定位光束发射系统、方法及室内定位系统与流程

本发明专利申请是申请号为201610150016.x，申请日为2016年03月16日，发明名称为“定位光束发射系统、方法及室内定位系统”的中国发明专利申请的分案申请。

本发明涉及定位领域，特别是涉及一种定位光束发射系统、方法及室内定位系统。

背景技术：

室内定位技术作为卫星定位的辅助定位，可以解决卫星信号到达地面时较弱、不能穿透建筑物的问题。

激光定位技术是一种常见的室内定位技术，该方案是通过在定位空间内搭建发射激光的定位光塔，对定位空间进行激光扫射，在被定位物体上设计多个激光接收感应器，并在接收端对数据进行运算处理，直接输出三维位置坐标信息。其定位流程可以由图1所示。

由于激光的扫射面积有限，因此，可以定位的空间大小受到激光射程的限制(一般在5*5*2m范围左右)，而如果简单的将单个定位空间的基站结构进行复用拓展，会出现在激光重叠区域(即在同一时间，有同一方向的激光扫射过的区域)，这又势必会造成定位不准确。

由此，需要一种在扩展定位空间的同时，可以避免激光重叠区域的室内定位方案。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种室内定位系统，其可以避免激光重叠区域的产生，以使得定位空间能够被扩展。

根据本发明的一个方面，提供了一种定位光束发射系统，用于向定位空间发射定位光束，定位空间包括多个子定位空间，该系统包括：多个定位光束发射装置，分别设置在多个子定位空间内的预定位置，每个定位光束发射装置用于以预定的扫射周期和预定的角速度向其所在的子定位空间扫射定位光束，定位光束具有线状截面，并且绕扫射转轴转动，扫射转轴与线状截面的延伸方向不垂直；以及控制器，分别与多个定位光束发射装置连接，通过控制多个定位光束发射装置所扫射的定位光束的频率或幅度，或对所述多个定位光束发射装置所扫射的定位光束进行编码，使得不同定位光束发射装置所扫射的定位光束不同。

优选地，在控制器的控制作用下，同一时间发射定位光束的定位光束发射装置所扫射的定位光束不同，或者相邻子定位空间内的定位光束发射装置所扫射的定位光束不同。

优选地，每个定位光束发射装置在每个扫射周期内可以以两种扫射模式向其所在的子定位空间扫射定位光束，两种扫射模式的工作时期不同，并且/或者两种扫射模式下扫射的定位光束的频率、幅度或编码不同，第二种扫射模式下的第二定位光束的扫射转轴与第一种扫射模式下的第一定位光束的扫射转轴具有预定夹角。

优选地，第一定位光束的线状截面的延伸方向和扫射转轴垂直于水平面，并且第二定位光束的线状截面的延伸方向和扫射转轴平行于水平面；或者第一定位光束的线状截面的延伸方向和扫射转轴平行于水平面，并且第二定位光束的截面的延伸方向和扫射转轴垂直于水平面。

优选地，定位光束发射装置所扫射的定位光束的有效范围被设置为能够覆盖其所在的子定位空间而不超出与其所在的子定位空间相邻的子定位空间。

优选地，在每个子定位空间内彼此远离的两个位置处分别设置有定位光束发射装置，相邻子定位空间内同时进行扫射的定位光束发射装置的两种扫射模式的启动顺序不同，同一子定位空间内的不同定位光束发射装置扫射定位光束的时期不同；或者相邻子定位空间内的定位光束发射装置扫射定位光束的时期不同，同一子定位空间内的不同定位光束发射装置的两种扫射模式的启动顺序不同。

优选地，定位光束发射装置可以包括：第一扫射光源，用于向其所在的子定位空间扫射第一定位光束；第二扫射光源，用于向其所在的子定位空间扫射第二定位光束；以及面光源，用于在每个扫射周期内向其所在的子定位空间发射平面光脉冲，第一扫射光源和第二扫射光源在扫射周期内的不同时期向其所在的子定位空间扫射定位光束，在每个扫射周期内，第一扫射光源开始扫射第一定位光束的时间与面光源发射平面光脉冲的时间之间具有第一固定时间间隔，第二扫射光源开始扫射第二定位光束的时间与面光源发射平面光脉冲的时间之间具有第二固定时间间隔。

优选地，在每个扫射周期内，在面光源发射第一平面光脉冲后，第一扫射光源开始向其所在的子定位空间扫射定位光束，在面光源发射第二平面光脉冲后，第二扫射光源开始向其所在的子定位空间扫射定位光束，第一平面光脉冲和第二平面光脉冲之间具有固定时间间隔，第一扫射光源开始扫射第一定位光束的时间与面光源发射第一平面光脉冲的时间之间具有第一固定时间间隔，第二扫射光源开始扫射第二定位光束的时间与面光源发射第二平面光脉冲的时间之间具有第二固定时间间隔。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种定位光束发射方法，用于向定位空间发射定位光束，定位空间包括多个子定位空间，在每个子定位空间设置有定位光束发射装置，该方法包括：每个子定位空间内的定位光束发射装置以预定的扫射周期和预定的角速度向该子定位空间扫射定位光束，定位光束具有线状截面，并且绕扫射转轴转动，扫射转轴与线状截面的延伸方向不垂直；不同定位光束发射装置所扫射的定位光束的频率、幅度或编码不同。

优选地，同一时间发射定位光束的定位光束发射装置所扫射的定位光束不同，或者相邻子定位空间内的定位光束发射装置所扫射的定位光束不同。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种室内定位系统，用于对处在定位空间内的待定位物体定位，其中，定位空间包括多个子定位空间，该室内定位系统包括：多个定位光束发射装置，分别固定设置在多个子定位空间内的预定位置，每个定位光束发射装置用于以预定的扫射周期和预定的角速度向其所在的子定位空间扫射定位光束，其中，其中，定位光束具有线状截面，并且绕扫射转轴转动，扫射转轴与线状截面的延伸方向不垂直，不同定位光束发射装置所扫射的定位光束的频率、幅度或编码不同；多个光束接收器，适于固定在待定位物体的外表面，用于接收定位光束，多个光束接收器之间的相对空间位置关系固定。

优选地，同一时间发射定位光束的定位光束发射装置所扫射的定位光束不同，或者相邻子定位空间内的定位光束发射装置所扫射的定位光束不同。

优选地，该室内定位系统还可以包括处理器，处理器可以根据多个光束接收器接收到的定位光束和/或所接收到的定位光束的时间确定与该定位光束所对应的定位光束发射装置，并根据多个光束接收器在一个扫射周期内分别接收到定位光束的时间、角速度、相对空间位置关系以及所确定的定位光束发射装置的预定位置，确定待定位物体的位置。

优选地，每个定位光束发射装置在每个扫射周期内可以以两种扫射模式向其所在的子定位空间扫射定位光束，两种扫射模式的工作时期不同，并且/或者两种扫射模式下扫射的定位光束的频率、幅度或编码不同，第二种扫射模式下的第二定位光束的扫射转轴与第一种扫射模式下的第一定位光束的扫射转轴具有预定夹角。

优选地，处理器可以根据光束接收器在每个扫射周期内接收到第一定位光束的时间以及接收到第二定位光束的时间，确定光束接收器相对于定位光束发射装置的方向，并且/或者，处理器根据在一个扫射周期内既接收到第一定位光束又接收到第二定位光束的多个光束接收器相对于定位光束发射装置的方向和多个光束接收器之间的预定相对空间位置关系，确定待定位物体的位置。

优选地，第一定位光束的线状截面的延伸方向和扫射转轴垂直于水平面，并且第二定光束的线状截面的延伸方向和扫射转轴平行于水平面；或者第一定位光束的线状截面的延伸方向和扫射转轴平行于水平面，第二定光束的线状截面的延伸方向和扫射转轴垂直于水平面。

优选地，定位光束发射装置所扫射的定位光束的有效范围被设置为能够覆盖其所在的子定位空间而不超出与其所在的子定位空间相邻的子定位空间。

优选地，在每个子定位空间内彼此远离的两个位置处分别设置有定位光束发射装置，相邻子定位空间内同时进行扫射的定位光束发射装置的两种扫射模式的启动顺序不同，同一子定位空间内的不同定位光束发射装置扫射定位光束的时期不同；或者相邻子定位空间内的定位光束发射装置扫射定位光束的时期不同，同一子定位空间内的不同定位光束发射装置的两种扫射模式的启动顺序不同。

优选地，定位光束发射装置可以包括：第一扫射光源，用于向其所在的子定位空间扫射第一定位光束；第二扫射光源，用于向其所在的子定位空间扫射第二定位光束；以及面光源，用于在每个扫射周期内向其所在的子定位空间发射平面光脉冲，第一扫射光源和第二扫射光源在扫射周期内的不同时期向其所在的子定位空间扫射定位光束，在每个扫射周期内，第一扫射光源开始扫射第一定位光束的时间与面光源发射平面光脉冲的时间之间具有第一固定时间间隔，第二扫射光源开始扫射第二定位光束的时间与面光源发射平面光脉冲的时间之间具有第二固定时间间隔。

优选地，处于同一个子定位空间内的两个定位光束发射装置中的面光源所发射的平面光脉冲不同，处理器根据光束接收器所接收到的平面光脉冲，确定发射该平面光脉冲的面光源所对应的定位光束发射装置。

优选地，在每个扫射周期内，在面光源发射第一平面光脉冲后，第一扫射光源开始向其所在的子定位空间扫射定位光束，在面光源发射第二平面光脉冲后，第二扫射光源开始向其所在的子定位空间扫射定位光束，第一平面光脉冲和第二平面光脉冲之间具有固定时间间隔，第一扫射光源开始扫射第一定位光束的时间与面光源发射第一平面光脉冲的时间之间具有第一固定时间间隔，第二扫射光源开始扫射第二定位光束的时间与面光源发射第二平面光脉冲的时间之间具有第二固定时间间隔。

综上，本发明的室内定位系统相比于已有的激光定位技术，本发明在保持了激光定位的优势下，又使得定位空间可以被扩展，并且在扩展的同时，可以避免激光重叠区域的产生。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了现有的激光定位方案的实现流程。

图2示出了根据本发明一实施例的定位光束发射系统的结构的示意性方框图。

图3示出了定位光束发射装置的一种结构示意图。

图4示出了定位光束的线状截面的示意图。

图5示出了根据本发明一实施例的位于多个子定位空间内的定位光束发射装置的状态示意图。

图6示出了根据本发明一实施例的定位光束发射装置的结构的示意性方框图。

图7示出了根据本发明一实施例的定位光束发射装置内的两个扫射光源和面光源的信号发生示意图。

图8示出了根据本发明另一实施例的定位光束发射装置内的两个扫射光源和面光源的信号发生示意图。

图9示出了根据本发明一实施例的室内定位系统的结构的示意性方框图。

图10示出了根据本发明另一实施例的室内定位系统的结构的示意性方框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明提供了一种定位光束发射方法，用于向定位空间发射定位光束，定位空间包括多个子定位空间，在每个子定位空间设置有定位光束发射装置，该方法包括：每个子定位空间内的定位光束发射装置以预定的扫射周期和预定的角速度向该子定位空间扫射定位光束，定位光束具有线状截面，并且绕扫射转轴转动，扫射转轴与线状截面的延伸方向不垂直；同一时间向相邻子定位空间内所扫射的定位光束不同，并且/或者，向相邻子定位空间内扫射的定位光束的时期不同。基于本发明的定位光束发射方法，定位空间可以被扩展，并且在扩展的同时，可以避免激光重叠区域的产生。

本发明的定位光束发射方法可以实现为一种定位光束发射系统，下面结合定位光束发射系统对本发明的定光束发射方法做以详细说明。

如图2所示，本发明的定位光束发射系统包括多个定位光束发射装置(图中1-1、1-2…1-n，n为整数)和控制器3。

多个定位光束发射装置分别固定在多个子定位空间内的预定位置，以使得在每个子定位空间内至少设有一个定位光束发射装置。每个定位光束发射装置都可以按照预定的扫射周期和预定的角速度向其所在的子定位空间扫射定位光束，定位光束发射装置所扫射的定位光束具有线状截面，并且绕扫射转轴转动，扫射转轴与线状截面的延伸方向不垂直。

其中，可以通过多种方式实现定位光束发射装置向其所在的子定位空间扫射定光束。例如，可以通过电机转动扫描、mems扫描镜扫描、单模光纤抖动扫描等多种方式实现定位光束发射装置向其所在的子定位空间扫射定位光束。当然，对本领域技术人员来说，还可以有其它实现方式，此处不再赘述。

预定的扫射周期(t)可以对应于预定的角速度(ω)，也可以不对应。

例如，在定位光束发射装置围绕扫射转轴做匀速圆周旋转时，可以认为扫射周期对应于预定的角速度，此时有t＝2π/ω。

另一方面，在一些情况下，定位光束发射装置只需要转动不到一周，例如约四分之一周，即约90°，就可以使扫描光束完全扫描该子定位空间。这样，在扫描光束扫描子定位空间时和不扫描子定位空间时的旋转速度可以不同。或者，定位光束发射装置也可以被设置为使得扫描光束在子定位空间中往复扫描。在这些情况下，t≠2π/ω。

线状截面指的是由平行于扫射转轴的平面截取的截面，为了更好地理解定位光束的线状截面，下面结合图3、图4做进一步说明。

图3示出了定位光束发射装置的一种结构示意图。如图3所示，定位光束发射装置可以由扫射光源21和旋转装置22构成，扫射光源21固定在旋转装置22上，旋转装置22可以绕固定轴旋转。其中，扫射光源21可以是竖直的线状光源(如光源经过狭缝后得到的线状光源)，也可以是阵列光源，当然还可以是其它，

在旋转装置22围绕转轴转动一定角度后，扫射光源21所发出的定位光束就可以覆盖子定位空间的大部分区域或者整个区域。

扫射光源21所发出的定位光束具有线状截面，这里的线状截面指的是由平行于扫射转轴(即旋转轴)的平面α截取的平面，截取的平面如图4所示，该截面的宽度较小，长度较大，因此，可以称为线状截面，线状截面的延伸方向指的是线状截面的长度的方向(图中双向箭头所示的方向)。

在扫射转轴与线状截面的延伸方向垂直的情况下，在扫射转轴转动时，定位光束所能达到的范围为一个厚度很小的平面，其所能覆盖的范围很小。因此，这里要限定扫射转轴与线状截面的延伸方向不垂直，以使得在扫射转轴转动时，扫射光束能够覆盖子定位空间的大部分区域或者整个区域。

其中，定位光束发射装置在每个扫射周期内所扫射的定位光束所能达到的有效范围可以被设置为能够覆盖其所在的子定位空间，以使得待定位物体在每个子定位空间内任意移动时，待定位物体上的接收装置都可以接收到定位光束。作为一种优选，定位光束发射装置所扫射的定位光束的有效范围可以被设置为能够覆盖其所在的子定位空间而不超出与其所在的子定位空间相邻的子定位空间。其中，有效范围指的是能够被接收装置接收并识别，以用于定位的距离范围。这样，可以避免产生较多的激光重叠区域。

控制器3分别与多个定位光束发射装置连接，用于控制多个定位光束发射装置的扫射模式，以使得同一时间相邻子定位空间内的定位光束发射装置所扫射的定位光束不同，并且/或者，相邻子定位空间内的定位光束发射装置所扫射的定位光束的时期不同。

通过控制多个定位光束发射装置的扫射模式，可以避免激光重叠区域的产生。这里，可以有多种避免出现激光重叠区域的方法。例如，可以对可能造成激光重叠区域的定位光束发射装置所扫射的定位光束进行编码，或控制这些定位光束发射装置所扫射的定位光束(例如，可以控制定位光束发射装置所扫射的定位光束的频率或幅度)，以使得可能造成激光重叠区域的定位光束发射装置所扫射的定位光束不同，根据定位光束可以确定对应的定位光束发射装置。这里，对定位光束发射装置所扫射的定位光束进行编码或控制定位光束发射装置所扫射的定位光束频率或幅度的技术已经成熟，此处不再赘述。

另外，还可以通过控制可能造成激光重叠区域的定位光束发射装置所扫射的定位光束的时间，来避免出现激光重叠区域。例如，可以控制可能造成激光重叠区域的定位光束发射装置，使其扫射定光束的时期不同，以此来避免出现激光重叠区域。

其中，每个子定位空间内的定位光束发射装置在每个扫射周期内可以以两种扫射模式向其所在的子定位空间扫射定位光束，这两种扫射模式的工作时期不同。第二种扫射模式下的第二定位光束的扫射转轴与第一种扫射模式下的第一定位光束的扫射转轴具有预定夹角。这里，作为优选，在每个扫射周期内，定位光束发射装置可以时分地向其所在的子定位空间横向扫射(沿水平方向扫射)和纵向扫射(沿竖直方向扫射)，其中，横向扫射下的定位光束的线状截面的延伸方向和扫射转轴垂直于水平面，纵向扫射下的定位光束的线状截面的延伸方向和扫射转轴平行于水平面。

在定位光束发射装置包括上述两种扫射模式的情况下，可以通过控制可能造成激光重叠区域的定位光束发射装置的两种扫射模式的顺序，或者扫射定位光束的时期来避免出现激光重叠区域。

如图5所示，可以在每个子定位空间内彼此远离的两个位置处分别设置有定位光束发射装置。其中，图5示出的是子定位空间基本上是方形区域的情形，应该知道子定位空间还可以是其它形状，并且不同子定位空间的形状可以不同。在子定位空间是其它形状的情况下，可以在子定位空间距离最远的两端分别设置一个定位光束发射装置。下面结合图3所示的实施例对这种避免激光重叠区域的方式做进一步说明。

如图5所示，本发明述及的子定位空间可以基本上是方形区域，为了避免由于遮挡造成待定位物体上的光束接收装置接收不到定位光束的情况的发生，可以在每个子定位空间(图中的a、b、c、d)内靠近对角线的两个顶点附近分别设置一个定位光束发射装置(图中的a1、a2，b1、b2，c1、c2，d1、d2)。就图5来说，每个子定位空间内的定位光束发射装置可以在其所处的角落以90°的扫射范围向其所在的子定位空间扫射定位光束。如前文所述，每个定位光束发射装置在每个扫射周期内可以具有两种扫射模式，这里以两种扫射模式分别为横向扫射(扫射的定位光束的线状截面的延伸方向和扫射转轴垂直于水平面)和纵向扫射(扫射的定位光束的线状截面的延伸方向和扫射转轴平行于水平面)为例加以说明。

参见图5，为了使得定位光束发射装置所扫射的定位光束的有效范围能够覆盖其所在的子定位空间而不超出与其所在的子定位空间相邻的子定位空间。可以在定位空间内处于对角线的两个角落处分别设置一个定位光束发射装置，每个定位光束发射装置所扫射的定位光束所能到达的最大距离应该大于或等于所述对角线的长度，并且小于或等于所述方形区域边长的2倍，以使得每个子定位空间内的定位光束发射装置在每个扫射周期内扫射的定位光束可以覆盖其所在的子定位空间，并且尽可能少地覆盖其它子定位空间。

此时，对于图5中子定位空间c来说，定位光束发射装置c1向子定位空间c扫射的定位光束会达到子定位空间a和子定位空间d中的部分区域(图中的阴影部分)。由此，在定位光束发射装置c1向阴影部分的方向扫射定位光束时，如果阴影部分所在的子定位空间内的定位光束发射装置也向该区域扫射相同方向的定位光束，那么就会出现激光重叠区域，从而会对后期的定位造成干扰。

另外，对于子定位空间c内的定位光束发射装置c1和定位光束发射装置c2来说，由于定位光束发射装置c1和定位光束发射装置c2都是向子定位空间c1扫射的，因此，定位光束发射装置c1和定位光束发射装置c2所扫射的定位光束也可能会在子定位空间c内产生激光重叠区域。

所以，需要对相邻子定位空间内的定位光束发射装置和同一子定位空间内的定位光束发射装置的扫射的过程进行一些调整，以避免激光重叠区域的出现。

具体地说，在定位光束发射装置具有一种扫射模式的情况下，可以通过控制定位光束发射装置扫射定位光束的时期，使得在同一时间，对于可能会产生重叠区域的定位光束发射装置而言，只有一个定位光束发射装置处于扫射状态。

另外，如前所述，定位光束发射装置可以具有两种扫射模式，此时还可以通过控制定位光束发射装置的两种扫射模式的启动顺序和/或扫射时间，以避免产生激光重叠区域。例如可以通过控制相邻子定位空间内同一时间扫射的定位光束发射装置的两种扫射模式的启动顺序不同，同一子定位空间内的定位光束发射装置扫射定位光束的时期不同，来避免产生激光重叠区域。还可以通过控制相邻子定位空间内的定位光束发射装置扫射定位光束的时期不同，同一子定位空间内的定位光束发射装置的两种扫射模式的启动顺序不同，来避免产生激光重叠区域。

举例来说，对于相邻的子定位空间a和子定位空间c来说，可以控制定位光束发射装置a1和定位光束发射装置c1两种扫射模式的启动顺序，使得定位光束发射装置a1和定位光束发射装置c1在每种扫射周期内的两种扫射模式的启动顺序相反。即光束发射装置a1先横向扫射后纵向扫射时，定位光束发射装置c1先纵向扫射，横向扫射。由此，根据光束接收器接收的两种定位光束的顺序，可以区分对应的光束发射装置。对于子定位空间c内的定位光束发射装置c1和定位光束发射装置c2来说，可以控制定位光束发射装置c1和定位光束发射装置c2扫射定位光束的时期，使得对于子定位空间c而言，在同一时间，最多只有一个定位光束发射装置处于工作状态。

另外，还可以对光束发射装置a1和定位光束发射装置c1在每种扫射周期内扫射定位光束的时期进行调整，使得光束发射装置a1和定位光束发射装置c1扫射定位光束的时期不同，这样，也可以避免激光重叠区域的产生。而对于单个子定位空间c内的定位光束发射装置c1和定位光束发射装置c2来说，可以控制定位光束发射装置c1和定位光束发射装置c2的两种扫射模式的启动顺序，使得定位光束发射装置c1和定位光束发射装置c2的两种扫射模式的启动顺序相反。

如前文所述，每个子定位空间内的定位光束发射装置在每个扫射周期内可以分时地以两种扫射模式向其所在的子定位空间扫射定位光束。此时，如图6所示，每个定位光束发射装置可以包括第一扫射光源11、第二扫射光源12以及面光源13。

在每个扫射周期内，第一扫射光源11可以以预定的角速度向子定位空间横向扫射第一定位光束，第二扫射光源12可以以预定的角速度向子定位空间纵向扫射第二第定位光束。

面光源13在每个扫射周期内向其所在的子定位空间发射平面光脉冲。

在每个扫射周期内，第一扫射光源11开始扫射第一定位光束的时间与面光源13发射平面光脉冲的时间之间具有第一固定时间间隔，第二扫射光源12开始扫射第二定位光束的时间与面光源13发射平面光脉冲的时间之间具有第二固定时间间隔。

其中，可以如图7所示，面光源13可以以预定的周期t向其所在的子定位空间发射平面光脉冲p，第一扫射光源11和第二扫射光源12可以在每个周期t内的不同时期(t1、t2)扫射定位光束。

作为一种优选，同一个子定位空间内的两个定位光束发射装置中的面光源所发射的平面光脉冲不同，这样，根据接收到的平面光脉冲，就可以确定发射该平面光脉冲的面光源所对应的定位光束发射装置。

图7所示的情况，具体实现起来不太方便，因此，本发明提出了另一种面光源和两个扫射光源相配合的工作模式，如图8所示，每个扫射周期内，面光源13发射两次平面光脉冲，在面光源13发射第一平面光脉冲p1后，第一扫射光源11开始向其所在的子定位空间扫射定位光束(图中t1段)，在面光源13发射第二平面光脉冲p2后，第二扫射光源12开始向其所在的子定位空间扫射定位光束(图中t2段)，第一平面光脉冲和第二平面光脉冲之间具有固定时间间隔。

至此，结合附图1-8详细叙述了本发明的定位光束发射系统和方法。基于上述定位光束发射系统和方法，本发明还提出了一种室内定位系统。

如图9所示，本发明的室内定位系统10包括多个定位光束发射装置(图中1-1、1-2…1-n，n为整数)和多个光束接收器(图中2-1、2-2…2-n，n为整数)。其中，多个定位光束发射装置的布置方式及其扫射模式，可参照上文中相关描述，此处不再赘述。

多个光束接收器适于固定在待定位物体的外表面。在对待定位物体定位时，可以将多个光束接收器固定在待定位物体的外表面，此时，多个光束接收器之间的相对空间位置固定。每个光束接收器都可以接收定位光束发射装置发射的定位光束。

如图10所示，本发明的室内定位系统10还可以包括处理器3。处理器3分别与多个光束接收器连接(可以是无线连接，也可以是有线连接)。处理器3可以适于固定在待定位物体上，也可以固定在其它位置。处理器3可以接收到光束接收器所接收到的定位光束。待定位物体在多个子定位空间内移动时，处理器3就可以基于待定位物体上的光束接收器所接收到的定位光束，识别出对应的定位光束发射装置，从而根据多个光束接收器在一个扫射周期内分别接收到定位光束的时间、角速度、相对空间位置关系以及所确定的定位光束发射装置的预定位置，就可以确定待定位物体的位置。其中，光束接收器接收到定位光束的时间可以由光束接收器记录，也可以由处理器3记录(即在处理器3实时接收光束接收器所接收到的定位光束时，可以由处理器3记录从光束接收器获取到定位光束的时刻作为该光束接收器接收到定位光束的时刻)。本发明的室内定位系统10具体的定位过程描述如下。

每个子定位空间内的定位光束发射装置的扫射周期、角速度已知。在定位光束发射装置的一个扫射周期内，定位光束发射装置开始扫射定位光束的时刻可以记为t0，光束接收器接收到定位光束的时刻可以记为t1，由于定位光束发射装置的角速度一定(已知)，因此，根据t1、t0之间的时间差，就可以确定定位光束发射装置在扫射到该定位光束接收器时，定位光束发射装置所转过的角度，由此，光束接收器相对于定位光束发射装置的方向就可以确定。以此类推，在一个扫射周期内，可以接收到定位光束的多个定位光束接收器相对于光束定位发射装置的方向都可以确定，然后根据多个定位光束接收器之间的相对空间位置关系就可以确定多个定位光束接收器的水平方向上的位置信息，从而可以确定待定位物体所处的水平位置。

进一步地，如上文所述，每个子定位空间内的定位光束发射装置在每个扫射周期内可以以两种扫射模式向其所在的子定位空间扫射定位光束，这两种扫射模式的工作时期不同。第二种扫射模式下的第二定位光束的扫射转轴与第一种扫射模式下的第一定位光束的扫射转轴具有预定夹角。这里，作为优选，在每个扫射周期内，定位光束发射装置可以时分地向其所在的子定位空间横向扫射和纵向扫射，其中，横向扫射的定位光束的线状截面的延伸方向和扫射转轴垂直于水平面，纵向扫射的定位光束的线状截面的延伸方向和扫射转轴平行于水平面。

此时，处理器3可以根据光束接收器在一个扫射周期内接收到第一定位光束的时间以及接收到第二定位光束的时间，确定光束接收器相对于定位光束发射装置的方向。由此，根据在一个扫射周期内既接收到第一定位光束又接收到第二定位光束的多个光束接收器相对于定位光束发射装置的方向和多个光束接收器之间的相对位置关系，就可以确定待定位物体的位置。

下面以在每个扫射周期内，定位光束发射装置分别向子定位空间横向扫射定位光束和纵向扫射定位光束为例，对待定位物体的定位过程进行详细说明。

在每个扫射周期内，定位光束发射装置横向扫射和纵向扫射的时期不同，并且，横向扫射和纵向扫射的角速度已知。以定位光束发射装置先横向扫射后纵向扫射为例，在定位光束发射装置的一个扫射周期内，定位光束发射装置开始横向扫射定位光束的时刻可以记为t0，光束接收器接收到横向扫射的定位光束的时刻可以记为t1，由于定位光束发射装置的横向扫射时的角速度一定(已知)，因此，处理器3根据t1、t0之间的时间差、横向扫射的角速度，就可以确定t1时，横向扫射的定位光束所在的平面。相应地，定位光束发射装置开始纵向扫射定位光束的时刻可以记为t2，光束接收器接收到纵向扫射的定位光束的时刻可以记为t3，由于定位光束发射装置的纵向扫射时的角速度一定(已知)，因此，处理器3根据t3、t2之间的时间差、纵向角速度，就可以确定t3时，纵向扫射的定位光束所在的平面，由于定位光束发射装置和光束接收器都处于这两个平面上，因此这两个平面的交线方向即为光束接收器相对于定位光束发射装置的方向。由此，可以确定多个光束接收器所处的交线方向，然后根据多个光束接收器之间的相对空间位置关系就可以得出待定位物体所处的三维位置信息。

根据本发明，公开了以下各项技术方案：

1.一种定位光束发射系统，用于向定位空间发射定位光束，所述定位空间包括多个子定位空间，该系统包括：

多个定位光束发射装置，分别设置在所述多个子定位空间内的预定位置，每个所述定位光束发射装置用于以预定的扫射周期和预定的角速度向其所在的子定位空间扫射定位光束，所述定位光束具有线状截面，并且绕扫射转轴转动，所述扫射转轴与所述线状截面的延伸方向不垂直；以及

控制器，分别与所述多个定位光束发射装置连接，通过控制所述多个定位光束发射装置所扫射的定位光束的频率或幅度，或对所述多个定位光束发射装置所扫射的定位光束进行编码，使得不同定位光束发射装置所扫射的定位光束不同。

2.根据本发明上述第1项技术方案所述的定位光束发射系统，其中，在所述控制器的控制作用下，

同一时间发射定位光束的定位光束发射装置所扫射的定位光束不同，或者

相邻子定位空间内的定位光束发射装置所扫射的定位光束不同。

3.根据本发明上述第1项技术方案所述的定位光束发射系统，其中，

每个所述定位光束发射装置在每个所述扫射周期内以两种扫射模式向其所在的子定位空间扫射定位光束，

所述两种扫射模式的工作时期不同，并且/或者两种扫射模式下扫射的定位光束的频率、幅度或编码不同，

第二种扫射模式下的第二定位光束的扫射转轴与第一种扫射模式下的第一定位光束的扫射转轴具有预定夹角。

4.根据本发明上述第3项技术方案所述的定位光束发射系统，其中，

所述第一定位光束的线状截面的延伸方向和所述扫射转轴垂直于水平面，并且所述第二定位光束的线状截面的延伸方向和所述扫射转轴平行于水平面；或者

所述第一定位光束的线状截面的延伸方向和所述扫射转轴平行于水平面，并且所述第二定位光束的线状截面的延伸方向和所述扫射转轴垂直于水平面。

5.根据本发明上述第4项技术方案所述的定位光束发射系统，其中，

所述定位光束发射装置所扫射的定位光束的有效范围被设置为能够覆盖其所在的子定位空间而不超出与其所在的子定位空间相邻的子定位空间。

6.根据本发明上述第5项技术方案所述的定位光束发射系统，其中，

在每个所述子定位空间内彼此远离的两个位置处分别设置有所述定位光束发射装置，

相邻子定位空间内同时进行扫射的定位光束发射装置的两种扫射模式的启动顺序不同，同一子定位空间内的不同定位光束发射装置扫射定位光束的时期不同；或者

相邻子定位空间内的定位光束发射装置扫射定位光束的时期不同，同一子定位空间内的不同定位光束发射装置的两种扫射模式的启动顺序不同。

7.根据本发明上述第5项技术方案所述的定位光束发射系统，其中，所述定位光束发射装置包括：

第一扫射光源，用于向其所在的子定位空间扫射所述第一定位光束；

第二扫射光源，用于向其所在的子定位空间扫射所述第二定位光束；以及

面光源，用于在每个所述扫射周期内向其所在的子定位空间发射平面光脉冲，

所述第一扫射光源和所述第二扫射光源在所述扫射周期内的不同时期向其所在的子定位空间扫射定位光束，

在每个所述扫射周期内，所述第一扫射光源开始扫射所述第一定位光束的时间与所述面光源发射所述平面光脉冲的时间之间具有第一固定时间间隔，所述第二扫射光源开始扫射所述第二定位光束的时间与所述面光源发射所述平面光脉冲的时间之间具有第二固定时间间隔。

8.根据本发明上述第7项技术方案所述的定位光束发射系统，其中，

在每个所述扫射周期内，在所述面光源发射第一平面光脉冲后，所述第一扫射光源开始向其所在的子定位空间扫射定位光束，在所述面光源发射第二平面光脉冲后，所述第二扫射光源开始向其所在的子定位空间扫射定位光束，所述第一平面光脉冲和所述第二平面光脉冲之间具有固定时间间隔，

所述第一扫射光源开始扫射所述第一定位光束的时间与所述面光源发射所述第一平面光脉冲的时间之间具有第一固定时间间隔，所述第二扫射光源开始扫射所述第二定位光束的时间与所述面光源发射所述第二平面光脉冲的时间之间具有第二固定时间间隔。

9.一种定位光束发射方法，用于向定位空间发射定位光束，所述定位空间包括多个子定位空间，在每个所述子定位空间设置有定位光束发射装置，该方法包括：

每个所述子定位空间内的定位光束发射装置以预定的扫射周期和预定的角速度向该子定位空间扫射定位光束，所述定位光束具有线状截面，并且绕扫射转轴转动，所述扫射转轴与所述线状截面的延伸方向不垂直；

不同定位光束发射装置所扫射的定位光束的频率、幅度或者编码不同。

10.根据本发明上述第9项技术方案所述的定位光束发射方法，其中，

同一时间发射定位光束的定位光束发射装置所扫射的定位光束不同，或者

相邻子定位空间内的定位光束发射装置所扫射的定位光束不同。

11.一种室内定位系统，用于对处在定位空间内的待定位物体定位，所述定位空间包括多个子定位空间，该系统包括：

多个定位光束发射装置，分别设置在所述多个子定位空间内的预定位置，每个所述定位光束发射装置用于以预定的扫射周期和预定的角速度向其所在的子定位空间扫射定位光束，其中，所述定位光束具有线状截面，并且绕扫射转轴转动，所述扫射转轴与所述线状截面的延伸方向不垂直，不同定位光束发射装置所扫射的定位光束的频率、幅度或者编码不同；

多个光束接收器，适于固定在所述待定位物体的外表面，用于接收所述定位光束，所述多个光束接收器之间的相对空间位置关系固定。

12.根据本发明上述第11项技术方案所述的室内定位系统，其中，

同一时间发射定位光束的定位光束发射装置所扫射的定位光束不同，或者

相邻子定位空间内的定位光束发射装置所扫射的定位光束不同。

13.根据本发明上述第11项技术方案所述的室内定位系统，还包括：

处理器，用于根据所述多个光束接收器接收到的定位光束和/或所接收到的定位光束的时间确定与该定位光束所对应的定位光束发射装置，并根据所述多个光束接收器在一个扫射周期内分别接收到所述定位光束的时间、所述角速度、所述相对空间位置关系以及所确定的定位光束发射装置的预定位置，确定所述待定位物体的位置。

14.根据本发明上述第13项技术方案所述的室内定位系统，其中，

每个所述定位光束发射装置在每个所述扫射周期内以两种扫射模式向其所在的子定位空间扫射定位光束，

所述两种扫射模式的工作时期不同，并且/或者两种扫射模式下扫射的定位光束的频率、幅度或编码不同，

第二种扫射模式下的第二定位光束的扫射转轴与第一种扫射模式下的第一定位光束的扫射转轴具有预定夹角。

15.根据本发明上述第14项技术方案所述的室内定位系统，其中，

所述处理器根据所述光束接收器在每个所述扫射周期内接收到所述第一定位光束的时间以及接收到所述第二定位光束的时间，确定所述光束接收器相对于所述定位光束发射装置的方向，或者/并且，

所述处理器根据在一个扫射周期内既接收到所述第一定位光束又接收到所述第二定位光束的多个光束接收器相对于所述定位光束发射装置的方向和所述多个光束接收器之间的预定相对空间位置关系，确定所述待定位物体的位置。

16.根据本发明上述第14项技术方案所述的室内定位系统，其中，

所述第一定位光束的线状截面的延伸方向和所述扫射转轴垂直于水平面，并且所述第二定光束的线状截面的延伸方向和所述扫射转轴平行于水平面；或者

所述第一定位光束的线状截面的延伸方向和所述扫射转轴平行于水平面，并且所述第二定光束的线状截面的延伸方向和所述扫射转轴垂直于水平面。

17.根据本发明上述第14或16项技术方案所述的室内定位系统，其中，

所述定位光束发射装置所扫射的定位光束的有效范围被设置为能够覆盖其所在的子定位空间而不超出与其所在的子定位空间相邻的子定位空间。

18.根据本发明上述第17项技术方案所述的室内定位系统，其中，

在每个所述子定位空间内彼此远离的两个位置处分别设置有所述定位光束发射装置，

相邻子定位空间内同时进行扫射的定位光束发射装置的两种扫射模式的启动顺序不同，同一子定位空间内的不同定位光束发射装置扫射定位光束的时期不同；或者

相邻子定位空间内的定位光束发射装置扫射定位光束的时期不同，同一子定位空间内的不同定位光束发射装置的两种扫射模式的启动顺序不同。

19.根据本发明上述第17项技术方案所述的室内定位系统，其中，所述定位光束发射装置包括：

第一扫射光源，用于向其所在的子定位空间扫射所述第一定位光束；

第二扫射光源，用于向其所在的子定位空间扫射所述第二定位光束；以及

面光源，用于在每个所述扫射周期内向其所在的子定位空间发射平面光脉冲，

所述第一扫射光源和所述第二扫射光源在所述扫射周期内的不同时期向其所在的子定位空间扫射定位光束，

在每个所述扫射周期内，所述第一扫射光源开始扫射所述第一定位光束的时间与所述面光源发射所述平面光脉冲的时间之间具有第一固定时间间隔，所述第二扫射光源开始扫射所述第二定位光束的时间与所述面光源发射所述平面光脉冲的时间之间具有第二固定时间间隔。

20.根据本发明上述第19项技术方案所述的室内定位系统，其中，

处于同一个子定位空间内的两个定位光束发射装置中的面光源所发射的平面光脉冲不同，所述处理器根据所述光束接收器所接收到的平面光脉冲，确定发射该平面光脉冲的面光源所对应的定位光束发射装置。

21.根据本发明上述第19项技术方案所述的室内定位系统，其中，

在每个所述扫射周期内，在所述面光源发射第一平面光脉冲后，所述第一扫射光源开始向其所在的子定位空间扫射定位光束，在所述面光源发射第二平面光脉冲后，所述第二扫射光源开始向其所在的子定位空间扫射定位光束，所述第一平面光脉冲和所述第二平面光脉冲之间具有固定时间间隔，

所述第一扫射光源开始扫射所述第一定位光束的时间与所述面光源发射所述第一平面光脉冲的时间之间具有第一固定时间间隔，所述第二扫射光源开始扫射所述第二定位光束的时间与所述面光源发射所述第二平面光脉冲的时间之间具有第二固定时间间隔。

上文中已经参考附图详细描述了根据本发明的定位光束发射系统、方法及室内定位系统。基于上述描述可知，本发明的定位光束发射系统、方法及室内定位系统相比于已有的激光定位技术，本发明在保持了激光定位的定位精度高(毫米级别)、延时小、被定位点独立计算坐标位置、不受自然光影响的诸多优势下，又提供了可无限扩展定位空间的可能。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。