LED可見光室內(nèi)定位原理介紹及優(yōu)劣勢說明(led室內(nèi)照明)

可見光 原理 定位 室內(nèi) 介紹| 2022-12-19 hwszkj

可見光是一個(gè)新興領(lǐng)域,通過對每個(gè)LED燈進(jìn)行編碼,將ID調(diào)制在燈光上,燈會不斷發(fā)射自己的ID,通過利用手機(jī)的前置攝像頭來識別這些編碼。利用所獲取的識別信息在地圖數(shù)據(jù)庫中確定對應(yīng)的位置信息,完成定位。

可見光發(fā)展現(xiàn)狀

早在2000年,日本慶應(yīng)大學(xué)的Tanaka等人和SONY計(jì)算機(jī)科學(xué)研究所的Haruyama就提出了利用LED燈作為通信基站進(jìn)行信息無線傳輸?shù)氖覂?nèi)通信系統(tǒng)。經(jīng)過近些年的發(fā)展,國內(nèi)外相關(guān)科研機(jī)構(gòu)及商業(yè)公司提出了一系列解決方案及實(shí)際系統(tǒng)。同時(shí)可見光的商用步伐也在不斷向前,國內(nèi)有華策光通信的室內(nèi)可見光定位導(dǎo)航系統(tǒng),國際上美國的Bytelight公司也有一套類似的室內(nèi)可見光定位導(dǎo)航系統(tǒng);在14年的國際消費(fèi)電子展(CES)期間,法國Oledcomm公司演示了可以實(shí)現(xiàn)光通信技術(shù)的手機(jī)設(shè)備,技術(shù)人員將智能手機(jī)的前置攝像頭改裝成光線感應(yīng)器,讓觀眾親眼見證LiFi光通信技術(shù),傳輸速率約為10Mpbs。目前該公司網(wǎng)站上已有相關(guān)可見光通信套件出售。

可見光應(yīng)用領(lǐng)域

雖然可見光通信這一名詞我們是耳熟能詳了,但具體到它的應(yīng)用領(lǐng)域,卻未必都知曉。其主要四大應(yīng)用領(lǐng)域有:1)照明與通信,信息可以在室內(nèi)環(huán)境下進(jìn)行廣播,并同時(shí)滿足照明的需求,這是最直觀的應(yīng)用場景;2)視覺信號與數(shù)據(jù)傳輸,信號燈主要通過顏色的變化來給人們提供信號,而將數(shù)據(jù)通信與信號燈相結(jié)合則可以為交通管理提供更好的安全可靠性,也大大擴(kuò)展了信號燈的功能;3)顯示與數(shù)據(jù)通信,LED顯示屏通常用于顯示信息,如果將相應(yīng)的信息和數(shù)據(jù)直接傳輸給用戶手持終端,將會提供很大便利,在火車站、機(jī)場等場所有著巨大的應(yīng)用前景,這是一種直接使用屏幕的數(shù)據(jù)傳輸與交互方式;4)

室內(nèi)定位

,可見光通信可以將用戶的位置信息通過照明設(shè)施來進(jìn)行傳遞,較傳統(tǒng)衛(wèi)星定位更為精準(zhǔn)。

室內(nèi)定位與可見光通信技術(shù)的結(jié)合

通過上述分析,我們知道可見光通信有很寬廣的應(yīng)用領(lǐng)域,而該技術(shù)的研究大體朝著一下幾方面進(jìn)展:1)盡可能提高通信速率,通信速率一直都是某個(gè)通信方式研究的核心問題,但該方向?qū)π畔⒌木幋a及調(diào)制技術(shù)以及通信器件的研究要求較高,具有一定理論深度與難度;2)提高通信的可靠性,對可見光信道的研究,該方向是可見光通信能夠?qū)嵱没?,解決視距傳輸及抗干擾的重要基礎(chǔ)研究,但同樣也具有很大的理論深度與難度;3)根據(jù)具體應(yīng)用場景拓展可見光通信的應(yīng)用領(lǐng)域,使其朝著實(shí)用化方向發(fā)展,這也是很多商業(yè)公司的在該領(lǐng)域的發(fā)展方向,比如可見光的室內(nèi)定位系統(tǒng);這個(gè)方向能夠很快的將技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)實(shí),同時(shí)實(shí)現(xiàn)商業(yè)價(jià)值。

室內(nèi)定位作為導(dǎo)航的“最后一公里”,一直是科技巨頭和研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注熱點(diǎn),在這方面現(xiàn)有的研究方法與手段有如基于移動通信網(wǎng)絡(luò)的輔助 GPS(A-GPS)、偽衛(wèi)星(Pseudolite)、無線局域網(wǎng)(WLAN)、射頻標(biāo)簽(RFID)、Zigbee、藍(lán)牙(Bluetooth,BT)、超寬帶無線電(UltraWideBand,UWB)、紅外定位、光跟蹤定位、計(jì)算機(jī)視覺定位等。這些技術(shù)有些是以導(dǎo)航定位為專門或主要用途,例如偽衛(wèi)星;有些則主要用于通信,但同時(shí)也能提供定位服務(wù),例如無線局域網(wǎng)。室內(nèi)定位技術(shù)主要有手機(jī)基站、RFID、Zigbee、藍(lán)牙、紅外、WiFi等技術(shù),因其定位技術(shù)各自的局限性,限制了他們大規(guī)模的推廣應(yīng)用,特別是必須單獨(dú)部署一套定位網(wǎng)絡(luò),成本較高。

ED定位系統(tǒng)是通過天花板上的LED燈實(shí)現(xiàn),燈光發(fā)出高頻閃爍信號,接收端一種是通過PD接收,

其優(yōu)點(diǎn)是動態(tài)范圍大,能夠?qū)崿F(xiàn)很高速率的通信

,另一種是通過CMOS攝像頭接收,圖像處理的方法獲取數(shù)據(jù),

但其缺點(diǎn)是圖像處理耗時(shí)大,實(shí)時(shí)性差

,但卻是目前智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)可見光定位的最佳手段;通過LED的定位,在算法上主要是一種廣告牌(路標(biāo))算法,也即是當(dāng)接收機(jī)收到該LED的ID信息就近似判定其在該燈的光照范圍內(nèi),精度取決于LED的排列方式及密度。如果要實(shí)現(xiàn)更高的精度就要相應(yīng)的在信號處理上下更大功夫。