CN109633632A - 一种头戴显示设备，手柄及其定位追踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种头戴显示设备，手柄及其定位追踪方法，方法包括：控制头戴显示设备内的电磁波发射器产生并发射电磁波；接收手柄内的电磁波接收器感应出相应的感应电动势，并根据感应电动势确定出电磁波接收器与电磁波发射器的相对位置和方向信息后发送的相对位置和方向信息；根据接收的所述相对位置和方向信息，确定手柄在空间中的位置。本发明实施例中采用了电磁定位技术，避免了遮挡物的影响，保证了定位精度并且方便用户操作时自由活动。

Description

一种头戴显示设备，手柄及其定位追踪方法

技术领域

本发明涉及头戴显示设备技术领域，具体涉及一种头戴显示设备，手柄及其定位追踪方法。

背景技术

随着头戴显示设备技术的逐步成熟，围绕虚拟显示设备的各种技术也得到了快速发展，这些技术包括虚拟现实(Virtual Reality，VR)、增强现实(Augmented Reality，简称为AR)、混合现实(Mix Reality，简称为MR)等，其中，VR是让用户完全沉浸在虚拟的世界里，AR是将虚拟信息加在真实环境中，来增强真实环境，MR则是将真实世界和虚拟世界混合在一起，来产生新的可视化环境，新的可视化环境环境中同时包含了物理实体与虚拟信息。

头戴显示设备为了实现以上VR、AR或者MR功能，需要运用定位追踪监测物体的绝对位置，这对头戴显示设备而言非常重要，结合定位追踪，系统可以测量和报告真实意义上的六自由度(Six Degrees of Freedom，简称6DOF)，由于头戴显示设备显示的虚拟现实世界本质是模拟现实，所以需要准确地追踪对象(如头部或手部)是如何在现实世界中移动的，这样系统才能在虚拟现实世界中实现精确的映射。

目前有一些定位追踪技术，比如超声波追踪和光学追踪技术，这类技术容易受遮挡问题影响或者导致视场角问题，用户的移动性差，活动范围受限。

发明内容

本发明提供了一种头戴显示设备，手柄及其定位追踪方法，采用电磁定位技术，不受遮挡物影响，提高了定位追踪时的可移动性，方便操作者自由活动。

根据本申请的一个方面，提供了一种与头戴显示设备配套的手柄的定位追踪方法，包括：

控制头戴显示设备内的电磁波发射器产生并发射电磁波；

接收手柄内的电磁波接收器感应出相应的感应电动势，并根据感应电动势确定出电磁波接收器与电磁波发射器的相对位置和方向信息后发送的相对位置和方向信息；

根据接收的所述相对位置和方向信息，确定手柄在空间中的位置。

根据本申请的另一个方面，提供了一种头戴显示设备，包括：处理器，与处理器连接的电磁波发射器以及无线通信模块；

所述处理器，控制头戴显示设备内的电磁波发射器产生并发射电磁波；

所述无线通信模块，接收手柄内的电磁波接收器感应出相应的感应电动势，并根据感应电动势确定出电磁波接收器与电磁波发射器的相对位置和方向信息后发送的相对位置和方向信息；

所述处理器，根据接收的所述相对位置和方向信息，确定手柄在空间中的位置。

根据本申请的又一个方面，提供了一种手柄，与头戴显示设备配套，手柄包括：控制单元，与控制单元连接的电磁波接收器以及无线交互模块；

所述电磁波接收器，感应头戴显示设备内的电磁波发射器发射的电磁波后得到相应的感应电动势；

所述控制单元，根据感应电动势确定出电磁波接收器与电磁波发射器的相对位置和方向信息后发送的相对位置和方向信息；

所述无线交互模块，将相对位置和方向信息发送至头戴显示设备内无线通信模块。

本发明实施例提供的手柄定位追踪方法，利用头戴显示设备内的电磁波发射器产生并发射电磁波；并接收手柄内的电磁波接收器感应出相应的感应电动势，并根据感应电动势确定出电磁波接收器与电磁波发射器的相对位置和方向信息后发送的相对位置和方向信息，进而根据接收的相对位置和方向信息，确定手柄在空间中的位置。与现有技术相比，利用电磁定位，使得本发明实施例的定位方案具有精度高、快速、无遮挡问题等优点。并且避免了对用户的移动性造成限制，方便用户自由活动。本发明实施例还提供了头戴显示设备和配套的手柄，本发明实施例的头戴显示设备和手柄，具有定位追踪精度高，定位时不受遮挡影响，用户体验更佳的优点。

附图说明

图1是本发明一个实施例的手柄的定位追踪方法的流程图；

图2是本发明一个实施例手柄定位追踪的原理图；

图3是本发明一个实施例的头戴显示设备的框图；

图4是本发明一个实施例的手柄的框图；

图5是本发明一个实施例的头戴显示设备与手柄通信的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

头戴显示设备的定位技术有两种，一种是外向内追踪(Outside-inTracking)技术，该技术是目前的主流，但是该技术也存在一些缺点，比如用户的可移动范围仅限于传感器监测范围，需要使用外部传感器，容易受到遮挡物影响等。另一种是内向外追踪技术(Inside-out Tracking)，内向外追踪技术不需任何外接传感器，因此可以在无硬件搭建、无标记的环境中使用，也不受传感器监测范围限制，因此拥有更多样的移动性与更高的自由度。

本发明的设计构思在于：针对现有头戴显示设备追踪技术中存在的技术问题比如，受遮挡影响，存在FOV视场角等提出一种与头戴显示设备配套的手柄的定位追踪方法，该方法利用电磁定位实现，通过头戴显示设备上安装电磁波发射器，手柄上添加电磁波接收器，根据电磁波接收器和发射器的相对位置，定位追踪手柄并实现VR一体机中手柄的6DOF功能。6DOF即六自由度，自由度总共有6个，可分成两种不同的类型：平移和旋转刚体可以在3个自由度中平移：向前/向后，向上/向下，向左/向右，刚体也可以在3个自由度中旋转：纵摇(Pitch)、横摇(Roll)和垂摇(Yaw)。因此，3种类型的平移自由度+3种类型的旋转自由度＝6自由度。图1是本发明一个实施例的手柄的定位追踪方法的流程图，参见图1，本实施例的手柄的定位追踪方法包括下列步骤：

步骤S101，控制头戴显示设备内的电磁波发射器产生并发射电磁波；

步骤S102，接收手柄内的电磁波接收器感应出相应的感应电动势，并根据感应电动势确定出电磁波接收器与电磁波发射器的相对位置和方向信息后发送的相对位置和方向信息；

步骤S103，根据接收的所述相对位置和方向信息，确定手柄在空间中的位置。

由图1所示可知，本发明实施例的与头戴显示设备配套的手柄的定位追踪方法，通过利用头戴显示设备内的电磁波发射器产生并发射电磁波，接收手柄内的电磁波接收器感应出相应的感应电动势后确定出电磁波接收器与电磁波发射器的相对位置和方向信息后发送的相对位置和方向信息，基于相对位置和方向信息，确定手柄在空间中的位置。与现有技术相比，该定位追踪方法不受遮挡，定位精度高并且避免了对用户的活动范围造成限制，用户体验更好。

实际应用中，电磁波发射器可以固定到头戴显示设备HMD上并和HMD的显示屏形成固定的位置关系。电磁波接收器固定到手柄上，通过电磁波接收器生成电磁波接收器和电磁波发射器的相对位置信息，进而通过两次坐标转换即可得到手柄相对于显示屏的位置信息，后续根据手柄相对于显示屏的位置信息对VR头戴显示设备进行控制，增强现实感和沉浸感，提高产品的竞争力。

在本发明的一个实施例中，步骤S102接收手柄发送的相对位置和方向信息包括：通过头戴显示设备内的无线射频RF主设备接收手柄内的无线射频RF从设备发送的相对位置和方向信息。

参见图2，硬件上，本发明实施例的移动VR一体机，包括头戴显示设备与头戴显示设备配套的两个手柄(或称，手柄控制器)。当然手柄的数量不限于两个，也可以为一个。头戴显示设备中设置处理器201，处理器201连接有电磁波发射器和RF射频主设备202，手柄203中设置有无线射频RF从设备。

头戴显示设备内的电磁波发射器(电磁线圈)，根据处理器的控制产生并发射电磁波(见图2中示意的三个圆圈)，手柄内的电磁波接收器感应出相应的电动势，并根据感应电动势确定出电磁波接收器相对于电磁波发射器的位置和方向，进而基于电磁波接收器相对于电磁波发射器的位置和方向确定出手柄在空间中的位置。

由此，本发明实施例基于电磁定位来定位和追踪手柄的位置。电磁定位主要依据电磁感应原理来实现，首先，定位系统向发射线圈施加电流，产生正弦信号，使其周围产生电磁场。然后，作为定位目标的接收线圈感应出相应的感应电动势，该电动势与发射和接收线圈之间的相对位置与方向有关。通过将该电磁场的空间分布模型化为磁偶极子模型形成函数方程组。进而，利用线性解析算法解算这些方程组，得到接收线圈的位置和方向参数。

如图2所示，本发明实施例的数据传输采用无线射频RF传输系统(图2中示意的带双向箭头的虚线表示无线射频数据传输)，该传输系统包括一个无线射频RF主设备和两个无线射频RF从设备，即，支持1主2从架构。其中，通过头戴显示设备内的无线射频RF主设备接收手柄内的无线射频RF从设备发送的相对位置和方向信息包括：通过无线射频RF主设备定时发送广播信号至配对的无线射频RF从设备，并接收无线射频RF从设备收到广播信号后返回的相对位置和方向信息；当无线射频RF主设备在预设时间段内未收到无线射频RF从设备返回的相对位置和方向信息，则无线射频RF主设备继续向未返回信息的无线射频RF从设备发送广播信号，进行数据重传。

也就是说，无线射频RF主设备定时(比如2ms)发送广播信号，无线射频RF从设备收到广播信号以后，根据配对信息，在不同的时刻发送有效数据到无线射频RF主设备，如果无线射频RF主设备在预定时间段比如2ms内未收到有效数据，则继续向未返回数据的无线射频RF设备发送广播信号，进行一次数据重传。这里的有效数据包括：手柄的相对位置信息，IMU信息，Touch触摸数据，按键，触发数据，电量信息等。

需要说明的是，无线射频RF主设备的工作频段例如为2.4GHz，而为了有效降低其他2.4GHz频段的通信协议及周围环境的影响，本实施例中在无线射频RF主设备开机时，扫描周围环境的多个RSSI(Received Signal StrengthIndicator，接收信号的强度指示)，选择RSSI的值最大(即信号最好)的通道传输数据。

无线射频RF主设备收到有效数据后，通过SPI通道传输手柄的数据信息、控制命令(比如马达震动)等有效数据到头戴显示设备HMD的系统，以供头戴显示设备后续使用。这里的SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)是一种高速的，全双工，同步的通信总线。

本实施例中，无线射频RF主设备定时发送广播信号至配对的无线射频RF从设备，即，添加了设备配对功能，主从设备间需要预先配对，以降低同类设备间的影响。在配对过程中，交互主从设备的ID，这样，只有配对的从设备才能接收到主设备的广播信号并给指定的主设备发送数据。

目前，有一些标准的公有协议供通信使用，使用公有传输协议具有通用、方便的优点，但公有传输协议同时面临攻击，传输延迟和传输时间不固定以及通讯误差较大的问题。而为了降低无线通讯引起的同步误差，本发明实施例的无线射频RF主设备和无线射频RF从设备间采用私有协议通信并在头戴显示设备与手柄间进行同步控制。具体包括：头戴显示设备的处理器触发无线射频RF主设备的IO中断，无线射频RF主设备开始计时并记录为第一时间，无线射频RF主设备将第一时间和处理器发送的系统时间相加，得到第一系统时间，并将第一系统时间无线传输至手柄内的无线射频RF从设备，无线射频RF从设备接收到第一系统时间时，将第一系统时间加上RF主设备和RF从设备间的固定传输延时(比如，100us)记录为第二时间，同时触发手柄内的控制单元的IO中断并将第一系统时间发送至控制单元，控制单元开始计时，记录为第三时间，控制单元将第二时间、第三时间和第一系统时间相加得到第二系统时间，将第二系统时间作为手柄记录的系统时间；接收手柄发送的相对位置和方向信息包括：接收手柄发送的添加有时间戳的相对位置和方向信息。

以下结合图5，对头戴显示设备与手柄间进行同步控制进行说明。头戴显示设备的处理器，触发头戴显示设备内的RF芯片IO中断，RF芯片内部开始计时，记录为第一时间，时间精度是1us，同时，处理器将系统时间通过SPI传输给RF芯片，RF芯片(即，无线射频RF主设备)将第一时间和处理器发送的系统时间相加，得到第一系统时间。这样RF芯片和处理器有一个相同的系统时间。

接着，进行手柄的RF芯片的时间戳和头戴显示设备HMD的RF时间戳的同步。结合图5，本实施例中，手柄的RF芯片和头戴显示设备HMD的RF芯片通讯使用私有协议，以保证HMD广播信号到手柄接收到广播信号的时间控制到100us内(实际验证，该时间抖动小于2us)，进而保证由于无线通讯引起的同步误差小于2us。参见图5，头戴显示设备HMD将RF系统时间通过无线传输到手柄的RF端，这样手柄的RF芯片和头戴显示设备的处理器有一个相同的系统基准时间。手柄的RF芯片将接收到的第一系统时间加上2.4G私有协议传输延时，记录为第二时间，同时，手柄的RF芯片触发IO中断引脚，控制单元MCU开始内部时间计时，记录为第三时间，手柄RF芯片将第一系统时间通过SPI等通道发送给MCU，控制单元(即，MCU)将第二时间、第三时间和第一系统时间相加得到第二系统时间，将第二系统时间作为手柄记录的系统时间，这样手柄MCU和头戴显示设备的处理器有一个相同的系统时间。

在进行同步控制后，手柄为基于电磁波得到的相对位置信息添加时间戳，具体的，电磁波接收器通过I2S读取电磁产生信号，利用MCU内部算法计算出相对位置数据以后，添加时间戳，传送给头戴显示设备HMD的RF芯片。也就是说，头戴显示设备接收手柄发送的相对位置和方向信息包括接收手柄发送的添加有时间戳的相对位置和方向信息。

考虑到手柄发送的相对位置和方向信息存在数据抖动，影响追踪精度，本发明实施例中的方法进一步包括：通过头戴显示设备内的无线射频RF主设备接收手柄内的无线射频RF从设备发送的手柄姿态信息，利用所述手柄姿态信息对接收的所述相对位置和方向信息进行补偿，降低手柄位置及姿态的抖动。

具体实现时，手柄内设置有惯性测量单元IMU(Inertial MeasurementUnit，简称IMU)，惯性测量单元是一种通过传感器来测量和报告速度、方向和重力的电子设备，惯性测量单元可以包括加速度计、陀螺仪和磁力计中的一种或多种的组合。

惯性测量单元IMU采集并得到手柄的姿态数据后，通过IMU INT中断，读取MCU内部同步的系统时钟，并添加时间戳后传送给头戴显示设备的HMD的RF芯片。INT指令的格式为：int n(n为类型中断码)它的功能是引发中断过程。CPU执行INT指令，相当于引发一个n号中断的中段过程，另外，实际应用中，头戴显示设备内也可以设置惯性测量单元IMU采集头戴显示设备的姿态数据。与前述手柄中为手柄的姿态数据添加时间戳类似，头戴显示设备内通过IMU的INT中断，读取头戴显示设备HMD的系统时间，并添加时间戳，传输给软件开发工具包SDK和上层应用。

至此，本实施例的手柄的定位追踪方法，不受遮挡物的影响，并且没有光学追踪时的视场角问题，更适合头戴显示设备的定位追踪。

本发明实施例还提供了一种头戴显示设备，参见图3，头戴显示设备300包括：处理器301，与处理器301连接的电磁波发射器302(参见图3中处理器与电磁波发射器之间通过I2S总线连接)以及无线通信模块；

所述处理器301，控制头戴显示设备内的电磁波发射器302产生并发射电磁波；

所述无线通信模块，接收手柄内的电磁波接收器感应出相应的感应电动势，并根据感应电动势确定出电磁波接收器与电磁波发射器的相对位置和方向信息后发送的相对位置和方向信息；

所述处理器301，根据接收的所述相对位置和方向信息，确定手柄在空间中的位置。

参见图3，无线通信模块为无线射频RF主设备(图3中示意的RF芯片303)，处理器301与RF芯片303之间通过SPI总线通信，无线射频RF主设备接收手柄内的无线射频RF从设备发送的相对位置和方向信息。

在本发明的一个实施例中，所述无线射频RF主设备的工作频段为2.4GHz，所述无线射频RF主设备开机时扫描环境中的多个RSSI，选择信号最好的RSSI用于传输数据。

图3中示意的头戴显示设备，还设置有惯性测量单元304，以采集头戴显示设备的姿态数据供上层应用使用，惯性测量单元304通过I2C或SPI总线与处理器交互，并通过IO中断上报采集的传感器数据。

本发明一个实施例还提供了一种手柄，与头戴显示设备配套，参见图4，手柄400包括：控制单元401，与控制单元401连接的电磁波接收器403(参见图4中控制单元与电磁波接收器之间通过I2S总线连接)以及无线交互模块；

所述电磁波接收器403，感应头戴显示设备内的电磁波发射器发射的电磁波后得到相应的感应电动势；

所述控制单元401，根据感应电动势确定出电磁波接收器403与电磁波发射器的相对位置和方向信息后发送的相对位置和方向信息；

所述无线交互模块，将相对位置和方向信息发送至头戴显示设备内无线通信模块。

参见图4，所述无线交互模块为无线射频RF从设备(图4中示意的RF芯片402)，所述手柄400中还设置惯性测量单元404，通过I2C或SPI总线与处理器交互，并通过IO中断上报采集的传感器数据，惯性测量单元304用于采集手柄的姿态信息；无线射频RF从设备，将手柄的姿态信息传输至头戴显示设备内无线通信模块。

图5是本发明一个实施例的头戴显示设备与手柄通信的示意图，参见图5，本发明实施例的头戴显示设备300与手柄400配套使用，手柄400作为头戴显示设备300的外接控制器。两者间的交互主要包括两个部分，一是对手柄进行空间位置追踪，二是将位置追踪等手柄信息发送给头戴显示设备使用，由于前述实施例中已经对手柄的空间位置追踪进行了说明，这里不再赘述，所以本实施例中结合图5重点对将位置追踪等手柄信息发送给头戴显示设备进行说明。

本实施例的RF系统支持1主2从架构，即实际应用中手柄的数量可以为两个，两个手柄中均设置RF从设备，头戴显示设备中设置RF主设备。注：图5中示意了一个手柄的情形。RF从设备采用私有协议进行通讯，主设备定时发送广播信号，从设备收到广播信号以后，根据配对信息，在不同的时刻发送有效数据(有效数据包括手柄根据电磁波接收器接收的电动势计算得到的手柄相对于头戴显示设备的电磁波发射器的位置信息)，如果主设备在预设的时间段内未收到有效数据，继续向未返回数据设备发送广播信号，进行一次数据重传。

为了降低同类设备间的影响，添加了设备配对功能，在配对过程中将主从设备的ID进行交互，这样，只有配对过的设备才能接收到主设备的广播信号并给指定的主设备发送数据。

此外，为有效降低WIFI及周围环境的影响，在RF主设备开机时，扫描周围环境的RSSI，选择信号最好的通道传输数据。

综上所述，本发明实施例的头戴显示设备和手柄，在定位追踪时，保证了定位精度同时又不对用户的移动造成限制，改善了用户体验，提高了产品的市场竞争力。

需要说明的是：本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图的一个流程或多个流程和/或方框图的一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

需要说明的是术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，正如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种与头戴显示设备配套的手柄的定位追踪方法，其特征在于，包括：

控制头戴显示设备内的电磁波发射器产生并发射电磁波；

接收手柄内的电磁波接收器感应出相应的感应电动势，并根据感应电动势确定出电磁波接收器与电磁波发射器的相对位置和方向信息后发送的相对位置和方向信息；

根据接收的所述相对位置和方向信息，确定手柄在空间中的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收手柄发送的相对位置和方向信息包括：

通过头戴显示设备内的无线射频RF主设备接收手柄内的无线射频RF从设备发送的相对位置和方向信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在头戴显示设备与手柄间进行同步控制，具体包括：头戴显示设备的处理器触发无线射频RF主设备的IO中断，无线射频RF主设备开始计时并记录为第一时间，无线射频RF主设备将第一时间和处理器发送的系统时间相加，得到第一系统时间，并将第一系统时间无线传输至手柄内的无线射频RF从设备，无线射频RF从设备接收到第一系统时间时，将第一系统时间加上无线射频RF主设备到无线射频RF从设备间的固定传输延时，记录为第二时间，同时触发手柄内的控制单元的IO中断并将第一系统时间发送至控制单元，控制单元开始计时，记录为第三时间，控制单元将第二时间、第三时间和第一系统时间相加得到第二系统时间，将第二系统时间作为手柄记录的系统时间；

接收手柄发送的相对位置和方向信息包括：接收手柄发送的添加有时间戳的相对位置和方向信息。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

通过头戴显示设备内的无线射频RF主设备接收手柄内的无线射频RF从设备发送的手柄姿态信息，利用所述手柄姿态信息对接收的所述相对位置和方向信息进行补偿，降低手柄位置及姿态的抖动。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过头戴显示设备内的无线射频RF主设备接收手柄内的无线射频RF从设备发送的相对位置和方向信息包括：

通过无线射频RF主设备定时发送广播信号至配对的无线射频RF从设备，并接收无线射频RF从设备收到广播信号后返回的相对位置和方向信息；

当无线射频RF主设备在预设时间段内未收到无线射频RF从设备返回的相对位置和方向信息，则无线射频RF主设备继续向未返回信息的无线射频RF从设备发送广播信号，进行数据重传。

6.一种头戴显示设备，其特征在于，包括：处理器，与处理器连接的电磁波发射器以及无线通信模块；

所述处理器，控制头戴显示设备内的电磁波发射器产生并发射电磁波；

所述无线通信模块，接收手柄内的电磁波接收器感应出相应的感应电动势，并根据感应电动势确定出电磁波接收器与电磁波发射器的相对位置和方向信息后发送的相对位置和方向信息；

所述处理器，根据接收的所述相对位置和方向信息，确定手柄在空间中的位置。

7.根据权利要求6所述的头戴显示设备，其特征在于，所述无线通信模块为无线射频RF主设备，

无线射频RF主设备接收手柄内的无线射频RF从设备发送的相对位置和方向信息。

8.根据权利要求7所述的头戴显示设备，其特征在于，所述无线射频RF主设备的工作频段为2.4GHz，

所述无线射频RF主设备开机时扫描环境中的多个接收信号强度指示RSSI，选择RSSI最大值对应的通道传输数据。

9.一种手柄，与头戴显示设备配套，其特征在于，所述手柄包括：控制单元，与控制单元连接的电磁波接收器以及无线交互模块；

所述电磁波接收器，感应头戴显示设备内的电磁波发射器发射的电磁波后得到相应的感应电动势；

所述控制单元，根据感应电动势确定出电磁波接收器与电磁波发射器的相对位置和方向信息后发送的相对位置和方向信息；

所述无线交互模块，将相对位置和方向信息发送至头戴显示设备内无线通信模块。

10.根据权利要求9所述的手柄，其特征在于，所述无线交互模块为无线射频RF从设备，

所述手柄中还设置惯性测量单元，用于采集手柄的姿态信息；

无线射频RF从设备，将手柄的姿态信息传输至头戴显示设备内无线通信模块。