虛擬現實空間定位裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種虛擬現實空間定位裝置及方法，該空間定位裝置包括至少三個測距單元；所述三個測距單元安裝在同一水平位置；三個測距單元分別為：第一測距單元、第二測距單元和第三測距單元；所述第一測距單元的水平軸線指向水平面45°角，所述第二測距單元的水平軸線指向水平面135°角，所述第三測距單元的水平軸線指向水平面270°角。本發明專利技術的空間定位裝置及定位方法，因光學測距快、基于距離的空間坐標計算的運算量小，因此定位快速、實時性高；采用紅外或激光測距能達到很高的精度，因此定位精度高；定位裝置簡單，定位目標能反射測距信號即可，不需復雜的傳感器，因此系統穩定、成本低。

Virtual reality space positioning device and method

The invention discloses a virtual reality space positioning device and method, the space positioning device comprises at least three ranging unit; the three measuring unit are arranged in the same horizontal position; three ranging unit respectively: the first ranging unit, second ranging unit and a third distance measuring unit; the horizontal axis of the first location unit to the horizontal angle of 45 degrees, the horizontal axis of the second point level ranging unit at an angle of 135 degrees, the horizontal axis of the third point ranging unit level angle of 270 degrees. The invention of the space positioning device and positioning method for computation of optical ranging, calculation of space coordinates based on distance is small, so the quick positioning and real-time high; the infrared laser can achieve high accuracy, and high positioning accuracy; positioning device is simple, can locate the target ranging signal can not reflect. The need for complicated sensor, so the system is stable, low cost.

【技術實現步驟摘要】
虛擬現實空間定位裝置及方法
本專利技術涉及虛擬現實
，具體涉及一種虛擬現實空間定位裝置及方法。
技術介紹
虛擬現實(VirtualReality，VR)技術以沉浸感、交互性、想象性為特點，通過在視覺、聽覺、觸覺等感官上的模擬，使用戶能獲得身臨其境的超強體驗，并被業內認為極有可能成為繼移動互聯網之后的下一代計算平臺。然而VR要達到良好的沉浸感，最重要的因素之一是要能實現用戶的自由移動和自然交互，這最關鍵的就是高精度實時空間定位技術，也就是要能實時捕捉用戶及其肢體或其所持裝備在真實三維空間的位置坐標，從而映射出用戶在虛擬空間的相對位置并精確實現對虛擬空間目標的抓取、拿放等交互動作。目前世面上的定位技術包括GPS衛星定位、紅外定位、激光定位、低功耗藍牙定位、WiFi定位、超聲波定位等，而VR空間定位比較有代表性的是HTCVive的LightHouse(屬于激光定位)，但上述不同定位技術在定位精度、定位區域、實時性、穩定性、系統復雜性和成本等方面各有優劣，因此VR空間定位技術目前仍然是行業共同面臨的技術難題。
技術實現思路
本專利技術克服了現有技術的不足，提供一種虛擬現實空間定位裝置及方法。可以實現高精度、低延時的空間定位，且系統簡單可靠、成本低，非常符合VR的空間定位要求，具有較高的技術和應用價值。為解決上述的技術問題，本專利技術采用以下技術方案：一種虛擬現實空間定位裝置，包括至少三個測距單元；所述三個測距單元安裝在同一水平位置；三個測距單元分別為：第一測距單元、第二測距單元和第三測距單元；所述第一測距單元的水平軸線指向水平面45°角，所述第二測距單元的水平軸線指向水平面135°角，所述第三測距單元的水平軸線指向水平面270°角。更進一步的技術方案是所述測距單元包括：紅外測距或激光測距。更進一步的技術方案是所述測距單元上并聯或串聯有發射器，用于增加測距單元的測試角。更進一步的技術方案是所述發射器包括：紅外二極管或激光二極管。更進一步的技術方案是若將第一測距單元所在的垂線定義為三維坐標系的Z軸，且坐標原點距離第一測距單元的下方Az，第一測距單元、第二測距單元連線的平行線定義為X軸，第一測距單元、第三測距單元連線的平行線定義為Y軸，則在此坐標系中第一測距單元、第二測距單元、第三測距單元的坐標分別為(0,0，Az)、(Bx,0,Bz)、(0,Cy,Cz)。更進一步的技術方案是提供一種虛擬現實空間定位方法，所述方法包括以下步驟：通過第一測距單元(A)、第二測距單元(B)和第三測距單元(C)分別向位于空間定位區域內的定位目標(E)發射測距信號，測距單元根據接收到的定位目標反射回的測距信號的飛行時間計算出與定位目標的距離L；檢測出定位目標分別與三個測距單元之間的距離L1、L2、L3后，再根據空間兩點間的距離公式，有：其中，第一測距單元(A)的坐標為(Ax,Ay,Az),第二測距單元(B)的坐標為(Bx,By,Bz),測距單元(C)的坐標為(Cx,Cy,Cz),定位目標(E)的坐標為(Ex,Ey,Ez)；根據檢測出的定位目標與測距單元的距離L1、L2、L3，計算出定位目標在坐標系中的三維坐標(Cx,Cy,Cz)，從而實現對目標的空間定位。與現有技術相比，本專利技術實施例的有益效果之一是：本專利技術的空間定位裝置及定位方法，因光學測距快、基于距離的空間坐標計算的運算量小，因此定位快速、實時性高；采用紅外或激光測距能達到很高的精度，因此定位精度高；定位裝置簡單，定位目標能反射測距信號即可，不需復雜的傳感器，因此系統穩定、成本低。本專利技術所述空間定位裝置及定位方法，能很好滿足VR的空間定位要求，具有較高的技術和應用價值。附圖說明圖1為本專利技術一個實施例中空間定位裝置的平面示意圖。圖2為本專利技術一個實施例中測距單元的測距范圍的示意圖。圖3為本專利技術一個實施例中測距單元通過增加發射器擴大測距范圍的示意圖。圖4為本專利技術一個實施例中空間定位裝置的定位區域及三維坐標系示意圖。具體實施方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。下面結合附圖及實施例對本專利技術的具體實施方式進行詳細描述。如圖1至圖4所示，根據本專利技術的一個實施例，本實施例公開一種虛擬現實空間定位裝置，它由三個測距單元組成；所述三個測距單元安裝在同一水平位置；三個測距單元分別為：第一測距單元A、第二測距單元B和第三測距單元C；測距單元可以是基于紅外測距、激光測距或其他任何原理的測距器件，通常能滿足空間定位的范圍和精度要求即可。本實施例采用紅外測距器件，測距距離約6米，單個紅外二極管能達到的測距角度約60°，測距精度高于1cm。測距單元所發射的測距信號所覆蓋的空間為具有一定測試角的圓錐體，如圖2所示。為了增加測距單元的測距角度，可以在測距單元上按一定的角度并聯或串聯多個發射器，如附圖3所示，使測距單元的測距角由圖中R1-P-R2擴大到R1′-P-R2′。本實施例在每個測距單元各使用了3個紅外二極管并聯，且相鄰紅外二極管的軸線夾角呈約60°排列，從而每個測距單元能達到約180°的測距角。為便于理解，如圖1所示，圖1僅示出了各測距單元在水平方向的檢測范圍。其中第一測距單元A的檢測范圍在水平方向為扇形區域A-A1-D-A2，第二測距單元B的檢測范圍在水平方向為扇形區域B-B1-C-B2，第三測距單元C的檢測范圍在水平方向為扇形區域C-C1-B-C2，三個測距單元按特定的指向和位置關系安裝固定，使三者的檢測范圍重疊并在水平方向形成公共區域A-B-D-C，E為待定位目標，顯然三個測距單元能分別檢測出與定位目標E的距離L1、L2、L3。具體的，三個測距單元被安裝在同一水平位置，且測距單元A的水平軸線指向水平面45°角，測距單元B的水平軸線指向水平面135°角，測距單元C的水平軸線指向水平面270°角，這樣三個測距單元在水平面可構成圖1所示的A-B-D-C矩形公共測距區，在三維空間可構成附圖4所示的以O-F-G-H-J-K-M-N為頂點的長方體空間。也就是說，位于以O-F-G-H-J-K-M-N為頂點的長方體空間內的任意位置的目標，其與各測距單元的距離都可以分別被測距單元檢測到。特別地，人為定義該長方體空間為VR虛擬空間的映射區域，并以測距單元為參照建立三維坐標系XYZ。具體的，如圖4所示，本實施例中，將第一測距單元A所在的垂線定義為三維坐標系的Z軸，且坐標原點距離第一測距單元A的下方Az(數值以方便計算為原則)，第一測距單元A、第二測距單元B連線的平行線定義為X軸，第一測距單元A、第三測距單元C連線的平行線定義為Y軸，于是在此坐標系中第一測距單元A、第二測距單元B、第三測距單元C的坐標分別為(0,0，Az)、(Bx,0,Bz)、(0,Cy,Cz)。需要說明的是，如何定義坐標系視計算方便為原則，也可以將其中一個測距單元定義為坐標原點，另兩個測距單元分別位于坐標軸上，這樣各測距單元的坐標中盡可能有更多的0值，運算也就更簡單。實施例2根據本專利技術的另一本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種虛擬現實空間定位裝置，其特征在于：包括至少三個測距單元；所述三個測距單元安裝在同一水平位置；三個測距單元分別為：第一測距單元、第二測距單元和第三測距單元；所述第一測距單元的水平軸線指向水平面45°角，所述第二測距單元的水平軸線指向水平面135°角，所述第三測距單元的水平軸線指向水平面270°角。

【技術特征摘要】
1.一種虛擬現實空間定位裝置，其特征在于：包括至少三個測距單元；所述三個測距單元安裝在同一水平位置；三個測距單元分別為：第一測距單元、第二測距單元和第三測距單元；所述第一測距單元的水平軸線指向水平面45°角，所述第二測距單元的水平軸線指向水平面135°角，所述第三測距單元的水平軸線指向水平面270°角。2.根據權利要求1所述的虛擬現實空間定位裝置，其特征在于所述的測距單元包括：紅外測距或激光測距。3.根據權利要求1所述的虛擬現實空間定位裝置，其特征在于所述的測距單元上并聯或串聯有發射器，用于增加測距單元的測試角。4.根據權利要求3所述的虛擬現實空間定位裝置，其特征在于所述的發射器包括：紅外二極管或激光二極管。5.根據權利要求1所述的虛擬現實空間定位裝置，其特征在于若將第一測距單元所在的垂線定義為三維坐標系的Z軸，且坐標原點距離第一測距單元的下方Az，第一測距單元、第二測距單元連線的平行線定義為X軸，第一測距單元、第三測距單元連線的平行線定義為Y軸，則在此坐標系中第一測距單元、第二測距單元、第三測距單元的坐標分別為(0,0，Az)、(Bx,0...

【專利技術屬性】
技術研發人員：田朝勇，劉常富，張恩陽，賈煜，
申請(專利權)人：四川長虹電器股份有限公司，
類型：發明
國別省市：四川,51