本發(fā)明涉及定位技術(shù)，尤指一種信號(hào)接收裝置及三維空間定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著移動(dòng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，位置服務(wù)在人們的生活中越來(lái)越重要。目前的定位根據(jù)定位區(qū)域的不同可以分為室外定位以及室內(nèi)定位。其中，室外定位主要通過(guò)衛(wèi)星定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，目前的室外定位技術(shù)能夠很好地滿足室外定位的需求。然而，在室內(nèi)進(jìn)行定位時(shí)，由于受定位時(shí)間、定位精度以及室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境等條件的限制，室外定位技術(shù)應(yīng)用于室內(nèi)定位時(shí)無(wú)法滿足用戶的需求。

為了實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位，相關(guān)方案例如通過(guò)室內(nèi)全球定位系統(tǒng)(GPS，Global Positioning System)、紅外線、藍(lán)牙定位、WIFI定位、RFID(Radio Frequency Identification，射頻識(shí)別)定位、雙目定位等技術(shù)進(jìn)行定位感知。然而，相關(guān)室內(nèi)定位方案的成本較高、設(shè)備配置復(fù)雜且定位精度不足，無(wú)法滿足人們?cè)谔摂M現(xiàn)實(shí)交互、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互、室內(nèi)機(jī)器人導(dǎo)航等方面的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

以下是對(duì)本文詳細(xì)描述的主題的概述。本概述并非是為了限制權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種信號(hào)接收裝置及三維空間定位系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)精確定位。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種信號(hào)接收裝置，所述信號(hào)接收裝置與信號(hào)發(fā)送裝置搭配使用，所述信號(hào)發(fā)送裝置用于發(fā)送測(cè)距信號(hào)、繞著第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)送第一激光平面信號(hào)以及繞著第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)送第二激光平面信號(hào)，所述信號(hào)接收裝置包括：測(cè)距信號(hào)接收單元、激光平面信號(hào)接收單元以及信號(hào)處理單元；信號(hào)處理單元連接測(cè)距信號(hào)接收單元以及激光平面信號(hào)接收單元；

測(cè)距信號(hào)接收單元，用于檢測(cè)測(cè)距信號(hào)；激光平面信號(hào)接收單元，用于檢測(cè)第一激光平面信號(hào)以及第二激光平面信號(hào)；信號(hào)處理單元，用于根據(jù)檢測(cè)到第一激光平面信號(hào)的第一時(shí)刻、檢測(cè)到第二激光平面信號(hào)的第二時(shí)刻以及檢測(cè)到測(cè)距信號(hào)的第三時(shí)刻，計(jì)算信號(hào)接收裝置在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。

其中，所述信號(hào)接收裝置還包括第一通信單元，用于獲取信號(hào)發(fā)送裝置發(fā)送第一激光平面信號(hào)的第一參考時(shí)刻、發(fā)送第二激光平面信號(hào)的第二參考時(shí)刻、發(fā)送第三激光平面信號(hào)的第三參考時(shí)刻。

其中，所述信號(hào)處理單元，用于通過(guò)以下方式計(jì)算信號(hào)接收裝置在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)：

根據(jù)信號(hào)發(fā)送裝置發(fā)送第一激光平面信號(hào)的第一參考時(shí)刻、發(fā)送第二激光平面信號(hào)的第二參考時(shí)刻、信號(hào)接收裝置檢測(cè)到第一激光平面信號(hào)的第一時(shí)刻、檢測(cè)到第二激光平面信號(hào)的第二時(shí)刻，確定第一旋轉(zhuǎn)角度以及第二旋轉(zhuǎn)角度；

根據(jù)信號(hào)發(fā)送裝置發(fā)送測(cè)距信號(hào)的第三參考時(shí)刻以及信號(hào)接收裝置檢測(cè)到測(cè)距信號(hào)的第三時(shí)刻，確定信號(hào)接收裝置與信號(hào)發(fā)送裝置之間的距離；

根據(jù)所述第一旋轉(zhuǎn)角度、所述第二旋轉(zhuǎn)角度以及所述距離，確定信號(hào)接收裝置在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)；

其中，所述第一旋轉(zhuǎn)角度為所述第一時(shí)刻所述第一激光平面信號(hào)相對(duì)于第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸所確定平面的角度，所述第二旋轉(zhuǎn)角度為所述第二時(shí)刻所述第二激光平面信號(hào)相對(duì)于第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸所確定平面的角度。

其中，所述第一旋轉(zhuǎn)軸與所述第二旋轉(zhuǎn)軸相互垂直。

其中，所述測(cè)距信號(hào)接收單元，包括多個(gè)測(cè)距信號(hào)接收器；所述激光平面信號(hào)接收單元包括多個(gè)光電感應(yīng)電路。

其中，所述信號(hào)處理單元，包括：第一信號(hào)控制器，用于分別對(duì)接收到的每一路測(cè)距信號(hào)、每一路第一激光平面信號(hào)以及每一路第二激光平面信號(hào)進(jìn)行處理，記錄接收到每一路測(cè)距信號(hào)的時(shí)刻、接收到每一路第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻以及接收到每一路第二激光平面信號(hào)的時(shí)刻；按照第一預(yù)設(shè)融合方式對(duì)接收到每一路第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行處理，得到第一時(shí)刻；按照第二預(yù)設(shè)融合方式對(duì)接收到每一路第二激光平面信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行處理，得到第二時(shí)刻；按照第三預(yù)設(shè)融合方式對(duì)接收到每一路測(cè)距信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行處理，得到第三時(shí)刻；根據(jù)第一時(shí)刻、第二時(shí)刻以及第三時(shí)刻，計(jì)算信號(hào)接收裝置在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。

其中，所述信號(hào)處理單元，包括：多路信號(hào)處理電路以及第二信號(hào)控制器，所述第二信號(hào)控制器連接所述多路信號(hào)處理電路；

所述多路信號(hào)處理電路，用于分別對(duì)接收到的每一路測(cè)距信號(hào)、每一路第一激光平面信號(hào)以及每一路第二激光平面信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果通知所述第二信號(hào)控制器；

所述第二信號(hào)控制器，用于根據(jù)所述多路信號(hào)處理電路通知的處理結(jié)果，記錄接收到每一路測(cè)距信號(hào)的時(shí)刻、接收到每一路第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻以及接收到每一路第二激光平面信號(hào)的時(shí)刻；按照第一預(yù)設(shè)融合方式對(duì)接收到每一路第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行處理，得到第一時(shí)刻；按照第二預(yù)設(shè)融合方式對(duì)接收到每一路第二激光平面信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行處理，得到第二時(shí)刻；按照第三預(yù)設(shè)融合方式對(duì)接收到每一路測(cè)距信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行處理，得到第三時(shí)刻；根據(jù)第一時(shí)刻、第二時(shí)刻以及第三時(shí)刻，計(jì)算信號(hào)接收裝置在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。

其中，所述多路信號(hào)處理電路，包括：運(yùn)算放大電路、濾波電路以及電壓比較電路；

所述運(yùn)算放大電路的輸入端連接所述測(cè)距信號(hào)接收單元以及所述激光平面信號(hào)接收單元，用于輸入一路測(cè)距信號(hào)、一路第一激光平面信號(hào)或者一路第二激光平面信號(hào)；所述運(yùn)算放大電路的輸出端連接所述濾波電路的輸入端，所述濾波電路的輸出端連接所述電壓比較電路的輸入端，所述電壓比較電路的輸出端連接所述第二信號(hào)控制器。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種三維空間定位系統(tǒng)，包括：信號(hào)發(fā)送裝置以及信號(hào)接收裝置，所述信號(hào)發(fā)送裝置用于發(fā)送測(cè)距信號(hào)、繞著第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)送第一激光平面信號(hào)以及繞著第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)送第二激光平面信號(hào)；所述信號(hào)接收裝置包括：測(cè)距信號(hào)接收單元、激光平面信號(hào)接收單元以及信號(hào)處理單元；信號(hào)處理單元連接測(cè)距信號(hào)接收單元以及激光平面信號(hào)接收單元；

測(cè)距信號(hào)接收單元，用于檢測(cè)測(cè)距信號(hào)；激光平面信號(hào)接收單元，用于檢測(cè)第一激光平面信號(hào)以及第二激光平面信號(hào)；信號(hào)處理單元，用于根據(jù)檢測(cè)到第一激光平面信號(hào)的第一時(shí)刻、檢測(cè)到第二激光平面信號(hào)的第二時(shí)刻以及檢測(cè)到測(cè)距信號(hào)的第三時(shí)刻，計(jì)算信號(hào)接收裝置在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。

其中，所述信號(hào)接收裝置還包括第一通信單元，用于獲取信號(hào)發(fā)送裝置發(fā)送第一激光平面信號(hào)的第一參考時(shí)刻、發(fā)送第二激光平面信號(hào)的第二參考時(shí)刻、發(fā)送第三激光平面信號(hào)的第三參考時(shí)刻；

所述信號(hào)處理單元，用于通過(guò)以下方式計(jì)算信號(hào)接收裝置在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)：

根據(jù)信號(hào)發(fā)送裝置發(fā)送第一激光平面信號(hào)的第一參考時(shí)刻、發(fā)送第二激光平面信號(hào)的第二參考時(shí)刻、信號(hào)接收裝置檢測(cè)到第一激光平面信號(hào)的第一時(shí)刻、檢測(cè)到第二激光平面信號(hào)的第二時(shí)刻，確定第一旋轉(zhuǎn)角度以及第二旋轉(zhuǎn)角度；

根據(jù)信號(hào)發(fā)送裝置發(fā)送測(cè)距信號(hào)的第三參考時(shí)刻以及信號(hào)接收裝置檢測(cè)到測(cè)距信號(hào)的第三時(shí)刻，確定信號(hào)接收裝置與信號(hào)發(fā)送裝置之間的距離；

根據(jù)所述第一旋轉(zhuǎn)角度、所述第二旋轉(zhuǎn)角度以及所述距離，確定信號(hào)接收裝置在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)；

其中，所述第一旋轉(zhuǎn)角度為所述第一時(shí)刻所述第一激光平面信號(hào)相對(duì)于第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸所確定平面的角度，所述第二旋轉(zhuǎn)角度為所述第二時(shí)刻所述第二激光平面信號(hào)相對(duì)于第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸所確定平面的角度。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種信號(hào)接收裝置，包括：通信電路、控制電路、一個(gè)或多個(gè)測(cè)距信號(hào)接收器、一個(gè)或多個(gè)光電感應(yīng)電路；所述測(cè)距信號(hào)接收器用于檢測(cè)測(cè)距信號(hào)，所述光電感應(yīng)電路用于檢測(cè)激光平面信號(hào)；所述控制電路連接所述測(cè)距信號(hào)接收器、所述光電感應(yīng)電路以及所述通信電路。

其中，所述信號(hào)接收裝置還包括載體，所述載體包括一個(gè)接收器，所述接收器的外表面上設(shè)置有多個(gè)容納部，用于放置所述多個(gè)測(cè)距信號(hào)接收器以及多個(gè)光電感應(yīng)電路；所述通信電路和所述控制電路設(shè)置于所述載體內(nèi)。

其中，所述接收器為圓錐狀、半球狀或球狀。

與相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例提供的信號(hào)接收裝置包括：測(cè)距信號(hào)接收單元、激光平面信號(hào)接收單元以及信號(hào)處理單元；信號(hào)處理單元連接測(cè)距信號(hào)接收單元以及激光平面信號(hào)接收單元；測(cè)距信號(hào)接收單元，用于檢測(cè)測(cè)距信號(hào)；激光平面信號(hào)接收單元，用于檢測(cè)第一激光平面信號(hào)以及第二激光平面信號(hào)；信號(hào)處理單元，用于根據(jù)檢測(cè)到第一激光平面信號(hào)的第一時(shí)刻、檢測(cè)到第二激光平面信號(hào)的第二時(shí)刻以及檢測(cè)到測(cè)距信號(hào)的第三時(shí)刻，計(jì)算信號(hào)接收裝置在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。如此，本發(fā)明實(shí)施例能夠基于測(cè)距信號(hào)、第一激光平面信號(hào)以及第二激光平面信號(hào)進(jìn)行室內(nèi)定位，且定位精度較高，從而滿足人們?cè)谔摂M現(xiàn)實(shí)交互、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互、室內(nèi)機(jī)器人導(dǎo)航等方面的需求。而且，本實(shí)施例提供的信號(hào)接收裝置成本較低、易于實(shí)現(xiàn)小型化，擴(kuò)大了應(yīng)用場(chǎng)景。

進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例中，信號(hào)接收裝置可以包括多個(gè)測(cè)距信號(hào)接收器以及多個(gè)光電感應(yīng)電路，分別用于檢測(cè)多路測(cè)距信號(hào)、多路第一激光平面信號(hào)以及多路第二激光平面信號(hào)；信號(hào)接收裝置可以對(duì)檢測(cè)到每路第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行融合處理，得到第一時(shí)刻，對(duì)檢測(cè)到每路第二激光平面信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行融合處理，得到第二時(shí)刻，對(duì)檢測(cè)到每路測(cè)距信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行融合處理，得到第三時(shí)刻。如此，通過(guò)對(duì)檢測(cè)到多路信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行融合處理后，再進(jìn)行定位計(jì)算，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的全向接收，達(dá)到穩(wěn)定有效的室內(nèi)全向定位，避免定位丟失。

本申請(qǐng)的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本申請(qǐng)而了解。本申請(qǐng)的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說(shuō)明

附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本申請(qǐng)的實(shí)施例一起用于解釋本申請(qǐng)的技術(shù)方案，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案的限制。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的信號(hào)接收裝置的示意圖；

圖2(a)至圖2(c)為本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)接收裝置的載體的可選結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例二的三維空間定位系統(tǒng)的示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的三維坐標(biāo)計(jì)算的原理圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例三的信號(hào)接收裝置的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

下文中將結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，以下所說(shuō)明的實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本申請(qǐng)，并不用于限定本申請(qǐng)。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。

實(shí)施例一

本實(shí)施例提供的信號(hào)接收裝置，與信號(hào)發(fā)送裝置搭配使用，信號(hào)發(fā)送裝置用于發(fā)送測(cè)距信號(hào)、繞著第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)送第一激光平面信號(hào)以及繞著第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)送第二激光平面信號(hào)。

需要說(shuō)明的是，第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸所確定的平面包括以下情況：當(dāng)?shù)谝恍D(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸能夠在一個(gè)平面內(nèi)相交時(shí)，第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸所確定的平面即為第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸唯一確定的平面；當(dāng)?shù)谝恍D(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸不能在一個(gè)平面內(nèi)相交時(shí)，第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸所確定的平面指第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸確定的一對(duì)平行平面。

其中，在第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸所確定的唯一平面或一對(duì)平行平面中，第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸之間的夾角為預(yù)設(shè)角度。預(yù)設(shè)角度可以由使用者預(yù)先設(shè)置。較佳地，第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸相互垂直。

如圖1所示，本實(shí)施例提供的信號(hào)接收裝置，包括：測(cè)距信號(hào)接收單元、激光平面信號(hào)接收單元以及信號(hào)處理單元；信號(hào)處理單元連接測(cè)距信號(hào)接收單元以及激光平面信號(hào)接收單元；

測(cè)距信號(hào)接收單元，用于檢測(cè)測(cè)距信號(hào)；激光平面信號(hào)接收單元，用于檢測(cè)第一激光平面信號(hào)以及第二激光平面信號(hào)；信號(hào)處理單元，用于根據(jù)檢測(cè)到第一激光平面信號(hào)的第一時(shí)刻、檢測(cè)到第二激光平面信號(hào)的第二時(shí)刻以及檢測(cè)到測(cè)距信號(hào)的第三時(shí)刻，計(jì)算信號(hào)接收裝置在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。

其中，信號(hào)接收裝置還包括第一通信單元，用于獲取信號(hào)發(fā)送裝置發(fā)送第一激光平面信號(hào)的第一參考時(shí)刻、發(fā)送第二激光平面信號(hào)的第二參考時(shí)刻、發(fā)送第三激光平面信號(hào)的第三參考時(shí)刻。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，信號(hào)處理單元，用于在與信號(hào)發(fā)送裝置同步基準(zhǔn)時(shí)刻之后，根據(jù)檢測(cè)到第一激光平面信號(hào)的第一時(shí)刻、檢測(cè)到第二激光平面信號(hào)的第二時(shí)刻以及檢測(cè)到測(cè)距信號(hào)的第三時(shí)刻，計(jì)算信號(hào)接收裝置在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，信號(hào)接收裝置的第一通信單元接收信號(hào)發(fā)送裝置發(fā)送的時(shí)間同步信號(hào)，將接收到時(shí)間同步信號(hào)的時(shí)刻作為基準(zhǔn)時(shí)刻。通過(guò)同步信號(hào)發(fā)送裝置和信號(hào)接收裝置的基準(zhǔn)時(shí)刻，確保信號(hào)發(fā)送裝置和信號(hào)接收裝置的時(shí)鐘同步，以確保后續(xù)進(jìn)行的計(jì)算基于相同的基準(zhǔn)，從而提高三維坐標(biāo)計(jì)算的準(zhǔn)確性。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，信號(hào)處理單元，可以用于通過(guò)以下方式計(jì)算信號(hào)接收裝置在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)：

根據(jù)信號(hào)發(fā)送裝置發(fā)送第一激光平面信號(hào)的第一參考時(shí)刻、發(fā)送第二激光平面信號(hào)的第二參考時(shí)刻、信號(hào)接收裝置檢測(cè)到第一激光平面信號(hào)的第一時(shí)刻、檢測(cè)到第二激光平面信號(hào)的第二時(shí)刻，確定第一旋轉(zhuǎn)角度以及第二旋轉(zhuǎn)角度；

根據(jù)信號(hào)發(fā)送裝置發(fā)送測(cè)距信號(hào)的第三參考時(shí)刻以及信號(hào)接收裝置檢測(cè)到測(cè)距信號(hào)的第三時(shí)刻，確定信號(hào)接收裝置與信號(hào)發(fā)送裝置之間的距離；

根據(jù)所述第一旋轉(zhuǎn)角度、所述第二旋轉(zhuǎn)角度以及所述距離，確定信號(hào)接收裝置在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)；

其中，所述第一旋轉(zhuǎn)角度為所述第一時(shí)刻所述第一激光平面信號(hào)相對(duì)于第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸所確定平面的角度，所述第二旋轉(zhuǎn)角度為所述第二時(shí)刻所述第二激光平面信號(hào)相對(duì)于第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸所確定平面的角度。

其中，在所述第一參考時(shí)刻，信號(hào)發(fā)送裝置發(fā)送的第一激光平面信號(hào)相對(duì)于第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸所確定平面的角度為第一參考角度，在所述第二參考時(shí)刻，信號(hào)發(fā)送裝置發(fā)送的第二激光平面信號(hào)相對(duì)于第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸所確定平面的角度為第二參考角度。

一些實(shí)現(xiàn)方式中，信號(hào)處理單元，可以包括：第一計(jì)算子單元、第二計(jì)算子單元以及第三計(jì)算子單元，第三計(jì)算子單元連接第一計(jì)算子單元和第二計(jì)算子單元；

第一計(jì)算子單元，用于根據(jù)信號(hào)發(fā)送裝置發(fā)送第一激光平面信號(hào)的第一參考時(shí)刻、發(fā)送第二激光平面信號(hào)的第二參考時(shí)刻、信號(hào)接收裝置檢測(cè)到第一激光平面信號(hào)的第一時(shí)刻、檢測(cè)到第二激光平面信號(hào)的第二時(shí)刻，確定第一旋轉(zhuǎn)角度以及第二旋轉(zhuǎn)角度；

第二計(jì)算子單元，用于根據(jù)信號(hào)發(fā)送裝置發(fā)送測(cè)距信號(hào)的第三參考時(shí)刻以及信號(hào)接收裝置檢測(cè)到測(cè)距信號(hào)的第三時(shí)刻，確定信號(hào)接收裝置與信號(hào)發(fā)送裝置之間的距離；

第三計(jì)算子單元，用于根據(jù)所述第一旋轉(zhuǎn)角度、所述第二旋轉(zhuǎn)角度以及所述距離，確定信號(hào)接收裝置在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，信號(hào)接收裝置的信號(hào)處理單元(例如，信號(hào)處理單元包括的第一計(jì)算子單元)可以用于通過(guò)以下方式確定第一旋轉(zhuǎn)角度以及第二旋轉(zhuǎn)角度：

根據(jù)信號(hào)發(fā)送裝置發(fā)送第一激光平面信號(hào)的第一參考時(shí)刻以及信號(hào)接收裝置檢測(cè)到第一激光平面信號(hào)的第一時(shí)刻，確定所述第一時(shí)刻與所述第一參考時(shí)刻之間的關(guān)系，根據(jù)所述第一時(shí)刻與第一參考時(shí)刻之間的關(guān)系以及所述第一參考時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一參考角度，確定所述第一旋轉(zhuǎn)角度；

根據(jù)信號(hào)發(fā)送裝置發(fā)送第二激光平面信號(hào)的第二參考時(shí)刻以及信號(hào)接收裝置檢測(cè)到第二激光平面信號(hào)的第二時(shí)刻，確定所述第二時(shí)刻與所述第二參考時(shí)刻之間的關(guān)系，根據(jù)所述第二時(shí)刻與第二參考時(shí)刻之間的關(guān)系以及所述第二參考時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二參考角度，確定所述第二旋轉(zhuǎn)角度。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，第一參考角度可以等于第二參考角度。然而，本實(shí)施例對(duì)此并不限定。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，信號(hào)接收裝置的信號(hào)處理單元(例如，信號(hào)處理單元包括的第二計(jì)算子單元)可以用于通過(guò)以下方式確定信號(hào)接收裝置與信號(hào)發(fā)送裝置之間的距離：

根據(jù)信號(hào)發(fā)送裝置發(fā)送測(cè)距信號(hào)的第三參考時(shí)刻以及信號(hào)接收裝置檢測(cè)到測(cè)距信號(hào)的第三時(shí)刻，確定測(cè)距信號(hào)從信號(hào)發(fā)送裝置到信號(hào)接收裝置的傳輸時(shí)長(zhǎng)，根據(jù)所述傳輸時(shí)長(zhǎng)以及測(cè)距信號(hào)在空氣中的傳輸速度，確定信號(hào)接收裝置與信號(hào)發(fā)送裝置之間的距離。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，測(cè)距信號(hào)可以為超聲波信號(hào)。然而，本申請(qǐng)對(duì)此并不限定。于其他實(shí)現(xiàn)方式中，測(cè)距信號(hào)例如可以為激光束信號(hào)或者紅外信號(hào)。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，當(dāng)所述三維測(cè)量坐標(biāo)系為笛卡爾坐標(biāo)系，以所述第一旋轉(zhuǎn)軸為X軸，以所述第二旋轉(zhuǎn)軸為Y軸時(shí)，信號(hào)處理單元(例如，信號(hào)處理單元包括的第三計(jì)算子單元)可以根據(jù)下式求解得到信號(hào)接收裝置在該三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)：

X₀²+Y₀²+Z₀²＝L²

Y₀×tanα＝X₀×tanβ＝Z₀，

其中，(X₀，Y₀，Z₀)表示信號(hào)接收裝置在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，L為信號(hào)接收裝置與信號(hào)發(fā)送裝置之間的距離，α為第一旋轉(zhuǎn)角度，β為第二旋轉(zhuǎn)角度。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，所述測(cè)距信號(hào)接收單元，可以包括多個(gè)測(cè)距信號(hào)接收器；所述激光平面信號(hào)接收單元包括多個(gè)光電感應(yīng)電路。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，所述信號(hào)接收裝置還可以包括：載體，用于承載所述多個(gè)測(cè)距信號(hào)接收器以及所述多個(gè)光電感應(yīng)電路，使得所述多個(gè)測(cè)距信號(hào)接收器面向不同方向以及使得所述多個(gè)光電感應(yīng)電路面向不同方向。下面以測(cè)距信號(hào)接收器為超聲換能器、光電感應(yīng)電路為硅光電池為例。其中，載體的結(jié)構(gòu)可以為如圖2(a)所示的圓錐狀、如圖2(b)所示的半球狀、或者如圖2(c)所示的球狀。需要說(shuō)明的是，在圖2(a)、圖2(b)以及圖2(c)中，左側(cè)圖為俯視圖，右側(cè)圖為立體圖，圖中，圓形凹陷位置例如可以放置超聲換能器，方形凹陷位置例如可以放置硅光電池。如此，使得超聲換能器以及硅光電池可以面向不同方向，再通過(guò)超聲換能器以及硅光電池自身的信號(hào)接收角度配置，實(shí)現(xiàn)超聲波信號(hào)和激光面信號(hào)的全向接收。這樣一來(lái)，超聲換能器與硅光電池在信號(hào)接收裝置以任意姿態(tài)移動(dòng)時(shí)都能夠接收到超聲波和激光面信號(hào)。然而，本申請(qǐng)對(duì)于載體的結(jié)構(gòu)不并限于上述列舉的形態(tài)。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，所述信號(hào)處理單元可以包括：第一信號(hào)控制器，用于分別對(duì)接收到的每一路測(cè)距信號(hào)、每一路第一激光平面信號(hào)以及每一路第二激光平面信號(hào)進(jìn)行處理，記錄接收到每一路測(cè)距信號(hào)的時(shí)刻、接收到每一路第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻以及接收到每一路第二激光平面信號(hào)的時(shí)刻；按照第一預(yù)設(shè)融合方式對(duì)接收到每一路第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行處理，得到第一時(shí)刻；按照第二預(yù)設(shè)融合方式對(duì)接收到每一路第二激光平面信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行處理，得到第二時(shí)刻；按照第三預(yù)設(shè)融合方式對(duì)接收到每一路測(cè)距信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行處理，得到第三時(shí)刻；根據(jù)第一時(shí)刻、第二時(shí)刻以及第三時(shí)刻，計(jì)算信號(hào)接收裝置在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。其中，第一信號(hào)控制器可以為集成數(shù)字電路。

其中，第一預(yù)設(shè)融合方式、第二預(yù)設(shè)融合方式以及第三預(yù)設(shè)融合方式可以相同，或者兩兩相同，或者不同。第一預(yù)設(shè)融合方式、第二預(yù)設(shè)融合方式以及第三預(yù)設(shè)融合方式可以分別包括但不限于：最近鄰域法、廣義相關(guān)法、高斯和法、最優(yōu)貝葉斯法、概率數(shù)據(jù)互聯(lián)法、對(duì)稱測(cè)量方程濾波、加權(quán)平均、幾何平均、算術(shù)平均、平方平均、調(diào)和平均。

一些實(shí)現(xiàn)方式中，第一信號(hào)控制器，可以包括：

第一記錄子單元，用于分別對(duì)接收到的每一路測(cè)距信號(hào)、每一路第一激光平面信號(hào)以及每一路第二激光平面信號(hào)進(jìn)行處理，記錄接收到每一路測(cè)距信號(hào)的時(shí)刻、接收到每一路第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻以及接收到每一路第二激光平面信號(hào)的時(shí)刻；

第四計(jì)算子單元，用于對(duì)接收到每一路第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行處理，得到第一時(shí)刻；

第五計(jì)算子單元，用于對(duì)接收到每一路第二激光平面信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行處理，得到第二時(shí)刻；

第六計(jì)算子單元，用于對(duì)接收到每一路測(cè)距信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行處理，得到第三時(shí)刻；

第七計(jì)算子單元，用于根據(jù)第一時(shí)刻、第二時(shí)刻以及第三時(shí)刻，計(jì)算信號(hào)接收裝置在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)；

第一記錄子單元連接第四計(jì)算子單元、第五計(jì)算子單元以及第六計(jì)算子單元；第七計(jì)算子單元連接第四計(jì)算子單元、第五計(jì)算子單元以及第六計(jì)算子單元。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，所述信號(hào)處理單元可以包括：多路信號(hào)處理電路以及第二信號(hào)控制器，所述第二信號(hào)控制器連接所述多路信號(hào)處理電路；

所述多路信號(hào)處理電路，用于分別對(duì)接收到的每一路測(cè)距信號(hào)、每一路第一激光平面信號(hào)以及每一路第二激光平面信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果通知所述第二信號(hào)控制器；

所述第二信號(hào)控制器，用于根據(jù)所述多路信號(hào)處理電路通知的處理結(jié)果，記錄接收到每一路測(cè)距信號(hào)的時(shí)刻、接收到每一路第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻以及接收到每一路第二激光平面信號(hào)的時(shí)刻；按照第一預(yù)設(shè)融合方式對(duì)接收到每一路第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行處理，得到第一時(shí)刻；按照第二預(yù)設(shè)融合方式對(duì)接收到每一路第二激光平面信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行處理，得到第二時(shí)刻；按照第三預(yù)設(shè)融合方式對(duì)接收到每一路測(cè)距信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行處理，得到第三時(shí)刻；根據(jù)第一時(shí)刻、第二時(shí)刻以及第三時(shí)刻，計(jì)算信號(hào)接收裝置在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。其中，第二信號(hào)控制器例如為單片機(jī)控制器。

一些實(shí)現(xiàn)方式中，第二信號(hào)控制器可以包括：

第二記錄子單元，用于根據(jù)所述多路信號(hào)處理電路通知的處理結(jié)果，記錄接收到每一路測(cè)距信號(hào)的時(shí)刻、接收到每一路第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻以及接收到每一路第二激光平面信號(hào)的時(shí)刻；

第八計(jì)算子單元，用于對(duì)接收到每一路第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行處理，得到第一時(shí)刻；

第九計(jì)算子單元，用于對(duì)接收到每一路第二激光平面信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行處理，得到第二時(shí)刻；

第十計(jì)算子單元，用于對(duì)接收到每一路測(cè)距信號(hào)的時(shí)刻進(jìn)行處理，得到第三時(shí)刻；

第十一計(jì)算子單元，用于根據(jù)第一時(shí)刻、第二時(shí)刻以及第三時(shí)刻，計(jì)算信號(hào)接收裝置在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)；

第二記錄子單元連接第八計(jì)算子單元、第九計(jì)算子單元以及第十計(jì)算子單元；第十一計(jì)算子單元連接第八計(jì)算子單元、第九計(jì)算子單元以及第十計(jì)算子單元。

其中，所述多路信號(hào)處理電路，包括：運(yùn)算放大電路、濾波電路以及電壓比較電路；所述運(yùn)算放大電路的輸入端連接所述測(cè)距信號(hào)接收單元以及所述激光平面信號(hào)接收單元，用于輸入一路測(cè)距信號(hào)、一路第一激光平面信號(hào)或者一路第二激光平面信號(hào)；所述運(yùn)算放大電路的輸出端連接所述濾波電路的輸入端，所述濾波電路的輸出端連接所述電壓比較電路的輸入端，所述電壓比較電路的輸出端連接所述第二信號(hào)控制器。

其中，多路信號(hào)處理電路可以包括一個(gè)運(yùn)算放大電路、一個(gè)濾波電路以及一個(gè)電壓比較電路，此時(shí)，接收到的每一路超聲波信號(hào)或者每一路激光面信號(hào)，可以通過(guò)該運(yùn)算放大電路、該濾波電路以及該電壓比較電路分別進(jìn)行處理后輸出給第二信號(hào)控制器?；蛘?，多路信號(hào)處理電路可以包括多個(gè)運(yùn)算放大電路、多個(gè)濾波電路以及多個(gè)電壓比較電路，分別對(duì)應(yīng)多個(gè)超聲換能器以及多個(gè)硅光電池，此時(shí)，接收到的每一路超聲波信號(hào)或者每一路激光面信號(hào)，可以通過(guò)對(duì)應(yīng)的運(yùn)算放大電路、濾波電路以及電壓比較電路進(jìn)行處理后輸出給第二信號(hào)控制器。然而，本實(shí)施例對(duì)此并不限定。

其中，由于超聲換能器接收到超聲波信號(hào)后輸出的電壓信號(hào)和硅光電池接收到激光面信號(hào)后輸出的電流信號(hào)都是非常微弱的信號(hào)，因此，第一信號(hào)控制器需要對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、再經(jīng)過(guò)與閾值電壓比較再使用，或者，多路信號(hào)處理電路可以對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、再經(jīng)過(guò)與閾值電壓比較后輸出給第二信號(hào)控制器。其中，每一個(gè)超聲換能器和每一個(gè)硅光電池輸出的信號(hào)都需要分別經(jīng)過(guò)放大、濾波以及電壓比較，得到高低電平，通過(guò)高低電平在第一信號(hào)控制器或者第二信號(hào)控制器產(chǎn)生外部中斷記錄同一時(shí)間基準(zhǔn)下的不同時(shí)刻。之后，第一信號(hào)控制器或者第二信號(hào)控制器再根據(jù)每一路中斷記錄下來(lái)的時(shí)刻數(shù)據(jù)進(jìn)行融合計(jì)算，從而得到精確的三維坐標(biāo)。

實(shí)施例二

如圖3所示，本實(shí)施例的三維空間定位系統(tǒng)，包括：信號(hào)接收裝置以及信號(hào)發(fā)送裝置。信號(hào)發(fā)送裝置作為三維空間定位的參考坐標(biāo)基點(diǎn)，信號(hào)接收裝置作為待定位點(diǎn)。

其中，信號(hào)發(fā)送裝置用于向信號(hào)接收裝置發(fā)送測(cè)距信號(hào)、繞著第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)送第一激光平面信號(hào)以及繞著第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)送第二激光平面信號(hào)；信號(hào)接收裝置用于檢測(cè)測(cè)距信號(hào)、第一激光平面信號(hào)以及第二激光平面信號(hào)。較佳地，信號(hào)發(fā)送裝置還用于向信號(hào)接收裝置發(fā)送時(shí)間同步信號(hào)，信號(hào)接收裝置還用于從信號(hào)發(fā)送裝置接收時(shí)間同步信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)在信號(hào)發(fā)送裝置和信號(hào)接收裝置之間同步基準(zhǔn)時(shí)刻。較佳地，第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸相互垂直。

下面以信號(hào)發(fā)送裝置為定位基站，信號(hào)接收裝置為待定位標(biāo)記設(shè)備為例進(jìn)行說(shuō)明。其中，待定位標(biāo)記設(shè)備的數(shù)目為至少一個(gè)，即一個(gè)定位基站可以向至少一個(gè)待定位標(biāo)記設(shè)備提供定位數(shù)據(jù)。

如圖3所示，定位基站(信號(hào)發(fā)送裝置)包括：第二通信單元、控制器、兩個(gè)旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器(旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A及B)以及測(cè)距信號(hào)發(fā)射器(例如，超聲波發(fā)射器)。其中，第二通信單元用于實(shí)現(xiàn)和待定位標(biāo)記設(shè)備之間的信息通信，例如可以向待定位標(biāo)記設(shè)備(信號(hào)接收裝置)發(fā)送時(shí)間同步信號(hào)，用于同步基準(zhǔn)時(shí)刻；旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A用于繞著第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)送第一激光平面信號(hào)；旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器B用于繞著垂直于第一旋轉(zhuǎn)軸的第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)送第二激光平面信號(hào)；測(cè)距信號(hào)發(fā)射器用于發(fā)送測(cè)距信號(hào)；控制器用于控制時(shí)間同步信號(hào)、測(cè)距信號(hào)、第一激光平面信號(hào)以及第二激光平面信號(hào)的發(fā)射時(shí)刻。下面測(cè)距信號(hào)發(fā)射器以超聲波發(fā)射器為例進(jìn)行說(shuō)明。

可選地，第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸能夠相交。然而，本實(shí)施例對(duì)此并不限定。于實(shí)際應(yīng)用中，第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸可不相交，例如，第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸確定的一對(duì)平行平面之間的垂直距離在相應(yīng)的預(yù)定范圍內(nèi)。

可選地，超聲波發(fā)射器位于第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn)處。然而，本實(shí)施例對(duì)此并不限定。于實(shí)際應(yīng)用中，超聲波發(fā)射器可位于第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn)附近(例如，以該交點(diǎn)為球心的預(yù)定范圍內(nèi))。此外，當(dāng)?shù)谝恍D(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸不相交時(shí)，超聲波發(fā)射器可位于第一交點(diǎn)處或附近(例如，以該第一交點(diǎn)為球心的預(yù)定范圍內(nèi))，該第一交點(diǎn)為垂直于第一旋轉(zhuǎn)軸且平行于第二旋轉(zhuǎn)軸的直線與第一旋轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn)；或者，超聲波發(fā)射器可位于第二交點(diǎn)處或附近(例如，以該第二交點(diǎn)為球心的預(yù)定范圍內(nèi))，該第二交點(diǎn)為垂直于第二旋轉(zhuǎn)軸且平行于第一旋轉(zhuǎn)軸的直線與第二旋轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn)。

可選地，第二通信單元例如為無(wú)線電通信電路，或者，也可以是一個(gè)IC(Integrated Circuit，集成電路)芯片和天線組成的通信模塊。然而，本實(shí)施例對(duì)此并不限定。于其他實(shí)施例中，第二通信單元例如為發(fā)光二極管(LED，Light Emitting Diode)，通過(guò)發(fā)送光信號(hào)，用于時(shí)間同步。

可選地，每個(gè)旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器(例如，旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A或B)可以包括一個(gè)激光發(fā)射器、一個(gè)透鏡以及一個(gè)電動(dòng)機(jī)(例如，直流電動(dòng)機(jī))。例如，激光發(fā)射器可以設(shè)置在電動(dòng)機(jī)上，激光發(fā)射器可以沿著電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸將一束激光發(fā)射到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的透鏡，該束激光通過(guò)透鏡形成一個(gè)激光平面，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)透鏡旋轉(zhuǎn)，從而形成旋轉(zhuǎn)激光平面?；蛘?，激光發(fā)射器可以不設(shè)置在電動(dòng)機(jī)上，激光發(fā)射器可以將一束激光發(fā)射到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的鏡面上，鏡面可以將激光反射并通過(guò)透鏡使激光束成為一個(gè)跟隨電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的激光面。然而，本實(shí)施例對(duì)此并不限定。于其他實(shí)現(xiàn)方式中，可以不采用透鏡，而使用光柵等其他可以形成平面信號(hào)的光學(xué)元件。

在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，控制器(例如，單片機(jī)控制器)可以控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和激光發(fā)射器的啟停，使激光面以一定的頻率掃過(guò)整個(gè)室內(nèi)空間。兩個(gè)旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器中的兩個(gè)激光發(fā)射器相互垂直安裝，兩個(gè)形成散射激光面的電動(dòng)機(jī)也相互垂直安裝，且兩個(gè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸可以分別記為X軸(如前述的第一旋轉(zhuǎn)軸)和Y軸(如前述的第二旋轉(zhuǎn)軸)，X軸垂直于Y軸。X軸上的電動(dòng)機(jī)使激光面沿著X軸方向掃過(guò)空間，Y軸上的電動(dòng)機(jī)使激光面沿著Y軸方向掃過(guò)空間。需要說(shuō)明的是，在信號(hào)接收裝置中用于接收激光平面信號(hào)的激光平面信號(hào)接收單元(例如，包括硅光電池)在同一時(shí)刻只能接收一束激光信號(hào)時(shí)，X軸上的激光面與Y軸上的激光面要時(shí)分(TD，Time Division)發(fā)送，以使得激光平面信號(hào)接收單元可以交替接收X軸上的激光面和Y軸上的激光面。

其中，關(guān)于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制和激光發(fā)射器的啟停可以由單片機(jī)控制器(即前述的控制器)完成?？梢酝ㄟ^(guò)PID(比例、積分、微分，Proportion、Integral、Derivative)算法對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，例如可采用增量式PID算法，該算法的公式如下：

Δu_k＝A×e_k-B×e_k-1+C×e_k-2；

其中，e_k、e_k-1、e_k-2為連續(xù)三次的誤差項(xiàng)，A、B、C為加權(quán)系數(shù)，Δu_k為當(dāng)前增量。

經(jīng)過(guò)PID控制，電動(dòng)機(jī)可以使得激光面按照固定的頻率掃過(guò)室內(nèi)空間。

此外，可以通過(guò)在電機(jī)轉(zhuǎn)子上設(shè)置標(biāo)識(shí)點(diǎn)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)激光發(fā)射器的啟?？刂?。例如，當(dāng)識(shí)別到X軸的電動(dòng)機(jī)上的標(biāo)識(shí)點(diǎn)后，啟動(dòng)X軸上的激光發(fā)射器并關(guān)閉Y軸上的激光發(fā)射器，當(dāng)識(shí)別到Y(jié)軸的電動(dòng)機(jī)上的標(biāo)識(shí)點(diǎn)后，啟動(dòng)Y軸上的激光發(fā)射器并關(guān)閉X軸上的激光發(fā)射器。可以采用位置式PID算法對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，使得標(biāo)識(shí)點(diǎn)在所要求時(shí)刻到達(dá)指定位置。位置式PID算法公式如下：

其中，e()為誤差項(xiàng)，K_p、K_i、K_d為PID系數(shù)，u(k)為當(dāng)前位置。

在對(duì)電動(dòng)機(jī)和激光發(fā)射器進(jìn)行控制的同時(shí)，單片機(jī)控制器可以控制第二通信單元發(fā)送時(shí)間同步信號(hào)(用于同步基準(zhǔn)時(shí)刻)和啟動(dòng)超聲波發(fā)射器發(fā)送超聲波信號(hào)。例如，單片機(jī)控制器可以控制第二通信單元在t1時(shí)刻發(fā)送時(shí)間同步信號(hào)，控制超聲波發(fā)射器在t2時(shí)刻(即前述的第三參考時(shí)刻)發(fā)送超聲波信號(hào)，控制X軸上的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A在t3時(shí)刻(如前述的第一參考時(shí)刻)發(fā)送X軸激光面信號(hào)(如前述的第一激光平面信號(hào))，控制Y軸上的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器B在t4時(shí)刻(如前述的第二參考時(shí)刻)發(fā)送Y軸激光面信號(hào)(如前述的第二激光平面信號(hào))，其中，t1時(shí)刻可以早于t2時(shí)刻，t2時(shí)刻可以早于t3時(shí)刻，t3時(shí)刻可以早于t4時(shí)刻。然而，本申請(qǐng)對(duì)此并不限定。例如，上述信號(hào)的發(fā)射時(shí)刻可以根據(jù)以下條件進(jìn)行設(shè)置：在一個(gè)發(fā)射周期中，時(shí)間同步信號(hào)的發(fā)射時(shí)刻早于超聲波信號(hào)以及激光面信號(hào)的發(fā)射時(shí)刻，X軸激光面信號(hào)的發(fā)射時(shí)刻不同于Y軸激光面信號(hào)的發(fā)射時(shí)刻。較佳地，第一同步裝置、旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A、超聲波發(fā)射器在同一時(shí)刻發(fā)送信號(hào)，旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器B發(fā)送信號(hào)的時(shí)刻遲于前述時(shí)刻。若超聲波發(fā)射器發(fā)送信號(hào)的時(shí)刻遲于旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A發(fā)送信號(hào)的時(shí)刻，則該延遲時(shí)長(zhǎng)應(yīng)小于激光平面旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)長(zhǎng)。

如圖3所示，待定位標(biāo)記設(shè)備(信號(hào)接收裝置)可以包括：第一通信單元(如通信電路)、信號(hào)處理單元(如控制電路，可以為單片機(jī)控制器或者集成數(shù)字電路)、激光平面信號(hào)接收單元(例如包括一個(gè)或多個(gè)光電感應(yīng)電路，比如硅光電池)以及測(cè)距信號(hào)接收單元(例如包括一個(gè)或多個(gè)測(cè)距信號(hào)接收器，比如超聲波接收器)。其中，第一通信單元用于實(shí)現(xiàn)和定位基站之間的信息通信，例如可以從定位基站的第二通信單元接收時(shí)間同步信號(hào)，以同步基準(zhǔn)時(shí)刻；激光平面信號(hào)接收單元用于檢測(cè)定位基站發(fā)送的第一激光平面信號(hào)以及第二激光平面信號(hào)；測(cè)距信號(hào)接收單元用于檢測(cè)定位基站發(fā)送的測(cè)距信號(hào)。下面測(cè)距信號(hào)以超聲波信號(hào)為例進(jìn)行說(shuō)明。

可選地，第一通信單元例如為無(wú)線電通信電路，或者，可以是一個(gè)IC芯片和天線組成的通信模塊。然而，本實(shí)施例對(duì)此并不限定。于其他實(shí)施例中，第一通信單元還可以接收光信號(hào)進(jìn)行時(shí)間同步。需要說(shuō)明的是，第一通信單元與第二通信單元需要對(duì)應(yīng)，例如，當(dāng)?shù)诙ㄐ艈卧獮闊o(wú)線電通信電路時(shí)，第一通信單元亦為無(wú)線電通信電路。換言之，第一通信單元與第二通信單元采用對(duì)應(yīng)的信號(hào)發(fā)射與信號(hào)檢測(cè)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)定位基站與待定位標(biāo)記設(shè)備之間的時(shí)間同步。

可選地，激光平面信號(hào)接收單元包括一個(gè)硅光電池，用于檢測(cè)激光平面信號(hào)。測(cè)距信號(hào)接收單元包括一個(gè)超聲波接收器，用于接收超聲波信號(hào)。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，信號(hào)接收裝置還包括：載體，載體包括一個(gè)接收器，在接收器的外表面設(shè)置有兩個(gè)容納部，用于放置超聲波接收器和硅光電池，信號(hào)處理單元和第一通信單元設(shè)置于載體內(nèi)部；信號(hào)處理單元連接超聲波接收器、硅光電池和第一通信單元。

于本實(shí)施例中，在三維空間定位系統(tǒng)工作時(shí)，定位基站的第二通信單元向待定位標(biāo)記設(shè)備發(fā)送時(shí)間同步信號(hào)，以同步基準(zhǔn)時(shí)刻；定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器的激光點(diǎn)亮，且定位基站內(nèi)部的電機(jī)支架帶動(dòng)激光面旋轉(zhuǎn)，不斷向周圍空間旋轉(zhuǎn)發(fā)射激光平面信號(hào)；定位基站的超聲波發(fā)射器向周圍空間不斷發(fā)送超聲波信號(hào)，例如以10Hz的脈沖頻率，40KHz的調(diào)制頻率發(fā)送超聲波。如此，定位基站可以為待定位標(biāo)記設(shè)備提供高精度、高頻率、低延遲的定位數(shù)據(jù)。同時(shí)，待定位標(biāo)記設(shè)備的第一通信單元會(huì)從第二通信單元接收時(shí)間同步信號(hào)，以同步基準(zhǔn)時(shí)刻；激光平面信號(hào)接收單元在被激光平面信號(hào)掃到時(shí)，會(huì)記錄被掃到的時(shí)刻；超聲波接收器在檢測(cè)到超聲波信號(hào)時(shí)，會(huì)記錄檢測(cè)到超聲波信號(hào)的時(shí)刻。

下面參照?qǐng)D4，對(duì)信號(hào)接收裝置進(jìn)行的三維坐標(biāo)的計(jì)算過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖4所示，以三維測(cè)量坐標(biāo)系為笛卡爾坐標(biāo)系為例進(jìn)行說(shuō)明。其中，以第一旋轉(zhuǎn)軸為X軸，以第二旋轉(zhuǎn)軸為Y軸，定位基站的超聲波發(fā)射器所在位置為三維測(cè)量坐標(biāo)系的原點(diǎn)O。然而，本實(shí)施例對(duì)此并不限定。于實(shí)際應(yīng)用中，定位基站所在位置例如為原點(diǎn)O(此時(shí)，超聲波發(fā)射器的所在位置可能位于原點(diǎn)O附近)。定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A繞著X軸旋轉(zhuǎn)發(fā)送第一激光平面信號(hào)，轉(zhuǎn)速例如為w₁；定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器B繞著Y軸旋轉(zhuǎn)發(fā)送第二激光平面信號(hào)，轉(zhuǎn)速例如為w₂。X軸和Y軸所確定的平面為XOY平面。然而，本實(shí)施例對(duì)此并不限定。于實(shí)際應(yīng)用中，定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A例如繞著平行于X軸的第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)送第一激光平面信號(hào)，定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器B繞著Y軸(第二旋轉(zhuǎn)軸)旋轉(zhuǎn)發(fā)送第二激光平面信號(hào)，且第一旋轉(zhuǎn)軸與Y軸垂直且不相交，此時(shí)，第一旋轉(zhuǎn)軸與Y軸能夠確定一對(duì)平行平面(包括XOY平面以及與XOY平面平行的平面)；或者，定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A繞著X軸(第一旋轉(zhuǎn)軸)旋轉(zhuǎn)發(fā)送第一激光平面信號(hào)，定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器B例如繞著平行于Y軸的第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)送第二激光平面信號(hào)，且第二旋轉(zhuǎn)軸與X軸垂直且不相交，此時(shí)，第二旋轉(zhuǎn)軸與X軸能夠確定一對(duì)平行平面(包括XOY平面以及與XOY平面平行的平面)。其中，該對(duì)平行平面之間的垂直距離例如在預(yù)定范圍內(nèi)。

其中，定位基站通過(guò)第二通信單元(如無(wú)線電通信電路)向待定位標(biāo)記設(shè)備同步基準(zhǔn)時(shí)刻。其中，通過(guò)基準(zhǔn)時(shí)刻的同步，確保定位基站與待定位標(biāo)記設(shè)備能夠保持時(shí)鐘同步，以確保后續(xù)涉及的時(shí)刻信息基于同一基準(zhǔn)。然而，本實(shí)施例對(duì)此并不限定。定位基站還可以通過(guò)產(chǎn)生光信號(hào)向待定位標(biāo)記設(shè)備同步基準(zhǔn)時(shí)刻。

其中，定位基站還會(huì)通過(guò)第二通信單元(如無(wú)線電通信電路)向待定位標(biāo)記設(shè)備傳輸發(fā)送第一激光平面信號(hào)以及第二激光平面信號(hào)的參考時(shí)刻。于此，將定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A在第一參考角度發(fā)射第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻稱為第一參考時(shí)刻，將定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器B在第二參考角度發(fā)射第二激光平面信號(hào)的時(shí)刻稱為第二參考時(shí)刻。其中，第一參考時(shí)刻以及第二參考時(shí)刻為不同時(shí)刻。其中，第一參考角度與第二參考角度可相同或不同。

例一：

第一參考角度和第二參考角度例如均為0，即在第一參考時(shí)刻(或第二參考時(shí)刻)，旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A(或B)發(fā)送的激光平面信號(hào)相對(duì)于XOY平面的第一參考角度α'為0。其中，旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A和B的轉(zhuǎn)速可以相同。

其中，當(dāng)定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A(或B)每次旋轉(zhuǎn)至第一參考角度(或第二參考角度)發(fā)送激光平面信號(hào)時(shí)，定位基站會(huì)通過(guò)第二通信單元(如無(wú)線電通信電路)向待定位標(biāo)記設(shè)備發(fā)送第一參考時(shí)刻(或第二參考時(shí)刻)。

于此，參照?qǐng)D4，當(dāng)?shù)谝粎⒖冀嵌葹?(即旋轉(zhuǎn)平面S1與XOY平面的夾角為0)時(shí)，以第一激光平面信號(hào)為例進(jìn)行說(shuō)明，第一旋轉(zhuǎn)角度α為旋轉(zhuǎn)平面S1與XOY平面的夾角。

當(dāng)定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A繞著X軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)發(fā)送第一激光平面信號(hào)時(shí)，360-α＝(T₁-T₀)w₁；

當(dāng)定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A繞著X軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)發(fā)送第一激光平面信號(hào)時(shí)，α＝(T₁-T₀)w₁；

其中：α為第一旋轉(zhuǎn)角度，T₁為待定位標(biāo)記設(shè)備檢測(cè)到第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻，T₀為待定位標(biāo)記設(shè)備最近一次從定位基站接收到的第一參考時(shí)刻；w1為定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A的轉(zhuǎn)速。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，當(dāng)定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A繞著X軸順時(shí)針每旋轉(zhuǎn)一周360°發(fā)射一次參考時(shí)刻，待定位標(biāo)記設(shè)備的信號(hào)處理單元也可以根據(jù)下式確定第一旋轉(zhuǎn)角度：

當(dāng)定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A繞著X軸逆時(shí)針每旋轉(zhuǎn)一周360°發(fā)射一次參考時(shí)刻，待定位標(biāo)記設(shè)備的信號(hào)處理單元可以根據(jù)下式確定第一旋轉(zhuǎn)角度：

其中，α為第一旋轉(zhuǎn)角度，T₁為待定位標(biāo)記設(shè)備檢測(cè)到第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻，T_0(N)為待定位標(biāo)記設(shè)備最近一次從定位基站接收到的第一參考時(shí)刻(如第N個(gè)第一參考時(shí)刻)，T_0(N-1)為待定位標(biāo)記設(shè)備前一次從定位基站接收到的第一參考時(shí)刻(如第N-1個(gè)第一參考時(shí)刻)；w₁為定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A的轉(zhuǎn)速。

例二：

當(dāng)?shù)谝粎⒖冀嵌圈?不為0時(shí)，以第一激光平面信號(hào)為例進(jìn)行說(shuō)明。

當(dāng)定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A繞著X軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)發(fā)送第一激光平面信號(hào)時(shí)，360-γ＝(T₁-T₀)w₁，α＝α'-γ；

當(dāng)定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A繞著X軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)發(fā)送第一激光平面信號(hào)時(shí)，γ＝(T₁-T₀)w₁，α＝α'+γ；

其中：α為第一旋轉(zhuǎn)角度，γ為從第一參考時(shí)刻到收到第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻，第一激光平面旋轉(zhuǎn)的角度；α'為第一參考角度；T₁為待定位標(biāo)記設(shè)備檢測(cè)到第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻，T₀為待定位標(biāo)記設(shè)備最近一次從定位基站接收到的第一參考時(shí)刻；w₁為定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A的轉(zhuǎn)速。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，當(dāng)定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A繞著X軸順時(shí)針每旋轉(zhuǎn)一周360°發(fā)射一次參考時(shí)刻，待定位標(biāo)記設(shè)備的信號(hào)處理單元也可以根據(jù)下式確定第一旋轉(zhuǎn)角度：

當(dāng)定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A繞著X軸逆時(shí)針每旋轉(zhuǎn)一周360°發(fā)射一次參考時(shí)刻，待定位標(biāo)記設(shè)備的信號(hào)處理單元可以根據(jù)下式確定第一旋轉(zhuǎn)角度：

其中，α為第一旋轉(zhuǎn)角度，γ為從第一參考時(shí)刻到收到第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻，第一激光平面旋轉(zhuǎn)的角度；α'為第一參考角度；T₁為待定位標(biāo)記設(shè)備檢測(cè)到第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻，T_0(N)為待定位標(biāo)記設(shè)備最近一次從定位基站接收到的第一參考時(shí)刻(如第N個(gè)第一參考時(shí)刻)，T_0(N-1)為待定位標(biāo)記設(shè)備前一次從定位基站接收到的第一參考時(shí)刻(如第N-1個(gè)第一參考時(shí)刻)；w₁為定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A的轉(zhuǎn)速。

同理，第二旋轉(zhuǎn)角度β為旋轉(zhuǎn)平面S2與XOY平面的夾角，其確定方式類似于第一旋轉(zhuǎn)角度，故于此不再贅述。

需要說(shuō)明的是：定位基站需要將第一參考時(shí)刻以及第二參考時(shí)刻分別發(fā)送給待定位標(biāo)記設(shè)備。

另外，待定位標(biāo)記設(shè)備的信號(hào)處理單元可以根據(jù)下式確定待定位標(biāo)記設(shè)備與定位基站之間的距離：

L＝(T₃-T₀')×v，

其中，L為待定位標(biāo)記設(shè)備與定位基站之間的距離，T₃為待定位標(biāo)記設(shè)備檢測(cè)到超聲波信號(hào)的時(shí)刻(即前述的第三時(shí)刻)，T₀’為定位基站發(fā)送超聲波信號(hào)的發(fā)送時(shí)刻(即前述的第三參考時(shí)刻)，v為聲音在空氣中的傳播速度。其中，v在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和15℃的條件下約為340米/秒。

需要說(shuō)明的是，第一個(gè)第一參考時(shí)刻或者第一個(gè)第二參考時(shí)刻可以和超聲波信號(hào)的發(fā)送時(shí)刻(即前述的第三參考時(shí)刻)相同(例如為基準(zhǔn)時(shí)刻)或不同。本實(shí)施例對(duì)此并不限定。但是超聲波信號(hào)的發(fā)送時(shí)刻和信號(hào)發(fā)送裝置發(fā)送激光平面信號(hào)的時(shí)刻之間的時(shí)長(zhǎng)(即第三參考時(shí)刻和第一參考時(shí)刻或第二參考時(shí)刻之間的時(shí)間間隔)應(yīng)小于激光平面旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)長(zhǎng)，例如，激光平面的旋轉(zhuǎn)速度為90轉(zhuǎn)/秒，則時(shí)間間隔應(yīng)小于1/90秒。

在待定位標(biāo)記設(shè)備的信號(hào)處理單元計(jì)算得到第一旋轉(zhuǎn)角度、第二旋轉(zhuǎn)角度以及待定位標(biāo)記設(shè)備與定位基站之間的距離之后，可以根據(jù)下式求解得到待定位標(biāo)記設(shè)備在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)：

X₀²+Y₀²+Z₀²＝L²

Y₀×tanα＝X₀×tanβ＝Z₀，

其中，(X₀，Y₀，Z₀)表示待定位標(biāo)記設(shè)備在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，L為所述待定位標(biāo)記設(shè)備與定位基站之間的距離，α為第一旋轉(zhuǎn)角度，β為第二旋轉(zhuǎn)角度。

可見(jiàn)，本實(shí)施例基于測(cè)距信號(hào)(例如超聲波信號(hào))和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)激光平面信號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)精確定位。本實(shí)施例通過(guò)第一通信單元和第二通信單元(如無(wú)線電通信電路)進(jìn)行定位基站與待定位標(biāo)記設(shè)備的基準(zhǔn)時(shí)刻同步以及時(shí)刻信息傳輸，能夠支持定位基站與待定位標(biāo)記設(shè)備的配對(duì)使用，進(jìn)而可以支持多基站的擴(kuò)展應(yīng)用；而且，本實(shí)施例提供的待定位標(biāo)記設(shè)備成本較低、易于實(shí)現(xiàn)小型化，擴(kuò)大了應(yīng)用場(chǎng)景。

實(shí)施例三

本實(shí)施例的三維空間定位系統(tǒng)，包括：信號(hào)接收裝置以及信號(hào)發(fā)送裝置。其中，信號(hào)發(fā)送裝置作為三維空間定位的參考坐標(biāo)基點(diǎn)，信號(hào)接收裝置作為待定位點(diǎn)。

如圖5所示，本實(shí)施例的三維空間定位系統(tǒng)與實(shí)施例二的區(qū)別在于：本實(shí)施例的信號(hào)接收裝置包括多個(gè)硅光電池，用于接收多路第一激光平面信號(hào)以及多路第二激光平面信號(hào)，且信號(hào)接收裝置的信號(hào)處理單元可以根據(jù)檢測(cè)到每路第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻以及檢測(cè)到每路第二激光平面的時(shí)刻，進(jìn)行融合處理，得到第一時(shí)刻和第二時(shí)刻，進(jìn)而確定第一旋轉(zhuǎn)角度以及第二旋轉(zhuǎn)角度。

本實(shí)施例的信號(hào)發(fā)送裝置可以參照實(shí)施例二所述的信號(hào)發(fā)送裝置，故于此不再贅述。

于本實(shí)施例中，信號(hào)接收裝置包括：第一通信單元(如通信電路)、信號(hào)處理單元(如控制電路，可以為單片機(jī)控制器或者集成數(shù)字電路)、激光平面信號(hào)接收單元以及測(cè)距信號(hào)接收單元。其中，信號(hào)接收裝置的激光平面信號(hào)接收單元包括多個(gè)光電感應(yīng)電路(例如硅光電池)，測(cè)距信號(hào)接收單元以超聲波接收單元為例，超聲波接收單元包括多個(gè)超聲波接收器(例如超聲換能器)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，考慮到信號(hào)接收裝置所在的待定位物體可能以任意姿態(tài)移動(dòng)翻轉(zhuǎn)，這些超聲換能器和硅光電池需要按照一定的位置角度來(lái)擺放，以確保可以從不同的角度接收到超聲波和激光信號(hào)。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，信號(hào)接收裝置還包括：載體，載體包括一個(gè)接收器，接收器的外表面上設(shè)置有多個(gè)容納部，用于放置多個(gè)超聲換能器以及多個(gè)硅光電池；控制電路連接多個(gè)超聲換能器、多個(gè)硅光電池以及通信電路。

其中，載體的接收器的形狀可以參照?qǐng)D2(a)、圖2(b)以及圖2(c)所示。以圖2(a)為例，接收器為圓錐狀，接收器的外表面上具有多個(gè)凹槽(即前述的容納部)，凹槽平均分布在圓錐的圓周。其中，圓形的凹槽用于放置超聲換能器，方形的凹槽用于放置硅光電池。無(wú)論是超聲換能器還是硅光電池，都是接收信號(hào)的一側(cè)朝向接收器的外側(cè)，傳輸信號(hào)的一側(cè)面向接收器的內(nèi)部。可以理解的是，圓形的凹槽和方形的凹槽只是一種可選實(shí)施方式，在實(shí)際的使用中可以為其他形狀，例如都是方形的凹槽、都是圓形的凹槽，以及其他本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的形狀，只要能實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)的放置和接收信號(hào)功能即可。以圖2(b)為例，接收器為半球狀，接收器的外表面上具有多個(gè)凹槽(即前述的容納部)，凹槽平均分布在半球的圓周。以圖2(c)為例，接收器為整個(gè)球狀，接收器的外表面上具有多個(gè)凹槽(即前述的容納部)，凹槽平均分布在球的圓周。超聲換能器和硅光電池可以在接收器的外表面間隔放置；也可以一個(gè)圓周放置超聲換能器，鄰接的圓周放置硅光電池，即以圓周為單位間隔放置。上述排布方式便于超聲換能器與硅光電池在待定位物體以任意姿態(tài)移動(dòng)時(shí)都能夠接收到超聲波和激光信號(hào)。通信電路和控制電路可以放置在載體的內(nèi)部，比如放置在接收器內(nèi)或者放置在與接收器相連的載體其他部分中。

于本實(shí)施例中，每當(dāng)信號(hào)接收裝置的第一通信單元接收到信號(hào)發(fā)送裝置發(fā)來(lái)的時(shí)間同步信號(hào)時(shí)，就會(huì)給單片機(jī)控制器(即前述的信號(hào)處理單元)一個(gè)外部中斷觸發(fā)信號(hào)，信號(hào)接收裝置的單片機(jī)控制器以此為時(shí)間基準(zhǔn)對(duì)其時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而保持與信號(hào)發(fā)送裝置的時(shí)間同步。

于本實(shí)施例中，超聲換能器接收到超聲波并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，硅光電池接收到激光并將其轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。由于這些電信號(hào)都很微弱，每一個(gè)超聲換能器的電壓信號(hào)都經(jīng)過(guò)一個(gè)放大器放大后經(jīng)濾波電路濾波再經(jīng)過(guò)電壓比較器比較后，輸出一個(gè)可觸發(fā)單片機(jī)控制器產(chǎn)生外部中斷的電平信號(hào)。每一個(gè)硅光電池的電流信號(hào)同超聲換能器的電壓信號(hào)一樣經(jīng)過(guò)放大濾波比較后，輸出一個(gè)可觸發(fā)單片機(jī)控制器產(chǎn)生外部中斷的電平信號(hào)。當(dāng)超聲換能器接收到超聲波或硅光電池接收到激光時(shí)，單片機(jī)控制器產(chǎn)生外部中斷記錄此刻定時(shí)器時(shí)間。每個(gè)定時(shí)周期，單片機(jī)控制器都會(huì)將記錄下來(lái)的超聲換能器觸發(fā)中斷的時(shí)間數(shù)據(jù)(即前述的測(cè)距時(shí)刻)和硅光電池觸發(fā)中斷的時(shí)間數(shù)據(jù)(即前述的第一激光時(shí)刻和第二激光時(shí)刻)進(jìn)行融合和解算，從而得到信號(hào)接收裝置所在的待定位物體的三維坐標(biāo)。

其中，三維測(cè)量坐標(biāo)系可以為笛卡爾坐標(biāo)系。信號(hào)接收裝置的信號(hào)處理單元可以根據(jù)以下式子確定第一時(shí)刻、第二時(shí)刻以及第三時(shí)刻：

T_x＝Φ_x(T₀,[Tx₀,Tx₁,...,Tx_m-1])；

T_y＝Φ_y(T₀,[Ty₀,Ty₁,...,Ty_k-1])；

T₃＝F(T₀,[Tu₀,Tu₁,...,Tu_n-1])。

其中，T₀為信號(hào)接收裝置接收到時(shí)間同步信號(hào)的時(shí)刻(即前述的基準(zhǔn)時(shí)刻)；[Tx₀,Tx₁,...,Tx_m-1]為每個(gè)硅光電池接收到X軸上激光面信號(hào)(如前述的第一激光平面信號(hào))的時(shí)刻，m為接收到X軸上的激光面信號(hào)的硅光電池的個(gè)數(shù)；[Ty₀,Ty₁,...,Ty_k-1]為每個(gè)硅光電池接收到Y(jié)軸上的激光面信號(hào)(如前述的第二激光平面信號(hào))的時(shí)刻，k為接收到Y(jié)軸上的激光面信號(hào)的硅光電池的個(gè)數(shù)；[Tu₀,Tu₁,...,Tu_n-1]為每個(gè)超聲換能器接收到超聲波信號(hào)的時(shí)刻(如前述的測(cè)距時(shí)刻)，n為接收到超聲波信號(hào)的超聲換能器的個(gè)數(shù)。

其中，Φ_x()、Φ_y()和F()為數(shù)據(jù)融合函數(shù)，所述數(shù)據(jù)融合函數(shù)采用的融合方法可以包括但不限于：最近鄰域法、廣義相關(guān)法、高斯和法、最優(yōu)貝葉斯法、概率數(shù)據(jù)互聯(lián)法、對(duì)稱測(cè)量方程濾波、加權(quán)平均、幾何平均、算術(shù)平均、平方平均、調(diào)和平均等。

其中，T_x為融合后得到的接收到X軸上激光面信號(hào)(如前述的第一激光平面信號(hào))的時(shí)刻(如前述的第一時(shí)刻)，T_y為融合后得到的接收到Y(jié)軸上激光面信號(hào)(如前述的第二激光平面信號(hào))的時(shí)刻(如前述的第二時(shí)刻)，T₃為融合后得到的接收到超聲波信號(hào)的時(shí)刻(如前述的第三時(shí)刻)。

后續(xù)關(guān)于信號(hào)處理單元根據(jù)第一時(shí)刻、第二時(shí)刻以及第三時(shí)刻計(jì)算三維坐標(biāo)的過(guò)程可以參照實(shí)施例二所述，故于此不再贅述。

雖然本申請(qǐng)所揭露的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容僅為便于理解本申請(qǐng)而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本申請(qǐng)。任何本申請(qǐng)所屬領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本申請(qǐng)所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式及細(xì)節(jié)上進(jìn)行任何的修改與變化，但本申請(qǐng)的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書(shū)所界定的范圍為準(zhǔn)。