本發(fā)明涉及空間定位領域，尤其涉及一種定位基站和定位系統(tǒng)。

背景技術：

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

目前，在室內、地下室等特定的空間，一般通過無線定位技術來進行定位，具體是根據(jù)設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備距離各個AP的距離，最后利用三角定位算法確定出該設備所在的位置。但是，無線定位技術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顯得尤為關鍵，因此如何快速和精準地實現(xiàn)空間定位，成為亟待解決的問題之一。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種定位基站和定位系統(tǒng)，以快速和精準地實現(xiàn)空間定位。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明實施例第一方面提供了一種定位基站，包括底座和設置于所述底座上的兩個旋轉軸，每個旋轉軸上設置有兩個激光掃描器，每個激光掃描器出射的激光掃描線均不垂直于所在旋轉軸的軸心，四個激光掃描器出射的激光掃描線掃描過空間中同一點時的四條激光掃描線不完全重合，并且同一旋轉軸上的兩個激光掃描器在垂直于旋轉軸的平面上的兩個投影點，分別與軸心在同一平面上的投影點相連形成的兩條連線之間的夾角小于等于90°。

可選地，在所述定位基站運行時，四個激光掃描器出射的激光掃描線在所述定位基站的定位區(qū)域內不相交。

可選地，同一旋轉軸上的兩個激光掃描器，其中一個激光掃描器出射的激光掃描線與所在旋轉軸的軸心之間的夾角為0°±15°，另一個激光掃描器出射的激光掃描線與所在旋轉軸的軸心之間的夾角為45°±15°。

可選地，兩個旋轉軸的旋轉方向相同。

可選地，根據(jù)兩個旋轉軸的旋轉方向，兩個旋轉軸上的四個激光掃描器依次對所述定位基站的定位區(qū)域進行掃描，第一個激光掃描器出射的激光掃描線與所在旋轉軸的軸心之間的夾角為0°±15°，第二個激光掃描器出射的激光掃描線與所在旋轉軸的軸心之間的夾角為45°±15°，第三個激光掃描器出射的激光掃描線與所在旋轉軸的軸心之間的夾角為45°±15°，第四個激光掃描器出射的激光掃描線與所在旋轉軸的軸心之間的夾角為0°±15°，并且，所述第二個激光掃描器出射的激光掃描線與所述第三個激光掃描器出射的激光掃描線的偏轉方向相同，其中，所述第一個激光掃描器和所述第二個激光掃描器設置于一個旋轉軸上，所述第三個激光掃描器和所述第四個激光掃描器設置于另一個旋轉軸上。

可選地，同一旋轉軸上的兩個激光掃描器出射的激光掃描線的偏斜方向一致。

可選地，所述定位基站還包括同步信號發(fā)送裝置。

本發(fā)明實施例第二方面還提供一種定位系統(tǒng)，包括：

定位終端；

如第一方面所述的定位基站；

數(shù)據(jù)處理設備，用于根據(jù)所述定位終端被所述定位基站出射的激光掃描線掃描的時間點，確定所述定位終端相對所述定位基站的位置。

本發(fā)明實施例中的一個或者多個技術方案，至少具有如下技術效果或者優(yōu)點：

由于采用了將同一旋轉軸上的兩個激光掃描器的位置，設置為在垂直于該旋轉軸的平面上的兩個投影點，分別與軸心在同一平面上的投影點相連形成的兩條連線之間的夾角小于等于90°這一技術方案，減少了同一旋轉軸上出射的兩個激光掃描線掃描到定位區(qū)域中同一點之間的時間間隔，從而減少了對定位終端的定位失真，從而實現(xiàn)了快速和精準地實現(xiàn)空間定位的技術效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的定位基站的結構示意圖；

圖2A為本發(fā)明實施例提供的定位基站的激光掃描平面的示意圖；

圖2B為激光掃描器發(fā)出激光掃描線的示意圖；

圖3為兩個激光掃描器之間的角度為180°的示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的定位基站上的四個激光掃描器的位置示意圖；

圖5A為本發(fā)明實施例提供的兩個旋轉軸出射的激光掃描線的第一種示意圖；

圖5B為本發(fā)明實施例提供的兩個旋轉軸出射的激光掃描線的第二種設置方式的示意圖；

圖6A為同一旋轉軸上兩個激光掃描器出射的激光掃描線的偏斜方向一致的示意圖；

圖6B為同一旋轉軸上兩個激光掃描器出射的激光掃描線的偏斜方向不一致的示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明實施例提供一種定位基站，該定位基站包括底座和設置于底座上的兩個旋轉軸，每個旋轉軸上設置有兩個激光掃描器，請參考圖1，圖1為本發(fā)明實施例提供的定位基站的結構示意圖，如圖1所示，該定位基站包括底座11、第一旋轉軸12和第二旋轉軸13，第一旋轉軸12和第二旋轉軸13設置在底座11上，需要說明的是，第一旋轉軸12和第二旋轉軸13之間的距離可以由本領域所屬的技術人員根據(jù)實際情況進行設定，以滿足實際情況的需要，在此不做限制。

定位基站的定位區(qū)域是指四個激光掃描器出射的激光掃描線能夠共同掃描到的區(qū)域，取決于旋轉軸的激光掃描器的設置方式及激光掃描線的有效傳播距離，在此就不再贅述了。

請繼續(xù)參考圖1，如圖1所示，第一旋轉軸12上設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出射的第一激光掃描線和第二激光掃描器122出射的第二激光掃描線均不垂直于第一旋轉軸12的軸心；第二旋轉軸13上設置有第三激光掃描器131和第三激光掃描器132，第三激光掃描器131出射的第三激光掃描線和第四激光掃描器132出射的第四激光掃描線均不垂直于第二旋轉軸13的軸心。在實際應用中，每個激光掃描器出射的激光掃描線具體可以通過一字線激光器發(fā)出，或者通過對出射的點激光利用菲涅耳透鏡或鮑威爾棱鏡轉換為一字線激光，在此不做限制。

請繼續(xù)參考圖2A，圖2A為本發(fā)明實施例提供的定位基站的激光掃描平面的示意圖，該圖為俯視圖，如圖2A所示，第一激光掃描器121出射的第一激光線對應的激光掃描平面21，第二激光掃描器122出射的第二激光線對應的激光掃描平面22，第三激光掃描器131出射的第三激光線對應的激光掃描平面31，第四激光掃描器132出射的第四激光線對應的激光掃描平面32。

在本實施例中，四個激光掃描器的的結構可以相同，僅僅是其在各自所在旋轉軸上的位置以及偏轉方向不同，請參考圖2B，圖2B為激光掃描器發(fā)出激光掃描線的示意圖，如圖2B所示，第一激光掃描器121出射的激光掃描線與激光掃描器之間形成激光掃描平面21，第一激光掃描器121的出光張角一般在90°～130°這一范圍之內。

在具體實施過程中，定位基站還包括同步信號發(fā)送裝置，同步信號發(fā)送裝置可以是LED陣列和/或射頻信號發(fā)生器，當然，定位終端上也需要設置相應的光敏傳感器和/或射頻信號接收器。由于四個激光掃描器出射的激光掃描線掃描過空間中同一點時的四條激光掃描線不完全重合，所以定位基站通過同步信號發(fā)送裝置發(fā)出同步信號后，再通過四個激光掃描器出射的激光掃描線對定位區(qū)域進行掃描，定位系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理設備即能夠以定位終端接收到同步信號的時間點為起點，再以定位終端被四個激光掃描線掃描時生成的信號為終點，再根據(jù)旋轉軸旋轉時的角速度，從而能夠計算出定位終端相對于定位基站發(fā)出同步信號時、每個激光掃描器對應的激光掃描平面的偏移量，即能夠確定出定位終端相對于定位基站的位置，相當于通過定位基站對定位終端進行了定位，具體的定位過程在此就不再贅述了。

理論上來講，定位基站只需要兩組且每組包括兩個不平行的激光掃描平面，最少三個激光掃描平面進行掃描，即能夠對定位終端進行定位，當然，為了保證定位基站的定位區(qū)域，激光掃描平面不能垂直于其所在的旋轉軸，因此，在本實施例中，只要保證第一激光掃描線、第二激光掃描線、第三激光掃描線和第四激光掃描線在掃描過空間中同一點時的四條激光掃描線不完全重合，即能夠保證能夠對定位區(qū)域內的定位終端進行定位。

發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)定位基站上激光掃描線的設置方式，會對定位結果造成較大的影響，具體來講，請參考圖3，圖3為兩個激光掃描器之間的角度為180°的示意圖，如圖3所示，兩個激光掃描器出射的激光掃描線分別對應激光掃描平面301和激光掃描平面302，該旋轉軸按順時針方向旋轉，從而帶動激光掃描平面301和激光掃描平面302對定位終端進行掃描，設定定位終端先處于A點，則在激光掃描平面301掃描過A點之后，激光掃描平面302在旋轉軸旋轉180°之后才能夠掃描到A點，而A點在旋轉軸旋轉180°這一段時間內，可能會產生位移例如移動到A’點，也就是說，但是在根據(jù)定位終端被激光掃描平面301和激光掃描平面302掃描時生成的反饋信息，確定定位終端的位置時，而實質上激光掃描平面301和激光掃描平面302各自在掃描定位終端時，定位終端的位置是不相同，也就是說，如圖3所示的兩個激光掃描平面的設置方式，會造成對運動中的定位終端的定位失真，同時為了避免同一定位基站上的兩個旋轉軸各自出射的激光掃描線在定位區(qū)域相交，還需要分時進行掃描，例如，一個旋轉軸上的激光掃描器在當前周期內出射激光進行掃描，另一個旋轉軸上的集掃描器在下一周期內出射激光進行掃描，后續(xù)的掃描方式以此類推，可以看出，由于兩個旋轉軸各自出射的激光掃描線相差一個周期，所以這會進一步加劇對定位終端的定位失真。

因此，在本發(fā)明實施例中，將同一旋轉軸上的兩個激光掃描器的位置，設置為在垂直于該旋轉軸的平面上的兩個投影點，分別與軸心在同一平面上的投影點相連形成的兩條連線之間的夾角小于等于90°，減少了同一旋轉軸上出射的兩個激光掃描線掃描到定位區(qū)域中同一點之間的時間間隔，從而減少了對定位終端的定位失真。

如前所述，激光掃描器的出光張角一般在90°～130°這一范圍之內，以最大的出光張角130°為例，該出光張角的一半為65°，在激光掃描器出射的激光掃描線與其所在的旋轉軸的軸心之間的夾角為45°時，其在垂直與軸心的平面上的投影的出光張角一定小于65°，因此，請繼續(xù)參考圖2A，在保證同一旋轉軸上兩個激光掃描器之間的距離的情況下，將同一旋轉軸上的兩個激光掃描器的位置，設置為在垂直于該旋轉軸的平面上的兩個投影點，分別與軸心在同一平面上的投影點相連形成的兩條連線之間的夾角小于等于90°是能夠實現(xiàn)的，如圖2A所示，也即設置∠A小于等于90°，在此就不再贅述了。

通過上述部分可以看出，由于采用了將同一旋轉軸上的兩個激光掃描器的位置，設置為在垂直于該旋轉軸的平面上的兩個投影點，分別與軸心在同一平面上的投影點相連形成的兩條連線之間的夾角小于等于90°這一技術方案，減少了同一旋轉軸上出射的兩個激光掃描線掃描到定位區(qū)域中同一點之間的時間間隔，從而減少了對定位終端的定位失真，從而實現(xiàn)了快速和精準地實現(xiàn)空間定位的技術效果。

以第一旋轉軸12為例，請同時參考圖2A和圖4，圖4為本發(fā)明實施例提供的定位基站上的四個激光掃描器的位置示意圖，如圖2A和圖4所示，第一激光掃描器121出射的激光掃描線與第一旋轉軸的軸心之間的角度為0°，第二激光掃描器122出射的激光掃描線與第一旋轉軸的軸心之間的角度為45°。當然，在實際應用中，第一激光掃描器121出射的激光掃描線和第二激光掃描器122出射的激光掃描線還可以進行一定的偏轉，例如，第一激光掃描器121出射的激光掃描線與第一旋轉軸的軸心之間的角度為0°±15°，第二激光掃描器122出射的激光掃描線與第一旋轉軸的軸心之間的角度為45°±15°。

定位基站上的另一個旋轉軸，也即第二旋轉軸13上兩個激光掃描器的位置設置，可以參考第一旋轉軸12的設置方式，在此就不再贅述了。

當然，需要說明的是，在定位基站的運行過程中，根據(jù)旋轉軸的旋轉方向，要保證在旋轉軸上第一個激光掃描器對定位基站的定位區(qū)域開始掃描后，旋轉軸旋轉90°內第二個激光掃描器即對定位區(qū)域開始掃描，而需要避免第一個激光掃描器對定位區(qū)域開始掃描后，旋轉軸旋轉270°以上第二個激光掃描器才開始對定位區(qū)域進行掃描，這樣，才能夠保證在較短的時間內，同一旋轉軸上的兩個激光掃描器出射的激光掃描線能夠掃描過定位終端。

在具體實施過程中，定位基站上的兩個旋轉軸的旋轉方向可以不相同，也可以相同。

在定位基站上的兩個旋轉軸的旋轉方向不相同時，為了避免兩個旋轉軸上激光掃描器出射的激光掃描線在定位區(qū)域內相交，可以在兩個旋轉軸的旋轉速度相同的情況下，將旋轉軸每旋轉一圈作為一個周期，這樣，兩個旋轉軸可以每間隔一個周期進行掃描，例如，第一旋轉軸12在第一個周期進行掃描，第二旋轉軸13在第一周期不進行掃描，第一旋轉軸12在第二個周期不進行掃描，第二旋轉軸13在第二周期進行掃描，依次類推，即能夠完成定位，可以看出，這種方式與兩個激光掃描器與軸心的兩條連線之間的角度為180°這一方式相比，雖然保證了同一旋轉軸出射的激光掃描線能夠在在較短的時間內，對定位區(qū)域內的定位終端進行掃描，在一定程度上減小了定位失真，但是由于兩個旋轉軸掃描到定位終端的時刻存在一個周期的時間差，所以仍然存在較為明顯的定位失真。

在定位基站上的兩個旋轉軸的旋轉方向相同時，可以在第一旋轉軸12對定位區(qū)域開始掃描之后，第二旋轉軸13立即開始對定位區(qū)域進行掃描，例如，請繼續(xù)參考圖2A，如圖2A所示，第一旋轉軸12和第二旋轉軸13均按照順時針方向旋轉，在第一旋轉軸12的兩個激光掃描器對定位基站的定位區(qū)域進行掃描之后，第二旋轉軸13的兩個激光掃描器也對定位基站的定位區(qū)域進行掃描，可以看出，只要保證第一旋轉軸12的第二激光掃描器122出射的激光掃描線，和第二旋轉軸13的第三激光掃描器131出射的激光掃描線在定位區(qū)域內不會相交即可，這樣，只要兩個旋轉軸上的四個激光掃描器出射的激光掃描線掃描過定位區(qū)域，即能夠對位于定位區(qū)域內的定位終端進行定位，可以看出，“定位基站上的兩個旋轉軸的旋轉方向相同”這一方式與“定位基站上的兩個旋轉軸的旋轉方向不相同”相比，大大縮減了兩個旋轉軸分別出射的激光掃描線對定位區(qū)域內進行掃描的時間間隔，進一步減少了定位失真。

在具體實施過程中，請參考圖5A，圖5A為本發(fā)明實施例提供的兩個旋轉軸出射的激光掃描線的第一種設置方式的示意圖，如圖5A所示，兩個旋轉軸的旋轉方向相同，均為順時針旋轉，依次掃描過定位區(qū)域的激光掃描線為第一激光掃描器121出射的激光掃描線、第二激光掃描器122出射的激光掃描線、第三激光掃描器131出射的激光掃描線和第四激光掃描器132出射的激光掃描線，其中，第一激光掃描器121出射的激光掃描線與第一旋轉軸12的軸心平行，第二激光掃描器122出射的激光掃描線與第一旋轉軸12的軸心呈45°夾角，第三激光掃描器131出射的激光掃描線與第二旋轉軸13的軸心呈45°夾角，第四激光掃描器132出射的激光掃描線與第二旋轉軸13的軸心平行，并且第二激光掃描器122出射的激光掃描線，與第三激光掃描器131出射的激光掃描線的偏轉方向不相同。

請繼續(xù)參考圖5B，圖5B為本發(fā)明實施例提供的兩個旋轉軸出射的激光掃描線的第二種設置方式的示意圖，如圖5B所示，兩個旋轉軸的旋轉方向相同，均為順時針旋轉，依次掃描過定位區(qū)域的激光掃描線為第一激光掃描器121出射的激光掃描線、第二激光掃描器122出射的激光掃描線、第三激光掃描器131出射的激光掃描線和第四激光掃描器132出射的激光掃描線，其中，第一激光掃描器121出射的激光掃描線與第一旋轉軸12的軸心平行，第二激光掃描器122出射的激光掃描線與第一旋轉軸12的軸心呈45°夾角，第三激光掃描器131出射的激光掃描線與第二旋轉軸13的軸心呈45°夾角，第四激光掃描器132出射的激光掃描線與第二旋轉軸13的軸心平行，并且第二激光掃描器122出射的激光掃描線，與第三激光掃描器131出射的激光掃描線的偏轉方向相同。

請繼同時參考圖5A和圖5B，同一旋轉軸上兩個激光掃描器出射的激光掃描線所占據(jù)的距離為L，兩個旋轉軸之間的激光掃描線之間的間隔距離為△L，在圖5A對應的設置方式中，兩個旋轉軸一共需要轉過長度為2L+△L的距離才能夠實現(xiàn)對定位終端的掃描，而在圖5B對應的設置方式中，因為第二個激光掃描器出射的激光掃描線與第三個激光掃描器出射的激光掃描線的偏轉方向相同，第三個激光掃描器出射的激光掃描線，能夠充分利用第二個激光掃描器出射的激光掃描線掃描后的空間，所以兩個旋轉軸需要旋轉的距離明顯小于2L+△L，因此可以明顯看出，在兩種設置方式的旋轉方向相同的情況下，圖5B所示的兩個旋轉軸出射的激光掃描線的設置方式能夠明顯地減少激光掃描線之間的時間間隔，能夠在更短的時間內完成對定位區(qū)域內的定位終端的掃描，從而能夠進一步地縮減兩個旋轉軸分別出射的激光掃描線對定位區(qū)域內進行掃描的時間間隔，進一步減少定位失真。

需要說明的是，上述介紹的L和△L的具體數(shù)值在此不做限定，本領域所屬的技術人員能夠根據(jù)旋轉軸的半徑、激光掃描器的發(fā)散角等等實際情況進行設定，以滿足實際情況的需要，在此就不再贅述了。

在具體實施過程中，如前所述，同一旋轉軸上的兩個激光掃描器出射的激光掃描線都能夠在一定程度上偏斜，請參考圖6A和圖6B，圖6A為同一旋轉軸上兩個激光掃描器出射的激光掃描線的偏斜方向一致的示意圖，圖6B為同一旋轉軸上兩個激光掃描器出射的激光掃描線的偏斜方向不一致的示意圖，可以看出，圖6A所示的設置方式，同一旋轉軸上兩個激光掃描器之間的間隔距離可以更小，而圖6B所示的設置方式，同一旋轉軸上兩個激光掃描器之間的間隔距離需要更大，因此在將兩個激光掃描器出射的激光掃描線的偏斜方向設置為一致時，后一個激光掃描線能夠充分利用前一個激光掃描線掃描后的空間，從而能夠進一步減少同一旋轉軸上出射的兩個激光掃描線掃描到定位區(qū)域中同一點之間的時間間隔，從而進一步減少對定位終端的定位失真，當然，偏斜的角度需要在限定的范圍內，在此就不再贅述了。

基于同一發(fā)明構思，本發(fā)明實施例另一方面還提供一種定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)包括定位基站、定位終端和數(shù)據(jù)處理設備，其中，定位終端可以是帶有能夠接收到定位基站出射的激光掃描線的設備，如頭戴顯示器、手柄等虛擬現(xiàn)實設備；定位基站在前述部分中已經進行了詳細的介紹，在此為了說明書的簡潔就不再贅述了；數(shù)據(jù)處理設備可以是一個獨立的設備，例如數(shù)據(jù)處理設備為獨立的電腦主機、定位終端為頭戴顯示器，也可以集成到定位基站或者定位終端上，例如數(shù)據(jù)處理設備集成到定位終端上時即為頭戴式一體機，在此就不再贅述了。

本發(fā)明實施例中的一個或者多個技術方案，至少具有如下技術效果或者優(yōu)點：

由于采用了將同一旋轉軸上的兩個激光掃描器的位置，設置為在垂直于該旋轉軸的平面上的兩個投影點，分別與軸心在同一平面上的投影點相連形成的兩條連線之間的夾角小于等于90°這一技術方案，減少了同一旋轉軸上出射的兩個激光掃描線掃描到定位區(qū)域中同一點之間的時間間隔，從而減少了對定位終端的定位失真，從而實現(xiàn)了快速和精準地實現(xiàn)空間定位的技術效果。

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。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式。本發(fā)明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。