以多光源实现移动设备空间测位的方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种以多光源实现移动设备空间测位的方法与装置，该方法为首先在室内或室外安装三个以上位置固定且不在一条直线上的时间编码不同的点光源或空间编码不同的点光源簇作为空间坐标的参照点，然后利用安装在移动设备上的三个以上一维的定向模组获取移动设备相对于参照点的相对坐标数据，实现移动设备空间坐标和取向的测定。测定速度极快、精度高，并可实现全角度无死角的空间位置与姿态测定，同时可避免误差分布在某一方向过大的情形，而实现该方法的装置包括三个以上不在同一直线上且时间编码不同的点光源或空间编码不同的点光源簇、环形阵列地设于底板上的三个以上定向模组，结构简单，加工容易、成本低，有利于批量生产、普及推广使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于移动设备的空间定位与姿态测量
，尤其涉及一种以多光源实现移动设备空间测位的方法与装置。
技术介绍
目前，空间位置与姿态测量的方法，按其测量原理分类，主要有以下几种：一、陀螺仪；二、视觉测量；三、结构光测量。其中，陀螺仪可以同时测定承载它的移动设备的姿态(朝向)和加速度，但是移动设备的空间(相对)坐标只能通过对加速度的二次积分获得，精度较低。视觉测量方法，需要使用复杂的算法来识别对应点，运算量较大；同时，面阵图像传感器的采集速率有限(一般不超过200帧/秒)，因而不易高频率地获取位置与姿态信息。结构光测量方法，一般需要机械装置辅助，以使线激光在空间中往复扫描，实现方案较为复杂。综上所述，方案一不能获得高精度的空间位置坐标，二、三则有成本较高的缺点。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种可对移动设备进行快速、高精度的空间位置与姿态测定，实现全角度无死角的空间位置与姿态测定，同时可使得求出来的参照点三维坐标的误差在各方向均匀地分布的以多光源实现移动设备空间测位的方法，以及可实现该方法、且结构简单，生产加工容易成本低，有利于批量生产、普及推广使用的以多光源实现移动设备空间测位的装置。本专利技术解决现有技术问题所采用的技术方案为：一种以多光源实现移动设备空间测位的方法，包括：首先在室内或室外安装三个以上位置固定且不在一条直线上的时间编码不同的点光源或空间编码不同的点光源簇作为空间坐标的参照点，然后利用安装在移动设备上的三个以上一维的定向模组获取移动设备相对于参照点的相对坐标数据，实现移动设备空间坐标和取向的测定。进一步地，所述“利用安装在移动设备上的三个以上一维的定向模组获取移动设备相对于参照点的相对坐标数据，实现移动设备空间坐标和取向的测定”具体以下步骤：A1.所述三个以上定向模组同步接收各个参照点发出的光，并根据各个参照点的时间编码或空间编码识别出各个参照点的像和一维坐标；A2.根据上述一维坐标计算移动设备和各参照点之间的距离以及相对取向；A3.根据移动设备到各个参照点的距离和取向，确定移动设备的位置坐标和取向。进一步地，所述“所述三个以上定向模组同步接收各个参照点发出的光，并根据各个参照点的时间编码或空间编码识别出各个参照点的像和一维坐标”具体为：三个以上定向模组同步对各个参照点进行扫描，并通过其光电传感器接收经过柱透镜的各个参照点发出的光，且根据各个参照点的时间编码或空间编码区分各个参照点的像和计算各个参照点的像在各个定向模组的光电传感器上的坐标。进一步地，所述“计算各个参照点的像在各个定向模组的光电传感器上的坐标”具体为：首先以各个定向模组的光电传感器所在直线的交点为原点，以其中一直线为X轴，建议直角坐标系，并以各个定向模组的光电传感器靠近原点一侧的像素点为像素起始坐标；然后各个参照点采用以下方法求出：B1.根据参照点的像与三个以上定向模组的光电传感器的交点的位置建立三个以上平面的平面方程；B2.依次选取其中不同的两个平面求解交线，和其余各个平面求解交点，得到三组以上该参照点的坐标；B3.将该三组以上坐标的平均值作为该参照点的坐标。一种以多光源实现移动设备空间测位的装置，其特征在于，包括有三个以上时间编码不同的点光源或空间编码不同的点光源簇、三个以上定向模组和底板，所述三个以上定向模组互不平行地设于底板的上表面，所述三个以上的点光源或点光源簇设于三个以上定向模组和底板的上方，且不在同一直线上。进一步地，该装置包括有三个点光源或点光源簇和三个定向模组，且三个定向模组呈均匀分布或非均匀分布。进一步地，所述定向模组包括有柱透镜和光电传感器，所述光电传感器安装在底板的上表面，所述柱透镜通过支撑杆悬空地设置在底板上、并位于光电传感器的上方。进一步地，所述光电传感器是线阵光电传感器。进一步地，所述点光源是红外光照明光源，所述点光源簇是采用逆向反光结构的反光点。本专利技术的有益效果如下：本专利技术通过上述技术方案，即可对移动设备进行快速、高精度的空间位置与姿态测定，实现全角度无死角的空间位置与姿态测定，同时可使得求出来的参照点三维坐标的误差在各方向均匀地分布，避免误差分布在某一方向过大的情形出现，而且装置结构十分简单，生产加工容易成本低，有利于批量生产、普及推广使用。【附图说明】图1是本专利技术所述一种以多光源实现移动设备空间测位的装置实施例的结构示意图；图2是本专利技术所述一种以多光源实现移动设备空间测位的装置实施例的测定原理示意图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例所述的一种以多光源实现移动设备空间测位的方法，包括：首先在室内或室外安装三个以上位置固定且不在一条直线上的时间编码不同的点光源或空间编码不同的点光源簇作为空间坐标的参照点，然后利用安装在移动设备上的三个以上一维的定向模组获取移动设备相对于参照点的相对坐标数据，实现移动设备空间坐标和取向的测定。其中，所述“利用安装在移动设备上的三个以上一维的定向模组获取移动设备相对于参照点的相对坐标数据，实现移动设备空间坐标和取向的测定”具体以下步骤：A1.所述三个以上定向模组同步接收各个参照点发出的光，并根据各个参照点的时间编码或空间编码识别出各个参照点的像和一维坐标；A2.根据上述一维坐标计算移动设备和各参照点之间的距离以及相对取向；A3.根据移动设备到各个参照点的距离和取向，确定移动设备的位置坐标和取向。所述“所述三个以上定向模组同步接收各个参照点发出的光，并根据各个参照点的时间编码或空间编码识别出各个参照点的像和一维坐标”具体为：三个以上定向模组同步对各个参照点进行扫描，并通过其光电传感器接收经过柱透镜的各个参照点发出的光，且根据各个参照点的时间编码或空间编码区分各个参照点的像和计算各个参照点的像在各个定向模组的光电传感器上的坐标。所述“计算各个参照点的像在各个定向模组的光电传感器上的坐标”具体为：首先以各个定向模组的光电传感器所在直线的交点为原点，以其中一直线为X轴，建议直角坐标系，并以各个定向模组的光电传感器靠近原点一侧的像素点为像素起始坐标；然后各个参照点采用以下方法求出：B1.根据参照点的像与三个以上定向模组的光电传感器的交点的位置建立三个以上平面的平面方程；B2.依次选取其中不同的两个平面求解交线，和其余各个平面求解交点，得到三组以上该参照点的坐标；B3.将该三组以上坐标的平均值作为该参照点的坐标。本专利技术还提供了一种以多光源实现移动设备空间测位的装置，其特征在于，包括有三个以上时间编码不同(按不同规律闪烁)的点光源或空间编码不同(由多个反光点组成一个光点簇，簇与簇之间光点的空间分布不同)的点光源簇、三个以上定向模组和底板，所述三个以上定向模组互不平行地设于底板的上表面，所述三个以上的点光源或点光源簇设于三个以上定向模组和底板的上方，且不在同一直线上。例如图1，本专利技术实施例所述以多光源实现移动设备空间测位的装置包括有三个点光源或点光源簇101、102、103和三个定向模组，且相邻两个定向模组之间的夹角为120°、呈均匀分布(当然也可以是其它角度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以多光源实现移动设备空间测位的方法，其特征在于，包括：首先在室内或室外安装三个以上位置固定且不在一条直线上的时间编码不同的点光源或空间编码不同的点光源簇作为空间坐标的参照点，然后利用安装在移动设备上的三个以上一维的定向模组获取移动设备相对于参照点的相对坐标数据，实现移动设备空间坐标和取向的测定。

【技术特征摘要】
1.一种以多光源实现移动设备空间测位的方法，其特征在于，包括：首先在室内或室外安装三个以上位置固定且不在一条直线上的时间编码不同的点光源或空间编码不同的点光源簇作为空间坐标的参照点，然后利用安装在移动设备上的三个以上一维的定向模组获取移动设备相对于参照点的相对坐标数据，实现移动设备空间坐标和取向的测定。2.根据权利要求1所述以多光源实现移动设备空间测位的方法，其特征在于，所述“利用安装在移动设备上的三个以上一维的定向模组获取移动设备相对于参照点的相对坐标数据，实现移动设备空间坐标和取向的测定”具体以下步骤：A1.所述三个以上定向模组同步接收各个参照点发出的光，并根据各个参照点的时间编码或空间编码识别出各个参照点的像和一维坐标；A2.根据上述一维坐标计算移动设备和各参照点之间的距离以及相对取向；A3.根据移动设备到各个参照点的距离和取向，确定移动设备的位置坐标和取向。3.根据权利要求2所述以多光源实现移动设备空间测位的方法，其特征在于，所述“所述三个以上定向模组同步接收各个参照点发出的光，并根据各个参照点的时间编码或空间编码识别出各个参照点的像和一维坐标”具体为：三个以上定向模组同步对各个参照点进行扫描，并通过其光电传感器接收经过柱透镜的各个参照点发出的光，且根据各个参照点的时间编码或空间编码区分各个参照点的像和计算各个参照点的像在各个定向模组的光电传感器上的坐标。4.根据权利要求3所述以多光源实现移动设备空间测位的方法，其特征在于，所述“计算各个参照点的像在各个定向模组的光电传感器上的坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云鹏，张福根，
申请(专利权)人：珠海真幻科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44