CN107229055B - 移动设备定位方法和移动设备定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种移动设备的定位方法，包括：确定移动设备相对第一坐标系第一轴正方向的第一角度，以及相对第一坐标系第二轴正方向的第二角度；确定与第一轴正方向成第一角度的平面的第一法向量，以及与第二轴正方向成第二角度的平面的第二法向量；计算在第一坐标系中从第一扫描设备到移动设备的第一待转换向量；根据确定第一待转换向量的方式确定在第二坐标系中从第二扫描设备到移动设备的第二待转换向量；根据第一待转换向量和第二待转换向量确定移动设备的位置。通过本发明的技术方案，可以确定移动设备的实时位置，计算量小、延时和成本也低，并且算法简单。

Description

移动设备定位方法和移动设备定位装置

技术领域

本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种移动设备定位方法和一种移动设备定位装置。

背景技术

随着新型移动设备例如手机、平板电脑、可穿戴设备等物联网设备性能飞速提高和基于位置感知应用的激增，定位服务发挥了越来越重要的作用。近年来，定位服务的相关技术和产业正向室内发展，以提供无所不在的基于位置的服务。实用的室内定位方法需要满足特定要求，主要包括以下几个方面：精度、覆盖范围、可靠性、成本、功耗、可扩展性和响应时间。特别是在VR(Virtual Reality，虚拟现实)/AR(Augmented Reality，增强现实)领域，定位技术已经成为VR/AR交互式体验的根本所在。

目前，VR/AR领域的定位技术主要包括：

1、惯性传感器(陀螺仪、加速度计、磁力计等)定位：

通过惯性传感器估计用户的运动状态，推测运动轨迹，从而得到相对初始点或者参考点的相对位置。

该定位方法存在误差累计效应，时间越长，误差越大。通常需要结合其他定位方法进行辅助定位，导致实现起来较为复杂。

2、基于光学和计算机视觉定位(摄像头摄像采集马克点+图像处理)：

根据马克点的放置形式，分为由内向外式感知和由外向内式感知两种，主要利用摄像头采集到信息后进行图像处理，但是图像信号数据量较大，处理过程会造成系统很大的负担，从而导致严重的延时现象，用户体验较差。

3、基于Wifi信号的定位：

1)一种是基于接收信号的强度进行三边测量定位，通过信号强度和已知信号衰弱模型来估计距离并画圆求交点；2)另一种是基于传输时间定位，通过测量无线信号在两个节点之间的往返传输时间，并用该时间推测节点间的距离，多点推测并画圆算交点。但是这两种方式都由于信号易受干扰而容易导致定位不准确。

发明内容

本发明提供一种移动设备的定位方法和一种移动设备的定位装置，以解决相关技术中的不足。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种移动设备的定位方法，包括：

通过以下方式确定在第一坐标系中从第一扫描设备到所述移动设备的第一待转换向量：

确定移动设备相对第一坐标系第一轴正方向的第一角度，以及相对第一坐标系第二轴正方向的第二角度；

确定与所述第一轴正方向成所述第一角度的平面的第一法向量，以及与所述第二轴正方向成所述第二角度的平面的第二法向量；

根据所述第一法向量和所述第二法向量的叉乘计算在所述第一坐标系中从所述第一扫描设备到所述移动设备的第一待转换向量；

根据确定所述第一待转换向量的方式确定在第二坐标系中从第二扫描设备到所述移动设备的第二待转换向量；其中，所述第一坐标系为以所述第一扫描设备所在位置为第一原点的坐标系，所述第二坐标系为以所述第二扫描设备所在位置为第二原点的二坐标系；

根据所述第一待转换向量和所述第二待转换向量确定所述移动设备的位置。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种移动设备的定位装置，包括：

角度确定单元，用于确定移动设备相对第一坐标系第一轴正方向的第一角度，以及相对第一坐标系第二轴正方向的第二角度；

向量确定单元，用于确定与所述第一轴正方向成所述第一角度的平面的第一法向量，以及与所述第二轴正方向成所述第二角度的平面的第二法向量；

向量计算单元，用于根据所述第一法向量和所述第二法向量的叉乘计算在所述第一坐标系中从所述第一扫描设备到所述移动设备的第一待转换向量；

其中，所述角度确定单元、向量确定单元和向量计算单元还用于根据确定所述第一待转换向量的方式确定在第二坐标系中从第二扫描设备到所述移动设备的第二待转换向量；其中，所述第一坐标系为以所述第一扫描设备所在位置为第一原点的坐标系，所述第二坐标系为以所述第二扫描设备所在位置为第二原点的二坐标系；

位置确定单元，用于根据所述第一待转换向量和所述第二待转换向量确定所述移动设备的位置。

由上述实施例可知，可以通过两个扫描设备分别进行计算扫描来确定移动设备的位置，其中处理过程只需涉及坐标系中向量的确定，以及坐标系之间向量的转换，无需其他复杂算法，使得计算量较小、延时和成本也较低，并且算法简单，计算所依据的物理量可以准确获取，从而定位可靠性更高，可以适用于VR、AR等产品，可以给用户带来更好的使用体验。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1示出了根据本发明一个实施例的一种移动设备的定位方法的示意流程图。

图2示出了根据本发明一个实施例的应用场景示意图。

图3示出了根据本发明一个实施例的坐标系的示意图。

图4示出了根据本发明一个实施例的第一扫描设备以第一轴为轴进行扫描的示意图。

图5示出了根据本发明一个实施例的第一扫描设备以第二轴为轴进行扫描的示意图。

图6示出了根据本发明一个实施例的第一角度的示意图。

图7示出了根据本发明一个实施例的第二角度的示意图。

图8示出了根据本发明一个实施例的第一法向量的示意图。

图9示出了根据本发明一个实施例的第二法向量的示意图。

图10示出了根据本发明一个实施例的第二扫描设备以第四轴为轴进行扫描的示意图。

图11示出了根据本发明一个实施例的第二扫描设备以第五轴为轴进行扫描的示意图。

图12示出了根据本发明一个实施例的第一角度的示意图。

图13示出了根据本发明一个实施例的第二角度的示意图。

图14示出了根据本发明一个实施例的第一法向量的示意图。

图15示出了根据本发明一个实施例的第二法向量的示意图。

图16示出了根据本发明一个实施例的第一交点和第二交点的中点的示意图。

图17示出了根据本发明一个实施例的另一种移动设备的定位方法的示意流程图。

图18示出了根据本发明一个实施例的又一种移动设备的定位方法的示意流程图。

图19示出了根据本发明一个实施例的又一种移动设备的定位方法的示意流程图。

图20示出了根据本发明一个实施例的又一种移动设备的定位方法的示意流程图。

图21示出了根据本发明一个实施例的一种移动设备的定位装置的示意框图。

图22示出了根据本发明一个实施例的另一种移动设备的定位装置的示意框图。

图23示出了根据本发明一个实施例的又一种移动设备的定位装置的示意框图。

图24示出了根据本发明一个实施例的又一种移动设备的定位装置的示意框图。

图25示出了根据本发明一个实施例的又一种移动设备的定位装置的示意框图。

图26示出了根据本发明一个实施例的又一种移动设备的定位装置的示意框图。

图27为本发明移动设备的定位装置所在设备的一种硬件结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1示出了根据本发明一个实施例的一种移动设备的定位方法的示意流程图，该方法可以应用于移动设备，也可以应用于第一扫描设备或者第二扫描设备，还可以应用于一个独立的处理设备。如图1所示，该方法包括：

步骤S1，通过以下方式确定在第一坐标系中从第一扫描设备到所述移动设备的第一待转换向量：

步骤S11，确定移动设备相对第一坐标系第一轴正方向的第一角度，以及相对第一坐标系第二轴正方向的第二角度；

步骤S12，确定与所述第一轴正方向成所述第一角度的平面的第一法向量，以及与所述第二轴正方向成所述第二角度的平面的第二法向量；

步骤S13，根据所述第一法向量和所述第二法向量的叉乘计算在所述第一坐标系中从所述第一扫描设备到所述移动设备的第一待转换向量；

步骤S2，根据确定所述第一待转换向量的方式确定在第二坐标系中从第二扫描设备到所述移动设备的第二待转换向量；其中，所述第一坐标系为以所述第一扫描设备所在位置为第一原点的坐标系，所述第二坐标系为以所述第二扫描设备所在位置为第二原点的二坐标系；

步骤S3，根据所述第一待转换向量和所述第二待转换向量确定所述移动设备的位置。

在一个实施例中，移动设备可以是手机、平板电脑等移动终端，也可以是VR/AR头盔，游戏手柄的智能设备。以下主要在移动设备为VR/AR头盔的情况下对实施例进行示例性说明。

在一个实施例中，根据所述第一待转换向量和所述第二待转换向量确定所述移动设备的位置的方式可以是，将第二待转换向量转换到第一坐标系中，然后根据转换后的向量和第一待转换向量(例如交点)确定移动设备在第一坐标系中的位置。

在一个实施例中，根据所述第一待转换向量和所述第二待转换向量确定所述移动设备的位置的方式还可以是，将第一待转换向量和第二待转换向量分别转换到第三坐标系中，其中，第三坐标系可以是以移动设备所处空间中的任一点为第三原点，建立的坐标系。然后根据转换后的两个向量(例如交点)确定移动设备在第三坐标系中的位置。以下主要结合该实施例进行示例性说明。

图2示出了根据本发明一个实施例的应用场景示意图。

在一个实施例中，如图2所示，第一扫描设备1和第二扫描设备2可以处在相同的高度，当然，也可以根据需要将第一扫描设备1和第二扫描设备2设置在不同高度。其中，第一扫描设备和第二扫描设备可以分别发出激光扫描信号，对移动设备3进行扫描。

图3示出了根据本发明一个实施例的坐标系的示意图。

在一个实施例中，在图2所示实施例的基础上，以第一扫描设备1所在位置A为第一原点，建立第一坐标系，以第二扫描设备2所在位置B为第二原点，建立第二坐标系，以移动设备所处空间中的任一点C为第三原点，建立第三坐标系。

其中，可以确定所述第一原点在所述第三坐标系中的第一坐标OrgA＝(Xa0,Ya0,Za0)，以及所述第二原点在所述第三坐标系中的第二坐标OrgB＝(Xb0,Yb0,Za0)。

在一个实施例中，将一个坐标系中的坐标、向量等转换到另一个坐标系中，可以通过变换矩阵进行转换，而变换矩阵可以拆分为一个平移矩阵和一个旋转矩阵，而第一坐标中的Xa0就相当于第一坐标系到第三坐标系的平移矩阵中x轴对应的平移量，第一坐标中的Ya0就相当于第一坐标系到第三坐标系的平移矩阵中y轴对应的平移量，第一坐标中的Za0就相当于第一坐标系到第三坐标系的平移矩阵中z轴对应的平移量；类似地，第二坐标中的Xb0就相当于第二坐标系到第三坐标系的平移矩阵中x轴对应的平移量，第二坐标中的Yb0就相当于第二坐标系到第三坐标系的平移矩阵中y轴对应的平移量，第二坐标中的Zb0就相当于第二坐标系到第三坐标系的平移矩阵中z轴对应的平移量。

在一个实施例中，步骤S11，确定移动设备相对第一坐标系第一轴正方向的第一角度，以及相对第一坐标系第二轴正方向的第二角度，具体可以通过以下步骤完成。

图4示出了根据本发明一个实施例的第一扫描设备以第二轴为轴进行扫描的示意图。图5示出了根据本发明一个实施例的第一扫描设备以第一轴为轴进行扫描的示意图。

步骤S111，获取所述第一扫描设备以第一角速度以所述第二轴为轴进行扫描的第一起始时刻，以及扫描到所述移动设备的第一截止时刻，获取所述第一扫描设备以第二角速度以所述第一轴为轴进行扫描的第二起始时刻，以及扫描到所述移动设备的第二截止时刻；

步骤S112，根据所述第一截止时刻与所述第一起始时刻的差值与所述第一角速度之积，计算所述第一角度，根据所述第二截止时刻与所述第二起始时刻的差值与所述第二角速度之积，计算所述第二角度。

在一个实施例中，如图4所示，第二轴可以是第一坐标系的y轴，扫描的方向可以是如图4所示从x轴正方向到x轴负方向，也可以是从x轴负方向到x轴正方向，具体可以根据需要进行设置。

在一个实施例中，以y轴为轴扫描的范围可以根据需要进行设置，例如可以设置为从x轴正方向开始扫描，到z轴正方向停止，也即扫描90°。也可以从x轴正方向开始扫描，到x轴负方向停止，也即扫描180°。

在一个实施例中，如图5所示，第一轴可以是第一坐标系的x轴，扫描的方向可以是如图5所示从y轴正方向到y轴负方向，也可以是从y轴负方向到y轴正方向，具体可以根据需要进行设置。

在一个实施例中，以x轴为轴扫描的范围可以根据需要进行设置，例如可以设置为从y轴正方向开始扫描，到z轴正方向停止，也即扫描90°。也可以从y轴正方向开始扫描，到y轴负方向停止，也即扫描180°。

在一个实施例中，在第一扫描设备中可以设置有通信模块，可以将开始扫描的第一起始时刻t0a和第二起始时刻t3a传输至移动设备。

在一个实施例中，在移动设备上可以设置有光电传感器，在接收到第一起始时刻t0a后接收到激光扫描信号时，可以生成电信号，移动设备中的控制电路可以记录该电信号的生成时间作为第一截止时刻t2a。以及在接收到第二起始时刻t3a后接收到激光扫描信号时，可以生成电信号，移动设备中的控制电路可以记录该电信号的生成时间作为第二截止时刻t5a。

在一个实施例中，第一角速度ω1和第二角速度ω2可以根据需要进行设置，既可以将两者设置为相等，也可以将两者设置为不相等。

图6示出了根据本发明一个实施例的第一角度的示意图。图7示出了根据本发明一个实施例的第二角度的示意图。在图6和图7中，简化了移动设备的示意图。

在一个实施例中，如图6所示，以从x轴正方向开始扫描为例，当扫描激光以ω1角速度从t0a开始扫描，到t2a扫描到移动设备，那么扫描过的第一角度θa＝(t2a-t0a)*ω1。

在一个实施例中，如图7所示，以从第y轴正方向开始扫描为例，当扫描激光以ω2角速度从t3a开始扫描，到t5a扫描到移动设备，那么扫描过的第二角度φa＝(t5a-t3a)*ω2。

在一个实施例中，步骤S12，确定与所述第一轴正方向成所述第一角度的平面的第一法向量，以及与所述第二轴正方向成所述第二角度的平面的第二法向量，具体可以通过以下步骤完成。

步骤S121，确定垂直于所述第一坐标系的第三轴和所述第一轴所构成的平面，且与所述第一轴的正方向的夹角等于所述第一角度的第一平面，其中，所述第一平面位于所述第一扫描设备的扫描范围内；

步骤S122，计算所述第一平面的第一法向量；

步骤S123，确定垂直于所述第一轴和所述第二轴所构成的平面，且与所述第二轴的正方向的夹角等于所述第二角度的第二平面，其中，所述第二平面位于所述第一扫描设备的扫描范围内；

步骤S124，计算所述第二平面的第二法向量。

图8示出了根据本发明一个实施例的第一法向量的示意图。

在一个实施例中，如图8所示，在图6所示实施例的基础上，第一坐标系的第三轴可以是z轴，第一平面可以为如图8所示的A1A2A3A4，第一平面即以y轴为轴的扫描激光在扫描到移动设备时，扫描激光所处的平面，由于第一平面以y轴为轴转动，因此垂直于xAz平面，并且与x轴正方向成第一角度θa。在确定了第一平面A1A2A3A4后，可以进一步确定第一法向量

其中，

图9示出了根据本发明一个实施例的第二法向量的示意图。

在一个实施例中，如图9所示，在图7所示实施例的基础上，第二平面可以为如图9所示的A5A6A7A8，第二平面即以x轴为轴的扫描激光在扫描到移动设备时，扫描激光所处的平面，由于第二平面以x轴为轴转动，因此垂直于yAz平面，并且与y轴正方向成第一角度φa。在确定了第二平面A5A6A7A8后，可以进一步确定第二法向量

其中，

在一个实施例中，步骤S13，根据所述第一法向量和所述第二法向量的叉乘计算在所述第一坐标系中从所述第一扫描设备到所述移动设备的第一待转换向量

其中第一待转换向量即与第一平面和第二平面相交的直线(也即从A点到移动设备的直线)所在的向量。

在一个实施例中，除了通过上述步骤确定第一待转换向量，还可以通过第一扫描设备接收对所述移动设备进行激光扫描时移动设备的反射的激光，从而根据反射的激光的方向，来确定移动设备在第一坐标系中的坐标，进而将A点到移动设备在第一坐标系中的坐标所形成的向量作为第一待转换向量。

以下根据确定所述第一待转换向量的方式，示例性的描述如何确定在第二坐标系中从第二扫描设备到所述移动设备的第二待转换向量。

在一个实施例中，确定在第二坐标系中从第二扫描设备到所述移动设备的第二待转换向量包括以下步骤：

确定移动设备相对第二坐标系第四轴正方向的第三角度，以及相对第二坐标系第五轴正方向的第四角度；

确定与所述第四轴正方向成所述第三角度的平面的第三法向量，以及与所述第五轴正方向成所述第四角度的平面的第四法向量；

根据所述第三法向量和所述第四法向量的叉乘计算在所述第二坐标系中从所述第二扫描设备到所述移动设备的第二待转换向量。

图10示出了根据本发明一个实施例的第二扫描设备以第五轴为轴进行扫描的示意图。图11示出了根据本发明一个实施例的第二扫描设备以第四轴为轴进行扫描的示意图。

获取所述第二扫描设备以第三角速度以所述第二坐标系的第五轴为轴进行扫描的第三起始时刻，以及扫描到所述移动设备的第三截止时刻，获取所述第二扫描设备以第四角速度以所述第二坐标系的第四轴为轴进行扫描的第四起始时刻，以及扫描到所述移动设备的第四截止时刻

根据所述第三截止时刻与所述第三起始时刻的差值与所述第三角速度之积，计算所述第三角度，根据所述第四截止时刻与所述第四起始时刻的差值与所述第四角速度之积，计算所述第四角度。

在一个实施例中，如图10所示，第五轴可以是第二坐标系的y轴，扫描的方向可以是如图10所示从x轴正方向到x轴负方向，也可以是从x轴负方向到x轴正方向，具体可以根据需要进行设置。

在一个实施例中，以y轴为轴扫描的范围可以根据需要进行设置，例如可以设置为从x轴正方向开始扫描，到z轴正方向停止，也即扫描90°。也可以从x轴正方向开始扫描，到x轴负方向停止，也即扫描180°。

在一个实施例中，如图11所示，第四轴可以是第二坐标系的x轴，扫描的方向可以是如图11所示从y轴正方向到y轴负方向，也可以是从y轴负方向到y轴正方向，具体可以根据需要进行设置。

在一个实施例中，以x轴为轴扫描的范围可以根据需要进行设置，例如可以设置为从y轴正方向开始扫描，到z轴正方向停止，也即扫描90°。也可以从y轴正方向开始扫描，到y轴负方向停止，也即扫描180°。

在一个实施例中，在第二扫描设备中可以设置有通信模块，可以将开始扫描的第三起始时刻t0b和第四起始时刻t3b传输至移动设备。

在一个实施例中，在移动设备上可以设置有光电传感器，在接收到第三起始时刻t0b后接收到激光扫描信号时，可以生成电信号，移动设备中的控制电路可以记录该电信号的生成时间作为第三截止时刻t2b。以及在接收到第四起始时刻t3b后接收到激光扫描信号时，可以生成电信号，移动设备中的控制电路可以记录该电信号的生成时间作为第四截止时刻t5b。

在一个实施例中，第三角速度ω3和第四角速度ω4可以根据需要进行设置，既可以将两者设置为相等，也可以将两者设置为不相等。

图12示出了根据本发明一个实施例的第三角度的示意图。图13示出了根据本发明一个实施例的第四角度的示意图。在图12和图13中，简化了移动设备的示意图。

在一个实施例中，如图12所示，以从x轴正方向开始扫描为例，当扫描激光以ω3角速度从t0b开始扫描，到t2b扫描到移动设备，那么扫描过的第三角度θb＝(t2b-t0b)*ω3。

在一个实施例中，如图13所示，以从y轴正方向开始扫描为例，当扫描激光以ω4角速度从t3b开始扫描，到t5b扫描到移动设备，那么扫描过的第四角度φb＝(t5b-t3b)*ω4。

确定垂直于所述第二坐标系的第六轴和所述第四轴所构成的平面，且与所述第四轴的正方向的夹角等于所述第三角度的第三平面，其中，所述第三平面位于所述第二扫描设备的扫描范围内。

计算所述第三平面的第三法向量。

确定垂直于所述第四轴和所述第五轴所构成的平面，且与所述第五轴的正方向的夹角等于所述第四角度的第四平面，其中，所述第四平面位于所述第二扫描设备的扫描范围内。

计算所述第四平面的第四法向量。

图14示出了根据本发明一个实施例的第三法向量的示意图。

在一个实施例中，如图14所示，在图12所示实施例的基础上，第二坐标系的第六轴可以是z轴，第三平面可以为如图14所示的B1B2B3B4，第三平面即以y轴为轴的扫描激光在扫描到移动设备时，扫描激光所处的平面，由于第三平面以y轴为轴转动，因此垂直于xBz平面，并且与x轴正方向成第三角度θb。在确定了第一平面B1B2B3B4后，可以进一步确定第三法向量

其中，

图15示出了根据本发明一个实施例的第二法向量的示意图。

在一个实施例中，如图15所示，在图13所示实施例的基础上，第四平面可以为如图15所示的B5B6B7B8，第四平面即以x轴为轴的扫描激光在扫描到移动设备时，扫描激光所处的平面，由于第四平面以x轴为轴转动，因此垂直于yBz平面，并且与y轴正方向成第四角度φb。在确定了第四平面B5B6B7B8后，可以进一步确定第四法向量

其中，

根据所述第三法向量和所述第四法向量的第二法向量的叉乘计算在所述第二坐标系中从所述第二扫描设备到所述移动设备的第二待转换向量

其中，第二待转换向量即第三平面和第四平面相交的直线(也即从B点到移动设备的直线)平行的向量。

在确定第一待转换向量和第二待转换向量后，可以进一步地，确定第一待转换向量在第三坐标系中分别对应的第一目标向量，以及第二待转换向量在第三坐标系中分别对应的第二目标向量。

在一个实施例中，可以预先确定第一坐标系到第三坐标系的第一旋转矩阵Ma，以及第二坐标系到第三坐标系的第二旋转矩阵Mb，然后通过旋转矩阵将第一待转换向量和第二待转换向量分别转换至第三坐标系。

其中，第一目标向量

第二目标向量

在一个实施例中，步骤S3，根据所述第一待转换向量和所述第二待转换向量确定所述移动设备的位置。可以通过如下步骤实现。

步骤S31，计算所述第一待转换向量在所述第三坐标系中对应的第一目标向量，以及所述第二待转换向量在所述第三坐标系中对应的第二目标向量；

步骤S32，根据所述第一原点在所述第三坐标系中的第一坐标以及所述第一目标向量确定第一直线，根据所述第二原点在所述第三坐标系中的第二坐标以及所述第二目标向量确定第二直线；

步骤S33，确定所述第三坐标系中到所述第一直线和所述第二直线的距离之和最小的坐标作为所述移动设备在所述第三坐标系中的坐标。

在一个实施例中，经过步骤S31实现了通过变换矩阵对坐标系之间向量的旋转，进一步地，再对向量进行平移即可完成向量的转换，例如根据旋转得到的第一目标向量，确定平行于第一目标向量，且通过第一坐标OrgA＝(Xa0,Ya0,Za0)的向量，即将第一待转换向量转换到第三坐标系后的向量，而该向量所在的第一直线，则通过第一坐标和移动设备所在的位置。

相应地，根据旋转得到的第二目标向量，确定平行于第二目标向量，且通过第二坐标OrgB＝(Xb0,Yb0,Za0)的向量，即将第二待转换向量转换到第三坐标系后的向量，该向量所在的第二直线，则通过第二坐标和移动设备所在的位置。

在一个实施例中，若移动设备的体积可以忽略，也即移动设备在第一坐标系、第二坐标系和第三坐标系中可以等同于一个点，那么可以第一直线和第二直线相交于一点，那么可以根据第一直线和第二直线的交点直接确定移动设备在第三坐标系中的坐标。

图16示出了本发明一个实施例的第一交点和第二交点的中点的示意图。

在一个实施例中，若移动设备的体积不可忽略，那么第一直线和第二直线极小概率相交，可以视为不相交，在这种情况下，可以将第三坐标系中到第一直线和第二直线的距离之和最小的坐标作为移动设备在第三坐标系中的坐标，例如将垂直于第一直线和第二直线和第三直线，与第一直线第一交点和与第二直线的第二交点的中点作为移动设备在第三坐标系中的坐标。具体可以通过如下算法实现。

设第一坐标对应点为P0，第二坐标对应点为Q0，第一目标向量简化表示为

第二目标向量简化表示为

第一直线

第二直线

其中，s和t分别为标量参数。

那么Q0到P0的向量

设

则denom＝ac-bb，则第一条线到第二条线最近点的参数s＝Sc＝(be-cd)/denom，第二条线到第一条线最近点的参数t＝tc＝(ae-bd)/denom。则在三维空间中，第一直线和第二直线在P(Sc)，也即第一交点，和Q(Tc)，也即第二交点处，最接近。进而取最接近的两点之间取中点，即可作为用户设备在第三坐标系中的坐标，从而根据第三坐标系确定用户设备的位置。

通过本实例，可以通过两个扫描设备分别进行计算扫描来确定移动设备的位置，其中处理过程只需涉及坐标系中向量的确定，以及坐标系之间向量的转换，无需其他复杂算法，使得计算量较小、延时和成本也较低，并且算法简单，计算所依据的物理量可以准确获取，从而定位可靠性更高，可以适用于VR、AR等产品，可以给用户带来更好的使用体验。

图17示出了根据本发明一个实施例的另一种移动设备的定位方法的示意流程图。如图17所述，在图1所示实施例的基础上，根据所述第一待转换向量和所述第二待转换向量确定所述移动设备的位置包括：

步骤S31，计算所述第一待转换向量在所述第三坐标系中对应的第一目标向量，以及所述第二待转换向量在所述第三坐标系中对应的第二目标向量；其中，所述第三坐标系为以所述移动设备所在空间的任一点为第三原点的坐标系；

步骤S32，根据所述第一原点在所述第三坐标系中的第一坐标以及所述第一目标向量确定第一直线，根据所述第二原点在所述第三坐标系中的第二坐标以及所述第二目标向量确定第二直线；

步骤S33，确定所述第三坐标系中到所述第一直线和所述第二直线的距离之和最小的坐标作为所述移动设备在所述第三坐标系中的坐标。

图18示出了根据本发明一个实施例的又一种移动设备的定位方法的示意流程图。如图18所示，在图17所示实施例的基础上，所述方法还包括：

步骤S4，确定所述第一坐标系到所述第三坐标系的第一旋转矩阵，以及所述第二坐标系到所述第三坐标系的第二旋转矩阵；

其中，计算所述第一待转换向量在所述第三坐标系中对应的第一目标向量，以及所述第二待转换向量在所述第三坐标系中对应的第二目标向量包括：

根据所述第一待转换向量和所述第一旋转矩阵之积，确定所述第一待转换向量在所述第三坐标系中对应的第一目标向量，根据所述第二待转换向量和所述第二旋转矩阵之积，确定所述第二待转换向量在所述第三坐标系中对应的第二目标向量。

在一个实施例中，步骤S4可以如图18所示在步骤S2之后执行，也可以根据需要调整执行顺序，只要保证在步骤S31之前执行即可。

图19示出了根据本发明一个实施例的又一种移动设备的定位方法的示意流程图。如图19所示，在图1所示实施例的基础上，所述确定移动设备相对第一坐标系第一轴正方向的第一角度，以及相对第一坐标系第二轴正方向的第二角度包括：

步骤S111，获取所述第一扫描设备以第一角速度以所述二轴为轴进行扫描的第一起始时刻，以及扫描到所述移动设备的第一截止时刻，获取所述第一扫描设备以第二角速度以所述第一轴为轴进行扫描的第二起始时刻，以及扫描到所述移动设备的第二截止时刻；

步骤S112，根据所述第一截止时刻与所述第一起始时刻的差值与所述第一角速度之积，计算所述第一角度，根据所述第二截止时刻与所述第二起始时刻的差值与所述第二角速度之积，计算所述第二角度。

可选地，获取所述第一起始时刻包括：

记录接收到所述第一扫描设备发出的全方向的第一触发信号的时刻作为所述第一起始时刻；

获取所述第二起始时刻包括：

记录接收到所述第一扫描设备发出的全方向的第二触发信号的时刻作为所述第二起始时刻。

在一个实施例中，可以在第一扫描设备上和第二扫描设备上分别设置能够发出全方向的触发信号的装置，以便移动设备无论处在什么方向上，都能够接收到触发信号，从而确定扫描的起始时间。

以第一扫描设备为例，其上可以配置向全方向发出预设频率光线的LED灯，当开始发射激光扫描信号时，可以触发LED灯向全方向发射一次预设频率的光线，移动设备上的光电传感器在接收到该预设频率的光线时，可以生成电信号，并记录生成电信号的时刻，作为第一起始时刻。

可选地，获取所述第一截止时刻包括：

记录接收到所述第一触发信号后，接收到激光扫描信号的时刻作为所述第一截止时刻；

获取所述第二截止时刻包括：

记录所述移动设备在接收到所述第二触发信号后，接收到激光扫描信号的时刻作为所述第二截止时刻。

可选地，上述方法还包括：

在一个实施例中，由于扫描设备在每个扫描周期中会以第一轴为轴进行一次扫描，再以第二轴为轴进行一次扫描，而在每次扫描开始时，都会发射一次全方向性的触发信号，以供移动设备记录扫描其实时间。为了避免每次记录的扫描截止时间出现混淆，可以将每接收到触发信号之后接收到激光扫描信号的时刻作为截止时刻，保证每记录一次起始时刻之后，记录一次截止时刻，而不会连续记录两次起始时刻，导致运算出现错误。

图20示出了根据本发明一个实施例的又一种移动设备的定位方法的示意流程图。如图20所示，在图1所示实施例的基础上，确定与所述第一轴正方向成所述第一角度的平面的第一法向量，以及与所述第二轴正方向成所述第二角度的平面的第二法向量包括：

步骤S121，确定垂直于所述第一坐标系的第三轴和所述第一轴所构成的平面，且与所述第一轴的正方向的夹角等于所述第一角度的第一平面，其中，所述第一平面位于所述第一扫描设备的扫描范围内；

步骤S122，计算所述第一平面的第一法向量；

步骤S123，确定垂直于所述第一轴和所述第二轴所构成的平面，且与所述第二轴的正方向的夹角等于所述第二角度的第二平面，其中，所述第二平面位于所述第一扫描设备的扫描范围内；

步骤S124，计算所述第二平面的第二法向量。

与上述移动设备的定位方法的实施例相对应地，还提出了一种移动设备的定位装置的实施例。

图21示出了根据本发明一个实施例的一种移动设备的定位装置的示意框图，该装置可以应用于移动设备，也可以应用于一个独立的处理设备。如图21所示，该装置包括：

角度确定单元21，用于确定移动设备相对第一坐标系第一轴正方向的第一角度，以及相对第一坐标系第二轴正方向的第二角度；

向量确定单元22，用于确定与所述第一轴正方向成所述第一角度的平面的第一法向量，以及与所述第二轴正方向成所述第二角度的平面的第二法向量；

向量计算单元23，用于根据所述第一法向量和所述第二法向量的叉乘计算在所述第一坐标系中从所述第一扫描设备到所述移动设备的第一待转换向量；

其中，所述角度确定单元21、向量确定单元22和向量计算单元23还用于根据确定所述第一待转换向量的方式确定在第二坐标系中从第二扫描设备到所述移动设备的第二待转换向量；其中，所述第一坐标系为以所述第一扫描设备所在位置为第一原点的坐标系，所述第二坐标系为以所述第二扫描设备所在位置为第二原点的二坐标系；

位置确定单元24，用于根据所述第一待转换向量和所述第二待转换向量确定所述移动设备的位置。

图22示出了根据本发明一个实施例的另一种移动设备的定位装置的示意框图，如图22所示，在图21所示实施例的基础上，所述位置确定单元24包括：

向量转换子单元241，用于计算所述第一待转换向量在所述第三坐标系中对应的第一目标向量，以及所述第二待转换向量在所述第三坐标系中对应的第二目标向量；其中，所述第三坐标系为以所述移动设备所在空间的任一点为第三原点的坐标系；

直线确定子单元242，用于根据所述第一原点在所述第三坐标系中的第一坐标以及所述第一目标向量确定第一直线，根据所述第二原点在所述第三坐标系中的第二坐标以及所述第二目标向量确定第二直线；

坐标确定子单元243，用于确定所述第三坐标系中到所述第一直线和所述第二直线的距离之和最小的坐标作为所述移动设备在所述第三坐标系中的坐标。

图23示出了根据本发明一个实施例的又一种移动设备的定位装置的示意框图，如图23所示，在图22所示实施例的基础上，所述装置还包括：

矩阵确定单元25，用于确定所述第一坐标系到所述第三坐标系的第一旋转矩阵，以及所述第二坐标系到所述第三坐标系的第二旋转矩阵；

其中，所述向量转换子单元241，用于根据所述第一待转换向量和所述第一旋转矩阵之积，确定所述第一待转换向量在所述第三坐标系中对应的第一目标向量，根据所述第二待转换向量和所述第二旋转矩阵之积，确定所述第二待转换向量在所述第三坐标系中对应的第二目标向量。

图24示出了根据本发明一个实施例的又一种移动设备的定位装置的示意框图，如图24所示，在图21所示实施例的基础上，所述角度确定单元21包括：

时刻获取子单元211，用于获取所述第一扫描设备以第一角速度以所述二轴为轴进行扫描的第一起始时刻，以及扫描到所述移动设备的第一截止时刻，获取所述第一扫描设备以第二角速度以所述第一轴为轴进行扫描的第二起始时刻，以及扫描到所述移动设备的第二截止时刻；

角度计算子单元212，用于根据所述第一截止时刻与所述第一起始时刻的差值与所述第一角速度之积，计算所述第一角度，根据所述第二截止时刻与所述第二起始时刻的差值与所述第二角速度之积，计算所述第二角度。

图25示出了根据本发明一个实施例的又一种移动设备的定位装置的示意框图，如图25所示，在图24所示实施例的基础上，所述角度确定单元24还包括：

记录子单元213，用于记录接收到所述第一扫描设备发出的全方向的第一触发信号的时刻作为所述第一起始时刻，以及记录接收到所述第一扫描设备发出的全方向的第二触发信号的时刻作为所述第二起始时刻。

可选地，所述记录子单元还用于记录接收到所述第一触发信号后，接收到激光扫描信号的时刻作为所述第一截止时刻；以及记录所述移动设备在接收到所述第二触发信号后，接收到激光扫描信号的时刻作为所述第二截止时刻。

图26示出了根据本发明一个实施例的又一种移动设备的定位装置的示意框图，如图26所示，在图1所示实施例的基础上，所述向量确定单元22包括：

平面确定子单元241，用于确定垂直于所述第一坐标系的第三轴和所述第一轴所构成的平面，且与所述第一轴的正方向的夹角等于所述第一角度的第一平面，其中，所述第一平面位于所述第一扫描设备的扫描范围内；以及确定垂直于所述第一轴和所述第二轴所构成的平面，且与所述第二轴的正方向的夹角等于所述第二角度的第二平面，其中，所述第二平面位于所述第一扫描设备的扫描范围内；

向量计算子单元242，用于计算所述第一平面的第一法向量；以及计算所述第二平面的第二法向量。

在上述装置实施例中，各单元执行操作的具体方式，已经在相关的方法实施例中进行了描述，在此不再赘述。

本发明移动设备的定位装置的实施例可以应用在网络设备上。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在设备的处理器将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言，如图27所示，为本发明移动设备的定位装置所在设备的一种硬件结构示意图，除了图27所示的处理器、网络接口、内存以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的设备通常还可以包括其他硬件，如负责处理报文的转发芯片等等；从硬件结构上来讲该设备还可能是分布式的设备，可能包括多个接口卡，以便在硬件层面进行报文处理的扩展。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种移动设备的定位方法，其特征在于，包括：

通过以下方式确定在第一坐标系中从第一扫描设备到所述移动设备的第一待转换向量：

确定移动设备相对第一坐标系第一轴正方向的第一角度，以及相对第一坐标系第二轴正方向的第二角度；

确定与所述第一轴正方向成所述第一角度的平面的第一法向量，以及与所述第二轴正方向成所述第二角度的平面的第二法向量；

根据所述第一法向量和所述第二法向量的叉乘计算在所述第一坐标系中从所述第一扫描设备到所述移动设备的第一待转换向量；

根据确定所述第一待转换向量的方式确定在第二坐标系中从第二扫描设备到所述移动设备的第二待转换向量；其中，所述第一坐标系为以所述第一扫描设备所在位置为第一原点的坐标系，所述第二坐标系为以所述第二扫描设备所在位置为第二原点的二坐标系；

根据所述第一待转换向量和所述第二待转换向量确定所述移动设备的位置；

所述确定移动设备相对第一坐标系第一轴正方向的第一角度，以及相对第一坐标系第二轴正方向的第二角度包括：

获取所述第一扫描设备以第一角速度以所述第二轴为轴进行扫描的第一起始时刻，以及扫描到所述移动设备的第一截止时刻，获取所述第一扫描设备以第二角速度以所述第一轴为轴进行扫描的第二起始时刻，以及扫描到所述移动设备的第二截止时刻；

根据所述第一截止时刻与所述第一起始时刻的差值与所述第一角速度之积，计算所述第一角度，根据所述第二截止时刻与所述第二起始时刻的差值与所述第二角速度之积，计算所述第二角度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一待转换向量和所述第二待转换向量确定所述移动设备的位置包括：

计算所述第一待转换向量在第三坐标系中对应的第一目标向量，以及所述第二待转换向量在所述第三坐标系中对应的第二目标向量；其中，所述第三坐标系为以所述移动设备所在空间的任一点为第三原点的坐标系；

根据所述第一原点在所述第三坐标系中的第一坐标以及所述第一目标向量确定第一直线，根据所述第二原点在所述第三坐标系中的第二坐标以及所述第二目标向量确定第二直线；

确定所述第三坐标系中到所述第一直线和所述第二直线的距离之和最小的坐标作为所述移动设备在所述第三坐标系中的坐标。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

确定所述第一坐标系到所述第三坐标系的第一旋转矩阵，以及所述第二坐标系到所述第三坐标系的第二旋转矩阵；

其中，计算所述第一待转换向量在所述第三坐标系中对应的第一目标向量，以及所述第二待转换向量在所述第三坐标系中对应的第二目标向量包括：

根据所述第一待转换向量和所述第一旋转矩阵之积，确定所述第一待转换向量在所述第三坐标系中对应的第一目标向量，根据所述第二待转换向量和所述第二旋转矩阵之积，确定所述第二待转换向量在所述第三坐标系中对应的第二目标向量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定与所述第一轴正方向成所述第一角度的平面的第一法向量，以及与所述第二轴正方向成所述第二角度的平面的第二法向量包括：

确定垂直于所述第一坐标系的第三轴和所述第一轴所构成的平面，且与所述第一轴的正方向的夹角等于所述第一角度的第一平面，其中，所述第一平面位于所述第一扫描设备的扫描范围内；

计算所述第一平面的第一法向量；

确定垂直于所述第一轴和所述第二轴所构成的平面，且与所述第二轴的正方向的夹角等于所述第二角度的第二平面，其中，所述第二平面位于所述第一扫描设备的扫描范围内；

计算所述第二平面的第二法向量。

5.一种移动设备的定位装置，其特征在于，包括：

角度确定单元，用于确定移动设备相对第一坐标系第一轴正方向的第一角度，以及相对第一坐标系第二轴正方向的第二角度；

向量确定单元，用于确定与所述第一轴正方向成所述第一角度的平面的第一法向量，以及与所述第二轴正方向成所述第二角度的平面的第二法向量；

向量计算单元，用于根据所述第一法向量和所述第二法向量的叉乘计算在所述第一坐标系中从第一扫描设备到所述移动设备的第一待转换向量；

其中，所述角度确定单元、向量确定单元和向量计算单元还用于根据确定所述第一待转换向量的方式确定在第二坐标系中从第二扫描设备到所述移动设备的第二待转换向量；其中，所述第一坐标系为以所述第一扫描设备所在位置为第一原点的坐标系，所述第二坐标系为以所述第二扫描设备所在位置为第二原点的二坐标系；

位置确定单元，用于根据所述第一待转换向量和所述第二待转换向量确定所述移动设备的位置；

所述角度确定单元包括：

时刻获取子单元，用于获取所述第一扫描设备以第一角速度以所述第二轴为轴进行扫描的第一起始时刻，以及扫描到所述移动设备的第一截止时刻，获取所述第一扫描设备以第二角速度以所述第一轴为轴进行扫描的第二起始时刻，以及扫描到所述移动设备的第二截止时刻；

角度计算子单元，用于根据所述第一截止时刻与所述第一起始时刻的差值与所述第一角速度之积，计算所述第一角度，根据所述第二截止时刻与所述第二起始时刻的差值与所述第二角速度之积，计算所述第二角度。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述位置确定单元包括：

向量转换子单元，用于计算所述第一待转换向量在第三坐标系中对应的第一目标向量，以及所述第二待转换向量在所述第三坐标系中对应的第二目标向量；其中，所述第三坐标系为以所述移动设备所在空间的任一点为第三原点的坐标系；

直线确定子单元，用于根据所述第一原点在所述第三坐标系中的第一坐标以及所述第一目标向量确定第一直线，根据所述第二原点在所述第三坐标系中的第二坐标以及所述第二目标向量确定第二直线；

坐标确定子单元，用于确定所述第三坐标系中到所述第一直线和所述第二直线的距离之和最小的坐标作为所述移动设备在所述第三坐标系中的坐标。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

矩阵确定单元，用于确定所述第一坐标系到所述第三坐标系的第一旋转矩阵，以及所述第二坐标系到所述第三坐标系的第二旋转矩阵；

其中，所述向量转换子单元，用于根据所述第一待转换向量和所述第一旋转矩阵之积，确定所述第一待转换向量在所述第三坐标系中对应的第一目标向量，根据所述第二待转换向量和所述第二旋转矩阵之积，确定所述第二待转换向量在所述第三坐标系中对应的第二目标向量。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述向量确定单元包括：

平面确定子单元，用于确定垂直于所述第一坐标系的第三轴和所述第一轴所构成的平面，且与所述第一轴的正方向的夹角等于所述第一角度的第一平面，其中，所述第一平面位于所述第一扫描设备的扫描范围内；以及确定垂直于所述第一轴和所述第二轴所构成的平面，且与所述第二轴的正方向的夹角等于所述第二角度的第二平面，其中，所述第二平面位于所述第一扫描设备的扫描范围内；

向量计算子单元，用于计算所述第一平面的第一法向量；以及计算所述第二平面的第二法向量。

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