一种三维定位系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种三维定位系统，用于对位于感兴趣的空间中的待定位对象进行三维定位，其中待定位对象的三维空间坐标和方向通过在待定位对象上装配的光敏传感器的三维空间坐标来反映，该三维定位系统包括：多个激光基站，其发出的激光具有相同的发光波长，每一个激光基站都具有定时控制模块、平面激光源和旋转装置；定位装置，其具有光敏传感器和数据记录/传输模块；以及，计算装置，其具有定时信号发生装置、数据接收装置、评估模块和计算模块。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及三维定位领域，具体地涉及的是一种三维定位系统。
技术介绍
近年来，作为下一代人机交互体验的重要形式之一，虚拟现实技术(VR：VirtualReality，也称灵境技术)已受到越来越多关注。虚拟现实技术的原理在于，利用计算装置模拟出一个完整的虚拟三维世界，从而为用户提供在视觉、听觉、触觉等感官上的模拟，让用户得到身临其境一般的感受，并且能够对该虚拟的三维世界中发生/出现的事件和场景进行实时无障碍的互动。随着虚拟现实技术的不断完善和进步，用户对于虚拟现实场景的真实度，以及用户的浸入感受的要求也越来越高。由此推动了3D头戴显示器、手势识别技术、三维定位技术等相关技术的迅猛发展，而其中对于人机交互体验的提升而言，至关重要的就是精确且实时的三维定位技术。通过三维定位技术的运用，使得用户在佩戴VR头盔时，除了可通过原地旋转来改变在虚拟三维世界中的视角之外，还能利用各种传感器来检测并跟踪用户在真实世界中的运动并根据算法来确定用户在虚拟三维世界中的相应位移和动作。由此，不仅能更好地为用户提供沉浸感，而且还能大幅降低眩晕感，同时由用户自身运动所造成的画面不同步感甚至能够完全消失。目前流行的三维定位技术包括：蓝牙定位、WiFi定位、无线电定位、超声波定位、红外定位、激光定位等。为了能够对用户的细微运动进行更加有效的跟踪，在虚拟现实技术中所采用的三维定位技术在定位速度和精度方面有很高的要求，因此在实践中通常不使用在以上两方面的缺陷相对明显的定位技术，如蓝牙定位、WiFi定位、无线电定位、超声波定位等等。然而，使用现有的红外定位、激光定位技术虽然可以满足虚拟现实技术在定位速度和精度方面的要求，但是实现这些技术的成本过高，难以得到推广。
技术实现思路
因此，本技术所要实现的目的在于，提出一种三维定位系统。借助根据本技术的三维定位系统可以在改善虚拟现实场景的真实度以及用户的浸入感受的同时，有效地降低成本。在一个实施方式中，本技术提出了一种三维定位系统，用于对位于感兴趣的空间中的待定位对象进行三维定位，其中待定位对象的三维空间坐标和方向通过在待定位对象上装配的光敏传感器的三维空间坐标来反映，该三维定位系统包括：多个激光基站Q1...Qm，其发出的激光具有相同的发光波长λ0，多个激光基站中的每一个激光基站都具有定时控制模块、平面激光源和旋转装置，其中定时控制模块接收定时信号并按照该定时信号控制旋转装置的启动时间和顺序，其中平面激光源发出平面激光，平面激光源被安装在旋转装置上并被设置成使得平面激光源发出的平面激光所在的平面与旋转装置的旋转方向正交，其中旋转装置匀速旋转从而使得在其上安装的平面激光源发出的平面激光能够对感兴趣的空间进行扫描；定位装置，其具有光敏传感器和数据记录/传输模块，其中光敏传感器按照如下方式设置在定位装置的外表面上，即使得光敏传感器所在的位置容易受到平面激光源发出的平面激光的照射并发出响应信号的方式，其中数据记录/传输模块记录关于光敏传感器发出响应信号的时间数据；以及计算装置，其具有定时信号发生装置、数据接收装置、评估模块和计算模块，其中定时信号发生装置生成定时信号，并将该定时信号发送至多个激光基站，其中数据接收装置从定位装置的数据记录/传输模块接收所记录的时间数据，其中评估模块对数据接收装置接收的时间数据的有效性进行评估，从而过滤掉无效的时间数据，其中计算模块根据来自评估模块的有效的时间数据计算出光敏传感器的三维空间坐标。在另一个实施方式中，本技术还提出了一种三维定位系统，用于对位于感兴趣的空间中的待定位对象进行三维定位，其中待定位对象的三维空间坐标和方向通过在待定位对象上装配的定位装置的光敏传感器组的三维空间坐标来反映，并且其中一个光敏传感器组包括被安装在一起的、具有不同敏感波长的多个光敏传感器用于对具有不同发光波长的多种激光进行响应，该三维定位系统包括：多个激光基站Q1...Qm，其发出的激光具有不同的发光波长λ1...λm，多个激光基站中的每一个激光基站都具有定时控制模块、平面激光源和旋转装置，其中定时控制模块接收定时信号并按照定时信号控制旋转装置的启动时间，其中平面激光源发出平面激光，平面激光源被安装在旋转装置上并被设置成使得平面激光源发出的平面激光所在的平面与旋转装置的旋转方向正交，其中旋转装置匀速旋转从而使得在其上安装的平面激光源发出的平面激光能够对感兴趣的空间进行扫描；定位装置，其具有光敏传感器组和数据记录/传输模块，其中光敏传感器组按照如下方式设置在定位装置的外表面上，即使得光敏传感器组所在的位置容易受到平面激光源发出的、具有不同的发光波长λ1…λm的平面激光的照射并发出响应信号的方式，并且光敏传感器组中所包括的、具有不同敏感波长的光敏传感器的数量与具有不同的发光波长的多个激光基站的数量相同，并且这些敏感波长与激光基站的发光波长一一对应，其中数据记录/传输模块记录关于光敏传感器组发出响应信号的时间数据；以及计算装置，其具有定时信号发生装置、数据接收装置、评估模块和计算模块，其中定时信号发生装置生成定时信号，并将定时信号发送至多个激光基站，其中数据接收装置从定位装置的数据记录/传输模块接收所记录的时间数据，其中评估模块对数据接收装置接收的时间数据的有效性进行评估，从而过滤掉无效的时间数据，其中计算模块根据来自评估模块的有效的时间数据计算出光敏传感器组的三维空间坐标。本技术的实施方式采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果。通过使用基于激光定位的根据本技术的三维定位系统能够很好地满足虚拟现实技术在定位速度和精度方面的要求，从而为用户提供良好的沉浸感。此外，根据本技术的三维定位系统实现起来成本较低，并且非常灵活，例如通过使用多个激光基站可以覆盖更大的感兴趣区域，或者可以应对更加复杂的环境条件。附图说明为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图进行简要说明。图1为根据本技术的一种三维定位系统的示意图；图2为使用根据本技术的三维定位方法来确定光敏传感器位置的示意图；以及图3为根据本技术的另一种三维定位系统的示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施方式及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本技术的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都属于本技术保护的范围。以下结合附图，详细说明本技术的各个实施方式提供的技术方案。实施方式1图1所示为一种三维定位系统，用于对位于感兴趣的空间中的待定位对象进行三维定位，其中待定位对象的三维空间坐标和方向通过在待定位对象上装配的光敏传感器S1…Sn的(其中n为待定位点的数量以及光敏传感器的数量)三维空间坐标来反映，该三维定位系统包括：多个激光基站Q1...Qm(其中m为激光基站的总数量)，其发出的平面激光L1…Lm具有相同的发光波长λ0，多个激光基站中的每一个激光基站都具有定时控制模块、平面激光源和旋转装置，其中定时控制模块与旋转装置连接，用于接收定时信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维定位系统，用于对位于感兴趣的空间中的待定位对象进行三维定位，其中所述待定位对象的三维空间坐标和方向通过在所述待定位对象上装配的光敏传感器的三维空间坐标来反映，所述三维定位系统包括：多个激光基站(Q1…Qm)，所述多个激光基站发出的激光具有相同的发光波长(λ0)，所述多个激光基站中的每一个激光基站都具有定时控制模块、平面激光源和旋转装置，其中所述定时控制模块接收定时信号并按照所述定时信号控制所述旋转装置的启动时间和顺序，其中所述平面激光源发出平面激光，所述平面激光源被安装在所述旋转装置上并被设置成使得所述平面激光源发出的平面激光所在的平面与所述旋转装置的旋转方向正交，其中所述旋转装置匀速旋转从而使得在其上安装的所述平面激光源发出的平面激光能够对所述感兴趣的空间进行扫描；定位装置，所述定位装置具有光敏传感器和数据记录/传输模块，其中所述光敏传感器按照如下方式设置在定位装置的外表面上，即使得所述光敏传感器所在的位置容易受到所述平面激光源发出的平面激光的照射并发出响应信号的方式，其中所述数据记录/传输模块记录关于所述光敏传感器发出响应信号的时间数据；以及计算装置，所述计算装置具有定时信号发生装置、数据接收装置、评估模块和计算模块，其中所述定时信号发生装置生成所述定时信号，并将所述定时信号发送至所述多个激光基站，其中所述数据接收装置从所述定位装置的数据记录/传输模块接收所记录的时间数据，其中所述评估模块对所述数据接收装置接收的时间数据的有效性进行评估，从而过滤掉无效的时间数据，其中所述计算模块根据来自所述评估模块的有效的时间数据计算出所述光敏传感器的三维空间坐标。...

【技术特征摘要】
1.一种三维定位系统，用于对位于感兴趣的空间中的待定位对象进行三维定位，其中所述待定位对象的三维空间坐标和方向通过在所述待定位对象上装配的光敏传感器的三维空间坐标来反映，所述三维定位系统包括：多个激光基站(Q1…Qm)，所述多个激光基站发出的激光具有相同的发光波长(λ0)，所述多个激光基站中的每一个激光基站都具有定时控制模块、平面激光源和旋转装置，其中所述定时控制模块接收定时信号并按照所述定时信号控制所述旋转装置的启动时间和顺序，其中所述平面激光源发出平面激光，所述平面激光源被安装在所述旋转装置上并被设置成使得所述平面激光源发出的平面激光所在的平面与所述旋转装置的旋转方向正交，其中所述旋转装置匀速旋转从而使得在其上安装的所述平面激光源发出的平面激光能够对所述感兴趣的空间进行扫描；定位装置，所述定位装置具有光敏传感器和数据记录/传输模块，其中所述光敏传感器按照如下方式设置在定位装置的外表面上，即使得所述光敏传感器所在的位置容易受到所述平面激光源发出的平面激光的照射并发出响应信号的方式，其中所述数据记录/传输模块记录关于所述光敏传感器发出响应信号的时间数据；以及计算装置，所述计算装置具有定时信号发生装置、数据接收装置、评估模块和计算模块，其中所述定时信号发生装置生成所述定时信号，并将所述定时信号发送至所述多个激光基站，其中所述数据接收装置从所述定位装置的数据记录/传输模块接收所记录的时间数据，其中所述评估模块对所述数据接收装置接收的时间数据的有效性进行评估，从而过滤掉无效的时间数据，其中所述计算模块根据来自所述评估模块的有效的时间数据计算出所述光敏传感器的三维空间坐标。2.根据权利要求1所述的三维定位系统，其特征在于，能够在一个旋转装置上安装彼此有间隔的多个平面激光源，所述彼此有间隔的多个平面激光源被设置成保持其各自发出的平面激光所在的平面与所述一个旋转装置的旋转方向正交。3.根据权利要求1或2所述的三维定位系统，其特征在于，能够将两个或更多个激光基站组合到一起。4.根据权利要求1或2所述的三维定位系统，其特征在于，所述数据接收装置能够通过有线传输或者无线传输方式从所述定位装置的数据记录/传输模块接收所记录的时间数据。5.一种三维定位系统，用于对位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵锦秋，胡全生，
申请(专利权)人：赵锦秋，
类型：新型
国别省市：北京;11