本發(fā)明涉及一種基于空間定位的虛擬現(xiàn)實交互系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)方興未艾，各種應(yīng)用系統(tǒng)層出不窮，已在大型游戲、線下體驗店、樣板房展示、企業(yè)產(chǎn)品展示和模擬現(xiàn)場等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。然而，現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用系統(tǒng)由于定位精度低，導(dǎo)致交互性差，用戶體驗效果欠缺，影響大范圍推廣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決目前虛擬現(xiàn)實應(yīng)用系統(tǒng)由于定位精度低，導(dǎo)致交互性差，用戶體驗效果不好的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種基于空間定位的虛擬現(xiàn)實交互系統(tǒng)，包括空間定位系統(tǒng)、頭顯系統(tǒng)、虛擬應(yīng)用系統(tǒng)和中控系統(tǒng)；所述中控系統(tǒng)分別連接至所述空間定位系統(tǒng)、頭顯系統(tǒng)和虛擬應(yīng)用系統(tǒng)；

所述空間定位系統(tǒng)包括四個固定基站、可移動定位標(biāo)簽和測距模塊，所述四個固定基站分別固定設(shè)于場地的四個角落，所述可移動定位標(biāo)簽粘貼在所述頭顯系統(tǒng)上，當(dāng)穿戴所述頭顯系統(tǒng)的用戶在所述場地中移動時，所述中控系統(tǒng)控制所述可移動定位標(biāo)簽分別向所述四個固定基站發(fā)送無線超寬帶脈沖信號，各所述固定基站收到所述超寬帶脈沖信號的同時在所述中控系統(tǒng)控制的控制下向所述測距模塊發(fā)送當(dāng)前時間，所述測距模塊據(jù)此計算出所述可移動定位標(biāo)簽的空間位置；

所述中控系統(tǒng)將所述可移動定位標(biāo)簽的空間位置映射到所述虛擬應(yīng)用系統(tǒng)中，使所述虛擬應(yīng)用系統(tǒng)中的相應(yīng)角色在虛擬應(yīng)用場景中的位置隨著所述可移動定位標(biāo)簽的空間位置的變化而變化；同時，所述中控系統(tǒng)將所述虛擬應(yīng)用系統(tǒng)中的相應(yīng)角色所處的虛擬場景顯示在所述頭顯系統(tǒng)上。

進(jìn)一步地，還包括收銀系統(tǒng)，所述虛擬應(yīng)用系統(tǒng)通過所述收銀系統(tǒng)連接至所述中控系統(tǒng)，當(dāng)用戶在所述收銀系統(tǒng)輸入正確的訂單號后，所述虛擬應(yīng)用系統(tǒng)接入所述中控系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，所述虛擬應(yīng)用系統(tǒng)為游戲系統(tǒng)，所述游戲系統(tǒng)連接有若干游戲外設(shè)，用戶通過所述游戲外設(shè)操作所述游戲系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，所述頭顯系統(tǒng)與所述可移動定位標(biāo)簽的數(shù)量均為兩個或兩個以上，所述頭顯系統(tǒng)與所述可移動定位標(biāo)簽一一對應(yīng)，并由所述中控系統(tǒng)選擇激活其中的部分或全部。

進(jìn)一步地，所述可移動定位標(biāo)簽中內(nèi)置有三軸加速度傳感器，和/或溫度傳感器，和/或濕度傳感器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明采用基于超寬帶（UWB）定位技術(shù)的可移動定位標(biāo)簽配合四個基站對用戶進(jìn)行大空間實時定位，空間面積可達(dá)500m²，定位精度可達(dá)5cm以內(nèi)，優(yōu)化后可達(dá)0.5-1cm，可實現(xiàn)多人穩(wěn)定同時在線，交互性好，用戶體驗效果好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個實施例的原理框圖；

圖2是本發(fā)明另一個實施例的原理框圖。

圖中，空間定位系統(tǒng)1；第一固定基站101；第二固定基站102；第三固定基站103；第四固定基站104；定位標(biāo)簽105；測距模塊106；中控系統(tǒng)2；頭顯系統(tǒng)3；虛擬應(yīng)用系統(tǒng)4；收銀系統(tǒng)5。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明的基于空間定位的虛擬現(xiàn)實交互系統(tǒng)，包括空間定位系統(tǒng)1、頭顯系統(tǒng)3、虛擬應(yīng)用系統(tǒng)4和中控系統(tǒng)2；中控系統(tǒng)2分別連接至空間定位系統(tǒng)1、頭顯系統(tǒng)3和虛擬應(yīng)用系統(tǒng)4；

空間定位系統(tǒng)1包括第一固定基站101、第二固定基站102、第三固定基站103、第四固定基站104、可移動定位標(biāo)簽105和測距模塊106，四個固定基站分別固定設(shè)于場地的四個角落，可移動定位標(biāo)簽105粘貼在頭顯系統(tǒng)3上，當(dāng)穿戴頭顯系統(tǒng)3的用戶在場地中移動時，中控系統(tǒng)2控制可移動定位標(biāo)簽105分別向四個固定基站101、102、103和104發(fā)送無線超寬帶脈沖信號，各固定基站101、102、103和104收到超寬帶脈沖信號的同時在中控系統(tǒng)2控制的控制下向測距模塊106發(fā)送當(dāng)前時間，測距模塊106據(jù)此計算出可移動定位標(biāo)簽105的空間位置；

中控系統(tǒng)2將可移動定位標(biāo)簽105的空間位置映射到虛擬應(yīng)用系統(tǒng)4中，使虛擬應(yīng)用系統(tǒng)4中的相應(yīng)角色在虛擬應(yīng)用場景中的位置隨著可移動定位標(biāo)簽105的空間位置的變化而變化，實現(xiàn)真實中移動和虛擬場景中移動同步的效果；同時，中控系統(tǒng)2將虛擬應(yīng)用系統(tǒng)4中的相應(yīng)角色所處的虛擬場景顯示在頭顯系統(tǒng)3上，頭顯系統(tǒng)3與中控系統(tǒng)2之間通過無線通訊方式傳送數(shù)據(jù)；

四個固定基站101、102、103和104支持TDoA（Time Difference of Arrival，到達(dá)時間差）和ToF （Time of Flight，飛行時間）兩種定位方式，支持802.3atPoE 供電，或DC12-DC56V供電，簡化了系統(tǒng)的安裝，便于系統(tǒng)集中管理；

可移動定位標(biāo)簽105集成了先進(jìn)的UWB 射頻模塊，外掛高增益放大器，輸出功率高，能夠滿足更大的應(yīng)用范圍，且具有良好的穿透性，在隔墻的情況下，能可靠傳輸達(dá)50米，與固定基站101、102、103和104及測距模塊105配合可以實現(xiàn)高精度定位，非優(yōu)化狀態(tài)下最高定位精度達(dá)到5 厘米，領(lǐng)先于其他無線技術(shù)定位產(chǎn)品。可移動定位標(biāo)簽105配備了600mA 高能聚合物鋰電池，待機(jī)時間最長可達(dá)2年，并且集成了高性能低功耗的Cortex M3微控制器，采用TDOA 方式實現(xiàn)測距定位，時間同步精度高達(dá)50ps，從而有效保障定位的實時性與高精度。

空間定位系統(tǒng)1是打通虛擬場景和現(xiàn)實場景的橋梁，讓用戶真正體驗到虛擬世界和現(xiàn)實世界的融合；

頭顯系統(tǒng)3是一種利用頭戴式顯示設(shè)備將人對外界的視覺和聽覺進(jìn)行封閉，引導(dǎo)用戶產(chǎn)生一種身在虛擬環(huán)境中的感覺，左右眼屏幕分別顯示左右眼的圖像，人眼獲取這種帶有差異的信息后在腦海中產(chǎn)生立體感。

如圖2所示，可在圖1的基礎(chǔ)上增加收銀系統(tǒng)5，當(dāng)用戶在收銀系統(tǒng)5輸入正確的訂單號后，虛擬應(yīng)用系統(tǒng)4才能接入中控系統(tǒng)2，實現(xiàn)計次收費(fèi)的目的，便于商業(yè)推廣。

虛擬應(yīng)用系統(tǒng)4可為游戲系統(tǒng)，游戲系統(tǒng)連接有若干游戲外設(shè)，如藍(lán)牙槍，用戶通過游戲外設(shè)操作游戲系統(tǒng)，現(xiàn)實中用戶走一步，游戲中的人物也會實時移動相應(yīng)的步數(shù)，用戶發(fā)射藍(lán)牙槍，則游戲中人物也會實時開槍。虛擬應(yīng)用系統(tǒng)4還可為線下體驗店、樣板房展示、企業(yè)產(chǎn)品展示和模擬現(xiàn)場等其他行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)。

優(yōu)選地，頭顯系統(tǒng)3與可移動定位標(biāo)簽105的數(shù)量均為兩個或兩個以上，頭顯系統(tǒng)3與可移動定位標(biāo)簽105一一對應(yīng)，并由中控系統(tǒng)2選擇激活其中的部分或全部，這樣可以形成不同的應(yīng)用模式，進(jìn)行單人交互或多人同時交互，即，可單人定位，也可多人同時定位，可支持4-10人同時定位和交互。

優(yōu)選地，可移動定位標(biāo)簽105中內(nèi)置有三軸加速度傳感器，和/或溫度傳感器，和/或濕度傳感器，其中，三軸加速度傳感器可實時測量被測對象在三個方向的加速度值，并可將這些值映射到虛擬應(yīng)用系統(tǒng)4中，擴(kuò)展應(yīng)用模式；溫/濕度傳感器可實時測量實際環(huán)境的溫濕度數(shù)據(jù)，同樣可映射到虛擬應(yīng)用系統(tǒng)4中，進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用模式。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。