一种基于超声波信号的空间定位方法、系统及VR设备技术方案

本发明专利技术公开一种基于超声波信号的空间定位方法、系统及VR设备，方法包括：接收设置于定位空间多个发射装置同步发射的信号信息；以接收某个发射装置的同步信号的第一接收时间点和接收某个发射装置的超声波信号的第二接收时间点为依据，获得接收时延，根据多个发射装置获得多个接收时延；分析某个超声波信号，获得其对应的频率，根据多个发射装置获得多个频率；根据多个时延和多个频率，以VR设备当前位置为原点及结合多个发射装置，建立当前空间位置关系模型；以上一次建立的空间位置关系模型与当前空间位置关系模型为依据，获得VR设备物理位置变化量和速度矢量。用于精确定位VR设备的空间位置，提高用户沉浸式体验感；安装简单，成本较低。

Spatial positioning method, system and VR device based on ultrasonic signal

The invention discloses a method of space localization, ultrasonic signal based on VR system and equipment, methods: the signal information receiving a plurality of transmit space arranged on the positioning device of synchronous launch; in the first receiving time synchronization signal receiving a transmitting device and a receiving transmitting device of ultrasonic signal receiving time second according to the received time delay, according to multiple transmit multiple receive device to obtain a delay; analysis of the ultrasonic signal, the frequency corresponding to the transmitting device according to a plurality of multiple frequencies; according to multiple time delay and multiple frequency equipment to VR current position is the origin and combine multiple launcher, establish the spatial relation model; spatial relation model and the spatial relationship model is established on the basis of the above one, VR physical equipment Set change and velocity vector. The utility model is used for accurately positioning the space position of the VR device and improving the immersion experience of the user; the installation is simple and the cost is low.

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声波信号的空间定位方法、系统及VR设备
本专利技术涉及虚拟现实(VirtualReality，简称VR)
，具体涉及一种基于超声波信号的空间定位方法、系统及VR设备。
技术介绍
VR技术集成计算机图形技术、计算机仿真技术、传感技术、网络并行处理等技术，是在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术，其中，在计算机中生成的、可交互的三维环境称之为虚拟环境(VirtualEnvironment，简称VE)。基于VR技术的设备(如头戴式VR设备)能够提供各种VR应用，在VR应用中输出给以用户沉浸式体验的虚拟环境。目前，一些VR应用中需要追踪用户在真实环境中的具体位置，并将用户的具体位置作为虚拟环境中虚拟角色运动的控制输入，特别是在演示外科手术等对精确度要求较高的游戏时，需要精确检测用户操作手柄的动作以及手柄与头戴式VR设备之间的距离来控制虚拟角色，如果定位不准确，容易导致游戏中相应操作产生飘忽感，影响到用户的沉浸式体验。
技术实现思路
本专利技术实施例公开了一种基于超声波信号的空间定位方法、系统及VR设备，用于精确定位VR设备的空间位置，满足用户对VR设备操作精度的要求，提高用户在虚拟环境中的沉浸式体验感，且系统安装简单，成本较低。本专利技术第一方面公开了一种基于超声波信号的空间定位方法，应用于虚拟现实VR设备，所述方法包括：所述VR设备接收设置于定位空间的多个发射装置同步发射的信号信息，所述信号信息包括同步信号和超声波信号，所述同步信号携带有时间信息，所述时间信息用于指示所述VR设备与所述发射装置之间时间同步；所述VR设备以接收到某个发射装置发射的所述同步信号的第一接收时间点和接收到所述某个发射装置发射的所述超声波信号的第二接收时间点为依据，获得一个接收时延，根据所述多个发射装置获得多个所述接收时延，所述接收时延与所述发射装置一一对应；以及所述VR设备分析某个超声波信号，获得所述某个超声波信号对应的频率，根据所述多个发射装置获得多个所述频率，所述频率与所述发射装置一一对应；所述VR设备根据所述多个时延和所述多个频率，以所述VR设备的当前位置为原点以及结合所述多个发射装置，建立当前空间位置关系模型；所述VR设备以上一次建立的空间位置关系模型与所述当前空间位置关系模型为依据，获得所述VR设备的物理位置变化量和速度矢量；其中，所述上一次建立的空间位置关系模型是以所述VR设备上一次所在位置为原点以及结合所述多个发射装置建立得到。作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述VR设备根据所述多个时延和所述多个频率，以所述VR设备的当前位置为原点以及结合所述多个发射装置，建立当前空间位置关系模型，包括：所述VR设备从所述多个发射装置中确定出三个目标发射装置，根据所述目标发射装置对应的时延和频率，并以所述VR设备的当前位置为原点以及结合所述目标发射装置，建立所述当前空间位置关系模型。作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述VR设备以上一次建立的空间位置关系模型与所述当前空间位置关系模型为依据，获得所述VR设备的物理位置变化量和速度矢量，包括：所述VR设备根据所述当前空间位置关系模型，获得所述目标发射装置在所述当前空间位置关系模型中的位置坐标信息；所述VR设备根据所述目标发射装置在所述上一次建立的空间位置关系模型中的位置坐标信息、以及所述目标发射装置在所述当前空间位置关系模型中的位置坐标信息，获得所述VR设备的物理位置变化量；以及所述VR设备根据所述物理位置变化量以及所述物理位置变化量对应的时间间隔，获得所述VR设备的速度矢量。作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述VR设备以上一次建立的空间位置关系模型与所述当前空间位置关系模型为依据，获得所述VR设备的物理位置变化量和速度矢量，包括：所述VR设备以上一次建立的空间位置关系模型与所述当前空间位置关系模型为依据，获得所述VR设备的物理位置变化量；以及所述VR设备根据多普勒效应公式，获得所述VR设备的速度矢量。作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述VR设备接收设置于定位空间的多个发射装置同步发射的信号信息之前，所述方法还包括：在所述VR设备处于静止状态过程中，且已确定出所述VR设备在所述静止状态时与所述发射装置的相对空间距离后，所述VR设备在所述定位空间内向所述多个发射装置发射同步广播信号，所述同步广播信号携带所述VR设备发射所述同步广播信号的发射时间点，以使所述发射装置在接收到所述同步广播信号后，根据与所述VR设备的所述相对空间距离计算所述同步广播信号的传输时间，并根据所述传输时间和所述发射时间点，同步所有所述发射装置与所述VR设备的时间。本专利技术第二方面公开了一种虚拟现实VR设备，可包括：收发单元，用于接收设置于定位空间的多个发射装置同步发射的信号信息，所述信号信息包括同步信号和超声波信号，所述同步信号携带有时间信息，所述时间信息用于指示所述VR设备与所述发射装置之间时间同步；第一处理单元，用于以接收到某个发射装置发射的所述同步信号的第一接收时间点和接收到所述某个发射装置发射的所述超声波信号的第二接收时间点为依据，获得一个接收时延，根据所述多个发射装置获得多个所述接收时延，所述接收时延与所述发射装置一一对应；以及第二处理单元，用于分析某个超声波信号，获得所述某个超声波信号对应的频率，根据所述多个发射装置获得多个所述频率，所述频率与所述发射装置一一对应；建立单元，用于根据所述多个时延和所述多个频率，以所述VR设备的当前位置为原点以及结合所述多个发射装置，建立当前空间位置关系模型；第三处理单元，用于以上一次建立的空间位置关系模型与所述当前空间位置关系模型为依据，获得所述VR设备的物理位置变化量和速度矢量；其中，所述上一次建立的空间位置关系模型是以所述VR设备上一次所在位置为原点以及结合所述多个发射装置建立得到。作为一种可选的实施方式，在本专利技术第二方面中，所述建立单元用于根据所述多个时延和所述多个频率，以所述VR设备的当前位置为原点以及结合所述多个发射装置，建立当前空间位置关系模型的方式具体为：所述建立单元用于，从所述多个发射装置中确定出三个目标发射装置，根据所述目标发射装置对应的时延和频率，并以所述VR设备的当前位置为原点以及结合所述目标发射装置，建立所述当前空间位置关系模型。作为一种可选的实施方式，在本专利技术第二方面中，所述第三处理单元具体包括：第一坐标获取单元，用于根据所述当前空间位置关系模型，获得所述目标发射装置在所述当前空间位置关系模型中的位置坐标信息；第一位置获取单元，用于根据所述目标发射装置在所述上一次建立的空间位置关系模型中的位置坐标信息、以及所述目标发射装置在所述当前空间位置关系模型中的位置坐标信息，获得所述VR设备的物理位置变化量；以及第一速度获取单元，用于根据所述物理位置变化量以及所述物理位置变化量对应的时间间隔，获得所述VR设备的速度矢量。作为一种可选的实施方式，在本专利技术第二方面中，所述第三处理单元具体包括：第二位置获取单元，以上一次建立的空间位置关系模型与所述当前空间位置关系模型为依据，获得所述VR设备的物理位置变化量；以及第二速度获取单元，用于根据多普勒效应公式，获得所述VR设备的速度矢量。作为一种可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超声波信号的空间定位方法，其特征在于，应用于虚拟现实VR设备，所述方法包括：所述VR设备接收设置于定位空间的多个发射装置同步发射的信号信息，所述信号信息包括同步信号和超声波信号，所述同步信号携带有时间信息，所述时间信息用于指示所述VR设备与所述发射装置之间时间同步；所述VR设备以接收到某个发射装置发射的所述同步信号的第一接收时间点和接收到所述某个发射装置发射的所述超声波信号的第二接收时间点为依据，获得一个接收时延，根据所述多个发射装置获得多个所述接收时延，所述接收时延与所述发射装置一一对应；以及所述VR设备分析某个超声波信号，获得所述某个超声波信号对应的频率，根据所述多个发射装置获得多个所述频率，所述频率与所述发射装置一一对应；所述VR设备根据所述多个时延和所述多个频率，以所述VR设备的当前位置为原点以及结合所述多个发射装置，建立当前空间位置关系模型；所述VR设备以上一次建立的空间位置关系模型与所述当前空间位置关系模型为依据，获得所述VR设备的物理位置变化量和速度矢量；其中，所述上一次建立的空间位置关系模型是以所述VR设备上一次所在位置为原点以及结合所述多个发射装置建立得到。

【技术特征摘要】
1.一种基于超声波信号的空间定位方法，其特征在于，应用于虚拟现实VR设备，所述方法包括：所述VR设备接收设置于定位空间的多个发射装置同步发射的信号信息，所述信号信息包括同步信号和超声波信号，所述同步信号携带有时间信息，所述时间信息用于指示所述VR设备与所述发射装置之间时间同步；所述VR设备以接收到某个发射装置发射的所述同步信号的第一接收时间点和接收到所述某个发射装置发射的所述超声波信号的第二接收时间点为依据，获得一个接收时延，根据所述多个发射装置获得多个所述接收时延，所述接收时延与所述发射装置一一对应；以及所述VR设备分析某个超声波信号，获得所述某个超声波信号对应的频率，根据所述多个发射装置获得多个所述频率，所述频率与所述发射装置一一对应；所述VR设备根据所述多个时延和所述多个频率，以所述VR设备的当前位置为原点以及结合所述多个发射装置，建立当前空间位置关系模型；所述VR设备以上一次建立的空间位置关系模型与所述当前空间位置关系模型为依据，获得所述VR设备的物理位置变化量和速度矢量；其中，所述上一次建立的空间位置关系模型是以所述VR设备上一次所在位置为原点以及结合所述多个发射装置建立得到。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述VR设备根据所述多个时延和所述多个频率，以所述VR设备的当前位置为原点以及结合所述多个发射装置，建立当前空间位置关系模型，包括：所述VR设备从所述多个发射装置中确定出三个目标发射装置，根据所述目标发射装置对应的时延和频率，并以所述VR设备的当前位置为原点以及结合所述目标发射装置，建立所述当前空间位置关系模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述VR设备以上一次建立的空间位置关系模型与所述当前空间位置关系模型为依据，获得所述VR设备的物理位置变化量和速度矢量，包括：所述VR设备根据所述当前空间位置关系模型，获得所述目标发射装置在所述当前空间位置关系模型中的位置坐标信息；所述VR设备根据所述目标发射装置在所述上一次建立的空间位置关系模型中的位置坐标信息、以及所述目标发射装置在所述当前空间位置关系模型中的位置坐标信息，获得所述VR设备的物理位置变化量；以及所述VR设备根据所述物理位置变化量以及所述物理位置变化量对应的时间间隔，获得所述VR设备的速度矢量。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述VR设备以上一次建立的空间位置关系模型与所述当前空间位置关系模型为依据，获得所述VR设备的物理位置变化量和速度矢量，包括：所述VR设备以上一次建立的空间位置关系模型与所述当前空间位置关系模型为依据，获得所述VR设备的物理位置变化量；以及所述VR设备根据多普勒效应公式，获得所述VR设备的速度矢量。5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述VR设备接收设置于定位空间的多个发射装置同步发射的信号信息之前，所述方法还包括：在所述VR设备处于静止状态过程中，且已确定出所述VR设备在所述静止状态时与所述发射装置的相对空间距离后，所述VR设备在所述定位空间内向所述多个发射装置发射同步广播信号，所述同步广播信号携带所述VR设备发射所述同步广播信号的发射时间点，以使所述发射装置在接收到所述同步广播信号后，根据与所述VR设备的所述相对空间距离计算所述同步广播信号的传输时间，并根据所述传输时间和所述发射时间点，同步所有所述发射装置与所述VR设备的时间。6.一种虚拟现实VR设备，其特征在于，包括：收发单元，用于接收设置于定位空间的多个发射装置同步发射的信号信...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱向军，钟宇文，陈泽伟，李飞行，刘火根，郭庭苇，
申请(专利权)人：广东小天才科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44