一種白光LED通訊室內(nèi)定位系統(tǒng)及方法與流程

本發(fā)明屬于室內(nèi)定位技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種白光LED通訊室內(nèi)定位系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

全球定位系統(tǒng)GPS技術(shù)在建筑物內(nèi)部及人口密集的城市接收的信號(hào)非常微弱，僅適合于室外定位導(dǎo)航。當(dāng)前室內(nèi)定位導(dǎo)航技術(shù)大多采用無線射頻的方式，例如RFID、藍(lán)牙、Wi-Fi、紅外線、超聲波等多種方式。

RFID定位技術(shù)利用了電感、電磁耦合及雷達(dá)反射的傳輸特性，通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID室內(nèi)定位系統(tǒng)通常由電子標(biāo)簽、射頻讀寫器、中間件及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫組成，其優(yōu)點(diǎn)是通用性高、速率快、天線及產(chǎn)品模塊體積小，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于門禁控制、IC卡、停車場管理等領(lǐng)域中；其缺點(diǎn)在于作用距離近，不易在室內(nèi)兼容其他系統(tǒng)聯(lián)合工作，并易受其他射頻信號(hào)的干擾，定位精度較低。

藍(lán)牙定位技術(shù)主要利用藍(lán)牙基站不斷發(fā)送廣播報(bào)文，藍(lán)牙終端設(shè)備收到廣播報(bào)文后，測量出接收功率，帶入到功率衰減與距離關(guān)系的函數(shù)中，測算出多個(gè)基站的距離，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)定位的功能。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備體積小并且易于集成在手機(jī)等移動(dòng)終端內(nèi)，適宜短距離、小范圍定位；其缺點(diǎn)是藍(lán)牙器件和設(shè)備比較昂貴，環(huán)境穩(wěn)定性較差，其耗電量比較大，不適于室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境定位。

Wi-Fi定位技術(shù)是一種無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)信號(hào)傳輸方式，接收端通過接收無線局域網(wǎng)熱點(diǎn)AP發(fā)射的功率信號(hào)RSSI，利用各種測距方法測量用戶與無線熱點(diǎn)APR的距離。其優(yōu)點(diǎn)是硬件平臺(tái)的成熟，易于安裝，成本較低；其缺點(diǎn)是易受其他射頻信號(hào)的干擾，定位精度較低，定位器能耗較高不利環(huán)保。

紅外線定位技術(shù)是將信號(hào)調(diào)制到紅外線光譜，接收端通過接收調(diào)制過的紅外射線信號(hào)來進(jìn)行位置來估算，然后再通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸給控制中心實(shí)現(xiàn)定位。其優(yōu)點(diǎn)是具有相對(duì)較高的室內(nèi)定位精度；其缺點(diǎn)是直線視距和傳輸距離較短，很容易受墻壁或其它障礙物遮擋，并且很容易被室內(nèi)其他光源或熱源干擾，大量鋪設(shè)紅外線設(shè)備對(duì)人體健康造成損害，室內(nèi)定位的應(yīng)用受到很大限制。

超聲波技術(shù)是通過發(fā)射波與回波之間的時(shí)間差來計(jì)算物體間的距離，采用三角定位或三邊定位方法確定物體定位的方法。其優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡單，室內(nèi)定位精度較高；其缺點(diǎn)是需要大量設(shè)備硬件，成本費(fèi)用很高，受非視距和多徑效應(yīng)影響嚴(yán)重，使用范圍有限。

于上述這些射頻技術(shù)普遍存在易受其它射頻信號(hào)干擾，穩(wěn)定性差，定位精度不高，定位距離短，無線通信頻譜資源占用重疊的現(xiàn)象嚴(yán)重等問題，均不適宜室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境定位。因此產(chǎn)業(yè)界迫切需要一種普適，低功耗、定位精度高，能廣泛應(yīng)用于室內(nèi)定位的技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)存在的缺陷，提供一種白光LED通訊室內(nèi)定位系統(tǒng)及方法，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)普遍使用的室內(nèi)照明LED燈具進(jìn)行簡單改造，不需另外鋪設(shè)額外輔助設(shè)備條件下，具有照明與通訊定位雙重功能，保密性好，安全性高，不受電磁波干擾，通信速率快，成本費(fèi)用低，可見光波段屬于空白頻譜段，無需授權(quán)許可，能廣泛應(yīng)用于人口密集及射頻禁用的室內(nèi)定位。

其具體技術(shù)方案為：

一種白光LED通訊室內(nèi)定位系統(tǒng)，包括發(fā)射中控平臺(tái)1、多組發(fā)射機(jī)3(一個(gè)發(fā)射機(jī)配一個(gè)LED燈)、接收機(jī)4、后臺(tái)解算平臺(tái)5。發(fā)射中控平臺(tái)1通過照明電力線路2與多組發(fā)射機(jī)3實(shí)現(xiàn)電力載波信息傳遞，多組發(fā)射機(jī)3每個(gè)發(fā)射機(jī)與匹配LED燈采用電路連接，多組發(fā)射機(jī)3通過發(fā)射光信號(hào)與接收機(jī)4實(shí)現(xiàn)通信，接收機(jī)4的定位信息通過藍(lán)牙傳給后臺(tái)解算平臺(tái)5解算。

發(fā)射中控平臺(tái)采用電力載波技術(shù)，通過照明線路將分時(shí)規(guī)劃指令報(bào)文傳遞給不同的發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)按指令將報(bào)文編碼、調(diào)制處理為直流脈沖信號(hào)，耦合于LED驅(qū)動(dòng)基準(zhǔn)電源，驅(qū)動(dòng)LED燈發(fā)射互不干擾的光信號(hào),接收機(jī)將接收到的光信號(hào)進(jìn)行系列處理，從而獲得光信號(hào)的強(qiáng)度、傳輸時(shí)間長度等數(shù)字信息，并通過藍(lán)牙接口傳遞給后臺(tái)解算平臺(tái)，后臺(tái)解算平臺(tái)自建立了優(yōu)化融合算法軟件，反饋閉環(huán)自適應(yīng)校正系統(tǒng)，反復(fù)融合光傳輸時(shí)間長度與光強(qiáng)度衰減與距離函數(shù)關(guān)系，求解出接收機(jī)的坐標(biāo)位置，并加載于地圖上實(shí)現(xiàn)定位。

優(yōu)選地，所述發(fā)射中控平臺(tái)包括中央處理單元、RTC時(shí)鐘模塊、電力載波模塊、對(duì)外接口、電源(AC/DC)。中央處理單元采用ARM+FPGA組成，其中ARM模塊運(yùn)行嵌入linux系統(tǒng)，并提供應(yīng)用層軟件，F(xiàn)PGA模塊有信道編碼、數(shù)據(jù)緩存、調(diào)制解調(diào)功能，ARM與FPGA采用數(shù)據(jù)、地址總線連接。RTC時(shí)鐘為系統(tǒng)提供基準(zhǔn)時(shí)間、時(shí)鐘對(duì)時(shí)，電力載波模塊通過電力線輸送數(shù)字信號(hào)，對(duì)外接口帶有LAN、WLAN、USB等人機(jī)交互接口，電源(AC/DC)模塊為內(nèi)部電路使用電源。

優(yōu)選地，所述多組發(fā)射機(jī)(一個(gè)發(fā)射機(jī)配一個(gè)LED燈)每個(gè)發(fā)射機(jī)包括發(fā)射處理單元、撥碼開關(guān)、RTC時(shí)鐘模塊、電力載波模塊、高速開關(guān)、耦合器、對(duì)外連接器、電源管理單元。發(fā)射處理單元由ARM模塊組成，ARM有指令解碼、數(shù)字編碼、信號(hào)調(diào)制、控制發(fā)射機(jī)各個(gè)模塊及器件的功能，撥碼開關(guān)用于狀態(tài)(輸出功率、時(shí)鐘同步等)設(shè)置，RTC時(shí)鐘作為時(shí)鐘定時(shí)，電力載波模塊負(fù)責(zé)與發(fā)射中控平臺(tái)進(jìn)行信息交互，耦合器是將調(diào)制后的脈沖信號(hào)耦合到LED驅(qū)動(dòng)電源上，高速開關(guān)調(diào)節(jié)LED燈發(fā)射，對(duì)外連接器用于外部與發(fā)射機(jī)各單元的接口連接，電源管理單元將交流電源進(jìn)行AC/DC(交流/直流)、DC/DC變換，一部分提供給LED驅(qū)動(dòng)基準(zhǔn)電源，一部分降壓后提供給發(fā)射機(jī)內(nèi)部電路使用及LED點(diǎn)亮電源。

優(yōu)選地，所述接收機(jī)包括接收處理單元(ARM+FPGA)、光電傳感器(PD)、RTC時(shí)鐘模塊、可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)、帶通濾波器(BPF)、模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)模塊、對(duì)外接口(Wi-Fi、藍(lán)牙、USB等)、電源管理單元。光電傳感器(PD)將接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，去除PD的直流偏置信號(hào)，可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)使電信號(hào)增益放大、帶通濾波器去除雜散光，模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)模塊將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，接收處理單元由ARM+FPGA模塊組成，ARM+FPGA有信號(hào)采集、指令解碼解調(diào)功能，并通過藍(lán)牙將信號(hào)輸出至后臺(tái)解算平臺(tái)，RTC時(shí)鐘模塊作為時(shí)鐘定時(shí)，對(duì)外接口有Wi-Fi、藍(lán)牙、USB等信息交互接口，電源管理單元有高能電源模塊、DC/DC變換，負(fù)責(zé)向接收機(jī)內(nèi)部電路及硬件提供使用電源。

一種白光LED通訊室內(nèi)定位方法，采用時(shí)分、優(yōu)化光傳輸時(shí)間長度計(jì)算距離的技術(shù)，包括以下步驟：

步驟1、首先根據(jù)室內(nèi)照明場域里眾多LED燈具的數(shù)量及布置拓?fù)鋱D，制定各個(gè)LED燈之間共用一個(gè)信道的時(shí)分方法，對(duì)各個(gè)LED燈具的發(fā)射時(shí)間(時(shí)序排列)進(jìn)行間隔控制，使得燈光不重疊的各個(gè)LED同時(shí)發(fā)送信息，這樣可以將整個(gè)場域的燈具僅僅排列為幾十個(gè)甚至幾個(gè)時(shí)序，大大縮短報(bào)文發(fā)送時(shí)間。此時(shí)序腳本文通過對(duì)外接口(USB)輸入發(fā)射中控平臺(tái)。

步驟2、發(fā)射中控平臺(tái)中央處理單元ARM讀取傳輸來的時(shí)序腳本文，并組裝成含有ID號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)等信息的報(bào)文傳遞給FPGA編碼、存儲(chǔ)、整理，再通過電力載波技術(shù)加載于照明電力線上，實(shí)現(xiàn)向不同的發(fā)射機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)。

步驟3、每個(gè)發(fā)射機(jī)配置一個(gè)LED燈具，且每個(gè)發(fā)射機(jī)只有唯一個(gè)ID號(hào)，只有接收到帶有當(dāng)前發(fā)射機(jī)所對(duì)應(yīng)的ID號(hào)的報(bào)文時(shí)，該發(fā)射機(jī)才接收并處理該報(bào)文。發(fā)射處理單元(ARM)通過電力載波技術(shù)接收發(fā)射中控平臺(tái)發(fā)送的報(bào)文，從而獲得報(bào)文中的時(shí)序與網(wǎng)絡(luò)RTC時(shí)鐘信號(hào)等信息，通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)RTC時(shí)鐘對(duì)時(shí)，實(shí)現(xiàn)本發(fā)射機(jī)與其他發(fā)射機(jī)之間的時(shí)鐘同步，同時(shí)確定定位信息的發(fā)射時(shí)間戳、頻率等信息，所需發(fā)射的定位信息經(jīng)指令解碼、數(shù)字編碼、信號(hào)調(diào)制為直流脈沖信號(hào)，并通過控制高速開關(guān)、耦合器將數(shù)字直流脈沖信號(hào)耦合于LED驅(qū)動(dòng)基準(zhǔn)電源上，驅(qū)動(dòng)LED燈具發(fā)射光信號(hào)。

步驟4、微弱光信號(hào)經(jīng)接收機(jī)光電傳感器(PD)接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，去除PD的直流偏置信號(hào)，再經(jīng)可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)增益放大、帶通濾波器去除雜散光，模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)模塊將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，接收處理單元(ARM+FPGA)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、解調(diào)、解碼(所采用的解調(diào)、解碼方法與發(fā)射機(jī)相對(duì)應(yīng))，利用無線網(wǎng)絡(luò)(WIFI)實(shí)現(xiàn)RTC時(shí)鐘校準(zhǔn)，獲取發(fā)射機(jī)的定位信息中的時(shí)間戳與接收機(jī)本地時(shí)間戳的差值、接收機(jī)將光信號(hào)的強(qiáng)度、時(shí)間長度、頻率等信息通過對(duì)外接口(藍(lán)牙)傳送給后臺(tái)解算平臺(tái)。

步驟5、后臺(tái)解算平臺(tái)是通過獲取光傳輸時(shí)間長度和光強(qiáng)度信息進(jìn)行優(yōu)化融合定位的。首先整個(gè)系統(tǒng)存在一個(gè)時(shí)鐘精度足夠高的系統(tǒng)時(shí)鐘輸出源，并且該時(shí)鐘源通過網(wǎng)絡(luò)的方式向各個(gè)發(fā)射機(jī)輸出時(shí)鐘戳，各發(fā)射機(jī)均按照該時(shí)鐘源輸出的時(shí)間戳信息進(jìn)行對(duì)時(shí)，由于時(shí)鐘源到各發(fā)射機(jī)之間的延時(shí)誤差均可視為一致，故可認(rèn)為實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)時(shí)鐘同步。接收機(jī)接收到發(fā)射機(jī)的報(bào)文之后，可以得到接收?qǐng)?bào)文的時(shí)間戳,接收時(shí)間戳減去發(fā)射時(shí)間戳即可得到一個(gè)時(shí)間長度T。后臺(tái)解算平臺(tái)根據(jù)光傳輸時(shí)間長度T和光速常量c,利用最小二乘反演方法得到接收機(jī)到各發(fā)射機(jī)之間的距離,同時(shí)根據(jù)光強(qiáng)場域模型變化量與距離的函數(shù)關(guān)系，采用優(yōu)化融合的算法及反饋的閉環(huán)自適應(yīng)校正系統(tǒng)求解出接收機(jī)的坐標(biāo)位置，至少通過3個(gè)以上發(fā)射機(jī)(LED燈)到接收機(jī)的距離進(jìn)行解算，從而得到接收機(jī)3D坐標(biāo)，并加載于地圖上實(shí)現(xiàn)定位。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明具有定位精度高(＜±0.3m)、成本低、操作簡便等特點(diǎn)，適合推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1白光LED通訊室內(nèi)定位系統(tǒng)示意圖；

圖2發(fā)射中控平臺(tái)架構(gòu)示意圖；

圖3發(fā)射機(jī)架構(gòu)示意圖；

圖4接收機(jī)架構(gòu)示意圖；

圖5時(shí)分燈具規(guī)劃排列示意圖。

圖6發(fā)射中控平臺(tái)ARM+FPGA模塊運(yùn)行流程圖。

圖中：1－發(fā)射中控平臺(tái)、2－照明電力線、3－多組發(fā)射機(jī)(一個(gè)發(fā)射機(jī)配一個(gè)LED燈)、4－接收機(jī)、5－后臺(tái)解算平臺(tái)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

本發(fā)明提供了一種白光LED通訊室內(nèi)定位系統(tǒng)，包括發(fā)射中控平臺(tái)1、多組發(fā)射機(jī)3(一個(gè)發(fā)射機(jī)配一個(gè)LED燈)、接收機(jī)4、后臺(tái)解算平臺(tái)5(見圖1)。

發(fā)射中控平臺(tái)包括中央處理單元、RTC時(shí)鐘源模塊、電力載波模塊、對(duì)外接口、電源(AC/DC)模塊(見圖2)。中央處理單元采用ARM+FPGA架構(gòu)，其中ARM模塊運(yùn)行嵌入linux系統(tǒng)，并提供應(yīng)用層軟件，F(xiàn)PGA模塊實(shí)現(xiàn)信道編碼、數(shù)據(jù)緩存、調(diào)制解調(diào)功能，ARM模塊與FPGA模塊的數(shù)據(jù)和地址總線相連接以進(jìn)行控制指令和數(shù)據(jù)交互，RTC時(shí)鐘源模塊為系統(tǒng)提供基準(zhǔn)時(shí)間，時(shí)鐘對(duì)時(shí)。電力載波模塊通過電力線輸送數(shù)字信號(hào)，對(duì)外接口帶有LAN、WLAN、USB等人機(jī)交互接口，電源(AC/DC)模塊為內(nèi)部電路提供使用電源。

發(fā)射中控平臺(tái)首先將預(yù)先設(shè)定的時(shí)分燈具規(guī)劃排列指令報(bào)文通過對(duì)外接口(USB)傳遞到中央處理單元，ARM模塊讀取發(fā)射時(shí)序腳本文件。

腳本文件采用類似windows中的ini文件格式，說明如表1所示。

表1

根據(jù)發(fā)射時(shí)序腳本文件所定義的發(fā)射時(shí)序邏輯生成相應(yīng)的命令報(bào)文的延時(shí)發(fā)送時(shí)間、固定發(fā)送時(shí)間、間隔發(fā)送時(shí)間，并針對(duì)各個(gè)發(fā)射機(jī)組裝相應(yīng)的命令報(bào)文，發(fā)送到FPGA模塊編碼、存儲(chǔ)、整理，再由電力載波模塊通過電力載波技術(shù)將命令報(bào)文經(jīng)電力線上傳遞給多個(gè)發(fā)射機(jī)，所述命令報(bào)文中還包括有與所要接收該命令報(bào)文的發(fā)射機(jī)相對(duì)應(yīng)的ID號(hào)。

發(fā)射機(jī)群組包括多個(gè)發(fā)射機(jī)和LED燈具構(gòu)成的組，每個(gè)發(fā)射機(jī)配置一個(gè)被控制LED燈具，發(fā)射機(jī)設(shè)置于LED照明燈具之內(nèi)，

其中，每個(gè)發(fā)射機(jī)均包括發(fā)射處理單元(ARM模塊)、撥碼開關(guān)、RTC時(shí)鐘模塊、電力載波模塊、高速開關(guān)、耦合器、對(duì)外連接器、電源管理單元(見圖3)。

發(fā)射機(jī)通過電力載波模塊與發(fā)射中控平臺(tái)進(jìn)行信息交互，發(fā)射處理單元(ARM)根據(jù)與各自發(fā)射機(jī)對(duì)應(yīng)的ID號(hào)取出本機(jī)應(yīng)該接收并處理的發(fā)射中控平臺(tái)發(fā)送的命令報(bào)文，從而獲得命令報(bào)文中的時(shí)序與網(wǎng)絡(luò)RTC時(shí)鐘信息，經(jīng)過與發(fā)射中控平臺(tái)的RTC時(shí)鐘對(duì)時(shí)，實(shí)現(xiàn)本發(fā)射機(jī)與其他發(fā)射機(jī)之間10nS級(jí)的時(shí)鐘同步，同時(shí)確定發(fā)射時(shí)間戳、ID號(hào)、頻率等定位信息，發(fā)射的定位信息經(jīng)指令解碼、數(shù)字編碼、信號(hào)調(diào)制，使其成為數(shù)字直流脈沖信號(hào)，LED驅(qū)動(dòng)基準(zhǔn)電源經(jīng)耦合器耦合了數(shù)字直流脈沖信號(hào)從而成為LED直流驅(qū)動(dòng)信號(hào)，通過高速開關(guān)控制驅(qū)動(dòng)LED燈具進(jìn)行發(fā)射，此時(shí)LED燈具產(chǎn)生的光信號(hào)也相應(yīng)地被編碼調(diào)制上了定位信息。

電源管理單元將由電力線提供的220V交流電變換為24V直流電(AC/DC)，再降壓為16V、3.3V(DC/DC)，24V直流電作為LED驅(qū)動(dòng)基準(zhǔn)電源，16V直流電作為LED點(diǎn)亮電源，3.3V直流電作為發(fā)射機(jī)內(nèi)部電路使用電源。

接收機(jī)由多個(gè)客戶端接收機(jī)組成，每個(gè)接收機(jī)包括接收處理單元(ARM+FPGA)、光電傳感器(PD)、RTC時(shí)鐘模塊、可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)、帶通濾波器(BPF)、模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)模塊、對(duì)外接口(Wi-Fi、藍(lán)牙、USB等)、電源管理單元(見圖4)。光電傳感器(PD)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，去除PD的直流偏置信號(hào)，可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)使電信號(hào)增益放大、帶通濾波器去除雜散光，模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)模塊將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，接收處理單元(ARM+FPGA)采用掃頻方式搜索、采集信號(hào)，由于發(fā)射機(jī)(包括LED燈具)被分為至少50個(gè)以上的頻點(diǎn)，在載波頻率附近搜索、采集信號(hào)采用如下具體步驟：

1)接收機(jī)從低頻點(diǎn)開始采樣數(shù)據(jù)并進(jìn)行解碼。

2)在12mS內(nèi)判定是否有LED燈光發(fā)射的報(bào)文信息。

3)如果有報(bào)文，則繼續(xù)采樣。在1.5秒范圍內(nèi)讀取所有的報(bào)文。這里有兩個(gè)停止采樣準(zhǔn)備數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪吔鐥l件：(1)時(shí)間達(dá)到1.5秒；(2)采樣達(dá)到8個(gè)燈。

4)若(2)、(3)均不成立則更換頻點(diǎn)，重復(fù)第(3)步驟。

5)在全部頻點(diǎn)掃描過程中最多記錄15個(gè)LED燈信息。若在未實(shí)現(xiàn)全頻段掃描過程中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)10個(gè)LED，則不在繼續(xù)掃描，記錄匹配的發(fā)射機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)。

6)完成初次掃描后，以后次依舊從(1)步驟開始循環(huán)。

接收處理單元(ARM+FPGA)對(duì)搜索、采集到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)解碼(解調(diào)解碼方法與發(fā)射機(jī)編碼調(diào)制方法相對(duì)應(yīng))，實(shí)現(xiàn)RTC時(shí)鐘校準(zhǔn)定時(shí)，獲取發(fā)射機(jī)時(shí)間戳與接收機(jī)時(shí)間戳的差值、光信號(hào)的強(qiáng)度及附加的其它信息，并通過對(duì)外接口(藍(lán)牙)將信息發(fā)送給后臺(tái)解算平臺(tái)。

后臺(tái)解算平臺(tái)已經(jīng)建立的數(shù)學(xué)物理模型、各個(gè)LED燈的拓?fù)鋱D坐標(biāo)、優(yōu)化融合定位算法軟件、反饋的閉環(huán)自適應(yīng)校正系統(tǒng)。該平臺(tái)再根據(jù)光傳輸時(shí)間長度T和光速常量c,利用最小二乘迭代反演算方法得到接收機(jī)到發(fā)射機(jī)之間的時(shí)間長度距離L，同時(shí)利用光強(qiáng)場域模型中光強(qiáng)衰減與距離的函數(shù)關(guān)系，融合調(diào)整時(shí)間長度距離L，得到L₁，…依次重復(fù)，解算接收機(jī)與LED燈之間距離的坐標(biāo)位置，并加載于地圖上實(shí)現(xiàn)定位。

人為設(shè)定分時(shí)序控制各個(gè)LED燈具發(fā)射的規(guī)劃排列指令報(bào)文的特征(見圖5)：由于一條電力線或同一電力線網(wǎng)絡(luò)上帶有多個(gè)LED燈具，數(shù)量可能多達(dá)幾百個(gè)甚至更多，因此需要對(duì)各個(gè)LED燈具的發(fā)射時(shí)間(時(shí)序排列)進(jìn)行間隔控制以共用有限的信道，使燈光覆蓋區(qū)域不重疊的多個(gè)LED燈具同時(shí)發(fā)送各自定位信息及時(shí)間控制，可以將整個(gè)場域的數(shù)百個(gè)或者更多的LED燈具只使用幾十個(gè)甚至僅僅幾個(gè)時(shí)序，從而大大縮短定位報(bào)文發(fā)送和處理時(shí)間。，將室內(nèi)照明區(qū)域劃分為A、B、C……等多個(gè)區(qū)域，其中A區(qū)之間LED燈光之間存在相互重疊，B區(qū)之間LED燈光之間存在重疊。但是A11、B11、C11、D11……燈光之間并不重疊，A22、B22、C22、D22……之間燈光也不重疊，因此在時(shí)序規(guī)劃時(shí)可以讓A11、B11、C11、D11……同時(shí)發(fā)送信號(hào)。同理，可以讓A22、B22、C22、D22……同時(shí)發(fā)送信號(hào)。即時(shí)刻需要燈光區(qū)域不重疊的Aij、Bij、Cij、Dij……燈具發(fā)送數(shù)據(jù)其他均保持常亮，i，j屬于自然數(shù)。例如，假設(shè)控制100個(gè)LED燈具，根據(jù)燈光覆蓋范圍不重疊的原則將其分為10組，每組燈具(報(bào)文腳本)發(fā)送間隔時(shí)間8mS，報(bào)文總數(shù)NUM_Msg數(shù)值為10(不同的控制時(shí)序報(bào)文數(shù)量不同)。

發(fā)射中控平臺(tái)ARM+FPGA模塊運(yùn)行流程的特征(見圖6)：系統(tǒng)啟動(dòng)初始化并進(jìn)入自檢程序，若不正常，自動(dòng)返回繼續(xù)調(diào)整直到正常，關(guān)閉外部觸發(fā)中斷，ARM模塊開始依次讀取這些發(fā)射時(shí)序腳本文件，開啟外部觸發(fā)中斷，ARM模塊首先將讀取的控制燈具數(shù)、發(fā)送間隔時(shí)間、報(bào)文總數(shù)等報(bào)文參數(shù)輸出到FPGA模塊中的寄存器，然后將讀取[報(bào)文正文內(nèi)容]中的數(shù)據(jù)包類型識(shí)別位的報(bào)文，繼續(xù)不間斷輸出到FPGA模塊中的寄存器，再經(jīng)整理成不同報(bào)文，通過電力載波技術(shù)將共用一個(gè)信道的報(bào)文傳遞給發(fā)射機(jī)。

本發(fā)明第一種實(shí)施方式是取3組發(fā)射機(jī)與LED燈位置場域，接收機(jī)固定在可移動(dòng)的定位目標(biāo)上，在室內(nèi)環(huán)境下做水平運(yùn)動(dòng)，接收機(jī)與發(fā)射機(jī)之間可認(rèn)為始終保持一固定垂直高度，從而得到接收機(jī)3D坐標(biāo)。并加載于地圖上實(shí)現(xiàn)定位。

本發(fā)明第二種實(shí)施方式與第一種實(shí)施方式大致相同，主要區(qū)別在于：第二種實(shí)施方式是取10組發(fā)射機(jī)與LED燈位置場域，接收機(jī)與發(fā)射機(jī)為可變垂直高度，建立新的光強(qiáng)場域模型，確定光強(qiáng)度衰減與距離的高階函數(shù)關(guān)系，調(diào)整接收機(jī)到發(fā)射機(jī)之間的光傳輸時(shí)間距離，實(shí)現(xiàn)三維定位。其它實(shí)施步驟同上。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡單變化或等效替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。