[發明專利]一種適用于VR設備的定位和數據傳輸方法及系統

有效

• 申請號: 201610471036.7
• 申請日: 2016-06-24
• 公開（公告）號: CN107544549B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 姜威;楊子路
• 申請（專利權）人: 北京末元科技有限公司
• 主分類號: G05D1/12
• 分類號: G05D1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于虛擬現實技術領域，具體是指一種適用于VR設備的定位和數據傳輸方法及系統。

背景技術

虛擬現實，即VR（Virtual Reality，簡稱VR），是由美國VPL公司創建人拉尼爾（Jaron Lanier）在20世紀80年代初提出的。其具體內涵是：綜合利用計算機圖形系統和各種現實及控制等接口設備，在計算機上生成的、可交互的三維環境中提供沉浸感覺的技術。虛擬現實技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統的技術。它利用計算機生成一種模擬環境，利用多源信息融合的交互式三維動態視景和實體行為的系統仿真使用戶沉浸到該環境中。實現虛擬現實的重要因素即是交互式三維動態視景的采集，因此，隨著虛擬現實技術的迅速發展，全景拍攝技術越來越受到企業和研究機構關注。現在已經有一些能進行全景拍攝的相機投入市場，比如Nokia的OZO，但是由于這些產品都是一般都是安裝在地面的三腳架上，視野受到限制。

虛擬現實基于動態環境建模技術、立體顯示和傳感器技術、系統開發工具應用技術、實時三維圖形生成技術、系統集成技術等多項核心技術，主要圍繞虛擬環境表示的準確 性、虛擬環境感知信息合成的真實性、人與虛擬環境交互的自然性、實時顯示、圖形生成、智能技術等問題的解決使得用戶能夠身臨其境地感知虛擬環境，從而達到探索、認識客觀事物的目的。虛擬現實具有以下三個重要特征，常被稱為虛擬現實的 3i 特征:

1、構想性（Imagination），指虛擬的環境是人想像出來的，同時這種想像體現出設計者相應的思想，因而可以用來實現一定的目標。所以說虛擬現實技術不僅僅是一個媒體或一個高級用戶界面，同時它還是為解決工程、醫學、軍事等方面的問題而由開發者設計出來的應用軟件。虛擬現實技術的應用，為人類認識世界提供了一種全新的方法和手段，可以使人類跨越時間與空間，去經歷和體驗世界上早已發生或尚未發生的事件；可以使人類突破生理上的限制，進入宏觀 或微觀世界進行研究和探索；也可以模擬因條件限制等原因而難以實現的事情。

2、沉浸感（Immersion），是指用戶感受到被虛擬世界所包圍，好像完全置身于虛擬世界之中一樣。虛擬現實技術最主要的技術特征是讓用戶覺得自己是計算機系統所創建 的虛擬世界中的一部分，使用戶由觀察者變成參與者，沉浸其中并參與虛擬世界的活動。沉浸性來源于對虛擬世界的多感知性，除了常見的視覺感知外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知、味覺感知、嗅覺感知等。理論上來說， 虛擬現實系統應該具備人在現實世界中具有的所有感知功能，但鑒于目前技術的局限性，在現在的虛擬現實系統的研究與應用中，較為成熟或相對成熟的主要是視覺沉浸、聽覺沉浸、觸覺沉浸技術，而有關味覺與嗅覺的感知技術正在研究之中，目前還很不成熟。

2、實時交互性（Interactivity），指用戶對模擬環境內物體的可操作程度和從環境得到反饋的自然程度。交互性的產生，主要借助于虛擬現實系統中的特殊硬件設備，如數據套、力反饋裝置等，使用戶能通過自然的方式，產生同在真實世界中一樣的感覺。虛擬現實系統比較強調人與虛擬世界之間進行自然的交互，交互性的另一個方面主要表現了交互的實時性。

新型交互設備的研制是虛擬現實產業發展的重要技術瓶頸之一。虛擬現實技術實現人能夠自由與虛擬世界對象進行交互，猶如身臨其境，需要借助的輸入輸出設備主要有頭盔顯示器、數據手套、數據衣服、三維位置傳感器和三維聲音產生器等。因此，新型、便宜、魯棒性優良的三維位置傳感器將成為未來研究的重要方向之一。

目前VR頭盔的眩暈問題仍然是亟待解決的主要技術障礙。為何VR頭盔會造成眩暈呢？原理其實非常簡單，當人眼前所接收的視覺信號與前庭平衡器官所接收的運動信號不匹配時，就會引發眩暈和惡心的癥狀，換句話說就是在VR游戲中，眼睛看到的畫面與從耳朵接收到的真實位置信息不匹配，人眼重新聚焦導致腦負擔加大，從而產生暈眩感。而要解決眩暈問題，至少要解決兩大技術難題，一是降低畫面延遲，二是精準空間定位并持續進行位置追蹤。HTC Vive套裝中包含的兩個距離追蹤設備能夠有效的實現空間追蹤和精準定位，三星Gear VR設備也在研究解決位置追蹤的問題。可見，解決位置追蹤的問題對于解決游戲眩暈感的重要性。

目前存在的各種定位技術的比較如下表所示：