CN206894903U - 虚拟现实系统及其方位检测模块 - Google Patents
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Abstract
一种虚拟现实系统包含方位检测模块，且方位检测模块是用以检测操作空间内的虚拟现实随身装置的装置方位。方位检测模块包含第一传输端天线、第二传输端天线、惯性测量单元与运算单元。第一传输端天线是对操作空间进行扫描以建立空间模型。第二传输端天线与惯性测量单元设置于虚拟现实随身装置。运算单元利用波束成形运算处理以获得第一传输端天线与第二传输端天线间的天线相对位置，并获取惯性测量单元检测虚拟现实随身装置所获得的装置指向，以依据空间模型、天线相对位置与装置指向而定义装置方位。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种虚拟现实系统，特别涉及一种具有方位检测模块的虚拟现实系统。
背景技术
由于虚拟现实(Virtual Reality；VR)技术需要使用者与各情境之间产生互动，因此需要定位技术加以配合，才能够实时性地检测用户所在的位置或用户身体全部或局部的活动的轨迹，据以产生对应的情境变化。然而，就目前的VR定位技术中，当其运用于室内操作空间时，多半需要寻找较高且较宽敞的室内操作空间，然后要在室内操作空间中的至少两个以上的角落处架设定位信号收发基地台，并使定位信号收发基地台的扫瞄范围能够尽量完全覆盖整个室内操作空间。不仅如此，为了能够让定位信号收发基地台能够长时间的运行，往往必须将定位信号收发基地台设置在邻近于电源插座的位置，实在非常不便。
实用新型内容
本实用新型提供一种方位检测模块，用以检测操作空间内的虚拟现实随身装置的装置方位。方位检测模块包含：第一传输端天线，电性连接于运算主机，并用以在操作空间沿多个信号发送方向发送扫描信号以接收自操作空间的边界所反射的反射信号，据以建立操作空间的空间模型；第二传输端天线，电性连接于虚拟现实随身装置，并在第一传输端天线发送扫描信号时，沿多个信号接收方向接收扫描信号，并传送出对应于信号发送方向与信号接收方向的多个信号强度数据；惯性测量单元，设置于虚拟现实随身装置，以检测虚拟现实随身装置的装置指向而传送出装置指向信号；以及运算单元，通过运算主机而通信连接于第一传输端天线、第二传输端天线与惯性测量单元，用以依据对应于信号发送方向与信号接收方向的信号强度数据进行波束成形运算处理，以运算出第二传输端天线在操作空间中相对于第一传输端天线的天线相对位置，并用以接收装置指向信号，以依据空间模型、天线相对位置与装置指向而定义装置方位。
本实用新型提供一种虚拟现实系统，包含：运算主机；虚拟现实随身装置，用以操作于操作空间内；以及方位检测模块。方位检测模块包含：第一传输端天线，电性连接于运算主机，并用以在操作空间沿多个信号发送方向发送扫描信号以接收自操作空间的边界所反射的反射信号，据以建立操作空间的空间模型；第二传输端天线，电性连接于虚拟现实随身装置，并在第一传输端天线发送扫描信号时，沿多个信号接收方向接收扫描信号，并传送出对应于信号发送方向与信号接收方向的多个信号强度数据；惯性测量单元，设置于虚拟现实随身装置，以检测虚拟现实随身装置的装置指向而传送出装置指向信号；以及运算单元，通信连接于第一传输端天线、第二传输端天线与惯性测量单元，用以依据对应于信号发送方向与信号接收方向的信号强度数据进行波束成形运算处理，以运算出第二传输端天线在操作空间中相对于第一传输端天线的天线相对位置，并用以接收装置指向信号，以依据空间模型、天线相对位置与装置指向而定义装置方位。
综合以上所述，由于在本实用新型所提供的虚拟现实系统中，是利用信号扫描技术结合波束成形技术与惯性测量技术而获得装置方位，以对虚拟现实随身装置加以定位。因此，不需要设置多个定位信号收发基地台，因而大幅减少操作空间的限制。不仅于此，通过波束成形技术与惯性测量技术，可使两种技术所获得的定位数据可以加以互相补偿运算，以实时性地获得更为精确的定位数据。
下文介绍了本实用新型的最佳实施例。各实施例用以说明本实用新型的原理，而非用以限制本实用新型。本实用新型的范围当以后附的权利要求项为准。
附图说明
图1是显示本实用新型优选实施例的应用环境的示意图；
图2是显示本实用新型优选实施例中的功能方框图；
图3是显示本实用新型优选实施例中的第一种系统架构应用的功能方框图；
图4是显示本实用新型优选实施例中的第二种系统架构应用的功能方框图；
图5是显示用户位于代表操作空间的空间模型当中的数据播放条件方位下的空间模型的示意图；以及
图6是显示用户位于代表操作空间的空间模型当中的另一个数据播放条件方位的空间模型的示意图。
具体实施方式
由于本实用新型所提供的虚拟现实系统及其方位检测模块，可广泛应用于各种不同的虚拟现实系统，其组合实施方式不胜枚举，故在此不再一一赘述，仅列举一个优选实施例及其两种系统架构应用加以具体说明。
请参阅图1至图3，虚拟现实系统100包含方位检测模块1、运算主机2与虚拟现实随身装置3。虚拟现实随身装置3供用户200在操作空间S内随身使用，并可利用有线或无线通信的方式通信连接于运算主机2。
方位检测模块1包含第一传输端天线11、第二传输端天线12、惯性测量单元(Inertial measurement unit；IMU)13与运算单元14。第一传输端天线11电性连接于运算主机2，并用以在操作空间S沿多个信号发送方向Txd发送扫描信号以接收自操作空间S的边界所反射的反射信号，以利用运算主机2依据反射信号的强度建立操作空间S的空间模型SM(标示于图5与图6)。第一传输端天线11还设有基准坐标系C，空间模型SM依据基准坐标系C所建立。
第二传输端天线12电性连接于虚拟现实随身装置3，并在第一传输端天线11发送扫描信号时，沿多个信号接收方向Rxd接收扫描信号，并传送出多个对应于该些信号发送方向Txd与该些信号接收方向Rxd的信号强度数据。惯性测量单元13设置于虚拟现实随身装置3，以检测虚拟现实随身装置3的装置指向而传送出装置指向信号。
在一个实施例中，运算单元14还可通过运算主机2而通信连接于第一传输端天线11、第二传输端天线12与惯性测量单元13，并且包含波束成形(beam-forming)运算子单元141、向量运算子单元142与边界判断子单元143。波束成形运算子单元141用以依据对应于该些信号发送方向Txd与该些信号接收方向Rxd的上述该些信号强度数据进行波束成形(beam-forming)运算处理。向量运算子单元142可依据波束成形运算处理所得到的结果来运算出第二传输端天线12在操作空间S中相对于第一传输端天线11的天线相对位置，亦可直接依据对应于该些信号发送方向Txd与该些信号接收方向Rxd的该些信号强度数据而运算出天线相对位置向量，并依据天线相对位置向量定义出天线相对位置。
运算单元14可通过运算主机2而接收装置指向信号据以获得虚拟现实随身装置3的装置指向，还可通过运算主机2而获得空间模型SM，因此，可进一步利用依据空间模型SM、天线相对位置与装置指向，并利用上述基准坐标系C来定义出装置方位。所定义出的装置方位可包含装置位置坐标以及装置指向(包含方位角与俯仰角)。
虚拟现实随身装置3包含穿戴式组件31与动作检测元件32。穿戴式组件31可以供使用者200穿戴于头部而随身使用的头戴式显示组件(HMD)，且头戴式显示组件(HMD)可包含播放单元311。动作检测元件32则供用户200用手握持而随身使用。
如图3所示，在本实用新型一个实施例中的第一种系统架构应用中，是以外接的方式将第一传输端天线11与第二传输端天线12分别设置于运算主机2与虚拟现实随身装置3。在本实施例的第一种系统架构应用中，虚拟现实系统100a除了包含上述所有组成组件之外还包括有三个外接式通信装置4、4a与4b、另一个第二传输端天线12a、另一个惯性测量单元13a与电连接器5。其中，电连接器5可以是高清晰度多媒体接口(High DefinitionMultimedia Interface；HDMI)连接器、数字式视频端口标准(DisplayPort；DP)连接器、通用串行总线(Universal Serial Bus；USB)连接器或Thunderblot接口连接器。
第一传输端天线11设置于外接式通信装置4内，且外接式通信装置4是通过电连接器5而外接于运算主机2。第二传输端天线12与12a分别设置于外接式通信装置4a与4b内，且外接式通信装置4a与4b分别外接于虚拟现实随身装置3的穿戴式组件31与动作检测元件32。因此，通过上述的手段，可以一并获得穿戴式组件31与动作检测元件32的装置方位。
请继续参阅图4，其是显示本实用新型的一个实施例中的第二种系统架构应用的功能方框图。如图4所示，在本实用新型的一个实施例中的第二种系统架构应用中，是以内建的方式将第一传输端天线11与第二传输端天线12分别设置于运算主机2与另一个虚拟现实随身装置3a。在此系统架构下所建构的另一个虚拟现实系统100b中，可将第一传输端天线11设置于运算主机2a内的高速串行计算机扩展总线标准(PCI Express,PCIe)卡23，并通过将PCIe卡23插接于运算主机2内的PCIe卡插槽22的方式使第一传输端天线11设置于运算主机2a内。第二传输端天线12与12a也可分别内建于虚拟现实随身装置3a的穿戴式组件31a与动作检测元件32a。此外，也可进一步将上述运算单元14也一并设置于运算主机2a内。通过内建设置的方式，可将虚拟现实系统100a中的所有组件都集中设置在运算主机2a与虚拟现实随身装置3a中，以进一步减少虚拟现实系统100b所占用的空间。
请继续参阅图5与图6，其中，图5是显示用户位于代表操作空间的空间模型当中的数据播放条件方位的空间模型的示意图；图6是显示用户位于代表操作空间的空间模型当中的另一个数据播放条件方位的空间模型的示意图。同时，请一并参阅图2至图4。如图2至图6所示，运算单元14的边界判断子单元143可进一步依据空间模型SM而定义出至少一个边界区域Zb。运算主机2还包含播放条件判断单元21。
边界判断子单元143依据天线相对位置判断出第二传输端天线12或12a是否位于边界区域Zb内。当用户200在空间模型中随身操作虚拟现实随身装置3或3a，并且移动至空间模型SM所定义出的边界区域Zb时，边界判断子单元143可判断出第二传输端天线12或12a位于边界区域Zb内，并且传送出边界警示信号，并可通过穿戴式组件31或31a的播放单元311而播放边界警示信号以提醒用户注意。
播放条件判断单元21可设有多个数据播放条件方位，每一个数据播放条件方位对应于多个数据播放内容中的一个，在接收并判断出该装置方位与该数据播放条件方位中的一个相符时，将所对应的该些数据播放内容中的一个定义为实时数据播放内容，据以传送出用以播放该实时数据播放内容的实时播放信号。
以图5与图6为例，在一个实施例中，虚拟现实系统100a为射击虚拟现实系统，当用户200所随身操作的穿戴式组件31或动作检测元件32位于其中一个数据播放条件方位Z1(如远距离射击情境下的数据播放条件方位)时，实时数据播放内容可为远距离射击场景播放内容。换言之，当使用者200所随身操作的穿戴式组件31或动作检测元件32进入数据播放条件方位Z1时，播放条件判断单元21会判断出装置方位与数据播放条件方位Z1相符，使播放单元311所实时播放的实时数据播放内容为远距离射击场景播放内容。
当用户200所随身操作的穿戴式组件31或动作检测元件32随用户200移动至另一个数据播放条件方位Z2(如近距离搏斗情境下的数据播放条件方位)时，实时数据播放内容可为近距离搏斗情境(如上刺刀肉搏)播放内容。换言之，当使用者200所随身操作的穿戴式组件31或动作检测元件32进入数据播放条件方位Z2时，播放条件判断单元21会判断出装置方位与数据播放条件方位Z2相符，使播放单元311所实时播放的实时数据播放内容为近距离搏斗情境播放内容。
虽然本实用新型已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的构思构思和范围内，当可作些许变动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定为准。
Claims (21)
1.一种方位检测模块，用以检测操作空间内的虚拟现实随身装置的装置方位，其特征在于，所述方位检测模块包含：
第一传输端天线，电性连接于运算主机，并用以在所述操作空间沿多个信号发送方向发送扫描信号以接收自所述操作空间的边界所反射的反射信号，据以建立所述操作空间的空间模型；
第二传输端天线，电性连接于所述虚拟现实随身装置，并在所述第一传输端天线发送所述扫描信号时，沿多个信号接收方向接收所述扫描信号，并传送出对应于所述信号发送方向与所述信号接收方向的多个信号强度数据；
惯性测量单元，设置于所述虚拟现实随身装置，以检测所述虚拟现实随身装置的装置指向而传送出装置指向信号；以及
运算单元，通过所述运算主机而通信连接于所述第一传输端天线、所述第二传输端天线与所述惯性测量单元，用以依据对应于所述信号发送方向与所述信号接收方向的所述信号强度数据进行波束成形运算处理，以运算出所述第二传输端天线在所述操作空间中相对于所述第一传输端天线的天线相对位置，并用以接收所述装置指向信号，以依据所述空间模型、所述天线相对位置与所述装置指向而定义所述装置方位。
2.根据权利要求1所述的方位检测模块，其特征在于，所述第一传输端天线还设有基准坐标系，所述空间模型是依据所述基准坐标系建立，以利用所述基准坐标系定义所述装置方位。
3.根据权利要求1所述的方位检测模块，其特征在于，所述运算单元还包含向量运算子单元，所述向量运算子单元用以依据对应于所述信号发送方向与所述信号接收方向的所述信号强度数据而运算出天线相对位置向量，并依据所述天线相对位置向量定义出所述天线相对位置。
4.根据权利要求1所述的方位检测模块，其特征在于，所述运算单元还包含边界判断子单元，所述边界判断子单元是依据所述空间模型而定义出至少一个边界区域，并依据所述天线相对位置判断出所述第二传输端天线是否位于所述边界区域内，以在判断出所述第二传输端天线位于所述边界区域内时，传送出边界警示信号。
5.根据权利要求1所述的方位检测模块，其特征在于，所述运算单元设置于所述运算主机。
6.根据权利要求1所述的方位检测模块，其特征在于，所述第一传输端天线设置于高速串行计算机扩展总线标准卡，且所述高速串行计算机扩展总线标准卡插接于所述运算主机内的高速串行计算机扩展总线标准卡插槽。
7.根据权利要求1所述的方位检测模块，其特征在于，所述第一传输端天线设置于外接式通信装置，所述外接式通信装置通过电连接器而电性连接于所述运算主机。
8.根据权利要求1所述的方位检测模块，其特征在于，所述虚拟现实随身装置包含穿戴式组件与动作检测元件中的至少一个，且所述第二传输端天线内建于所述穿戴式组件与所述动作检测元件中的至少一个。
9.根据权利要求1所述的方位检测模块，其特征在于，所述虚拟现实随身装置包含穿戴式组件与动作检测元件中的至少一个，所述第二传输端天线电性连接于外接式通信装置，且所述外接式通信装置外接于所述穿戴式组件与所述动作检测元件中的至少一个。
10.一种虚拟现实系统，其特征在于，包含：
运算主机；
虚拟现实随身装置，用以操作于操作空间内；以及
方位检测模块，包含：
第一传输端天线，电性连接于所述运算主机，并用以在所述操作空间沿多个信号发送方向发送扫描信号以接收自所述操作空间的边界所反射的反射信号，据以建立所述操作空间的空间模型；
第二传输端天线，电性连接于所述虚拟现实随身装置，并在所述第一传输端天线发送所述扫描信号时，沿多个信号接收方向接收所述扫描信号，并传送出对应于所述信号发送方向与所述信号接收方向的多个信号强度数据；
惯性测量单元，设置于所述虚拟现实随身装置，以检测所述虚拟现实随身装置的装置指向而传送出装置指向信号；以及
运算单元，通信连接于所述第一传输端天线、所述第二传输端天线与所述惯性测量单元，用以依据对应于所述信号发送方向与所述信号接收方向的所述信号强度数据进行波束成形运算处理，以运算出所述第二传输端天线在所述操作空间中相对于所述第一传输端天线的天线相对位置，并用以接收所述装置指向信号，以依据所述空间模型、所述天线相对位置与所述装置指向而定义所述装置方位。
11.根据权利要求10所述的虚拟现实系统，其特征在于，所述第一传输端天线还设有基准坐标系，所述空间模型依据所述基准坐标系建立，以利用所述基准坐标系定义所述装置方位。
12.根据权利要求10所述的虚拟现实系统，其特征在于，所述运算单元还包含向量运算子单元，以依据对应于所述信号发送方向与所述信号接收方向的所述信号强度数据而运算出天线相对位置向量，并依据所述天线相对位置向量定义出所述天线相对位置。
13.根据权利要求10所述的虚拟现实系统，其特征在于，所述运算单元还包含边界判断子单元，所述边界判断单元依据所述空间模型而定义出至少一个边界区域，并依据所述天线相对位置判断出所述第二传输端天线是否位于所述边界区域内，以在判断出所述第二传输端天线位于所述边界区域内时，传送出边界警示信号。
14.根据权利要求10所述的虚拟现实系统，其特征在于，所述运算单元设置于所述运算主机。
15.根据权利要求10所述的虚拟现实系统，其特征在于，所述第一传输端天线设置于高速串行计算机扩展总线标准卡，且所述高速串行计算机扩展总线标准卡插接于所述运算主机内的高速串行计算机扩展总线标准卡插槽而设置于所述运算主机内。
16.根据权利要求10所述的虚拟现实系统，其特征在于，所述第一传输端天线设置于外接式通信装置，所述外接式通信装置通过电连接器而电性连接于所述运算主机。
17.根据权利要求10所述的虚拟现实系统，其特征在于，所述虚拟现实随身装置包含穿戴式组件与动作检测元件中的至少一个，且所述第二传输端天线内建于所述穿戴式组件与所述动作检测元件中的至少一个。
18.根据权利要求10所述的虚拟现实系统，其特征在于，所述虚拟现实随身装置包含穿戴式组件与动作检测元件中的至少一个，所述第二传输端天线电性连接于外接式通信装置，且所述外接式通信装置外接于所述穿戴式组件与所述动作检测元件中的至少一个。
19.根据权利要求10所述的虚拟现实系统，其特征在于，所述虚拟现实系统还包含：
播放条件判断单元，通信连接于所述方位检测模块，并设有多个数据播放条件方位，每一个所述数据播放条件方位对应于多个数据播放内容中的一个，并在接收并判断出所述装置方位与所述数据播放条件方位中的一个相符时，将所对应的所述数据播放内容中的一个定义为实时数据播放内容，据以传送出用以播放所述实时数据播放内容的实时播放信号；以及
播放单元，通信连接于所述播放条件判断单元，用以接收所述实时播放信号以实时性地播放所述实时数据播放内容。
20.根据权利要求19所述的虚拟现实系统，其特征在于，所述播放条件判断单元设置于所述运算主机。
21.根据权利要求19所述的虚拟现实系统，其特征在于，所述虚拟现实随身装置包含穿戴式组件，且所述穿戴式组件是头戴式显示组件，且所述播放单元设置于所述头戴式显示组件。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720799857.3U CN206894903U (zh) | 2017-07-04 | 2017-07-04 | 虚拟现实系统及其方位检测模块 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201720799857.3U CN206894903U (zh) | 2017-07-04 | 2017-07-04 | 虚拟现实系统及其方位检测模块 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN206894903U true CN206894903U (zh) | 2018-01-16 |
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Family Applications (1)
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| CN201720799857.3U Active CN206894903U (zh) | 2017-07-04 | 2017-07-04 | 虚拟现实系统及其方位检测模块 |
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| CN (1) | CN206894903U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113316082A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-08-27 | Oppo广东移动通信有限公司 | 配对方法、装置、移动终端及存储介质 |
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2017
- 2017-07-04 CN CN201720799857.3U patent/CN206894903U/zh active Active
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