红外曝光一次，4)激光纵向360度扫描一次，其工作流程图如附图5所示。
[0041]该激光接收部分包括接收传感器，用于接收上述激光发射扫描部分发射的横向和纵向扫描激光以及零刻度红外曝光同步信号。则该接收传感器在一个工作周期内，分别收至IJ:1)横向扫描激光的零刻度红外曝光同步信号一次，2)横向扫描激光的扫描信号一次;3)纵向扫描激光的零刻度红外曝光同步信号一次，4)纵向扫描激光的扫描信号一次，其工作流程图如附图6所示。
[0042]该实时空间定位系统通过该激光接收部分与激光发射扫描部分的接收发射配合，在一个工作周期内的四次信号时间差，计算出该激光接收部分相对于定位空间的三维位置(x,y,ζ) ο
[0043]上述实时空间定位系统的具体实时空间定位方法为:
[0044]记录4次信号时刻，分别为:a)横向扫描激光的零刻度红外曝光同步信号，瞬时时刻为TxQ;b)横向扫描激光扫描激光接收传感器的信号，瞬时时刻为Tx;c)纵向扫描激光的红外曝光同步信号，瞬时时刻为TyQ;d)纵向扫描激光扫描激光接收传感器的信号，瞬时时刻为
Tyo
[0045]再分别计算横向激光扫描时间差(Tx-Tx0)和纵向激光扫描时间差(Ty-Ty0)，计算出激光接收部分相对于定位空间的三维位置(X，y，z)，即可实现激光接收部分在定位空间的实时定位。
[0046]本实施例将上述基于激光扫描的实时空间定位系统应用于头戴式虚拟现实设备中，如应用于虚拟现实设备的眼镜11或手柄14上，用于体验该头戴式虚拟现实设备的用户在定位空间的精确定位，进一步增强用户的三维交互体验。
[0047]在使用该虚拟现实设备时，上述激光发射扫描部分如上所述的安装在定位空间内，该激光接收部分即设置在其虚拟现实眼镜11或手柄14上，参照附图7或8所示，该虚拟现实设备的眼镜11或手柄14上分布有多个激光接收传感器10，如4个接收传感器以达到定位效果。采用超过4个传感器的排布是为了考虑激光信号的特点角度的遮挡，和加强设备的信号抗干扰能力。
[0048]当用户在该定位空间头戴设有该激光接收部分的虚拟现实眼镜11时，开启该实时空间定位系统，在一个工作周期内记录4次信号时刻，分别计算该工作周期内横向扫描时间差(Tx-TxQ)和纵向激光扫描时间差(Ty-TyQ)，再结合激光接收部分各接收传感器10的空间几何分布关系，最后计算出头戴式虚拟现实眼镜11相对于定位空间的三维位置(x，y，z)，通过该实时空间定位系统的循环工作，不断得出该用户的移动位置，则精确的实现体验用户在定位空间中的实时位置，提高用户体验感。同样，当该激光接收部分设置在其虚拟现实设备的手柄14上时，开启该实时空间定位系统，在一个工作周期内记录4次信号时刻，分别计算该工作周期内横向扫描时间差(Tx-TxQ)和纵向激光扫描时间差(Ty-TyQ)，再结合该手柄14上各接收传感器10的空间几何分布关系，最后计算出手柄14相对于定位空间的三维位置(X，y，z)，通过该实时空间定位系统的循环工作，不断得出该用户手部的移动位置，提高用户体验感。
[0049]该发明技术方案具有不需要用户标定的优点，使用方便，定位精确度高，定位刷新频率高。
[0050]本发明通过独创的激光发射和接收四次信号:a、横向扫描零刻度线同步信号，b、激光横向扫描信号，C、纵向扫描零刻度线同步信号，d、激光纵向扫描信号的方式实现了实时精确的空间定位效果。
[0051]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种实时空间定位系统，其特征在于，包括激光发射扫描部分和激光接收部分， 所述激光发射扫描部分包括两个由高速电机分别带动的转子、两个激光发射器、两个零刻度感应传感器和一个红外LED灯阵列； 其中，所述两个转子的转轴相互垂直设置;所述两个激光发射器均为一字线激光器，分别固定在两个转子上，且其发射的一字线激光与其固定转子的转轴平行，所述一字线激光器发射的一字线激光在其转子的带动下对定位空间进行360度匀速扫描； 所述两个零刻度感应传感器分别对应的设置在所述两个转子的旁边，当所述任一转子带动其上的一字线激光扫描到与其对应的零刻度线时激活其对应的零刻度感应传感器； 所述红外LED灯阵列与所述零刻度感应传感器和所述激光接收部分相连接，在所述零刻度感应传感器被激活时，所述红外LED灯阵列被瞬间曝光点亮，实现激光发射扫描与激光接收的信号同步； 所述激光接收部分包括接收传感器，用于接收所述激光发射扫描部分发射的激光以及零刻度红外曝光同步信号，并计算出所述激光接收部分在定位空间中的位置关系。2.根据权利要求1所述的实时空间定位系统，其特征在于，所述两个转子的转轴相互垂直相交设置。3.根据权利要求1所述的实时空间定位系统，其特征在于，所述一字线激光器通过旋转滑环连接件连接其电源。4.一种包含权利要求1至3任一项所述实时空间定位系统的虚拟现实设备，其特征在于，所述激光发射扫描部分安装在使用该虚拟现实设备的定位空间内，所述激光接收部分设置在所述虚拟现实设备的眼镜或手柄上，所述虚拟现实设备的眼镜或手柄上分布有至少4个激光接收传感器。5.—种实时空间定位方法，其特征在于，所述方法包括: (1)在定位空间内分别设置一个360度横向扫描激光和一个360度纵向扫描激光，并分别通过一个零刻度感应传感器进行零刻度激活;在需空间定位的设备上设置激光接收传感器，所述激光接收传感器接收所述横向扫描激光和纵向扫描激光的扫描;还通过设置一个红外LED灯阵列，使其在所述零刻度感应传感器被激活时瞬间曝光点亮，实现激光发射扫描与激光接收的信号同步； (2)分别记录:a)所述横向扫描激光的零刻度红外曝光同步信号，瞬时时刻为TxQ;b)所述横向扫描激光扫描所述激光接收传感器的信号，瞬时时刻为Tx;c)所述纵向扫描激光的零刻度红外曝光同步信号，瞬时时刻为TyQ;d)所述纵向扫描激光扫描所述激光接收传感器的信号，瞬时时刻为Ty; (3)分别计算横向激光扫描时间差(Tx-Txq)和纵向激光扫描时间差(Ty-TyO)，并根据该结果计算出所述需空间定位设备在所述定位空间的实时三维位置。6.根据权利要求5所述的实时空间定位方法，其特征在于，所述步骤(I)中360度横向扫描激光和360度纵向扫描激光具有半个圆周的扫描周期分时。7.根据权利要求5所述的实时空间定位方法，其特征在于，所述需空间定位的设备上设置多个激光接收传感器，所述步骤(2)中分别记录所述多个激光接收传感器接收所述横向扫描激光和纵向扫描激光的信号瞬时时刻，所述步骤(3)中分别计算所述多个激光接收传感器的横向激光扫描时间差和纵向激光扫描时间差，并结合所述多个激光接收传感器的空间几何分布关系，计算出所述需空间定位设备在所述定位空间的实时三维位置。8.根据权利要求5所述的实时空间定位方法，其特征在于，所述360度横向扫描激光和360度纵向扫描激光分别由设置在高速电机转子上的激光发射器完成，所述两个零刻度感应传感器分别对应的设置在所述两个转子的旁边。9.根据权利要求8所述的实时空间定位方法，其特征在于，所述两个转子的转轴相互垂直相交设置。10.根据权利要求8所述的实时空间定位方法，其特征在于，所述两个激光发射器均为一字线激光器，其发射的一字线激光与其固定转子的转轴平行。
【专利摘要】本发明公开了一种实时空间定位系统，包括激光发射扫描部分和激光接收部分，激光发射扫描部分包括360度横向扫描激光和360度纵向扫描激光，并分别通过零刻度感应传感器进行零刻度激活；在需空间定位设备上设置激光接收传感器；还通过设置红外LED灯阵列，实现激光发射扫描与激光接收的信号同步。本发明还公开了一种空间定位方法和包含上述空间定位系统的虚拟现实设备。本发明通过两个相互垂直设置的360度激光发射扫描和多个接收传感器接收，还通过零刻度红外曝光，实现激光发射扫描与激光接收的信号同步，再通过计算一个工作周期内的四次信号时间差，精确的得出激光接收部分在定位空间的三维位置，达到实时精确的定位效果。使用方便，定位精确刷新率高。
【IPC分类】G01S17/06
【公开号】CN105652279
【申请号】
【发明人】李翔, 冯伟东, 陈振
【申请人】北京维阿时代科技有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月11日