一种空间定位系统及方法、定位设备和光传感器模组的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种空间定位系统及方法、定位设备和光传感器模组，空间定位系统包括定位设备、N个光传感器模组和总控制器，其中，定位设备上设置有光扫描装置，N个光传感器模组设置在待定位空间中，每个光传感器模组包括M个光触发器；光扫描装置用于生成第一方向和第二方向的扫描光线，第一方向和第二方向为相交的两个方向；光触发器用于在扫描光线的作用下生成电信号；总控制器用于根据至少三个不共线的光触发器生成的电信号，确定定位设备在待定位空间中的位置。本方案利用了光沿直线传播的特性以及光电效应，将空间定位的精度从米级提高到了厘米级，满足了人们对空间定位精度越来越高的要求。
【专利说明】
一种空间定位系统及方法、定位设备和光传感器模组
技术领域
[0001]本发明涉及空间定位领域，尤其涉及一种空间定位系统及方法、定位设备和光传感器模组。
【背景技术】
[0002]空间定位是指定位设备在空间的位置，例如，可以通过GPS(英文= GlobalPosit1ning System;中文:全球定位系统)技术来确定设备的位置。但是，随着人们对定位精度的要求越来越高，GPS技术提供的米级精度已经无法满足人们的需要，并且在一些特定的空间如室内、地下室等等，由于墙壁等障碍物会遮挡GPS信号，所以GPS技术也无法应用在这些特定的空间。
[0003]目前，在室内、地下室等特定的空间，一般通过无线定位技术来进行定位，具体是根据设备接收到多个位置已知的无线AP(英文:Access Point;中文:接入点，又被称为热点)的信号强度，然后利用信号衰减模型估算出移动设备距离各个AP的距离，最后利用三角定位算法确定出该设备所在的位置。
[0004]但是，无线定位技术提供的精度仍然在米级，无法满足人们对空间定位精度越来越高的要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种空间定位系统及方法、定位设备和光传感器模组，满足了人们对空间定位精度越来越高的要求。
[0006]为了实现上述发明目的，本发明实施例第一方面提供了一种空间定位系统，包括定位设备、N个光传感器模组和总控制器，其中，所述定位设备上设置有光扫描装置，所述N个光传感器模组设置在待定位空间中，每个光传感器模组包括M个光触发器，M和N为正整数且所述定位设备单次扫描时能够扫描到至少三个不共线的光触发器；
[0007]所述光扫描装置用于生成第一方向和第二方向的扫描光线，所述第一方向和所述第二方向为相交的两个方向；
[0008]所述光触发器用于在所述扫描光线的作用下生成电信号；
[0009]所述总控制器用于根据至少三个不共线的光触发器生成的电信号，确定所述定位设备在所述待定位空间中的位置。
[0010]可选地，所述光扫描装置包括:
[0011 ]扫描光源，用于生成源光线；
[0012]光束整形单元，设置于所述源光线的光路上，用于将所述源光线整形为一字线光线；
[0013]扫描单元，设置于所述一字线光线的光路上，用于将所述一字线光线分别在所述第一方向和所述第二方向进行扫描，形成所述扫描光线。
[0014]可选地，所述光扫描装置还包括计时起点光源，所述计时起点光源用于生成计时起点光信号，所述计时起点光信号用于使得所述光触发器生成计时起点电信号。
[0015]可选地，所述计时起点光源为LED光源。
[0016]可选地，所述总控制器还用于向所述定位设备发送计时起点信号，使得所述定位设备在接收到所述计时起点信号后，在所述第一方向和所述第二方向进行扫描。
[0017]可选地，所述扫描光源为激光发生单元。
[0018]可选地，所述激光发生单元包括两个激光发生子单元，所述扫描单元包括两个一维MEMS扫描振镜，其中，一个一维MEMS扫描振镜与一个激光发生装置配合，形成所述第一方向的扫描光线，另一个一维MEMS扫描振镜与另一个激光发生装置配合，形成所述第二方向的扫描光线。
[0019]可选地，所述光束整形单元具体为柱透镜、鲍威尔棱镜或一字线波浪棱镜。
[0020]可选地，所述光触发器具体为光敏二极管。
[0021 ] 可选地，所述光传感器模组还包括:
[0022]M个放大整形电路，与所述M个光触发器一一相连，用于对所述电信号进行放大和整形处理；
[0023]处理器，与所述M个放大整形电路相连；
[0024]网络接口，与所述处理器相连，用于将处理后的电信号传递给所述总控制器。
[0025]可选地，所述总控制器与所述光传感器模组之间通过有线或者无线的方式进行通
?目O
[0026]可选地，在所述定位设备为多个时，每个定位设备根据所述总控制器发送的分时扫描信号分时段进行扫描。
[0027]可选地，在所述定位设备为J个，且J个定位设备中的光扫描装置能够生成J种不同波长的扫描光线时，每个光触发器与J种不同波长中一种波长的扫描光线对应，每一种波长的扫描光线能够单次扫描到K个与其对应的光触发器，且K个光触发器中至少有3个不共线，其中，J为大于等于2的正整数，K为大于等于3的正整数。
[0028]本发明实施例第二方面还提供一种定位设备，应用于一空间定位系统中，所述空间定位系统还包括N个光传感器模组和总控制器，所述N个光传感器模组设置在待定位空间中，每个光传感器模组包括M个光触发器，M和N为正整数且所述定位设备单次扫描时能够扫描到至少三个不共线的光触发器;所述定位设备包括光扫描装置，所述光扫描装置包括:
[0029]扫描光源，用于生成源光线；
[0030]光束整形单元，设置于所述源光线的光路上，用于将所述源光线整形为一字线光线；
[0031]扫描单元，设置于所述一字线光线的光路上，用于将所述一字线光线分别在第一方向和第二方向进行扫描，通过形成的扫描光线触发所述光触发器生成电信号，使得总控制器根据至少三个不共线的光触发器生成的电信号，确定所述定位设备在所述待定位空间中的位置。
[0032]可选地，所述光扫描装置还包括:计时起点光源，所述计时起点光源用于生成计时起点光信号，所述计时起点光信号用于使得所述光触发器生成计时起点电信号。
[0033]可选地，所述计时起点光源为LED光源。
[0034]可选地，所述定位设备还包括通信单元，所述定位设备能够通过所述通信单元接收所述总控制器发送的计时起点信号，并根据所述计时起点信号在所述第一方向和所述第二方向进行扫描。
[0035]可选地，所述扫描光源为激光发生单元。
[0036]可选地，所述激光发生单元包括两个激光发生子单元，所述扫描单元包括两个一维MEMS扫描振镜，其中，一个一维MEMS扫描振镜与一个激光发生子单元配合，形成所述第一方向的扫描光线，另一个一维MEMS扫描振镜与另一个激光发生子单元配合，形成所述第二方向的扫描光线。
[0037]可选地，所述光束整形单元具体为柱透镜、鲍威尔棱镜或一字线波浪棱镜。
[0038]可选地，所述定位设备还包括通信单元，所述定位设备能够通过所述通信单元接收所述总控制器发送的分时扫描信号，并根据所述分时扫描信号在预设时间段内进行扫描。
[0039]可选地，在每个光传感器模组包括与多种波长的扫描光线分别对应的光触发器时，所述光扫描装置能够生成其中至少一种波长的扫描光线，且能够单次扫描到K个与其生成的扫描光线对应的光触发器，且K个光触发器中至少有3个不共线，其中，K为大于等于3的正整数。
[0040]本发明实施例第三方面还提供一种光传感器模组，应用于一空间定位系统中，所述空间定位系统还包括定位设备和总控制器，所述定位设备包括光扫描装置，N个所述光传感器模组设置在待定位空间中，所述光传感器模组包括:
[0041]M个光触发器，所述光触发器用于在所述光扫描装置生成的扫描光线的作用下生成电信号，M和N为正整数且所述定位设备单次扫描时能够扫描到至少三个不共线的光触发器；
[0042]M个放大整形电路，与所述M个光触发器一一相连；
[0043]处理器，与所述M个放大整形电路相连；
[0044]网络接口，与所述处理器相连，用于将所述电信号传递给所述总控制器，使得所述总控制器根据至少三个不共线的光触发器生成的电信号，确定所述定位设备在所述待定位空间中的位置。
[0045]可选地，在所述定位设备为J个，且J个定位设备中的光扫描装置能够生成J种不同波长的扫描光线时，每个光触发器与J种不同波长中一种波长的扫描光线对应，J为大于等于2的正整数。
[0046]可选地，所述光触发器具体为光敏二极管。
[0047]可选地，所述光传感器模组与所述总控制器之间通过有线或者无线的方式进行通
?目O
[0048]本发明实施例第四方面还提供一种空间定位方法，包括:
[0049]在待定位空间中设置N个光传感器模组，每个光传感器模组包括M个光触发器，M和N为正整数；
[0050]在定位设备进入待定位空间中后，所述定位设备中的光扫描装置生成第一方向和第二方向的扫描光线并进行扫描，且所述定位设备单次扫描时能够扫描到至少三个不共线的光触发器；
[0051 ]在所述扫描光线的作用下，所述光触发器生成电信号；
[0052]总控制器根据至少三个不共线的光触发器生成的电信号，确定所述定位设备在所述待定位空间中的位置。
[0053]可选地，在所述定位设备中的光扫描装置生成第一方向和第二方向的扫描光线并进行扫描之前，所述方法还包括:在第一时间点，所述光扫描装置生成计时起点光信号并发送；
[0054]在所述第一时间点，所述光触发器在所述计时起点光信号的作用下生成计时起点电信号。
[0055]可选地，在所述定位设备中的光扫描装置生成第一方向和第二方向的扫描光线并进行扫描之前，所述方法还包括:在第一时间点，所述定位设备接收所述总控制器发送的计时起点信号。
[0056]可选地，所述定位设备中的光扫描装置生成第一方向和第二方向的扫描光线并进行扫描，具体包括:
[0057]在所述第一时间点之后的第二时间点，所述光扫描装置通过所述第一方向的扫描光线，按第一时间周期进行所述第一方向上的扫描，所述第二时间点为所述第一时间点加上预设延迟时间段；
[0058]在所述第二时间点之后的第三时间点，所述光扫描装置通过所述第二方向的扫描光线，进行所述第二方向上的扫描，所述第三时间点为所述第二时间点加上所述第一时间周期。
[0059]可选地，所述总控制器根据至少三个不共线的光触发器生成的电信号，确定所述定位设备在所述待定位空间中的位置，具体包括:
[0060]所述总控制器以所述光扫描装置为原点，建立局部坐标系；
[0061]所述总控制器根据每个光触发器生成的电信号，确定每个光触发器与光扫描装置之间的直线方程；
[0062]所述总控制器根据至少三个不共线的光触发器与光扫描装置之间的直线方程，确定其中每个光触发器在所述局部坐标系中的相对坐标；
[0063]所述总控制器根据每个光触发器在所述局部坐标系中的相对坐标，以及每个光触发器在世界坐标系中的世界坐标，确定所述局部坐标系与所述世界坐标系之间的变换矩阵；
[0064]所述总控制器根据所述变换矩阵，确定所述光扫描装置在所述世界坐标系中的世界坐标，从而确定出所述定位设备在所述待定位空间中的位置。
[0065]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0066]由于采用了预先在待定位空间设置包括光触发器的光传感器模组，并通过定位设备中的光扫描装置生成的扫描光线来扫描光触发器，且总控制器根据至少三个不共线的光触发器在扫描光线的作用下生成的电信号来确定定位设备在待定位空间中的位置的技术方案，利用了光沿直线传播的特性以及光电效应，将空间定位的精度从米级提高到了厘米级，满足了人们对空间定位精度越来越高的要求。
【附图说明】
[0067]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图:
[0068]图1为本发明实施例提供的空间定位系统的示意图；
[0069]图2为本发明实施例提供的光扫描装置1011的模块示意图；
[0070]图3为本发明实施例提供的光扫描装置1011的结构示意图；
[0071 ]图4A为本发明实施例提供的将源光线整形为一字线光线的示意图；
[0072]图4B为本发明实施例提供的一维MEMS扫描振镜的偏转示意图；
[0073]图4C和图4D为本发明实施例提供的光扫描装置1011分别在第一方向和第二反向进行扫描的示意图；
[0074]图4E为本发明实施例提供的LED光源发出计时起点光信号的示意图；
[0075]图5为本发明实施例提供的光传感器模组102的模块示意图；
[0076]图6为本发明实施例提供的光传感器模组102的正面示意图；
[0077]图7为本发明实施例提供的空间定位方法的流程图；
[0078]图8为本发明实施例提供的在待定位空间设置光传感器模组102的示意图；
[0079]图9为被扫描光线覆盖的光触发器输出脉冲信号的示意图。
【具体实施方式】
[0080]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。
[0081]第一方面，请参考图1，图1为本发明实施例提供的空间定位系统的示意图，如图1所示，该空间定位系统包括:
[0082]定位设备101，定位设备101设置有光扫描装置1011，该光扫描装置1011能够生成第一方向和第二方向的扫描光线，第一方向和第二方向为相交的两个方向；较优地，第一方向和第二方向为正交的两个方向。例如，第一方向可以为水平方向也即X轴方向，第二方向可以为垂直方向也即y轴方向；
[0083]N个光传感器模组102，每个光传感器模组包括M个光触发器1021为正整数且定位设备101单次扫描时能够扫描到至少三个不共线的光触发器1021，其中的每个光触发器1021能够在扫描光线的作用下生成电信号；
[0084]总控制器103。
[0085]需要说明的是，N个光传感器模组102需要预先设置在待定位空间中，这样，每一个光传感器模组102的位置在待定位空间中的位置即是已知的，每个光触发器1021在待定位空间中的位置也是已知的。
[0086]在具体实施过程中，在定位设备101进入待定位空间后，定位设备101中的光扫描装置1011即生成第一方向和第二方向的扫描光线并进行扫描，使得光触发器1021在扫描光线的作用下，生成电信号，总控制器103根据至少三个不共线的光触发器1021生成的电信号，从而确定定位设备101在待定位空间中的位置。
[0087]可以看出，由于利用了光沿直线传播的特性以及光电效应，根据扫描光线扫描过的光触发器生成的电信号来确定定位设备在待定位空间中的位置，将空间定位的精度从米级提高到了厘米级，大大提高了空间定位的精度，满足了人们对空间定位精度越来越高的要求。
[0088]在接下来的部分中，将分别介绍定位设备101、光传感器模组102和总控制器103的具体实现。
[0089]在实际应用中，定位设备101可以是手柄、手套等手持设备，也可以是头戴显示器等头戴式设备，或者也可以是其他类型的穿戴式设备，在此不做限制。
[0090]具体地，请参考图2，图2为本发明实施例提供的光扫描装置1011的模块示意图，如图2所示，光扫描装置1011包括:
[0091]扫描光源10111，用于生成源光线；例如，扫描光源10111可以是激光发生单元，也可以是LED(英文:Light Emitting D1de;中文:发光二极管)光源；
[0092]光束整形单元10112，设置于源光线的光路上，用于将源光线整形为一字线光线，以便后续利用一字线光线进行扫描;例如，光束整形单元10112可以是柱透镜、鲍威尔棱镜或一字线波浪棱镜等等；
[0093]扫描单元10113，设置于一字线光线的光路上，用于将一字线光线分别在第一方向和第二方向进行扫描，形成扫描光线；例如，扫描单元10113可以为MEMS(英文:Micro-Electro-Mechanical System；中文:微机电系统)扫描振镜。
[0094]在接下来的部分中，将以扫描光源10111为激光发生单元，光束整形单元10112为柱透镜，扫描单元10113为MEMS扫描振镜为例来进行介绍。
[0095]请继续参考图3，图3为本发明实施例提供的光扫描装置1011的结构示意图，如图3所示，在本实施例中，激光发生单元包括两个激光发生子单元，分别提供第一方向和第二方向的扫描光线的源光线;光束整形单元10112也包括两个分别设置在第一方向和第二方向的源光线的光路上的柱透镜，两个柱透镜分别将第一方向和第二反向的源光线整形为第一方向和第二方向的一字线光线，请参考图4A，图4A为本发明实施例提供的将源光线整形为一字线光线的示意图，如图4A所示，将激光发生子单元101111发出的源光线通过柱透镜101121整形为一字线光线，其中，21、22、23、24为垂直发散光束，25为水平发散光束;扫描单元10113也包括两个分别设置在第一方向和第二方向的一字线光线的光路上的一维MEMS扫描振镜，请参考图4B，图4B为本发明实施例提供的一维MEMS扫描振镜的偏转示意图，其中，31为入射的一字线光线，32为出射的扫描光线，33为一维MEMS扫描振镜的封装结构，34为一维MEMS扫描振镜的镜面结构，通常为矩形，35为该一维MEMS扫描振镜的旋转轴，如图4B所不，设置在第一方向的一字线光路上的一维MEMS扫描振镜在驱动信号的作用下偏转，即能够将第一方向的一字线光线转化为第一方向的扫描光线，也即一个一维MEMS扫描振镜与一个激光发生子单元配合，能够形成第一方向的扫描光线，同理，另一个一维MEMS扫描振镜与另一个激光发生子单元配合，能够形成第二方向的扫描光线，请继续参考图4C和图4D，图4C和图4D为本发明实施例提供的光扫描装置1011分别在第一方向和第二反向进行扫描的示意图。
[0096]在本实施例中，由于激光的方向性特别好，所以在扫描光源具体为激光发生单元时，空间定位系统的定位精度还可以进一步提升到毫米级;并且，由于采用了 MEMS扫描振镜来实现扫描，无需使用高速电机等震动部件，所以大大减少了光触发器输出的电信号的误差，从而大大降低了定位结果的误差。
[0097]在实际应用中，扫描单元10113分别在第一方向和第二方向上进行扫描时，两个方向上的扫描速度可能不一样，但在每个方向的扫描速度是恒定的，一般来讲，在垂直方向上的扫描速度较快，在水平方向上的扫描速度较慢，在此不做限制。
[0098]为了避免待定位环境中自然环境光对计算结果造成影响，例如，自然环境光中总有一部分光也会引起光触发器生成电信号，同时也避免对使用者造成视觉干扰，例如，某一种可见光的扫描线会快速地从使用者的视野中划过，因此，在本实施例中，激光发生单元发出的激光为红外激光，例如红外激光的波长可以为900nm、940nm等等。
[0099]当然，在其他实施例中，也可以将激光发生单元发出的激光的强度设为远大于自然环境光中的对应的单色光的强度，并将光触发器设置为在大于该特定强度的光的作用下才能够生成电信号，或者是将光触发器安装在阳光等可见光无法直接照射的位置，从而也能够避免自然环境光的影响，在此就不再赘述了。
[0100]在另一实施例中，也可以将光扫描装置中的激光发生单元设置为一个激光发生器，在光扫描装置进行第一方向的扫描后，通过机械装置将该扫描装置进行偏转，使得光扫描装置输出第二方向的扫描光线以进行第二方向的扫描，这样也能够满足生成第一方向和第二方向的扫描光线的要求，在此就不再赘述了。
[0101]在具体实施过程中，为了保证光扫描装置1011在第一方向和第二方向进行扫描时能够有一个准确的计时起点，本发明实施例提供的光扫描装置1011还包括计时起点光源，该计时起点光源用于生成计时起点光信号，光传感器模组102中的光触发器1021在该计时起点光信号的作用下，能够生成计时起点电信号，则可以将生成该计时起点电信号的时间作为计时起点；例如，光传感器模组102可以将计时起点电信号的生成时间发送给总控制器103，以供总控制器103处理。
[0102]在本实施例中，计时起点光源具体为LED光源。同样的，为了避免自然环境光的影响，此处的LED光源为红外LED光源。
[0103]请参考图4E，图4E为本发明实施例提供的LED光源发出计时起点光信号的示意图，如图4E所示，LED光源发出的计时起点光信号覆盖了前方的一个圆形区域，从而使得被覆盖的光触发器1021能够在计时起点光信号的作用下，生成计时起点电信号。LED光源具体可以由多个LED点光源组成的LED点阵实现，该LED点阵可以设置在光扫描装置1011的四周，也可以设置定位设备101上的任意位置，只需要保证计时起点光信号覆盖的区域和光扫描装置1011的扫描光线覆盖的区域能够大致重合即可，在此就不再赘述了。
[0104]当然，在实际应用中，计时起点光信号覆盖的区域可以是任意形状，以满足实际情况的需要为准，在此不做限制。
[0105]在其他实施例中，也可以将计时起点光源发出的计时起点光信号的强度设为远大于自然环境光中的对应的单色光的特定强度，并将光触发器设置为在大于该特定强度的光的作用下才能够生成计时起点电信号，从而也能够避免自然环境光的影响，在此就不再赘述了。
[0106]当然，在另一实施例中，还可以由总控制器103向定位设备1I发送计时起点信号，定位设备101在接收到该计时起点信号后，即能够在第一方向和第二方向进行扫描，因此可以将定位设备101接收到计时起点信号的时间点作为计时起点，这样，定位设备101可以将接收到计时起点信号的时间点发送给总控制器103，以供总控制器103处理。
[0107]在介绍完定位设备101的具体实现之后，在接下来的部分中，将介绍光传感器模组102的具体实现。
[0108]请继续参考图5，图5为本发明实施例提供的光传感器模组102的模块示意图，如图2所示，该光传感器模组102包括:
[0109]M个光触发器1021，光触发器1021用于在光扫描装置1011生成的扫描光线的作用下生成电信号，M为正整数且定位设备单次扫描时能够扫描到至少三个不共线的光触发器；
[0110]M个放大整形电路1022，与M个光触发器1021—一相连；
[0111]处理器1023，与M个放大整形电路1022相连；
[0112]网络接口1024，与处理器1023相连，用于将电信号传递给总控制器103，使得总控制器103根据至少三个不共线的光触发器1021生成的电信号，确定定位设备101在待定位空间中的位置。
[0113]在具体实施过程中，光触发器1021可以为光敏二极管，该光敏二极管可响应特定频率的光照射而生成对应的电信号，当然，在本实施例中，光敏二极管可以响应前述介绍的光扫描单元10113生成的扫描光线和计时起点光源生成的计时起点光信号。
[0114]在其他实施例中，本领域所属的光触发器1021还可以根据实际情况，选择其他合适的器件来实现，以满足实际情况的需要，在此就不再赘述了。
[0115]请继续参考图6，图6为本发明实施例提供的光传感器模组102的正面示意图，如图6所示，在本实施例中，该光传感器模组102包括16个光触发器1021，当然，如对图5进行介绍时的内容，该光传感器模组也包括16个放大整形电路1022，还包括处理器1023和网络接口1024，需要说明的是，此处的处理器是一个逻辑意义上的处理器，在物理上可以由一个或者多个实体处理器实现，在此就不再赘述了。
[0116]当然，在其他实施例中，通过本实施例的介绍，光传感器模组102中光触发器1021的数量可以由本领域所属的普通技术人员根据实际情况进行设置，以满足实际情况的需要，在此不做限制。
[0117]在具体实施过程中，光传感器模组102可以通过该网络接口1024将光触发器1021在扫描光线的作用下生成的电信号传递给总控制器103，具体地，可以通过有线或者无线的方式进行通信。
[0118]当然，在实际应用中，光传感器模组102还可以根据需要设置存储单元等等，在此就不再赘述了。
[0119]在介绍完光光传感器模组102的具体实现之后，将介绍总控制器103的具体实现。
[0120]在本实施例中，总控制器103主要用于根据光传感器模组102中光触发器生成的电信号，来确定定位设备101在待定位空间中的位置，因此，总控制器103是一个逻辑意义上的处理器，在物理上可以由一个或者多个实体的处理器实现，总控制器103可以设置在任何需要的位置，例如，可以设置在一主机或者服务器上，该主机或者服务器能够与定位设备101和光传感器模组102进行通信，继而根据从光传感器模组102中获取到光触发器1021生成的电信号，从而确定定位设备101在待定位空间的位置，当然，也可以直接设置在定位设备101上，在此就不再赘述了。
[0121]通过上述部分可以看出，本实施例提供的空间定位系统，采用了通过扫描光线来扫描预先设置的光触发器来对定位设备进行定位的技术方案，光扫描装置和光触发器的成本均非常低，因此系统成本也较低，同时定位效果也较好，有利于空间定位系统的大规模使用。
[0122]在介绍完本发明实施例提供的空间定位系统中定位设备101、光传感器模组102和总控制器103的具体实现后，在接下来的部分中，将介绍具体如何确定定位设备101在待定位空间中的位置。
[0123]请参考图7，图7为本发明实施例提供的空间定位方法的流程图，如图7所示，该方法包括:
[0124]SI:在待定位空间中设置N个光传感器模组，每个光传感器模组包括M个光触发器，M和N为正整数；
[0125]S2:在定位设备进入待定位空间中后，定位设备中的光扫描装置生成第一方向和第二方向的扫描光线并进行扫描，且定位设备单次扫描时能够扫描到至少三个不共线的光触发器；
[0126]S3:在扫描光线的作用下，光触发器生成电信号；
[0127]S4:总控制器根据至少三个不共线的光触发器生成的电信号，确定定位设备在待定位空间中的位置。
[0128]在接下来的部分中，将结合前述部分介绍的定位设备101、光传感器模组102和总控制器103的具体实现，来详细介绍该方法。
[0129]在SI中，N个光传感器模组102设置在待定位空间中的具体位置不限定，以满足实际情况的需要为准，一般来讲，N个光传感器模组102在待定位空间中可以相对均匀的分布，也可以设置为定位精确度要求较高的地方设置的数量相对较多一些，定位精确度要求较低的地方设置的数量相对较少一些。
[0130]请参考图8，图8为本发明实施例提供的在待定位空间设置光传感器模组102的示意图，如图8所示，在本实施例中，N个光传感器模组102均匀地分布在待定位空间中。
[0131]在将N个光传感器模组102设置在待定位空间后，在该定位空间中建立一个世界坐标系，即能够通过尺子、激光测距仪等设备，测量出这些光传感器模组102的世界坐标值，也即能够获得光传感器模组102中每个光触发器1021的世界坐标值。
[0132]在SI之后，在定位设备101进入待定位空间中后，在定位设备101中的光扫描装置1011生成第一方向和第二方向的扫描光线并进行扫描之前，为了保证光扫描装置1011在扫描之前能够有一个准确的计时起点，本发明实施例提供的方法还包括:在第一时间点，光扫描装置1011生成计时起点光信号并发送。在本实施例中，也即光扫描装置1011通过计时起点光源发出了计时起点光信号。
[0133]在计时起点光源发出了计时起点光信号之后，在该第一时间点，光触发器1021在计时起点光信号的作用下生成计时起点电信号，这第一时间点即能够作为光扫描装置1011进行第一方向和第二方向的扫描的计时起点。
[0134]当然，在另一实施例中，还可以通过总控制器103来向定位设备101发送计时起点信号，若定位设备101在第一时间点介绍到总控制器103发送的计时起点信号，则也可以将该第一时间点作为光扫描装置1011进行第一方向和第二方向的扫描的计时起点。
[0135]在确定光扫描装置1011进行第一方向和第二方向的扫描的计时起点后，即能够执行S2，S卩:定位设备中的光扫描装置生成第一方向和第二方向的扫描光线并进行扫描。具体来讲，可以包括:
[0136]在第一时间点之后的第二时间点，光扫描装置1011通过第一方向的扫描光线，按第一时间周期进行第一方向上的扫描，第二时间点为第一时间点加上预设延迟时间段;预设延迟时间段是指在计时起点光源发出计时起点光信号后，给光触发器留出的时间余量，当然了，若定位设备101和光触发器1021都足够灵敏，则预设延迟时间段可以设置为0，在此就不再赘述了；
[0137]在第二时间点之后的第三时间点，光扫描装置1011通过第二方向的扫描光线，进行第二方向上的扫描，第三时间点为第二时间点加上第一时间周期。
[0138]在S2之后，本发明实施例提供的空间定位方法进入S3，在光扫描装置1011发出的第一方向和第二方向的扫描光线的作用下，光触发器1021生成电信号，在本实施例中，由于光扫描装置1011中的计时起点光源还会发出计时起点光信号，所以，被计时起点光信号和扫描光线覆盖的光触发器1021会输出3个脉冲信号。
[0139]请参考图9，图9为被计时起点光信号和扫描光线覆盖的光触发器1021输出脉冲信号的示意图，如图9所示，脉冲信号901为计时起点电信号，脉冲信号902为第一方向的扫描光线扫描到该光触发器时输出的脉冲信号，脉冲信号903为第二方向的扫描光线扫描到该光触发器时输出的脉冲信号。光传感器模组102会在光触发器输出这3个脉冲信号时，将这3个脉冲信号标记各自的生成时间，并发送给总控制器103。
[0140]当然了，在另一实施例中，若是采用通过总控制器103向定位设备101发送计时起点信号的方式，则光触发器1021只会生成两个脉冲信号，总控制器103在计算时，会根据定位设备101接收到计时起点信号的时间作为计时起点时间，在此就不再赘述了。
[0141]可以看出，通过计时起点光源输出计时起点光信号的方式，与通过总控制器103向定位设备101发送计时起点信号的方式相比，时延相对短一些，并且容易计算，所以光触发器1021输出的信号的准确度更高。
[0142]在S3之后，本发明实施例提供的空间定位方法进入S4，S卩:总控制器根据至少三个不共线的光触发器生成的电信号，确定定位设备在待定位空间中的位置。
[0143]具体来讲，S4包括以下步骤:
[0144]第一，总控制器103以光扫描装置为原点，建立局部坐标系；建立坐标系的具体过程在此就不再赘述了。
[0145]第二，总控制器103根据每个光触发器生成的电信号，确定每个光触发器1021与光扫描装置1011之间的直线方程；
[0146]在本实施例中，如S3中介绍的，由于扫描光线在每个方向上的扫描速度为恒定的速度，所以根据图9所示的时间点即能够计算出第一方向和第二方向的扫描光线的偏转角度，例如，第一方向上的偏转角度θι = ?.ι(ω，其中，Q1为该光触发器1021在第一方向上的偏转角度，fi()为扫描光线在第一方向上的扫描函数，ti为脉冲信号902的生成时间，同理，根据第二方向上的脉冲信号903的生成时间t2，能够计算出该光触发器1021在第二方向上的偏转角度，在此就不再赘述了。
[0147]根据该光触发器1021在第一方向和第二方向上的偏转角度，即能够确定该光触发器1021与光扫描装置1011之间的直线方程；同理，可以求得每个被光扫描装置1011的计时光信号和扫描光线覆盖的光触发器1021与光扫描装置1011之间的直线方程。
[0148]第三，总控制器103根据至少三个不共线的光触发器1021与光扫描装置1011之间的直线方程，确定其中每个光触发器1021在局部坐标系中的相对坐标；
[0149]为了简洁地说明本发明实施例中的方案，在本实施例中，将以三个不共线的光触发器来进行举例介绍，设定该三个不共线的光触发器分别为Po、PdPP2。
[0150]由于通过前述步骤以及分别确定了过P^PhPdP原点之间的直线方程，同时由于光触发器PiKPhP2的世界坐标为已知，从而可以联立求解出光触发器PiKPhP2在局部坐标系中的坐标值，具体过程通过数学方法可以有多种计算方法，在此就不再赘述了。
[0151]第四，总控制器103根据每个光触发器1021在局部坐标系中的相对坐标，以及每个光触发器1021在世界坐标系中的世界坐标，确定局部坐标系与世界坐标系之间的变换矩阵；
[0152]在本实施例中，在总控制器103确定出光触发器PiP142在局部坐标系中的坐标值，再根据这三个光触发器在世界坐标系中的世界坐标值，就能够确定出局部坐标系与世界坐标系之间的变换矩阵，具体过程通过数学方法同样可以有多种计算方法，在此也不再赘述了。
[0153]第五，总控制器103根据变换矩阵，确定光扫描装置1011在世界坐标系中的世界坐标，从而确定出定位设备1I在待定位空间中的位置；
[0154]在本实施例中，由于光扫描装置1011为局部坐标系中的原点，所以在知道局部坐标系与世界坐标系之间的变换矩阵后，即能够轻松求得光扫描装置1011的世界坐标，由于光扫描装置1011是设置在定位设备101上的，所以即能够确定出定位设备101在待定位空间中的位置。
[0155]可以看出，本发明实施例提供的空间定位系统在安装调试时极为简单方便，只需要在待定位空间中预先设置光传感器模组即可实现定位，同时对待定位空间的大小没有限制，能够扩展到各类应用场景，便于使用。
[0156]当然，在具体实施过程中，在计算能力、时间延迟允许的情况下，空间定位系统可以对比更多光触发器输出的信号，剔除其中的噪声信号，该噪声信号是指光触发器输出的信号不是由光扫描装置的扫描光线的作用下生成的，再来计算光扫描装置1011的世界坐标，这样能够大大提高最后计算结果的准确性，也能够提高空间定位系统的鲁棒性，例如，空间定位系统同时获得20个、30个或者更多光触发器输出的脉冲信号，接着通过RANSAC (英文:RANdom SAmple Consensus;中文:随机抽样一致性)算法来剔除其中的噪声信号，再根据剩下的脉冲信号来计算光扫描装置的世界坐标，在此就不再赘述了。
[0157]前述部分介绍了一个定位设备在待定位空间中进行定位的具体过程，在接下来的部分中，将介绍多个定位设备在待定位空间中进行定位的具体过程，在本实施例中，将介绍两种对多个定位设备进行定位的方式。
[0158]第一种:采用分时的方式。
[0159]具体来讲，在多个需要定位的定位设备101进入待定位空间后，例如，每个定位设备101都可以通过向总控制器103发送请求定位的信号，总控制器103根据定位设备101的数量，为每个定位设备101分配一个扫描时间段，具体可以通过向每个定位设备发送分时扫描信号通知其何时进行扫描，定位设备101在接收到分时扫描信号后，即能够确定自身应该在哪个时间段进行扫描，然后在对应的时间段进行扫描即可。
[0160]当然，后续的处理过程与前述部分介绍的如何对一个定位设备进行定位的处理过程类似，在此就不再赘述了。
[0161]第二种:采用分频率的方式。
[0162]具体来讲，例如需要定位的定位设备101为J个，J为大于等于2的正整数，该J个定位设备中的光扫描装置能够生成J种不同波长的扫描光线，具体来讲，可以是每个定位设备中的光扫描装置都能够生成J种不同波长的扫描光线，在对定位设备进行定位的过程中，每个定位设备使用与别的定位设备不同波长的扫描光线，也可以是每个定位设备只能生成J种不同波长的扫描光线中的一种波长的扫描光线，在此不做限制。
[0163]并且，光传感器模组中每个光触发器与其中一种波长的扫描光线对应，也即能够在与其对应的扫描光线的作用下生成电信号，同时，还需要通过设置光光传感器模组的位置，保证每个定位设备发出的扫描光线能够单次扫描到K个与其对应的光触发器，K为大于等于3的正整数，并且，K个光触发器中至少有3个是不共线的，这样才能够通过前述部分介绍的定位方法来对定位设备进行定位，后续的处理过程与前述部分介绍的如何对一个定位设备进行定位的处理过程类似，在此就不再赘述了。
[0164]综上，由于采用了预先在待定位空间设置包括光触发器的光传感器模组，并通过定位设备中的光扫描装置生成的扫描光线来扫描光触发器，且总控制器根据至少三个不共线的光触发器在扫描光线的作用下生成的电信号来确定定位设备在待定位空间中的位置的技术方案，利用了光沿直线传播的特性以及光电效应，将空间定位的精度从米级提高到了厘米级，满足了人们对空间定位精度越来越高的要求。
[0165]基于同一发明构思，本发明实施例第二方面还提供一种定位设备，应用于一空间定位系统中，空间定位系统还包括N个光传感器模组和总控制器，N个光传感器模组设置在待定位空间中，每个光传感器模组包括M个光触发器，M和N为正整数且定位设备单次扫描时能够扫描到至少三个不共线的光触发器;定位设备包括光扫描装置，光扫描装置包括:
[0166]扫描光源，用于生成源光线；
[0167]光束整形单元，设置于源光线的光路上，用于将源光线整形为一字线光线；
[0168]扫描单元，设置于一字线光线的光路上，用于将一字线光线分别在第一方向和第二方向进行扫描，通过形成的扫描光线触发光触发器生成电信号，使得总控制器根据至少三个不共线的光触发器生成的电信号，确定定位设备在待定位空间中的位置。
[0169]在具体实施过程中，光扫描装置还包括:计时起点光源，计时起点光源用于生成计时起点光信号，计时起点光信号用于使得光触发器生成计时起点电信号。
[0170]在具体实施过程中，计时起点光源为LED光源。
[0171]在具体实施过程中，定位设备还包括通信单元，定位设备能够通过通信单元接收总控制器发送的计时起点信号，并根据计时起点信号在第一方向和第二方向进行扫描。
[0172]在具体实施过程中，扫描光源为激光发生单元。
[0173]在具体实施过程中，激光发生单元包括两个激光发生子单元，扫描单元包括两个一维MEMS扫描振镜，其中，一个一维MEMS扫描振镜与一个激光发生子单元配合，形成第一方向的扫描光线，另一个一维MEMS扫描振镜与另一个激光发生子单元配合，形成第二方向的扫描光线。
[0174]在具体实施过程中，光束整形单元具体为柱透镜、鲍威尔棱镜或一字线波浪棱镜。
[0175]在具体实施过程中，定位设备还包括通信单元，定位设备能够通过通信单元接收总控制器发送的分时扫描信号，并根据分时扫描信号在预设时间段内进行扫描。
[0176]在具体实施过程中，在每个光传感器模组包括与多种波长的扫描光线分别对应的光触发器时，光扫描装置能够生成其中至少一种波长的扫描光线，且能够单次扫描到K个与其生成的扫描光线对应的光触发器，且K个光触发器中至少有3个不共线，其中，K为大于等于3的正整数。
[0177]第二方面提供的定位设备的结构和具体原理在第一方面中已经进行了详细介绍，在此就不再赘述了。
[0178]基于同一发明构思，本发明实施例第三方面还提供一种光传感器模组，应用于一空间定位系统中，空间定位系统还包括定位设备和总控制器，定位设备包括光扫描装置，N个光传感器模组设置在待定位空间中，光传感器模组包括:
[0179]M个光触发器，光触发器用于在光扫描装置生成的扫描光线的作用下生成电信号，M和N为正整数且定位设备单次扫描时能够扫描到至少三个不共线的光触发器；
[0180]M个放大整形电路，与M个光触发器一一相连；
[0181]处理器，与M个放大整形电路相连；
[0182]网络接口，与处理器相连，用于将电信号传递给总控制器，使得总控制器根据至少三个不共线的光触发器生成的电信号，确定定位设备在待定位空间中的位置。
[0183]在具体实施过程中，在定位设备为J个，且J个定位设备中的光扫描装置能够生成J种不同波长的扫描光线时，每个光触发器与J种不同波长中一种波长的扫描光线对应，J为大于等于2的正整数。
[0184]在具体实施过程中，光触发器具体为光敏二极管。
[0185]在具体实施过程中，光传感器模组与总控制器之间通过有线或者无线的方式进行通信。
[0186]第三方面提供的光传感器模组的结构和具体原理在第一方面中已经进行了详细介绍，在此就不再赘述了。
[0187]本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术特征或者优点:
[0188]由于采用了预先在待定位空间设置包括光触发器的光传感器模组，并通过定位设备中的光扫描装置生成的扫描光线来扫描光触发器，且总控制器根据至少三个不共线的光触发器在扫描光线的作用下生成的电信号来确定定位设备在待定位空间中的位置的技术方案，利用了光沿直线传播的特性以及光电效应，将空间定位的精度从米级提高到了厘米级，满足了人们对空间定位精度越来越高的要求。
[0189]本发明实施例公开了如下技术方案:
[0190]Al.—种空间定位系统，其特征在于，包括定位设备、N个光传感器模组和总控制器，其中，所述定位设备上设置有光扫描装置，所述N个光传感器模组设置在待定位空间中，每个光传感器模组包括M个光触发器，M和N为正整数且所述定位设备单次扫描时能够扫描到至少三个不共线的光触发器；
[0191]所述光扫描装置用于生成第一方向和第二方向的扫描光线，所述第一方向和所述第二方向为相交的两个方向；
[0192]所述光触发器用于在所述扫描光线的作用下生成电信号；
[0193]所述总控制器用于根据至少三个不共线的光触发器生成的电信号，确定所述定位设备在所述待定位空间中的位置。
[0194]A2、如Al所述的空间定位系统，其特征在于，所述光扫描装置包括:
[0195]扫描光源，用于生成源光线；
[0196]光束整形单元，设置于所述源光线的光路上，用于将所述源光线整形为一字线光线；
[0197]扫描单元，设置于所述一字线光线的光路上，用于将所述一字线光线分别在所述第一方向和所述第二方向进行扫描，形成所述扫描光线。
[0198]A3、如A2所述的空间定位系统，其特征在于，所述光扫描装置还包括计时起点光源，所述计时起点光源用于生成计时起点光信号，所述计时起点光信号用于使得所述光触发器生成计时起点电信号。
[0199]A4、如A3所述的空间定位系统，其特征在于，所述计时起点光源为LED光源。
[0200]A5、如A2所述的空间定位系统，其特征在于，所述总控制器还用于向所述定位设备发送计时起点信号，使得所述定位设备在接收到所述计时起点信号后，在所述第一方向和所述第二方向进行扫描。
[0201]A6、如A2所述的空间定位系统，其特征在于，所述扫描光源为激光发生单元。
[0202]A7、如A6所述的空间定位系统，其特征在于，所述激光发生单元包括两个激光发生子单元，所述扫描单元包括两个一维MEMS扫描振镜，其中，一个一维MEMS扫描振镜与一个激光发生装置配合，形成所述第一方向的扫描光线，另一个一维MEMS扫描振镜与另一个激光发生装置配合，形成所述第二方向的扫描光线。
[0203]AS、如A2所述的空间定位系统，其特征在于，所述光束整形单元具体为柱透镜、鲍威尔棱镜或一字线波浪棱镜。
[0204]A9、如Al所述的空间定位系统，其特征在于，所述光触发器具体为光敏二极管。
[0205]AlO、如Al中任一权项所述的空间定位系统，其特征在于，所述光传感器模组还包括:
[0206]M个放大整形电路，与所述M个光触发器一一相连，用于对所述电信号进行放大和整形处理；
[0207]处理器，与所述M个放大整形电路相连；
[0208]网络接口，与所述处理器相连，用于将处理后的电信号传递给所述总控制器。
[0209]All、如AlO所述的空间定位系统，其特征在于，所述总控制器与所述光传感器模组之间通过有线或者无线的方式进行通信。
[0210]A12、如Al-All任一权项所述的空间定位系统，其特征在于，在所述定位设备为多个时，每个定位设备根据所述总控制器发送的分时扫描信号分时段进行扫描。
[0211]A13、如Al-Al I任一权项所述的空间定位系统，其特征在于，在所述定位设备为J个，且J个定位设备中的光扫描装置能够生成J种不同波长的扫描光线时，每个光触发器与J种不同波长中一种波长的扫描光线对应，每一种波长的扫描光线能够单次扫描到K个与其对应的光触发器，且K个光触发器中至少有3个不共线，其中，J为大于等于2的正整数，K为大于等于3的正整数。
[0212]B14、一种定位设备，应用于一空间定位系统中，其特征在于，所述空间定位系统还包括N个光传感器模组和总控制器，所述N个光传感器模组设置在待定位空间中，每个光传感器模组包括M个光触发器，M和N为正整数且所述定位设备单次扫描时能够扫描到至少三个不共线的光触发器;所述定位设备包括光扫描装置，所述光扫描装置包括:
[0213]扫描光源，用于生成源光线；
[0214]光束整形单元，设置于所述源光线的光路上，用于将所述源光线整形为一字线光线；
[0215]扫描单元，设置于所述一字线光线的光路上，用于将所述一字线光线分别在第一方向和第二方向进行扫描，通过形成的扫描光线触发所述光触发器生成电信号，使得总控制器根据至少三个不共线的光触发器生成的电信号，确定所述定位设备在所述待定位空间中的位置。
[0216]B15、如B14所述的定位设备，其特征在于，所述光扫描装置还包括:计时起点光源，所述计时起点光源用于生成计时起点光信号，所述计时起点光信号用于使得所述光触发器生成计时起点电信号。
[0217]B16、如B15所述的定位设备，其特征在于，所述计时起点光源为LED光源。
[°218] BI 7、如B14所述的定位设备，其特征在于，所述定位设备还包括通信单元，所述定位设备能够通过所述通信单元接收所述总控制器发送的计时起点信号，并根据所述计时起点信号在所述第一方向和所述第二方向进行扫描。
[0219]B18、如B14所述的定位设备，其特征在于，所述扫描光源为激光发生单元。
[0220]B19、如B18所述的定位设备，其特征在于，所述激光发生单元包括两个激光发生子单兀，所述扫描单7Π包括两个一维MEMS扫描振镜，其中，一个一维MEMS扫描振镜与一个激光发生子单元配合，形成所述第一方向的扫描光线，另一个一维MEMS扫描振镜与另一个激光发生子单元配合，形成所述第二方向的扫描光线。
[0221 ] B20、如B14所述的定位设备，其特征在于，所述光束整形单元具体为柱透镜、鲍威尔棱镜或一字线波浪棱镜。
[0222]B21、如B14-20任一权项所述的定位设备，其特征在于，所述定位设备还包括通信单元，所述定位设备能够通过所述通信单元接收所述总控制器发送的分时扫描信号，并根据所述分时扫描信号在预设时间段内进行扫描。
[0223]B22、如B14-20任一权项所述的定位设备，其特征在于，在每个光传感器模组包括与多种波长的扫描光线分别对应的光触发器时，所述光扫描装置能够生成其中至少一种波长的扫描光线，且能够单次扫描到K个与其生成的扫描光线对应的光触发器，且K个光触发器中至少有3个不共线，其中，K为大于等于3的正整数。
[0224]C23、一种光传感器模组，应用于一空间定位系统中，其特征在于，所述空间定位系统还包括定位设备和总控制器，所述定位设备包括光扫描装置，N个所述光传感器模组设置在待定位空间中，所述光传感器模组包括:
[0225]M个光触发器，所述光触发器用于在所述光扫描装置生成的扫描光线的作用下生成电信号，M和N为正整数且所述定位设备单次扫描时能够扫描到至少三个不共线的光触发器；
[0226]M个放大整形电路，与所述M个光触发器一一相连；
[0227]处理器，与所述M个放大整形电路相连；
[0228]网络接口，与所述处理器相连，用于将所述电信号传递给所述总控制器，使得所述总控制器根据至少三个不共线的光触发器生成的电信号，确定所述定位设备在所述待定位空间中的位置。
[0229]C24、如C23所述的光传感器模组，其特征在于，在所述定位设备为J个，且J个定位设备中的光扫描装置能够生成J种不同波长的扫描光线时，每个光触发器与J种不同波长中一种波长的扫描光线对应，J为大于等于2的正整数。
[0230]C25、如C23所述的光传感器模组，其特征在于，所述光触发器具体为光敏二极管。
[0231]C26、如C23所述的光传感器模组，其特征在于，所述光传感器模组与所述总控制器之间通过有线或者无线的方式进行通信。
[0232]D27、一种空间定位方法，其特征在于，包括:
[0233]在待定位空间中设置N个光传感器模组，每个光传感器模组包括M个光触发器，M和N为正整数；
[0234]在定位设备进入待定位空间中后，所述定位设备中的光扫描装置生成第一方向和第二方向的扫描光线并进行扫描，且所述定位设备单次扫描时能够扫描到至少三个不共线的光触发器；
[0235]在所述扫描光线的作用下，所述光触发器生成电信号；
[0236]总控制器根据至少三个不共线的光触发器生成的电信号，确定所述定位设备在所述待定位空间中的位置。
[0237]D28、如D27所述的空间定位方法，其特征在于，
[0238]在所述定位设备中的光扫描装置生成第一方向和第二方向的扫描光线并进行扫描之前，所述方法还包括:在第一时间点，所述光扫描装置生成计时起点光信号并发送；
[0239]在所述第一时间点，所述光触发器在所述计时起点光信号的作用下生成计时起点电信号。
[0240]D29、如D27所述的空间定位方法，其特征在于，在所述定位设备中的光扫描装置生成第一方向和第二方向的扫描光线并进行扫描之前，所述方法还包括:在第一时间点，所述定位设备接收所述总控制器发送的计时起点信号。
[0241 ] D30、如D28或D29所述的空间定位方法，其特征在于，所述定位设备中的光扫描装置生成第一方向和第二方向的扫描光线并进行扫描，具体包括:
[0242]在所述第一时间点之后的第二时间点，所述光扫描装置通过所述第一方向的扫描光线，按第一时间周期进行所述第一方向上的扫描，所述第二时间点为所述第一时间点加上预设延迟时间段；
[0243]在所述第二时间点之后的第三时间点，所述光扫描装置通过所述第二方向的扫描光线，进行所述第二方向上的扫描，所述第三时间点为所述第二时间点加上所述第一时间周期。
[0244]D31、如D27所述的空间定位方法，其特征在于，所述总控制器根据至少三个不共线的光触发器生成的电信号，确定所述定位设备在所述待定位空间中的位置，具体包括:
[0245]所述总控制器以所述光扫描装置为原点，建立局部坐标系；
[0246]所述总控制器根据每个光触发器生成的电信号，确定每个光触发器与光扫描装置之间的直线方程；
[0247]所述总控制器根据至少三个不共线的光触发器与光扫描装置之间的直线方程，确定其中每个光触发器在所述局部坐标系中的相对坐标；
[0248]所述总控制器根据每个光触发器在所述局部坐标系中的相对坐标，以及每个光触发器在世界坐标系中的世界坐标，确定所述局部坐标系与所述世界坐标系之间的变换矩阵；
[0249]所述总控制器根据所述变换矩阵，确定所述光扫描装置在所述世界坐标系中的世界坐标，从而确定出所述定位设备在所述待定位空间中的位置。
[0250]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0251]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0252]本发明并不局限于前述的【具体实施方式】。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【主权项】
1.一种空间定位系统，其特征在于，包括定位设备、N个光传感器模组和总控制器，其中，所述定位设备上设置有光扫描装置，所述N个光传感器模组设置在待定位空间中，每个光传感器模组包括M个光触发器，M和N为正整数且所述定位设备单次扫描时能够扫描到至少三个不共线的光触发器； 所述光扫描装置用于生成第一方向和第二方向的扫描光线，所述第一方向和所述第二方向为相交的两个方向； 所述光触发器用于在所述扫描光线的作用下生成电信号； 所述总控制器用于根据至少三个不共线的光触发器生成的电信号，确定所述定位设备在所述待定位空间中的位置。2.如权利要求1所述的空间定位系统，其特征在于，所述光扫描装置包括: 扫描光源，用于生成源光线； 光束整形单元，设置于所述源光线的光路上，用于将所述源光线整形为一字线光线； 扫描单元，设置于所述一字线光线的光路上，用于将所述一字线光线分别在所述第一方向和所述第二方向进行扫描，形成所述扫描光线。3.如权利要求2所述的空间定位系统，其特征在于，所述光扫描装置还包括计时起点光源，所述计时起点光源用于生成计时起点光信号，所述计时起点光信号用于使得所述光触发器生成计时起点电信号。4.如权利要求3所述的空间定位系统，其特征在于，所述计时起点光源为LED光源。5.如权利要求2所述的空间定位系统，其特征在于，所述总控制器还用于向所述定位设备发送计时起点信号，使得所述定位设备在接收到所述计时起点信号后，在所述第一方向和所述第二方向进行扫描。6.如权利要求2所述的空间定位系统，其特征在于，所述扫描光源为激光发生单元。7.如权利要求6所述的空间定位系统，其特征在于，所述激光发生单元包括两个激光发生子单兀，所述扫描单兀包括两个一维MEMS扫描振镜，其中，一个一维MEMS扫描振镜与一个激光发生装置配合，形成所述第一方向的扫描光线，另一个一维MEMS扫描振镜与另一个激光发生装置配合，形成所述第二方向的扫描光线。8.—种定位设备，应用于一空间定位系统中，其特征在于，所述空间定位系统还包括N个光传感器模组和总控制器，所述N个光传感器模组设置在待定位空间中，每个光传感器模组包括M个光触发器，M和N为正整数且所述定位设备单次扫描时能够扫描到至少三个不共线的光触发器;所述定位设备包括光扫描装置，所述光扫描装置包括: 扫描光源，用于生成源光线； 光束整形单元，设置于所述源光线的光路上，用于将所述源光线整形为一字线光线； 扫描单元，设置于所述一字线光线的光路上，用于将所述一字线光线分别在第一方向和第二方向进行扫描，通过形成的扫描光线触发所述光触发器生成电信号，使得总控制器根据至少三个不共线的光触发器生成的电信号，确定所述定位设备在所述待定位空间中的位置。9.一种光传感器模组，应用于一空间定位系统中，其特征在于，所述空间定位系统还包括定位设备和总控制器，所述定位设备包括光扫描装置，N个所述光传感器模组设置在待定位空间中，所述光传感器模组包括: M个光触发器，所述光触发器用于在所述光扫描装置生成的扫描光线的作用下生成电信号，M和N为正整数且所述定位设备单次扫描时能够扫描到至少三个不共线的光触发器； M个放大整形电路，与所述M个光触发器一一相连； 处理器，与所述M个放大整形电路相连； 网络接口，与所述处理器相连，用于将所述电信号传递给所述总控制器，使得所述总控制器根据至少三个不共线的光触发器生成的电信号，确定所述定位设备在所述待定位空间中的位置。10.一种空间定位方法，其特征在于，包括: 在待定位空间中设置N个光传感器模组，每个光传感器模组包括M个光触发器，M和N为正整数； 在定位设备进入待定位空间中后，所述定位设备中的光扫描装置生成第一方向和第二方向的扫描光线并进行扫描，且所述定位设备单次扫描时能够扫描到至少三个不共线的光触发器； 在所述扫描光线的作用下，所述光触发器生成电信号； 总控制器根据至少三个不共线的光触发器生成的电信号，确定所述定位设备在所述待定位空间中的位置。
【文档编号】G01S5/16GK105866739SQ201610257245
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】李小虎, 张超, 周旭东
【申请人】成都理想境界科技有限公司