說明。此外，在一些實施例中，還可將本發明實施為記錄在記錄介質中的程序，這些程序包括用于實現根據本發明的方法的機器可讀指令。因而，本發明還覆蓋存儲用于執行根據本發明的方法的程序的記錄介質。

本發明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領域的普通技術人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發明的原理和實際應用，并且使本領域的普通技術人員能夠理解本發明從而設計適 于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。