基于室內光信號的定位導航系統及其定位導航的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及定位導航技術領域，尤其涉及一種基于室內光信號的定位導航系統及其定位導航的方法。
【背景技術】
[0002]室內定位方法目前主要有基于紅外技術、射頻技術和可見光技術。
[0003]英國劍橋大學實驗室研發了基于紅外定位方法的Active Badge定位系統，ActiveBadge (1992)系統是一種基于紅外(IR)技術的定位解決方案。此系統由每個人員佩戴的Badge以及布設在已知固定位置的密集的接收器陣列組。每人員佩戴的Badge每隔10秒發同一個IR身份標識信號，由接收器陣列接收此信號，并傳送至監控主機進行人員位置估計。由于IR技術的局限，研究者們又把研究重點投身了射頻技術。利用電磁波的到達時間(Τ0Α)，到達角度(Α0Α)，接收場強(RSS)等信息來估計人員的位置信息。
[0004]近年來人們對室內定位和導航服務的需求日益增加，基于WIFI，藍牙，ZigBee，超寬帶，RFID和多設備融合等紅外和射頻技術有著部署難、設備復雜、成本高等缺點。基于可見光的室內定位無電磁污染可在礦井、醫院、加油站等特殊環境下使用，部署容易，既滿足照明要求，又降低了功耗和成本，調制解調算法簡單。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是克服上述現有技術的缺點，提供了一種實施更方便、定位更準確、更環境和諧的基于室內光信號的定位導航系統及其定位導航的方法。
[0006]為實現上述發明目的，本發明提供一種基于室內光信號的定位導航系統，包括光源模塊和導航儀模塊，所述光源模塊包括光源調制器、和光源調制器連接的照明光源；導航儀包括依次連接的光傳感器、放大濾波電路、AD轉換器、單片機和人機交互界面；
[0007]所述導航儀中的光傳感器用于接收由照明光源發出的包含位置信息的光信號并將接收到的光信號變為電信號；所述放大濾波電路用于將所述電信號進行放大濾波；所述AD轉換器用于將所述放大濾波后的電信號進行AD轉換，并將轉化后的數字信號輸入至單片機中；所述單片機用于對所述數字信號進行信號處理，提取出其中的位置信息，并將位置信息輸出至人機交互界面上，分析當前位置信息和人機交互界面的目的位置之間的位置關系，將當前正確的前行方向顯示在人機交互界面上；所述人機交互界面用于用戶輸入目的位置，顯示當前正確的前行方向從而進行導航。
[0008]為實現上述發明目的，本發明還提供一種利用所述的定位導航系統進行定位導航的方法:室內安裝光源模塊作為導航系統的發射器，用戶手持導航儀作為導航系統的接收器，當用戶處于室內的某個位置時，光源模塊發出包含其位置信息的光信號，導航儀接收所述光源模塊發出的包含位置信息的光信號并將接收到的光信號變為電信號，電信號通過放大濾波之后進行AD轉換，將轉化后的數字信號輸入至單片機中；單片機對數字信號進行信號處理，提取出其中的位置信息，并將位置信息輸出至人機交互界面上，用戶在人機交互界面輸入目的位置，單片機分析當前位置信息和人機交互界面的目的位置之間的位置關系，將當前正確的前行方向顯示在人機交互界面上進行導航。
[0009]作為優選方式，所述光源模塊發出包含其位置信息的光信號的方式具體為:發出與該位置信息一一對應的特定頻率的閃爍光信號，導航儀探測到該光信號后，通過計算光信號的閃爍頻率，得出當前的位置信息。
[0010]作為優選方式，所述光信號的閃爍頻率大于人眼的臨界閃爍頻率。這樣不影響光源的正常照明功能。
[0011]作為優選方式，所述光源模塊發出包含其位置信息的光信號的方式具體為:發出與該位置信息一一對應的特定光譜的光信號，導航儀探測到該光信號后，通過計算特定光譜混合比例，得出當前的位置信息。
[0012]作為優選方式，所述光源模塊發出包含其位置信息的光信號的方式具體為:發出與該位置信息一一對應的特定偏振態的光信號，導航儀探測到該光信號后，通過計算特定偏振態的光信號的混合比例，得出當前的位置信息。
[0013]本發明的有益效果為:因為本發明采用的發射器模塊可直接替代現有的照明系統并采用LED光源，所以實施方便、節能環保、無電磁干擾、環境和諧，本發明采用的接收模塊都可以通過現有的器件予以實現，因此該裝置易于實現小型化，便于攜帶。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的定位導航系統的結構框圖。
【具體實施方式】
[0015]以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
[0016]實施例1
[0017]本實施例提供一種基于室內光信號的定位導航系統，包括光源模塊和導航儀模塊，所述光源模塊包括光源調制器、和光源調制器連接的照明光源；導航儀包括依次連接的光傳感器、放大濾波電路、AD轉換器、單片機和人機交互界面；
[0018]所述導航儀中的光傳感器用于接收由照明光源發出的包含位置信息的光信號并將接收到的光信號變為電信號；所述放大濾波電路用于將所述電信號進行放大濾波；所述AD轉換器用于將所述放大濾波后的電信號進行AD轉換，并將轉化后的數字信號輸入至單片機中；所述單片機用于對所述數字信號進行信號處理，提取出其中的位置信息，并將位置信息輸出至人機交互界面上，分析當前位置信息和人機交互界面的目的位置之間的位置關系，將當前正確的前行方向顯示在人機交互界面上；所述人機交互界面用于用戶輸入目的位置，顯示當前正確的前行方向從而進行導航。
[0019]本實施例還提供一種利用所述的定位導航系統進行定位導航的方法:室內安裝光源模塊作為導航系統的發射器，用戶手持導航儀作為導航系統的接收器，當用戶處于室內的某個位置時，光源模塊發出與該位置信息一一對應的特定頻率的閃爍光信號，因為閃爍光信號的光強是周期變化的，所以導航儀中使用光強傳感器作為導航儀的光傳感器，所述光信號的閃爍頻率大于人眼的臨界閃爍頻率，這樣不影響光源的正常照明功能。導航儀接收所述光源模塊發出的包含位置信息的光信號并將接收到的光信號轉化為周期變化的電信號，周期變化的電信號通過放大濾波之后進行AD轉換，轉換為周期變化的數字信號，單片機通過計算這個數字信號的周期，便可得到這個閃爍光信號的頻率，因為光信號的閃爍頻率與位置是一一對應的，因此單片機可以通過查詢的方式，得出當前的位置信息，即實現定位功能，單片機還將位置信息輸出至人機交互界面上，用戶在人機交互界面輸入目的位置，單片機分析當前位置信息和人機交互界面的目的位置之間的位置關系，將當前正確的前行方向顯示在人機交互界面上，即實現導航功能。
[0020]實施例2
[0021]本實施例提供一種基于室內光信號的定位導航系統，包括光源模塊和導航儀模塊，所述光源模塊包括光源調制器、和光源調制器連接的照明光源；導航儀包括依次連接的光傳感器、放大濾波電路、AD轉換器、單片機和人機交互界面；
[0022]所述導航儀中的光傳感器用于接收由照明光源發出的包含位置信息的光信號并將接收到的光信號變為電信號；所述放大濾波電路用于將所述電信號進行放大濾波；所述AD轉換器