CN106249203B - 参照光源系统、定位发射系统、定位系统及编码实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种参照光源系统、定位发射系统、定位系统及编码实现方法。M个参照光源中每个参照光源用于向预定的有效照射范围发射参照光脉冲组，其中，每个参照光脉冲组包括J个脉冲，脉冲的脉冲长度和/或相邻脉冲之间的时间间隔选自K种不同的预定脉冲长度和/或L种不同的预定时间间隔，每种预定脉冲长度和/或预定时间间隔代表一个编码单元值，从而使得参照光脉冲组具有相应的编码，其中，M是大于或等于1的自然数，J、K、L均是大于或等于2的自然数。综上，利用本发明，可以得到不同编码的参照光脉冲组，不同编码的参照光脉冲组可以对不同定位光束发射装置进行标定，从而可以使得不同定位光束发射装置所扫射的定位光束能够被区分。

Description

参照光源系统、定位发射系统、定位系统及编码实现方法

技术领域

本发明主要涉及编码技术，特别是涉及一种参照光源系统、定位发射系统、定位系统及编码实现方法。

背景技术

室内定位技术作为卫星定位的辅助定位，可以解决卫星信号到达地面时较弱、不能穿透建筑物的问题。激光定位技术是一种常见的室内定位技术，该方案是通过在定位空间内搭建发射激光的定位光塔，对定位空间进行激光扫射，在待定位物体上设计多个激光接收感应器，并在接收端对数据进行运算处理，直接输出三维位置坐标信息。其定位流程可以由图1所示。

为了更好地满足待定位物体的定位需求，常常需要在定位空间中设置多个定位光束发射装置。例如，为了防止由于遮挡使得待定位物体上的激光接收感应器接收不到定位光束发射装置所发射的定位光束，需要在定位空间中不同的位置设置多个定位光束发射装置。再例如，由于激光的扫射面积有限，因此，在定位空间被扩展成多个定位空间时，需要在多个定位空间中分别设置有定位光束发射装置，以使得多个定位光束发射装置所发射的定位光束能够覆盖整个定位空间。

在定位空间中设置多个定位光束发射装置，待定位物体在定位空间中进行移动时，设置在待定位物体上的接收器有可能会接收到来自不同定位光束发射装置的定位光束，此时为了根据接收到的定位光束对待定物体进行定位，接收器需要对接收到的定位光束进行区分，以识别出其所接收到定位光束是从哪个定位光束发射装置发射的。

由此，需要一种使得接收器能够识别出其所接收到的定位光束所对应的定位光束发射装置的参照光源系统、定位发射系统、定位系统及编码实现方法。

发明内容

本发明主要提出了一种使得接收器能够识别出其所接收到的定位光束所对应的定位光束发射装置的参照光源系统、定位发射系统、定位系统及编码实现方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于辅助定位的参照光源系统，包括：M个参照光源，每个参照光源用于向预定的有效照射范围发射参照光脉冲组，其中，每个参照光脉冲组包括J个脉冲，脉冲的脉冲长度和/或相邻脉冲之间的时间间隔选自K种不同的预定脉冲长度和/或L种不同的预定时间间隔，每种预定脉冲长度和/或预定时间间隔代表一个编码单元值，从而使得参照光脉冲组具有相应的编码，其中，M是大于或等于1的自然数，J、K、L均是大于或等于2的自然数。

优选地，为每个参照光源分配一个或多个编码，以分别代表与参照光源关联的定位光束发射装置的一种或多种扫射模式。

优选地，当参照光源作为主参照光源时，M个参照光源中的至少一个其它参照光源与主参照光源同时发射具有分配给主参照光源的编码相同的编码的参照光脉冲组。

优选地，M个参照光源分成一个或多个参照光源组，每个参照光源组中至少存在两个相关联的参照光源，在其中一个参照光源作为主参照光源时，除了与该参照光源相关联的参照光源，与主参照光源属于同一参照光源组的其它参照光源与主参照光源同时发射具有分配给主参照光源的编码相同的编码的参照光脉冲组。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于辅助定位的定位光信号发射系统，包括：M个参照光源，每个参照光源用于向预定的有效照射范围发射参照光脉冲组，其中，每个参照光脉冲组包括J个脉冲，脉冲的脉冲长度和/或相邻脉冲之间的时间间隔选自K种不同的预定脉冲长度和/或L种不同的预定时间间隔，每种预定脉冲长度和/或预定时间间隔代表一个编码单元值，从而使得参照光脉冲组具有相应的编码；以及N个定位光束发射装置，用于以预定的扫射周期和预定的角速度向定位空间扫射定位光束，针对每个定位光束发射装置分别分配一个不同的编码，在定位光束发射装置开始扫射定位光束的时刻同时，或者与定位光束发射装置开始扫射定位光束的时间具有预定时间间隔的时刻，至少一个参照光源发射具有分配给定位光束发射装置的编码的参照光脉冲组，其中，M、N均是大于或等于1的自然数，J、K、L均是大于或等于2的自然数。

优选地，每个定位光束发射装置分别具有一种或多种扫射模式，针对每个定位光束发射装置的每种扫射模式分别分配一个不同的编码，在定位光束发射装置以一种扫射模式开始扫射定位光束的时刻同时，或者与定位光束发射装置以一种扫射模式开始扫射定位光束的时间具有预定时间间隔的时刻，至少一个参照光源发射具有分配给定位光束发射装置的扫射模式编码的参照光脉冲组。

优选地，每个定位光束发射装置适于靠近一个参照光源设置，至少一个参照光源包括靠近定位光束发射装置设置的参照光源。

优选地，至少一个参照光源可以包括除了设置在定位光束发射装置的对角位置的参照光源的其余参照光源。

优选地，定位空间可以包括多个子定位空间，多个子定位空间分成多个子定位空间组，每个子定位空间组包括预定数量个相邻子定位空间，为不同的子定位空间组中对应位置的定位光束发射装置分配相同的编码。

优选地，在对角相邻的两个子定位空间中：在彼此靠近的对角位置附近，分别设置一个同步发射定位光束的定位光束发射装置；在彼此远离的对角位置附近，分别设置一个同步发射定位光束的定位光束发射装置。

优选地子定位空间对应于水平面上的方形区域，在子定位空间中的四个角落处分别设置一个定位光束发射装置和一个参照光源，在定位光束发射装置开始扫射定位光束的时刻同时，或者与定位光束发射装置开始扫射定位光束的时间具有预定时间间隔的时刻，与定位光束发射装置属于同一个子定位空间的四个参照光源中，除了设置在定位光束发射装置的对角位置的一个参照光源，其它参照光源同时发射具有分配给定位光束发射装置的编码的参照光脉冲组。

根据本发明的另一个方面，提供了一种定位系统，包括：上文述及的定位光信号发射系统；以及多个接收器，适于固定在待定位物体的外表面的多个不同位置，用于接收定位光束以及参照光脉冲组，多个光束接收器之间的相对空间位置关系固定。

优选地，该定位系统还可以包括处理器，分别与多个接收器连接，处理器根据一个扫射周期内既接收到参照光脉冲组又接收到定位光束的接收器所接收到的参照光脉冲组的编码，确定该接收器所接收到的定位光束所对应的定位光束发射装置。

优选地，处理器可以根据多个接收器在一个扫射周期内分别接收到定位光束的时间、角速度、相对空间位置关系以及所确定的定位光束发射装置的预定位置，确定待定位物体的位置。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于辅助定位的参照光源的编码实现方法，用于实现对M个参照光源所发射的参照光的编码，该方法包括：使参照光源向预定的有效照射范围发射参照光脉冲组，参照光脉冲组包括J个脉冲，其中，每个脉冲的脉冲长度是分别基于编码从K种不同的预定脉冲长度选取的，每种预定脉冲长度代表一个编码单元值，并且/或者每两个相邻脉冲之间的时间间隔是分别基于编码从L种不同的预定时间间隔中选取的，每种预定时间间隔代表一个编码单元值，其中，M是大于或等于1的自然数，J、K、L均是大于或等于2的自然数。

综上，利用本发明的参照光源系统、定位发射系统、定位系统及编码实现方法，可以从有限种脉冲长度和/或脉冲间隔中选取，得到不同编码的参照光脉冲组，可以实现对其所关联的定位光束发射装置所扫射的定位光束进行编码，从而可以使得不同定位光束发射装置所扫射的定位光束能够被区分。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了现有的激光定位方案的实现流程。

图2示出了根据本发明一实施例的用于辅助定位的参照光源的编码实现方法的示意性流程图。

图3示出了参照光脉冲组的一种示意图。

图4示出了根据本发明一实施例的用于辅助定位的参照光源系统的结构框图。

图5示出了根据本发明一实施例的用于辅助定位的定位光信号发射系统的结构框图。

图6-图9示出了在定位空间中布置定位光信号发射系统的几种状态示意图。

图10示出了根据本发明另一实施例的定位系统的示意性方框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

如前所述，在定位空间中设置多个定位光束发射装置时，为了定位可以正常进行，需要使得定位光束发射装置所扫射的定位光束能够被区分。为此，可以通过对定位光束发射装置所扫射的定位光束进行编码，以使得定位光束能够被区分。但是由于定位光束发射装置所扫射的定位光束是连续发射的，使得对定位光束本身进行编码实现起来比较困难。本发明人注意到，可以设置与定位光束发射装置关联的参照光源，通过对参照光源发出的参照光脉冲组进行编码，以实现对其所关联的定位光束发射装置所扫射的定位光束进行编码。

为此，本发明提出了一种用于辅助定位的参照光源的编码实现方法，可以对一个或多个参照光源所发射的参照光进行编码。

在对本发明的编码方案进行说明前，首先就通过参照光源所发射的参照光脉冲组实现对定位光束发射装置所扫射的定位光束进行编码的原理做以简要说明。

定位光束发射装置可以具有一种或多种扫射模式，不同扫射模式下的扫射转轴不同，定位光束发射装置在每种扫射模式下发射的定位光束都可以绕该扫射模式下的扫射转轴转动，以实现向整个定位空间扫射定位光束。

在定位光束发射装置以一种扫射模式开始扫射定位光束的时刻同时，或者与定位光束发射装置以一种扫射模式开始扫射定位光束的时间具有预定时间间隔的时刻(可以是在开始扫射定位光束的时间之前的一个时刻，也可以是在开始扫射定位光束的时间之后的一个时刻)，参照光源可以发射经过编码后的参照光脉冲组，当待定位物体上的接收器接收到该参照光脉冲组后就可以确定该参照光脉冲组所对应的编码，当定位光束扫射到接收器时，接收器就可以根据确定的编码判断接收到的定位光束来自哪个定位光束发射装置(接收器可以认定在接收到参照光的一个短时间内所接收到的定位光束与该参照光对应，所以通过对参照光脉冲组进行编码以及编码和定位光束发射装置的对应关系，接收器就可以知道接收到的定位光束所对应的编码)，从而根据所确定的定位光束发射装置的相关信息就可以对待定位物体所处的位置进行计算。

图2示出了根据本发明一实施例的用于辅助定位的参照光源的编码实现方法的示意性流程图。

参见图2，在步骤S110，确定M个参照光源中每个参照光源的编码。

这里，M可以是大于或等于1的自然数，每个参照光源可以具有唯一的编码，也可以具有多个编码。并且参照光源的每个编码可以对应于一个定位光束发射装置或对应于一个定位光束发射装置的一种扫射模式。这里，主要就参照光源的编码的实现手段进行说明，对于编码与定位光束发射装置的对应关系将在下文做以详细说明。

在步骤S120，使参照光源向预定的有效照射范围发射参照光脉冲组。

其中，本文述及的术语“参照光脉冲组”可以认为是具有一定立体角的脉冲形式的扩散光束，其可以通过多种方式产生。例如，参照光源可以是一个面光源，面光源以脉冲的形式向外发射具有一定张角的扩散光束，当然，根据“参照光脉冲组”的特点，参照光源还可以有其它具体结构，这里不再赘述。

参照光源发出的参照光脉冲组具有一定的光照度，其在传播过程中会有一定的衰减。在参照光脉冲组的光照度衰减到小于有效接收阈值时，就不能被设置在待定位物体上的接收器感应到。因此，这里述及的术语“有效照射范围”指的是参照光脉冲组的光照度不小于有效接收阈值的区域，其中，有效接收阈值的具体数值与设置在待定位物体上的接收器的参数有关。

参照光源所发射的参照光脉冲组是基于步骤S110中所确定的编码而编码后的参照光脉冲组。

具体来说，参照光脉冲组包括J个脉冲，每个脉冲的脉冲长度是分别基于所确定的编码从K种不同的预定脉冲长度选取的，每种预定脉冲长度代表一个编码单元值，并且/或者每两个相邻脉冲之间的时间间隔是分别基于编码从L种不同的预定时间间隔中选取的，每种预定时间间隔代表一个编码单元值，J、K、L均是大于或等于2的自然数。

由此，可以利用脉冲长度和/或两个相邻脉冲之间的时间间隔的不同来实现对参照光源所发射的参照光脉冲组的编码。也就是说，对于包括J个脉冲的参照光脉冲组，每个脉冲的脉冲长度和/或每两个相邻脉冲之间的脉冲间隔(这里，脉冲间隔是指两个相邻的脉冲之间的时间间隔，如图3所示，a表示脉冲长度，b表示脉冲间隔)可以认为是一个编码单元，对于每个编码单元，可以从预定数量种脉冲长度和/或脉冲间隔中选取相应的脉冲长度和/或脉冲间隔，以作为该编码单元的编码单元值，由此，就可以得到具有多个编码单元值的参照光脉冲组。每个参照光脉冲组所包括的编码单元值就可以代表该参照光脉冲组的编码。

例如，参照光源所发射的参照光脉冲组可以包括2个脉冲，每个脉冲可以有4种脉冲长度。这样，在利用脉冲长度的不同来实现对参照光源所发射的参照光脉冲组的编码时，就存在4*4＝16，共16种脉冲组合，从而可以实现16个编码。

再例如，参照光源所发射的参照光脉冲组可以包括3个脉冲，两个相邻脉冲之间的时间间隔可以有4种不同长度的时间间隔。这样，在利用两个相邻脉冲之间的时间间隔的不同来实现对参照光源所发射的参照光脉冲组的编码时，也存在4*4＝16，共16种脉冲组合，从而可以实现16个编码。

另外，还可以同时利用脉冲长度和两个相邻脉冲之间的时间间隔来实现对参照光源所发射的参照光脉冲组的编码，例如，参照光源所发射的参照光脉冲组可以包括3个脉冲，每个脉冲可以有4种脉冲长度，两个相邻脉冲之间的时间间隔也可以有4种不同长度的时间间隔，此时，存在4*4*4*4*4＝1024，共1024种脉冲组合，从而可以实现1024个编码。

综上，对于参照光源所发射的参照光脉冲组，可以从有限种脉冲长度和/或脉冲间隔中选取，以得到不同编码的参照光脉冲组。由此，利用本发明的编码实现方法，可以得到多个分别对应于多个定位光束发射装置的编码。从而使得定位空间被扩展成多个子定位空间，每个子定位空间内设有多个定位光束发射装置时，设置在待定位物体上的接收器可以根据接收到的参照光脉冲组的编码，识别出其所接收到的定位光束是由哪个定位光束发射装置发出的。

至此，结合图2、图3详细说明了本发明的用于辅助定位的参照光源的编码实现方法。基于上文述及的编码实现方法，本发明还提供了一种用于辅助定位的参照光源系统。

图4示出了根据本发明一实施例的用于辅助定位的参照光源系统的结构框图。

参见图4，本发明实施例的参照光源系统10包括M个参照光源(见图中的第一参照光源1-1、第二参照光源1-2……第M参照光源1-M，其中M是大于或等于1的自然数)。

每个参照光源用于向预定的有效照射范围发射参照光脉冲组。其中，每个参照光脉冲组包括J个脉冲，每个脉冲的脉冲长度和/或相邻脉冲之间的时间间隔选自K种不同的预定脉冲长度和/或L种不同的预定时间间隔，每种预定脉冲长度和/或预定时间间隔代表一个编码单元值，从而使得参照光脉冲组具有相应的编码，J、K、L均是大于或等于2的自然数。

其中，关于参照光脉冲组的编码的部分已在上文结合图2做了详细说明，这里不再赘述。需要说明的是，可以为每个参照光源分配一个编码，也可以为每个参照光源分配多个编码。

在为每个参照光源分配一个编码时，每个参照光源可以对应于一个定位光束发射装置，即每个参照光源可以与一个定位光束发射装置相关联，其所发射的具有一定编码的参照光脉冲组可以用来对与其关联的定位光束发射装置所扫射的定位光束进行标定。

在为每个参照光源分配多个编码时，每个参照光源可以对应于一个定位光束发射装置，也可以对应于多个定位光束发射装置。具体来说，一个定位光束发射装置可以具有多种扫射模式，为每个参照光源分配的多个编码可以分别对应于一个定位光束发射装置的多种扫射模式，由此，设置在待定位物体上的光束接收器就可以根据所接收到的参照光脉冲组的编码，来识别其所接收到的定位光束所对应的扫射模式以及定位光束发射装置。

另外，在为每个参照光源分配多个编码时，为每个参照光源分配的多个编码还可以对应于多个定位光束发射装置。即一个参照光源可以与多个定位光束发射装置关联，在其中一个定位光束发射装置扫射定位光束时，该参照光源可以发射对应于该定位光束发射装置的编码的参照光脉冲组。

另外，对于图4所示的M个参照光源来说，不同的参照光源可以发射带有不同编码的参照光脉冲组，即不同的参照光源可以用来为不同的定位光束发射装置所扫射的定位光束进行编码。当然，多个参照光源(至少两个)也可以发射带有相同编码的参照光脉冲组，即多个参照光源可以用来为同一个定位光束发射装置所扫射的定位光束进行编码。

当M个参照光源中某个参照光源作为主参照光源时，M个参照光源中的至少一个其它参照光源可以与主参照光源同时发射具有分配给主参照光源的编码相同的编码的参照光脉冲组。

其中，这里述及的“主参照光源”可以是与要编码的定位光束发射装置相关联的参照光源，例如主参照光源可以是靠近定位光束发射装置设置的参照光源，在定位光束发射装置开始扫射定位光束时，靠近该定位光束发射装置设置的参照光源就可以作为主参照光源发射与该定位光束发射装置对应的编码的参照光脉冲组。

进一步地，图4所示的M个参照光源还可以分成一个或多个参照光源组，每个参照光光源组可以对应于一个子定位空间，即每个参照光源组可以用于为其所对应的子定位空间中的定位光束发射装置所扫射的定位光束进行编码。并且每个参照光源组中可以至少存在两个相关联的参照光源，在其中一个参照光源作为主参照光源时，除了与该参照光源相关联的参照光源，与主参照光源属于同一参照光源组的其它参照光源与主参照光源可以同时发射具有分配给主参照光源的编码相同的参照光脉冲组。

这里，两个相关联的参照光源可以优选地是设置在一个子定位空间中对角位置的两个参照光源。其中，关于“主参照光源”和“两个相关联的参照光源”的具体陈述也可以参考下文定位光束发射装置部分的描述。

至此，结合图4详细说明了本发明的用于辅助定位的参照光源系统。由上文可知，本发明的参照光源系统可以用于为定位光束发射装置所扫射的定位光束进行编码，由此，本发明还提出了一种包括参照光源系统的定位光信号发射系统。

图5示出了根据本发明一实施例的用于辅助定位的定位光信号发射系统的结构框图。

参见图5，本发明实施例的定位光信号发射系统20包括M个参照光源(图中第一参照光源1-1、第二参照光源1-2……第M参照光源1-M，其中M是大于或等于1的自然数)和N个定位光束发射装置(图中第一定位光束发射装置2-1、第二定位光束发射装置2-2……第N定位光束发射装置2-N，其中N是大于或等于1的自然数)。

每个参照光源用于向预定的有效照射范围发射参照光脉冲组，其中，每个参照光脉冲组包括J个脉冲，每个脉冲的脉冲长度和/或相邻脉冲之间的时间间隔选自K种不同的预定脉冲长度和/或L种不同的预定时间间隔，每种预定脉冲长度或预定时间间隔代表一个编码单元值，从而使得参照光脉冲组具有相应的编码。这里，关于参照光源的细节部分可参照上文相关描述，这里不再赘述。

每个定位光束发射装置用于以预定的扫射周期和预定的角速度向定位空间扫射定位光束。

其中，可以通过多种方式实现定位光束发射装置向其所在的定位空间扫射定位光束。例如，可以通过电机转动扫描、MEMS扫描镜扫描、单模光纤抖动扫描等多种方式实现定位光束发射装置向其所在的定位空间扫射定位光束。当然，对本领域技术人员来说，还可以有其它实现方式，此处不再赘述。

预定的扫射周期(T)可以对应于预定的角速度(ω)，也可以不对应。例如，在定位光束发射装置围绕扫射转轴做匀速圆周旋转时，可以认为扫射周期对应于预定的角速度，此时有T＝2π/ω。另一方面，在一些情况下，定位光束发射装置只需要转动不到一周，例如约四分之一周，即约90°，就可以使扫描光束完全扫描该子定位空间。这样，在扫描光束扫描子定位空间时和不扫描子定位空间时的旋转速度可以不同。或者，定位光束发射装置也可以被设置为使得扫描光束在子定位空间中往复扫描。在这些情况下，T≠2π/ω。

针对每个定位光束发射装置可以分别分配一个不同的编码。如上文所述，每个定位光束发射装置可以具有一种或多种扫射模式，因此，这里可以针对每个定位光束发射装置的每种扫射模式分别分配一个不同的编码，也可以针对每个定位光束发射装置分配编码，即分配给每个定位光束发射装置的一个编码可以对应于该定位光束发射装置的多种扫射模式。这里，优选地，可以针对每个定位光束发射装置的每种扫射模式分别分配一个不同的编码。

在定位光束发射装置开始扫射定位光束的时刻同时，或者与定位光束发射装置开始扫射定位光束的时间具有预定时间间隔的时刻，至少一个参照光源发射具有分配给定位光束发射装置的编码的参照光脉冲组。

这里，还可以是在在定位光束发射装置以一种扫射模式开始扫射定位光束的时刻同时，或者与定位光束发射装置以一种扫射模式开始扫射定位光束的时间具有预定时间间隔的时刻，至少一个参照光源发射具有分配给定位光束发射装置的扫射模式编码的参照光脉冲组。

其中，每个定位光束发射装置可以适于靠近一个参照光源设置，所述至少一个所述参照光源包括靠近该定位光束发射装置设置的参照光源。换句话说，在一个定位光束发射装置开始扫射定位光束的时刻同时，或者与定位光束发射装置开始扫射定位光束的时间具有预定时间间隔的时刻，靠近该定位光束发射装置设置的参照光源可以发射具有分配给定位光束发射装置的编码的参照光脉冲组。

进一步地，所述至少一个所述参照光源可以包括除了设置在所述定位光束发射装置的对角位置的参照光源的其余参照光源。

如图6所示，定位空间可以包括4个子定位空间(图中A、B、C、D所示)，以子定位空间A为例，在每个子定位空间内可以设有两个定位光束发射装置2。如图所示，两个定位光束发射装置2可以分别设置在子定位空间A内处于对角线的两个角落处，例如可以设置在子定位空间A的左下角和右上角。

其中，靠近每个定位光束发射装置2还可以设置一个参照光源1，可以为不同的定位光束发射装置2分配不同的编码，在定位光束发射装置2向其所在的子定位空间扫射定位光束时，与其靠近的参照光源1可以发射与分配给该定位光束发射装置2的编码相同的编码的参照光脉冲组。

进一步地，如图6所示，除了靠近定位光束发射装置2设置的参照光源，在每个子定位空间内的其它两个位置(如图6所示，例如可以是其余两个角落处)，还可以分别设有一个参照光源。以子定位空间A为例，还可以在子定位空间A的左上角和右下角处分别设置一个参照光源1。此时，不靠近定位光束发射装置2设置的其余参照光源1可以作为辅助参照光源发射相应编码的参照光脉冲组。

以子定位空间A为例，左下角和右上角处的参照光源可以分别发射一种编码的参照光脉冲组，左上角和右下角的参照光源则可以发射两种编码的参照光脉冲组。具体地说，在左下角的定位光束发射装置开始扫射定位光束的时刻同时，或者与左下角的定位光束发射装置开始扫射定位光束的时间具有预定时间间隔的时刻，左下角的参照光源可以作为“主参照光源”发射具有分配给所述左下角定位光束发射装置的编码的参照光脉冲组，此时，左上角和右下角的参照光源可以作为“辅助参照光源”发射与左下角的参照光源发射的参照光脉冲组具有相同编码的参照光脉冲组，并且右上角的参照光源不发光。相应地，在右上角的参照光源作为“主参照光源”发射参照光脉冲组时，左上角和右下角的参照光源也可以作为“辅助参照光源”发射与右上角的参照光源发射的参照光脉冲组具有相同编码的参照光脉冲组，并且左下角的参照光源不发光。

这里，左下角的参照光源和右上角的参照光源可以认为是两个相关联的参照光源，在其中一个参照光源作为主参照光源时，除了与该参照光源相关联的参照光源，同处一个子定位空间的其它参照光源可以与主参照光源同时发射具有分配给主参照光源的编码相同的编码的参照光脉冲组。

至此，以子定位空间A为例对图6中一个子定位空间中的定位光束发射装置和参照光源的发光机理做了详细说明。另外，参见图7，在图6所示的基础上，还可以在每个子定位空间的中心位置处设置一个参照光源。其中，中心位置处的参照光源可以发射与主参照光源相同的编码的参照光脉冲。以子定位空间A为例，在左下角的参照光源作为“主参照光源”发射具有分配给左下角的定位光束发射装置的编码的参照光脉冲组时，左上角、右下角以及中心位置处的三个参照光源都可以作为“辅助参照光源”发射与左下角的参照光源发射的参照光脉冲组具有相同编码的参照光脉冲组，并且右上角的参照光源不发光。

其中，中心位置处的参照光源在作为“辅助参照光源”发射参照光脉冲组时，其可以向不朝向“主参照光源”所在的位置发射与“主参照光源”发射的参照光脉冲组具有相同编码的参照光脉冲组。这里，中心位置处的参照光源可以有一个或多个朝向不同的发光面，可以通过启动不同数量的发光面或发光面的不同发光区域来实现向不朝向“主参照光源”所在的位置发射参照光脉冲组。

另外，对于图6所示的定位空间来说，在对角相邻的两个子定位空间中(如子定位空间B和子定位空间C属于对角相邻，子定位空间A和子定位空间D属于对角相邻)，在彼此靠近的对角位置附近(如子定位空间B中左下角处和子定位空间C中右上角处)，可以分别设置一个同步发射定位光束的定位光束发射装置，在彼此远离的对角位置附近(如子定位空间B中右上角处和子定位空间C中左下角处)，可以分别设置一个同步发射定位光束的定位光束发射装置。

这里述及的“同步发射”指的是发射定位光束的时间相同。例如，子定位空间B中右上角处的定位光束发射装置和子定位空间C中左下角的定位光束发射装置可以同时向各自所在的子定位空间扫射定位光束。在定位光束发射装置以多种扫射模式扫射定位光束时，这里的“同步发射”还可以是扫射模式的启动顺序相同、并且每种扫射模式下扫射定位光束的时间相同。

其中，对角相邻的两个子定位空间中同步发射的定光束发射装置可以具有不同的编码，即分别与对角相邻的两个子定位空间中同步发射的定光束发射装置相关联的参照光源所发射的参照光脉冲组的编码不同。

图6、图7示出了定位空间包括4个子定位空间时的状态示意图，其中，根据实际情况，定位空间还可以包括更多个子定位空间，并且多个子定位空间可以分成多个子定位空间组，每个子定位空间组可以包括预定数量个相邻子定位空间。可以为不同的子定位空间组中对应位置的定位光束发射装置分配相同的编码。即不同子定位空间组中对应位置处的定位光束发射装置和参照光源可以具有相同的布置方式并且可以同步工作。

例如图8所示，可以将图6所示的四个子定位空间认为是一个子定位空间组，然后可以在定位空间中按图6所示的布置方式布置多个(这里是4个)子定位空间组，不同子定位空间组中对应位置的定位光束发射装置和/或参照光源可以具有相同的参数设置，并且可以同步工作。如图7所示，A、B、C、D构成一个子定位空间组，A′、B′、C′、D′构成一个子定位空间组，并且子定位空间A和子定位空间A′可以认为是对应位置的子定位空间，子定位空间A中左下角的定位光束发射装置和子定位空间A′中左下角的定位光束发射装置就可以认为是对应位置的定位光束发射装置，其可以以相同的参数同步向各自所在的子定位空间扫射定位光束。由此，可以在定位空间中重复布置多个子定位空间组，从而可以实现定位空间的扩展。

参见图9，定位空间可以包括四个对应于水平面上的方向区域的子定位空间(图中A、B、C、D所示)，在每个子定位空间中的四个角落处可以分别设置一个定位光束发射装置2和一个参照光源1。

在其中一个定位光束发射装置开始扫射定位光束的时刻同时，或者与该定位光束发射装置开始扫射定位光束的时间具有预定时间间隔的时刻，与该定位光束发射装置属于同一个子定位空间的四个参照光源中，除了设置在该定位光束发射装置的对角位置的一个参照光源，其它参照光源可以同时发射具有分配给该定位光束发射装置的扫射模式的编码的参照光脉冲组。

以子定位空间C为例，在左下角的参照光源发射参照光脉冲组的同时，位于左上角和右下角的参照光源也可以以相同的编码发射参照光脉冲组，而位于右上角的第一参照光源不发光。这里，之所以限定位于右上角的参照光源不发光，主要是为了防止定位过程中可能产生的干扰。具体来说，对于子定位空间B和子定位空间C来说，子定位空间C中左下角的定位光束发射装置和子定位空间B中右上角的定位光束发射装置可以同时扫射定位光束。在它们扫射定位光束的时候，假如子定位空间C中右上角的参照光源也发射参照光脉冲组，那么子定位空间B中右上角的参照光源所发射的参照光脉冲组就有可能会覆盖子定位空间C中右上角部分区域，由于子定位空间B中右上角的参照光源所发射的参照光脉冲组的方向和子定位空间C中右上角的参照光源所发射的参照光脉冲组的方向基本一致，所以在待定位物体移动到子定位空间C的右上角部分区域时，设置在待定位物体上的接收器就有可能会接收到两种不同的参照光脉冲组，此时就无法根据接收的参照光脉冲组，对接收到的定位光束进行区分，从而会对定位过程造成干扰。由此，在子定位空间C中左下角的定位光束发射装置扫射定位光束的时候，除了设置在该定位光束发射装置的对角位置(右上角)的参照光源，与该定位光束发射装置同属一个子定位空间中的其余三个参照光源均可以发射具有分配给该定位光束发射装置的编码的参照光脉冲组。

至此，以子定位空间对应于水平面上的方形区域为例，结合图6-9详细介绍了几种在子定位空间内布置参照光源和定位光束发射装置的结构示意图。其中，图6-图9仅是示意性的说明，基于本发明的定位光信号发射系统以及子定位空间的具体形状、数量，还可以有多种不同的布置方式。例如，每个子定位空间中设置的定位光束发射装置、参照光源的数量还可以是5个、6个等等，并且根据实际情况还可以有其它多种布置方式，这里不再赘述。

图10示出了根据本发明另一实施例的定位系统的示意性方框图。

参见图10，本发明实施例的定位系统30包括定位光信号发射系统20和多个接收器(如图中第一接收器3-1、第二接收器3-2、…、第N接收器3-N所示)。

接收器的数量可以根据实际情况设定，多个接收器适于固定在待定位物体的外表面的多个不同位置，且多个光束接收器之间的相对空间位置关系固定。接收器可以接收定位光信号发射系统20定位光束发射装置发射的定位光束，也可以接收定位光信号发射系统20中的参照光源发射系统发出的参照光脉冲。

其中，关于定位光信号发射系统20已在上文做了详细说明，这里不再赘述。

另外，如图10所示，本发明实施例的定位系统30还可以包括处理器4，处理器4分别与多个接收器连接(可以是有线连接，也可以是无线连接)。

如上文所述，参照光源所发射的参照光脉冲可以用来对其所关联的定位光束发射装置所扫射的定位光束进行编码，因此，处理器4可以根据一个扫射周期内既接收到参照光脉冲组又接收到定位光束的接收器所接收到的参照光脉冲组的编码，确定该接收器所接收到的定位光束所对应的定位光束发射装置，然后再根据多个接收器在一个扫射周期内分别接收到定位光束的时间、角速度、相对空间位置关系以及所确定的定位光束发射装置的预定位置，确定待定位物体的位置。

具体来说，参照光源发射的参照光脉冲组可以作为其所关联的定位光束发射装置所发射的定位光束的扫射期间的起始信号，所以可以根据接收的参照光脉冲组和定位光信号的时间差、定位光束发射装置的角速度，确定该接收器相对于定位光束发射装置的零角度线的偏离方向，从而可以确定该接收器相对于其所接收的参照光脉冲组所对应的定位光束发射装置的预估方向。

其中，零角度线是定位光束发射装置在每个扫射周期内扫射期间的起始时刻所扫射的定位光束在传播方向上的平面。预估方向可以用坐标表示，也可以用立体角表示，例如，预估方向可以是偏离定位光束发射装置的零角度线一定立体角时的方向，也可以是相对于定位光束发射装置的方向。

根据多个接收器相对于定位光束发射装置的预估方向以及多个接收器之间的预定相对空间位置关系，就可以确定待定位物体的位置信息。

进一步地，如上文所述，定位光束发射装置可以以多种扫射模式向其所在的子定位空间扫射定位光束。这里定位光束发射装置可以以两种扫射模式为例，与定位光束发射装置关联的参照光源可以分别发出对应于两种扫射模式的参照光脉冲组。下面以定位光束发射装置发射分别向其所在的子定位空间横向扫射定位光束和纵向扫射定位光束为例，对确定待定位物体的位置的过程做进一步详细说明。

在定位光束发射装置在每个扫射周期内发射两种定位光束时，接收器可以在每个扫射周期内接收到分别对应于两种扫射模式的定位光束和参照光脉冲组。

由此，可以根据在同一个扫射周期内分别接收到横向扫射模式下的参照光脉冲组和纵向扫射模式下的参照光脉冲组的多个接收器在两种扫射模式下接收到的定位光束和相应的参照光脉冲组的接收时间差，确定多个接收器在横向扫射模式下分别对应于同一定位光束发射装置的第一方向和多个接收器在纵向扫射模式下分别对应于同一定位光束发射装置的第二方向。对于同一接收器来说，定位光束发射装置和接收器都处于第一方向和第二方向所在的平面上，因此这两个平面的交线方向即为该接收器相对于定位光束发射装置的方向。由此，可以确定多个接收器所处的交线方向，然后根据多个接收器之间的相对空间位置关系就可以得出待定位物体所处的三维位置信息。

上文中已经参考附图详细描述了根据本发明的参照光源系统、定位发射系统、定位系统及编码实现方法。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (9)

1.一种用于辅助定位的参照光源系统，包括：

M个参照光源，每个所述参照光源用于向预定的有效照射范围发射参照光脉冲组，其中，每个所述参照光脉冲组包括J个脉冲，所述脉冲的脉冲长度和/或相邻脉冲之间的时间间隔选自K种不同的预定脉冲长度和/或L种不同的预定时间间隔，每种预定脉冲长度和/或预定时间间隔代表一个编码单元值，从而使得所述参照光脉冲组具有相应的编码，其中，M是大于或等于1的自然数，J、K、L均是大于或等于2的自然数，

所述M个参照光源分成一个或多个参照光源组，每个所述参照光源组对应一个子定位空间，在对角相邻的两个子定位空间中：在彼此靠近的对角位置附近，分别设置一个同步发射定位光束的定位光束发射装置；在彼此远离的对角位置附近，分别设置一个同步发射定位光束的定位光束发射装置，靠近每个定位光束发射装置设置一个参照光源，

在子定位空间中的定位光束发射装置开始扫射定位光束的时刻同时，或者与定位光束发射装置开始扫射定位光束的时间具有预定时间间隔的时刻，所述参照光源组中至少一个参照光源发射具有分配给定位光束发射装置的编码的参照光脉冲组，所述至少一个参照光源包括靠近该定位光束发射装置设置的参照光源，以及所述参照光源组中除了设置在该定位光束发射装置的对角位置的参照光源的其余参照光源。

2.根据权利要求1所述的参照光源系统，其中，

为每个所述参照光源分配一个或多个所述编码，以分别代表与所述参照光源关联的定位光束发射装置的一种或多种扫射模式。

3.一种用于辅助定位的定位光信号发射系统，包括：

根据权利要求1或2所述的参照光源系统；以及

N个定位光束发射装置，用于以预定的扫射周期和预定的角速度向定位空间扫射定位光束，针对每个所述定位光束发射装置分配一个不同的所述编码，N是大于或等于1的自然数，所述定位空间包括多个子定位空间，所述多个子定位空间分成多个子定位空间组，每个所述子定位空间组包括预定数量个相邻子定位空间，为不同的所述子定位空间组中对应位置的定位光束发射装置分配相同的编码。

4.根据权利要求3所述的定位光信号发射系统，其中，

每个所述定位光束发射装置分别具有一种或多种扫射模式，针对每个所述定位光束发射装置的每种扫射模式分别分配一个不同的所述编码，

在定位光束发射装置以一种扫射模式开始扫射所述定位光束的时刻同时，或者与所述定位光束发射装置以一种扫射模式开始扫射所述定位光束的时间具有预定时间间隔的时刻，至少一个所述参照光源发射具有分配给所述定位光束发射装置的所述扫射模式编码的参照光脉冲组。

5.根据权利要求3所述的定位光信号发射系统，其中，所述子定位空间对应于水平面上的方形区域，

在所述子定位空间中的四个角落处分别设置一个定位光束发射装置和一个参照光源，

在定位光束发射装置开始扫射所述定位光束的时刻同时，或者与所述定位光束发射装置开始扫射所述定位光束的时间具有预定时间间隔的时刻，与所述定位光束发射装置属于同一个子定位空间的四个参照光源中，除了设置在所述定位光束发射装置的对角位置的一个参照光源，其它参照光源同时发射具有分配给所述定位光束发射装置的编码的参照光脉冲组。

6.一种定位系统，包括：

权利要求3-5中任一项所述的定位光信号发射系统；以及

多个接收器，适于固定在待定位物体的外表面的多个不同位置，用于接收所述定位光束以及所述参照光脉冲组，所述多个光束接收器之间的相对空间位置关系固定。

7.根据权利要求6所述的定位系统，还包括；

处理器，分别与所述多个接收器连接，所述处理器根据一个扫射周期内既接收到参照光脉冲组又接收到定位光束的接收器所接收到的参照光脉冲组的编码，确定该接收器所接收到的定位光束所对应的定位光束发射装置。

8.根据权利要求7所述的定位系统，其中，

所述处理器根据多个所述接收器在一个扫射周期内分别接收到所述定位光束的时间、所述角速度、所述相对空间位置关系以及所确定的定位光束发射装置的预定位置，确定所述待定位物体的位置。

9.一种用于辅助定位的参照光源的编码实现方法，用于实现对M个参照光源所发射的参照光的编码，该方法包括：

使所述参照光源向预定的有效照射范围发射参照光脉冲组，所述参照光脉冲组包括J个脉冲，其中，

每个所述脉冲的脉冲长度是分别基于所述编码从K种不同的预定脉冲长度选取的，每种预定脉冲长度代表一个编码单元值，并且/或者

每两个相邻脉冲之间的时间间隔是分别基于所述编码从L种不同的预定时间间隔中选取的，每种预定时间间隔代表一个编码单元值，

其中，M是大于或等于1的自然数，J、K、L均是大于或等于2的自然数，

其中，所述M个参照光源分成一个或多个参照光源组，每个所述参照光源组对应一个子定位空间，在对角相邻的两个子定位空间中：在彼此靠近的对角位置附近，分别设置一个同步发射定位光束的定位光束发射装置；在彼此远离的对角位置附近，分别设置一个同步发射定位光束的定位光束发射装置，靠近每个定位光束发射装置设置一个参照光源，

在子定位空间中的定位光束发射装置开始扫射定位光束的时刻同时，或者与定位光束发射装置开始扫射定位光束的时间具有预定时间间隔的时刻，所述参照光源组中至少一个参照光源发射具有分配给定位光束发射装置的编码的参照光脉冲组，所述至少一个参照光源包括靠近该定位光束发射装置设置的参照光源，以及所述参照光源组中除了设置在该定位光束发射装置的对角位置的参照光源的其余参照光源。

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