CN107966682B - 用于一灯塔定位系统的辅助装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于一灯塔定位系统的辅助装置。该灯塔定位系统包含一第一定位基站及一第二定位基站，该第一定位基站包含一第一信号发射器及一第二信号发射器，且该第二定位基站包含一第一信号发射器及一第二信号发射器。该辅助装置计算出该多个第一信号发射器的一第一信号时序，计算出该多个第二信号发射器的一第二信号时序，且根据该第一信号时序及该第二信号时序决定一第三信号时序，其中该第三信号时序与该第一信号时序不重叠，且该第三信号时序与该第二信号时序不重叠。该辅助装置根据该第三信号时序发射多个信号。

Description

用于一灯塔定位系统的辅助装置
技术领域
本发明是关于一种辅助装置；更具体而言，是关于一种用于一灯塔定位系统的辅助装置。
背景技术
在虚拟现实(Virtual Reality；VR)技术中，如何正确且快速地定位一实体空间中的使用者以及探测该实体空间中的景深信息以便将其模拟在三维的虚拟环境中，为相当重要的议题。
近期被广泛地讨论的虚拟现实定位技术为灯塔(lighthouse)定位技术，其是以二个定位基站来定位使用者所配戴的可追踪装置(例如：头戴式显示装置(Head-MountedDisplay；HMD))，借此来定位使用者。简言之，二个定位基站轮流地运作，各定位基站在其扫描周期(sweep cycle)会先以第一信号发射器(例如：红外线发光二极管(Infrared LightEmitting Diode；IR LED))发出同步信号，再以第二信号发射器所发出的光束(例如：激光)扫描实际空间。可追踪装置以其所包含的多个感应器来感应定位基站所发出的同步信号及光束。后端的主机则根据可追踪装置所感应到的同步信号及光束计算出可追踪装置在实际空间中的位置，再将其模拟在三维的虚拟环境中。
尽管灯塔定位技术能准确地定位一实体空间中的可追踪装置，目前却没有能与之配合的技术能探测该实体空间中的景深信息。因此，如何在采用灯塔定位技术时能知悉景深信息为一亟需克服的议题。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种用于一灯塔(lighthouse)定位系统的辅助装置。该灯塔定位系统包含一第一定位基站及一第二定位基站，其中该第一定位基站包含一第一信号发射器及一第二信号发射器，且该第二定位基站包含一第一信号发射器及一第二信号发射器。该辅助装置包含一处理器及一信号发射器，且二者彼此电性连接。该处理器根据多个第一感测信号组计算出该多个第一信号发射器的一第一信号时序，且根据多个第二感测信号组计算出该多个第二信号发射器的一第二信号时序。各该第一感测信号组是感应自该多个第一信号发射器其中之一，且各该第二感测信号组是感应自该多个第二信号发射器其中之一。该处理器根据该第一信号时序及该第二信号时序决定一第三信号时序，其中该第三信号时序与该第一信号时序不重叠，且该第三信号时序与该第二信号时序不重叠。该信号发射器根据该第三信号时序发射多个信号。
本发明的另一目的在于提供一种用于一灯塔定位系统的辅助装置。该灯塔定位系统包含一第一定位基站及一第二定位基站，其中该第一定位基站包含一第一信号发射器及一第二信号发射器，且该第二定位基站包含一第一信号发射器及一第二信号发射器。该辅助装置包含一处理器及一信号发射器，且二者彼此电性连接。该处理器判断多个第一感测信号组对该信号发射器所造成的至少一第一干扰值大于一门槛值，判断多个第二感测信号组对该信号发射器所造成的至少一第二干扰值小于该门槛值，根据该多个第一感测信号组计算出该多个第一信号发射器的一第一信号时序，且根据该第一信号时序决定一第二信号时序。各该第一感测信号组是感应自该多个第一信号发射器其中之一，各该第二感测信号组是感应自该多个第二信号发射器其中之一，且该第二信号时序与该第一信号时序不重叠。
本发明所提供的辅助装置会避开灯塔定位系统所使用的所有信号时序，或是避开灯塔定位系统所使用的那些会造成较大干扰的信号时序，因此辅助装置所发射的信号不会对灯塔定位系统造成干扰。此外，由于辅助装置知道自己的信号时序，因此亦不会受到灯塔定位系统所发射的信号的干扰。透过本发明的辅助装置，在一实体空间同时采用正确率高的灯塔定位技术及探究景深信息得以实现。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1A是描绘第一实施方式的辅助装置11的架构示意图；
图1B是描绘将辅助装置11与灯塔定位系统置放于一实体空间搭配使用时的示意图；
图1C是描绘第一实施方式的信号时序图；以及
图2是描绘第二实施方式的信号时序图。
符号说明：
10a、10b、10c、10d、10e：信号时序
11：辅助装置
111：处理器
113：信号发射器
115：接收器
12a、……、12b：感测信号组
13：定位基站
131：第一信号发射器
133：第二信号发射器
14a、……、14b：感测信号组
15：定位基站
151：第一信号发射器
153：第二信号发射器
17：可追踪装置
20：信号时序
T1：扫描周期
T2：扫描周期
具体实施方式
以下将透过实施方式来解释本发明所提供的用于一灯塔定位系统的辅助装置。然而，该些实施方式并非用以限制本发明需在如该些实施方式所述的任何环境、应用或方式方能实施。因此，关于实施方式的说明仅为阐释本发明的目的，而非用以限制本发明的范围。应理解，在以下实施方式及图式中，与本发明非直接相关的元件已省略而未绘示，且各元件的尺寸以及元件间的尺寸比例仅为例示而已，而非用以限制本发明的范围。
本发明的第一实施方式为一用于一灯塔定位系统的辅助装置11，其架构示意图是描绘于图1A。辅助装置11包含一处理器111、一信号发射器113及一接收器115，其中处理器111电性连接至信号发射器113及接收器115。处理器111可为各种处理器、中央处理单元(Central Processing Unit；CPU)、微处理器或本发明所属技术领域的技术人员所知的其他计算装置中的任一者。信号发射器113为各种能发射信号的装置(例如：红外线激光发射器，但不以此为限)。接收器115则可为各种能接收信号及资料的装置。于本实施方式中，辅助装置11为能量测一实体空间的景深信息的装置。举例而言，辅助装置11可为一景深相机(depth camera)，但不以此为限。
图1B是描绘于一实体空间同时使用辅助装置11与一灯塔定位系统的示意图。需说明者，图1B为该实体空间的俯视图，且其所示的具体范例并非用以限制本发明的范围。灯塔定位系统包含二定位基站13、15及一可追踪装置17。定位基站13包含一第一信号发射器131及一第二信号发射器133，且定位基站15包含一第一信号发射器151及一第二信号发射器153。举例而言，第一信号发射器131、151各可为一红外线发光二极管(Infrared LightEmitting Diode；IR LED)，第二信号发射器133、153各可为一红外线激光发射器(IRlaser)，而辅助装置11可为一使用红外线的装置(例如：一景深相机)。
定位基站13会在自己的各个扫描周期(sweep cycle)T1以第一信号发射器131发出同步信号，再以第二信号发射器133发出信号(例如：光束)扫描该实体空间。同样的，定位基站15会在自己的各个扫描周期T2以第一信号发射器151发出同步信号，再以第二信号发射器153发出信号(例如：光束)扫描该实体空间。请参阅图1C，其是描绘第一信号发射器131、第二信号发射器133、第一信号发射器151及第二信号发射器153所分别对应的信号时序10a、10b、10c、10d。可追踪装置17包含多个感应器(未绘示)用以感应第一信号发射器131、151及第二信号发射器133、153所发射的信号。举例而言，可追踪装置17可为一头戴式显示装置(Head-Mounted Display；HMD)，但不以此为限。
需说明者，灯塔定位系统的运作细节并非本发明的重点，故不赘言。以下说明将着重于辅助装置11与灯塔定位系统搭配使用时会面临的技术问题及因应的技术手段。
如前所述，辅助装置11为能量测一实体空间的景深信息的装置。辅助装置11计算景深信息的运作方式是由其信号发射器113发射信号(例如：红外线)，再由其感应器(未绘示)感应反射的信号，再根据感应到的反射信号计算出景深信息。由于辅助装置11及灯塔定位系统是置放于同一实体空间，因此辅助装置11发射信号的时间点必须适当地安排，辅助装置11及灯塔定位系统才不会对彼此造成干扰。
于本实施方式中，辅助装置11与可追踪装置17是整合于同一装置中。辅助装置11的接收器115自可追踪装置17接收多个感测信号组12a、……、12b及多个感测信号组14a、……、14b。感测信号组12a、……、12b中的每一组是感应自第一信号发射器131或第一信号发射器151，而感测信号组14a、……、14b中的每一组是感应自第二信号发射器133或第二信号发射器153。需说明者，于其他实施方式中，辅助装置11则可不与可追踪装置17整合。于该多个实施方式中，辅助装置11则会包含与处理器111电性连接的至少一感应器(未绘示)以接收感测信号组12a、……、12b、14a、……、14b。
辅助装置11的处理器111根据感测信号组12a、……、12b计算出第一信号发射器131、151的信号时序10a、10c，如图1C所示。此外，处理器111根据感测信号组14a、……、14b计算出第二信号发射器133、153的信号时序10b、10d，如图1C所示。接着，处理器111根据信号时序10a、10c及信号时序10b、10d决定一个与信号时序10a、10c不重叠且与信号时序10b、10d不重叠的信号时序10e，如图1C所示。之后，信号发射器113便可根据信号时序10e发射多个信号。另外，当辅助装置11为一使用红外线的景深相机时，信号时序10e所对应的时间区间为其运作的时段(亦即，信号发射器113可于信号时序10e所对应的时段发射多个信号，且接收器115或至少一感应器可于信号时序10e所对应的时段接收/感应感测信号组以便据以量测该实体空间的景深信息)。
由于辅助装置11所使用的信号时序10e与信号时序10a、10c不重叠且与信号时序10b、10d不重叠，因此辅助装置11所发射的信号不会对灯塔定位系统造成干扰。具体而言，灯塔定位系统是由一主机/电脑决定第一信号发射器131、第二信号发射器133、第一信号发射器151及第二信号发射器153所分别对应的信号时序10a、10b、10c、10d，且会将与信号时序10a、10b、10c、10d相关的信息传送予可追踪装置17。由于可追踪装置17知道其所要使用的是信号时序10a、10b、10c及10d，因此会忽略根据信号时序10e所发出的信号。此外，由于辅助装置11知道自己是以信号时序10e发射信号，因此亦不会受到灯塔定位系统所发射的信号的干扰。透过第一实施方式所提供的辅助装置11，在一实体空间同时采用正确率高的灯塔定位技术及探究景深信息得以实现。
关于本发明的第二实施方式，请参阅图1A及图2。于第二实施方式中，辅助装置11所能进行的运作、所具有的功能及所能达成的技术效果与第一实施方式中所述者大致相同。第一及第二实施方式的主要差异在于辅助装置11如何决定其信号发射器113所使用的信号时序，以及所决定出来的信号时序。以下叙述将仅着重于第二实施方式与第一实施方式相异之处。
于本实施方式中，处理器111会判断感测信号组12a、……、12b对信号发射器113所造成的至少一第一干扰值是否大于一门槛值，亦会判断感测信号组14a、……、14b对信号发射器113所造成的至少一第二干扰值是否大于该门槛值。处理器111后续在为信号发射器113决定信号时序时，会避开那些会造成较大干扰的时段/信号时序。
兹假设处理器111判断感测信号组12a、……、12b所造成的该至少一第一干扰值大于该门槛值，且感测信号组14a、……、14b所造成的该至少一第二干扰值小于该门槛值。由于感测信号组12a、……、12b所造成的该至少一第一干扰值大于该门槛值，且感测信号组12a、……、12b中的每一组是感应自第一信号发射器131或第一信号发射器151，因此需避开第一信号发射器131、151所使用的信号时序10a、10c，如图2所示。具体而言，处理器111会根据感测信号组12a、……、12b计算出第一信号发射器131、151的信号时序10a、10c，再根据信号时序10a、10c决定一个与信号时序10a、10c不重叠的信号时序20，如图2所示。之后，信号发射器113便可根据信号时序20发射多个信号。当辅助装置11为一使用红外线的景深相机时，信号时序20所对应的时间区间为其运作的时段(亦即，信号发射器113可于信号时序20所对应的时段发射多个信号，且接收器115或至少一感应器可于信号时序20所对应的时段接收/感应感测信号组以便据以量测该实体空间的景深信息)，以便据以量测该实体空间的景深信息。
于本实施方式中，处理器111在为信号发射器113决定信号时序时，只会避开那些会造成较大干扰的时段/信号时序，因此，辅助装置11的信号发射器113所使用的信号时序20与第二信号发射器133、153所使用的信号时序10b、10d可能会部分重叠，如图2所示。于某些实施方式中，使用重叠的信号时序的信号发射器可使用不同的波长(亦即，采用分频技术)，以维持精准的定位效果及取得正确的景深信息。具体而言，第二信号发射器133、153可使用第一波长，信号发射器113可使用第二波长，且第一波长与第二波长不同。
前述说明是以感测信号组12a、……、12b所造成的该至少一第一干扰值大于该门槛值且感测信号组14a、……、14b所造成的该至少一第二干扰值小于该门槛值为例，本发明所属技术领域的技术人员依据前述说明应能理解当感测信号组12a、……、12b所造成的该至少一第一干扰值小于该门槛值且感测信号组14a、……、14b所造成的该至少一第二干扰值大于该门槛值时，辅助装置11如何为信号发射器113决定信号时序，兹不赘言。
由上述说明可知，辅助装置11在为其信号发射器113决定信号时序时，会避开那些会造成较大干扰的时段/信号时序，因此辅助装置11所发射的信号不会对灯塔定位系统造成明显的干扰。若配合分频技术，则能使灯塔定位系统维持精准的定位效果，且辅助装置11能取得更正确的景深信息。透过第二实施方式所提供的辅助装置11，在一实体空间同时采用正确率高的灯塔定位技术及探究景深信息得以实现。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (11)

1.一种用于一灯塔(lighthouse)定位系统的辅助装置，该灯塔定位系统包含一第一定位基站及一第二定位基站，该第一定位基站包含一第一信号发射器及一第二信号发射器，该第二定位基站包含一第一信号发射器及一第二信号发射器，该多个第一信号发射器发出多个同步信号，该多个第二信号发射器发出多个扫描实体空间信号，该辅助装置包含：
一处理器，根据多个第一感测信号组计算出该多个第一信号发射器的一第一信号时序，根据多个第二感测信号组计算出该多个第二信号发射器的一第二信号时序，且根据该第一信号时序及该第二信号时序决定一第三信号时序，其中各该第一感测信号组是感应自该多个第一信号发射器其中之一，各该第二感测信号组是感应自该多个第二信号发射器其中之一，该第三信号时序与该第一信号时序不重叠，且该第三信号时序与该第二信号时序不重叠；以及
一信号发射器，电性连接至该处理器，且根据该第三信号时序发射多个信号。
2.如权利要求1所述的辅助装置，其特征在于，更包含：
一接收器，电性连接至该处理器，且自该灯塔定位系统所包含的一可追踪装置接收该多个第一感测信号组与该多个第二感测信号组。
3.如权利要求1所述的辅助装置，其特征在于，更包含：
至少一感应器，电性连接至该处理器，且感应该多个第一感测信号组及该多个第二感测信号组。
4.如权利要求1所述的辅助装置，其特征在于，该第一信号发射器为一红外线发光二极管(Infrared Light Emitting Diode；IR LED)，该第二信号发射器为一红外线激光发射器，且该辅助装置为一使用红外线的装置。
5.如权利要求4所述的辅助装置，其特征在于，该辅助装置为一景深相机。
6.一种用于一灯塔定位系统的辅助装置，该灯塔定位系统包含一第一定位基站及一第二定位基站，该第一定位基站包含一第一信号发射器及一第二信号发射器，该第二定位基站包含一第一信号发射器及一第二信号发射器，该多个第一信号发射器发出多个同步信号，该多个第二信号发射器发出多个扫描实体空间信号，该辅助装置包含：
一信号发射器；以及
一处理器，电性连接至该信号发射器，用以判断多个第一感测信号组对该信号发射器所造成的至少一第一干扰值大于一门槛值，判断多个第二感测信号组对该信号发射器所造成的至少一第二干扰值小于该门槛值，根据该多个第一感测信号组计算出该多个第一信号发射器的一第一信号时序，且根据该第一信号时序决定一第二信号时序，其中各该第一感测信号组是感应自该多个第一信号发射器其中之一，各该第二感测信号组是感应自该多个第二信号发射器其中之一，且该第二信号时序与该第一信号时序不重叠；
其中该信号发射器根据该第二信号时序发射多个信号。
7.如权利要求6所述的辅助装置，其特征在于，更包含：
一接收器，电性连接至该处理器，且自该灯塔定位系统所包含的一可追踪装置接收该多个第一感测信号组及该多个第二感测信号组。
8.如权利要求6所述的辅助装置，其特征在于，更包含：
至少一感应器，电性连接至该处理器，且感应该多个第一感测信号组及该多个第二感测信号组。
9.如权利要求6所述的辅助装置，其特征在于，该多个第二信号发射器与该辅助装置所包含的该信号发射器所使用的波长不同。
10.如权利要求6所述的辅助装置，其特征在于，该第一信号发射器为一红外线发光二极管，该第二信号发射器为一红外线激光发射器，且该辅助装置为一使用红外线的装置。
11.如权利要求10所述的辅助装置，其特征在于，该辅助装置为一景深相机。
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