一种定位基站、定位终端及空间定位系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种定位终端、定位基站和空间定位系统，定位基站固定设置在空间中预定位置处；定位基站包括激光扫描器和磁场发生器，激光扫描器用于以预定的扫射周期向空间中扫射定位光束，定位光束的截面为直线段；磁场发生器用于产生强度已知的低频电磁场；定位终端包括光传感器模组、磁场接收传感器和处理器，光传感器模组接收激光扫描器扫射的定位光束，磁场接收传感器接收磁场发生器产生的低频电磁场；处理器用于根据光传感器模组接收到定位光束的时间、所述扫射周期、定位基站预定位置、磁场发生器发射的低频电磁场强度以及磁场接收传感器接收到的低频电磁场强度，确定所述定位终端的位置，能用低成本的方式，实现高精度空间定位。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及空间定位领域，尤其涉及一种定位基站、定位终端及空间定位系统。
技术介绍
近年来，随着无线通信技术的发展以及智能终端的逐渐普及，基于位置服务(Location Based Service，LBS)的应用已经在许多领域为生产和生活提供了便捷体验，成为了社会生活的重要组成部分。在无遮挡的开放环境中，利用GPS卫星信号和通信基站信号实现定位，已经成为业界常用方式。然而，采用GPS卫星信号和通信基站信号定位的稳定性差，其容易受到信号遮挡与信号覆盖等因素的影响，同时GPS卫星信号和通信基站信号定位的误差往往达到几米，甚至数十米，无法满足精准定位的需求。随着普适计算和分布式通信技术的深入研究，室内无线通信与网络技术得到快速发展，为基于无线局域网(Wireless Local Area Networks，WLAN)、蓝牙及无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)的空间定位技术提供了可能性。然而，基于WLAN、WSN等网络的室内空间定位技术也存在网络建设投入成本较高、网络部署时间较长，无法满足高精度定位需求等弊端。随着虚拟现实领域的日益繁荣，头戴现实设备的样式也逐渐丰富，虚拟游戏开始出现，在沉浸式交互体验中，精确的空间定位追踪技术显得尤为关键，如何快速、便捷、经济地实现精准空间定位，成为亟待解决的问题之一。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种定位基站、定位终端及空间定位系统，以经济、快速、便捷的方式实现精准空间定位。为了实现上述技术目的，本技术提供了一种定位基站，包括激光扫描器和磁场发生器，所述磁场发生器用于产生强度已知的低频电磁场；所述激光扫描器包括第一扫描光源、第二扫描光源和同步光源；第一扫描光源和第二扫描光源均以预定扫射周期绕轴旋转，分别向待定位空间扫射第一定位光束和第二定位光束，所述第一定位光束的截面和第二定位光束的截面相交；所述同步光源，用于在满足启动条件向所述空间发出同步光信号。优选的，所述同步光源为红外LED光源。优选的，第一扫描光源和/或第二扫描光源附近分别设置有一个位置传感，用于感测第一扫描光源和/或第二扫描光源的旋转方位，并向同步光源发出启动信号。优选的，所述第一定位光束的截面和第二定位光束的截面垂直。优选的，所述磁场发生器中的发射线圈为三个正交方式固定的线圈。相应的，本技术还提供一种定位终端，包括光传感器模组、磁场接收传感器和处理器，所述光传感器模组用于接收定位基站以预定的扫射周期扫射的定位光束，所述磁场接收传感器用于接收定位基站产生的强度已知的低频电磁场；所述处理器用于根据光传感器模组接收到定位光束的时间、所述扫射周期、所述定位基站的预定位置、所述定位基站发射的低频电磁场强度以及所述磁场接收传感器接收到的低频电磁场强度，确定所述定位终端的位置。优选的，所述磁场接收传感器中的接收线圈为三个正交方式固定的线圈。优选的，在所述磁场接收传感器的接收线圈中心设置有一个铁氧体磁芯。优选的，光传感器模组包括一个或多个光敏传感器。优选的，所述定位终端还包括运动传感器。相应的，本技术还提供一种空间定位系统，包括上述的定位基站和定位终端。与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：本技术采用激光加磁场结合的方式进行定位，用磁场确定定位终端距定位基站的距离，用激光确定定位终端相对于定位基站的方位，二者结合最终确定定位终端的确切位置，用低成本的方式，实现高精度空间定位。与纯光学定位相比，计算更简单，测量精度更容易控制；与纯磁场定位相比，避免了物理因素导致误差变化大，测量精度和效果更优。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：图1为本技术实施例空间定位系统结构示意图；图2为本技术实施例定位基站的一种结构示意图；图3a为本技术实施例提供的第一扫描光源在水平方向上进行扫描的示意图；图3b为本技术实施例提供的第二扫描光源在垂直方向上进行扫描的示意图；图4为本技术实施例提供的同步光源发出同步光信号的示意图；图5为在本技术实施例扫描光源附件设置霍尔传感器和磁铁示意图；图6为本技术实施例中磁场发生器的发射线圈示意图；图7为本技术实施例定位终端的一种结构示意图；图8为本技术实施例中磁场接受传感器的一种接收线圈结构示意图；图9为本技术实施例定位终端接收到周期脉冲信号图一；图10为本技术实施例定位终端接收到周期脉冲信号图二；图11为本技术实施例定位终端接收到周期脉冲信号图三。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例一：参见图1，为本技术实施例空间定位系统结构示意图，该空间定位系统包括定位终端2和定位基站1，定位基站1固定设置在空间中预定位置处，定位基站1中包括激光扫描器和磁场发生器，所述激光扫描器用于以预定的扫射周期向空间中扫射定位光束，所述定位光束的截面为直线段，激光扫描器可以为一字激光扫描器；所述磁场发生器用于产生强度已知的低频电磁场；定位终端2包括光传感器模组、磁场接收传感器和处理器，所述光传感器模组用于接收激光扫描器扫射的定位光束，所述磁场接收传感器用于接收磁场发生器产生的低频电磁场；所述处理器用于根据光传感器模组接收到定位光束的时间、所述扫射周期、所述定位基站预定位置、所述磁场发生器发射的低频电磁场强度以及所述磁场接收传感器接收到的低频电磁场强度，确定所述定位终端的位置。整个空间定位方案中，定位终端2的位置确定方式为：通过磁场确定定位终端距定位基站的距离，通过激光确定定位终端相对于定位基站的方向，二者结合起来最终解算出定位终端的确切位置。低频电磁场测距原理：根据毕-萨-拉定律和法拉第电磁感应定律推导而来，根据这两个定律可以推导出低频电磁场在空间传播时的衰减规律，可以较精准的得出磁场发射源和磁场接收端之间的物理距离，本结论在学术上已经经过反复证明，属于已知技术，所以推导过程和公式不在本文中进行详述。激光测方位原理：假设激光按θ/秒角速度扫射，从启动位置开始计时，从定位光束启动到定位光束被定位终端接收到的时间为t1秒，则定位终端所在的方位与定位光束启动位置夹角α＝θ*t1。通过两个方向激光进行扫射，即可准确确定定位终端相对于基站的方向向量。由于本技术实施例空间定位系统中包含定位终端和定位基站两部分，下面以实施例二和实施例三来分别介绍定位基站和定位终端结构。实施例二：参见图2，为本技术实施例定位基站1的一种结构示意图，本实施例定位基站1包括激光扫描器11和磁场发生器12。所述磁场发生器12用于产生强度已知的低频电磁场，所述磁场发生器中的发射线圈优选为三个正交方式固定的线圈，如图6所示。在一种实施方式中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定位基站，其特征在于，包括激光扫描器和磁场发生器，所述磁场发生器用于产生强度已知的低频电磁场；所述激光扫描器包括第一扫描光源、第二扫描光源和同步光源；第一扫描光源和第二扫描光源均以预定扫射周期绕轴旋转，分别向待定位空间扫射第一定位光束和第二定位光束，所述第一定位光束的截面和第二定位光束的截面相交；所述同步光源，用于在满足启动条件时向所述空间发出同步光信号。

【技术特征摘要】
1.一种定位基站，其特征在于，包括激光扫描器和磁场发生器，所述磁场发生器用于产生强度已知的低频电磁场；所述激光扫描器包括第一扫描光源、第二扫描光源和同步光源；第一扫描光源和第二扫描光源均以预定扫射周期绕轴旋转，分别向待定位空间扫射第一定位光束和第二定位光束，所述第一定位光束的截面和第二定位光束的截面相交；所述同步光源，用于在满足启动条件时向所述空间发出同步光信号。2.如权利要求1所述的定位基站，其特征在于，所述同步光源为红外LED光源。3.如权利要求1所述的定位基站，其特征在于，第一扫描光源和/或第二扫描光源附近分别设置有一个位置传感，用于感测第一扫描光源和/或第二扫描光源的旋转方位，并向同步光源发出启动信号。4.如权利要求3所述的定位基站，其特征在于，所述第一定位光束的截面和第二定位光束的截面垂直。5.如权利要求1至4任一项所述的定位基站，其特征在于，所述磁场发生器中的发射线圈为三个正交方式固定的线圈。6.一种定位终端，其特征在于，包括光传感器模组、磁场接收传感器和处理器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小虎，张超，
申请(专利权)人：成都理想境界科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51