CN106383336B - 一种定位基站和空间定位*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定位基站和空间定位***，定位基站包括：底座；旋转轴，设置于底座上；第一激光扫描器，设置于旋转轴的第一位置；第二激光扫描器，设置于旋转轴的第二位置；第三激光扫描器，设置于旋转轴的第三位置；其中，第一位置、第二位置和第三位置为同一水平面上的不同位置。通过本发明公开的定位基站和空间定位***，能够精准和快速地实现空间定位，同时定位基站上的三个激光扫描器位于同一水平面，从而能够减小定位基站的高度，提高了定位基站的便携性。

Description

一种定位基站和空间定位***

技术领域

本发明涉及空间定位领域，尤其涉及一种定位基站和空间定位***。

背景技术

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：GlobalPositioning System；中文：全球定位***)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。

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。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。

随着虚拟现实领域的日益繁荣，虚拟游戏开始出现，在虚拟游戏提供的沉浸式交互体验中，精确的空间定位追踪技术显得尤为关键，因此如何精准和快速地实现空间定位，成为亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种定位基站和空间定位***，能够精准和快速地实现空间定位，同时定位基站上的三个激光扫描器位于同一水平面，从而能够减小定位基站的高度，提高了定位基站的便携性。

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定位基站，包括：

底座；

旋转轴，设置于所述底座上；

第一激光扫描器，设置于所述旋转轴的第一位置，所述第一激光扫描器的出射端设置有第一一字线透镜，所述第一一字线透镜能够调节出射的第一扫描线形成的第一扫描平面的角度；

第二激光扫描器，设置于所述旋转轴的第二位置，所述第二激光扫描器的出射端设置有第二一字线透镜，所述第二一字线透镜能够调节出射的第二扫描线形成的第二扫描平面的角度；

第三激光扫描器，设置于所述旋转轴的第三位置，所述第三激光扫描器的出射端设置有第三一字线透镜，所述第三一字线透镜能够调节出射的第三扫描线形成的第三扫描平面的角度；

其中，所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置为同一水平面上的不同位置。

可选地，所述第一扫描线的出射方向与所述旋转轴的轴心到所述第一位置的方向不重合；所述第二扫描线的出射方向与所述旋转轴到所述第二位置的方向不重合，所述第一扫描平面、所述第二扫描平面分别与同一水平面相交时形成的两条交线平行；所述第一扫描平面、所述第二扫描平面和所述第三扫描平面均不垂直于所述旋转轴的轴心，且所述第一扫描平面、所述第二扫描平面和所述第三扫描平面至少有一个平面不平行于所述旋转轴的轴心。

可选地，所述第一扫描平面和所述第二扫描平面平行。

可选地，所述第一激光扫描器发出的激光扫描信号的波长为第一波长，所述第二激光扫描器发出的激光扫描信号的波长为第二波长，所述第三激光扫描器发出的激光扫描信号的波长为第三波长，所述第一波长、所述第二波长和所述第三波长两两不相同。

可选地，所述定位基站还包括同步装置，所述同步装置设置于所述底座上，所述同步装置用于发送同步信号。

可选地，所述同步装置具体为LED阵列和/或射频信号发生器。

可选地，所述定位基站还包括旋转轴定位装置，所述旋转轴定位装置设用于检测所述旋转轴的转动位置。

本发明实施例第二方面提供了一种空间定位***，包括：

定位设备，包括光敏传感器；

如第一方面介绍的定位基站；

数据处理设备，用于根据所述定位基站发出的三个激光扫描信号的发送时间点以及接收时间点，确定所述定位设备相对于所述定位基站的位置。

可选地，所述定位设备的定位范围为A；

每个所述光敏传感器的光束接收范围为B，所述壳体上至少设置有M个所述光敏传感器，M为对A/B进行向上取整而获得。

可选地，所述定位设备还包括射频信号接收装置，所述射频信号接收装置用于接收所述定位基站发送的同步信号。

本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

本发明实施例中的技术方案利用了光沿直线传播的特性，根据三个激光扫描信号来确定定位设备相对于定位基站的位置，由于激光测量的精度在毫米级，并且定位速度在毫秒级，所以定位精度和定位速度相比于现有技术都大大提高，实现了精准和快速地实现空间定位的技术效果。

同时，由于第一激光扫描器所在的第一位置、第二激光扫描器所在的第二位置和第三激光扫描器所在的第三位置为旋转轴的同一水平面上的不同位置，所以定位基站中旋转轴的高度只需要保证能够固定第一激光扫描器、第二激光扫描器和第三激光扫描器即可，所以能够将旋转轴的高度做得较低，从而能够减小定位基站的高度，提高了定位基站的便携性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的空间定位***的模块图；

图2为本发明实施例提供的定位设备10的正视图；

图3为本发明实施例提供的定位设备的定位范围的示意图；

图4为本发明实施例提供的定位设备10的内部结构示意图；

图5为本发明实施例提供的定位设备10的电路图；

图6A为本发明实施例提供的定位基站的正视图；

图6B为本发明实施例提供的定位基站的立体图；

图7A为本发明实施例提供的定位基站20上三个激光扫描器出射的三个激光信号的俯视图；

图7B为本发明实施例提供的定位基站20上第一扫描平面和第二扫描平面的位置关系的正视图；

图8为本发明实施例提供的定位基站20通过激光进行扫描时的原理图。

具体实施方式

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。

本发明实施例提供一种空间定位***，请参考图1，图1为本发明实施例提供的空间定位***的模块图，如图1所示，该空间定位***包括定位设备10、20和数据处理设备30，数据处理设备30能够根据定位基站20发出的三个激光扫描信号的发送时间点以及接收时间点，确定定位设备10相对于定位基站20的位置；其中，定位基站20上的三个激光扫描器位于旋转轴上同一水平面。

可以看出，本发明实施例中的技术方案利用了光沿直线传播的特性，根据三个激光扫描信号来确定定位设备10相对于定位基站20的位置，由于激光测量的精度在毫米级，并且定位速度在毫秒级，所以定位精度和定位速度相比于现有技术都大大提高，实现了精准和快速地实现空间定位的技术效果，同时由于定位基站20上的三个激光扫描器位于旋转轴上同一水平面，所以能够将旋转轴20的高度做得较低，从而能够减小定位基站20的高度，提高了定位基站20的便携性。

在接下来的部分中，将详细介绍上述技术方案。

请参考图2，图2为本发明实施例提供的定位设备10的正视图，如图2所示，定位设备10包括：

壳体101；

光敏传感器102，设置于壳体101上，在本发明实施例中，光敏传感器102在壳体101表面的接收窗口为六角形或者圆形。

在具体实施过程中，如图2所示，壳体101具体为球形壳体。当然，在其他实施例中，壳体101根据实际情况，可以设置为立方体形状的壳体、椭球体形状的壳体、椎体形状的壳体等等，以满足实际情况的需要，在此就不再赘述了。

在具体实施过程中，请参考图3，图3为本发明实施例提供的定位设备的定位范围的示意图，如图3所示，在本发明实施例中，定位设备的定位范围为A，例如A可以为300°；

设定每个光敏传感器102的光束接收范围为B，例如B可以为25°或30°等等，壳体101上至少设置有M个光敏传感器102，M为对A/B进行向上取整而获得；

具体来讲，光敏传感器102的光束接收范围可以为光束半角(half angle)的两倍，具体为一个圆锥形状，所以，为了保证光敏传感器102能够采集到定位设备的定位范围A内所有的激光扫描信号，因此需要在壳体101上至少设置M个光敏传感器，M为对A/B进行向上取整而获得，例如，在本发明实施例中，M为12个，在另一实施例，若A为300°，B为35°，则M为对(300°/35°＝8.5714)进行向上取整而为9个，在此就不再赘述了。

需要说明的是，光敏传感器102的数量还与定位基站20上发出的激光扫描信号有关，具体的，若定位基站20上发出的激光扫描信号只包括1个波长的信号，则光敏传感器102的数量为至少M个，若定位基站20上发出的激光扫描信号包括3个波长的信号，则光敏传感器102的数量为至少3M个。

当然了，在实际应用中，为了保证能够准确接收到定位基站20发送的激光扫描信号，可以在定位设备10的壳体101上设置更多的光敏传感器，在此不做限制。

在本发明实施例中，为了保证能够准确接收到定位基站20发送的激光扫描信号，如图2所示，M个光敏传感器102的接收面均匀分布在壳体101上。

当然，在另一实施例中，本领域所属的技术人员能够根据实际情况，合适地调整M个光敏传感器102的接收面的位置，使得M个光敏传感器102的接收面非均匀地分布在壳体101上，以满足实际情况的需求，例如在定位设备10上定位频繁的范围内设置较多的光敏传感器102，而在定位较少的范围内设置较少的光敏传感器102，等等，在此就不做限制。

在具体实施过程中，为了避免外界环境光线对光敏传感器102的干扰，光敏传感器102上还设置有滤光片，滤光片用于滤去环境光，使得光敏传感器只能够接收到定位基站20发出的激光扫描光线，在此就不再赘述了。当然了，若定位基站20通过LED阵列发出的光线来传输同步信号，则滤光片也不能滤去该LED阵列发出的光线。

请参考图4，图4为本发明实施例提供的定位设备10的内部结构示意图，如图4所示，定位设备10的壳体101内部的柱体即为光敏传感器102，当然，光敏传感器102还需要通过一定的电路连接至内部的处理芯片，在此就不再赘述了。

如前，若定位基站20发出的激光扫描信号包括3个波长，则每个六角形或者圆形的接收面所在空心柱体中会设置3个对应波长的光敏传感器102，以便接收3个波长的激光扫描信号，在此就不再赘述了。

请参考图5，图5为本发明实施例提供的定位设备10的电路图，如图5所示，M个光敏传感器102为并联设置，这样，所有光敏传感器只需要一路信号处理电路，电路成本和处理成本大大降低。

在具体实施过程中，光敏传感器102为光敏二极管、光敏三极管或硅光电池等等，在此不做限制。

在具体实施过程中，定位设备10还包括射频信号接收装置，射频信号接收装置设置于壳体101内，射频信号接收装置用于接收同步信号。

在具体实施过程中，定位设备10还可以包括运动传感器，运动传感器检测定位终端的运动数据，利用运动数据对定位终端的空间位置进行修正计算和弥补。运动传感器可以为惯性传感器(英文：Inertial measurement unit；简称：IMU)、加速度传感器、陀螺仪中的一种或多种。当本发明实施例的定位设备10被安装在其他智能终端上使用时，该运动传感器可以借用智能终端上的运动传感器，在此就不再赘述了。

在实际应用中，定位设备10可以集成在手持设备、头戴设备上，在此不做限制。

在接下来的部分中，将介绍定位基站20的具体结构及运行过程。

请参考图6A和图6B，图6A为本发明实施例提供的定位基站的正视图，图6B为本发明实施例提供的定位基站的立体图，如图6A和图6B所示，定位基站20包括：

底座201；

旋转轴202，设置于底座201上；在具体实施过程中，可以通过一个或者多个电机来带动旋转轴202进行旋转，在此不做限制，如图6A和6B所示，旋转轴202的轴心垂直于水平面；

第一激光扫描器203，设置于旋转轴202的第一位置601，第一激光扫描器203的出射端设置有第一一字线透镜，第一一字线透镜能够通过改变自身的旋转角度，从而调节出射的第一扫描线形成的第一扫描平面的角度；在具体实施过程中，一字线透镜可以是柱透镜、鲍威尔棱镜或一字线波浪棱镜等等，能够将激光发生器发出的点激光转换为线激光，后续不再介绍；

第二激光扫描器204，设置于旋转轴202的第二位置602，第二激光扫描器204的出射端设置有第二一字线透镜，第二一字线透镜同样能够通过改变自身的旋转角度，从而调节出射的第二扫描线形成的第二扫描平面的角度；

第三激光扫描器205，设置于旋转轴202的第三位置603，第三激光扫描器205的出射端设置有第三一字线透镜，第三一字线透镜同样能够通过改变自身的旋转角度，从而调节出射的第三扫描线形成的第三扫描平面的角度；

其中，第一位置601、第二位置602和第三位置603为同一水平面上的不同位置。

可以看出，本发明实施例中的技术方案利用了光沿直线传播的特性，根据三个激光扫描信号来确定定位设备10相对于定位基站20的位置，由于激光测量的精度在毫米级，并且定位速度在毫秒级，所以定位精度和定位速度相比于现有技术都大大提高，实现了精准和快速地实现空间定位的技术效果。

同时，由于第一激光扫描器203所在的第一位置、第二激光扫描器204所在的第二位置和第三激光扫描器205所在的第三位置为旋转轴202的同一水平面上的不同位置，所以定位基站20中旋转轴202的高度只需要保证能够固定第一激光扫描器203、第二激光扫描器204和第三激光扫描器205即可，所以能够将旋转轴20的高度做得较低，从而能够减小定位基站20的高度，提高了定位基站20的便携性。

需要说明的是，第二激光扫描器204由于角度原因未在图6B中示出，但不影响其位置。

请继续参考图7A和图7B，图7A为本发明实施例提供的定位基站20上三个激光扫描器出射的三个激光信号的俯视图，图7B为本发明实施例提供的定位基站20上第一扫描平面和第二扫描平面的位置关系的正视图，如图7A所示，第一激光扫描器203出射的第一扫描线形成第一扫描平面701，第一扫描线的出射方向与旋转轴的轴心到第一位置的方向不重合；第二激光扫描器204出射的第二扫描线形成第二扫描平面702，第二扫描线的出射方向与旋转轴到第二位置的方向不重合，第一扫描平面701和第二扫描平面702与同一水平面的两条交线平行；第一扫描平面701、第二扫描平面702和第三扫描平面703均不垂于与旋转轴202的轴心，且第一扫描平面701、第二扫描平面702和第三扫描平面703至少有一个平面不平行于旋转轴的轴心。

在实际应用中，第一扫描平面701、第二扫描平面702和第三扫描平面703之间的位置关系可以有很多种：第一扫描平面701和第二扫描平面702可以相互平行且平行于旋转轴20的轴心，此时第三扫描平面703只要不平行或者垂直于旋转轴20的轴心即可；或者，第二扫描平面702和第三扫描平面703之间可以是上宽下窄的位置关系，也可以是下宽上窄的位置关系，此时第三扫描平面703可以平行于旋转轴20的轴心，也可以与旋转轴20的轴心呈现一定的角度，例如45°、60°等等，当然，第三扫描平面不能垂直于旋转轴20的轴心，在此就不一一详述了。理论上来讲，只要第一扫描平面701、第二扫描平面702和第三扫描平面703扫描到定位设备10时形成的三个平面不重合，即能够通过计算这三个平面的交点，确定定位设备10在空间中的位置，具体的计算过程详见后续对数据处理设备30的介绍部分。

在具体实施过程中，请继续参考图7B，第一扫描平面701与第二扫描平面702可以呈现出上宽下窄的位置关系，当然，在另一实施例中，第一扫描平面701与第二扫描平面702也可以呈现出上窄下宽的位置关系，在此不做限制。

需要说明的是，若定位设备10正好位于第一扫描平面701与第二扫描平面702的交汇处，则就无法直接通过检测激光扫描信号的方式来确定定位设备10在该处的位置，也即图7B所示的第一扫描平面701与第二扫描平面702的位置关系的扫描方式存在盲点。因此，为了避免图7B所示的扫描方式存在的盲点，第一扫描平面701和第二扫描平面702可以呈现平行的位置关系，这样第一扫描平面701和第二扫描平面702就不会相交，也就不会存在盲点，保证了定位结果的准确性。

在具体实施过程中，为了区分第一激光扫描器203发出的激光扫描信号、第二激光扫描器204和第三激光扫描器205发出的激光扫描信号，第一激光扫描器203发出的激光扫描信号的波长为第一波长，第二激光扫描器204发出的激光扫描信号的波长为第二波长，第三激光扫描器205发出的激光扫描信号的波长为第三波长，第一波长、第二波长和第三波长两两不相同。

在实际应用中，例如可以通过三个激光发生器，分别生成的不同波长的激光，并传递到第一激光扫描器203、第二激光扫描器204和第三激光扫描器205中。

当然，在另一实施例中，第一激光扫描器和第二激光扫描器的光源可以为同一个激光光源，该激光光源生成的激光可以通过分光装置如分光器等，分束至第一激光扫描器203、第二激光扫描器204和第三激光扫描器205中，再通过时序的方式来区分第一激光扫描器203发出的激光扫描信号、第二激光扫描器204发出的激光扫描信号和第三激光扫描器205发出的激光扫描信号，例如，定位基站20还可以包括同步装置，先由同步装置发出同步信号，再根据第一激光扫描器203、第二激光扫描器204和第三激光扫描器205的扫描顺序，从而区分第一激光扫描器203、第二激光扫描器204和第三激光扫描器205发出的激光扫描信号。

在具体实施过程中，同步装置具体可以为LED阵列和/或射频信号发生器，例如，通过LED阵列发出同步光信号，同步光信号例如可以为红外光信号等等，定位设备10通过光敏传感器102接收到同步光信号后，即能够将当前时间点作为同步时间点；同理，射频信号发生装置生成同步射频信号并发送后，定位设备10通过射频信号接收装置接收到同步射频信号后，也能够将当前时间点作为同步时间点，在此就不再赘述了。

需要说明的是，在同步装置为LED阵列时，定位设备10可以通过光敏传感器102来接收LED阵列发出的同步光信号，也可以专门设置额外的光敏传感器来接收LED阵列发出的同步光信号，在此不做限制。

请继续参考图6A和图6B，如图6A和图6B所示，在本发明实施例中，LED阵列2061包括多个子阵列，射频信号发生器可以设置定位基站20中的任意位置，图中未示出。

需要说明的是，图6A和图6B均为示意图，在另一实施例中，底座201可以根据实际情况，设置为其他合适的形状，LED阵列2061也可以设置为合适的数量，以满足实际情况的需要，在此就不再赘述了。

在单独使用LED阵列发送同步光信号的时候，会因为LED阵列和定位设备10上的光敏传感器102之间的距离远近、角度问题而导致光敏传感器102的脉宽发生变化，并且还会因为外界光线而产生杂波，单独判断同步光信号的上升沿容易出错，这样无法获得准确的同步时刻，所以单独使用LED阵列发送同步信号有可能导致误差。

在单独使用射频信号发生装置来发送同步射频信号的时候，因为电路特性会导致同步射频信号到达定位设备上的射频信号接收器的时间不确定，存在一定的时延，这样无法获得准确的同步时刻，所以单独使用射频信号发生装置来发送同步射频信号也有可能导致误差。

因此，为了避免在实际应用时单独使用LED阵列和/或射频信号发生装置来发送同步信号有可能导致误差的缺陷，本发明实施例采用将两者进行结合的方式，具体如下：

在同步时刻到达时，也即在需要发出同步信号的时刻到达时，定位基站20同时通过LED阵列发出同步光信号和射频信号发生装置发送同步射频信号，定位设备10中的光敏传感器102接收到同步光信号时，判断是否同时收到了同步射频信号，若收到了同步射频信号，具体地，例如检测是否接收到持续时长超过预设值的同步射频信号，则表明该次信号为有效地同步信号，可以将同步光信号的上升沿作为同步时刻。

可以看出，通过LED阵列发出同步光信号的方式具有能够精确地确定同步光信号的接收时刻的优点，但因实际应用情况或外界干扰而会导致信号不稳定，而通过射频信号发生装置发送同步射频信号的方式具有发出信号的可靠性高的优点，但因电路特性等原因而会导致一定的时延，本发明实施例中的方案将两者结合后，能够保留通过LED阵列发出同步光信号的方式具有的精确确定接收时刻的优点、以及通过射频信号发生装置发送同步射频信号的方式具有的信号的可靠性高的优点，同时避免了通过LED阵列发出同步光信号的方式具有的信号不稳定的缺点，也避免了射频信号发生装置发送同步射频信号的方式具有一定的时延的缺点。

在同步装置发送同步信号，定位设备10接收到同步信号后，根据旋转轴202的旋转方向，设置先由第一激光扫描器203发出激光扫描信号，再由第二激光扫描器204发出激光扫描信号，最后由第三激光扫描器205发出激光扫描信号，这样，即能够确定定位设备10第一次接收到的激光扫描信号为第一激光扫描器203发出的，并确定定位设备10第二次接收到的激光扫描信号为第二激光扫描器204发出的，并确定定位设备10第三次接收到的激光扫描信号为第二激光扫描器205发出的，在此就不再赘述了。

在具体实施过程中，定位基站20还包括旋转轴定位装置，旋转轴定位装置设用于检测旋转轴的转动位置。在实际应用中，旋转轴定位装置可以由霍尔传感器和磁体组成，或者可以由激光发生器和光敏传感器组成，或者可以由码盘组成。

首先，介绍旋转轴定位装置由霍尔传感器和磁体组成的情形：磁体可以设置在旋转轴202上的固定位置，霍尔传感器设置于底座201上磁体的运动路径附近，这样，在旋转轴202旋转的时候，磁体经过霍尔传感器所在的位置，引起霍尔传感器附近的磁场变化，因此霍尔传感器会输出一个脉冲信号，定位基站20内的控制装置如单片机、处理芯片等等接收该脉冲信号后，即会控制同步装置发出同步信号，而旋转轴202会带动第一激光扫描器203和第二激光扫描器204进行扫描，磁体在旋转轴202旋转一周后再次经过霍尔传感器所在的位置时，即会再次触发霍尔传感器输出脉冲信号，在此就不再赘述了。

当然，在实际应用中，也可以设定在霍尔传感器输出预设次数的脉冲信号后，例如可以设定霍尔传感器输出两次脉冲信号后，也即旋转轴202每旋转两次，定位基站20内的控制装置才输出同步信号，预设次数的具体数值可以根据实际情况确定，以满足实际情况的需要，在此就不再赘述了。

然后，介绍旋转轴定位装置由激光发生器和光敏传感器组成的情形：光敏传感器可以设置在旋转轴202上，激光发生器可以设置在底座201上，这样，光敏传感器在旋转轴202的带动下，光敏传感器经过激光发生器所在的位置时，就会在激光发生器发出的激光的触发下而生成电信号，该电信号被定位基站20内的控制装置接收后，即会控制同步装置发出同步信号，而旋转轴202会带动第一激光扫描器203和第二激光扫描器204进行扫描，光敏传感器在旋转轴202旋转一周后再次经过激光发生器所在的位置时，即会再次触发光敏传感器输出电信号，在此就不再赘述了。

当然，在实际应用中，激光发生器和光敏传感器的位置不限于上述方式，例如可以将激光发生器设置在旋转轴202上，以及将光敏传感器设置在底座201上，或者将激光发生器和光敏传感器同时设置在旋转轴202或底座201上，并在底座201或旋转轴202上对应的位置贴上反光条或者反光镜，或者将红外一体收发器设置在旋转轴202或底座201上，并在底座201或旋转轴202上对应的位置贴上反光条或者反光镜，等等，在此就不再赘述了。

需要说明的是，旋转轴定位装置中的光敏传感器和激光发生器需要和定位设备10中的光敏传感器、以及定位基站20中的光扫描器区分开来，以避免对定位设备10和定位基站20中激光定位数据造成干扰，例如可以通过设置不同波长的方式进行区分等等。

最后，介绍旋转轴定位装置由码盘组成的情形：码盘(英文：encoding disk)是测量角位移的数字编码器，包括接触编码器和光学编码器两类，接触编码器或光学编码器可以设置在旋转轴202上，从而能够在旋转轴202旋转的过程中准确测量出旋转轴202的位置，并生成相应的信号，定位基站20内的控制装置根据该信号即能够控制同步装置生成发出同步信号，在此就不再赘述了。

当然，在一个理想的情况下，若定位设备10和定位基站20上的时间均相同，则无需定位基站20生成同步信号，根据定位基站20发出三个激光扫描信号的发送时间点，以及定位设备接收激光扫描信号的接收时间点，即能够确定定位设备10相对于定位基站20的位置，在此就不再赘述了。

在介绍完定位设备10和定位基站20之后，在接下来的部分中，将介绍本发明实施例提供的空间定位***具体如何进行定位。

本发明实施例中的数据处理设备30通过激光扫描原理进行定位的具体过程如下：

请参考图8，图8为本发明实施例提供的定位基站20通过激光进行扫描时的原理图，如图8所示，定位基站20中的旋转轴202按逆时针的方向进行旋转，第一扫描平面701和第二扫描平面702分别扫描过定位设备10时的平面分别为701’和702’，平面701’和平面702’的交线即定位设备10在水平方向上的投影，也即确定了定位设备10在水平方向上的投影，同时，根据第三扫描平面703扫描过定位设备10时的平面与平面701’或平面702’的相交线，可以获得定位设备10相对于定位基站20的方向向量，该方向向量结合定位设备10在水平方向上的投影，即能够确定定位设备10相对于定位基站20的位置。

当然了，需要说明的是，由于在确定定位设备10在水平方向上的投影时，是通过第一扫描平面701和第二扫描平面702来确定的，所以为了避免因第一扫描平面701和第二扫描平面702之间的距离过短，而导致最后计算出的结果存在一定的误差，需要根据实际情况将第一扫描平面701和第二扫描平面702之间的距离设置为合适的数值，以满足实际情况的需要，在此就不再赘述了。

在具体实施过程中，还可以根据定位基站20发出的三个激光扫描信号，通过其他许多不同的数学计算方法来计算定位设备10相对于定位设备基站20的相对位置，例如，可以求得第三扫描平面703分别与第一扫描平面701和第二扫描平面702在扫描到定位设备10时的两条交线，再求得两条交线的交点，从而求得从而实现对定位设备10在空间中的定位，等等，在此就不再赘述了。

在实际应用中，数据处理设备30在物理上可以集成在定位设备10或定位基站20上，也可以单独存在，在此不做限制。

本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

本发明实施例中的技术方案利用了光沿直线传播的特性，根据三个激光扫描信号来确定定位设备10相对于定位基站20的位置，由于激光测量的精度在毫米级，并且定位速度在毫秒级，所以定位精度和定位速度相比于现有技术都大大提高，实现了精准和快速地实现空间定位的技术效果。

同时，由于第一激光扫描器203所在的第一位置、第二激光扫描器204所在的第二位置和第三激光扫描器205所在的第三位置为旋转轴202的同一水平面上的不同位置，所以定位基站20中旋转轴202的高度只需要保证能够固定第一激光扫描器203、第二激光扫描器204和第三激光扫描器205即可，所以能够将旋转轴20的高度做得较低，从而能够减小定位基站20的高度，提高了定位基站20的便携性。

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。

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。

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。

Claims (10)

1.一种定位基站，其特征在于，包括：

底座；

旋转轴，设置于所述底座上；

第一激光扫描器，设置于所述旋转轴的第一位置，所述第一激光扫描器的出射端设置有第一一字线透镜，所述第一一字线透镜能够调节出射的第一扫描线形成的第一扫描平面的角度；

第二激光扫描器，设置于所述旋转轴的第二位置，所述第二激光扫描器的出射端设置有第二一字线透镜，所述第二一字线透镜能够调节出射的第二扫描线形成的第二扫描平面的角度；

第三激光扫描器，设置于所述旋转轴的第三位置，所述第三激光扫描器的出射端设置有第三一字线透镜，所述第三一字线透镜能够调节出射的第三扫描线形成的第三扫描平面的角度；

其中，在扫描到空间中的定位设备时，所述第一扫描平面、所述第二扫描平面和所述第三扫描平面不重合，所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置为同一水平面上的不同位置。

2.如权利要求1所述的定位基站，其特征在于，所述第一扫描线的出射方向与所述旋转轴的轴心到所述第一位置的方向不重合；所述第二扫描线的出射方向与所述旋转轴到所述第二位置的方向不重合，所述第一扫描平面、所述第二扫描平面分别与同一水平面相交时形成的两条交线平行；所述第一扫描平面、所述第二扫描平面和所述第三扫描平面均不垂直于所述旋转轴的轴心，且所述第一扫描平面、所述第二扫描平面和所述第三扫描平面至少有一个平面不平行于所述旋转轴的轴心。

3.如权利要求2所述的定位基站，其特征在于，所述第一扫描平面和所述第二扫描平面平行。

4.如权利要求1所述的定位基站，其特征在于，所述第一激光扫描器发出的激光扫描信号的波长为第一波长，所述第二激光扫描器发出的激光扫描信号的波长为第二波长，所述第三激光扫描器发出的激光扫描信号的波长为第三波长，所述第一波长、所述第二波长和所述第三波长两两不相同。

5.如权利要求1-4中任一权项所述的定位基站，其特征在于，所述定位基站还包括同步装置，所述同步装置设置于所述底座上，所述同步装置用于发送同步信号。

6.如权利要求5所述的定位基站，其特征在于，所述同步装置具体为LED阵列和/或射频信号发生器。

7.如权利要求1所述的定位基站，其特征在于，所述定位基站还包括旋转轴定位装置，所述旋转轴定位装置设用于检测所述旋转轴的转动位置。

8.一种空间定位***，其特征在于，包括：

定位设备，包括光敏传感器；

如权利要求1-7中任一权项所述的定位基站；

数据处理设备，用于根据所述定位基站发出的三个激光扫描信号的发送时间点以及接收时间点，确定所述定位设备相对于所述定位基站的位置。

9.如权利要求8所述的空间定位***，其特征在于，所述定位设备的定位范围为A；

每个所述光敏传感器的光束接收范围为B，所述定位设备的壳体上至少设置有M个所述光敏传感器，M为对A/B进行向上取整而获得。

10.如权利要求8所述的空间定位***，其特征在于，所述定位设备还包括射频信号接收装置，所述射频信号接收装置用于接收所述定位基站发送的同步信号。