[发明专利]一种基于多PSD传感器的辅助式三维空间定位装置与应用

权利要求书

1.一种基于多PSD传感器的辅助式三维空间定位装置，其特征在于，包括装置包括信号接收处理端和便携式红外发射端；

信号接收处理端,使用两个或两个以上二维PSD传感器，并且两个或两个以上PSD传感器按照已知的距离关系摆放固定；采用被动定位的方式，接收便携式红外发射端发出的红外光；通过红外发光器在多个PSD传感器上形成的光点位置计算出红外发光点的空间位置；

通过在需要定位的物体上安装固定便携式红外发射器实现对物体的间接三维空间定位；

所述的基于多PSD传感器的辅助式三维空间定位装置中，根据多路PSD传感器采集到的红外发射器的位置信号计算出发射器的精确三维空间中的位置。

2.根据权利要求1所述的空间定位装置，其特征在于，信号接收处理端，计算目标位置的过程中利用其中任意一路PSD信号计算出红外目标的方向坐标，确定红外光源在透过该镜头中心某一方向的一条射线上；利用两路PSD的信号找出两条射线的交点，计算出红外光源的三维位置坐标。

3.根据权利要求1所述的空间定位装置，其特征在于，利用多路PSD的两两相交射线计算出多组红外光源的位置坐标，通过软件算法实现计算出的目标位置的最优化。

4.根据权利要求1所述的空间定位装置，其特征在于，所述波形调制模块控制恒流驱动模块驱动红外发光器发出调制后的红外光；所述PSD信号接收及处理端对PSD传感器输出的信号进行滤波放大和直流恢复；所述A/D转换器将模拟信号转化为数字信号连接到数字信号处理模块；所述数字信号处理模块应用单片机或FPGA等处理器接收A/D转换器输出的数字信号进行数字滤波、非线性优化、位置解算；所述PSD信号接收及处理端将计算出的位置信号通过接口输出；信号接收处理端，计算目标位置之前对经过A/D转换之后的数字信号进行数字滤波得到准确的数据信号。

5.根据权利要求1所述的空间定位装置，其特征在于，便携式红外发射端，采用高亮的红外发光器，中心波长为940nm，点亮时肉眼观察不到亮光。

6.根据权利要求1所述的空间定位装置，其特征在于，便携式红外发射端，采用恒流源+PWM调制的方式实现红外发光器的低功耗驱动。

7.根据权利要求1所述的空间定位装置，其特征在于，便携式红外发射端，采用便携式可重复充电使用的大容量锂离子电池供电，保证了定位装置的长续航能力。

8.根据权利要求1所述的空间定位装置，其特征在于信号接收处理端，在PSD传感器上端安装窄带红外滤光镜头，滤除非红外波段的光信号。

9.根据权利要求1所述的空间定位装置，其特征在于信号接收处理端设有数字信号处理模块，由单片机或FPGA等处理单元构成，对多路A/D转换芯片输出的数字信号进行计算得到红外光源的位置坐标。

10.根据权利要求1-10之一所述的空间定位装置的应用，其特征是将带有红外调制LED的红外发射端佩戴于人的头部固定位置，利用检测端多PSD空间位置检测装置，精确检测红外LED的空间三维位置信息，从而间接实现对人眼位置的确定。