[发明专利]超宽带定位的虚拟现实系统及实现位置和方向的定位方法

说明书

本发明涉及超宽带定位的虚拟现实系统及实现位置和方向的定位方法，属于虚拟现实和UWB定位技术领域。该系统包括：一个或一个以上可移动显示设备、一个虚拟图像处理设备、一个定位数据处理设备、一个或一个以上事先位置固定的UWB定位锚点和一组或一组以上移动的UWB定位标签；其中，一组UWB定位标签包括两个或两个以上的UWB定位标签。该方法包括每个UWB定位标签周期发送定位广播消息或跟UWB定位锚点进行定位消息交互，计算可移动显示设备位置和方向定位结果；从而发送准确匹配的虚拟画面数据。使用本发明具有更稳定的虚拟现实视觉场景，从而避免用户长期使用产生眩晕感，及避免多用户在虚拟现实系统中互操作感受不一致的情况。

技术领域

本发明属于虚拟现实和UWB定位技术领域，特别提出一种超宽带定位的虚拟现实系统 及实现位置和方向的定位方法。

背景技术

虚拟现实系统(Virtual Reality System，简称VR；又译作灵境、幻真)是近年来出现的图形图像领域的高新技术，也被称为灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用 者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。除了虚拟现实概念 外，还有一些类似的视觉场景，如：增强现实(Augmented Reality，AR)、混合现实(MixedReality，MR)、扩展现实(eXtrended Reality，XR)等。其中，增强现实技术AR是一种 实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术，这种技术的 目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。混合现实技术MR，即包括增强现实 和增强虚拟，它是虚拟现实技术的进一步发展，该技术通过在虚拟环境中引入现实场景信 息，在虚拟世界、现实世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路，以增强用户体验的 真实感。扩展现实XR是一个术语，通过计算机技术和可穿戴设备产生一个真实与虚拟组 合的，可人机交互的环境。扩展包括虚拟现实VR、增强现实AR、混合现实MR等多种形式。 换句话说，为了避免概念混淆，XR其实是一个总称，包括了VR、AR、MR。

虚拟现实系统(VR)，又称虚拟现实平台，即(Virtual Reality Platform，简称VR-Platform或VRP)，其一般情况下包括三个部分的设备，即：1)头戴式显示设备HMD、 2)VR主机设备、3)追踪系统。其中，头戴式显示设备HMD是一种硬件设备，一般为头戴式 硬件装置及安装在适当位置的显示屏，显示屏位于用户眼前，让用户看到AR或VR效果。 VR主机设备是指为HMD提供实现各种功能的设备，由虚拟环境数据库、图像处理器、操作 系统组成的，比如采用智能手机、PC等智能终端，一般放置在实现VR的空间环境中。追 踪系统一般作为HMD的外设或被整合到头戴式显示设备HMD中，一般包括加速传感器、陀 螺仪和磁力计。虚拟现实系统(VR)还可以包括4)VR手持设备，主要为可佩戴在用户手 上的控制器，通过它可以让用户追踪自己的动作和手势。

按照《虚拟现实头戴式显示设备通用规范》中分类方法，虚拟现实头戴式显示设备HMD 主要可以分为三类，即：外接式虚拟现实头戴式显示设备、一体式虚拟现实头戴式显示设 备和外壳式虚拟现实头戴式显示设备。外接式虚拟现实头戴式显示设备需要与外部主机相 连接，本身不包含主要计算能力，仅包含显示系统与传感系统的头戴式显示设备。一体式 虚拟现实头戴式显示设备将显示、传感、计算等系统集成在一体的头戴式设备。其中，计 算单元和传感单元可以不安装在头戴式设备上，而是通过有线或无线与安装在头戴式设备 的显示部件连接。外壳式虚拟现实头戴式显示设备本身不具有显示和计算系统，是仅具有 光学系统及可选的传感系统的头戴式装置，该装置通过与智能移动通信终端等智能终端结 合实现完整的头戴式显示功能。

现有的虚拟现实系统存在视觉场景稳定性的问题，比如：由于虚拟现实系统的追踪系 统使用定位技术的定位精度不够，导致主机依据其定位结果推送的画面不稳定，即：使用 虚拟现实系统的用户视觉场景不稳定，使得用户戴着虚拟现实眼镜久了会产生眩晕感。