本發(fā)明涉及定位技術(shù)，尤指一種三維空間定位裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著移動設(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，室外定位主要通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)實現(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)進行定位時，由于受定位時間、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)定位時無法滿足用戶的需求。

為了實現(xiàn)室內(nèi)定位，相關(guān)方案例如通過室內(nèi)全球定位系統(tǒng)(GPS，Global Positioning System)、紅外線、藍牙定位、WIFI定位、RFID(Radio Frequency Identification，射頻識別)定位、雙目定位等技術(shù)進行定位感知。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，無法滿足人們在虛擬現(xiàn)實交互、增強現(xiàn)實交互、室內(nèi)機器人導航等方面的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

本發(fā)明實施例提供了一種三維空間定位裝置及系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)精確定位。

本發(fā)明實施例提供了一種三維空間定位裝置，所述三維空間定位裝置與信號發(fā)送裝置以及信號接收裝置相互通信，信號接收裝置用于接收信號發(fā)送裝置發(fā)送的測距信號、繞著第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)送的第一激光平面信號以及繞著第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)送的第二激光平面信號；所述三維空間定位裝置，包括：通信模塊以及計算模塊，通信模塊連接計算模塊；

通信模塊，用于當獲知信號接收裝置檢測到第一激光平面信號、第二激光平面信號以及測距信號時，獲取信號發(fā)送裝置發(fā)送第一激光平面信號的第一參考時刻、發(fā)送第二激光平面信號的第二參考時刻、發(fā)送測距信號的第三參考時刻、信號接收裝置檢測到第一激光平面信號的第一時刻、檢測到第二激光平面信號的第二時刻、以及檢測到測距信號的第三時刻；

計算模塊，用于根據(jù)第一參考時刻、第二參考時刻、第一時刻以及第二時刻，確定第一旋轉(zhuǎn)角度以及第二旋轉(zhuǎn)角度；根據(jù)第三參考時刻以及第三時刻，確定信號接收裝置與信號發(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，確定信號接收裝置在三維測量坐標系中的三維坐標；

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

其中，在第一參考時刻，信號發(fā)送裝置發(fā)送的第一激光平面信號相對于第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸所確定平面的角度為第一參考角度；在第二參考時刻，信號發(fā)送裝置發(fā)送的第二激光平面信號相對于第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸所確定平面的角度為第二參考角度。

其中，所述計算模塊，用于通過以下方式根據(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，確定信號接收裝置在三維測量坐標系中的三維坐標：

當所述三維測量坐標系為笛卡爾坐標系，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，根據(jù)下式求解得到信號接收裝置在該三維測量坐標系中的三維坐標：

其中，(X₀，Y₀，Z₀)表示信號接收裝置在三維測量坐標系中的三維坐標，L為信號接收裝置與信號發(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。

其中，所述計算模塊，用于通過以下方式根據(jù)第一參考時刻、第二參考時刻、第一時刻以及第二時刻，確定第一旋轉(zhuǎn)角度以及第二旋轉(zhuǎn)角度：

根據(jù)第一參考時刻以及第一時刻，確定所述第一時刻與所述第一參考時刻之間的關(guān)系，根據(jù)所述第一時刻與第一參考時刻之間的關(guān)系以及所述第一參考時刻對應(yīng)的第一參考角度，確定所述第一旋轉(zhuǎn)角度；

根據(jù)第二參考時刻以及第二時刻，確定所述第二時刻與所述第二參考時刻之間的關(guān)系，根據(jù)所述第二時刻與第二參考時刻之間的關(guān)系以及所述第二參考時刻對應(yīng)的第二參考角度，確定所述第二旋轉(zhuǎn)角度。

其中，所述計算模塊，用于通過以下方式根據(jù)第三參考時刻以及第三時刻，確定信號接收裝置與信號發(fā)送裝置之間的距離：

根據(jù)第三參考時刻以及第三時刻，確定測距信號從信號發(fā)送裝置到信號接收裝置的傳輸時長，根據(jù)所述傳輸時長以及測距信號在空氣中的傳輸速度，確定信號接收裝置與信號發(fā)送裝置之間的距離。

其中，所述測距信號為超聲波信號。

其中，當信號接收裝置檢測到的第一激光平面信號、第二激光平面信號均為多路時，所述通信模塊用于通過以下方式獲取信號接收裝置檢測到第一激光平面信號的第一時刻、檢測到第二激光平面信號的第二時刻：

獲取信號接收裝置檢測到每路第一激光平面信號的第一激光時刻，采用第一預(yù)設(shè)融合方式處理多個第一激光時刻，得到第一時刻；

獲取信號接收裝置檢測到每路第二激光平面信號的第二激光時刻，采用第二預(yù)設(shè)融合方式處理多個第二激光時刻，得到第二時刻。

其中，當信號接收裝置檢測到的測距信號為多路時，所述通信模塊用于通過以下方式獲取信號接收裝置檢測到測距信號的第三時刻：

獲取信號接收裝置檢測到每路測距信號的測距時刻，采用第三預(yù)設(shè)融合方式處理多個測距時刻，得到第三時刻。

其中，所述通信模塊，還用于將計算模塊確定的三維坐標發(fā)送給信號接收裝置。

本發(fā)明實施例還提供一種三維空間定位系統(tǒng)，包括：相互通信的信號接收裝置、信號發(fā)送裝置以及三維空間定位裝置，

其中，信號接收裝置用于接收信號發(fā)送裝置發(fā)送的測距信號、繞著第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)送的第一激光平面信號以及繞著第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)送的第二激光平面信號；

所述三維空間定位裝置，用于當獲知信號接收裝置檢測到第一激光平面信號、第二激光平面信號以及測距信號時，根據(jù)信號發(fā)送裝置發(fā)送第一激光平面信號的第一參考時刻、發(fā)送第二激光平面信號的第二參考時刻、信號接收裝置檢測到第一激光平面信號的第一時刻以及檢測到第二激光平面信號的第二時刻，確定第一旋轉(zhuǎn)角度以及第二旋轉(zhuǎn)角度；根據(jù)信號發(fā)送裝置發(fā)送測距信號的第三參考時刻以及信號接收裝置檢測到測距信號的第三時刻，確定信號接收裝置與信號發(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，確定信號接收裝置在三維測量坐標系中的三維坐標；

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

與相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明實施例提供的三維空間定位裝置包括：通信模塊以及計算模塊，通信模塊連接計算模塊，通信模塊用于當獲知信號接收裝置檢測到第一激光平面信號、第二激光平面信號以及測距信號時，獲取信號發(fā)送裝置發(fā)送第一激光平面信號的第一參考時刻、發(fā)送第二激光平面信號的第二參考時刻、發(fā)送測距信號的第三參考時刻、信號接收裝置檢測到第一激光平面信號的第一時刻、檢測到第二激光平面信號的第二時刻、以及檢測到測距信號的第三時刻；計算模塊，用于根據(jù)第一參考時刻、第二參考時刻、第一時刻以及第二時刻，確定第一旋轉(zhuǎn)角度以及第二旋轉(zhuǎn)角度；根據(jù)第三參考時刻以及第三時刻，確定信號接收裝置與信號發(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，確定信號接收裝置在三維測量坐標系中的三維坐標；其中，所述第一旋轉(zhuǎn)角度為所述第一時刻所述第一激光平面信號相對于第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸所確定平面的角度，所述第二旋轉(zhuǎn)角度為所述第二時刻所述第二激光平面信號相對于第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸所確定平面的角度。如此，本發(fā)明實施例能夠基于測距信號、第一激光平面信號以及第二激光平面信號，實現(xiàn)精度較高的室內(nèi)定位，從而滿足人們在虛擬現(xiàn)實交互、增強現(xiàn)實交互、室內(nèi)機器人導航等方面的需求。

進一步地，本發(fā)明實施例中，在信號接收裝置檢測到的第一激光平面信號、第二激光平面信號均為多路時，三維空間定位裝置對檢測到每路第一激光平面信號的時刻進行融合處理，得到第一時刻，對檢測到每路第二激光平面信號的時刻進行融合處理，得到第二時刻；在信號接收裝置檢測到的測距信號為多路時，三維空間定位裝置對檢測到每路測距信號的時刻進行融合處理，得到第三時刻。如此，針對每種信號，通過對檢測到多路信號的時刻進行融合處理后，再進行定位計算，實現(xiàn)信號的全向接收，達到穩(wěn)定有效的室內(nèi)全向定位，避免定位丟失。

本申請的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本申請而了解。本申請的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

附圖用來提供對本申請技術(shù)方案的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本申請的實施例一起用于解釋本申請的技術(shù)方案，并不構(gòu)成對本申請技術(shù)方案的限制。

圖1為本發(fā)明實施例一的三維空間定位裝置的示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例二的三維空間定位系統(tǒng)的示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例的三維坐標計算的原理圖；

圖4為本發(fā)明實施例三的三維空間定位系統(tǒng)的示意圖。

具體實施方式

下文中將結(jié)合附圖對本申請的實施例進行詳細說明，應(yīng)當理解，以下所說明的實施例僅用于說明和解釋本申請，并不用于限定本申請。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。

實施例一

本實施例提供一種三維空間定位裝置，與信號發(fā)送裝置以及信號接收裝置相互通信，信號接收裝置用于接收信號發(fā)送裝置發(fā)送的測距信號、繞著第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)送的第一激光平面信號以及繞著第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)送的第二激光平面信號。

如圖1所示，本實施例提供的三維空間定位裝置，包括：通信模塊以及計算模塊，通信模塊連接計算模塊；

通信模塊，用于當獲知信號接收裝置檢測到第一激光平面信號、第二激光平面信號以及測距信號時，獲取信號發(fā)送裝置發(fā)送第一激光平面信號的第一參考時刻、發(fā)送第二激光平面信號的第二參考時刻、發(fā)送測距信號的第三參考時刻、信號接收裝置檢測到第一激光平面信號的第一時刻、檢測到第二激光平面信號的第二時刻、以及檢測到測距信號的第三時刻；

計算模塊，用于根據(jù)第一參考時刻、第二參考時刻、第一時刻以及第二時刻，確定第一旋轉(zhuǎn)角度以及第二旋轉(zhuǎn)角度；根據(jù)第三參考時刻以及第三時刻，確定信號接收裝置與信號發(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，確定信號接收裝置在三維測量坐標系中的三維坐標；

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

其中，第一參考時刻為信號發(fā)送裝置發(fā)送第一激光平面信號的時刻，在第一參考時刻，第一激光平面信號相對于第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸所確定平面的角度為第一參考角度；第二參考時刻為信號發(fā)送裝置發(fā)送第二激光平面信號的時刻，在第二參考時刻，第二激光平面信號相對于第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸所確定平面的角度為第二參考角度。

在一些實現(xiàn)方式中，通信模塊，用于在獲知信號發(fā)送裝置和信號接收裝置同步基準時刻之后，獲取第一參考時刻、第二參考時刻、第三參考時刻、第一時刻、第二時刻以及第三時刻。

其中，通過同步信號發(fā)送裝置和信號接收裝置的基準時刻，確保信號發(fā)送裝置和信號接收裝置的時鐘同步，以確保三維空間定位裝置后續(xù)進行的計算基于相同的基準。在一些實現(xiàn)方式中，信號發(fā)送裝置可以向信號接收裝置發(fā)送時間同步信號，信號接收裝置可以將接收到時間同步信號的時刻作為基準時刻。

在一些實現(xiàn)方式中，所述計算模塊，可以用于通過以下方式根據(jù)第一參考時刻、第二參考時刻、第一時刻以及第二時刻，確定第一旋轉(zhuǎn)角度以及第二旋轉(zhuǎn)角度：

根據(jù)第一參考時刻以及第一時刻，確定所述第一時刻與所述第一參考時刻之間的關(guān)系，根據(jù)所述第一時刻與第一參考時刻之間的關(guān)系以及所述第一參考時刻對應(yīng)的第一參考角度，確定所述第一旋轉(zhuǎn)角度；

根據(jù)第二參考時刻以及第二時刻，確定所述第二時刻與所述第二參考時刻之間的關(guān)系，根據(jù)所述第二時刻與第二參考時刻之間的關(guān)系以及所述第二參考時刻對應(yīng)的第二參考角度，確定所述第二旋轉(zhuǎn)角度。

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

于本實施例中，需要說明的是，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?shù)谝恍D(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸能夠在一個平面內(nèi)相交時，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?shù)谝恍D(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸不能在一個平面內(nèi)相交時，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。

在一些實現(xiàn)方式中，計算模塊，可以用于通過以下方式根據(jù)信號發(fā)送裝置發(fā)送測距信號的第三參考時刻以及信號接收裝置檢測到測距信號的第三時刻，確定信號接收裝置與信號發(fā)送裝置之間的距離：

根據(jù)信號發(fā)送裝置發(fā)送測距信號的第三參考時刻以及信號接收裝置檢測到測距信號的第三時刻，確定所述測距信號從信號發(fā)送裝置到信號接收裝置的傳輸時長，根據(jù)所述傳輸時長以及測距信號在空氣中的傳輸速度，確定信號接收裝置與信號發(fā)送裝置之間的距離。

在一些實現(xiàn)方式中，測距信號可以為超聲波信號。然而，本申請對此并不限定。于其他實現(xiàn)方式中，測距信號例如可以為激光束信號或者紅外信號。

在一些實現(xiàn)方式中，所述計算模塊，可以用于通過以下方式根據(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，確定信號接收裝置在三維測量坐標系中的三維坐標：

當所述三維測量坐標系為笛卡爾坐標系，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，根據(jù)下式求解得到信號接收裝置在該三維測量坐標系中的三維坐標：

其中，(X₀，Y₀，Z₀)表示信號接收裝置在三維測量坐標系中的三維坐標，L為信號接收裝置與信號發(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。

在一些實現(xiàn)方式中，所述通信模塊，還用于將計算模塊確定的三維坐標發(fā)送給信號接收裝置。

在一些實現(xiàn)方式中，當所述信號接收模塊檢測到的第一激光平面信號、第二激光平面信號均為多路時，所述通信模塊還用于通過以下方式獲取信號接收裝置檢測到第一激光平面信號的第一時刻、檢測到第二激光平面信號的第二時刻：

獲取信號接收裝置檢測到每路第一激光平面信號的第一激光時刻，采用第一預(yù)設(shè)融合方式處理多個第一激光時刻，得到第一時刻；獲取信號接收裝置檢測到每路第二激光平面信號的第二激光時刻，采用第二預(yù)設(shè)融合方式處理多個第二激光時刻，得到第二時刻。

在一些實現(xiàn)方式中，當信號接收裝置檢測到的測距信號為多路時，所述通信模塊用于通過以下方式獲取信號接收裝置檢測到測距信號的第三時刻：

獲取信號接收裝置檢測到每路測距信號的測距時刻，采用第三預(yù)設(shè)融合方式處理多個測距時刻，得到第三時刻。

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)融合方式可以三者相同、或者兩兩相同、或者均不同。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、對稱測量方程濾波、加權(quán)平均、幾何平均、算術(shù)平均、平方平均、調(diào)和平均。

于實際應(yīng)用中，通信模塊可以為無線通信電路，或者，可以是一個IC(Integrated Circuit，集成電路)芯片和天線組成的通信模塊，允許進行無線電通信；計算模塊，可以為中央處理器(CPU)、單片機控制器、微處理器等具有信息處理能力的電子元件。

實施例二

如圖2所示，本實施例的三維空間定位系統(tǒng)，包括：信號接收裝置、信號發(fā)送裝置以及三維空間定位裝置。信號發(fā)送裝置作為三維空間定位的參考坐標基點，信號接收裝置作為待定位點。三維空間定位裝置作為待定位點的三維坐標的計算設(shè)備。

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

下面以信號發(fā)送裝置為定位基站，信號接收裝置為待定位標記設(shè)備為例進行說明。其中，待定位標記設(shè)備的數(shù)目為至少一個，即一個定位基站可以向至少一個待定位標記設(shè)備提供定位數(shù)據(jù)。

如圖2所示，定位基站(信號發(fā)送裝置)包括：第一同步裝置、控制器、兩個旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器(旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A及B)以及測距信號發(fā)射器(例如，超聲波發(fā)射器)。其中，第一同步裝置用于實現(xiàn)和待定位標記設(shè)備之間的信息通信，例如可以向待定位標記設(shè)備(信號接收裝置)發(fā)送時間同步信號，以使得待定位標記設(shè)備可以同步基準時刻；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；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；測距信號發(fā)射器用于發(fā)送測距信號；控制器用于控制時間同步信號、測距信號、第一激光平面信號以及第二激光平面信號的發(fā)射時刻。下面測距信號發(fā)射器以超聲波發(fā)射器為例進行說明。

可選地，第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸能夠相交。然而，本實施例對此并不限定。于實際應(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)軸的交點處。然而，本實施例對此并不限定。于實際應(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)軸的交點附近(例如，以該交點為球心的預(yù)定范圍內(nèi))。此外，當?shù)谝恍D(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸不相交時，超聲波發(fā)射器可位于第一交點處或附近(例如，以該第一交點為球心的預(yù)定范圍內(nèi))，該第一交點為垂直于第一旋轉(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；或者，超聲波發(fā)射器可位于第二交點處或附近(例如，以該第二交點為球心的預(yù)定范圍內(nèi))，該第二交點為垂直于第二旋轉(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。

可選地，第一同步裝置例如為無線電通信電路。然而，本實施例對此并不限定。于其他實施例中，第一同步裝置例如為發(fā)光二極管(LED，Light Emitting Diode)，通過發(fā)送光信號，用于時間同步。或者，第一同步裝置也可以是一個IC芯片和天線組成的通信模塊。

可選地，每個旋轉(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)可以包括一個激光發(fā)射器、一個透鏡以及一個電動機(例如，直流電動機)。例如，激光發(fā)射器可以設(shè)置在電動機上，激光發(fā)射器可以沿著電動機的轉(zhuǎn)軸將一束激光發(fā)射到電動機轉(zhuǎn)軸上的透鏡，該束激光通過透鏡形成一個激光平面，電動機帶動透鏡旋轉(zhuǎn)，從而形成旋轉(zhuǎn)激光平面?；蛘撸す獍l(fā)射器可以不設(shè)置在電動機上，激光發(fā)射器可以將一束激光發(fā)射到電動機轉(zhuǎn)軸的鏡面上，鏡面可以將激光反射并通過透鏡使激光束成為一個跟隨電動機轉(zhuǎn)動的激光面。然而，本實施例對此并不限定。于其他實現(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的光學元件。

在電動機轉(zhuǎn)動的時候，控制器(例如，單片機控制器)可以控制電動機的轉(zhuǎn)速和激光發(fā)射器的啟停，使激光面以一定的頻率掃過整個室內(nèi)空間。兩個旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器中的兩個激光發(fā)射器相互垂直安裝，兩個形成散射激光面的電動機也相互垂直安裝，且兩個電動機的轉(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軸上的電動機使激光面沿著X軸方向掃過空間，Y軸上的電動機使激光面沿著Y軸方向掃過空間。需要說明的是，在信號接收裝置中用于接收激光平面信號的激光平面信號接收器(例如，包括硅光電池)在同一時刻只能接收一束激光信號時，X軸上的激光面與Y軸上的激光面要時分(TD，Time Division)發(fā)送，以使得激光平面信號接收器可以交替接收X軸上的激光面和Y軸上的激光面。

其中，關(guān)于電動機的轉(zhuǎn)速控制和激光發(fā)射器的啟?？梢杂蓡纹瑱C控制器(即前述的控制器)完成。可以通過PID(比例、積分、微分，Proportion、Integral、Derivative)算法對電動機進行調(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，A、B、C為加權(quán)系數(shù)，Δu_k為當前增量。

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

此外，可以通過在電機轉(zhuǎn)子上設(shè)置標識點的方式實現(xiàn)對激光發(fā)射器的啟停控制。例如，當識別到X軸的電動機上的標識點后，啟動X軸上的激光發(fā)射器并關(guān)閉Y軸上的激光發(fā)射器，當識別到Y(jié)軸的電動機上的標識點后，啟動Y軸上的激光發(fā)射器并關(guān)閉X軸上的激光發(fā)射器?？梢圆捎梦恢檬絇ID算法對電機進行控制，使得標識點在所要求時刻到達指定位置。位置式PID算法公式如下：

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

在對電動機和激光發(fā)射器進行控制的同時，單片機控制器可以控制第一同步裝置發(fā)送時間同步信號(用于同步基準時刻)和啟動超聲波發(fā)射器發(fā)送超聲波信號。例如，單片機控制器可以控制第一同步裝置在t1時刻發(fā)送時間同步信號，控制超聲波發(fā)射器在t2時刻(即前述的第三參考時刻)發(fā)送超聲波信號，控制X軸上的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A在t3時刻(如前述的第一參考時刻)發(fā)送X軸激光面信號(如前述的第一激光平面信號)，控制Y軸上的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器B在t4時刻(如前述的第二參考時刻)發(fā)送Y軸激光面信號(如前述的第二激光平面信號)，其中，t1時刻可以早于t2時刻，t2時刻可以早于t3時刻，t3時刻可以早于t4時刻。然而，本申請對此并不限定。例如，上述信號的發(fā)射時刻可以根據(jù)以下條件進行設(shè)置：在一個發(fā)射周期中，時間同步信號的發(fā)射時刻早于超聲波信號以及激光面信號的發(fā)射時刻，X軸激光面信號的發(fā)射時刻不同于Y軸激光面信號的發(fā)射時刻。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)射器在同一時刻發(fā)送信號，旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器B發(fā)送信號的時刻遲于前述時刻。若超聲波發(fā)射器發(fā)送信號的時刻遲于旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A發(fā)送信號的時刻，則該延遲時長應(yīng)小于激光平面旋轉(zhuǎn)一周的時長。

如圖2所示，待定位標記設(shè)備(信號接收裝置)可以包括：第二同步裝置、激光平面信號接收器(例如，光電感應(yīng)電路)以及測距信號接收器(例如，超聲波接收器)。其中，第二同步裝置用于實現(xiàn)和定位基站之間的信息通信，例如可以從定位基站的第一同步裝置接收時間同步信號，用于同步基準時刻；激光平面信號接收器用于檢測定位基站發(fā)送的第一激光平面信號以及第二激光平面信號；測距信號接收器用于檢測定位基站發(fā)送的測距信號。下面測距信號接收器以超聲波接收器(例如超聲換能器)為例進行說明。

可選地，第二同步裝置例如為無線電通信電路，或者，也可以是一個IC芯片和天線組成的通信模塊。然而，本實施例對此并不限定。于其他實施例中，第二同步裝置還可以接收光信號進行時間同步。需要說明的是，第一同步裝置與第二同步裝置需要對應(yīng)，例如，當?shù)谝煌窖b置為無線電通信電路時，第二同步裝置亦為無線電通信電路。換言之，第一同步裝置與第二同步裝置采用對應(yīng)的信號發(fā)射與信號檢測技術(shù)，以實現(xiàn)定位基站與待定位標記設(shè)備之間的時間同步。

可選地，激光平面信號接收器包括硅光電池，用于檢測激光平面信號。

于本實施例中，在三維空間定位系統(tǒng)工作時，定位基站的第一同步裝置向待定位標記設(shè)備的第二同步裝置發(fā)送時間同步信號，用于同步基準時刻；定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器的激光點亮，且定位基站內(nèi)部的電機支架帶動激光面旋轉(zhuǎn)，不斷向周圍空間旋轉(zhuǎn)發(fā)射激光平面信號；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，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記設(shè)備提供高精度、高頻率、低延遲的定位數(shù)據(jù)。同時，待定位標記設(shè)備的第二同步裝置會檢測時間同步信號，以同步基準時刻；激光平面信號接收器在被激光平面信號掃到時，會記錄被掃到的時刻；超聲波接收器在檢測到超聲波信號時，會記錄檢測到超聲波信號的時刻。

于本實施例中，三維空間定位裝置可以與信號發(fā)送裝置和信號接收裝置進行通信。三維空間定位裝置的通信模塊可以從信號發(fā)送裝置獲取信號發(fā)送裝置同步的基準時刻、發(fā)送第一激光平面信號的第一參考時刻、發(fā)送第二激光平面信號的第二參考時刻、發(fā)送測距信號的第三參考時刻；還可以從信號接收裝置獲取信號接收裝置檢測到第一激光平面信號的第一時刻、檢測到第二激光平面信號的第二時刻、以及檢測到測距信號的第三時刻。例如，三維空間定位裝置的通信模塊可以與信號發(fā)送裝置的第一同步裝置和信號接收裝置的第二同步裝置進行通信，以獲取上述信息。根據(jù)通信模塊獲取的信息，三維空間定位裝置的計算模塊可以計算信號接收裝置的三維坐標。

下面參照圖3，對三維空間定位裝置的計算模塊計算三維坐標的原理進行詳細說明。

如圖3所示，以三維測量坐標系為笛卡爾坐標系為例進行說明。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量坐標系的原點O。然而，本實施例對此并不限定。于實際應(yīng)用中，定位基站所在位置例如為原點O(此時，超聲波發(fā)射器的所在位置可能位于原點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，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，轉(zhuǎn)速例如為w₂。X軸和Y軸所確定的平面為XOY平面。然而，本實施例對此并不限定。于實際應(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，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，且第一旋轉(zhuǎn)軸與Y軸垂直且不相交，此時，第一旋轉(zhuǎn)軸與Y軸能夠確定一對平行平面(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，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，且第二旋轉(zhuǎn)軸與X軸垂直且不相交，此時，第二旋轉(zhuǎn)軸與X軸能夠確定一對平行平面(包括XOY平面以及與XOY平面平行的平面)。其中，該對平行平面之間的垂直距離例如在預(yù)定范圍內(nèi)。

其中，定位基站通過第一同步裝置(如無線電通信電路)向待定位標記設(shè)備同步基準時刻。其中，通過基準時刻的同步，確保定位基站與待定位標記設(shè)備能夠保持時鐘同步，以確保后續(xù)涉及的時刻信息基于同一基準。然而，本實施例對此并不限定。定位基站還可以通過產(chǎn)生光信號向待定位標記設(shè)備同步基準時刻。

其中，定位基站還會通過第一同步裝置(如無線電通信電路)向三維空間定位裝置的通信模塊傳輸發(fā)送第一激光平面信號以及第二激光平面信號的參考時刻。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的時刻稱為第一參考時刻，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的時刻稱為第二參考時刻。其中，第一參考時刻以及第二參考時刻為不同時刻。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，即在第一參考時刻(或第二參考時刻)，旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A(或B)發(fā)送的激光平面信號相對于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)送激光平面信號時，定位基站會通過第一同步裝置(如無線電通信電路)向三維空間定位裝置的通信模塊發(fā)送第一參考時刻(或第二參考時刻)。

于此，參照圖3，當?shù)谝粎⒖冀嵌葹?(即旋轉(zhuǎn)平面S1與XOY平面的夾角為0)時，以第一激光平面信號為例進行說明，第一旋轉(zhuǎn)角度α為旋轉(zhuǎn)平面S1與XOY平面的夾角。

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

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

其中：α為第一旋轉(zhuǎn)角度，T₁為待定位標記設(shè)備檢測到第一激光平面信號的時刻，T₀為通信模塊最近一次從定位基站接收到的第一參考時刻；w₁為定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A的轉(zhuǎn)速。

在一個具體實施例中，當定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A繞著X軸順時針每旋轉(zhuǎn)一周360°發(fā)射一次參考時刻，三維空間定位裝置的計算模塊也可以根據(jù)下式確定第一旋轉(zhuǎn)角度：

當定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A繞著X軸逆時針每旋轉(zhuǎn)一周360°發(fā)射一次參考時刻，三維空間定位裝置的計算模塊可以根據(jù)下式確定第一旋轉(zhuǎn)角度：

其中，α為第一旋轉(zhuǎn)角度，T₁為待定位標記設(shè)備檢測到第一激光平面信號的時刻，T_0(N)為通信模塊最近一次從定位基站接收到的第一參考時刻(如第N個第一參考時刻)，T_0(N-1)為通信模塊前一次從定位基站接收到的第一參考時刻(如第N-1個第一參考時刻)；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?shù)谝粎⒖冀嵌圈?不為0時，以第一激光平面信號為例進行說明。

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

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

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

在一個具體實施例中，當定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A繞著X軸順時針每旋轉(zhuǎn)一周360°發(fā)射一次參考時刻，三維空間定位裝置的計算模塊也可以根據(jù)下式確定第一旋轉(zhuǎn)角度：

當定位基站的旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射器A繞著X軸逆時針每旋轉(zhuǎn)一周360°發(fā)射一次參考時刻，三維空間定位裝置的計算模塊可以根據(jù)下式確定第一旋轉(zhuǎn)角度：

其中，α為第一旋轉(zhuǎn)角度，γ為從第一參考時刻到收到第一激光平面信號的時刻，第一激光平面旋轉(zhuǎn)的角度；α'為第一參考角度；T₁為待定位標記設(shè)備檢測到第一激光平面信號的時刻，T_0(N)為通信模塊最近一次從定位基站接收到的第一參考時刻(如第N個第一參考時刻)，T_0(N-1)為通信模塊前一次從定位基站接收到的第一參考時刻(如第N-1個第一參考時刻)；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。

需要說明的是：定位基站需要將第一參考時刻以及第二參考時刻分別發(fā)送給三維空間定位裝置的通信模塊。

另外，三維空間定位裝置的計算模塊可以根據(jù)下式確定待定位標記設(shè)備與定位基站之間的距離：

L＝(T₃-T₀')×v，

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

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

在三維空間定位裝置的計算模塊計算得到第一旋轉(zhuǎn)角度、第二旋轉(zhuǎn)角度以及待定位標記設(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記設(shè)備在三維測量坐標系中的三維坐標：

其中，(X₀，Y₀，Z₀)表示待定位標記設(shè)備在三維測量坐標系中的三維坐標，L為所述待定位標記設(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，本實施例基于測距信號(例如超聲波信號)和兩個旋轉(zhuǎn)激光信號能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)精確定位。本實施例通過同步裝置(如無線電通信電路)進行定位基站與待定位標記設(shè)備的基準時刻同步以及時刻信息傳輸，能夠支持定位基站與待定位標記設(shè)備的配對使用，進而可以支持多基站的擴展應(yīng)用；而且，本實施例提供的待定位標記設(shè)備成本較低、易于實現(xiàn)小型化，擴大了應(yīng)用場景。

實施例三

如圖4所示，本實施例的三維空間定位系統(tǒng)，包括：信號接收裝置、信號發(fā)送裝置以及三維空間定位裝置。其中，信號發(fā)送裝置作為三維空間定位的參考坐標基點，信號接收裝置作為待定位點。三維空間定位裝置作為待定位點的三維坐標的計算設(shè)備。

本實施例的三維空間定位系統(tǒng)與實施例二的區(qū)別在于：本實施例的三維空間定位系統(tǒng)的信號接收裝置檢測到的第一激光平面信號、第二激光平面信號、測距信號均為多路；本實施例的三維空間定位裝置可以對檢測到每路第一激光平面信號的第一激光時刻、每路第二激光平面的第二激光時刻以及每路測距信號的測距時刻，進行融合處理，得到第一時刻、第二時刻以及第三時刻，進而計算第一旋轉(zhuǎn)角度、第二旋轉(zhuǎn)角度以及距離。

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

于本實施例中，信號接收裝置包括第二同步裝置、多路測距信號接收陣列以及多路激光平面信號接收陣列。其中，多路測距信號接收陣列例如為多路超聲波接收陣列，多路超聲波接收陣列可以包括多個超聲換能器，多路激光平面信號接收陣列可以包括多個硅光電池。

可選地，第二同步裝置例如為無線電通信電路，或者，也可以是一個IC芯片和天線組成的通信模塊。然而，本實施例對此并不限定。于其他實施例中，第二同步裝置還可以接收光信號進行時間同步。需要說明的是，第一同步裝置與第二同步裝置需要對應(yīng)，例如，當?shù)谝煌窖b置為無線電通信電路時，第二同步裝置亦為無線電通信電路。換言之，第一同步裝置與第二同步裝置采用對應(yīng)的信號發(fā)射與信號檢測技術(shù)，以實現(xiàn)信號發(fā)送裝置與信號接收裝置之間的時間同步。

在一些實現(xiàn)方式中，考慮到信號接收裝置所在的待定位物體可能以任意姿態(tài)移動翻轉(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擺放，以確?？梢詮牟煌慕嵌冉邮盏匠暡ê图す馄矫嫘盘枴＠缈刹捎们蛐谓Y(jié)構(gòu)來安裝這些超聲換能器和硅光電池。這種陣列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)移動時都能夠接收到超聲波和激光平面信號。

于本實施例中，三維空間定位裝置的通信模塊可以與信號發(fā)送裝置的第一同步裝置建立通信連接，從而獲取基準時刻、第一參考時刻、第二參考時刻、第三參考時刻；還可以與信號接收裝置的第二同步裝置建立通信連接，從而獲取第一激光時刻、第二激光時刻、測距時刻。

于本實例中，三維測量坐標系可以為笛卡爾坐標系。三維空間定位裝置的通信模塊可以根據(jù)以下式子確定第一時刻、第二時刻以及第三時刻：

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為信號接收裝置接收到時間同步信號的時刻(即前述的基準時刻)；[Tx₀,Tx₁,...,Tx_m-1]為每個硅光電池接收到X軸上激光面信號(如前述的第一激光平面信號)的時刻(如前述的第一激光時刻)，m為接收到X軸上的激光面信號的硅光電池的個數(shù)；[Ty₀,Ty₁,...,Ty_k-1]為每個硅光電池接收到Y(jié)軸上的激光面信號(如前述的第二激光平面信號)的時刻(如前述的第二激光時刻)，k為接收到Y(jié)軸上的激光面信號的硅光電池的個數(shù)；[Tu₀,Tu₁,...,Tu_n-1]為每個超聲換能器接收到超聲波信號的時刻(如前述的測距時刻)，n為接收到超聲波信號的超聲換能器的個數(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、對稱測量方程濾波、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(如前述的第一激光平面信號)的時刻(如前述的第一時刻)，T_y為融合后得到的接收到Y(jié)軸上激光面信號(如前述的第二激光平面信號)的時刻(如前述的第二時刻)，T₃為融合后得到的對超聲波信號的接收時刻(如前述的第三時刻)。

后續(xù)關(guān)于三維空間定位裝置的計算模塊根據(jù)第一時刻、第二時刻以及第三時刻計算三維坐標的過程可以參照實施例二所述，故于此不再贅述。

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