[發明專利]基于虛擬現實技術的空間定位定姿系統及其方法

在審

• 申請號: 201710120819.5
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN107037880A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 孫德民;劉鵬飛
• 申請（專利權）人: 深圳前海極客船長網絡科技有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G01C21/16
• 代理公司: 北京奧翔領智專利代理有限公司11518
• 代理人: 路遠

1.一種基于虛擬現實VR技術的空間定位定姿系統，包括VR頭盔，其特征在于，還包括兩個基站、兩只VR手柄以及一臺計算機；所述兩只VR手柄與VR頭盔之間，基站與VR頭盔之間，以及所述頭盔與所述計算機之間均通過藍牙模塊進行無線通信。

2.根據權利要求1所述基于VR技術的空間定位定姿系統，其特征在于，所述基站還包括X軸電機驅動控制電路、Y軸電機驅動控制電路、激光器驅動控制電路、LED驅動控制電路、光敏傳感器接收調理電路以及藍牙通信模塊；

所述X軸、Y軸電機驅動控制電路，分別用于驅動步進電機沿著X軸及Y軸在一定角度范圍內執行周期性往復式的掃描動作；

所述激光器驅動電路，用于驅動激光器發射激光掃描信號，以形成用于被測載體的姿態和位置測量的激光掃描場；

LED驅動控制電路，控制LED按照固定周期閃爍發光，與被測載體上安裝的LED光敏傳感器結合，用于觸發被測載體啟動計時、計算姿態和位置解算需要的時間參數；

光敏傳感器接收調理電路，用于調理激光信號與LED信號，并將其轉化為適合下一環節測控單元接口的信號格式，還用于實現基站之間的通信功能并完成參考坐標系的建立；

藍牙通信模塊，用于實現所述基站與VR頭盔之間的無線通信功能。

3.根據權利要求1所述基于VR技術的空間定位定姿系統，其特征在于，所述VR頭盔，還包括左眼屏幕顯示電路、右眼屏幕顯示電路、高清視頻處理電路、光敏傳感器接收調理電路、USB通信電路以及藍牙通信模塊；其中：

左、右眼屏幕顯示電路，分別用于驅動左、右OLED屏幕的點亮和正常畫面顯示；

高清視頻處理電路，用于接收和處理從所述計算機通過HDMI線傳輸過來的視頻信號；

光敏傳感器接收調理電路，用于調理激光信號與LED信號，并將其轉化為適合下一環節測控單元接口的信號格式；

USB通信電路，用于所述計算機與VR頭盔之間的控制信號的通信傳輸；

藍牙通信模塊，用于實現所述VR手柄與VR頭盔、所述VR頭盔與所述基站之間的無線通信功能。

4.根據權利要求1所述基于VR技術的空間定位定姿系統，其特征在于，所述VR手柄，還包括按鍵處理電路、觸摸面板處理電路、光敏傳感器接收調理電路以及藍牙通信模塊；其中：

所述按鍵處理電路，用于接收和解碼VR手柄上的鍵位控制信號輸入；

觸摸面板處理電路，用于接收和解碼VR手柄上的觸摸板的控制信號輸入；

光敏傳感器接收調理電路，用于調理激光信號與LED信號，并將其轉化為適合下一環節測控單元接口的信號格式；以及在所述VR手柄中的作用是用于實現對VR手柄的姿態和位置測量；

藍牙通信模塊，用于實現所述VR手柄與VR頭盔之間的無線通信功能。

5.根據權利要求1所述基于VR技術的空間定位定姿系統，其特征在于，所述計算機為支持圖形處理的主機。

6.一種基于虛擬現實VR技術的空間定位定姿方法，其特征在于，包括如下步驟：

A、LED陣列發出光信號，頭盔上的光敏傳感器接收到光信號后，頭盔中的單片機開始計時；

B、當LED閃光第一預設時長后，X軸的激光掃描器開始掃描，頭盔上的光敏傳感器被掃到時，記錄當前的計時時刻；

C、當LED閃光第二預設時長后，Y軸的激光掃描器開始掃描，頭盔上的光敏傳感器被掃到時，記錄當前的計時時刻；

D、依據掃描電機的轉速、光敏傳感器計時的時間間隔計算出角度，該角度為光敏傳感器在掃描坐標系下的X軸和Y軸偏角；

E、依據光敏傳感器在頭盔上的位置是確定的，依據多個傳感器的位置差即可確定頭盔的位置和姿態。

7.根據權利要求6所述基于VR技術的空間定位定姿方法，其特征在于，所述的第一預設時長等于第二預設時長。

8.根據權利要求6所述基于VR技術的空間定位定姿方法，其特征在于，步驟D所述光敏傳感器在掃描坐標系下的X軸和Y軸偏角為電機轉速×時間間隔。