[发明专利]点目标空间测距定位装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种点空间定位技术领域。

背景技术

空间定位系统有着很悠久的历史，从古代的“牵星术”到近代的经纬仪直至现代的GPS，诸多的方法、技术和设备不断的被发明和创造出来，定位精度越来越高，测量速度越来越快，设备成本越来越低，这都充分体现了人类的智慧和发明创造能力。其中，目前常用于室内小空间高精度快速定位的技术包括光学影像识别定位技术、超声波测距定位技术、无线电测距定位技术、激光扫描定位技术等。这些技术都有各自的优点和局限性。比如超声波测距虽然成本很低，但测距定位精度也相对比较低，而且容易被干扰，且速度慢。又比如光学影像识别定位技术精度高、速度快，但数据计算量巨大，需要强大的计算机来处理，导致系统成本居高不下。再比如无线电测距定位，目前用于室内的有UWB、iBeacons、wifi，等多种，但都存在定位精度低的问题。

而现有的激光扫描定位技术虽然精度高、速度快、成本相对较低，但对于单个空间点目标都只能测向，无法测距，只有对已知形状的刚体上的多个点同时测量，才能计算出距离和位置，而且其计算方法比较复杂，所需计算量比较大，应用起来不方便，不利于技术普及。比如HTC Vive虚拟现实系统所使用的Lighthouse定位技术，基本原理就是利用定位基站对定位空间内横竖两个方向定时扫射激光平面，在被测物体上安置感光测试点，通过测量激光扫射到达的时间，计算出被测点相对于基站的方向，进而通过在被测物体上设置多个这样的测试点，来计算出被测物体的位置。目前也有对激光扫描定位技术方法的改进，比如使用V形激光光束来替代平面激光光束，可以实现单个方向扫描即可测向，但还不能实现测距，没有根本解决现有激光扫描定位技术的缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种既能够定向又能够定距的点目标空间测距定位装置，能够对点目标实现精确定位。

本发明一方面提供一种点目标空间测距定位装置，包括：驱动装置、激光器组、感光计时装置和同步装置；

所述激光器组在所述驱动装置的驱动下能够绕预设转轴以角速度ω转动；所述激光器组能够发射出第一激光平面、第二激光平面和第三激光平面；所述第一激光平面与所述第二激光平面相互平行，且分别距所述预设转轴m/2处与所述预设转轴平行；所述第三激光平面与所述预设转轴呈β夹角，β不等于90°；位于所述第三激光平面上、过所述第三激光平面与所述预设转轴的交点、且垂直于所述预设转轴的直线与所述第一激光平面呈α夹角；

所述感光计时装置用于设置在待定位点目标处；当所述第一激光平面和所述第二激光平面的对称面旋转到特定角度时，所述同步装置令所述感光计时装置计该时刻为0时刻；在所述激光器组绕所述预设转轴转动的过程中，所述感光计时装置能够分别记录所述第一激光平面扫过所述待定位点目标的时刻t1、所述第二激光平面扫过所述待定位点目标的时刻t2、以及所述第三激光平面扫过所述待定位点目标的时刻t3。

优选地，所述同步装置包括检测装置和同步信号发送装置；所述感光计时装置包括：感光装置、计时装置和同步信号接收装置；

所述检测装置的信号输出端与所述同步信号发送装置的信号输入端相连；

所述同步信号接收装置的信号输入端与所述同步信号发送装置的信号输出端相连；

所述感光装置的信号输出端、所述同步信号接收装置的信号输出端分别与所述计时装置的信号输入端相连。

优选地，所述激光器组包括：分别垂直于所述预设转轴的第一激光器、第二激光器和第三激光器；所述第一激光器用于发射第一激光平面，所述第二激光器用于发射所述第二激光平面，所述第三激光器用于发射所述第三激光平面。

优选地，所述激光器组包括：分别平行于所述预设转轴的第一激光器、第二激光器和第三激光器；还包括：反射镜；

所述反射镜用于改变所述第一激光器、所述第二激光器和所述第三激光器三个激光器发射的激光平面的方向，以分别得到所述第一激光平面、第二激光平面和所述第三激光平面。

优选地，还包括旋转支架；所述旋转支架在所述驱动装置的驱动下能够绕所述预设转轴以角速度ω转动，所述第一激光器、所述第二激光器和所述第三激光器分别与所述旋转支架固定连接。

优选地，所述激光器组包括：单个或多个激光器和分光镜；单个或多个所述激光器发射的激光通过所述分光镜后能够被分出所述第一激光平面、所述第二激光平面和所述第三激光平面。