本實(shí)用新型涉及定位技術(shù)，尤指一種信號(hào)發(fā)送裝置。

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(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。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種信號(hào)發(fā)送裝置，能夠提供實(shí)現(xiàn)室內(nèi)精確定位的定位數(shù)據(jù)。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種信號(hào)發(fā)送裝置，包括：第一旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元、第二旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元、測(cè)距信號(hào)發(fā)射單元以及控制單元；控制單元，連接第一旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元、第二旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元以及測(cè)距信號(hào)發(fā)射單元；

第一旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元，用于繞著第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)射第一激光平面信號(hào)；第二旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元，用于繞著第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)射第二激光平面信號(hào)；測(cè)距信號(hào)發(fā)射單元，用于發(fā)射測(cè)距信號(hào)；控制單元，用于控制測(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。

其中，所述信號(hào)發(fā)送裝置還包括：第一通信單元，連接所述控制單元，用于獲取信號(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)刻以及檢測(cè)到測(cè)距信號(hào)的第三時(shí)刻；

所述控制單元，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)算子單元以及第二計(jì)算子單元；

第一計(jì)算子單元，用于根據(jù)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)刻以及檢測(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)發(fā)送測(cè)距信號(hào)的第三參考時(shí)刻以及檢測(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)；

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，所述第一通信單元包括第一通信子單元，連接所述控制單元，用于發(fā)射時(shí)間同步信號(hào)；所述控制單元包括第一控制子單元，用于控制時(shí)間同步信號(hào)的發(fā)射時(shí)刻。

其中，在信號(hào)接收裝置檢測(cè)到的第一激光平面信號(hào)、第二激光平面信號(hào)均為多路時(shí)，所述第一通信單元包括：多個(gè)第二通信子單元，每個(gè)第二通信子單元分別用于獲取信號(hào)接收裝置檢測(cè)到每路第一激光平面信號(hào)的第一激光時(shí)刻、信號(hào)接收裝置檢測(cè)到每路第二激光平面信號(hào)的第二激光時(shí)刻；

所述控制單元包括：第二控制子單元，用于處理多個(gè)第一激光時(shí)刻，得到第一時(shí)刻；第三控制子單元，用于處理多個(gè)第二激光時(shí)刻，得到第二時(shí)刻。

其中，在信號(hào)接收裝置檢測(cè)到的測(cè)距信號(hào)均為多路時(shí)，所述第一通信單元包括：多個(gè)第三通信子單元，每個(gè)第三通信子單元分別用于獲取信號(hào)接收裝置檢測(cè)到每路測(cè)距信號(hào)的測(cè)距時(shí)刻；

所述控制單元包括：第四控制子單元，用于處理多個(gè)測(cè)距時(shí)刻，得到第三時(shí)刻。

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，所述控制單元包括：第五控制子單元，用于控制第一旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元以及第二旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元分時(shí)發(fā)射第一激光平面信號(hào)以及第二激光平面信號(hào)。

其中，每個(gè)旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元包括電動(dòng)機(jī)、激光發(fā)射器以及透鏡，所述激光發(fā)射器和所述透鏡設(shè)置在所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸處，所述激光發(fā)射器發(fā)射的激光束通過所述透鏡轉(zhuǎn)換成激光面，所述電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)所述透鏡旋轉(zhuǎn)，以形成旋轉(zhuǎn)激光面。

其中，所述測(cè)距信號(hào)發(fā)射單元發(fā)射的測(cè)距信號(hào)為超聲波信號(hào)。

與相關(guān)技術(shù)相比，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的信號(hào)發(fā)送裝置包括：第一旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元、第二旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元、測(cè)距信號(hào)發(fā)射單元以及控制單元；控制單元，連接第一旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元、第二旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元以及測(cè)距信號(hào)發(fā)射單元；第一旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元，用于繞著第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)射第一激光平面信號(hào)；第二旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元，用于繞著第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)射第二激光平面信號(hào)；測(cè)距信號(hào)發(fā)射單元，用于發(fā)射測(cè)距信號(hào)；控制單元，用于控制測(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。本實(shí)用新型實(shí)施例能夠提供測(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)，用于實(shí)現(xiàn)精度較高的室內(nèi)定位，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。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型實(shí)施例中，信號(hào)發(fā)送裝置根據(jù)信號(hào)接收裝置對(duì)每種信號(hào)的多路接收時(shí)刻，進(jìn)行融合處理，再進(jìn)行定位計(jì)算，達(dá)到穩(wěn)定有效的室內(nèi)全向定位，避免定位丟失。

本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)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(shí)施本實(shí)用新型而了解。本實(shí)用新型的目的和其他優(yōu)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說明

附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實(shí)用新型的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型的技術(shù)方案，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的限制。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一的信號(hào)發(fā)送裝置的示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例二的三維空間定位系統(tǒng)的示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的三維坐標(biāo)計(jì)算的原理圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例二的信號(hào)發(fā)送裝置的工作示意圖。

具體實(shí)施方式

下文中將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，以下所說明的實(shí)施例僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。需要說明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(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

如圖1所示，本實(shí)施例提供一種信號(hào)發(fā)送裝置，包括：第一旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元、第二旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元、測(cè)距信號(hào)發(fā)射單元以及控制單元。控制單元，連接第一旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元、第二旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元以及測(cè)距信號(hào)發(fā)射單元。

第一旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元，用于繞著第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)射第一激光平面信號(hào)；第二旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元，用于繞著第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)射第二激光平面信號(hào)；測(cè)距信號(hào)發(fā)射單元，用于發(fā)射測(cè)距信號(hào)；控制單元，用于控制測(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。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，控制單元可以包括第一定時(shí)器、第二定時(shí)器、第三定時(shí)器以及處理器，處理器用于當(dāng)?shù)谝欢〞r(shí)器的定時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)，觸發(fā)測(cè)距信號(hào)發(fā)射單元發(fā)射測(cè)距信號(hào)，當(dāng)?shù)诙〞r(shí)器的定時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)，觸發(fā)第一旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元發(fā)射第一激光平面信號(hào)，當(dāng)?shù)谌〞r(shí)器的定時(shí)時(shí)間達(dá)到時(shí)，觸發(fā)第二旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元發(fā)射第二激光平面信號(hào)。

其中，信號(hào)發(fā)送裝置還包括：第一通信單元，連接控制單元，用于獲取信號(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)刻以及檢測(cè)到測(cè)距信號(hào)的第三時(shí)刻；控制單元，還用于根據(jù)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)刻以及檢測(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)發(fā)送測(cè)距信號(hào)的第三參考時(shí)刻以及檢測(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)。

一些實(shí)現(xiàn)方式中，控制單元，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)算子單元以及第二計(jì)算子單元；

第一計(jì)算子單元，用于根據(jù)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)刻以及檢測(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)發(fā)送測(cè)距信號(hào)的第三參考時(shí)刻以及檢測(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)。

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。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，第一通信單元，還用于發(fā)送時(shí)間同步信號(hào)；所述控制單元還用于控制時(shí)間同步信號(hào)的發(fā)射時(shí)刻。例如，第一通信單元，可以包括第一通信子單元，連接控制單元，用于發(fā)射時(shí)間同步信號(hào)；所述控制單元，可以包括第一控制子單元，用于控制時(shí)間同步信號(hào)的發(fā)射時(shí)刻。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，第一控制子單元可以包括第四定時(shí)器以及處理器，處理器用于當(dāng)?shù)谒亩〞r(shí)器的定時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)，觸發(fā)第一通信子單元發(fā)射時(shí)間同步信號(hào)。其中，信號(hào)發(fā)送裝置通過向信號(hào)接收裝置發(fā)送時(shí)間同步信號(hào)，進(jìn)行基準(zhǔn)時(shí)刻的同步，確保信號(hào)發(fā)送裝置和信號(hào)接收裝置的時(shí)鐘同步，以確保信號(hào)發(fā)送裝置后續(xù)進(jìn)行的計(jì)算基于相同的基準(zhǔn)，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，控制單元的第一計(jì)算子單元可以通過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)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)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。

于本實(shí)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(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。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，信號(hào)發(fā)送裝置的控制單元的第二計(jì)算子單元可以通過以下方式確定信號(hào)接收裝置與信號(hào)發(fā)送裝置之間的距離：

根據(jù)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，確定所述測(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，本實(shí)用新型對(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)發(fā)送裝置的控制單元的第三計(jì)算子單元可以用于根據(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，在信號(hào)接收裝置檢測(cè)到的第一激光平面信號(hào)、第二激光平面信號(hào)均為多路時(shí)，第一通信單元還用于獲取信號(hào)接收裝置檢測(cè)到每路第一激光平面信號(hào)的第一激光時(shí)刻，以及獲取信號(hào)接收裝置檢測(cè)到每路第二激光平面信號(hào)的第二激光時(shí)刻；控制單元還用于采用第一預(yù)設(shè)融合方式處理多個(gè)第一激光時(shí)刻，得到第一時(shí)刻；采用第二預(yù)設(shè)融合方式處理多個(gè)第二激光時(shí)刻，得到第二時(shí)刻。例如，第一通信單元可以包括：多個(gè)第二通信子單元，每個(gè)第二通信子單元分別用于獲取信號(hào)接收裝置檢測(cè)到每路第一激光平面信號(hào)的第一激光時(shí)刻、信號(hào)接收裝置檢測(cè)到每路第二激光平面信號(hào)的第二激光時(shí)刻；控制單元可以包括：第二控制子單元，用于采用第一預(yù)設(shè)融合方式處理多個(gè)第一激光時(shí)刻，得到第一時(shí)刻；第三控制子單元，用于采用第二預(yù)設(shè)融合方式處理多個(gè)第二激光時(shí)刻，得到第二時(shí)刻。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，在信號(hào)接收裝置檢測(cè)到的測(cè)距信號(hào)均為多路時(shí)，第一通信單元還用于獲取信號(hào)接收裝置檢測(cè)到每路測(cè)距信號(hào)的測(cè)距時(shí)刻，控制單元還用于采用第三預(yù)設(shè)融合方式處理所述多個(gè)測(cè)距時(shí)刻，得到第三時(shí)刻。例如，第一通信單元可以包括：多個(gè)第三通信子單元，每個(gè)第三通信子單元分別用于獲取信號(hào)接收裝置檢測(cè)到每路測(cè)距信號(hào)的測(cè)距時(shí)刻；控制單元可以包括：第四控制子單元，用于采用第三預(yù)設(shè)融合方式處理所述多個(gè)測(cè)距時(shí)刻，得到第三時(shí)刻。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，控制單元包括：第五控制子單元，用于控制第一旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元以及第二旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元分時(shí)發(fā)射第一激光平面信號(hào)以及第二激光平面信號(hào)。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，每個(gè)旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元包括電動(dòng)機(jī)、激光發(fā)射器以及透鏡，所述激光發(fā)射器和透鏡設(shè)置在所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸處，所述激光發(fā)射器發(fā)射的激光束通過所述透鏡轉(zhuǎn)換成激光面，所述電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)所述透鏡旋轉(zhuǎn)，以形成旋轉(zhuǎn)激光面。

需要說明的是，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，信號(hào)發(fā)送裝置只負(fù)責(zé)各類信號(hào)的發(fā)送，對(duì)信號(hào)接收裝置在三維測(cè)量坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)的計(jì)算過程可以由信號(hào)接收裝置執(zhí)行，或者，也可以由獨(dú)立于信號(hào)發(fā)送裝置和信號(hào)接收裝置的設(shè)備執(zhí)行。例如，信號(hào)接收裝置可以從信號(hào)發(fā)送裝置獲取第一參考時(shí)刻、第二參考時(shí)刻以及第三參考時(shí)刻，根據(jù)第一參考時(shí)刻、第二參考時(shí)刻、第一時(shí)刻以及第二時(shí)刻，確定第一旋轉(zhuǎn)角度以及第二旋轉(zhuǎn)角度，根據(jù)第三參考時(shí)刻以及第三時(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)。或者，獨(dú)立于信號(hào)發(fā)送裝置和信號(hào)接收裝置的設(shè)備可以從信號(hào)發(fā)送裝置獲取第一參考時(shí)刻、第二參考時(shí)刻以及第三參考時(shí)刻，從信號(hào)接收裝置獲取第一時(shí)刻、第二時(shí)刻以及第三時(shí)刻，根據(jù)第一參考時(shí)刻、第二參考時(shí)刻、第一時(shí)刻以及第二時(shí)刻，確定第一旋轉(zhuǎn)角度以及第二旋轉(zhuǎn)角度，根據(jù)第三參考時(shí)刻以及第三時(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)。

下面的實(shí)施例中以信號(hào)發(fā)送裝置執(zhí)行三維坐標(biāo)的計(jì)算過程為例進(jìn)行說明。

實(shí)施例二

如圖2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)送時(shí)間同步信號(hào)以同步基準(zhǔn)時(shí)刻、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)接收裝置用于從信號(hào)發(fā)送裝置同步基準(zhǔn)時(shí)刻，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)。其中，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。

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2所示，定位基站(信號(hào)發(fā)送裝置)包括：第一通信單元、控制單元、第一旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元、第二旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元以及測(cè)距信號(hào)發(fā)射單元(例如，超聲波發(fā)射器)。其中，第一通信單元用于實(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)，以使得待定位標(biāo)記設(shè)備可以同步基準(zhǔn)時(shí)刻；第一旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元用于繞著第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)送第一激光平面信號(hào)；第二旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元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)射單元用于發(fā)送測(cè)距信號(hào)；控制單元用于控制時(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，第一通信單元例如為無線電通信電路，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，第一通信單元例如為發(fā)光二極管(LED，Light Emitting Diode)，通過發(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)射單元(例如，第一旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元或者第二旋轉(zhuǎn)激光平面發(fā)射單元)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?；蛘撸す獍l(fā)射器可以不設(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(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，控制單元(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軸方向掃過空間，Y軸上的電動(dòng)機(jī)使激光面沿著Y軸方向掃過空間。需要說明的是，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(即前述的控制單元)完成?？梢酝ㄟ^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PID控制，電動(dòng)機(jī)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(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?？刂啤＠?，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?？梢圆捎梦恢檬絇ID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)控制器可以控制第一同步裝置發(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，如圖4所示，單片機(jī)控制器可以控制第一通信單元在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)射單元在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)射單元在t4時(shí)刻(即前述的第二參考時(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，本實(shí)用新型對(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2所示，待定位標(biāo)記設(shè)備(信號(hào)接收裝置)可以包括：第二通信單元、激光平面信號(hào)接收單元(例如，光電感應(yīng)電路)以及測(cè)距信號(hào)接收單元(例如，超聲波接收器)。其中，第二通信單元用于實(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一通信單元接收時(shí)間同步信號(hào)，用于同步基準(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)接收單元以超聲波接收器為例進(jìn)行說明。

可選地，第二通信單元例如為無線電通信電路?；蛘?，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)用新型實(shí)施例對(duì)此并不限定。于其他實(shí)施例中，第二通信單元還可以接收光信號(hào)進(jìn)行時(shí)間同步。需要說明的是，第一通信單元與第二通信單元需要對(duì)應(yīng)，例如，當(dāng)?shù)谝煌ㄐ艈卧獮闊o線電通信電路時(shí)，第二通信單元亦為無線電通信電路。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)接收單元包括硅光電池，用于檢測(cè)激光平面信號(hào)。

于本實(shí)施例中，定位基站的第一通信單元向待定位標(biāo)記設(shè)備同步基準(zhǔn)時(shí)刻；定位基站的激光發(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)備的第二通信單元會(huì)從第一同步裝置同步基準(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。

于本實(shí)施例中，定位基站可以通過第一通信單元和待定位標(biāo)記設(shè)備的第二通信單元進(jìn)行交互，以獲取進(jìn)行三維坐標(biāo)計(jì)算的相關(guān)信息，并將計(jì)算得到的三維坐標(biāo)給待定位標(biāo)記設(shè)備。

下面參照?qǐng)D3，對(duì)進(jìn)行三維坐標(biāo)計(jì)算的原理進(jìn)行說明。

如圖3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，定位基站通過第一通信單元(如無線電通信電路)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。

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。第一參考角度與第二參考角度可相同或不同。

其中，定位基站還會(huì)通過第一通信單元(如無線電通信電路)從待定位標(biāo)記設(shè)備獲取檢測(cè)到第一激光平面信號(hào)的第一時(shí)刻以及檢測(cè)到第二激光平面信號(hào)的第二時(shí)刻。

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。

于此，參照?qǐng)D3，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為定位基站最近一次的第一參考時(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，定位基站的控制單元也可以根據(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，定位基站的控制單元可以根據(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)為定位基站最近一次的第一參考時(shí)刻(如第N個(gè)第一參考時(shí)刻)，T_0(N-1)為定位基站前一次的第一參考時(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為定位基站最近一次的第一參考時(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，定位基站的控制單元也可以根據(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，定位基站的控制單元可以根據(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)為定位基站最近一次的第一參考時(shí)刻(如第N個(gè)第一參考時(shí)刻)，T_0(N-1)為定位基站前一次的第一參考時(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。

需要說明的是：待定位標(biāo)記設(shè)備需要將檢測(cè)到第一激光平面信號(hào)的時(shí)刻(如前述的第一時(shí)刻)和檢測(cè)到第二激光平面信號(hào)的時(shí)刻(如前述的第二時(shí)刻)發(fā)送給定位基站。

另外，信號(hào)發(fā)送裝置的控制單元可以根據(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)的接收時(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。

在信號(hào)發(fā)送裝置的控制單元計(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，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)施例通過第一通信單元和第二通信單元(如無線電通信電路)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。

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)。

本實(shí)施例與實(shí)施例二的區(qū)別在于：在本實(shí)施例中，信號(hào)發(fā)送裝置用于對(duì)信號(hào)接收裝置檢測(cè)到每路第一激光平面信號(hào)的第一激光時(shí)刻、每路第二激光平面信號(hào)的第二激光時(shí)刻以及檢測(cè)到每路測(cè)距信號(hào)的測(cè)距時(shí)刻，分別進(jìn)行融合處理，得到第一時(shí)刻、第二時(shí)刻以及第三時(shí)刻，進(jìn)而計(jì)算三維坐標(biāo)。

本實(shí)施例的信號(hào)發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)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)接收裝置的測(cè)距信號(hào)接收單元為多路測(cè)距信號(hào)接收陣列，激光平面信號(hào)單元為多路激光平面信號(hào)接收陣列。其中，多路測(cè)距信號(hào)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(gè)超聲換能器，多路激光平面信號(hào)接收陣列可以包括多個(gè)硅光電池。

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擺放，以確?？梢詮牟煌慕嵌冉邮盏匠暡ê图す馄矫嫘盘?hào)。例如可采用球形結(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(dòng)時(shí)都能夠接收到超聲波和激光平面信號(hào)。

下面以測(cè)距信號(hào)為超聲波信號(hào)為例。

其中，信號(hào)發(fā)送裝置的第一通信單元可以從信號(hào)接收裝置獲取信號(hào)接收裝置檢測(cè)到每路第一激光平面信號(hào)的第一激光時(shí)刻、檢測(cè)到每路第二激光平面信號(hào)的第二激光時(shí)刻、檢測(cè)到超聲波信號(hào)的測(cè)距時(shí)刻。

三維測(cè)量坐標(biāo)系可以為笛卡爾坐標(biāo)系。信號(hào)發(fā)送裝置的控制單元可以根據(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(如前述的第一激光時(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(如前述的第二激光時(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為融合后得到的對(duì)超聲波信號(hào)的接收時(shí)刻(如前述的第三時(shí)刻)。

后續(xù)關(guān)于信號(hào)發(fā)送裝置的控制單元根據(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)的過程可以參照實(shí)施例二所述，故于此不再贅述。

雖然本實(shí)用新型所揭露的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容僅為便于理解本實(shí)用新型而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本實(shí)用新型。任何本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型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，但本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。