[实用新型]适用于沉浸式VR操作空间的物体混合定位系统

说明书

本实用新型公开了一种适用于沉浸式VR操作空间的物体混合定位系统，属于VR领域，包括移动标签装置和摄像分析系统，其中：移动标签装置，包括激光发射系统和惯导定位系统，激光发射系统用于发射多色交叉线激光，惯导定位系统包括微处理器和集成式加速度计和陀螺仪，微处理器用于将采集的数据进行动作算法融合获取标签物体的空间姿态及惯性参考位移数据并传递给计算机进行解析；摄像分析系统包括摄像机组和投影平面，摄像机组用于采集投射到各投影平面上的激光投影信号传递到计算机端进行图像解析。本实用新型为适用于小空间的可以有效对抗遮挡的混合式定位方案，既可以实现高精度，又在实际应用中可以保证较好的定位稳定性以及较高的性价比。

技术领域

本实用新型涉及VR技术领域，特别是涉及一种适用于沉浸式VR操作空间的物体混合定位系统及其定位方法。

背景技术

空间定位是对被定位物体跟参照物体间的距离关系进行被定位自身坐标的解算，解算的定位包含三维的空间位置坐标信息以及其姿态信息。VR系统通过对被定位物体的相关参数的导入可实现VR场景中的三维交互。根据传感器原理可分为光学定位、无线射频定位、超声定位等，根据解算原理分类主要分为主动式和被动式，根据使用场景不同又可分为小空间高精度定位和大空间粗精度定位集中。

常见的集中定位方式有：

应用红外光学定位这类定位技术最具代表性的产品有Opti Track的光学定位摄像头(诺亦腾的定位方案)。这类定位方案的基本原理简单的说就是利用多个红外发射摄像头、对室内定位空间进行覆盖，在被追踪物体上放置红外反光点，通过捕捉这些反光点反射回摄像机的图像，确定其在空间中的位置信息。这类定位系统有着非常高的定位精度，如果使用帧率很高的摄像头的话，延迟也会非常微弱，能达到非常好的效果。它的缺点是造价非常昂贵，且供货量很小。

光学定位方式和红外定位相似，属于可见光定位的方案，也是用摄像头拍摄室内场景，但是被追踪点不是用反射红外线的材料，而是主动发光的标记点(类似小灯泡)。不同的定位点用不同颜色进行区分。传统光学方案中定位发光点较大无法做到小空间的高精度定位的问题，在部分发光部分被遮挡时会导致定位误差，仅靠光学动作捕捉的方式在发光点被完全遮挡时会出现定位丢失的情况。

UWB超带宽射频定位方式是通过固定的基站接收被定位物体发射无线电信号，再通过算法解析到各个固定基站的距离以获取其空间的三维位置，由于无线电波采用光速在空气中传播，其很小的识别时间会带来较大的定位精度的误差。

定位光塔方案如HTC Vive的Lighthouse室内定位技术和G-Wearables的Step VR产品动作捕捉及室内定位系统。使用固定的两个横向和纵向扫描的交替周期激光对场景内的物体进行扫描，被定位物体通过安装光学传感器判断接收的周期激光信号进行位置的解算。定位光塔方案需要有较大的光学接收器，不适宜对较小的物体进行固定和捕捉。

还有比如Wifi定位、射频识别技术、ZigBee技术等等，但目前为止由于定位精度有限，在VR领域很少被应用。

现有技术中可以实现高精度的方案如红外定位和光学定位方式易受遮挡的影响，且价格昂贵，光塔方案其被定位物体体积大不易在小场景下应用，而UWB等无线电射频方案由于其精度较低、布置复杂无法符合小场景应用。

总的来说，适用于大空间定位的方案其结构复杂，成本高，易受遮挡影响且定位精度不高；适用于小空间的方案其成本相对来讲普遍偏高，且适用于2米见方的小空间场景由于遮挡物较多不易实现稳定的定位。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种尤其适用于小空间的高精度定位效果的适用于沉浸式VR操作空间的物体混合定位系统及其定位方法。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案如下：