LED的跨界想象：从照明革命到室内定位技术革命

　　基于位置的服务市场巨大，据统计有700亿美元的市场(如室内导航、精确广告投送、商场超市促销、社交、安防、仓储物流)。各大技术巨头也纷纷投入室内定位市场。如Google 的室内地图，百度为商场提供的室内定位服务，苹果公司推出了用于室内定位的iBeacon技术…由于人类的大部分时间都处在室内环境，室内定位技术是实现这些市场应用的必由之路。但是，由于室外定位用GPS的信号无法穿透到室内，导致室内定位导航一直是一个国际难题。

　　尽管基于超声波和红外的室内定位技术已问世十年以上，但由于其需要特制的信标(定位信号接收器)，故只适用于人员相对固定的场合，如医院、学校、监狱等，以便于信标的维护和管理。除此之外，目前主流的室内定位解决方案是依赖移动电话GSM/CDMA网络信号和WiFi无线信号在空气中衰减的原理，通过测量无线信号的强度，计算信号衰减对应的距离，来确定室内位置。但是，由于无线信号在空气中衰减受建筑内环境影响很大，所以定位非常不准确。例如，在大型商场中柜台或展位的变化，甚至人员的流动，都会对无线信号的特征产生极大影响，导致定位误差加大甚至定位失败。尽管国际上很多大学、科研院所以及诺基亚、摩托罗拉、微软等企业进行了很多相关研究，但始终无法逾越理论障碍，定位产品难以推广。谷歌公司曾与2011年推出了基于无线信号的室内定位产品，但效果不理想，市场反应不佳。目前，世界范围内尚无一套精确可靠、成本低廉、无需维护的大型室内定位解决方案。作为线上、线下联合营销的必要技术，市场对室内定位呼声强烈。

　　基于白光通信的室内定位技术，从理论根本上解决了这一世界性难题。此项技术将灯具发出的可见光的开关频率调制到5kHz，人眼无法察觉，不影响正常照明，但是可由光传感设备感知，接收调制信号。利用室内照明灯具一般位置固定的特点，通过调制灯具的驱动电流，使灯具发出含有唯一身份识别信息的光信号，将室内广泛分部的灯具作为定位参考点。当用户进入灯具照明区域，以不增加任何硬件的智能手机接收并识别光信号，解析出灯具发送的唯一身份识别信息。利用所获取的身份识别信息在地图数据库中确定对应位置信息，完成定位。图1展示了上述室内定位技术的基本流程。

　　和目前普遍采用的基于识别WiFi信号“指纹”信息的室内定位系统相比，上述基于白光通信的室内定位技术，不但定位精度能够达到传统技术的至少10倍以上，更大幅降低了系统的布置难度，不受环境变化影响，增高了定位刷新频率，减小了后期维护成本。系统布置后不需要使用类似WiFi“指纹”方法逐个位置提取无线信号特征，所以使用期间可以任意变换场所布置，在不同人流、温度、特殊活动器件均能可靠保证定位精度。此技术为“基于位置服务”(LBS)的室内应用打开了大门。表1将基于识别WiFi信号“指纹”信息的室内定位技术和基于白光通信的室内定位技术进行了简要的对比，可以看出本技术的优越性。

　　智能手机室内定位系统解决方案的基本架构

　　基于可见光的室内定位技术的示意图。图中所示软件界面为“半导体照明联合创新国家重点实验室” 与 “华策光通信科技有限公司”联合开发。

　　表1. 两种室内定位技术对比

　　此技术是一种基于可见光的通信技术，是利用图像传感器分时逐行读取图像信息的特性，通过对光源的驱动电流或驱动电压进行调制，确切地说是通过改变驱动电流或驱动电压中高低电平的频率和持续时间，在图像传感器输出的图像上形成不同的明暗条纹。而后，根据检测到的图像中明条纹或暗条纹的数量或相位，通过计算来获取驱动电流中加载的频率信息。而后，根据所述频率信息来确定所传输的编码。最后，根据特定的解码方式恢复所传输的信息。

　　光源需要是LED光源，LED能够根据驱动电压或电流的变化做出快速反应。

　　在接收端利用图像传感器分时逐行读取图像信息的特性，在图像传感器输出的图像上形成不同的明暗条纹。

　　图像传感器 (electronic rolling shutter)为CMOS传感器，图像传感器中像素行按照次序重置，从最上面开始然后一行行进行直到最下方；读出开始：像素行按次序读出，从最上面开始然后准确的以同样的方式和像重置进程一样同样的速度一行行进行直到最下方。

　　通过上述技术的介绍，在光源上增加特定的编码信号，通过LED光源将信号发射出去，再通过图像传感器获取对应的明暗条纹，再利用编解码算法将信号还原为最初发送的信号，实现地址ID的发送以及接收，实现白光通信的室内定位技术。

　　以上所述基于白光通信的室内定位技术的多达十五个相关专利已于2013年四月提交。目前，重点实验室已开发完成整套室内定位系统，并将把该系统实地安装于重点实验室定点试验单位。

　　近几年来，传统零售业的商业模式面临来自B2C、O2O等多种模式电子商务的挑战，传统大型商场的营业额萎缩和淘宝等电商的崛起见证了这一点。我们针对这一趋势，将在未来提供一套完整的线上线下整合解决方案：通过精准的室内定位，提供以泊车定位、商铺导航为基础的面向用户服务。在此基础上，利用室内定位高度保证的真实性，衍生闪电团购、实时点评等进阶服务。在形成一定规模用户群后通过推广“达”人互助会，这一用户互助互惠的功能实现增加用户黏性和品牌忠诚度，最终形成一个活跃健康的“达”人社区。以上功能均对企业开放接口，以便企业自主管理。根据企业需求，更可以深度定制服务。以上服务只是我们目前开发计划中的一部分，更多功能，待您发现。

【编辑：Lemon】