本實用新型涉及空間定位領(lǐng)域，尤其涉及一種定位基站和定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

空間定位是指確定一個設(shè)備在空間的位置，例如，可以通過GPS(英文：Global Positioning System；中文：全球定位系統(tǒng))技術(shù)來確定設(shè)備的位置。但是，隨著人們對定位精度的要求越來越高，GPS技術(shù)提供的米級精度已經(jīng)無法滿足人們的需要，并且在一些特定的空間如室內(nèi)、地下室等等，由于墻壁等障礙物會遮擋GPS信號，所以GPS技術(shù)也無法應(yīng)用在這些特定的空間。

目前，在室內(nèi)、地下室等特定的空間，一般通過無線定位技術(shù)來進行定位，具體是根據(jù)設(shè)備接收到多個位置已知的無線AP(英文：Access Point；中文：接入點，又被稱為熱點)的信號強度，然后利用信號衰減模型估算出移動設(shè)備距離各個AP的距離，最后利用三角定位算法確定出該設(shè)備所在的位置。但是，無線定位技術(shù)提供的精度仍然在米級，無法滿足人們對空間定位精度越來越高的要求。

隨著虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域的日益繁榮，虛擬游戲開始出現(xiàn)，在虛擬游戲提供的沉浸式交互體驗中，精確的空間定位追蹤技術(shù)顯得尤為關(guān)鍵，因此如何快速和精準(zhǔn)地實現(xiàn)空間定位，成為亟待解決的問題之一。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種定位基站和定位系統(tǒng)，以快速和精準(zhǔn)地實現(xiàn)空間定位。

為了實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型第一方面提供了一種定位基站，包括：

底座；

第一旋轉(zhuǎn)軸，設(shè)置于所述底座上的第一位置，所述第一旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有第一激光掃描器和第二激光掃描器，所述第一激光掃描器對應(yīng)的第一掃描平面和所述第二激光掃描器對應(yīng)的第二掃描平面均不垂直于所述第一旋轉(zhuǎn)軸；

第二旋轉(zhuǎn)軸，設(shè)置于所底座上的第二位置，所述第二旋轉(zhuǎn)軸上至少設(shè)置有第三激光掃描器，其中，所述第三激光掃描器對應(yīng)的第三掃描平面不垂直于所述第二旋轉(zhuǎn)軸，所述第一掃描平面、所述第二掃描平面和所述第三掃描平面掃描到空間中一點時，任意兩個平面能夠相交成一條直線。

可選地，所述定位基站還包括同步裝置，所述同步裝置設(shè)置于所述底座上，所述同步裝置用于發(fā)送同步信號。

可選地，所述同步裝置具體為LED陣列和/或射頻信號發(fā)生器。

可選地，所述定位基站還包括旋轉(zhuǎn)軸定位裝置，所述旋轉(zhuǎn)軸定位裝置設(shè)用于檢測所述第一旋轉(zhuǎn)軸和所述第二旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動位置。

可選地，所述第一旋轉(zhuǎn)軸和所述第二旋轉(zhuǎn)軸位于同一水平面或者同一豎直平面。

本實用新型第二方面還提供一種定位系統(tǒng)，包括：

至少一個定位終端，所述定位終端上設(shè)置有光敏傳感器；

如第一方面所述的定位基站；

數(shù)據(jù)處理設(shè)備，用于根據(jù)所述光敏傳感器接收到的所述定位基站發(fā)送的激光掃描信號，確定所述定位終端相對于所述定位基站的位置。

本實用新型實施例中的一個或者多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或者優(yōu)點：

由于采用了在定位基站上設(shè)置兩個旋轉(zhuǎn)軸，并且在兩個旋轉(zhuǎn)軸上分別設(shè)置兩個和一個激光掃描器的技術(shù)方案，利用了光沿直線傳播的特性，根據(jù)三個激光掃描信號來確定定位終端相對于定位基站的位置，由于激光掃描定位的精度在毫米級，并且定位速度都在毫秒級，所以定位速度較快且定位結(jié)果精度較高，因此實現(xiàn)了快速和精準(zhǔn)地實現(xiàn)空間定位的技術(shù)效果。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例提供的定位基站的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例提供的定位基站的激光掃描平面的示意圖；

圖3為本實用新型實施例提供的定位終端接收信號的波形圖；

圖4為本實用新型另一實施例中的定位基站的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

本實用新型實施例提供了一種定位基站，請參考圖1，圖1為本實用新型實施例提供的定位基站的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該定位基站包括：

底座11；

第一旋轉(zhuǎn)軸12，設(shè)置于底座11上的第一位置，第一旋轉(zhuǎn)軸12上設(shè)置有第一激光掃描器121和第二激光掃描器122，第一激光掃描器121對應(yīng)的第一掃描平面和第二激光掃描器122對應(yīng)的第二掃描平面不垂直于第一旋轉(zhuǎn)軸12；

第二旋轉(zhuǎn)軸13，設(shè)置于所底座11上的第二位置，第二旋轉(zhuǎn)軸13上至少設(shè)置有第三激光掃描器131，其中，第三激光掃描器131對應(yīng)的第三掃描平面不垂直于第二旋轉(zhuǎn)軸13，第一掃描平面、第二掃描平面和第三掃描平面掃描到空間中一點時，任意兩個平面能夠相交成一條直線。

當(dāng)然，在實際應(yīng)用中，第二旋轉(zhuǎn)軸13上同樣可以設(shè)置第三激光掃描器131和第四激光掃描器132，在此不做限制；在確定定位終端相對于定位基站的位置只需要從其中任意選擇三個激光掃描器即可，多出的一個激光掃描器可以用于協(xié)助進行驗證或者補償，從而提高對定位終端進行定位時的定位精度，例如，可以先通過第一激光掃描器121、第二激光掃描器122和第三激光掃描器131確定定位終端相對于定位基站的第一位置之后，再通過第一激光掃描器121、第二激光掃描器122和第四激光掃描器132確定定位終端相對于定位基站的第二位置，從而判斷兩個位置是否相同或者差別較小，若兩個位置相同或者差別較小，則確定第一位置為準(zhǔn)確的位置，這樣實現(xiàn)了驗證的目的，當(dāng)然若不相同或者差別較大則可以再測一次，當(dāng)然，也可以直接將兩個位置的坐標(biāo)進行平均處理，將平均處理后的位置坐標(biāo)作為準(zhǔn)確的位置，這樣實現(xiàn)了補償?shù)哪康摹?/p>

請繼續(xù)參考圖1，定位基站還包括同步裝置14，同步裝置14設(shè)置于底座11上，同步裝置14用于發(fā)送同步信號。

具體來講，在定位基站中的三個激光掃描器進行掃描的過程中，需要提供一個同步信號，從而能夠以該同步信號的發(fā)出時間點為起點，以激光掃描器發(fā)出的激光掃描信號被定位終端中光敏傳感器接收到的時間點為終點，從而計算三個激光掃描器各自對應(yīng)的激光掃描平面的偏轉(zhuǎn)距離，最后根據(jù)三個激光掃描平面各自的偏轉(zhuǎn)距離，即能夠根據(jù)三角定位原理聯(lián)立方程求得定位終端相對于定位基站的位置。定位終端中的光敏傳感器例如可以是光敏電阻等等，在此不做限制。

當(dāng)然，在另一實施例中，在能夠保證定位基站和定位終端所采用的時間相同的理想情況下，也可以在某一時間點控制定位基站中的三個激光掃描器開始進行掃描，也即以該時間點為起點，并以激光掃描器發(fā)出的激光掃描信號被定位終端中光敏傳感器收到的時間點為終點，這樣同樣能夠求得定位終端相對于定位基站的位置，在此就不再贅述了。需要說明的是，本處所介紹的理想情況是指定位基站和定位終端所采用的時間在毫秒級甚至是微秒級上相同，從而保證對定位終端進行定位的準(zhǔn)確性，在此就不再贅述了。

在具體實施過程中，同步裝置14具體為LED陣列和/或射頻信號發(fā)生器。

具體來講，通過LED陣列發(fā)出同步光信號，同步光信號例如可以為紅外光信號等等，定位終端通過光敏傳感器接收到同步光信號后，即能夠?qū)?dāng)前時間點作為同步時間點；同理，射頻信號發(fā)生裝置生成同步射頻信號并發(fā)送后，定位終端通過射頻信號接收裝置接收到同步射頻信號后，也能夠?qū)?dāng)前時間點作為同步時間點，在此就不再贅述了。

需要說明的是，在同步裝置為LED陣列時，定位終端可以通過光敏傳感器來接收LED陣列發(fā)出的同步光信號，也可以專門設(shè)置額外的光敏傳感器來接收LED陣列發(fā)出的同步光信號，在此不做限制。

在具體實施過程中，定位基站還包括旋轉(zhuǎn)軸定位裝置，旋轉(zhuǎn)軸定位裝置設(shè)用于檢測第一旋轉(zhuǎn)軸12和第二旋轉(zhuǎn)軸13的轉(zhuǎn)動位置，請繼續(xù)參考圖1，在本實施例中，旋轉(zhuǎn)軸定位裝置具體包括設(shè)置于第一旋轉(zhuǎn)軸12上的第一旋轉(zhuǎn)軸定位裝置151和設(shè)置于第二旋轉(zhuǎn)軸13上的第二旋轉(zhuǎn)軸定位裝置152。

在實際應(yīng)用中，旋轉(zhuǎn)軸定位裝置可以由霍爾傳感器和磁體組成，或者可以由激光發(fā)生器和光敏傳感器組成，或者可以由碼盤組成。在接下來的部分中，將以設(shè)置于第一旋轉(zhuǎn)軸12上的第一旋轉(zhuǎn)軸定位裝置151為例，來詳細進行介紹：

首先，介紹旋轉(zhuǎn)軸定位裝置151由霍爾傳感器和磁體組成的情形：磁體可以設(shè)置在第一旋轉(zhuǎn)軸12上的固定位置，霍爾傳感器設(shè)置于底座11上磁體的運動路徑附近，這樣，在第一旋轉(zhuǎn)軸12旋轉(zhuǎn)的時候，磁體經(jīng)過霍爾傳感器所在的位置，引起霍爾傳感器附近的磁場變化，因此霍爾傳感器會輸出一個脈沖信號，定位基站內(nèi)的控制裝置如單片機、處理芯片等等接收該脈沖信號后，即會控制同步裝置發(fā)出同步信號，而第一旋轉(zhuǎn)軸12會帶動第一激光掃描器203和第二激光掃描器204進行掃描，磁體在第一旋轉(zhuǎn)軸12旋轉(zhuǎn)一周后再次經(jīng)過霍爾傳感器所在的位置時，即會再次觸發(fā)霍爾傳感器輸出脈沖信號，在此就不再贅述了。

當(dāng)然，在實際應(yīng)用中，也可以設(shè)定在霍爾傳感器輸出預(yù)設(shè)次數(shù)的脈沖信號后，例如可以設(shè)定霍爾傳感器輸出兩次脈沖信號后，也即第一旋轉(zhuǎn)軸12每旋轉(zhuǎn)兩次，定位基站內(nèi)的控制裝置才輸出同步信號，預(yù)設(shè)次數(shù)的具體數(shù)值可以根據(jù)實際情況確定，以滿足實際情況的需要，在此就不再贅述了。

然后，介紹旋轉(zhuǎn)軸定位裝置151由激光發(fā)生器和光敏傳感器組成的情形：光敏傳感器可以設(shè)置在第一旋轉(zhuǎn)軸12上，激光發(fā)生器可以設(shè)置在底座11上，這樣，光敏傳感器在第一旋轉(zhuǎn)軸12的帶動下，光敏傳感器經(jīng)過激光發(fā)生器所在的位置時，就會在激光發(fā)生器發(fā)出的激光的觸發(fā)下而生成電信號，該電信號被定位基站內(nèi)的控制裝置接收后，即會控制同步裝置發(fā)出同步信號，而第一旋轉(zhuǎn)軸12會帶動第一激光掃描器203和第二激光掃描器204進行掃描，光敏傳感器在第一旋轉(zhuǎn)軸12旋轉(zhuǎn)一周后再次經(jīng)過激光發(fā)生器所在的位置時，即會再次觸發(fā)光敏傳感器輸出電信號，在此就不再贅述了。

當(dāng)然，在實際應(yīng)用中，激光發(fā)生器和光敏傳感器的位置不限于上述方式，例如可以將激光發(fā)生器設(shè)置在第一旋轉(zhuǎn)軸12上，以及將光敏傳感器設(shè)置在底座11上，或者將激光發(fā)生器和光敏傳感器同時設(shè)置在第一旋轉(zhuǎn)軸12或底座11上，并在底座11或第一旋轉(zhuǎn)軸12上對應(yīng)的位置貼上反光條或者反光鏡，或者將紅外一體收發(fā)器設(shè)置在第一旋轉(zhuǎn)軸12或底座11上，并在底座11或第一旋轉(zhuǎn)軸12上對應(yīng)的位置貼上反光條或者反光鏡，等等，在此就不再贅述了。

需要說明的是，旋轉(zhuǎn)軸定位裝置151中的光敏傳感器和激光發(fā)生器需要和定位終端中的光敏傳感器、以及定位基站中的光掃描器區(qū)分開來，以避免對定位終端和定位基站中激光定位數(shù)據(jù)造成干擾，例如可以通過設(shè)置不同波長的方式進行區(qū)分等等。

最后，介紹旋轉(zhuǎn)軸定位裝置151由碼盤組成的情形：碼盤(英文：encoding disk)是測量角位移的數(shù)字編碼器，包括接觸編碼器和光學(xué)編碼器兩類，接觸編碼器或光學(xué)編碼器可以設(shè)置在第一旋轉(zhuǎn)軸12上，從而能夠在第一旋轉(zhuǎn)軸12旋轉(zhuǎn)的過程中準(zhǔn)確測量出第一旋轉(zhuǎn)軸12的位置，并生成相應(yīng)的信號，定位基站內(nèi)的控制裝置根據(jù)該信號即能夠控制同步裝置生成發(fā)出同步信號，在此就不再贅述了。

當(dāng)然，在實際應(yīng)用中，通過本實施例的介紹，本領(lǐng)域所屬的技術(shù)人員能夠根據(jù)實際情況，將旋轉(zhuǎn)軸定位裝置設(shè)置為采用上述介紹的一種或者多種方式的組合，以滿足實際情況的需要，在此就不再贅述了。

設(shè)置在第二旋轉(zhuǎn)軸13上的第二旋轉(zhuǎn)軸定位裝置152的實現(xiàn)方式與第一旋轉(zhuǎn)軸定位裝置151一致，在此為了說明書的簡潔，就不再贅述了。

請參考圖2，圖2為本實用新型實施例提供的定位基站的激光掃描平面的俯視圖，如圖2所示，在本實施例中，設(shè)置于第一旋轉(zhuǎn)軸12上的第一激光掃描器121對應(yīng)的激光掃描平面為21，設(shè)置于第一旋轉(zhuǎn)軸12上的第二激光掃描器122對應(yīng)的激光掃描平面為22，設(shè)置于第二旋轉(zhuǎn)軸13上的第三激光掃描器131對應(yīng)的激光掃描平面為23。

這樣，在將第一旋轉(zhuǎn)軸定位裝置151和第二旋轉(zhuǎn)軸定位裝置152同時觸發(fā)，且將第一旋轉(zhuǎn)軸12和第二旋轉(zhuǎn)軸13的轉(zhuǎn)速調(diào)整為相同時，定位基站即能夠根據(jù)第一旋轉(zhuǎn)軸定位裝置151或第二旋轉(zhuǎn)軸定位裝置152的觸發(fā)情況來發(fā)送同步信號，而定位終端即能夠按同步信號→第一激光掃描信號→第二級掃描信號→第三激光掃描信號這樣的順序接收該四個信號，請參考圖3，圖3為本實用新型實施例提供的定位終端接收信號的波形圖，如圖3所示，在本實施例中，在定位終端接收到同步信號30后，即能夠依次接收到第一激光掃描器121發(fā)出的第一激光掃描信號31、第二激光掃描器122發(fā)出的第二激光掃描信號32和第三激光掃描器131發(fā)出的第三激光掃描信號33，因此，即能夠通過同步信號的發(fā)出時間點和該三個激光掃描信號各自的接收時間點，以及第一旋轉(zhuǎn)軸12和第二旋轉(zhuǎn)軸13旋轉(zhuǎn)時的角速度，確定每個激光掃描平面的偏轉(zhuǎn)角度，這樣，已知三個方位角作為約束，即可以求得定位終端相對于定位基站的相對位置，具體的數(shù)學(xué)計算方法有多種，在此就不再贅述了。

可以看出，本實用新型實施例中的技術(shù)方案利用了光沿直線傳播的特性，根據(jù)三個激光掃描信號來確定定位終端相對于定位基站的位置，由于激光掃描定位的精度在毫米級，并且定位速度都在毫秒級，所以定位速度較快，因此實現(xiàn)了快速和精準(zhǔn)地實現(xiàn)空間定位的技術(shù)效果。

另外，由于在實際應(yīng)用中不可避免地會產(chǎn)生測量誤差，而第一旋轉(zhuǎn)軸12和第二旋轉(zhuǎn)軸13之間具有一定的距離，測量誤差相對較小，相對于三個激光掃描器設(shè)置在同一個旋轉(zhuǎn)軸上而言，三個激光掃描器對應(yīng)的三個激光掃描平面之間的距離較小，測量誤差相對較大，所以提高了所確定的定位終端的位置的準(zhǔn)確性。

在本實施例中，第一旋轉(zhuǎn)軸12和第二旋轉(zhuǎn)軸13位于同一水平面，在另一實施例中，請參考圖4，圖4為另一實施例中的定位基站的結(jié)構(gòu)示意圖，第一旋轉(zhuǎn)軸12和第二旋轉(zhuǎn)軸13還可以位于同一豎直平面，需要說明的是，圖中未示出三個激光掃描器，該三個激光掃描器可以根據(jù)需要設(shè)置在第一旋轉(zhuǎn)軸12和第二旋轉(zhuǎn)軸13上合適的位置，在此就不再贅述了。

在其他實施例中，第一旋轉(zhuǎn)軸12和第二旋轉(zhuǎn)軸13之間的位置還可以為其他形式，激光掃描器之間的位置也可以進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，只需要保證第一激光掃描器121對應(yīng)的第一掃描平面、第二激光掃描器122對應(yīng)的第二掃描平面和第三激光掃描器131對應(yīng)的第三掃描平面滿足“第一掃描平面和第二激光掃描器對應(yīng)的第二掃描平面均不垂直于第一旋轉(zhuǎn)軸，第三掃描平面不垂直于第二旋轉(zhuǎn)軸，第一掃描平面、第二掃描平面和第三掃描平面掃描到空間中一點時，任意兩個平面能夠相交成一條直線”這一條件即可，在此就不再贅述了。

通過上述部分可以看出，由于采用了在定位基站上設(shè)置兩個旋轉(zhuǎn)軸，并且在兩個旋轉(zhuǎn)軸上分別設(shè)置兩個和一個激光掃描器的技術(shù)方案，利用了光沿直線傳播的特性，根據(jù)三個激光掃描信號來確定定位終端相對于定位基站的位置，由于激光掃描定位的精度在毫米級，并且定位速度都在毫秒級，所以定位速度較快且定位結(jié)果精度較高，因此實現(xiàn)了快速和精準(zhǔn)地實現(xiàn)空間定位的技術(shù)效果。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本實用新型實施例另一方面還提供一種定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)包括：

至少一個定位終端，定位終端上設(shè)置有光敏傳感器，定位終端例如可以是頭戴式顯示設(shè)備、操作手柄等，在此不做限制；

如前述部分介紹的定位基站，由于該定位基站在前述部分中已經(jīng)進行了詳細地介紹，在此就不再贅述了；

數(shù)據(jù)處理設(shè)備，用于根據(jù)光敏傳感器接收到的定位基站發(fā)送的激光掃描信號，確定定位終端相對于定位基站的位置，在實際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)處理設(shè)備可以單獨存在，也可以集成在定位終端、定位基站或其他設(shè)備上，在此就不再贅述了。

本實用新型實施例中的一個或者多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或者優(yōu)點：

由于采用了在定位基站上設(shè)置兩個旋轉(zhuǎn)軸，并且在兩個旋轉(zhuǎn)軸上分別設(shè)置兩個和一個激光掃描器的技術(shù)方案，利用了光沿直線傳播的特性，根據(jù)三個激光掃描信號來確定定位終端相對于定位基站的位置，由于激光掃描定位的精度在毫米級，并且定位速度都在毫秒級，所以定位速度較快且定位結(jié)果精度較高，因此實現(xiàn)了快速和精準(zhǔn)地實現(xiàn)空間定位的技術(shù)效果。

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

本實用新型并不局限于前述的具體實施方式。本實用新型擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。