[发明专利]一种多模态高精度全空间混合定位系统

说明书

本发明公开了一种多模态高精度全空间混合定位系统，包括系统环境、终端设备、服务端设备和边缘端设备，设备终端、服务端设备、设备终端之间均依托于通讯系统完成双向数据交互；系统环境包括物理环境与虚拟环境；终端设备通过感知物理环境信息并处理，从而控制执行系统作出反馈或将感知信息发送到服务端设备；边缘端设备用于辅助终端设备定位并获取其定位数据，并将定位数据传输至服务端设备，或传输至终端设备进行二次处理/匹配；服务端设备对接收到的数据进行处理，从而完成虚拟环境更新以及执行指令的下发。本发明采用上述混合定位系统，为虚拟现实或增强现实技术提供高精度，强实时性的位姿获取，增强体验感和实用性。

技术领域

本发明涉及混合现实技术领域，尤其是涉及一种多模态高精度全空间混合定位系统。

背景技术

在当前虚拟现实，增强现实，混合现实领域，基本均为通过单一的Inside-out终端机器视觉或是Outside-in外部设备定位，适用场景小，限制条件多。

在混合现实场景下，市场上现有设备在较大空间中无法进行精确定位，无法体现混合现实技术的优势与特点，难以应用到具体场景中。

在有多使用者，多虚拟对象的混合现实场景下，现有混合现实定位技术与交互方式无法满足需求，缺乏在同一虚拟场景下应对多方请求交互执行反馈的能力。

发明内容

本发明要解决的问题是在不同尺度的物理空间中定位一台或多台混合现实设备，从而使一位或多位操作者在同一连续的物理空间中与对应的虚拟对象进行交互。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种多模态高精度全空间混合定位系统，包括系统环境、终端设备、服务端设备和边缘端设备，设备终端、服务端设备、设备终端之间均依托于通讯系统完成双向数据交互；

系统环境分为物理环境和虚拟环境，物理环境由视觉环境、声音环境和操作者组成，虚拟环境包含预制数字孪生环境和实时数字孪生模型；虚拟环境搭载于终端设备或服务端设备中；

终端设备为操作者携带的设备，搭载有感知系统、运算系统、执行系统和通讯系统；感知系统由传感器组成，用于实现对物理环境的感知与人机交互；运算系统依据感知系统数据控制执行系统完成反馈操作，并依托通讯系统完成对外双向数据传递；

服务端设备为部署在系统管理中心的设备，搭载有云端运算系统、通讯系统，通讯系统完成对外双向数据传递，云端运算系统对接收到的数据根据数据类型进行计算处理，依据处理后的数据完成虚拟环境更新以及边缘端设备及终端设备的调试；

边缘端设备为物理环境中部署的设备，搭载有定位系统、通讯系统和边缘计算系统；定位系统分为主动定位系统和被动定位装置两部分，主动定位系统将其获取的终端设备的定位数据通过边缘计算系统或通过通讯系统传输至服务端设备进行计算处理，或将其传输至终端设备进行二次处理/匹配；被动定位标签用于终端设备中的传感器进行获取及数据处理。

优选的，所述主动定位系统依托于UWB、蓝牙、GPS基站、红外定位进行搭建，被动定位装置包括光学标签、声音发生器、调制光发生器。

优选的，所述虚拟环境通过三维扫描、同步定位与地图构建、测绘与三维重建方法建立，实时数字孪生模型包括现实物体对应的虚拟对象以及操作者对应的虚拟对象。

优选的，所述执行系统包括显示单元、反馈单元、媒体单元，依托于以扬声器、显示器、电机为主的执行器搭建。

本发明采用上述结构混合定位系统，具备如下优势：

1.通过多模态混合定位方法，为虚拟现实或增强现实技术提供高精度，强实时性的位姿获取，增强其体验感和实用性。

2.方法根据多种不同的场景可进行不同边缘设备的选型与调整，配套的软件系统也可配合硬件系统进行自适应，满足多种应用需求。