一種高精度室內(nèi)定位系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種高精度室內(nèi)定位系統(tǒng)，包括，光信號發(fā)射裝置和光信號接收裝置；光信號發(fā)射裝置包括微控制器模塊和三組LED燈控制模塊組，LED燈控制模塊組包括第一放大器模塊和LED燈驅(qū)動模塊；光信號接收裝置包括用于接收光信號的硅光傳感器、與硅光傳感器連接進(jìn)行電流信號放大的跨阻放大器模塊、與跨阻放大器模塊連接用于進(jìn)行濾波的低通濾波器模塊、與低通濾波器模塊連接用于對濾波后的信號進(jìn)行放大的第二放大器模塊、與第二放大器模塊連接用于進(jìn)行阻抗匹配的電壓跟隨器模塊、用于獲取光信號接收裝置位置信息的處理器模塊以及顯示模塊。該定位系統(tǒng)具有定位精度高，結(jié)構(gòu)簡單并具有傳輸速率高、不易受多徑效應(yīng)的干擾等優(yōu)點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種高精度室內(nèi)定位系統(tǒng)
本技術(shù)涉及涉及高精度室內(nèi)定位系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
衛(wèi)星定位和基站定位兩種定位技術(shù)基本滿足了用戶在室外場景的定位需求。在室內(nèi)環(huán)境下，信息受到建筑物的遮擋，GNSS信號快速衰減，甚至完全拒止，無法滿足室內(nèi)場景中導(dǎo)航定位的需要。近年來，室內(nèi)位置服務(wù)帶來的巨大應(yīng)用和商業(yè)潛能，促使室內(nèi)定位技術(shù)發(fā)展迅速。現(xiàn)有的室內(nèi)定位技術(shù)包括以下幾種，紅外定位技術(shù)、超聲波定位、射頻識別定位以及超帶寬定位，然而現(xiàn)有的定位技術(shù)具有以下不足：紅外定位技術(shù)：由于要求視距傳播而受到通信距離短的限制，定位空間范圍小，若想大規(guī)模應(yīng)用，則需要布置大量的發(fā)送器和接收器，系統(tǒng)復(fù)雜度和成本都很高；超聲波：最大的優(yōu)勢在于不受視距傳播限制，可在介質(zhì)中遠(yuǎn)距離傳播，定位精度較髙，但此技術(shù)需要其他無線技術(shù)的輔助，需用大量的底層硬件設(shè)施，成本較高；射頻識別：目前發(fā)展較為成熟的無線通信技術(shù)，應(yīng)用較為廣泛，但射頻信號易受到電磁波的影響，在無線通信設(shè)備多的情況下容易產(chǎn)生較大的定位差，并且在一些需巧蔽電磁波的場所也不能使用；超帶寬定位具有良好的多徑分辨能力，定位精度很高，但需要較大的硬件開銷，成本大不適合大規(guī)模使用。這些技術(shù)都能在一定程度上完成簡單的定位任務(wù)，但是并沒有一種既有比較高的定位精度又能適用于所有的場合的定位技術(shù)。因此尋求一種低功耗、定位精度高、能廣泛應(yīng)用的室內(nèi)定位技術(shù)逐漸成為人們的普遍需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)提出了一種高精度室內(nèi)定位系統(tǒng)，具有較高的定位精度，同時(shí)又可以適用于多種場所。r>本技術(shù)采用的技術(shù)手段如下：一種高精度室內(nèi)定位系統(tǒng)，包括，光信號發(fā)射裝置和光信號接收裝置；所述光信號發(fā)射裝置包括用于發(fā)出控制信號的微控制器模塊和三組分別與所述微控制器模塊連接的LED燈控制模塊組，所述LED燈控制模塊組包括與所述微控制器模塊連接用于對所述控制信號進(jìn)行放大的第一放大器模塊和與所述第一放大器模塊連接用于驅(qū)動LED燈發(fā)射光信號的LED燈驅(qū)動模塊；所述光信號接收裝置包括用于接收光信號并轉(zhuǎn)化成電流信號的硅光傳感器、與所述硅光傳感器連接用于將所述電流信號進(jìn)行放大的跨阻放大器模塊、與所述跨阻放大器模塊連接用于將放大后的電流信號進(jìn)行濾波的低通濾波器模塊、與所述低通濾波器模塊連接用于對濾波后的信號進(jìn)行放大的第二放大器模塊、與所述第二放大器模塊連接用于進(jìn)行阻抗匹配的電壓跟隨器模塊、與所述電壓跟隨器連接用于獲取光信號接收裝置位置信息的處理器模塊以及用于輸出所述光信號接收裝置位置信息的顯示模塊。進(jìn)一步地，所述跨阻放大器模塊包括放大器U1、電阻R4、電阻R5、電阻R13、電阻R14、可調(diào)電阻RW1、電容C11以及電容C12；所述放大器U1的反向輸入端與所述硅光傳感器的輸出端連接，同相輸入端通過電阻R5接地，所述電阻R13一端與放大器U1的反向輸入端連接，另一端與電阻R14的一端連接，電阻R14的另一端與所述放大器U1的輸出端連接，所述電容C11一端與放大器U1的反向輸入端連接，另一端與電容C12的一端連接，所述電容C12的另一端與所述放大器U1的輸出端連接，所述電阻R4一端與放大器U1的反向輸入端連接，另一端與可調(diào)電阻RW1的一端連接，所述可調(diào)電阻RW1的另一端與所述放大器U1的輸出端連接。進(jìn)一步地，所述低通濾波器模塊包括放大器U2A、放大器U2B、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、可調(diào)電阻RW2、電容C13、電容C14、電容C15、電容C16、電容C17、電容C18、電容C19以及電容C20；所述電阻R6的一端與所述放大器U1的輸出端連接，另一端與電阻R7、電阻R8、電容C13和電容C14的一端連接，電阻R7的另一端與所述放大器U2A的反向輸入端連接，電容C13和電容C14的另一端接地，電阻R8的另一端與所述放大器U2A的輸出端連接，所述電容C15和電容C16并聯(lián)在所述放大器U2A的反向輸入端和輸出端之間，所述放大器U2A的同相輸入端與所述可調(diào)電阻RW2的可調(diào)端連接；所述電阻R9的一端與所述放大器U2A的輸出端連接，另一端與電阻R10、電阻R11、電容C17和電容C18的一端連接，電阻R10的另一端與所述放大器U2B的反向輸入端連接，電容C17和電容C18的另一端接地，電阻R11的另一端與所述放大器U2B的輸出端連接，所述電容C19和電容C20并聯(lián)在所述放大器U2B的反向輸入端和輸出端之間。進(jìn)一步地，所述第二放大器模塊包括放大器U3、電阻R30、電阻R31、電阻R32、可調(diào)電阻R34以及電容C7；電容C7的一端與所述放大器U2B的輸出端連接，另一端與電阻R30的一端連接，電阻R30的另一端與所述放大器U3的反向輸入端連接，所述放大器U3的同相輸入端通過電阻R32接地，所述電阻R31并聯(lián)在所述放大器U3的反向輸入端和輸出端之間，所述放大器U3的輸出端與所述可調(diào)電阻R34的一端連接，可調(diào)電阻R34的另一端接地。進(jìn)一步地，所述電壓跟隨器模塊包括放大器U4、電阻R35、電阻R36、電阻R37、可調(diào)電阻R39以及電容C8；電容C8的一端與所述放大器U3的輸出端連接，另一端與電阻R35的一端連接，電阻R35的另一端與所述放大器U4的反向輸入端連接，所述放大器U4的同相輸入端通過電阻R38接地，所述電阻R37并聯(lián)在所述放大器U4的反向輸入端和輸出端之間，所述放大器U4的輸出端與所述可調(diào)電阻R39的一端連接，可調(diào)電阻R39的另一端接地。進(jìn)一步地，所述第一放大器模塊包括放大器U2、電阻R20、電阻R21、電阻R22、可調(diào)電阻R24以及電容C9；電容C9的一端與所述微控制器模塊的輸出端連接，另一端與電阻R20的一端連接，電阻R20的另一端與所述放大器U2的反向輸入端連接，所述放大器U2的同相輸入端通過電阻R22接地，所述電阻R21并聯(lián)在所述放大器U2的反向輸入端和輸出端之間，所述放大器U2的輸出端與所述可調(diào)電阻R24的一端連接，可調(diào)電阻R24的另一端接地。進(jìn)一步地，所述LED燈驅(qū)動模塊包括電阻R26、三極管Q1、電阻R25、LED燈以及電阻R27；所述電阻R26的一端與所述放大器U3的輸出端連接，另一端與三極管Q1的基極連接，三極管Q1的發(fā)射極通過電阻R25接地，三極管Q1的集電極與LED燈的陰極連接，LED燈的陽極通過電阻R27與電源連接。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本技術(shù)所述的高精度室內(nèi)定位系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)，使用可見光信號(LED)作為光源，LED普遍存在于室內(nèi)空間中，在定位的同時(shí)可實(shí)現(xiàn)照明功能，不需要構(gòu)建額外的硬件設(shè)備，只需在靜態(tài)或動態(tài)的待定位端安裝接收器即可實(shí)現(xiàn)定位，操作簡單且成本低；且不會產(chǎn)生也不會受到任何的電磁干化，因此可應(yīng)用到電磁福射被嚴(yán)格限制的環(huán)境中；并具有傳輸速率高、不易受多徑效應(yīng)的干擾等特點(diǎn)，該定位系統(tǒng)能提供很高的定位精度，也可實(shí)現(xiàn)對快速移動物體的動態(tài)追蹤，可見光所占頻譜與現(xiàn)有的不重疊，頻譜豐富。附圖說明圖1為本技術(shù)公開的高精度室內(nèi)定位系統(tǒng)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種高精度室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于：包括，光信號發(fā)射裝置和光信號接收裝置；/n所述光信號發(fā)射裝置包括用于發(fā)出控制信號的微控制器模塊和三組分別與所述微控制器模塊連接的LED燈控制模塊組，所述LED燈控制模塊組包括用于對所述控制信號進(jìn)行放大的第一放大器模塊和與所述第一放大器模塊連接用于驅(qū)動LED燈發(fā)射光信號的LED燈驅(qū)動模塊；/n所述光信號接收裝置包括用于接收所述光信號并轉(zhuǎn)化成電流信號的硅光傳感器、與所述硅光傳感器連接用于將所述電流信號進(jìn)行放大的跨阻放大器模塊、與所述跨阻放大器模塊連接用于將放大后的電流信號進(jìn)行濾波的低通濾波器模塊、與所述低通濾波器模塊連接用于對濾波后的信號進(jìn)行放大的第二放大器模塊、與所述第二放大器模塊連接用于進(jìn)行阻抗匹配的電壓跟隨器模塊、與所述電壓跟隨器模塊連接用于獲取光信號接收裝置位置信息的處理器模塊以及用于輸出所述光信號接收裝置位置信息的顯示模塊。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種高精度室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于：包括，光信號發(fā)射裝置和光信號接收裝置；
所述光信號發(fā)射裝置包括用于發(fā)出控制信號的微控制器模塊和三組分別與所述微控制器模塊連接的LED燈控制模塊組，所述LED燈控制模塊組包括用于對所述控制信號進(jìn)行放大的第一放大器模塊和與所述第一放大器模塊連接用于驅(qū)動LED燈發(fā)射光信號的LED燈驅(qū)動模塊；
所述光信號接收裝置包括用于接收所述光信號并轉(zhuǎn)化成電流信號的硅光傳感器、與所述硅光傳感器連接用于將所述電流信號進(jìn)行放大的跨阻放大器模塊、與所述跨阻放大器模塊連接用于將放大后的電流信號進(jìn)行濾波的低通濾波器模塊、與所述低通濾波器模塊連接用于對濾波后的信號進(jìn)行放大的第二放大器模塊、與所述第二放大器模塊連接用于進(jìn)行阻抗匹配的電壓跟隨器模塊、與所述電壓跟隨器模塊連接用于獲取光信號接收裝置位置信息的處理器模塊以及用于輸出所述光信號接收裝置位置信息的顯示模塊。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于：所述跨阻放大器模塊包括放大器U1、電阻R4、電阻R5、電阻R13、電阻R14、可調(diào)電阻RW1、電容C11以及電容C12；
所述放大器U1的反向輸入端與所述硅光傳感器的輸出端連接，同相輸入端通過電阻R5接地，所述電阻R13一端與放大器U1的反向輸入端連接，另一端與電阻R14的一端連接，電阻R14的另一端與所述放大器U1的輸出端連接，所述電容C11一端與放大器U1的反向輸入端連接，另一端與電容C12的一端連接，所述電容C12的另一端與所述放大器U1的輸出端連接，所述電阻R4一端與放大器U1的反向輸入端連接，另一端與可調(diào)電阻RW1的一端連接，所述可調(diào)電阻RW1的另一端與所述放大器U1的輸出端連接。


3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于：所述低通濾波器模塊包括放大器U2A、放大器U2B、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、可調(diào)電阻RW2、電容C13、電容C14、電容C15、電容C16、電容C17、電容C18、電容C19以及電容C20；
所述電阻R6的一端與所述放大器U1的輸出端連接，另一端與電阻R7、電阻R8、電容C13和電容C14的一端連接，電阻R7的另一端與所述放大器U2A的反向輸入端連接，電容C13和電容C14的另一端接地，電阻R8的另一端與所述放大器U2A的輸出端連接，所述電容C15和電容C16并聯(lián)在所述放大器U2A的反向輸入端和輸出端之間，所述放大器U2A的同相輸入端與所述可調(diào)電阻RW2的可調(diào)端連接；
所述電阻R9...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳迪，郝瑞，張慧穎，袁昊，李航，
申請(專利權(quán))人：大連海事大學(xué)，
類型：新型
國別省市：遼寧;21