紅外曝光一次，4)激光縱向360度掃描一次，其工作流程圖如附圖5所示。
[0041]該激光接收部分包括接收傳感器，用于接收上述激光發(fā)射掃描部分發(fā)射的橫向和縱向掃描激光以及零刻度紅外曝光同步信號。則該接收傳感器在一個(gè)工作周期內(nèi)，分別收至IJ:1)橫向掃描激光的零刻度紅外曝光同步信號一次，2)橫向掃描激光的掃描信號一次;3)縱向掃描激光的零刻度紅外曝光同步信號一次，4)縱向掃描激光的掃描信號一次，其工作流程圖如附圖6所示。
[0042]該實(shí)時(shí)空間定位系統(tǒng)通過該激光接收部分與激光發(fā)射掃描部分的接收發(fā)射配合，在一個(gè)工作周期內(nèi)的四次信號時(shí)間差，計(jì)算出該激光接收部分相對于定位空間的三維位置(x,y,ζ) ο
[0043]上述實(shí)時(shí)空間定位系統(tǒng)的具體實(shí)時(shí)空間定位方法為:
[0044]記錄4次信號時(shí)刻，分別為:a)橫向掃描激光的零刻度紅外曝光同步信號，瞬時(shí)時(shí)刻為TxQ;b)橫向掃描激光掃描激光接收傳感器的信號，瞬時(shí)時(shí)刻為Tx;c)縱向掃描激光的紅外曝光同步信號，瞬時(shí)時(shí)刻為TyQ;d)縱向掃描激光掃描激光接收傳感器的信號，瞬時(shí)時(shí)刻為
Tyo
[0045]再分別計(jì)算橫向激光掃描時(shí)間差(Tx-Tx0)和縱向激光掃描時(shí)間差(Ty-Ty0)，計(jì)算出激光接收部分相對于定位空間的三維位置(X，y，z)，即可實(shí)現(xiàn)激光接收部分在定位空間的實(shí)時(shí)定位。
[0046]本實(shí)施例將上述基于激光掃描的實(shí)時(shí)空間定位系統(tǒng)應(yīng)用于頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中，如應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的眼鏡11或手柄14上，用于體驗(yàn)該頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的用戶在定位空間的精確定位，進(jìn)一步增強(qiáng)用戶的三維交互體驗(yàn)。
[0047]在使用該虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備時(shí)，上述激光發(fā)射掃描部分如上所述的安裝在定位空間內(nèi)，該激光接收部分即設(shè)置在其虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡11或手柄14上，參照附圖7或8所示，該虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的眼鏡11或手柄14上分布有多個(gè)激光接收傳感器10，如4個(gè)接收傳感器以達(dá)到定位效果。采用超過4個(gè)傳感器的排布是為了考慮激光信號的特點(diǎn)角度的遮擋，和加強(qiáng)設(shè)備的信號抗干擾能力。
[0048]當(dāng)用戶在該定位空間頭戴設(shè)有該激光接收部分的虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡11時(shí)，開啟該實(shí)時(shí)空間定位系統(tǒng)，在一個(gè)工作周期內(nèi)記錄4次信號時(shí)刻，分別計(jì)算該工作周期內(nèi)橫向掃描時(shí)間差(Tx-TxQ)和縱向激光掃描時(shí)間差(Ty-TyQ)，再結(jié)合激光接收部分各接收傳感器10的空間幾何分布關(guān)系，最后計(jì)算出頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡11相對于定位空間的三維位置(x，y，z)，通過該實(shí)時(shí)空間定位系統(tǒng)的循環(huán)工作，不斷得出該用戶的移動(dòng)位置，則精確的實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)用戶在定位空間中的實(shí)時(shí)位置，提高用戶體驗(yàn)感。同樣，當(dāng)該激光接收部分設(shè)置在其虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的手柄14上時(shí)，開啟該實(shí)時(shí)空間定位系統(tǒng)，在一個(gè)工作周期內(nèi)記錄4次信號時(shí)刻，分別計(jì)算該工作周期內(nèi)橫向掃描時(shí)間差(Tx-TxQ)和縱向激光掃描時(shí)間差(Ty-TyQ)，再結(jié)合該手柄14上各接收傳感器10的空間幾何分布關(guān)系，最后計(jì)算出手柄14相對于定位空間的三維位置(X，y，z)，通過該實(shí)時(shí)空間定位系統(tǒng)的循環(huán)工作，不斷得出該用戶手部的移動(dòng)位置，提高用戶體驗(yàn)感。
[0049]該發(fā)明技術(shù)方案具有不需要用戶標(biāo)定的優(yōu)點(diǎn)，使用方便，定位精確度高，定位刷新頻率高。
[0050]本發(fā)明通過獨(dú)創(chuàng)的激光發(fā)射和接收四次信號:a、橫向掃描零刻度線同步信號，b、激光橫向掃描信號，C、縱向掃描零刻度線同步信號，d、激光縱向掃描信號的方式實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)精確的空間定位效果。
[0051]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種實(shí)時(shí)空間定位系統(tǒng)，其特征在于，包括激光發(fā)射掃描部分和激光接收部分， 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； 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)下對定位空間進(jìn)行360度勻速掃描； 所述兩個(gè)零刻度感應(yīng)傳感器分別對應(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應(yīng)的零刻度線時(shí)激活其對應(yīng)的零刻度感應(yīng)傳感器； 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同步； 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，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。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)空間定位系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸相互垂直相交設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)空間定位系統(tǒng)，其特征在于，所述一字線激光器通過旋轉(zhuǎn)滑環(huán)連接件連接其電源。4.一種包含權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述實(shí)時(shí)空間定位系統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，其特征在于，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。5.—種實(shí)時(shí)空間定位方法，其特征在于，所述方法包括: (1)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同步； (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，瞬時(shí)時(shí)刻為TxQ;b)所述橫向掃描激光掃描所述激光接收傳感器的信號，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，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，瞬時(shí)時(shí)刻為Ty; (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-TyO)，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。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)時(shí)空間定位方法，其特征在于，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)。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)時(shí)空間定位方法，其特征在于，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瞬時(shí)時(shí)刻，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。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)時(shí)空間定位方法，其特征在于，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)傳感器分別對應(yīng)的設(shè)置在所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子的旁邊。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的實(shí)時(shí)空間定位方法，其特征在于，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸相互垂直相交設(shè)置。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的實(shí)時(shí)空間定位方法，其特征在于，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。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實(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，激光發(fā)射掃描部分包括360度橫向掃描激光和360度縱向掃描激光，并分別通過零刻度感應(yīng)傳感器進(jìn)行零刻度激活；在需空間定位設(shè)備上設(shè)置激光接收傳感器；還通過設(shè)置紅外LED燈陣列，實(shí)現(xiàn)激光發(fā)射掃描與激光接收的信號同步。本發(fā)明還公開了一種空間定位方法和包含上述空間定位系統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備。本發(fā)明通過兩個(gè)相互垂直設(shè)置的360度激光發(fā)射掃描和多個(gè)接收傳感器接收，還通過零刻度紅外曝光，實(shí)現(xiàn)激光發(fā)射掃描與激光接收的信號同步，再通過計(jì)算一個(gè)工作周期內(nèi)的四次信號時(shí)間差，精確的得出激光接收部分在定位空間的三維位置，達(dá)到實(shí)時(shí)精確的定位效果。使用方便，定位精確刷新率高。
【IPC分類】G01S17/06
【公開號】CN105652279
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】李翔, 馮偉東, 陳振
【申請人】北京維阿時(shí)代科技有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年3月11日