新型LED陣列及基於該陣列的室內可見光定位方法及系統與流程

2023-07-08 23:27:26

本發明屬於可見光通信(visiblelightcommunication,vlc)技術領域，涉及可見光定位(visiblelightlocalization,vll)系統的關鍵技術，具體涉及一種新型發光二極體(lightemittingdiode,led)陣列，以及基於此方法的高精度室內可見光定位系統。

背景技術：

隨著近年來信息技術的快速進步及行動裝置的廣泛推廣，搭載於移動端的定位服務日益成為人們生活的重要輔助工具。尤其是近年來移動網際網路的蓬勃發展，使得人們的衣食住行都不可避免地與網際網路發生聯繫，也即催生了以網際網路為入口的基於位置的服務(locationbasedservices，lbs)。精準的室內定位技術，可以為人們在超市、商場等多種室內場合提供便利，在幫助人們快速定位的同時，也蘊含著巨大的商機。

目前尚沒有一種技術能夠在不改造普通的行動裝置的同時就實現精確的室內定位：wifi和其他rf類型的方法提供數米精度的無向定位，使得該技術無法在像零售店這樣需要精確導航的情形下使用；全球定位系統(globalpositioningsystem，gps)也由於室內存在無線射頻信號的幹擾，並且接收的信號強度十分微弱，因此存在很大的定位誤差。在這種情況下，可見光室內定位技術(visiblelightlocalization,vll)應運而生，並得到國內外許多學者的關注。

要實現高精度定位，現有算法只有三角測量法和圖像傳感器法；toa(timeofarrival)相關的算法基於多燈且要求燈之間嚴格同步，導致網絡結構複雜；圖像傳感器法要求同一圖片中必須有兩盞及以上的led達到高精度的定位，可操作性差。現有的基於led陣列色溫的定位方案空間角度劃分粒度較大(一般為3色)，定位精度提升有限。利用特殊設計的led陣列可大大降低空間角度劃分粒度，從而高效提升定位精度。

傳統led信號檢測方案中，分米級別高精度定位研究幾乎都是基於多led燈，但是led的主要功能是照明，其次才是定位。因此實際中決定led燈布局的首要因素是照明和節能的訴求，故在pd或圖像傳感器的可視範圍之內，只存在單個led燈的概率將會非常高。研究如何基於單個led燈或單個led陣列實現高精度定位具有理論和實用雙重價值。

據報導蘋果公司有可能在其新一代的移動終端產品採用光電二極體(photodiode,pd)，pd可以用於可見光通信以及定位，其檢測精度較高，且檢測算法簡單，通過移動終端實現可見光的定位是未來的趨勢。目前的主流智能終端已集成了多種傳感器，它們能實時提供終端的速度、姿態等信息。通過精心設計的算法，可以將這些信息與led定位所得到的空間信息融合以提升定位的精度。

本發明所描述的系統和所提出的技術，是基於上文所述集成了pd和多種傳感器的智能移動終端，以及特殊設計的led陣列實現的高精度vll定位系統和技術。通過合理設計led發射碼型，可以有效抑制室內其他背景光噪聲的幹擾，提高定位精度，優於傳統方案。算法融合了手機終端的其它傳感器(慣導系統)，尋求多種技術的互補來完善系統性能，具有很大應用潛力。

技術實現要素：

如上所述，採用單個led的定位精度較低，而採用兩盞及以上led的定位技術複雜度較高、可操作性差。本發明的目的在於針對以上問題，提出一種新型led陣列設計方案，該新型led陣列可實現多區域的精確定位；並採用了特殊的調製方案發送各區域的身份信息以抑制相鄰led單元之間的串擾，有效提高了定位精度，並降低了定位算法的複雜度；最終基於該方法提出了一種新型可見光定位系統。

為實現上述目的，本發明採用如下技術方案：

一種新型的led陣列發射模塊(以下簡稱led陣列)，其特徵在於，包括在一平面或曲面上按照一定間距分布著諸多具有不同發散角和傾角呈現特定排列圖案的led基本單元，組成led陣列，各led基本單元的發散角、傾角使用本發明提出的算法根據所需照明高度和範圍確立。該led陣列發射模塊被劃分為若干個led子陣列，各led子陣列由若干led基本發射單元組成，以可見光的形式發送不同的定位信號。其中，定位信號為led陣列身份信息經過編碼後在各個led子陣列中採用正交調製得到的信號，每個led陣列中的各個led子陣列的時域發射信號是正交的。對於同一個led陣列中的每一個led子陣列，它發送的信號既含有所在led陣列的身份信息，又含有代表自身在led陣列中位置的led子陣列身份信息。

將多個led陣列按照一定間隔排布，不同led陣列的身份信息不同，不同led陣列中的子陣列的定位信息可以復用。led子陣列的定位信息是用於區分處於同一個陣列中的不同子陣列的身份信息，和led陣列的身份信息不同。復用是指，對於某led陣列中的led子陣列a，和另一個led陣列中的某led子陣列b，由於它們含有的led陣列的身份信息不同，可以直接根據led陣列信息區分這兩個子陣列，因此子陣列a和b在所在led陣列中的位置信息可以相同，即為復用。在本發明中的實施例中，led子陣列的身份信息是以頻率信息來體現的，因此復用的是頻率信息。

建立好led基本發射單元的身份信息和坐標一一對應的室內地圖，此地圖將精確定位至led陣列中單個led子陣列的照明區域。

pd接收模塊，可接收檢測led基本發射單元發送的可見光調製信息。該pd接收模塊可裝配在行動裝置上並後接信號採集和處理模塊。當接收到可見光後通過信號處理技術得到相應的led陣列身份信息。

查找地圖中與所得led陣列光源身份信息對應位置的坐標，並將該位置坐標對應到圖形界面上實現導航功能。

進一步地，新型的led陣列發射模塊被劃分為若干個區域，每一區域對應一led子陣列，各區域以可見光的形式發送不同的定位信息包括：

1)已確定照明區域形狀(如正圓形、正方形)的led陣列遵循特定的劃分規則(如子照明區域面積等分)被分割為多個按照一定規律排列的led子陣列，每個子陣列在地面上產生一個子照明區域。根據本發明提出的方案進行進一步設計，確定子陣列內部的多個led基本單元的排列方式；

2)同一子陣列中的led基本單元使用相同的身份信息(led陣列身份信息id)以及調製方式；

3)對每個led基本單元進行改裝，使之能以可見光形式發送不同信息，將編碼調製完畢的信號通過led發送。

進一步地，已確定照明區域形狀(如正圓形、正方形)的led陣列遵循特定的劃分規則(如子照明區域面積等分)被分割為多個按照一定規律排列的led子陣列包括：

1)根據實際應用場景確定led陣列照明區域的形狀和面積，在此基礎上將led陣列劃分為若干相互不重疊的子陣列，每個子陣列中有若干相鄰的led基本單元。各子陣列發光區域的形狀、面積和密度分布根據所需定位精度設計，並由此決定子陣列內每個led基本單元的基本發光區域形狀及面積的大小；

2)同一子陣列中led基本單元的基本發光區域相連後構成子陣列的發光區域，此發光區域為連續的即區域內無陰暗區域。

3)同一陣列中子陣列的發光區域相連構成陣列發光區域，該區域亦為連續的。

進一步地，本發明提出的確定子陣列內部多個led基本單元排列方式的方案包括：

1)每個led基本單元發射可見光時都具有一些重要的參數：發散角θ、傾角根據以上兩個角度參數和led發射單元相對地面的高度h即可確定led基本單元在地面上的發光區域(以下稱：基本發光區域)的坐標範圍，其面積為s；

2)由於led基本單元的尺寸和相對地面的高度h以及投影區域面積相比可忽略不計，可將led陣列視作平面光源；

3)在實際應用中，根據led陣列高度h和led陣列中各led基本單元對應的發光區域的分布情況，可確定各led基本單元的發散角θ和傾角以及三維坐標系中的具體坐標。

進一步地，根據布燈高度h和各led基本單元對應的發光區域的分布情況，可確定各led基本單元的發散角θ和傾角以及三維坐標系中的具體坐標包括：

1)每個基本發光區域可等效為一個圓錐體，led基本單元等效為圓錐體的頂點，基本發光區域為一個橢圓形區域；

2)基本發光區域的形狀、大小和位置與其發散角θ和傾角以及每個led基本單元的位置相對應，可等效為水平面和一傾角為頂點和水平面垂直距離為h且頂角為θ的圓錐相切形成的切面。其位置與h和led基本單元的位置，即圓錐體頂點的位置相對應，形狀和大小由h、發散角θ和傾角決定；

3)其中，h可由實施場地實際情況決定，根據需要的亮度和定位精度確定所需s的大小，通過解析幾何計算出對應的發散角θ和傾角以及每個led基本單元的位置坐標。

進一步地，led陣列身份信息經編碼後在各個led子陣列中採用正交調製得到定位信號包括：

1)對於任意一個led陣列中的任意一個led子陣列，其包含的所有led基本單元均由相同的用於標識該led子陣列及其所在led陣列的定位信號驅動；

2)同一led陣列中的不同led子陣列採用正交調製的方法，將所在led陣列的身份信息轉換為驅動led基本單元的定位信號，本發明提出以下兩種調製和組幀方案：

a.定位信號的幀結構一如圖1所示：

i.led陣列身份信息經二值化變為固定長度的0、1序列，序列中符號0和符號1時域上的持續時間相等。

ii.對0、1序列進行調製得到定位信號，其中，符號0和符號1採用不同的調製方式，分別為調製方式0和調製方式1，符號0通過調製方式0調製為調製信號0，符號1通過調製方式1調製為調製信號1，其中調製方式0和調製方式1之間相互正交以便區分，調製所得調製信號0和調製信號1為正交信號。則定位信號由若干個調製信號0和調製信號1組成，同一led陣列中的不同led子陣列的定位信號彼此正交，而不同led陣列中的定位信號無需正交。

b.定位信號的幀結構二如圖2所示：

i.led陣列身份信息經二值化變為固定長度的0、1序列，所有led陣列身份信息序列中符號0和符號1在時域上的持續時間均相等。

ii.在0、1序列後拼接時域上持續時間相等、具有特定頻率的信號(如正弦信號、方波信號)即得到持續時間固定的定位信號。同一led陣列中的不同led子陣列使用不同頻率的信號，而不同led陣列使用的頻率可復用。

3)將根據上述調製和組幀方案得到的定位信號作為led基本單元的驅動信號循環發送，從而將定位信息包含在了led基本單元發送的可見光信號中。

進一步地，pd接收模塊接收檢測led發射模塊發送的可見光調製信息包括：

1)在pd接收模塊後端接信號採集和處理設備，使之在接收到可見光信號時，可通過信號處理技術得到相應的信號幅度和頻率信息；

2)將改裝後的pd接收模塊裝配到行動裝置上；

3)將行動裝置放置於led陣列的發光區域內，pd接收模塊可接收led陣列的光信號並將其轉化為數位訊號。

進一步地，pd接收模塊接收可見光信號並通過信號處理技術得到相應的定位信息包括：

1)針對本發明提出的兩種調製和組幀方案，採取不同的處理方式：

a.若定位信號使用幀結構一：

i.對pd接收得到的可見光信號進行正交解調處理，此過程可得到包含led陣列身份信息的二進位序列及用於區分led子陣列的正交調製參數(如fsk調製中頻率參數)。

ii.從二進位序列中提取對應led陣列的身份信息。

b.對於使用幀結構二的定位信號：

i.提取pd接收得到的可見光信號幀結構中第二部分信號的頻率用於區分led子陣列，同時提取幀結構中第一部分包含led陣列身份信息的二進位序列。

ii.從二進位序列中提取對應led陣列的身份信息。

2)將解調所得用於區分led子陣列的信息作為led子陣列的身份信息，並與led陣列身份信息組成光源身份信息。

進一步地，查找地圖中與所得光源身份信息對應位置的坐標，並將該位置坐標對應到圖形界面上實現導航功能包括：

1)將解調所得光源身份信息發送給伺服器；

2)從伺服器中的資料庫查找該身份信息組合對應的位置坐標，先通過led陣列身份信息查找到led陣列，再通過led子陣列身份信息查找到led陣列中對應子陣列的位置坐標；

3)將位置坐標數據傳送給行動裝置圖形界面，並顯示在地圖上。

一種基於led陣列的可實現多區域精確定位的新型可見光定位系統，包括：光源，用於以陣列形式在陣列不同區域發出經過調製的含有不同身份信息的可見光；基於可見光的室內定位裝置，用於接收光源發送的可見光並將其轉化為數位訊號，運用信號處理方法將信號解調成光源led基本單元的身份信息，並查找地圖中與該身份信息相對應的位置信息，獲取當前位置。

所述光源包括：id發生器，循環產生led的id信號；控制器，用於對光源傳輸的信息進行調製，並根據調製好的信號產生驅動信號用以驅動光源發送調製後的光脈衝信號。

進一步地，控制器採用一定編碼方式對led陣列的身份信息進行編碼，並採用正交調製的方式對每個led子陣列的身份信息進行調製，並將此格式的待發送信號作為驅動信號，驅動led以光信號的形式發送經過調製編碼後的身份信息。

所述基於可見光的室內定位裝置包括：行動裝置，用於接收光源發送的可見光並將其轉化為數位訊號，運用信號處理方法將信號解調成光源led基本單元的身份信息；伺服器，用於查找地圖中與光源身份信息對應的位置，作為當前位置，並將當前位置以坐標形式發送給行動裝置，在行動裝置的地圖上顯示。

進一步地，行動裝置上裝置pd接收器，將led陣列發送的可見光轉化為數位訊號後，通過解調算法對數位訊號進行解調，解調出led基本單元的身份信息，led基本單元的身份信息與地圖上的位置坐標一一對應；行動裝置可與伺服器通信，或將led基本單元的身份信息對應的坐標信息存儲在行動裝置的存儲器中，將當前位置對應的位置坐標顯示在行動裝置的地圖上，實現導航定位。

與現有方法相比，本發明的優點和積極效果如下：

新型led陣列可以實現多區域的精確定位，定位的精度可以大大提高，同時由於解調算法複雜度低，可實現高效定位；並且由於led陣列的圖案和各個led基本單元的參數都可根據實際應用場景調節，本發明的可調節度很高，可以在許多場景中靈活應用；此外，通過相鄰區域採用正交編碼的方法，可以使得相鄰區域交疊部分錯誤率降低，有效提高了可見光定位結果的精確性。本發明適用於需要分區域精確定位的大型停車場、商場等場所的可見光定位。

附圖說明

圖1為本發明定位信號的幀結構一。

圖2為本發明定位信號的幀結構二。

圖3為實施例的基於可見光的室內定位系統示意圖。

圖4為實施例的基於可見光的室內定位系統光源示意圖。

圖5為光源在地面產生發光區域示意圖。

圖6為組成實施例的光源的led基本單元的構成示意圖。

圖7給出了解算led基本單元發散角、傾角的方法原理圖。

圖8為實施例的一種led陣列圖案設計示意圖。

圖9為實施例的另一種led陣列圖案設計示意圖。

圖10為實施例的另一種led陣列圖案設計示意圖。

圖11為實施例的另一種led陣列圖案設計示意圖。

圖12為實施例的一種led陣列的身份信息分布；

(a)為實施例的led陣列1的身份信息；(b)為實施例的led陣列2的身份信息。

圖13為實施例的一種led陣列的身份信息序列的結構。

圖14為基於幀結構1的實施例的一種led陣列內部的子陣列身份信息分布。

圖15為基於幀結構2的實施例的一種led陣列內部的子陣列身份信息分布。

圖16為身份信息序列的波形圖；

(a)為圖12(a)中led陣列的身份信息序列的波形圖；(b)為圖12(b)中led陣列的身份信息序列的波形圖。

圖17為載波波形圖；

(a)為圖14中led子陣列1在幀結構1中身份信息為1時的載波波形圖；(b)為圖14中led子陣列1在幀結構1中身份信息為0時的載波波形圖；(c)為圖14中led子陣列2在幀結構1中身份信息為1時的載波波形圖；(d)為圖14中led子陣列2在幀結構1中身份信息為0時的載波波形圖。

圖18定位信號波形圖；

(a)為圖12中led陣列1的身份信息序列經過圖17(a)中載波調製後所產生的用於驅動led的定位信號波形圖；(b)為圖12中led陣列2的身份信息序列經過圖17(b)中載波調製後所產生的用於驅動led的定位信號波形圖。

圖19為信號波形圖；

(a)為圖12中led子陣列1中的基本單元經過圖18(a)中驅動信號驅動後發射的信號波形圖；(b)為圖12中led子陣列2中的基本單元經過圖18(b)中驅動信號驅動後發射的信號波形圖。

圖20為接收端對幀結構1身份信息解調解碼的流程圖。

圖21為接收端對幀結構2身份信息解調解碼的流程圖。

圖22為伺服器中存儲根據光源身份信息和發光區域坐標的對應關係建立起來的樹狀圖結構；

(a)為led陣列1身份信息和發光區域坐標的對應關係樹狀圖；(b)為led陣列2身份信息和發光區域坐標的對應關係樹狀圖。

圖23為當前位置與led子陣列的對應示意圖。

圖24為已知一光源身份信息時，在伺服器中查找當前位置的示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施例，並配合附圖，對本發明做詳細的說明。

圖3是本發明實施例基於的可見光室內定位系統示意圖，包括光源和接收設備。

該光源的示意圖如圖4所示，由多個led基本單元組成led陣列，陣列按照一定規律被分為多個子陣列。

該光源在地面產生發光區域如圖5所示，每個led子陣列在地面上產生一個子陣列發光區域，相鄰發光區域有少部分交疊。

組成該光源的led基本單元的構成如圖6所示。

使用如下算法解算led基本單元的發散角、傾角，相應的原理圖如圖7所示。設led基本單元的坐標為(x0，y0，z0)，光線法線方向與z軸及x軸的夾角分別為和α，led基本單元發散角為θ，地面為xoy平面，光線法線方向與地面的交點為(x1，y1，0)，在地面上的投影區域如圖中所示，(x2，y2，0)為投影區域邊界上的點。

z0為led基本單元距離地面的高度，可計算得出交點的坐標：

在此基礎上，根據發散角的定義得出發散角、傾角、led基本單元坐標和投影區域邊界坐標的關係：

以最簡單的情況為例，當led基本單元垂直照明時，上述公式簡化為：

此時，投影區域邊界符合公式：

基於此種方法，可以根據不同的場景需求設計led陣列中的各led基本單元的投影區域的坐標及大小，具有極高的適應性。

根據上述算法，可由所需led子陣列發光區域計算出led子陣列中各基本單元的位置坐標、傾角和發散角。其中led子陣列的發光區域的面積和形狀需要根據實際情況設計。

圖8為實施例的一種led陣列圖案設計示意圖，其中各個區域的面積相等，內圓和外圓半徑比為1：3。

圖9為實施例的另一種led陣列圖案設計示意圖，其中各個區域的面積相等，由內而外圓的半徑比為1：

圖10為實施例的另一種led陣列圖案設計示意圖，其中各個區域的面積相等，led陣列的形狀為正方形。此種led陣列設計方案的主要優點是可以完整且無重疊地覆蓋一片區域，且實現難度較低。

圖11為實施例的另一種led陣列圖案設計示意圖，其中各個區域的面積相等，led陣列的形狀為正六邊形。此種led陣列設計方案的主要優點是可以完整且無重疊地覆蓋一片區域，且定位精度較高。

舉例說明led陣列的身份信息分布，如圖12所示，led陣列1的身份信息id1為00001010，led陣列2的身份信息id2為00000101，不同的led陣列對應不同的身份信息序列以實現相互的區分。

led陣列的身份信息編碼和組幀方法：

led陣列的身份信息發送序列的結構如圖13所示，由同步頭和信息序列組成。其中同步頭為0000，信息序列為曼徹斯特(manchester)編碼後的ook調製身份序列，因為曼徹斯特編碼蘊含時鐘信息，且01交替緊密，不會出現長串的0或1，方便解調。信息序列的長度根據所需led陣列的數量而定，2k長度的信息序列可容納2k個led身份信息。

舉例說明led陣列內部的子陣列身份信息分布：

對於發明的幀結構1，如圖14所示，採用頻移鍵控(fsk)方法，對任意一個led陣列中的任意一個led子陣列，其包含的所有led基本單元均使用相同調製頻率(即子陣列調製頻率)對led陣列的身份信息進行調製，而不同的led子陣列對應不同的子陣列調製頻率。圖14中led子陣列1符號1的調製頻率f1為1khz，符號0的調製頻率f2為1.5khz，led子陣列2的符號1的調製頻率f3為2khz，符號0的調製頻率f4為2.5khz。

對於發明的幀結構2，如圖15所示，在led陣列的身份信息序列後拼接不同頻率的正弦信號，即得到定位信號。其中，對任意一個led陣列中的任意一個led子陣列，其包含的所有led基本單元均使用相同調製頻率(即子陣列調製頻率)調製的正弦信號，而不同的led子陣列對應不同的子陣列調製頻率。圖15中led子陣列1的調製頻率f1為1khz，led子陣列2的調製頻率f2為2khz。

led子陣列的身份信息調製方法：

對於發明的幀結構1，led子陣列採用fsk方法，將led子陣列所在led陣列的身份信息序列經過fsk調製轉換成高頻信號。其中，序列中的符號1調製成頻率為f1持續時間為t的正弦信號，符號0調製成頻率為f0持續時間為t的正弦信號。同一led子陣列中的led基本單元使用相同的調製頻率f1和f0，不同led子陣列中的基本單元使用不同的調製頻率f1和f0，且對同一led子陣列中的基本單元，f1不等於f0。

對於發明的幀結構2，將led陣列的身份信息序列經過ook調製轉換成方波信號。其中，符號1和符號0的持續時間均為ts0，ts0為一固定值。在上述方波信號後拼接持續時間為ts1、調製頻率為fk的方波信號。其中，同一led子陣列中的led基本單元的fk相同，不同led子陣列中的基本單元fk不同，不同的led陣列中的子陣列使用的調製頻率fk可復用，ts1為一固定值。

由於人眼可識別的頻率為100hz，故本實施例中取調製頻率的範圍為100hz～fs，其中fs為接收機採樣頻率，調製頻率應小於採樣頻率。頻率間隔δf根據所需led子陣列的數目n確定：

δf＝(fs-100hz)/n

圖16為圖12中led陣列的身份信息序列的波形圖。

圖17(a)為圖14中led子陣列1在幀結構1中的載波波形圖。其中f1為身份信息為1時的頻率，f2為身份信息為0時的頻率。

圖17(b)為圖14中led子陣列2在幀結構1中的載波波形圖。其中f3為身份信息為1時的頻率，f4為身份信息為0時的頻率。

圖18(a)為圖12中led陣列1的身份信息序列經過圖17(a)中載波調製後所產生的用於驅動led的定位信號波形圖。

圖18(b)為圖12中led陣列2的身份信息序列經過圖17(b)中載波調製後所產生的用於驅動led的定位信號波形圖。

圖19(a)為圖12中led子陣列1中的基本單元經過圖18(a)中驅動信號驅動後發射的信號波形圖。

圖19(b)為圖12中led子陣列2中的基本單元經過圖18(b)中驅動信號驅動後發射的信號波形圖。

led子陣列排列分布方式可以根據需求按照圖7中所示方案進行設計。在led子陣列投影重疊區域，通過比較兩個頻率分量的幅度大小獲知對應的led子陣列。不同的led陣列中led子陣列使用的頻率是可復用的。

接收設備包括行動裝置和伺服器。其中行動裝置用於接收光源發送的可見光並將其轉化為數位訊號，運用信號處理方法將信號解調成光源led基本單元的身份信息。行動裝置包括：pd，單片機，移動終端。

pd用於接收光源發送的可見光，並將其轉化為電信號，以便後續的數位訊號處理。其主要參數是靈敏度和接收面積。理論上靈敏度越高，接收面積越大，pd的性能越好。實際應用時需要考慮美觀性和便攜性，通常接收面積很小，在平方毫米量級。

單片機用於將pd轉化後的信號運用信號處理方法解調成光源led基本單元的身份信息，並將身份信息發送到伺服器。本發明的實施例中使用的解調方法複雜度較低，且在兩個區域信號交疊的部分可正確解調出光源的身份信息。

led陣列身份信息的解調方式：

對於發明的幀結構1，在收端接收到fsk信號後，先通過信號處理方法將接收到的信號二值化為二進位序列，考慮到led陣列及子陣列間均存在投影區域交疊的情況，故接收到的信號中含有多個頻率成分。首先通過對接收到的序列進行fft處理得到信號的頻譜，幅度最高的兩個頻率成分包含有效的led陣列身份信息，這兩個頻率即對應led子陣列的身份信息。基於上述得到的兩個頻率對接收序列進行濾波及包絡檢波處理，得到led陣列的身份信息序列，再對led陣列的身份信息序列進行曼徹斯特解碼，得到led陣列的身份信息，完成led陣列及子陣列的身份信息的解調解碼。

圖20為接收端對幀結構1身份信息解調解碼的流程圖。

對於發明的幀結構2，在收端接收到方波信號後，先通過信號處理方法將接收到的信號二值化為二進位序列，尋找二進位序列中的同步頭獲取單個完整周期的待解調序列。去除同步頭後將上述序列分割為包含led陣列身份信息和led子陣列身份信息的前後兩段序列。其中，對於前者採用ook解調得到led陣列的身份信息序列，再對其進行曼徹斯特碼解調得到led陣列的身份信息；對於後者，對序列進行fft處理後得到序列中包含的頻率信息即led子陣列的身份信息，從而完成led陣列及子陣列身份信息的解調解碼。

圖21為接收端對幀結構2身份信息解調解碼的流程圖。

移動終端，用於接收伺服器發送的位置信息，並將其在終端的地圖上顯示，實現定位。

伺服器，用於接收單片機發送的光源身份信息，查找資料庫中與光源身份信息對應的位置信息，作為當前位置，並將當前位置以坐標形式發送給行動裝置，在行動裝置的地圖上顯示。

伺服器中存儲的位置信息是在設計led陣列形狀及子陣列位置分布過程中確定的。具體來說，led陣列設計過程中，根據實際需求確定led子陣列發光區域的面積、形狀和位置並由此得到各子發光區域在地圖中的坐標範圍，將其與led陣列身份信息和子陣列身份信息匹配後存入伺服器中。同時，對於已確定坐標範圍的子投影區域，由實施例中所述方法，解方程可得led子陣列中led基本單元的發散角和傾角。建立地圖過程中，伺服器中存儲根據上述光源身份信息和發光區域坐標的對應關係建立起來的如圖22所示的樹狀圖結構。其中led陣列id1、led陣列id2分別為兩個led陣列的身份信息，led子陣列id1，led子陣列id2，led子陣列id3……led子陣列idn分別為每個led陣列中led子陣列的身份信息，當前位置1，當前位置2，當前位置3……當前位置n分別為每個led陣列中led子陣列所對應的發光區域位置坐標。本發明實施例中取每個子發光區域的中心位置作為當前位置坐標。

圖23為當前位置與led子陣列的對應示意圖。

圖24為已知一光源身份信息時，在伺服器中查找當前位置的示意圖。伺服器接收到光源身份信息後，先通過led陣列身份信息查找到該子陣列所在的led陣列，再根據led子陣列身份信息從該led陣列中查找對應子陣列的位置坐標。

通常來說，由於led子陣列的面積可以設計成很小，則位置坐標的範圍也相應地很小，可達到釐米量級的精度。

以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其進行限制，本領域的普通技術人員可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和範圍，本發明的保護範圍應以權利要求所述為準。