CN112367516B - 一种基于空间定位的三维显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于空间定位的三维显示系统，包括：桌面三维显示模块、空间定位模块；桌面三维显示模块包括双目投影组件、三维主机组件；空间定位模块包括追踪器定位组件、基站定位组件；追踪器定位组件分别与基站定位组件、三维主机组件连接，三维主机组件与双目投影组件连接；追踪器定位组件用于实时反馈观看者位置并向基站定位组件发出超宽带脉冲信号。本发明的三维显示系统不仅能够增强显示系统的交互性与观看视角，拓展三维显示的应用场景，同时解决空间定位技术存在的诸多问题，实现一种定位速度快，定位范围广，低成本高精度的空间定位系统。

Description

一种基于空间定位的三维显示系统
技术领域
本发明涉及三维显示技术领域，特别涉及一种基于空间定位的三维显示系统。
背景技术
三维显示技术日益受到关注的今天，各种三维显示的实现方式得到迅速发展。其中三维显示技术因其真实还原三维场景中的近大远小和遮挡关系、能够提供平滑的运动视差而受到广泛关注。然而，现有的三维显示应用系统缺乏空间定位功能，导致交互性极差，用户体验效果欠缺，严重阻碍了三维显示技术的发展。
目前行业内的空间定位技术主要使用红外光学定位、激光定位及可见光定位。红外光学定位利用多个红外发射摄像头对室内定位空间进行覆盖，定位精度非常高，范围大但是需要多个高帧率摄像头成本非常高昂；激光定位利用定位光塔和被定位物体上的多个激光感应接收器计算激光角度差定位，定位精度高范围广但是设备结构复杂成本较高；可见光定位利用摄像头拍摄追踪点的主动可见光虽然具有成本低廉的优点但定位精度低范围狭窄。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术中不足，提供一种基于空间定位的三维显示系统，可实现一种定位速度快，定位范围广，低成本高精度的空间定位方案并可增强显示系统的交互性与观看视角，拓展三维显示的应用场景。
为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：
一种基于空间定位的三维显示系统，包括：
用于呈现三维展示场景的桌面三维显示模块、用于探测观看者位置与观看角度的空间定位模块；
所述桌面三维显示模块包括双目投影组件、三维主机组件；所述空间定位模块包括追踪器定位组件、基站定位组件；所述追踪器定位组件分别与基站定位组件、三维主机组件连接，三维主机组件与双目投影组件连接；
所述追踪器定位组件用于实时反馈观看者位置并向基站定位组件发出超宽带脉冲信号，所述基站定位组件用于根据收到的超宽带脉冲信号计算追踪器定位组件的实时位置并将位置信息反馈给追踪器定位组件由追踪器定位组件将位置信息传输至三维主机组件，所述三维主机组件用于结合位置信息制作带定位功能的三维显示内容，并将所述三维显示内容传输至双目投影组件，所述双目投影组件用于将三维显示内容处理为可投影的三维显示内容并进行投影及供用户观看；追踪器定位组件是佩戴于观看者身上的，因此，基于上述方案即可实现根据观看者的实时位置进行对应角度的三维内容的投影显示。
进一步地，所述空间定位模块还包括外设组件，所述外设组件与追踪器定位组件连接，外设组件用于获取用户的交互指令，并将所述交互指令传输至追踪器定位组件，由追踪器定位组件传输至三维主机组件，所述三维主机组件再通过三维显示内容的变化对交互指令进行对应的响应，用户通过外设组件即可实现根据实时场景发出对应的交互指令，且三维主机组件可根据指令在三维显示内容中作出对应的响应，给用户提供更好的3D场景体验效果。
进一步地，所述外设组件包括若干交互按键，则用户即可通过相应的交互按键发出对应的交互指令，且可在三维显示内容中定义各个交互按键的功能，从而实现一种轻便、简洁的交互方式。
进一步地，所述追踪器定位组件包括定位追踪传感器、信号发射器及信号接收器；
所述信号发射器分别与定位追踪传感器、信号接收器、基站定位组件连接，信号接收器分别与基站定位组件、三维主机组件、外设组件连接；
所述定位追踪传感器用于实时探测观看者位置并将探测到的数据传递至信号发射器，所述信号发射器用于在收到定位追踪传感器后向基站定位组件发出超宽带脉冲信号；信号接收器用于接收基站定位组件反馈的根据超宽带脉冲信号计算的位置信息，并将所述位置信息传输至三维主机组件，信号接收器还用于将外设组件获取到的交互指令传输至三维主机组件；即可通过定位追踪传感器向基站定位组件实时反馈当前用户的位置数据，从而由基站定位组件根据收到的数据计算用户的实时位置，并通过信号接收器传递至三维主机组件，从而由三维主机组件根据位置信息生成对应的具有定位效果的三维显示内容，同时，用户在观看过程中也可通过外设组件发出对应的交互指令，并通过信号接收器发送至三维主机组件，从而由三维主机组件作出对应的响应并体现在三维显示内容上。
进一步地，所述追踪器定位组件还包括提示装置及电源开关按钮，所述提示装置用于提示信号接收器与外设组件及三维主机组件的连接状态，如可通过设置LED灯等显示装置实现，当LED灯为绿色即表示当前连接正常，为红色时表示连接异常等；所述电源开关按钮用于实现定位追踪传感器的开关控制，从而实现低能耗蓝牙配对。
进一步地，所述追踪器定位组件还包括底座，所述底座用于放置外设组件，使得外设组件平稳且易操控。
进一步地，所述双目投影组件包括双目投影仪、投影幕布、三维快门眼镜；
所述双目投影仪与三维主机组件连接，双目投影仪用于接收三维主机组件发送的定位功能的三维显示内容，所述三维显示内容为双目显示格式的三维显示内容，所述双目投影仪将接收的三维显示内容合成为可投影的三维显示内容并投影至投影幕布，所述三维快门眼镜用于在观看者佩戴后与双目投影仪相配合同步刷新观看者左右眼观看的图像；其中，三维快门眼镜主要通过提高画面的快速刷新率来实现3D效果，当3D信号输入到双目投影仪后，图像便以帧序列的格式实现左右帧交替产生，通过红外发射器将这些帧信号传输出去，三维快门眼镜在接收到信号之后，实现同步刷新左右眼观看对应的图像，并且保持与2D视像相同的帧数，观众的两只眼睛看到快速切换的不同画面，并且在大脑中产生错觉，便观看到立体影。
进一步地，所述基站定位组件由若干基站定位器实现，若干基站定位器安装后视场重叠且完全覆盖用户可移动的区域。
进一步地，所述基站定位组件至少包含三个基站定位器，且所述三个基站定位器的连线形成等边三角形，由于基站定位器的视场角度为120°，为了确保准确追踪，因此优选选用三个基站定位器，可实现在基站定位器数量最少的情况下实现全覆盖。
进一步地，所述三个基站定位器分别为一号基站、二号基站、三号基站；所述基站定位组件计算追踪器定位组件的实时位置的方法如下：
由基站定位组件发出测距信号，追踪器定位组件接收测距信号并产生追踪器组件本振信号，测距信号St、追踪器组件本振信号SL分别表示为：
Figure GDA0003169656070000041
其中，f0为载频，t1为基站定位组件发出测距信号的时刻，t2为追踪器组件本振信号产生的时刻，t为当前时刻；k为正负交替变换的调频斜率；
追踪器定位组件接收的测距信号与追踪器组件本振信号混频，得到追踪器组件差频信号为：
Figure GDA0003169656070000051
其中，Sr为追踪器定位组件接收的测距信号，f为追踪器组件差频信号的平均频率，
Figure GDA0003169656070000052
为追踪器组件差频信号的相位，η(t)为混杂在响应信号中的噪声；
测量追踪器组件差频信号的频率值，得到的追踪器组件差频信号的平均频率，计算追踪器组件本振信号与接收的测距信号之间的时差为：t0＝f/k0；其中，k0为调频斜率k的绝对值；
追踪器定位组件发出响应信号，基站定位组件接收响应信号并产生基站定位组件本振信号；响应信号St1、基站定位组件本振信号SL1分别表示为：
Figure GDA0003169656070000053
其中，t3为追踪器定位组件发出响应信号的时刻，t4为基站定位组件本振信号产生时刻；
将一号基站、二号基站、三号基站接收的响应信号与基站定位组件本振信号混频，分别得到第一差频信号SΔt1、第二差频信号SΔt2、第三差频信号SΔt3为：
Figure GDA0003169656070000054
其中，Sr1、Sr2、Sr3分别为一号基站、二号基站、三号基站接收的响应信号，f1、f2、f3分别为一号基站、二号基站、三号基站的差频信号的平均频率，
Figure GDA0003169656070000055
分别为一号基站、二号基站、三号基站的差频信号的相位，η1(t)、η2(t)、η3(t)分别为混杂在一号基站、二号基站、三号基站接收的信号中的噪声；
计算定位基站组件本振信号分别与一号基站，二号基站，三号基站的时差Δt1、Δt2、Δt3分别为：
Figure GDA0003169656070000061
计算基站定位组件中一号基站、二号基站、三号基站与追踪器定位组件之间的距离为：
Figure GDA0003169656070000062
其中，R1、R2、R3分别为一号基站、二号基站、三号基站与追踪器定位组件之间的距离，t1为基站定位组件发出测距信号的时刻，t2为追踪器组件本振信号产生的时刻，t3为追踪器定位组件发出响应信号的时刻，t4为基站定位组件本振信号产生时刻，ΔT1、ΔT2、ΔT3分别为一号基站、二号基站、三号基站的发送延时、接收延时及追踪器定位组件的接收延时、发送延时之和，t0为追踪器定位组件本振信号与接收的测距信号之间的时差，c为光速；
根据一号基站、二号基站、三号基站与追踪器组件之间的距离R1、R2、R3即可确定基站定位组件计算追踪器组件本振信号的实时位置。
本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：
本发明的基于空间定位的三维显示系统，不仅能够增强显示系统的交互性与观看视角，拓展三维显示的应用场景，同时解决空间定位技术存在的诸多问题，实现一种定位速度快，定位范围广，低成本高精度的空间定位系统；相比于现有定位系统，该系统可以更加快速的定位佩戴者的空间位置，并且可以在广阔的空间中获取准确的定位位置信息；该方法还结合桌面三维显示技术，能够给使用设备者带来全新的三维立体交互体验。
附图说明
图1是本发明的基于空间定位的三维显示系统的示意图。
附图标记：101-双目投影仪，102-投影幕布，103-三维快门眼镜，104-三维主机组件，105-追踪器定位组件，106-外设组件，107-基站定位器。
具体实施方式
下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。
实施例：
实施例一：
如图1所示，一种基于空间定位的三维显示系统，包括：用于呈现三维展示场景的桌面三维显示模块、用于探测观看者位置与观看角度的空间定位模块。
具体的，桌面三维显示模块包括双目投影组件、三维主机组件104。空间定位模块包括追踪器定位组件105、基站定位组件；追踪器定位组件105分别与基站定位组件、三维主机组件104连接，三维主机组件104与双目投影组件连接；
其基本工作原理为：追踪器定位组件105用于实时反馈观看者位置并向基站定位组件发出超宽带脉冲信号，基站定位组件用于根据收到的超宽带脉冲信号计算追踪器定位组件105的实时位置并将位置信息反馈给追踪器定位组件105由追踪器定位组件105将位置信息传输至三维主机组件104，三维主机组件104用于结合位置信息制作带定位功能的三维显示内容，并将三维显示内容传输至双目投影组件，双目投影组件用于将三维显示内容处理为可投影的三维显示内容并进行投影及供用户观看；追踪器定位组件105是佩戴于观看者身上的，因此，基于上述方案即可实现根据观看者的实时位置进行对应角度的三维内容的投影显示。
为了实现更好的交互效果，本实施例中，空间定位模块还包括外设组件106，外设组件106与追踪器定位组件105连接，外设组件106用于获取用户的交互指令，并将交互指令传输至追踪器定位组件105，由追踪器定位组件105传输至三维主机组件104，三维主机组件104再通过三维显示内容的变化对交互指令进行对应的响应，用户通过外设组件106即可实现根据实时场景发出对应的交互指令，且三维主机组件104可根据指令在三维显示内容中作出对应的响应，给用户提供更好的3D场景体验效果。
在本实施例中，追踪器定位组件105集成了先进的UWB射频模块，外挂高增益放大器，输出功率高，能够满足足够大的应用范围，且具有良好的穿透性，在隔墙的情况下，能可靠传输达50米，与基站定位组件配合可以实现高精度定位，最高定位精度可以达到4厘米，领先于其他无线技术定位产品。具体的，本实施例中，追踪器定位组件105包括定位追踪传感器、信号发射器及信号接收器；其中，信号发射器分别与定位追踪传感器、信号接收器、基站定位组件连接，信号接收器分别与基站定位组件、三维主机组件104、外设组件106连接。
作为优选，本实施例中，信号接收器上设有USB接口分别用于实现与外设组件106及三维主机组件104的USB连接，实际中，也可设置为无线连接的方式实现无线通讯，具体可根据实际情况来设定。
具体的，定位追踪传感器用于实时探测观看者位置并将探测到的数据传递至信号发射器，信号发射器用于在收到定位追踪传感器后向基站定位组件发出超宽带脉冲信号；信号接收器用于接收基站定位组件反馈的根据超宽带脉冲信号计算的位置信息，具体的计算方式后续会具体说明，实际中也可采用现有的其他方式进行位置计算，并将位置信息传输至三维主机组件104，信号接收器还用于将外设组件106获取到的交互指令传输至三维主机组件104；即可通过定位追踪传感器向基站定位组件实时反馈当前用户的位置数据，从而由基站定位组件根据收到的数据计算用户的实时位置，并通过信号接收器传递至三维主机组件104，从而由三维主机组件104根据位置信息生成对应的具有定位效果的三维显示内容，同时，用户在观看过程中也可通过外设组件106发出对应的交互指令，并通过信号接收器发送至三维主机组件104，从而由三维主机组件104作出对应的响应并体现在三维显示内容上。
作为优选，本实施例中，追踪器定位组件105还包括提示装置及电源开关按钮，提示装置用于提示信号接收器与外设组件106及三维主机组件104的连接状态，如可通过设置LED灯等显示装置实现，当LED灯为绿色即表示当前连接正常，为红色时表示连接异常等；电源开关按钮用于实现定位追踪传感器的开关控制，从而实现低能耗蓝牙配对。
由于外设组件106是供用户使用的，因此，本实施例，追踪器定位组件105还包括底座，底座用于放置外设组件106，可使得外设组件106平稳且易操控。
具体的，在外设组件106上设有若干交互按键，则用户即可通过相应的交互按键发出对应的交互指令，且可在三维显示内容中定义各个交互按键的功能，从而实现一种轻便、简洁的交互方式。
本实施例中，为了使外设组件106的交互操作更符合用户的使用习惯。可结合其功能设计对应的外形，例如比较典型的枪类外设，通过USB端口通信，将原来三维展示场景的按键映射到了枪体相关的功能部件上，如射击键对应着枪的扳机，触控键映射到了枪体的摇杆。则现实中用户走一步，三维显示内容中人物也会实时移动相应的步数。这样做的好处用户不需要了解三维展示场景道具如何使用，按键如何使用，只需要按照自然的使用方法即可，使得用户获得最为真实的操作感受。
但是，错误的外设摆放方式也会遮挡住定位追踪传感器，影响定位追踪传感器的正常使用，为了达到最好的使用效果，本实施例中，定位追踪传感器到外设组件106的距离应该满足以下条件：
Figure GDA0003169656070000101
其中，θ表示定位追踪传感器的视场角大小，X表示放置外设组件106的底座的上表面宽度，Y表示定位追踪传感器到外设组件106的距离。
具体的，本实施例中，双目投影组件包括双目投影仪101、投影幕布102、三维快门眼镜103。
双目投影仪101与三维主机组件104连接，双目投影仪101用于接收三维主机组件104发送的定位功能的三维显示内容，三维显示内容为双目显示格式的三维显示内容，双目投影仪101将接收的三维显示内容合成为可投影的三维显示内容并投影至投影幕布102，三维快门眼镜103用于在观看者佩戴后与双目投影仪101相配合同步刷新观看者左右眼观看的图像；本实施例中，三维主机组件104发出的具有定位功能的三维显示内容是一种双目显示的内容，由于需要进行投影显示，因此，双目投影仪101在接收到数据后会将其进行合成，从而生成可投影的三维显示内容，本实施例的方案实现三维显示的基本原理为，三维快门眼镜103主要通过提高画面的快速刷新率来实现3D效果，当3D信号输入到双目投影仪101后，图像便以帧序列的格式实现左右帧交替产生，通过红外发射器将这些帧信号传输出去，三维快门眼镜103在接收到信号之后，实现同步刷新左右眼观看对应的图像，并且保持与2D视像相同的帧数，观众的两只眼睛看到快速切换的不同画面，并且在大脑中产生错觉，便观看到立体影。
作为优选，本实施例中的双目投影仪101支持高分辨率显示、双目3D内容的一键合成、外部高清信号源输入功能，在本实施例中，双目投影仪101选用激光双目投影，激光投影显示技术是以红、绿、蓝(RGB)三基色激光为光源的显示技术，可以最真实地再现客观世界丰富、艳丽的色彩，提供更具震撼的表现力。从色度学角度来看，激光显示的色域覆盖率可以达到人眼所能识别色彩空间的90％以上，是传统显示色域覆盖率的两倍以上，彻底突破传统显示技术色域空间的不足，实现人类有史以来最完美色彩还原，使人们通过显示终端看到最真实、最绚丽的世界。相较于普通LED双目投影，激光双目投影拥有超短焦，高亮度，高使用寿命，色域空间大、色彩丰富、色饱和度高等优势。选用激光双目投影，由于其漫反射成像原理，光线不直接射入眼睛，能够极大的缓解观看者的视觉疲劳。同时由于双目投影双目显示特性，将主机组件传输的双目画面左右分开显示，这样的好处在于突破激光投影最高分辨率限制，将桌面三维显示内容分辨率提升一倍。
同时，本实施例的投影幕布102优选采用菲涅尔抗光幕布，其作用在于相较于其他白塑幕布，该菲涅尔抗光幕布更适合多人观看，有着更广的观看视角，同时三维显示内容不失真，立体效果更佳，其采用的PET底层+表面TPU特殊棱镜结构，可以阻止大多数环境光对投影画面的影响。
作为优选，在本实施例中，投影幕布102的摆放方式为平放式，相较于地面，投影幕布102的高度设计为相较于地面80CM，即类似于一种桌面三维显示，这样的好处在于在符合人眼观看习惯，消除观看疲劳的。具体尺寸大小设计为100寸，该尺寸的设计一方面使得显示系统有良好的显示效果，另一方面避免过大的幕布造成安装，运输，摆放的困难。
具体的，本实施例中，三维快门眼镜103优选采用小于1.5ms响应的光阀LCD镜片，极快的响应速度以及高透光率，高对比度能够使画面呈现更佳清晰绚丽，有效减少重影，消除眼睛疲劳。镜框本身设计可容纳一副近视眼镜，镜腿采用高弹性PC材料，大大提高触感柔和度及佩戴舒适性。
具体的，本实施例中的三维主机组件104其主要作用为定位系统与三维显示系统结合，完成带定位功能的三维显示内容，增强显示内容的交互性以及观看视角，同时通过HDMI2.0传输线完成三维显示内容到双目投影仪101的传输过程。
在本实施例中，三维主机组件104中具体是运用三维开发引擎实现带定位功能的三维显示内容制作，具体实现方式为：
第一步：为了模拟人眼观看效果，在开发引擎里采用两个虚拟照相机来实现，分别设置左右两个照相机的Viewport Rect参数，左边照相机的Viewport Rect参数改成(0，0，0.5，1)，右边照相机的Viewport Rect参数改成(0.5，0，0.5，1)，此时将会在屏幕产生两个相同的场景，左右两个场景各占屏幕的一半；
第二步：为了模拟人眼聚焦效果，在开发引擎中将两个虚拟相机平行放置，距离设置为人双眼平均距离R＝70mm，设置左边相机的Position参数为(-0.035，0，0)，右边相机的Position参数为(0.035，0，0)，同时创建零平面，将两个虚拟相机的焦点设置在零平面；
第三步：为了实现定位及交互功能，在三维开发引擎中创建交互式展示场景，将交互方式设计为外设按键交互，并在三维引擎中创建相关脚本实现外设的空间三维数据获取，并将该数据响应在三维展示场景中。
具体的，基站定位组件由若干基站定位器107实现，若干基站定位器107安装后视场重叠且完全覆盖用户可移动的区域。本实施例中，基站定位组件包含三个基站定位器107，三个基站定位形成等边三角形，同时面向规划区，高度选择为2m，向下倾斜角选择为30°，这样的好处在于，定位覆盖更为全面且准确，由于基站定位器107的视场角度为120°，为了确保准确追踪，因此优选选用三个基站定位器107，可实现在基站定位器107数量最少的情况下实现全覆盖。
具体的，三个基站定位器107分别为一号基站、二号基站、三号基站；基站定位组件计算追踪器定位组件105的实时位置的方法如下：
由基站定位组件发出测距信号，追踪器定位组件105接收测距信号并产生追踪器组件本振信号，测距信号St、追踪器组件本振信号SL分别表示为：
Figure GDA0003169656070000131
其中，f0为载频，t1为基站定位组件发出测距信号的时刻，t2为追踪器组件本振信号产生的时刻，t为当前时刻；k为正负交替变换的调频斜率；
追踪器定位组件105接收的测距信号与追踪器组件本振信号混频，得到追踪器组件差频信号为：
Figure GDA0003169656070000132
其中，Sr为追踪器定位组件105接收的测距信号，f为追踪器组件差频信号的平均频率，
Figure GDA0003169656070000133
为追踪器组件差频信号的相位，η(t)为混杂在响应信号中的噪声；
测量追踪器组件差频信号的频率值，得到的追踪器组件差频信号的平均频率，计算追踪器组件本振信号与接收的测距信号之间的时差为：t0＝f/k0；其中，k0为调频斜率k的绝对值；
追踪器定位组件105发出响应信号，基站定位组件接收响应信号并产生基站定位组件本振信号；响应信号St1、基站定位组件本振信号SL1分别表示为：
Figure GDA0003169656070000134
其中，t3为追踪器定位组件105发出响应信号的时刻，t4为基站定位组件本振信号产生时刻；
将一号基站、二号基站、三号基站接收的响应信号与基站定位组件本振信号混频，分别得到第一差频信号SΔt1、第二差频信号SΔt2、第三差频信号SΔt3为：
Figure GDA0003169656070000135
其中，Sr1、Sr2、Sr3分别为一号基站、二号基站、三号基站接收的响应信号，f1、f2、f3分别为一号基站、二号基站、三号基站的差频信号的平均频率，
Figure GDA0003169656070000141
Figure GDA0003169656070000142
分别为一号基站、二号基站、三号基站的差频信号的相位，η1(t)、η2(t)、η3(t)分别为混杂在一号基站、二号基站、三号基站接收的信号中的噪声；
计算定位基站组件本振信号分别与一号基站，二号基站，三号基站的时差Δt1、Δt2、Δt3分别为：
Figure GDA0003169656070000143
计算基站定位组件中一号基站、二号基站、三号基站与追踪器定位组件105之间的距离为：
Figure GDA0003169656070000144
其中，R1、R2、R3分别为一号基站、二号基站、三号基站与追踪器定位组件105之间的距离，t1为基站定位组件发出测距信号的时刻，t2为追踪器组件本振信号产生的时刻，t3为追踪器定位组件105发出响应信号的时刻，t4为基站定位组件本振信号产生时刻，ΔT1、ΔT2、ΔT3分别为一号基站、二号基站、三号基站的发送延时、接收延时及追踪器定位组件105的接收延时、发送延时之和，t0为追踪器定位组件105本振信号与接收的测距信号之间的时差，c为光速；
根据一号基站、二号基站、三号基站与追踪器组件之间的距离R1、R2、R3即可确定基站定位组件计算追踪器组件本振信号的实时位置。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于空间定位的三维显示系统，其特征在于，包括：
用于呈现三维展示场景的桌面三维显示模块、用于探测观看者位置与观看角度的空间定位模块；
所述桌面三维显示模块包括双目投影组件、三维主机组件；所述空间定位模块包括追踪器定位组件、基站定位组件；所述追踪器定位组件分别与基站定位组件、三维主机组件连接，三维主机组件与双目投影组件连接；
所述追踪器定位组件用于实时反馈观看者位置并向基站定位组件发出超宽带脉冲信号，所述基站定位组件用于根据收到的超宽带脉冲信号计算追踪器定位组件的实时位置并将位置信息反馈给追踪器定位组件由追踪器定位组件将位置信息传输至三维主机组件，所述三维主机组件用于结合位置信息制作带定位功能的三维显示内容，并将所述三维显示内容传输至双目投影组件，所述双目投影组件用于将三维显示内容处理为可投影的三维显示内容并进行投影及供用户观看；
所述基站定位组件由若干基站定位器实现，若干基站定位器安装后视场重叠且完全覆盖用户可移动的区域；
所述基站定位组件至少包含三个基站定位器，且所述三个基站定位器的连线形成等边三角形；
所述三个基站定位器分别为一号基站、二号基站、三号基站；所述基站定位组件计算追踪器定位组件的实时位置的方法如下：
由基站定位组件发出测距信号，追踪器定位组件接收测距信号并产生追踪器组件本振信号，测距信号St、追踪器组件本振信号SL分别表示为：
Figure FDA0003169656060000011
其中，f0为载频，t1为基站定位组件发出测距信号的时刻，t2为追踪器组件本振信号产生的时刻，t为当前时刻；k为正负交替变换的调频斜率；
追踪器定位组件接收的测距信号与追踪器组件本振信号混频，得到追踪器组件差频信号为：
Figure FDA0003169656060000021
其中，Sr为追踪器定位组件接收的测距信号，f为追踪器组件差频信号的平均频率，
Figure FDA0003169656060000022
为追踪器组件差频信号的相位，η(t)为混杂在响应信号中的噪声；
测量追踪器组件差频信号的频率值，得到的追踪器组件差频信号的平均频率，计算追踪器组件本振信号与接收的测距信号之间的时差为：t0＝f/k0；其中，k0为调频斜率k的绝对值；
追踪器定位组件发出响应信号，基站定位组件接收响应信号并产生基站定位组件本振信号；响应信号St1、基站定位组件本振信号SL1分别表示为：
Figure FDA0003169656060000023
其中，t3为追踪器定位组件发出响应信号的时刻，t4为基站定位组件本振信号产生时刻；
将一号基站、二号基站、三号基站接收的响应信号与基站定位组件本振信号混频，分别得到第一差频信号SΔt1、第二差频信号SΔt2、第三差频信号SΔt3为：
Figure FDA0003169656060000024
其中，Sr1、Sr2、Sr3分别为一号基站、二号基站、三号基站接收的响应信号，f1、f2、f3分别为一号基站、二号基站、三号基站的差频信号的平均频率，
Figure FDA0003169656060000025
分别为一号基站、二号基站、三号基站的差频信号的相位，η1(t)、η2(t)、η3(t)分别为混杂在一号基站、二号基站、三号基站接收的信号中的噪声；
计算定位基站组件本振信号分别与一号基站，二号基站，三号基站的时差Δt1、Δt2、Δt3分别为：
Figure FDA0003169656060000031
计算基站定位组件中一号基站、二号基站、三号基站与追踪器定位组件之间的距离为：
Figure FDA0003169656060000032
其中，R1、R2、R3分别为一号基站、二号基站、三号基站与追踪器定位组件之间的距离，t1为基站定位组件发出测距信号的时刻，t2为追踪器组件本振信号产生的时刻，t3为追踪器定位组件发出响应信号的时刻，t4为基站定位组件本振信号产生时刻，ΔT1、ΔT2、ΔT3分别为一号基站、二号基站、三号基站的发送延时、接收延时及追踪器定位组件的接收延时、发送延时之和，t0为追踪器定位组件本振信号与接收的测距信号之间的时差，c为光速；
根据一号基站、二号基站、三号基站与追踪器组件之间的距离R1、R2、R3即可确定基站定位组件计算追踪器组件本振信号的实时位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于空间定位的三维显示系统，其特征在于，所述空间定位模块还包括外设组件，所述外设组件与追踪器定位组件连接，外设组件用于获取用户的交互指令，并将所述交互指令传输至追踪器定位组件，由追踪器定位组件传输至三维主机组件，所述三维主机组件再通过三维显示内容的变化对交互指令进行对应的响应。
3.根据权利要求2所述的一种基于空间定位的三维显示系统，其特征在于，所述外设组件包括若干交互按键。
4.根据权利要求2所述的一种基于空间定位的三维显示系统，其特征在于，所述追踪器定位组件包括定位追踪传感器、信号发射器及信号接收器；所述信号发射器分别与定位追踪传感器、信号接收器、基站定位组件连接，信号接收器分别与基站定位组件、三维主机组件、外设组件连接；所述定位追踪传感器用于实时探测观看者位置并将探测到的数据传递至信号发射器，所述信号发射器用于在收到定位追踪传感器后向基站定位组件发出超宽带脉冲信号；信号接收器用于接收基站定位组件反馈的根据超宽带脉冲信号计算的位置信息，并将所述位置信息传输至三维主机组件，信号接收器还用于将外设组件获取到的交互指令传输至三维主机组件。
5.根据权利要求4所述的一种基于空间定位的三维显示系统，其特征在于，所述追踪器定位组件还包括提示装置及电源开关按钮，所述提示装置用于提示信号接收器与外设组件及三维主机组件的连接状态；所述电源开关按钮用于实现定位追踪传感器的开关控制。
6.根据权利要求4所述的一种基于空间定位的三维显示系统，其特征在于，所述追踪器定位组件还包括底座，所述底座用于放置外设组件。
7.根据权利要求1所述的一种基于空间定位的三维显示系统，其特征在于，所述双目投影组件包括双目投影仪、投影幕布、三维快门眼镜；
所述双目投影仪与三维主机组件连接，双目投影仪用于接收三维主机组件发送的定位功能的三维显示内容，所述三维显示内容为双目显示格式的三维显示内容，所述双目投影仪将接收的三维显示内容合成为可投影的三维显示内容并投影至投影幕布，所述三维快门眼镜用于在观看者佩戴后与双目投影仪相配合同步刷新观看者左右眼观看的图像。
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