(57)【要約】  本発明は、３次元空間測位システムを提供し、当該測位システムは、測位基地局、測位マーク対象機器及び計算装置を備え、測位基地局は、測位マーク対象機器に基準時刻を同期し、超音波信号を送信し、第１の回転軸周りに回転して第１のレーザ平面信号を送信し、第１の回転軸に垂直な第２の回転軸周りに回転して第２のレーザ平面信号を送信し、測位マーク対象機器は、測位基地局から基準時刻を同期し、超音波信号、第１のレーザ平面信号及び第２のレーザ平面信号を検出し、計算装置は、測位マーク対象機器が超音波信号を検出した時刻、第１のレーザ平面信号を検出した時刻及び第２のレーザ平面信号を検出した時刻に基づいて、測位マーク対象機器の３次元空間座標を決定するように構成される。当該測位システムによれば、超音波及びレーザ信号に基づいて、正確な屋内測位を実現することができる。
2018535410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位基地局及び測位マーク対象機器を備え、
前記測位基地局は、測位マーク対象機器に基準時刻を同期し、超音波信号を送信し、第１の回転軸周りに回転して第１のレーザ平面信号を送信し、第２の回転軸周りに回転して第２のレーザ平面信号を送信するように構成され、    
ここで、前記第１の回転軸と第２の回転軸は互いに垂直であり、
前記測位マーク対象機器は、前記測位基地局から基準時刻を同期し、前記超音波信号、前記第１のレーザ平面信号及び前記第２のレーザ平面信号を検出するように構成される
３次元空間検出システム。
【請求項２】
前記測位基地局は、
測位マーク対象機器に基準時刻を同期するように構成される第１の同期装置と、
第１の回転軸周りに回転して第１のレーザ平面信号を送信するように構成される第１の回転レーザ平面送信機と、
第２の回転軸周りに回転して第２のレーザ平面信号を送信するように構成される第２の回転レーザ平面送信機と、
超音波信号を送信するように構成される超音波送信機と、を備える
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記超音波送信機は、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸の交差点に位置する、
請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記測位マーク対象機器は、
前記測位基地局から基準時刻を同期するように構成される第２の同期装置と、
前記測位基地局が送信した第１のレーザ平面信号及び第２のレーザ平面信号を検出するように構成される光電誘導回路と、
前記測位基地局が送信した超音波信号を検出するように構成される超音波  受信機と、を備える
請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の３次元空間検出システムに基づく３次元空間測位方法であって、
測位基地局と測位マーク対象機器が基準時刻を同期した後、且つ測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号、第２のレーザ平面信号及び超音波信号を検出した場合に、測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻、測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻、測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻及び第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻に基づいて、第１の回転角度及び第２の回転角度を決定するステップと、
前記測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び前記測位マーク対象機器が前記超音波信号を検出した時刻に基づいて、前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定するステップと、
前記第１の回転角度、前記第２の回転角度及び前記距離に基づいて、前記測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を決定するステップと、を含み、
ここで、前記第１の回転角度は、前記第１の時刻で前記第１のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度であり、前記第２の回転角度は、前記第２の時刻で前記第２のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度であり、前記第１の基準時刻は、測位基地局が送信した第１のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度が第１の基準角度である時刻であり、前記第２の基準時刻は、測位基地局が送信した第２のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度が第２の基準角度である時刻である
３次元空間測位方法。
【請求項６】
前記第１の回転角度、前記第２の回転角度及び前記距離に基づいて、前記測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を決定するステップは、
前記３次元測定座標系がデカルト座標系であり、前記第１の回転軸がＸ軸であって、前記第２の回転軸がＹ軸である場合に、次式に従って前記測位マーク対象機器の当該３次元測定座標系における３次元座標を求めるステップを含み、
Ｘ０２＋Ｙ０２＋Ｚ０２＝Ｌ２
Ｙ０×ｔａｎα＝Ｘ０×ｔａｎβ＝Ｚ０’であり、
ただし、（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）は、測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を示し、Ｌは、前記測位マーク対象機器と測位基地局との間の距離であり、αは、第１の回転角度であり、βは、第２の回転角度である、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻、測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻、測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻及び第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻に基づいて、第１の回転角度及び第２の回転角度を決定するステップは、
測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻及び測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻に基づいて、前記第１の時刻と前記第１の基準時刻との間の関係を決定し、前記第１の時刻と第１の基準時刻との間の関係及び前記第１の基準時刻に対応する第１の基準角度に基づいて、前記第１の回転角度を決定するステップと、
測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻及び測位マーク対象機器が第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻に基づいて、前記第２の時刻と前記第２の基準時刻との間の関係を決定し、前記第２の時刻と第２の基準時刻との間の関係及び前記第２の基準時刻に対応する第２の基準角度に基づいて、前記第２の回転角度を決定するステップと、を含む
請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び前記測位マーク対象機器が前記超音波信号を検出した時刻に基づいて、前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定するステップは、
前記測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び前記測位マーク対象機器が超音波信号を検出した時刻に基づいて、前記測位基地局から前記測位マーク対象機器までの前記超音波信号の伝送時間長を決定し、前記伝送時間長及び空気中の音の伝送速度に基づいて、前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定するステップを含む
請求項５に記載の方法。
【請求項９】
計算装置及び請求項１〜４のいずれか１項に記載の３次元空間検出システムを備える３次元空間測位システムであって、
前記計算装置は、測位基地局と測位マーク対象機器が基準時刻を同期した後、且つ測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号、第２のレーザ平面信号及び超音波信号を検出した場合に、測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻、測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻、測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻及び第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻に基づいて、第１の回転角度及び第２の回転角度を決定し、
前記測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び前記測位マーク対象機器が前記超音波信号を検出した時刻に基づいて、前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定し、
前記第１の回転角度、前記第２の回転角度及び前記距離に基づいて、前記測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を決定するように構成され、
ここで、前記第１の回転角度は、前記第１の時刻で前記第１のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度であり、前記第２の回転角度は、前記第２の時刻で前記第２のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度であり、前記第１の基準時刻は、測位基地局が送信した第１のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度が第１の基準角度である時刻であり、前記第２の基準時刻は、測位基地局が送信した第２のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度が第２の基準角度である時刻である
３次元空間測位システム。
【請求項１０】
前記計算装置は、下記の方法によって、前記第１の回転角度、前記第２の回転角度及び前記距離に基づいて、前記測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を決定するステップを実現するように構成され、
前記３次元測定座標系がデカルト座標系であり、前記第１の回転軸がＸ軸であって、前記第２の回転軸がＹ軸である場合に、前記計算装置が、次式に従って前記測位マーク対象機器の当該３次元測定座標系における３次元座標を求め、
Ｘ０２＋Ｙ０２＋Ｚ０２＝Ｌ２
Ｙ０×ｔａｎα＝Ｘ０×ｔａｎβ＝Ｚ０’であり、
ただし、（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）は、測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を示し、Ｌは、前記測位マーク対象機器と測位基地局との間の距離であり、αは、第１の回転角度であり、βは、第２の回転角度である
請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記計算装置は、下記の方法によって、測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻、測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻、測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻及び第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻に基づいて、第１の回転角度及び第２の回転角度を決定するステップを実現するように構成され、
測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻及び測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻に基づいて、前記第１の時刻と前記第１の基準時刻との間の関係を決定し、前記第１の時刻と第１の基準時刻との間の関係及び前記第１の基準時刻に対応する第１の基準角度に基づいて、前記第１の回転角度を決定し、
測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻及び測位マーク対象機器が第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻に基づいて、前記第２の時刻と前記第２の基準時刻との間の関係を決定し、前記第２の時刻と第２の基準時刻との間の関係及び前記第２の基準時刻に対応する第２の基準角度に基づいて、前記第２の回転角度を決定する
請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記計算装置は、下記の方法によって、前記測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び前記測位マーク対象機器が前記超音波信号を検出した時刻に基づいて、前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定するステップを実現するように構成され、
前記測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び前記測位マーク対象機器が超音波信号を検出した時刻に基づいて、前記測位基地局から前記測位マーク対象機器までの前記超音波信号の伝送時間長を決定し、前記伝送時間長及び空気中の音の伝送速度に基づいて、前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定する
請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
請求項５〜８のいずれか１項に記載の方法を実行するためのコンピューター実行可能な命令が記憶されたコンピューター記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測位技術に関するものの、これに限定されず、特に３次元空間検出システム、測位方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
モバイル機器やネットワーク技術の発展に伴い、位置サービスは、人々の生活においてますます重要になっている。現在の測位は、測位領域の異なりによって、屋外測位と屋内測位に分けることができる。ここで、屋外測位は、主に衛星測位システムによって実現され、関連する屋外測位技術は、屋外測位の需要をうまく満たすことができる。
【０００３】
しかしながら、屋内で測位を行うときには、測位時間、測位精度及び屋内の複雑な環境等の条件により制限され、屋外測位技術を屋内測位に適用させる場合に、ユーザの需要を満たすことができない。屋内測位精度を向上させるために、従来技術では、Ｖｉｃｏｎ／Ｏｐｔｉｔｒａｃｋ光学式モーションキャプチャシステム、３次元レーザレーダＳＬＡＭ等の屋内測位システムが出現される。前記Ｖｉｃｏｎ／Ｏｐｔｉｔｒａｃｋ光学式モーションキャプチャシステムは、４つ以上の赤外線カメラの視野重複領域に用いる必要があり、必要とする機器構成が複雑で、コストが非常に高く、約数十万元級であり、且つ前記光学モーションキャプチャシステムは、端末の屋内における地理座標を測位できず、前記３次元レーザレーダＳＬＡＭは、周囲環境地図を構築する必要があり、且つコストも非常に高く、約数万元級である。
【０００４】
これから分かるように、従来の屋内測位技術は、消費者グレードの電子製品の測位に適用されない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以下は、本文で詳細に説明している主題の概要である。本概要は、特許請求の範囲を限定するものではない。
【０００６】
本発明の実施例は、高い屋内測位精度を提供でき、且つ実現しやすい３次元空間検出システム、測位方法及びシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施例によれば、３次元空間検出システムが提供され、前記３次元空間検出システムは、測位基地局及び測位マーク対象機器を備え、前記測位基地局は、測位マーク対象機器に基準時刻を同期し、超音波信号を送信し、第１の回転軸周りに回転して第１のレーザ平面信号を送信し、第２の回転軸周りに回転して第２のレーザ平面信号を送信するように構成され、ここで、前記第１の回転軸と第２の回転軸は互いに垂直であり、前記測位マーク対象機器は、前記測位基地局から基準時刻を同期し、前記超音波信号、前記第１のレーザ平面信号及び前記第２のレーザ平面信号を検出するように構成される。
【０００８】
ここで、前記測位基地局は、測位マーク対象機器に基準時刻を同期するように構成される第１の同期装置と、第１の回転軸周りに回転して第１のレーザ平面信号を送信するように構成される第１の回転レーザ平面送信機と、第２の回転軸周りに回転して第２のレーザ平面信号を送信するように構成される第２の回転レーザ平面送信機と、超音波信号を送信するように構成される超音波送信機と、を備える。
【０００９】
選択的に、前記超音波送信機は、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸の交差点に位置する。
【００１０】
ここで、前記測位マーク対象機器は、前記測位基地局から基準時刻を同期するように構成される第２の同期装置と、前記測位基地局が送信した第１のレーザ平面信号及び第２のレーザ平面信号を検出するように構成される光電誘導回路と、前記測位基地局が送信した超音波信号を検出するように構成される超音波受信機と、を備える。
【００１１】
本発明の実施例によれば、上記の３次元空間検出システムに基づく３次元空間測位方法がさらに提供され、前記３次元空間測位方法は、
【００１２】
測位基地局と測位マーク対象機器が基準時刻を同期した後、且つ測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号、第２のレーザ平面信号及び超音波信号を検出した場合に、測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻、測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻、測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻及び第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻に基づいて、第１の回転角度及び第２の回転角度を決定するステップと、
【００１３】
前記測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び前記測位マーク対象機器が前記超音波信号を検出した時刻に基づいて、前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定するステップと、
【００１４】
前記第１の回転角度、前記第２の回転角度及び前記距離に基づいて、前記測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を決定するステップと、を含み、
【００１５】
ここで、前記第１の回転角度は、前記第１の時刻で前記第１のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度であり、前記第２の回転角度は、前記第２の時刻で前記第２のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度であり、前記第１の基準時刻は、測位基地局が送信した第１のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度が第１の基準角度である時刻であり、前記第２の基準時刻は、測位基地局が送信した第２のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度が第２の基準角度である時刻である。
【００１６】
選択的に、前記第１の回転角度、前記第２の回転角度及び前記距離に基づいて、前記測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を決定するステップは、
【００１７】
前記３次元測定座標系がデカルト座標系であり、前記第１の回転軸がＸ軸であって、前記第２の回転軸がＹ軸である場合に、次式に従って前記測位マーク対象機器の当該３次元測定座標系における３次元座標を求めるステップを含み、
【００１８】
Ｘ０２＋Ｙ０２＋Ｚ０２＝Ｌ２
【００１９】
Ｙ０×ｔａｎα＝Ｘ０×ｔａｎβ＝Ｚ０’であり、
【００２０】
ただし、（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）は、測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を示し、Ｌは、前記測位マーク対象機器と測位基地局との間の距離であり、αは、第１の回転角度であり、βは、第２の回転角度である。
【００２１】
選択的に、前記測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻、測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻、測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻及び第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻に基づいて、第１の回転角度及び第２の回転角度を決定するステップは、
【００２２】
測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻及び測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻に基づいて、前記第１の時刻と前記第１の基準時刻との間の関係を決定し、前記第１の時刻と第１の基準時刻との間の関係及び前記第１の基準時刻に対応する第１の基準角度に基づいて、前記第１の回転角度を決定するステップと、
【００２３】
測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻及び測位マーク対象機器が第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻に基づいて、前記第２の時刻と前記第２の基準時刻との間の関係を決定し、前記第２の時刻と第２の基準時刻との間の関係及び前記第２の基準時刻に対応する第２の基準角度に基づいて、前記第２の回転角度を決定するステップと、を含む。
【００２４】
選択的に、前記測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び前記測位マーク対象機器が前記超音波信号を検出した時刻に基づいて、前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定するステップは、
【００２５】
前記測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び前記測位マーク対象機器が超音波信号を検出した時刻に基づいて、前記測位基地局から前記測位マーク対象機器までの前記超音波信号の伝送時間長を決定し、前記伝送時間長及び空気中の音の伝送速度に基づいて、前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定するステップを含む。
【００２６】
本発明の実施例によれば、３次元空間測位システムがさらに提供され、前記３次元空間測位システムは、上記の３次元空間検出システム及び計算装置を備え、
【００２７】
前記計算装置は、測位基地局と測位マーク対象機器が基準時刻を同期した後、且つ測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号、第２のレーザ平面信号及び超音波信号を検出した場合に、測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻、測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻、測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻及び第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻に基づいて、第１の回転角度及び第２の回転角度を決定し、
【００２８】
前記測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び前記測位マーク対象機器が前記超音波信号を検出した時刻に基づいて、前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定し、
【００２９】
前記第１の回転角度、前記第２の回転角度及び前記距離に基づいて、前記測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を決定するように構成され、
【００３０】
ここで、前記第１の回転角度は、前記第１の時刻で前記第１のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度であり、前記第２の回転角度は、前記第２の時刻で前記第２のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度であり、前記第１の基準時刻は、測位基地局が送信した第１のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度が第１の基準角度である時刻であり、前記第２の基準時刻は、測位基地局が送信した第２のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度が第２の基準角度である時刻である。
【００３１】
選択的に、前記計算装置は、下記の方法によって、前記第１の回転角度、前記第２の回転角度及び前記距離に基づいて、前記測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を決定するステップを実現するように構成され、
【００３２】
前記３次元測定座標系がデカルト座標系であり、前記第１の回転軸がＸ軸であって、前記第２の回転軸がＹ軸である場合に、前記計算装置が、次式に従って前記測位マーク対象機器の当該３次元測定座標系における３次元座標を求め、
【００３３】
Ｘ０２＋Ｙ０２＋Ｚ０２＝Ｌ２
【００３４】
Ｙ０×ｔａｎα＝Ｘ０×ｔａｎβ＝Ｚ０’であり、
【００３５】
ただし、（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）は、測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を示し、Ｌは、前記測位マーク対象機器と測位基地局との間の距離であり、αは、第１の回転角度であり、βは、第２の回転角度である。
【００３６】
選択的に、前記計算装置は、下記の方法によって、測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻、測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻、測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻及び第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻に基づいて、第１の回転角度及び第２の回転角度を決定するステップを実現するように構成され、
【００３７】
測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻及び測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻に基づいて、前記第１の時刻と前記第１の基準時刻との間の関係を決定し、前記第１の時刻と第１の基準時刻との間の関係及び前記第１の基準時刻に対応する第１の基準角度に基づいて、前記第１の回転角度を決定し、
【００３８】
測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻及び測位マーク対象機器が第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻に基づいて、前記第２の時刻と前記第２の基準時刻との間の関係を決定し、前記第２の時刻と第２の基準時刻との間の関係及び前記第２の基準時刻に対応する第２の基準角度に基づいて、前記第２の回転角度を決定する。
【００３９】
選択的に、前記計算装置は、下記の方法によって、前記測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び前記測位マーク対象機器が前記超音波信号を検出した時刻に基づいて、前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定するステップを実現するように構成され、
【００４０】
前記測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び前記測位マーク対象機器が超音波信号を検出した時刻に基づいて、前記測位基地局から前記測位マーク対象機器までの前記超音波信号の伝送時間長を決定し、前記伝送時間長及び空気中の音の伝送速度に基づいて、前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定する。
【００４１】
本発明の実施例は、上記の方法を実行するためのコンピューター実行可能な命令が記憶されたコンピューター記憶媒体をさらに提供する。
【００４２】
本発明では、測位基地局は、測位マーク対象機器に基準時刻を同期し、超音波信号を送信し、第１の回転軸周りに回転して第１のレーザ平面信号を送信し、第１の回転軸に垂直な第２の回転軸周りに回転して第２のレーザ平面信号を送信し、測位マーク対象機器は、測位基地局から基準時刻を同期し、超音波信号、第１のレーザ平面信号及び第２のレーザ平面信号を検出する。測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻、測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻、超音波信号の送信時刻、測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻、第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻及び超音波信号を検出した時刻に基づいて、算出処理によって測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を得る。このように、本発明の実施例によれば、超音波及びレーザ信号に基づいて屋内測位を行うことができ、且つ測位精度が高い。さらに、本発明の実施例によれば、コストが低く、測位マーク対象機器の設計を小型化しやすく、小型無人機等のような体積や重量に敏感なシーンに用いることに有利である。
【００４３】
図面及び詳細な説明を読んで理解することによって、他の態様が明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例に提供された３次元空間検出システムの模式図である。
【図２】本発明の実施例に提供された３次元空間測位方法のフローチャートである。
【図３】本発明の実施例に提供された３次元空間測位システムの模式図である。
【図４】本発明の実施例に提供された３次元空間測位方法の原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明の実施例を図面を併せて詳細に説明し、以下で説明する実施例が本発明を説明して解釈するためのものにすぎず、本発明を限定するものではないことを理解すべきである。
【００４６】
本発明の実施例によれば、３次元空間検出システムが提供され、前記３次元空間検出システムは、測位基地局及び測位マーク対象機器を備え、測位基地局は、測位マーク対象機器に基準時刻を同期し、超音波信号を送信し、第１の回転軸周りに回転して第１のレーザ平面信号を送信し、第２の回転軸周りに回転して第２のレーザ平面信号を送信するように構成され、測位マーク対象機器は、測位基地局から基準時刻を同期し、超音波信号、第１のレーザ平面信号及び第２のレーザ平面信号を検出するように構成され、ここで、第１の回転軸と第２の回転軸は互いに垂直である。
【００４７】
図１は、本発明の実施例に提供された３次元空間検出システムの模式図である。図１に示すように、本実施例に提供された３次元空間検出システムは、測位基地局及び測位マーク対象機器を備える。ここで、測位マーク対象機器の数は、少なくとも１つであり、即ち、１つの測位基地局は、少なくとも１つの測位マーク対象機器のために測位サービスを提供できる。
【００４８】
図１に示すように、測位基地局は、第１の同期装置、２つの回転レーザ平面送信機（回転レーザ平面送信機Ａ及びＢ）及び超音波送信機を備える。ここで、第１の同期装置は、測位マーク対象機器に基準時刻を同期するように構成され、回転レーザ平面送信機Ａは、第１の回転軸周りに回転して第１のレーザ平面信号を送信するように構成され、回転レーザ平面送信機Ｂは、第１の回転軸に垂直な第２の回転軸周りに回転して第２のレーザ平面信号を送信するように構成され、超音波送信機は、超音波信号を送信するように構成される。
【００４９】
選択的に、第１の回転軸と第２の回転軸は交差できる。しかしながら、本実施例は、これに対して限定をしない。実際の応用では、第１の回転軸と第２の回転軸は交差しなくてもよく、例えば、第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される１対の平行平面間の垂直距離は、対応する所定範囲内にある。
【００５０】
選択的に、超音波送信機は、第１の回転軸と第２の回転軸の交差点に位置する。しかしながら、本実施例は、これに対して限定をしない。実際の応用では、超音波送信機は、第１の回転軸と第２の回転軸の交差点近傍（例えば、当該交差点を球心とする所定範囲内）に位置してもよい。また、第１の回転軸と第２の回転軸が交差しない場合に、超音波送信機は、第１の交差点又はその近傍（例えば、当該第１の交差点を球心とする所定範囲内）に位置してもよく、当該第１の交差点は、第１の回転軸に垂直であり且つ第２の回転軸に平行な直線と第１の回転軸の交差点であり、或いは、超音波送信機は、第２の交差点又はその近傍（例えば、当該第２の交差点を球心とする所定範囲内）に位置してもよく、当該第２の交差点は、第２の回転軸に垂直であり且つ第１の回転軸に平行な直線と第２の回転軸の交差点である。
【００５１】
選択的に、第１の同期装置は、無線通信回路である。しかしながら、本実施例は、これに対して限定をしない。他の実施例では、第１の同期装置は、さらに、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）であってもよく、光信号を送信することによって、時間を同期する。
【００５２】
図１に示すように、測位マーク対象機器は、第２の同期装置、光電誘導回路及び超音波受信機を備える。ここで、第２の同期装置は、測位基地局から基準時刻を同期するように構成され、光電誘導回路は、測位基地局が送信した第１のレーザ平面信号及び第２のレーザ平面信号を検出するように構成され、超音波受信機は、測位基地局が送信した超音波信号を検出するように構成される。
【００５３】
選択的に、第２の同期装置は、無線通信回路である。しかしながら、本発明の実施例は、これに対して限定をしない。他の実施例では、第２の同期装置は、さらに、光信号を受信して時間同期を行うことができる。なお、第１の同期装置と第２の同期装置は、対応する必要があり、例えば、第１の同期装置が無線通信回路である場合に、第２の同期装置も無線通信回路である。言い換えれば、第１の同期装置と第２の同期装置は対応する信号送信及び信号検出技術を採用して、測位基地局と測位マーク対象機器との間の時間同期を実現する。
【００５４】
選択的に、３次元空間検出システムが作動するとき、測位基地局の第１の同期装置が測位マーク対象機器に基準時刻を同期し、測位基地局の回転レーザ平面送信機のレーザが点灯し、且つ測位基地局内部のモータブラケットにより、回転レーザ平面送信機の回転ヘッドが回転し、常に回転して周囲の空間にレーザ平面信号を送信し、測位基地局の超音波送信機が常に周囲の空間に超音波信号を送信し、例えば、１０Ｈｚのパルス周波数、４０ＫＨｚの変調周波数で超音波を送信する。このように、測位基地局は、測位マーク対象機器のために高精度、高周波数、低遅延の測位データを提供できる。
【００５５】
それとともに、測位マーク対象機器の第２の同期装置が第１の同期装置から基準時刻を同期し、光電誘導回路がレーザ平面信号により掃引された場合に、掃引された時刻を記録し、超音波受信機が超音波信号を検出した場合に、超音波信号が検出された時刻を記録する。
【００５６】
また、本発明の実施例によれば、３次元空間測位方法がさらに提供される。図２は、本発明の実施例に提供された３次元空間測位方法のフローチャートである。図２に示すように、本実施例に提供された３次元空間測位方法は、下記のステップを含む。
【００５７】
ステップ２０１：測位基地局と測位マーク対象機器が基準時刻を同期した後、且つ測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号、第２のレーザ平面信号及び超音波信号を検出した場合に、測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準信号、測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻、測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻及び第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻に基づいて、第１の回転角度及び第２の回転角度を決定し、
【００５８】
ここで、第１の回転角度は、前記第１の時刻で第１のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度であり、第２の回転角度は、前記第２の時刻で第２のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度であり、第１の基準時刻は、測位基地局が送信した第１のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度が第１の基準角度である時刻であり、第２の基準時刻は、測位基地局が送信した第２のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度が第２の基準角度である時刻である。
【００５９】
選択的に、測位基地局と測位マーク対象機器の基準時刻を同期することによって、後で行われる計算が同じ基準に基づくことを確保するように、測位基地局と測位マーク対象機器のクロック同期を確保する。
【００６０】
選択的に、測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻及び測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻に基づいて、前記第１の時刻と前記第１の基準時刻との間の関係を決定し、前記第１の時刻と第１の基準時刻との間の関係及び前記第１の基準時刻に対応する第１の基準角度に基づいて、前記第１の回転角度を決定し、
【００６１】
測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻及び測位マーク対象機器が第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻に基づいて、前記第２の時刻と前記第２の基準時刻との間の関係を決定し、前記第２の時刻と第２の基準時刻との間の関係及び前記第２の基準時刻に対応する第２の基準角度に基づいて、前記第２の回転角度を決定する。
【００６２】
選択的に、前記第１の基準時刻は、第２の基準時刻に等しく、第１の基準角度は、第２の基準角度に等しい。しかしながら、本実施例は、これに対して限定をしない。
【００６３】
なお、本実施例では、第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面は、以下の状況を含む。第１の回転軸と第２の回転軸が交差できる場合に、第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面とは、即ち第１の回転軸及び第２の回転軸により一意に決定される平面であり、第１の回転軸と第２の回転軸が交差しない場合に、第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面とは、第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される１対の平行平面である。
【００６４】
ステップ２０２：測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び測位マーク対象機器が超音波信号を検出した時刻に基づいて、測位マーク対象機器と測位基地局との間の距離を決定する。
【００６５】
選択的に、前記測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び前記測位マーク対象機器が超音波信号を検出した時刻に基づいて、前記測位基地局から前記測位マーク対象機器までの前記超音波信号の伝送時間長を決定し、前記伝送時間長及び空気中の音の伝送速度に基づいて、前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定する。
【００６６】
ステップ２０３：第１の回転角度、第２の回転角度及び測位マーク対象機器と測位基地局との間の距離に基づいて、測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を決定する。
【００６７】
ここで、前記３次元測定座標系がデカルト座標系であり、前記第１の回転軸がＸ軸であって、前記第２の回転軸がＹ軸である場合に、次式に従って前記測位マーク対象機器の当該３次元測定座標系における３次元座標を求め、
【００６８】
Ｘ０２＋Ｙ０２＋Ｚ０２＝Ｌ２
【００６９】
Ｙ０×ｔａｎα＝Ｘ０×ｔａｎβ＝Ｚ０’であり、
【００７０】
ただし、（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）は、測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を示し、Ｌは、前記測位マーク対象機器と測位基地局との間の距離であり、αは、第１の回転角度であり、βは、第２の回転角度である。
【００７１】
また、本発明の実施例によれば、３次元空間測位システムがさらに提供され、図３に示すように、前記３次元空間測位システムは、３次元空間検出システム及び計算装置を備え、前記計算装置は、測位基地局と測位マーク対象機器が基準時刻を同期した後、且つ測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号、第２のレーザ平面信号及び超音波信号を検出した場合に、測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻、測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻、測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻及び第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻に基づいて、第１の回転角度及び第２の回転角度を決定し、測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び測位マーク対象機器が超音波信号を検出した時刻に基づいて、測位マーク対象機器と測位基地局との間の距離を決定し、第１の回転角度、第２の回転角度及び前記距離に基づいて、測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を決定するように構成され、ここで、第１の回転角度は、第１の時刻で第１のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度であり、第２の回転角度は、第２の時刻で第２のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度であり、第１の基準時刻は、測位基地局が送信した第１のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度が第１の基準角度である時刻であり、第２の基準時刻は、測位基地局が送信した第２のレーザ平面信号が第１の回転軸及び第２の回転軸により決定される平面に対する角度が第２の基準角度である時刻である。
【００７２】
ここで、計算装置は、下記の方法によって、前記第１の回転角度、前記第２の回転角度及び前記距離に基づいて、前記測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を決定するステップを実現するように構成され、
【００７３】
前記３次元測定座標系がデカルト座標系であり、前記第１の回転軸がＸ軸であって、前記第２の回転軸がＹ軸である場合に、計算装置は、次式に従って前記測位マーク対象機器の当該３次元測定座標系における３次元座標を求め、
【００７４】
Ｘ０２＋Ｙ０２＋Ｚ０２＝Ｌ２
【００７５】
Ｙ０×ｔａｎα＝Ｘ０×ｔａｎβ＝Ｚ０’であり、
【００７６】
ただし、（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）は、測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を示し、Ｌは、前記測位マーク対象機器と測位基地局との間の距離であり、αは、第１の回転角度であり、βは、第２の回転角度である。
【００７７】
ここで、計算装置は、下記の方法によって、測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻、測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻、測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻及び第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻に基づいて、第１の回転角度及び第２の回転角度を決定するステップを実現するように構成され、
【００７８】
計算装置は、測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻及び測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻に基づいて、前記第１の時刻と前記第１の基準時刻との間の関係を決定し、前記第１の時刻と第１の基準時刻との間の関係及び前記第１の基準時刻に対応する第１の基準角度に基づいて、第１の回転角度を決定し、
【００７９】
計算装置は、測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻及び測位マーク対象機器が第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻に基づいて、前記第２の時刻と前記第２の基準時刻との間の関係を決定し、前記第２の時刻と第２の基準時刻との間の関係及び前記第２の基準時刻に対応する第２の基準角度に基づいて、第２の回転角度を決定する。
【００８０】
ここで、計算装置は、下記の方法によって、前記測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び前記測位マーク対象機器が前記超音波信号を検出した時刻に基づいて、前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定するステップを実現するように構成され、
【００８１】
計算装置は、測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び前記測位マーク対象機器が超音波信号を検出した時刻に基づいて、前記測位基地局から前記測位マーク対象機器までの前記超音波信号の伝送時間長を決定し、前記伝送時間長及び空気中の音の伝送速度に基づいて、前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定する。
【００８２】
一実施例では、例えば、前記計算装置は測位マーク対象機器に設けられる。具体的に、測位マーク対象機器が、第１のレーザ平面信号、第２のレーザ平面信号及び超音波信号を検出した場合に、検出された各信号の時刻情報を記録し、これに基づき、計算装置が、第１の回転角度、第２の回転角度及び測位基地局との間の距離をそれぞれ算出し、また、第１の回転角度、第２の回転角度及び測位基地局との間の距離に基づいて、測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を算出する。
【００８３】
一実施例では、例えば、前記計算装置は測位基地局に設けられる。具体的に、測位マーク対象機器が、第１のレーザ平面信号、第２のレーザ平面信号及び超音波信号を検出した場合に、各信号が検出された時刻情報を記録し、記録した各信号が検出された時刻情報を測位基地局に送信し、次に、計算装置が、基準時刻及び測位マーク対象機器が各信号を検出した時刻情報に基づいて、第１の回転角度、第２の回転角度及び測位マーク対象機器と測位基地局との間の距離を算出し、その後、第１の回転角度、第２の回転角度及び測位マーク対象機器と測位基地局との間の距離に基づいて、測位マーク対象機器の３次元測定座標における３次元座標を算出し、その後、測位基地局は、算出された３次元座標を測位マーク対象機器に送信できる。
【００８４】
しかしながら、本発明は、これに対して限定をしない。他の実施例では、計算装置は、測位基地局及び測位マーク対象機器から独立した他の機器に設けられてもよい。
【００８５】
図３は、本発明の実施例に提供された３次元測位システムの模式図である。図３に示すように、例えば、計算装置は測位マーク対象機器に設けられる。図４は、本発明の実施例に提供された３次元測位方法の原理図である。
【００８６】
次に、図３及び図４を参照して、計算装置が測位マーク対象機器に設けられる場合を例として、本発明の実施例に提供された３次元空間測位方法を詳細に説明する。
【００８７】
図４に示すように、３次元測定座標系がデカルト座標系である場合を例として説明する。ここで、第１の回転軸は、Ｘ軸であり、第２の回転軸は、Ｙ軸であり、測位基地局の超音波送信機が位置する位置は、３次元測定座標系の原点Ｏである。しかしながら、本実施例は、これに対して限定をしない。実際の応用では、測位基地局が位置する位置は、例えば原点Ｏである（このとき、超音波送信機が位置する位置は、原点Ｏ近傍である可能性がある）。測位基地局の回転レーザ平面送信機Ａは、Ｘ軸周りに回転して第１のレーザ平面信号を送信し、回転速度は、例えばｗ１であり、測位基地局の回転レーザ平面送信機Ｂは、Ｙ軸周りに回転して第２のレーザ平面信号を送信し、回転速度は、例えばｗ２である。Ｘ軸及びＹ軸により決定される平面は、ＸＯＹ平面である。しかしながら、本実施例は、これに対して限定をしない。実際の応用では、測位基地局の回転レーザ平面送信機Ａは、例えばＸ軸に平行な第１の回転軸周りに回転して第１のレーザ平面信号を送信し、測位基地局の回転レーザ平面送信機Ｂは、Ｙ軸（第２の回転軸）周りに回転して第２のレーザ平面信号を送信し、且つ第１の回転軸とＹ軸は垂直であり、且つ交差しない。このとき、第１の回転軸とＹ軸は、１対の平行平面（ＸＯＹ平面及びＸＯＹ平面に平行な平面を含む）を決定できる。又は、測位基地局の回転レーザ平面送信機Ａは、Ｘ軸（第１の回転軸）周りに回転して第１のレーザ平面信号を送信し、測位基地局の回転レーザ平面送信機Ｂは、例えばＹ軸に平行な第２の回転軸周りに回転して第２のレーザ平面信号を送信し、且つ第２の回転軸とＸ軸垂直は交差しない。このとき、第２の回転軸とＸ軸は、１対の平行平面（ＸＯＹ平面及びＸＯＹ平面に平行な平面を含む）を決定できる。ここで、当該平行平面間の垂直距離は、例えば所定範囲内にある。
【００８８】
ここで、測位基地局は、第１の同期装置（例えば、無線通信回路）によって測位マーク対象機器に基準時刻を同期する。具体的に、基準時刻の同期によって、後の時刻情報が同じ基準に基づくことを確保するように、測位基地局と測位マーク対象機器がクロック同期を維持できることを確保する。しかしながら、本実施例は、これに対して限定をしない。測位基地局は、さらに、光信号を発生することによって、測位マーク対象機器に基準時刻を同期できる。
【００８９】
ここで、測位基地局は、さらに、第１の同期装置（例えば、無線通信回路）によって、測位マーク対象機器に第１のレーザ平面信号及び第２のレーザ平面信号を送信する基準時刻を伝送する。ここで、測位基地局の回転レーザ平面送信機Ａが第１の基準角度で第１のレーザ平面信号を送信する時刻を第１の基準時刻と呼び、測位基地局の回転レーザ平面送信機Ｂが第２の基準角度で第２のレーザ平面信号を送信する時刻を第２の基準時刻と呼ぶ。ここで、第１の基準時刻及び第２の基準時刻は、例えば同じ時刻又は異なる時刻である。本発明の実施例は、これに対して限定をしない。ここで、第１の基準角度と第２の基準角度は同じ又は異なってもよい。第１の基準角度と第２の基準角度は、例えばいずれも０であり、即ち、第１の基準時刻（又は第２の基準時刻）で回転レーザ平面送信機Ａ（又はＢ）が送信するレーザ平面信号がＸＯＹ平面に対する角度は０である。しかしながら、本発明の実施例は、これに対して限定をしない。第１の基準角度と第２の基準角度は他の値を取ってもよい。ここで、第１の基準角度と第２の基準角度が同じであり、且つ回転レーザ平面送信機ＡとＢの回転速度が同じである場合に、第１の基準時刻と第２の基準時刻は同一な時刻である。ここで、１番目の第１の基準時刻及び／又は１番目の第２の基準時刻は、例えば基準時刻である。
【００９０】
具体的に、測位基地局の回転レーザ平面送信機Ａ（又はＢ）が第１の基準角度（又は第２の基準角度）まで回転してレーザ平面信号を送信する度に、測位基地局は、第１の同期装置（例えば、無線通信回路）によって測位マーク対象機器に第１の基準時刻（又は第２の基準時刻）を送信する。ここで、図４を参照して、第１の基準角度が０（即ち、回転平面Ｓ１とＸＯＹ平面との角度が０）である場合に、第１のレーザ平面信号を例として説明し、第１の回転角度αは、回転平面Ｓ１とＸＯＹ平面との角度であり、測位基地局の回転レーザ平面送信機ＡがＸ軸周りに時計回りに回転して第１のレーザ平面信号を送信する場合に、計算装置は、次式に従って第１の回転角度を決定でき、
【００９１】
2018535410.tif 000003
であり、
【００９２】
測位基地局の回転レーザ平面送信機ＡがＸ軸周りに反時計回りに回転して第１のレーザ平面信号を送信する場合に、計算装置は、次式に従って第１の回転角度を決定でき、
【００９３】
2018535410.tif 000004
であり、
【００９４】
ただし、αは、第１の回転角度であり、Ｔ１は、測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号を検出した時刻であり、Ｔ０（Ｎ）は、測位マーク対象機器が最近に測位基地局から受信した第１の基準時刻（例えば、Ｎ番目の第１の基準時刻）であり、Ｔ０（Ｎ−１）は、測位マーク対象機器が前回で測位基地局から受信した第１の基準時刻（例えば、Ｎ−１番目の第１の基準時刻）であり、ｗ１は、測位基地局の回転レーザ平面送信機Ａの回転速度である。
【００９５】
同様に、第２の回転角度βは、回転平面Ｓ２とＸＯＹ平面との角度であり、その決定方法は、第１の回転角度と類似しているので、ここでは、詳細な説明を省略する。なお、回転速度ｗ１とｗ２が異なり、又は回転レーザ平面送信機Ａ及びＢに対応する第１の基準角度と第２の基準角度が異なって、第１の基準時刻と第２の基準時刻が異なる場合に、測位基地局は、第１の基準時刻及び第２の基準時刻をそれぞれ測位マーク対象機器に送信する必要がある。
【００９６】
また、計算装置は、次式に従って測位マーク対象機器と測位基地局との間の距離を決定でき、
【００９７】
Ｌ＝（Ｔ３−Ｔ０’）×ｖであり、
【００９８】
ただし、Ｌは、測位マーク対象機器と測位基地局との間の距離であり、Ｔ３は、測位マーク対象機器が超音波信号を検出した時刻であり、Ｔ０’は、測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻であり、ｖは、空気中の音の伝播速度である。ここで、ｖは、１標準大気圧且つ１５℃の条件下で約３４０ｍ／秒である。
【００９９】
なお、１番目の第１の基準時刻、１番目の第２の基準時刻及び超音波信号の送信時刻は同じ（例えば、基準時刻である）又は異なってもよい。本実施例は、これに対して限定をしない。
【０１００】
第１の回転角度、第２の回転角度及び測位マーク対象機器と測位基地局との間の距離を得た後、計算装置は、次式に従って測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を求めることができ、
【０１０１】
Ｘ０２＋Ｙ０２＋Ｚ０２＝Ｌ２
【０１０２】
Ｙ０×ｔａｎα＝Ｘ０×ｔａｎβ＝Ｚ０’であり、
【０１０３】
ただし、（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）は、測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を示し、Ｌは、前記測位マーク対象機器と測位基地局との間の距離であり、αは、第１の回転角度であり、βは、第２の回転角度である。
【０１０４】
以上のように、本発明の実施例によれば、超音波及びレーザ信号に基づいて屋内の正確な測位を実現できる。本発明の実施例によれば、同期装置（例えば、無線通信回路）によって、測位基地局と測位マーク対象機器の基準時刻の同期及び時刻情報の伝送を行い、測位基地局と測位マーク対象機器のペアリング使用をサポートでき、さらに、複数の基地局の拡張応用をサポートでき、また、本実施例に提供された測位マーク対象機器は、コストが低く、小型化を実現しやすく、応用シーンを広げる。
【０１０５】
当業者であれば、上記方法の全部又は一部のステップが、プログラムが関連するハードウェア（例えば、プロセッサー）を指令することにより完成されることができ、前記プログラムが、例えば、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、磁気ディスク又は光ディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されることができることは理解できる。選択的に、上記実施例の全部又は一部のステップは、１つ又は複数の集積回路を用いて実現することもできる。相応的に、上記実施例の各モジュール／ユニットは、例えば、集積回路によって対応する機能を実現するようにハードウェアによって実現してもよく、例えば、プロセッサーでメモリに記憶されたプログラム／命令を実行することで対応する機能を実現するように、ソフトウェア機能モジュールによって実現してもよい。本発明は、任意の特定の形態のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせに限定されない。
【０１０６】
当業者であれば、本発明の技術手段に対して修正又は同等な代替を行うことができ、本発明の技術手段の精神及び範囲を逸脱しない範囲内で、いずれも本発明の特許請求の範囲内に含まれることを理解すべきである。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
上記の技術手段によれば、屋内測位を行うことができ、且つ測位精度が高い。さらに、上記の技術手段によれば、測位のためのコストが低く、測位マーク対象機器の設計を小型化しやすく、小型無人機、知能ロボット、仮想現実インタラクション、モーションキャプチャ等のような体積や重量に敏感なシーンに用いることに有利である。
【図１】
2018535410.tif 000005
【図２】
2018535410.tif 000006
【図３】
2018535410.tif 000007
【図４】
2018535410.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月23日(2018.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻を決定するステップと、
測位マーク対象機器が前記第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻を決定するステップと、
前記測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻を決定するステップと、
前記測位マーク対象機器が前記第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻を決定するステップと、
測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻を決定するステップと、
前記測位マーク対象機器が前記超音波信号を検出した時刻を決定するステップと、
前記第１の基準時刻及び前記第１の時刻に基づいて、第１の回転角度を決定するステップと、
前記第２の基準時刻及び前記第２の時刻に基づいて、第２の回転角度を決定するステップと、
前記測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び前記測位マーク対象機器が前記超音波信号を検出した時刻に基づいて、前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定するステップと、
前記第１の回転角度、前記第２の回転角度及び前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離に基づいて、測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を決定するステップと、を含み、
ここで、前記第１のレーザ平面信号は、第１の回転軸の周りに回転し、前記第２のレーザ平面信号は、第２の回転軸の周りに回転し、前記第１の回転角度は、前記第１の時刻で前記第１のレーザ平面信号が前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸により決定される平面に対する角度であり、前記第２の回転角度は、前記第２の時刻で前記第２のレーザ平面信号が前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸により決定される平面に対する角度である
ことを特徴とする３次元空間測位方法。
【請求項２】
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸は互いに垂直である
ことを特徴とする請求項１に記載の３次元空間測位方法。
【請求項３】
前記第１の基準時刻及び前記第１の時刻に基づいて、第１の回転角度を決定するステップは、具体的に、
前記第１の基準時刻及び前記第１の時刻に基づいて、前記第１の基準時刻と前記第１の時刻との間の関係を決定するステップと、前記第１の基準時刻と前記第１の時刻との間の関係及び前記第１の基準時刻に対応する第１の基準角度に基づいて、前記第１の回転角度を決定するステップと、を含み、相応的に、
前記第２の基準時刻及び前記第２の時刻に基づいて、第２の回転角度を決定するステップは、具体的に、
前記第２の基準時刻及び前記第２の時刻に基づいて、前記第２の基準時刻と前記第２の時刻との間の関係を決定するステップと、前記第２の基準時刻と前記第２の時刻との間の関係及び前記第２の基準時刻に対応する第２の基準角度に基づいて、前記第２の回転角度を決定するステップと、を含み、
ここで、前記第１の基準角度は、前記第１の基準時刻で前記第１のレーザ平面信号が前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸により決定される平面に対する角度であり、前記第２の基準角度は、前記第２の基準時刻で前記第２のレーザ平面信号が前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸により決定される平面に対する角度である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の３次元空間測位方法。
【請求項４】
前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定するステップは、具体的に、
前記測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び前記測位マーク対象機器が前記超音波信号を検出した時刻に基づいて、前記測位基地局から前記測位マーク対象機器までの前記超音波信号の伝送時間長を決定するステップと、
前記伝送時間長及び空気中の音の伝送速度に基づいて、前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定するステップと、を含む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の３次元空間測位方法。
【請求項５】
前記第１の回転角度、前記第２の回転角度及び前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離に基づいて、測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を決定するステップは、具体的に、
前記３次元測定座標系がデカルト座標系であり、前記第１の回転軸がＸ軸であって、前記第２の回転軸がＹ軸である場合に、次式に従って前記測位マーク対象機器の当該３次元測定座標系における３次元座標を求めるステップを含み、
Ｘ０２＋Ｙ０２＋Ｚ０２＝Ｌ２
Ｙ０×ｔａｎα＝Ｘ０×ｔａｎβ＝Ｚ０であり、
ただし、（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）は、測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を示し、Ｌは、前記測位マーク対象機器と測位基地局との間の距離であり、αは、第１の回転角度であり、βは、第２の回転角度である
ことを特徴とする請求項１又は４に記載の３次元空間測位方法。
【請求項６】
前記測位基地局と前記測位マーク対象機器の基準時刻を同期するステップをさらに含む
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の３次元空間測位方法。
【請求項７】
メモリと、プロセッサーと、前記メモリに記憶されて前記プロセッサーで実行可能な命令と、を備える３次元空間測位装置であって、
前記命令は、前記プロセッサーが
測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻を決定するステップと、
測位マーク対象機器が前記第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻を決定するステップと、
前記測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻を決定するステップと、
前記測位マーク対象機器が前記第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻を決定するステップと、
測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻を決定するステップと、
前記測位マーク対象機器が前記超音波信号を検出した時刻を決定するステップと、
前記第１の基準時刻及び前記第１の時刻に基づいて、第１の回転角度を決定するステップと、
前記第２の基準時刻及び前記第２の時刻に基づいて、第２の回転角度を決定するステップと、
前記測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び前記測位マーク対象機器が前記超音波信号を検出した時刻に基づいて、前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定するステップと、
前記第１の回転角度、前記第２の回転角度及び前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離に基づいて、測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を決定するステップと、をロードして実行するためのもので、
ここで、前記第１のレーザ平面信号は、第１の回転軸の周りに回転し、前記第２のレーザ平面信号は、第２の回転軸の周りに回転し、前記第１の回転角度は、前記第１の時刻で前記第１のレーザ平面信号が前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸により決定される平面に対する角度であり、前記第２の回転角度は、前記第２の時刻で前記第２のレーザ平面信号が前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸により決定される平面に対する角度である
ことを特徴とする３次元空間測位装置。
【請求項８】
前記第１の基準時刻及び前記第１の時刻に基づいて、第１の回転角度を決定するステップは、具体的に、
前記第１の基準時刻及び前記第１の時刻に基づいて、前記第１の基準時刻と前記第１の時刻との間の関係を決定するステップと、前記第１の基準時刻と前記第１の時刻との間の関係及び前記第１の基準時刻に対応する第１の基準角度に基づいて、前記第１の回転角度を決定するステップと、を含み、相応的に、
前記第２の基準時刻及び前記第２の時刻に基づいて、第２の回転角度を決定するステップは、具体的に、
前記第２の基準時刻及び前記第２の時刻に基づいて、前記第２の基準時刻と前記第２の時刻との間の関係を決定するステップと、前記第２の基準時刻と前記第２の時刻との間の関係及び前記第２の基準時刻に対応する第２の基準角度に基づいて、前記第２の回転角度を決定するステップと、を含み、
ここで、前記第１の基準角度は、前記第１の基準時刻で前記第１のレーザ平面信号が前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸により決定される平面に対する角度であり、前記第２の基準角度は、前記第２の基準時刻で前記第２のレーザ平面信号が前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸により決定される平面に対する角度である
ことを特徴とする請求項７に記載の３次元空間測位装置。
【請求項９】
前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定するステップは、具体的に、
前記測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び前記測位マーク対象機器が前記超音波信号を検出した時刻に基づいて、前記測位基地局から前記測位マーク対象機器までの前記超音波信号の伝送時間長を決定するステップと、
前記伝送時間長及び空気中の音の伝送速度に基づいて、前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定するステップと、を含む
ことを特徴とする請求項７に記載の３次元空間測位装置。
【請求項１０】
前記第１の回転角度、前記第２の回転角度及び前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離に基づいて、測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を決定するステップは、具体的に、
前記３次元測定座標系がデカルト座標系であり、前記第１の回転軸がＸ軸であって、前記第２の回転軸がＹ軸である場合に、次式に従って前記測位マーク対象機器の当該３次元測定座標系における３次元座標を求めるステップを含み、
Ｘ０２＋Ｙ０２＋Ｚ０２＝Ｌ２
Ｙ０×ｔａｎα＝Ｘ０×ｔａｎβ＝Ｚ０であり、
ただし、（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）は、測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を示し、Ｌは、前記測位マーク対象機器と測位基地局との間の距離であり、αは、第１の回転角度であり、βは、第２の回転角度である
ことを特徴とする請求項７又は９に記載の３次元空間測位装置。
【請求項１１】
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸は互いに垂直である
ことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の３次元空間測位装置。
【請求項１２】
前記測位マーク対象機器に基準時刻を同期するように構成される第１の同期装置と、
前記第１の回転軸の周りに回転して前記第１のレーザ平面信号を送信するように構成される第１の回転レーザ平面送信機と、
前記第２の回転軸の周りに回転して前記第２のレーザ平面信号を送信するように構成される第２の回転レーザ平面送信機と、
超音波信号を送信するように構成される超音波送信機と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項７に記載の３次元空間測位装置。
【請求項１３】
前記超音波送信機は、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸の交差点に位置する
ことを特徴とする請求項１２に記載の３次元空間測位装置。
【請求項１４】
前記測位基地局から基準時刻を同期するように構成される第２の同期装置と、
前記測位基地局が送信した前記第１のレーザ平面信号及び前記第２のレーザ平面信号を検出するように構成される光電誘導回路と、
前記測位基地局が送信した前記超音波信号を検出するように構成される超音波受信機と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項７に記載の３次元空間測位装置。
【請求項１５】
プロセッサに実行されることにより、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の３次元空間測位方法を実現することを特徴とするプログラム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のプログラムが記録された記録媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
Ｙ０×ｔａｎα＝Ｘ０×ｔａｎβ＝Ｚ０であり、
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
Ｙ０×ｔａｎα＝Ｘ０×ｔａｎβ＝Ｚ０であり、
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
本発明の実施例は、上記の方法を実行するためのコンピューター実行可能な命令が記憶されたコンピューター記憶媒体をさらに提供する。
本発明の実施例によれば、３次元空間測位方法が提供され、前記３次元空間測位方法は、測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻を決定するステップと、測位マーク対象機器が前記第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻を決定するステップと、前記測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻を決定するステップと、前記測位マーク対象機器が前記第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻を決定するステップと、測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻を決定するステップと、前記測位マーク対象機器が前記超音波信号を検出した時刻を決定するステップと、前記第１の基準時刻及び前記第１の時刻に基づいて、第１の回転角度を決定するステップと、前記第２の基準時刻及び前記第２の時刻に基づいて、第２の回転角度を決定するステップと、前記測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び前記測位マーク対象機器が前記超音波信号を検出した時刻に基づいて、前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定するステップと、前記第１の回転角度、前記第２の回転角度及び前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離に基づいて、測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を決定するステップと、を含み、ここで、前記第１のレーザ平面信号は、第１の回転軸周りに回転し、前記第２のレーザ平面信号は、第２の回転軸周りに回転し、前記第１の回転角度は、前記第１の時刻で前記第１のレーザ平面信号が前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸により決定される平面に対する角度であり、前記第２の回転角度は、前記第２の時刻で前記第２のレーザ平面信号が前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸により決定される平面に対する角度である。
本発明の実施例によれば、メモリと、プロセッサーと、前記メモリに記憶されて前記プロセッサーで実行可能な命令と、を備える３次元空間測位装置が提供され、前記命令は、前記プロセッサーが測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻を決定するステップと、測位マーク対象機器が前記第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻を決定するステップと、前記測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻を決定するステップと、前記測位マーク対象機器が前記第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻を決定するステップと、測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻を決定するステップと、前記測位マーク対象機器が前記超音波信号を検出した時刻を決定するステップと、前記第１の基準時刻及び前記第１の時刻に基づいて、第１の回転角度を決定するステップと、前記第２の基準時刻及び前記第２の時刻に基づいて、第２の回転角度を決定するステップと、前記測位基地局が超音波信号を送信した送信時刻及び前記測位マーク対象機器が前記超音波信号を検出した時刻に基づいて、前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離を決定するステップと、前記第１の回転角度、前記第２の回転角度及び前記測位マーク対象機器と前記測位基地局との間の距離に基づいて、測位マーク対象機器の３次元測定座標系における３次元座標を決定するステップと、をロードして実行するためのもので、ここで、前記第１のレーザ平面信号は、第１の回転軸周りに回転し、前記第２のレーザ平面信号は、第２の回転軸周りに回転し、前記第１の回転角度は、前記第１の時刻で前記第１のレーザ平面信号が前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸により決定される平面に対する角度であり、前記第２の回転角度は、前記第２の時刻で前記第２のレーザ平面信号が前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸により決定される平面に対する角度である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
ステップ２０１：測位基地局と測位マーク対象機器が基準時刻を同期した後、且つ測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号、第２のレーザ平面信号及び超音波信号を検出した場合に、測位基地局が第１のレーザ平面信号を送信した第１の基準時刻、測位基地局が第２のレーザ平面信号を送信した第２の基準時刻、測位マーク対象機器が第１のレーザ平面信号を検出した第１の時刻及び第２のレーザ平面信号を検出した第２の時刻に基づいて、第１の回転角度及び第２の回転角度を決定し、
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
Ｙ０×ｔａｎα＝Ｘ０×ｔａｎβ＝Ｚ０であり、
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
Ｙ０×ｔａｎα＝Ｘ０×ｔａｎβ＝Ｚ０であり、
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
Ｙ０×ｔａｎα＝Ｘ０×ｔａｎβ＝Ｚ０であり、
【国際調査報告】
2018535410.tif 000009
2018535410.tif 000010
2018535410.tif 000011
2018535410.tif 000012
2018535410.tif 000013
2018535410.tif 000014