一种虚拟现实设备与计算机主机的数据传输方法与装置与流程

本发明涉及虚拟现实设备通信技术，尤其是一种虚拟现实设备与计算机主机的通信连接技术。

背景技术：

虚拟现实(virtual reality，VR)技术是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供给用户关于视觉等感官的模拟，让用户仿佛身临其境，在用户进行位置移动时，个人计算机(Personal Computer，PC)端会立即进行复杂的运算，将精确的三维虚拟世界视频传回显示设备产生临场感。

虚拟现实设备可以分为两大类：一类为头戴式显示设备，用于显示计算机模拟的虚拟现实，通常用眼罩或头盔的形式，头戴式显示器能以比普通显示器更小的体积产生一个广视角的画面，一般视角都会超过90度；另一类为人机交互设备，用于将用户的动作与操作反馈给主机，通常用操作手柄的形式。

目前现有技术中PC端虚拟现实实现方案通常包括2个激光定位灯塔，2个操作手柄，1个VR头戴显示设备，其中头戴显示设备通过一根HDMI(High Definition Multimedia Interface，高清晰度多媒体接口)线和一根USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)线直接连接PC主机。

头戴显示设备上报到PC端主机的信息包括但不限于：IMU惯性测量单元采集的头戴显示设备姿态信息、光线传感器(Light Sensor)采集的数据、瞳距信息等辅助信息，手柄端的手柄姿态信息和光线传感器采集的数据。手柄端以无线通信的方式和头戴显示设备建立通信连接，将手柄自身的数据发送到头戴显示设备上，再由头戴显示设备通过USB线转发到PC端，而这种数据传输方式在实际应用中存在一个严重问题，即手柄是以无线方式连接头戴显示设备，应用中如果存在干扰可能导致手柄的数据包丢包等状况发生。

为解决上述问题，本发明设计新增了另一条手柄与PC端数据传输的路径，在头戴显示设备与PC端主机数据传输路径中增加了一个无线中继器模块，有效的解决了数据丢包问题，保证了整个数据传输系统的稳定性，提升了虚拟现实设备的用户体验。

技术实现要素：

本发明目的是：提供一种虚拟现实设备与计算机主机的数据传输方法与装置，有效的解决数据丢包问题，保证整个数据传输系统的稳定性。

本发明的技术方案为：所述数据传输装置包括两个手柄以及两个激光定位灯塔，一个头戴显示设备，一个无线中继器，一台PC主机，其中头戴显示设备通过一根USB线和一根HDMI线与无线中继器相连，无线中继器再通过一个USB线和一根HDMI线与PC主机相连。两个手柄通过无线信道同时与中继器和头戴显示设备相连。

所述数据传输系统工作流程为：

头戴显示设备通过中继器(USB HUB)连接到主机上，其上报的数据包括但不限于：头戴显示设备IMU数据包，头戴显示设备光线传感器数据包，手柄姿态信息和光线传感器数据包；

在手柄姿态信息和光线传感器数据包传输过程中，中继器起到了无线数据转发的功能，因为手柄增加了一条数据上报的通道，所以与现有技术中单无线通道的方案相比，通过数据冗余方法能显著降低手柄到PC端主机的数据丢包率。

中继器(USB HUB)本身作为一个新的USB设备连接到PC端主机上，其上报的数据包括但不限于：手柄姿态信息和光线传感器(LightSensor)数据包。原始数据到达PC端后经过一系列的姿态空间位置解析计算流程，最终得到头戴显示设备与手柄的姿态空间位置信息。

所述的姿态空间位置解析计算流程为：

通过USB驱动获得原始的IMU和LightSensor数据，再将数据填充到相应的环形缓冲区(Ringbuffer)当中，所述的环形缓冲区(Ringbuffer)是驱动和算法传递数据的媒介。之后进行数据包冲突检测，当判定原始IMU与Light Sensor数据有效时，定位算法获得原始数据，计算获得相应对象的姿态和位置；预测算法通过计算在先的一定时间段内的相应对象的姿态和位置，预测未来一定时间段内相应对象的姿态和位置。

所述数据传输系统数据包传输冲突判断方式：

本发明技术方案中，由于手柄会通过无线方式同时向头戴显示设备和中继器发送姿态和位置信息，因此需要在数据处理流程中设置数据包冲突检测步骤，即在正常情况下，手柄的原始数据会既通过VR头戴显示设备到达PC端，又通过中继器到达PC端，或在某种情况下，仅只有一路到达PC端，如果两路数据都上报到PC端，则发生冲突，在数据进入定位算法之前，需要过滤掉冗余的数据包，保证仅一路数据进入算法；

可选的，在发生数据包冲突的情况下，可用算法过滤掉头戴显示设备返送的数据包；

可选的，在发生数据包冲突的情况下，可用算法过滤掉中继器返送的数据包。

通过USB驱动获得原始的IMU和LightSensor数据包，数据包中还包含得到当次LightSensor数据的激光定位灯塔的扫描轴和扫描计数值，通过判断某一扫描轴当前扫描计数是否大于此扫描轴之前计数，确定回传的数据包是否发生冲突。

本发明的创新点为：

在虚拟现实头戴显示设备与计算机主机的数据传输路径中增加中继器，并且为中继器增加无线转发功能，通过双路数据回传，有效解决手柄端无线信道受到干扰引起的数据包丢包问题。

附图说明

图1为本发明实施例的一种虚拟现实定位数据传输系统原理图；

图2为本发明实施例的一种改进虚拟现实定位数据传输系统原理图；

图3为本发明实施例中定位数据处理流程图；

图4为本发明实施例中数据包冲突检测流程图；

具体实施方式

如背景技术中所述，现有的虚拟现实设备与计算机主机的通信方法存在限制条件多，在交互手柄姿态与位置信息数据回传时，会出现数据包丢包等问题。

本发明技术方案通过在虚拟现实头戴显示设备与计算机主机的数据传输路径中增加中继器，并且为中继器增加无线转发功能，通过双路数据回传，有效解决手柄端无线信道受到干扰引起的数据包丢包问题，从而使虚拟现实设备的用户体验得到进一步提升。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1为本发明实施例的一种虚拟现实定位数据传输系统原理图；

所述数据传输系统包括两个手柄(101)以及两个激光定位灯塔(104与105)，一个头戴显示设备(102)，一台PC主机(103)，其中头戴显示设备通过一根USB线和一根HDMI线与PC主机相连。两个手柄(101)通过无线信道向头戴显示设备发送姿态与位置信息数据，头戴显示设备通过USB线向PC主机传输头戴显示设备自身与收到的手柄上传的姿态与位置信息数据，通过HDMI线接收主机发送的视频与音频数据。

图2为本发明实施例的一种改进虚拟现实定位数据传输系统原理图；

所述数据传输系统包括两个手柄(201)以及两个激光定位灯塔(204与205)，一个头戴显示设备(202)，一个无线中继器(206)，一台PC主机(203)，其中头戴显示设备通过一根USB线和一根HDMI线与无线中继器相连，无线中继器再通过一个USB线和一根HDMI线与PC主机相连。两个手柄通过无线信道同时与中继器和头戴显示设备相连，头戴显示设备通过USB线经过中继器向PC主机传输头戴显示设备自身与收到的手柄上传的姿态与位置信息数据，通过HDMI线经过中继器接收主机发送的视频与音频数据。

所述中继器(USB HUB)本身作为一个新的USB设备连接到PC端主机上，其上报的数据包括但不限于：手柄姿态信息和光线传感器(LightSensor)数据包。原始数据到达PC端后经过一系列的姿态空间位置解析计算流程，最终得到头戴显示设备与手柄的姿态空间位置信息。

图3为本发明实施例中定位数据处理流程图；

所述的姿态空间位置解析计算流程为：

步骤301：IMU惯性测量单元与光线传感器(LightSensor)获得原始的姿态与位置信息数据；

步骤302：USB驱动获得原始的IMU和LightSensor定位信息数据，再将数据填充到相应的环形缓冲区(Ringbuffer)当中，所述的环形缓冲区(Ringbuffer)是驱动和算法传递数据的媒介。

步骤303：进行数据包冲突检测，即判断头戴显示设备与手柄回传的定位信息数据是否为同一组定位数据；

可选的，在发生数据包冲突的情况下，可用算法过滤掉头戴显示设备返送的数据包；

可选的，在发生数据包冲突的情况下，可用算法过滤掉中继器返送的数据包。

当判定原始IMU与Light Sensor数据有效时，进入步骤304；

步骤304：定位算法获得步骤301所述原始数据，计算获得相应对象的姿态和位置信息；

步骤305：预测算法通过计算在先的一定时间段内的相应对象的姿态和位置，预测未来一定时间段内相应对象的姿态和位置。

步骤306：确定相应对象的姿态空间位置信息，指导调整视频、音频的输出。

图4为本发明实施例中数据包冲突检测流程图；

所述数据传输系统数据包传输冲突判断方式：

本发明技术方案中，由于手柄会通过无线方式同时向头戴显示设备和中继器发送姿态和位置信息，因此需要在数据处理流程中设置数据包冲突检测步骤，即在正常情况下，手柄的原始数据会既通过VR头戴显示设备到达PC端，又通过中继器到达PC端，或在某种情况下，仅只有一路到达PC端，如果两路数据都上报到PC端，则发生冲突，在数据进入定位算法之前，需要过滤掉冗余的数据包，仅保证一路数据进入算法；

可选的，在发生数据包冲突的情况下，可用算法过滤掉头戴显示设备返送的数据包；

可选的，在发生数据包冲突的情况下，可用算法过滤掉中继器返送的数据包。

如附图4所示，步骤401：通过USB驱动获得原始的IMU和LightSensor数据包，数据包中还包含得到当次LightSensor数据的激光定位灯塔的扫描轴和扫描计数值；

步骤402：判断某一扫描轴当前扫描计数是否大于此扫描轴之前计数，如果当前扫描计数大于此扫描轴之前计数，则进入步骤403；如果当前扫描计数不大于此扫描轴之前计数，则进入步骤404；

步骤403：判定数据包为非冲突数据包，进而更新姿态与位置信息记录；

步骤404：判断当前扫描轴的扫描计数器是否发生回转，如果发生回转，则进入步骤403，如果未发生回转，则进入步骤405；

步骤405：判定数据包为冲突数据包，通过预设算法过滤掉冗余的数据包；

本发明实施例还公开了一种无线中继器装置，所述无线中继器装置包含用于虚拟现实设备数据传输的无线传输装置，具有无线接收与传输功能；同时，具有有线传输功能，可通过USB线传输相应数据，通过HDMI线进行视频、音频的传输。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于以计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

以上所述，仅为本发明具体实施方式。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。