产生信标信号的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种产生信标信号的方法及装置，用于虚拟现实(VR)技术中，具有支持高采样率和能够节约功耗等特点。其中该信标信号用来确定目标的位置及/或定向。该装置包括：控制电路，用于：使用第一二进制控制信号控制耦合至第一线圈的第一驱动器，以使得该第一线圈产生第一磁场；使用第二二进制控制信号控制耦合至第二线圈的第二驱动器，以使得该第二线圈产生第二磁场；以及使用具有斜坡响应的激活电路来激活该第一驱动器。

Method and Device for Generating Beacon Signal

The embodiment of the invention provides a method and device for generating beacon signal, which is used in virtual reality (VR) technology, and has the characteristics of supporting high sampling rate and saving power consumption. The beacon signal is used to determine the position and/or orientation of the target. The device includes a control circuit for controlling the first driver coupled to the first coil using the first binary control signal to generate the first magnetic field, a second driver coupled to the second coil using the second binary control signal to generate the second magnetic field, and an activation circuit with a slope response to activate the second coil. The first driver.

【技术实现步骤摘要】
产生信标信号的方法及装置
本专利技术涉及虚拟现实(Virtualreality，VR)技术，尤其涉及一种产生信标信号的方法及装置。
技术介绍
VR系统在诸如电动游戏，建筑设计以及虚拟训练等许多应用中越来越受到欢迎。当前的VR应用，包括基于移动电话和基于非移动电话的，一般使用诸如计算机显示器等显示设备、VR耳机及/或VR扬声器来使用户沉浸于使用视觉或视听效果的虚拟环境中。为了允许用户与虚拟环境交互，传感器可以感应诸如用户身体的位置等信息，并提供这些信息至VR系统以基于用户的移动来更新虚拟环境。在VR系统中已经使用的传感器例如包括：运动追踪摄影机以及手持型运动追踪遥控器。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种产生信标信号的方法及装置。本专利技术实施例提供了一种产生信标信号的装置，其中该信标信号用来确定目标的位置及/或定向，该装置包括：控制电路，用于：使用第一二进制控制信号控制耦合至第一线圈的第一驱动器，以使得该第一线圈产生第一磁场；使用第二二进制控制信号控制耦合至第二线圈的第二驱动器，以使得该第二线圈产生第二磁场；以及使用具有斜坡响应的激活电路来激活该第一驱动器。其中，该斜坡响应达到其最大值所需时间大于50μs，及/或，该斜坡响应包括至少两个步骤。其中，该第一驱动器表现出共振频率响应，其中使用该第一二进制控制信号控制耦合至该第一线圈的该第一驱动器包括：将该第一驱动器操作为非共振。其中，使用具有该斜坡响应的该激活电路来激活该第一驱动器包括：提供随时间增加的电源电压至该第一驱动器。本专利技术实施例提供了一种产生信标信号的装置，其中该信标信号用来确定目标的位置及/或定向，该装置包括：第一驱动器，耦合至第一线圈，用于驱动该第一线圈产生第一磁场；第二驱动器，耦合至第二线圈，用于驱动该第二线圈产生第二磁场；以及激活电路，用于激活该第一驱动器和该第二驱动器中的至少一个；其中，该第一驱动器和该第二驱动器均包括：开关放大器，并且该激活电路具有斜坡响应。其中，该第一驱动器和该第二驱动器均表现出共振频率响应，及/或，该斜坡响应达到其最大值所需时间大于50μs。其中，进一步包括：控制电路，耦合至该第一驱动器和该第二驱动器，用于控制该第一驱动器和该第二驱动器操作为非共振。其中，该激活电路，具体用于提供逐渐增加的电源电压至该第一驱动器和该第二驱动器中的至少一个。本专利技术实施例提供了一种产生信标信号的方法，其中该信标信号用来确定目标的位置及/或定向，该方法包括：使用第一二进制控制信号控制耦合至第一线圈的第一驱动器，以使得该第一线圈产生第一磁场；使用第二二进制控制信号控制耦合至第二线圈的第二驱动器，以使得该第二线圈产生第二磁场；以及使用具有斜坡响应的激活电路来激活该第一驱动器。其中，该使用具有斜坡响应的激活电路来激活该第一驱动器的步骤包括：提供随时间增加的电源电压至该第一驱动器。其中，该第一驱动器表现出共振频率响应，其中使用该第一二进制控制信号控制耦合至该第一线圈的该第一驱动器的包括：将该第一驱动器操作为非共振。其中，该第一磁场和该第二磁场互相正交，以及/或，该该斜坡响应达到其最大值所需时间大于50μs。其中，进一步包括：使用第三二进制控制信号控制耦合至第三线圈的第三驱动器，以使得该第三线圈产生第三磁场；使用该驱动电路来激活该第二驱动器以及该第三驱动器。其中，进一步包括：使用设置于该目标上的传感器来接收该第一磁场和该第二磁场；以及根据接收的该第一磁场和该第二磁场来确定该目标的位置及/或定向。其中，产生该第一磁场和产生该第二磁场包括：使该第一线圈产生第一突发脉冲，使该第二线圈产生第二突发脉冲，并且该第一突发脉冲和该第二突发脉冲彼此不重叠。其中，该第一二进制控制信号具有第一频率，该第二二进制控制信号具有不同于该第一频率的第二频率。其中，该斜坡响应包括：多个步骤，该多个步骤至少包含第一、第二和第三步骤，该第一步骤与该第二步骤通过第一时间间隔分开，该第二步骤与该第三步骤通过第二时间间隔分开，该第一时间间隔和该第二时间间隔具有与该第一二进制控制信号的基波及/或该第一线圈的共振频率成反比的持续时间。本专利技术实施例的有益效果是：本专利技术实施例的产生信标信号的方法及装置，具有功耗低及支持高采样率等优点。附图说明所附的附图并非按比例绘制。在附图中，各图中相同或类似的元件用相同的数字标示。出于简洁的目的，并非每个元件均标记在每图中。图1A为根据一些非限制的实施例的VR环境的示意图，其中该VR环境使用磁感应来追踪用户的身体部位的位置；图1B为一种合适的用来磁性追踪用户的身体部位的位置的系统的框图；图2为三个互相正交的磁场的振幅以及传感器处接收到的磁场的振幅的示意图；图3为根据一些非限制的实施例的控制电路的电路示意图；图4为根据一些非限制的实施例的曲线图，该曲线图示出了图3的控制电路的可能的共振响应；图5为根据一些非限制的实施例的一步激活驱动器时流过线圈的电流的示意图；图6A至6D为根据一些非限制的实施例的逐渐激活驱动器时流过线圈的电流的示例图；图7为根据一些非限制的实施例的斜坡响应的具体示例的曲线图。具体实施方式专利技术者已经意识到并且理解：当前在VR应用中使用的基于磁的追踪系统要么受到采样率不佳，要么受到高功率消耗的困扰。因此，市场缺少很多价格适中的能够无缝地追踪身体部位或其他元件的实时运动以及同时还采用电池供电的产品。基于磁的追踪系统在VR应用(诸如游戏、远程手术、多媒体以及军事应用等)中使用以实时地追踪一个或者更多目标在空间中的位置。具体地，目标的位置可以通过放置在周围环境中的信标和放置在被追踪的目标上的传感器之间的磁感应来确定。信标提供的用来确定目标的位置及/或定向(orientation)的信号被称为信标信号。为了准确地追踪诸如手臂、手指或者身体的其他部位等目标的实时运动，在一些应用中，系统能够提供足够高的采样率(即，随时间确定目标的位置的速率)是非常重要的。例如，某些应用可能要求采样率高达400Hz。但是，与基于磁的追踪系统有关的一个挑战是采样率与功率消耗之间的平衡。也就是说，设计为高采样率的系统一般表现出高功率消耗，因此使得电池供电的实施方案面临挑战。另外，现有的系统的体积也很庞大，因此限制了系统的可移植性，并因此限制了系统可以部署的应用程序的类型。认识到这些挑战，专利技术者开发了用于VR应用的磁追踪系统，其具有低功率消耗，高采样率以及结构紧凑等特点。本申请的一些实施例直接涉及VR追踪系统，该VR追踪系统通过使用开关放大器来驱动磁发射器，从而能够实现低功率消耗。相比于传统的线性放大器驱动器，专利技术者所使用的开关放大器能够降低流过电阻的电流，并因此降低功耗。另外，专利技术者开发的该系统通过将基于共振的信标操作为非共振，提供对磁场振幅的稳定控制，并因此提供准确的位置测量。相应地，专利技术者意识到，操作信标远离其共振会使得磁场的振幅不易受到共振频率中不期望变化的影响，该共振频率的不期望变化可能是由于温度、工艺变化或其他原因所导致的。事实上，频率响应在接近共振的频谱区域比远离共振的频谱区域更陡。因此，共振中不期望的变化会导致接近共振的振幅的实质改变，但是远离共振的振幅变化则不严重。使用开关放大器进行非共振操作的一个缺点是：这些类型的放大器相比线性放大器，需要花费更长的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种产生信标信号的装置，其中该信标信号用来确定目标的位置及/或定向，其特征在于，该装置包括：控制电路，用于：使用第一二进制控制信号控制耦合至第一线圈的第一驱动器，以使得该第一线圈产生第一磁场；使用第二二进制控制信号控制耦合至第二线圈的第二驱动器，以使得该第二线圈产生第二磁场；以及使用具有斜坡响应的激活电路来激活该第一驱动器。

【技术特征摘要】
2017.08.10 US 62/543,402;2018.07.03 US 16/026,5711.一种产生信标信号的装置，其中该信标信号用来确定目标的位置及/或定向，其特征在于，该装置包括：控制电路，用于：使用第一二进制控制信号控制耦合至第一线圈的第一驱动器，以使得该第一线圈产生第一磁场；使用第二二进制控制信号控制耦合至第二线圈的第二驱动器，以使得该第二线圈产生第二磁场；以及使用具有斜坡响应的激活电路来激活该第一驱动器。2.如权利要求1所述的产生信标信号的装置，其特征在于，该斜坡响应达到其最大值所需时间大于50μs，及/或，该斜坡响应包括至少两个步骤。3.如权利要求1所述的产生信标信号的装置，其特征在于，该第一驱动器表现出共振频率响应，其中使用该第一二进制控制信号控制耦合至该第一线圈的该第一驱动器包括：将该第一驱动器操作为非共振。4.如权利要求1所述的产生信标信号的装置，其特征在于，使用具有该斜坡响应的该激活电路来激活该第一驱动器包括：提供随时间增加的电源电压至该第一驱动器。5.一种产生信标信号的装置，其中该信标信号用来确定目标的位置及/或定向，其特征在于，该装置包括：第一驱动器，耦合至第一线圈，用于驱动该第一线圈产生第一磁场；第二驱动器，耦合至第二线圈，用于驱动该第二线圈产生第二磁场；以及激活电路，用于激活该第一驱动器和该第二驱动器中的至少一个；其中，该第一驱动器和该第二驱动器均包括：开关放大器，并且该激活电路具有斜坡响应。6.如权利要求5所述的产生信标信号的装置，其特征在于，该第一驱动器和该第二驱动器均表现出共振频率响应，及/或，该斜坡响应达到其最大值所需时间大于50μs。7.如权利要求5所述的产生信标信号的装置，其特征在于，进一步包括：控制电路，耦合至该第一驱动器和该第二驱动器，用于控制该第一驱动器和该第二驱动器操作为非共振。8.如权利要求5所述的产生信标信号的装置，其特征在于，该激活电路，具体用于提供逐渐增加的电源电压至该第一驱动器和该第二驱动器中的至少一个。9.一种产生信标信号的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉迪米尔·亚历山大·穆拉托夫，许大山，威廉普拉柏，菲利普·法兰克·塔斯廷，
申请(专利权)人：联发科技新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG