一種實(shí)時(shí)空間定位系統(tǒng)和方法及含該系統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及空間定位技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種實(shí)時(shí)空間定位系統(tǒng)和方法及含該系統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的用于室內(nèi)定位的技術(shù)有:1、基于紅外的對(duì)射式雙目、多目攝像頭的技術(shù)。該定位技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要用戶進(jìn)行專業(yè)的攝像頭標(biāo)定工作，只要攝像頭的位置角度改變就需要重新標(biāo)定。而且定位事業(yè)取決于攝像頭的覆蓋視野，視野越大需要攝像頭越多，攝像頭越多整個(gè)系統(tǒng)的標(biāo)定工作更加復(fù)雜，數(shù)據(jù)融合也更復(fù)雜。2、還有基于UWB超寬帶的室內(nèi)定位技術(shù)。該定位技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要三個(gè)以上的基站，需要使用前做標(biāo)定，定位精度差，價(jià)格昂貴。
[0003]由此可見，現(xiàn)有的空間定位系統(tǒng)仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。如何能創(chuàng)設(shè)一種新的實(shí)時(shí)空間定位系統(tǒng)和方法及含該系統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于激光掃描的實(shí)時(shí)空間定位系統(tǒng)，使其能簡(jiǎn)便且精確的進(jìn)行定位，從而克服現(xiàn)有的空間定位技術(shù)的不足。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種實(shí)時(shí)空間定位系統(tǒng)，包括激光發(fā)射掃描部分和激光接收部分，
[0006]所述激光發(fā)射掃描部分包括兩個(gè)由高速電機(jī)分別帶動(dòng)的轉(zhuǎn)子、兩個(gè)激光發(fā)射器、兩個(gè)零刻度感應(yīng)傳感器和一個(gè)紅外LED燈陣列；
[0007]其中，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸相互垂直設(shè)置;所述兩個(gè)激光發(fā)射器均為一字線激光器，分別固定在兩個(gè)轉(zhuǎn)子上，且其發(fā)射的一字線激光與其固定轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸平行，所述一字線激光器發(fā)射的一字線激光在其轉(zhuǎn)子的帶動(dòng)下對(duì)定位空間進(jìn)行360度勻速掃描；
[0008]所述兩個(gè)零刻度感應(yīng)傳感器分別對(duì)應(yīng)的設(shè)置在所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子的旁邊，當(dāng)所述任一轉(zhuǎn)子帶動(dòng)其上的一字線激光掃描到與其對(duì)應(yīng)的零刻度線時(shí)激活其對(duì)應(yīng)的零刻度感應(yīng)傳感器；
[0009]所述紅外LED燈陣列與所述零刻度感應(yīng)傳感器和所述激光接收部分相連接，在所述零刻度感應(yīng)傳感器被激活時(shí)，所述紅外LED燈陣列被瞬間曝光點(diǎn)亮，實(shí)現(xiàn)激光發(fā)射掃描與激光接收的信號(hào)同步；
[0010]所述激光接收部分包括接收傳感器，用于接收所述激光發(fā)射掃描部分發(fā)射的激光以及零刻度紅外曝光同步信號(hào)，并計(jì)算出所述激光接收部分在定位空間中的位置關(guān)系。
[0011]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸相互垂直相交設(shè)置。
[0012]進(jìn)一步改進(jìn)，所述一字線激光器通過(guò)旋轉(zhuǎn)滑環(huán)連接件連接其電源。
[0013]本發(fā)明還提供一種包含上述實(shí)時(shí)空間定位系統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，所述激光發(fā)射掃描部分安裝在使用該虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的定位空間內(nèi)，所述激光接收部分設(shè)置在所述虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的眼鏡或手柄上，所述虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的眼鏡或手柄上分布有至少4個(gè)激光接收傳感器。
[0014]本發(fā)明還提供一種實(shí)時(shí)空間定位方法，所述方法包括:
[0015](I)在定位空間內(nèi)分別設(shè)置一個(gè)360度橫向掃描激光和一個(gè)360度縱向掃描激光，并分別通過(guò)一個(gè)零刻度感應(yīng)傳感器進(jìn)行零刻度激活;在需空間定位的設(shè)備上設(shè)置激光接收傳感器，所述激光接收傳感器接收所述橫向掃描激光和縱向掃描激光的掃描;還通過(guò)設(shè)置一個(gè)紅外LED燈陣列，使其在所述零刻度感應(yīng)傳感器被激活時(shí)瞬間曝光點(diǎn)亮，實(shí)現(xiàn)激光發(fā)射掃描與激光接收的信號(hào)同步；
[0016](2)分別記錄:a)所述橫向掃描激光的零刻度紅外曝光同步信號(hào)，瞬時(shí)時(shí)刻為Tx0;b)所述橫向掃描激光掃描所述激光接收傳感器的信號(hào)，瞬時(shí)時(shí)刻為Tx;c)所述縱向掃描激光的零刻度紅外曝光同步信號(hào)，瞬時(shí)時(shí)刻為TyQ;d)所述縱向掃描激光掃描所述激光接收傳感器的信號(hào)，瞬時(shí)時(shí)刻為Ty;
[0017](3)分別計(jì)算橫向激光掃描時(shí)間差(Tx-Txq)和縱向激光掃描時(shí)間差(Ty-TyQ)，并根據(jù)該結(jié)果計(jì)算出所述需空間定位設(shè)備在所述定位空間的實(shí)時(shí)三維位置。
[0018]進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(I)中360度橫向掃描激光和360度縱向掃描激光具有半個(gè)圓周的掃描周期分時(shí)。
[0019]進(jìn)一步改進(jìn)，所述需空間定位的設(shè)備上設(shè)置多個(gè)激光接收傳感器，所述步驟(2)中分別記錄所述多個(gè)激光接收傳感器接收所述橫向掃描激光和縱向掃描激光的信號(hào)瞬時(shí)時(shí)亥IJ，所述步驟(3)中分別計(jì)算所述多個(gè)激光接收傳感器的橫向激光掃描時(shí)間差和縱向激光掃描時(shí)間差，并結(jié)合所述多個(gè)激光接收傳感器的空間幾何分布關(guān)系，計(jì)算出所述需空間定位設(shè)備在所述定位空間的實(shí)時(shí)三維位置。
[0020]進(jìn)一步改進(jìn)，所述360度橫向掃描激光和360度縱向掃描激光分別由設(shè)置在高速電機(jī)轉(zhuǎn)子上的激光發(fā)射器完成，所述兩個(gè)零刻度感應(yīng)傳感器分別對(duì)應(yīng)的設(shè)置在所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子的旁邊。
[0021 ]進(jìn)一步改進(jìn)，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸相互垂直相交設(shè)置。
[0022]進(jìn)一步改進(jìn)，所述兩個(gè)激光發(fā)射器均為一字線激光器，其發(fā)射的一字線激光與其固定轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸平行。
[0023]采用上述的技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0024]1、本發(fā)明通過(guò)兩個(gè)相互垂直設(shè)置的360度激光發(fā)射掃描和多個(gè)激光接收傳感器的接收，以及通過(guò)零刻度紅外曝光點(diǎn)亮，實(shí)現(xiàn)激光發(fā)射掃描部分與激光接收部分的信號(hào)同步，再通過(guò)計(jì)算一個(gè)工作周期內(nèi)的四次信號(hào)時(shí)間差，精確的得出激光接收部分相對(duì)于定位空間的三維位置，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)精確的空間定位效果。
[0025]2、本發(fā)明具有不需要用戶標(biāo)定，使用方便，定位精確度高，定位刷新頻率高。
【附圖說(shuō)明】
[0026]上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]圖1是本發(fā)明實(shí)時(shí)空間定位系統(tǒng)中激光發(fā)射掃描部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2是本發(fā)明中兩個(gè)轉(zhuǎn)子的最優(yōu)設(shè)置方式示意圖；
[0029]圖3是本發(fā)明中橫向掃描激光的示意圖；
[0030]圖4是本發(fā)明中縱向掃描激光的示意圖；
[0031 ]圖5是本發(fā)明中激光發(fā)射掃描部分的工作流程圖；
[0032]圖6是本發(fā)明中激光接收部分的工作流程圖；
[0033]圖7是本發(fā)明中激光接收部分在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備眼鏡上的分布示意圖；
[0034]圖8是本發(fā)明中激光接收部分在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備手柄上的分布示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]本發(fā)明基于激光掃描的實(shí)時(shí)空間定位系統(tǒng)包括:激光發(fā)射掃描部分和激光接收部分。
[0036]參照附圖1所示，該激光發(fā)射掃描部分包括兩個(gè)由高速電機(jī)分別帶動(dòng)的轉(zhuǎn)子I和2、兩個(gè)激光發(fā)射器3和4、兩個(gè)零刻度感應(yīng)傳感器6和7、一個(gè)紅外LED燈陣列5。其中，兩個(gè)轉(zhuǎn)子I和2的轉(zhuǎn)軸8和9相互垂直，最優(yōu)方式為兩個(gè)轉(zhuǎn)子I和2的轉(zhuǎn)軸8和9相互垂直相交設(shè)置，如附圖2所示。
[0037]具體的:一個(gè)轉(zhuǎn)子橫向設(shè)置在該定位空間內(nèi)即橫向轉(zhuǎn)子2，另一個(gè)轉(zhuǎn)子縱向設(shè)置在該定位空間內(nèi)即縱向轉(zhuǎn)子I。兩個(gè)激光發(fā)射器3和4均為一字線激光器，分別固定在兩個(gè)轉(zhuǎn)子上，使其發(fā)射的一字線激光與其固定轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸平行。則設(shè)置在橫向轉(zhuǎn)子2上的激光發(fā)射器4發(fā)射的激光12在其電機(jī)的帶動(dòng)下對(duì)定位空間進(jìn)行360度橫向勻速掃描，即橫向掃描激光；設(shè)置在縱向轉(zhuǎn)子I上的激光發(fā)射器3發(fā)射的激光13在其電機(jī)的帶動(dòng)下對(duì)定位空間進(jìn)行360度縱向勻速掃描，即縱向掃描激光，如附圖3和4所示。該一字線激光器的供電方式可以為:將一字線激光器直接安裝到高速轉(zhuǎn)子上，再通過(guò)旋轉(zhuǎn)滑環(huán)連接件連接其電源，實(shí)現(xiàn)360度掃描激光。另外，該一字線旋轉(zhuǎn)激光還可通過(guò)將90度反射鏡面安裝在高速電機(jī)轉(zhuǎn)子上，激光通過(guò)反射鏡面改變光路，產(chǎn)生360度掃描激光。
[0038]為了讓橫向掃描激光與縱向掃描激光互相不產(chǎn)生干擾，需對(duì)該兩個(gè)垂直掃描激光進(jìn)行360度勻速圓周分時(shí)，分時(shí)的時(shí)間間隔為半個(gè)圓周掃描周期。
[0039]兩個(gè)零刻度感應(yīng)傳感器6和7分別對(duì)應(yīng)的設(shè)置在兩個(gè)轉(zhuǎn)子I和2的旁邊，用于記錄激光掃描的零刻度線。當(dāng)任一個(gè)方向的激光轉(zhuǎn)到該掃描方向的零刻度線時(shí)激活其對(duì)應(yīng)的零刻度感應(yīng)傳感器，則該零刻度感應(yīng)傳感器會(huì)發(fā)出該掃描方向的零刻度同步信號(hào)，并發(fā)送至紅外LED燈陣列5，使該紅外LED燈陣列5瞬間曝光點(diǎn)亮，使得掃描與接收兩部分信號(hào)同步。
[0040]如上所述，該激光發(fā)射掃描部分在一個(gè)工作周期內(nèi)，分別完成:I)橫向掃描零刻度線并同步紅外曝光一次，2)激光橫向360度掃描一次，3)縱向掃描零刻度線并同步