一种用于减少时间同步的三维空间定位方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于减少时间同步的三维空间定位方法、装置及系统。该三维空间定位方法包括：在初始周期根据检测到的同步信号、超声波信号及激光平面信号，分别获取该周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻；初始周期后的每一周期，依次分别获取每一周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻，计算各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量；依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。因此，本三维空间定位方法解决了现有定位方法需要每周期都进行时间同步，而使得整个定位系统同步消耗的计算量和功耗很大的问题。

A three-dimensional space location method, device and system for reducing time synchronization

The invention discloses a three-dimensional space positioning method, device and system for reducing time synchronization. The three-dimensional spatial positioning method includes: in the initial period, according to the detected synchronous signal, ultrasonic signal and laser plane signal, the transmitting and receiving time of the ultrasonic signal, the reference and receiving time of the laser plane signal are obtained respectively; after the initial period, each cycle is obtained in turn. The time increments of ultrasonic signal receiving time and laser plane signal receiving time of one cycle relative to the previous cycle are calculated, and the three-dimensional coordinates of each cycle signal receiving device are calculated in turn. Therefore, the three-dimensional space positioning method solves the problem that the existing positioning methods need to synchronize time every week, which makes the whole positioning system consume a lot of computation and power.

【技术实现步骤摘要】
一种用于减少时间同步的三维空间定位方法、装置及系统
本专利技术涉及一种用于减少时间同步的三维空间定位方法，同时也涉及用于实现该三维空间定位方法的装置及系统，属于空间定位

技术介绍
近年来，随着移动互联网的迅速发展，数据和多媒体业务快速增加，人们对于室内定位的需求日益增加，特别是在虚拟现实(VR)和增强现实(AR)
，定位技术已经成为虚拟现实技术和增强现实技术交互的基础。在申请号为201610381598.2的中国专利申请中公开了一种基于光场扫描的虚拟现实设备空间定位系统，包括虚拟现实设备和两个灯塔。虚拟现实设备包含激光探测器，灯塔用于发射经调制的红外激光线束，扫描整个被定位空间。每个灯塔包含两组激光管和电机分别对应横纵两个激光扫描轴。为避免接收端被环境光等其他光源干扰，由灯塔发出的红外激光线束采用2MHzOOK调制。该技术方案的优点在于同步信号使用无线射频信号，同步时间准确。但是，上述的空间定位方法中，每个扫描周期都需要一个灯塔发送一次系统同步信号，而另一个灯塔则通过接收此同步信号实现和上一个灯塔的同步，使得待定位设备的位置计算基于同一时钟。对于定位精度高的场合，数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于减少时间同步的三维空间定位方法，其特征在于包括如下步骤：步骤S10：在初始周期根据检测到的同步信号、超声波信号及激光平面信号，分别获取初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻；步骤S20：初始周期后的每一周期，依次分别获取每一周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻，计算各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量；步骤S30：根据初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻，及各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量，依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。

【技术特征摘要】
1.一种用于减少时间同步的三维空间定位方法，其特征在于包括如下步骤：步骤S10：在初始周期根据检测到的同步信号、超声波信号及激光平面信号，分别获取初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻；步骤S20：初始周期后的每一周期，依次分别获取每一周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻，计算各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量；步骤S30：根据初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻，及各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量，依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。2.如权利要求1所述的用于减少时间同步的三维空间定位方法，其特征在于：获取初始周期所述超声波信号的发射时刻和接收时刻，所述激光平面信号的参考时刻和接收时刻之后，还包括如下步骤：步骤S11：初始周期根据所述超声波信号的发射时刻和接收时刻，获得信号接收装置到信号发送装置的距离；步骤S12：初始周期根据所述激光平面信号的参考时刻和接收时刻，计算初始周期所述激光平面信号的旋转角度；步骤S13：根据初始周期获取的所述信号接收装置到所述信号发送装置的距离及所述激光平面信号的旋转角度，计算初始周期所述信号接收装置的三维坐标。3.如权利要求1所述的用于减少时间同步的三维空间定位方法，其特征在于：通过如下公式分别计算得到各周期相对于上一周期的所述超声波信号接收时刻和所述激光平面信号接收时刻的时间增量，ΔTn＝In-In-1ΔHn＝Kn-Kn-1ΔQn＝Tn-Tn-1其中，ΔTn表示各周期相对于上一周期超声波信号接收时刻的时间增量；In表示第n周期超声波信号的接收时刻，In-1表示第n周期的上一周期超声波信号的接收时刻；ΔHn表示各周期相对于上一周的第一激光平面信号接收时刻的时间增量；Kn表示第n周期第一激光平面信号的接收时刻，Kn-1表示第n周期的上一周期第一激光平面信号的接收时刻；ΔQn表示各周期相对于上一周期第二激光平面信号接收时刻的时间增量；Tn表示第n周期第二激光平面信号的接收时刻，Tn-1表示第n周期的上一周期第二激光平面信号的接收时刻。4.如权利要求1所述的用于减少时间同步的三维空间定位方法，其特征在于：步骤S30中，计算各周期信号接收装置的三维坐标的方法包括如下子步骤：步骤S31：根据得到的各周期相对于上一周期的超声波信号的时间增量，依次计算得到各周期信号接收装置到信号发送装置的距离；步骤S32：根据得到的各周期相对于上一周期的激光平面信号的时间增量，依次计算得到各周期激光平面信号的旋转角度；步骤S33：根据步骤得到的各周期信号接收装置到信号发送装置的距离，和各周期激光平面信号的旋转角度，计算得到各周期信号接收装置的三维坐标。5.如权利要求4所述的用于减少时间同步的三维空间定位方法，其特征在于：步骤S31中，各周期信号接收装置到信号发送装置的距离表示为：Ln＝Δtn×VdΔtn＝ΔTn-W-ΔTn-1其中：Ln表示第n周期信号接收装置到信号发送装置的距离；Δtn表示第n周期超声波信号的发送时刻和接收时刻的差值；ΔTn表示第n周期相对于其上一周期超声波信号接收时刻的时间增量；W表示周期长度，n为正整数。6.如权利要求4所述的用于减少时间同步的三维空间定位方法，其特征在于：步骤S32中，各周期激光平面信号的旋转角度分别表示为：an＝Δhn×Wabn＝Δqn×WbΔhn＝ΔHn-W–Δhn-1Δqn＝ΔQn-W–Δqn-1其中：an表示第n周期第一激光平面信号的第一旋转角度，bn表示第n周期第二激光平面信号的第二旋转角度；Δhn表示第n周期第一激光平面信号接收时刻和参考时刻的差值，Δqn表示第n周期第二激光平面信号接收时刻和参考时刻的差值；Wa表示第一激光电机的角速度，Wb表示第二激光电机的角速度；ΔHn表示第n周期相对于上一周期的第一激光平面信号接收时刻的时间增量，ΔQn表示第n周期相对于上一周期的第二激光平面信号接收时刻的时间增量；W表示周期长度，n为正整数。7.如权利要求2所述的用于减少时间同步的三维空间定位方法，其特征在于：步骤S30中，计算各周期信号接收装置的三维坐标的方法包括如下子步骤：步骤S34：根据所述超声波信号及激光平面信号的时间增量，分别计算各周期相对于上一周期的信号接收装置到信号发送装置的距离增量，和激光平面信号的旋转角度增量；步骤S35：根据得到的初始周期的信号接收装置到信号发送装置的距离和激光平面信号的旋转角度，及各周期相对于上一周期的距离增量和旋转角度增量，依次计算各周期信号接收装置到信号发送装置的距离及激光平面信号的旋转角度；步骤S36：根据获取的各周期信号接收装置到信号发送装置的距离及激光平面信号的旋转角度，依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。8.如权利要求7所述的用于减少时间同步的三维空间定位方法，其特征在于：步骤S34中，各周期相对于上一周期的信号接收装置到信号发送装置的距离增量，和激光平面信号的旋转角度增量分别表示为：Δd＝(ΔTn-W)×VdΔx＝(ΔHn-W)×WaΔy＝(ΔQn-W)×Wb其中，Δd表示第n周期相对于上一周期的信号接收装置到信号发送装置的距离增量；Δx表示第n周期相对于上一周期第一激光平面信号的旋转角度增量；Δy表示第n周期相对于上一周期的信号接收装置的第二激光平面信号的旋转角度增量；ΔTn表示表示第n周期相对于其上一周期获取的超声波信号接收时刻的时间增量，Vd表示超声波在空气中传播速度；ΔHn表示第n周期相对于上一周期的第一激光平面信号接收时刻的时间增量，Wa表示第一激光电机的角速度；ΔQn表示第n周期相对于上一周期的第二激光平面信号接收时刻的时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：张益铭，张佳宁，张道宁，
申请(专利权)人：北京凌宇智控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11