CN108663680A - 一种用于减少时间同步的三维空间定位方法、装置及*** - Google Patents

一种用于减少时间同步的三维空间定位方法、装置及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于减少时间同步的三维空间定位方法、装置及***。该三维空间定位方法包括：在初始周期根据检测到的同步信号、超声波信号及激光平面信号，分别获取该周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻；初始周期后的每一周期，依次分别获取每一周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻，计算各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量；依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。因此，本三维空间定位方法解决了现有定位方法需要每周期都进行时间同步，而使得整个定位***同步消耗的计算量和功耗很大的问题。

Description

一种用于减少时间同步的三维空间定位方法、装置及***
技术领域
本发明涉及一种用于减少时间同步的三维空间定位方法，同时也涉及用于实现该三维空间定位方法的装置及***，属于空间定位技术领域。
背景技术
近年来，随着移动互联网的迅速发展，数据和多媒体业务快速增加，人们对于室内定位的需求日益增加，特别是在虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术领域，定位技术已经成为虚拟现实技术和增强现实技术交互的基础。
在申请号为201610381598.2的中国专利申请中公开了一种基于光场扫描的虚拟现实设备空间定位***，包括虚拟现实设备和两个灯塔。虚拟现实设备包含激光探测器，灯塔用于发射经调制的红外激光线束，扫描整个被定位空间。每个灯塔包含两组激光管和电机分别对应横纵两个激光扫描轴。为避免接收端被环境光等其他光源干扰，由灯塔发出的红外激光线束采用2MHz OOK调制。该技术方案的优点在于同步信号使用无线射频信号，同步时间准确。
但是，上述的空间定位方法中，每个扫描周期都需要一个灯塔发送一次***同步信号，而另一个灯塔则通过接收此同步信号实现和上一个灯塔的同步，使得待定位设备的位置计算基于同一时钟。对于定位精度高的场合，数据的计算和发送频率很快，因此，整个定位***的同步(发射同步信号和接收同步信号)频率也很快，使得整个定位***同步消耗的计算量和功耗很大。
发明内容
本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种用于减少时间同步的三维空间定位方法。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种实现上述的三维空间定位方法的装置及***。
为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，提供一种用于减少时间同步的三维空间定位方法，包括如下步骤：
步骤S10：在初始周期根据检测到的同步信号、超声波信号及激光平面信号，分别获取初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻；
步骤S20：初始周期后的每一周期，依次分别获取每一周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻，计算各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量；
步骤S30：根据初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻，及各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量，依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。
其中较优地，获取初始周期所述超声波信号的发射时刻和接收时刻，所述激光平面信号的参考时刻和接收时刻之后，还包括如下步骤：
步骤S11：初始周期根据所述超声波信号的发射时刻和接收时刻，获得信号接收装置到信号发送装置的距离；
步骤S12：初始周期根据所述激光平面信号的参考时刻和接收时刻，计算初始周期所述激光平面信号的旋转角度；
步骤S13：根据初始周期获取的所述信号接收装置到所述信号发送装置的距离及所述激光平面信号的旋转角度，计算初始周期所述信号接收装置的三维坐标。
其中较优地，步骤S11中，初始周期所述信号接收装置到所述信号发送装置的距离表示为：
L1＝(I1-H1)×Vd
其中，H1表示初始周期所述信号接收装置获取的所述超声波信号的发送时刻，I1表示初始周期所述信号接收装置获取的所述超声波信号的接收时刻，Vd表示超声波在空气中传播速度。
其中较优地，步骤S12中，初始周期所述激光平面信号的所述旋转角度包括第一激光平面信号的第一旋转角度和第二激光平面信号的第二旋转角度；所述第一旋转角度和所述第二旋转角度分别表示为：
a1＝(K1-J1)×Va
b1＝(T1-S1)×Vb
其中，a1表示初始周期第一激光平面信号的第一旋转角度，K1表示初始周期第一激光平面信号的接收时刻,J1表示初始周期第一激光平面信号的参考时刻,Wa表示第一激光电机的角速度；b1表示初始周期第二激光平面信号的第二旋转角度，T1表示初始周期第二激光平面信号的接收时刻,S1表示初始周期第二激光平面信号的参考时刻；Wb表示第二激光电机的角速度。
其中较优地，通过如下公式分别计算得到各周期相对于上一周期的所述超声波信号接收时刻和所述激光平面信号接收时刻的时间增量，
ΔTn＝In-In-1
ΔHn＝Kn-Kn-1
ΔQn＝Tn-Tn-1
其中，ΔTn表示各周期相对于上一周期超声波信号接收时刻的时间增量；In表示第n周期超声波信号的接收时刻，In-1表示第n周期的上一周期超声波信号的接收时刻；ΔHn表示各周期相对于上一周的第一激光平面信号接收时刻的时间增量；Kn表示第n周期第一激光平面信号的接收时刻，Kn-1表示第n周期的上一周期第一激光平面信号的接收时刻；ΔQn表示各周期相对于上一周期的第二激光平面信号接收时刻的时间增量；Tn表示第n周期第二激光平面信号的接收时刻，Tn-1表示第n周期的上一周期第二激光平面信号的接收时刻。
其中较优地，步骤S30中，计算各周期信号接收装置的三维坐标的方法包括如下子步骤：
步骤S31：根据得到的各周期相对于上一周期的超声波信号的时间增量，依次计算得到各周期信号接收装置到信号发送装置的距离；
步骤S32：根据得到的各周期相对于上一周期的激光平面信号的时间增量，依次计算得到各周期激光平面信号的旋转角度；
步骤S33：根据步骤得到的各周期信号接收装置到信号发送装置的距离，和各周期激光平面信号的旋转角度，计算得到各周期信号接收装置的三维坐标。
其中较优地，步骤S31中，各周期信号接收装置到信号发送装置的距离表示为：
Ln＝Δtn×Vd
Δtn＝ΔTn-W-ΔTn-1
其中：Ln表示第n周期信号接收装置到信号发送装置的距离；Δtn表示第n周期超声波信号的发送时刻和接收时刻的差值；ΔTn表示第n周期相对于其上一周期超声波信号接收时刻的时间增量；W表示周期长度，n为正整数。
其中较优地，步骤S32中，各周期激光平面信号的旋转角度分别表示为：
an＝Δhn×Wa
bn＝Δqn×Wb
Δhn＝ΔHn-W–Δhn-1
Δqn＝ΔQn-W–Δqn-1
其中：an表示第n周期第一激光平面信号的第一旋转角度，bn表示第n周期第二激光平面信号的第二旋转角度；Δhn表示第n周期第一激光平面信号接收时刻和参考时刻的差值，Δqn表示第n周期第二激光平面信号接收时刻和参考时刻的差值；Wa表示第一激光电机的角速度，Wb表示第二激光电机的角速度；ΔHn表示第n周期相对于上一周期的第一激光平面信号接收时刻的时间增量，ΔQn表示第n周期相对于上一周期的第二激光平面信号接收时刻的时间增量；W表示周期长度，n为正整数。
其中较优地，步骤S30中，计算各周期信号接收装置的三维坐标的方法包括如下子步骤：
步骤S34：根据所述超声波信号及激光平面信号的时间增量，分别计算各周期相对于上一周期的信号接收装置到信号发送装置的距离增量，和激光平面信号的旋转角度增量；
步骤S35：根据得到的初始周期的信号接收装置到信号发送装置的距离和激光平面信号的旋转角度，及各周期相对于上一周期的距离增量和旋转角度增量，依次计算各周期信号接收装置到信号发送装置的距离及激光平面信号的旋转角度；
步骤S36：根据获取的各周期信号接收装置到信号发送装置的距离及激光平面信号的旋转角度，依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。
其中较优地，步骤S34中，各周期相对于上一周期的信号接收装置到信号发送装置的距离增量，和激光平面信号的旋转角度增量分别表示为：
Δd＝(ΔTn-W)×Vd
Δx＝(ΔHn-W)×Wa
Δy＝(ΔQn-W)×Wb
其中，Δd表示第n周期相对于上一周期的信号接收装置到信号发送装置的距离增量；Δx表示第n周期相对于上一周期第一激光平面信号的旋转角度增量；Δy表示第n周期相对于上一周期的信号接收装置的第二激光平面信号的旋转角度增量；ΔTn表示表示第n周期相对于其上一周期获取的超声波信号接收时刻的时间增量，Vd表示超声波在空气中传播速度；ΔHn表示第n周期相对于上一周期的第一激光平面信号接收时刻的时间增量，Wa表示第一激光电机的角速度；ΔQn表示第n周期相对于上一周期的第二激光平面信号接收时刻的时间增量，Wb表示第二激光电机的角速度；W表示周期长度，n为正整数。
其中较优地，所述信号接收装置的三维坐标根据如下公式计算：
Xn＝Zn×tan(an)
Yn＝Zn×tan(bn)
其中，(Xn，Yn，Zn)表示信号第n周期信号接收装置的三维坐标，n为正整数；an表示第n周期获取的第一激光平面信号的第一旋转角度；bn表示第n周期信号获取的第二激光平面信号的第二旋转角度；Ln表示第n周期信号接收装置到信号发送装置的距离。
其中较优地，每当依次计算预设周期数后，返回步骤S10，重新执行步骤S10～步骤S30，实现依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种用于减少时间同步的三维空间定位装置，包括初始周期信号获取模块、时间增量获取模块及三维坐标计算模块；
所述初始周期信号获取模块用于在初始周期根据检测到的同步信号、超声波信号及激光平面信号，分别获取初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻；
所述时间增量获取模块用于初始周期后的每一周期，依次分别获取每一周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻，计算各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量；
所述三维坐标计算模块根据初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻，及各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量，依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。
其中较优地，所述三维空间定位装置还包括初始周期距离获取模块、初始周期旋转角度获取模块及初始周期三维坐标计算模块；
所述初始周期距离获取模块用于初始周期根据所述超声波信号的发射时刻和接收时刻，获得信号接收装置到信号发送装置的距离；
所述初始周期旋转角度获取模块用于初始周期根据所述激光平面信号的参考时刻和接收时刻，计算初始周期所述激光平面信号的旋转角度；
所述初始周期三维坐标计算模块用于根据初始周期获取的所述信号接收装置到所述信号发送装置的距离及所述激光平面信号的旋转角度，计算初始周期所述信号接收装置的三维坐标。
其中较优地，所述三维坐标计算模块包括距离计算单元、旋转角度计算单元及三维坐标计算单元；
所述距离计算单元用于根据得到的各周期相对于上一周期的超声波信号的时间增量，依次计算得到各周期信号接收装置到信号发送装置的距离；
所述旋转角度计算单元用于根据得到的各周期相对于上一周期的激光平面信号的时间增量，依次计算得到各周期激光平面信号的旋转角度；
所述三维坐标计算单元用于根据步骤得到的各周期信号接收装置到信号发送装置的距离，和各周期激光平面信号的旋转角度，计算得到各周期信号接收装置的三维坐标。
其中较优地，所述三维坐标计算模块包括距离和旋转角度增量计算单元、距离和旋转角度计算单元及三维坐标计算单元；
所述距离和旋转角度增量计算单元用于根据所述超声波信号及激光平面信号的时间增量，分别计算各周期相对于上一周期的信号接收装置到信号发送装置的距离增量，和激光平面信号的旋转角度增量；
所述距离和旋转角度计算单元用于根据得到的初始周期的信号接收装置到信号发送装置的距离和激光平面信号的旋转角度，及各周期相对于上一周期的距离增量和旋转角度增量，依次计算各周期信号接收装置到信号发送装置的距离及激光平面信号的旋转角度；
所述三维坐标计算单元用于根据获取的各周期信号接收装置到信号发送装置的距离及激光平面信号的旋转角度，依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种用于减少时间同步的三维空间定位***，包括信号发送装置、信号接收装置及数据处理装置；
所述信号发送装置用于在初始周期发送同步信号、超声波信号及激光平面信号；在所述初始周期后的若干周期停止发送同步信号，保持发送所述超声波信号及所述激光平面信号；
所述信号接收装置用于接收信号发送装置发送的所述同步信号、所述超声波信号及所述激光平面信号，并将所述同步信号、所述超声波信号及所述激光平面信号发送至所述数据处理装置；
所述数据处理装置用于在初始周期根据检测到的同步信号、超声波信号及激光平面信号，分别获取初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻；并在所述初始周期后的每一周期依次分别获取每一周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻，并分别计算各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量；根据所述初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，所述激光平面信号的参考时刻和接收时刻，及各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量，依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。
根据本发明实施例的第四方面，提供一种终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如下步骤：
步骤S10：在初始周期根据检测到的同步信号、超声波信号及激光平面信号，分别获取初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻；
步骤S20：初始周期后的每一周期，依次分别获取每一周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻，计算各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量；
步骤S30：根据初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻，及各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量，依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。
根据本发明实施例的第五方面，提供一种机器可读介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如下步骤：
步骤S10：在初始周期根据检测到的同步信号、超声波信号及激光平面信号，分别获取初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻；
步骤S20：初始周期后的每一周期，依次分别获取每一周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻，计算各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量；
步骤S30：根据初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻，及各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量，依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。
本发明所提供的三维空间定位方法仅在初始周期获取同步信号，而其余周期停止接收同步信号，并根据初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻，及各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量，可以依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。因此，本三维空间定位方法解决了现有定位方法需要每周期都进行时间同步，而使得整个定位***同步消耗的计算量和功耗很大的问题。
附图说明
图1为本发明所提供的三维空间定位方法的流程图一；
图2为本发明所提供的三维空间定位方法的流程图二；
图3为本发明所提供的三维空间定位方法中，基于接收装置的位置信息建立笛卡尔坐标系；
图4为本发明所提供的三维空间定位装置的结构简图一；
图5为本发明所提供的三维空间定位装置的结构简图二；
图6为本发明所提供的三维空间定位装置的结构详图一；
图7为本发明所提供的三维空间定位装置的结构详图二；
图8为本发明所提供的三维空间定位***的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容做进一步的详细说明。
如图1所示，本发明实施例所提供的三维空间定位方法主要包括如下步骤：
步骤S10：在初始周期根据检测到的同步信号、超声波信号及激光平面信号，分别获取初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻；
步骤S20：初始周期后的每一周期，依次分别获取每一周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻，计算各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量；
步骤S30：根据初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻，及各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量，依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。
本发明所提供的三维空间定位方法仅在初始周期获取同步信号，而其余周期不需接收同步信号，即可依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。因此，本三维空间定位方法解决了现有定位方法需要每周期都进行时间同步，而使得整个定位***同步消耗的计算量和功耗很大的问题。
为了使本领领域技术人员更好的了解本发明，下面列举一个更为详细的实施例，如图2所示，本发明实施例提供一种三维空间定位方法，包括：
步骤S10：在初始周期根据检测到的同步信号、超声波信号及激光平面信号，分别获取初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻；
在初始周期，信号发送装置会向信号接收装置同时发送同步信号、超声波信号和激光平面信号，同步信号和超声波信号、激光平面信号可以同时发送，或者相隔一个固定的时间间隔发送。同步信号可以为光信号或者无线电信号，并且信号接收装置先收到同步信号后收到超声波信号和激光平面信号；其中，信号接收装置接收到信号发送装置发送的同步信号，用于同步基准时刻；具体的，可以通过数据处理装置检测信号发送装置向信号接收装置发送的同步信号、超声波信号和激光平面信号，且数据处理装置根据检测到的信号发送装置发送的同步信号的时间，推算得到超声波信号的发射时刻，以及激光平面信号的参考时刻。
步骤S10之后，还可以包括以下步骤：
步骤S11：初始周期根据所述超声波信号的发射时刻和接收时刻，获得信号接收装置到信号发送装置的距离。可根据如下公式计算初始周期信号接收装置到信号发送装置的距离。
L1＝(I1-H1)×Vd (1)
其中，L1表示初始周期信号接收装置到信号发送装置的距离，H1表示初始周期超声波信号的发送时刻，I1表示初始周期超声波信号的接收时刻，Vd表示超声波在空气中传播速度((例如，在15℃的空气中其传播速度为340m/s)。
在本实施例中，信号接收装置可以是手柄或头部显示装置上安装的***；信号发送装置可以是基站，但不仅局限于此。
步骤S12：初始周期根据所述激光平面信号的参考时刻和接收时刻，计算初始周期所述激光平面信号的旋转角度；
同样，在初始周期，信号接收装置接收的激光平面信号包括第一激光平面信号和第二激光平面信号，即数据处理装置检测到的激光平面信号包括第一激光平面信号和第二激光平面信号。在一个可选实施方式中，第一激光平面信号是信号发送装置绕着第一旋转轴旋转发送的激光平面信号，第二激光平面信号是信号发送装置绕着第二旋转轴旋转发送的激光平面信号；例如，可以采用第一激光电机驱动信号发送装置绕着第一旋转轴旋转发送第一激光平面信号，采用第二激光电机驱动信号发送装置绕着第二旋转轴旋转发送第二激光平面信号；较佳地，第一旋转轴与第二旋转轴相互垂直。数据处理装置根据检测到的同步信号和激光平面信号的时间，分别获取第一激光平面信号和第二激光平面信号的参考时刻和接收时刻，并根据如下公式分别计算初始周期第一激光平面信号的第一旋转角度和第二激光平面信号的第二旋转角度。
a1＝(K1-J1)×Wa (2)
b1＝(T1-S1)×Wb (3)
其中，a1表示初始周期第一激光平面信号的第一旋转角度，K1表示初始周期第一激光平面信号的接收时刻,J1表示初始周期第一激光平面信号的参考时刻,Wa表示第一激光电机的角速度；b1表示初始周期第二激光平面信号的第二旋转角度，T1表示初始周期第二激光平面信号的接收时刻,S1表示初始周期第二激光平面信号的参考时刻；Wb表示第二激光电机的角速度。其中，每个激光电机的角速度依激光平面信号的扫描频率而定，例如激光平面信号的扫描频率为60HZ，每个周期约为16.666s,那么每个激光电机的角速度为21600°/s。
具体来说，第一旋转角度为数据处理装置检测到的信号接收装置接收的第一激光平面信号相对于第一旋转轴和第二旋转轴所确定平面的角度，第二旋转角度为数据处理装置检测到的信号接收装置接收的第二激光平面信号相对于第一旋转轴和第二旋转轴所确定平面的角度。第一激光平面信号和第二激光平面信号的参考时刻设置为第一、第二激光平面分别旋转到第一旋转轴和第二旋转轴所确定的平面的时刻。参考时刻根据信号接收装置接收到同步信号的时刻推算得出。
步骤13：根据初始周期获取的信号接收装置到信号发送装置的距离及激光平面信号的旋转角度，计算初始周期信号接收装置的三维坐标。
三维坐标系可以为笛卡尔坐标系，以第一旋转轴为X轴，以第二旋转轴为Y轴时，可以根据如下公式计算每一周期的信号接收装置在该三维测量坐标系中的三维坐标(X、Y、Z)：
Xn＝Zn×tan(an) (5)
Yn＝Zn×tan(bn) (6)
其中，(Xn，Yn，Zn)表示信号第n周期信号接收装置的三维坐标，n为正整数；an表示第n周期获取的第一激光平面信号的第一旋转角度；bn表示第n周期信号获取的第二激光平面信号的第二旋转角度；Ln表示第n周期信号接收装置到信号发送装置的距离。
如图3所示，假设某一周期信号接收装置的位置位于P点，建立笛卡尔坐标系，其中，OP表示该周期信号接收装置到信号发送装置的距离，a为该周期信号接收装置获取的第一激光平面信号的第一旋转角度，b为该周期信号接收装置获取的第二激光平面信号的第二旋转角度；因此，根据步骤S10～步骤S13得到该周期信号接收装置到信号发送装置的距离OP及激光平面信号的旋转角度(第一旋转角度a和第二旋转角度b)，那么，代入上述公式，可以得到该周期信号接收装置的三维坐标。
步骤S20：初始周期后的每一周期，依次分别获取每一周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻，并分别计算各周期相对于上一周期的超声波信号及激光平面信号的时间增量；
初始周期后的每一周期信号接收装置只接收到信号发送装置发送的超声波信号与激光平面信号(信号发送装置不再向信号接收装置发送同步信号)，并且信号接收装置接收的激光平面信号包括第一激光平面信号和第二激光平面信号，第一激光平面信号和第二激光平面信号同步骤S12中所述，在此不再赘述。因此，数据处理装置可以依次获取每一周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻，将本周期数据处理装置获取的超声波信号的接收时刻与其上一周期数据处理装置获取的超声波信号的接收时刻作差，可以得到本周期相对于上一周期的超声波信号的时间增量；同样，将本周期数据处理装置获取的激光平面信号的接收时刻与其上一周期数据处理装置获取的激光平面信号的接收时刻作差，可以得到本周期相对于上一周期的激光平面信号的时间增量。
根据步骤S20，可通过如下公式分别计算得到的各周期相对于上一周期的数据处理装置获取的超声波信号接收时刻及激光平面信号接收时刻的时间增量，
ΔTn＝In-In-1 (7)
ΔHn＝Kn-Kn-1 (8)
ΔQn＝Tn-Tn-1 (9)
其中，ΔTn表示各周期相对于上一周期超声波信号接收时刻的时间增量；In表示第n周期超声波信号的接收时刻，In-1表示第n周期的上一周期超声波信号的接收时刻；ΔHn表示各周期相对于上一周的第一激光平面信号接收时刻的时间增量；Kn表示第n周期第一激光平面信号的接收时刻，Kn-1表示第n周期的上一周期第一激光平面信号的接收时刻；ΔQn表示各周期相对于上一周期第二激光平面信号接收时刻的时间增量；Tn表示第n周期第二激光平面信号的接收时刻，Tn-1表示第n周期的上一周期第二激光平面信号的接收时刻。
为了便于对本步骤的理解，可以假设需要扫描3个周期(实际中可能远远大于3个周期)，并通过数据处理装置依次获取每一周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻，即通过步骤S10获取第一周期(即初始周期)的超声波信号与激光平面信号的接收时刻后，依次获取第二周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻、第三周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻。将第二周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻对应与第一周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻作差，可以分别得到第二周期相对于第一周期的超声波信号与激光平面信号的时间增量；将第三周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻对应与第二周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻作差，可以分别得到第三周期相对于第二周期的超声波信号与激光平面信号的时间增量。
在一个可选实施例中，步骤S30包括以下子步骤：
步骤S31：根据得到的各周期相对于上一周期的超声波信号的时间增量，依次计算得到各周期信号接收装置到信号发送装置的距离。
根据步骤S20得到的各周期相对于上一周期的超声波信号的时间增量，依次计算得到各周期信号接收装置到信号发送装置的距离。计算公式如下：
Ln＝Δtn×Vd (10)
其中，Δtn这样得到：
Δt2＝ΔT2-W-(I1-H1)
Δt3＝ΔT3-W-Δt2
Δt4＝ΔT4-W-Δt3
……
Δtn＝ΔTn-W-ΔTn-1 (11)
其中：Ln表示第n周期信号接收装置到信号发送装置的距离；Δtn表示第n周期超声波信号的发送时刻和接收时刻的差值；ΔTn表示第n周期相对于其上一周期超声波信号接收时刻的时间增量；W表示周期长度，例如超声波信号的发射频率为60HZ，则每个周期W约为16.666s；H1表示初始周期超声波信号的发送时刻；I1表示初始周期超声波信号的接收时刻；Vd表示超声波在空气中传播速度((例如，在15℃的空气中其传播速度为340m/s)，n为正整数。
步骤S32：根据得到的各周期相对于上一周期的激光平面信号的时间增量，依次计算得到各周期激光平面信号的旋转角度。
an＝Δhn×Wa (12)
bn＝Δqn×Wb (13)
其中，Δhn、Δqn这样得到：
Δh2＝ΔH2-W-(K1-J1)，Δq2＝ΔQ2-W-(T1-S1)
Δh3＝ΔH3-W-Δh2，Δq3＝ΔQ3-W-Δq2
Δh4＝ΔH4-W-Δh3，Δq4＝ΔQ4-W-Δq3
……
Δhn＝ΔHn-W–Δhn-1(14),Δqn＝ΔQn-W–Δqn-1 (15)
其中：an表示第n周期第一激光平面信号的第一旋转角度，bn表示第n周期第二激光平面信号的第二旋转角度；Δhn表示第n周期第一激光平面信号接收时刻和参考时刻的差值，Δqn表示第n周期第二激光平面信号接收时刻和参考时刻的差值；Wa表示第一激光电机的角速度，Wb表示第二激光电机的角速度；K1表示初始周期第一激光平面信号的接收时刻,J1表示初始周期第一激光平面信号的参考时刻；T1表示初始周期第二激光平面信号的接收时刻,S1表示初始周期第二激光平面信号的参考时刻；ΔHn表示第n周期相对于上一周期的第一激光平面信号接收时刻的时间增量，ΔQn表示第n周期相对于上一周期的第二激光平面信号接收时刻的时间增量；W表示周期长度，例如超声波信号的发射频率为60HZ，则每个周期W约为16.666s；n为正整数。
步骤S33：根据得到的各周期信号接收装置到信号发送装置的距离，和各周期激光平面信号的旋转角度，计算得到各周期信号接收装置的三维坐标。
三维测量坐标系可以为笛卡尔坐标系，以第一旋转轴为X轴，以第二旋转轴为Y轴时，可以根据公式(4)～(6)计算每一周期的信号接收装置在该三维测量坐标系中的三维坐标(X、Y、Z)。
在另一个可选实施例中，步骤S30还包括以下子步骤：
S34：根据该超声波信号及激光平面信号的时间增量，分别计算各周期相对于上一周期的信号接收装置到信号发送装置的距离增量，和激光平面信号的旋转角度增量；
根据步骤S20得到的各周期相对于上一周期的信号接收装置接收的超声波信号及激光平面信号的时间增量，并通过如下公式分别计算下一周期相对于上一周期的信号接收装置到信号发送装置的距离增量，和信号接收装置接收的激光平面信号的旋转角度增量；
Δd＝(ΔTn-W)×Vd (16)
Δx＝(ΔHn-W)×Wa (17)
Δy＝(ΔQn-W)×Wb (18)
其中，Δd表示第n周期相对于上一周期的信号接收装置到信号发送装置的距离增量；ΔTn表示表示第n周期相对于其上一周期超声波信号接收时刻的时间增量；，n表示扫描周期的数目，n为正整数；Vd表示超声波在空气中传播速度(340m/s)。Δx表示第n周期相对于上一周期第一激光平面信号的旋转角度增量；ΔHn表示第n周期相对于上一周期的第一激光平面信号接收时刻的时间增量，W表示周期长度；Wa表示第一激光电机的角速度；Δy表示第n周期相对于上一周期第二激光平面信号的旋转角度增量，ΔQn表示第n周期相对于上一周期的第二激光平面信号接收时刻的时间增量；Wb表示第二激光电机的角速度。
步骤S35：根据得到的初始周期的信号接收装置到信号发送装置的距离和激光平面信号的旋转角度，及各周期相对于上一周期的距离增量和旋转角度增量，依次计算各周期信号接收装置到信号发送装置的距离及激光平面信号的旋转角度；
根据步骤S11、S12得到的初始周期的信号接收装置到信号发送装置的距离和信号接收装置的激光平面信号的旋转角度，及各周期相对于上一周期的信号接收装置到信号发送装置的距离增量和激光平面信号的旋转角度增量，可以依次计算出每一周期的信号接收装置到信号发送装置的距离和激光平面信号(第一激光平面信号和第二激光平面信号)的旋转角度。具体的，将初始周期的信号接收装置到信号发送装置的距离与其下一周期相对于初始周期的信号接收装置到信号发送装置的距离增量相加，得到下一周期(第二周期)的信号接收装置到信号发送装置的距离；然后将该周期(第二周期)的信号接收装置到信号发送装置的距离与其下一周期(第三周期)相对于该周期的信号接收装置到信号发送装置的距离增量相加，得到下一周期的信号接收装置到信号发送装置的距离；以此类推各周期计算信号接收装置到信号发送装置的距离。
同样，将初始周期的信号接收装置的激光平面信号(第一激光平面信号和第二激光平面信号)的旋转角度对应与其下一周期(第二周期)相对于初始周期的信号接收装置的激光平面信号(第一激光平面信号和第二激光平面信号)的旋转角度增量相加，得到下一周期(第二周期)的信号接收装置的激光平面信号(第一激光平面信号和第二激光平面信号)的旋转角度；然后将该周期((第二周期))的信号接收装置的激光平面信号(第一激光平面信号和第二激光平面信号)的旋转角度与其下一周期(第三周期)相对于该周期的激光平面信号(第一激光平面信号和第二激光平面信号)的旋转角度增量相加，得到下一周期(第三周期)的信号接收装置的激光平面信号(第一激光平面信号和第二激光平面信号)的旋转角度；以此类推各周期计算信号接收装置的激光平面信号(第一激光平面信号和第二激光平面信号)的旋转角度。
步骤S36：根据获取的各周期信号接收装置到信号发送装置的距离及激光平面信号的旋转角度，依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。
三维测量坐标系可以为笛卡尔坐标系，以第一旋转轴为X轴，以第二旋转轴为Y轴时，可以根据公式(4)～(6)计算每一周期的信号接收装置在该三维测量坐标系中的三维坐标(X、Y、Z)：
为了防止采用本空间定位方法得到的信号接收装置的三维坐标因依次计算的周期数过多而产生较大的误差，可以预先设定依次计算的周期数，当依次计算预设周期数后，信号接收装置接收一次同步信号(即返回步骤S10)，即重新执行步骤S10～步骤S30，实现依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。例如，预先设定依次计算的周期数为50周期，即每依次计算50周期后，信号接收装置接收一次同步信号，即重新执行步骤S10～步骤S30，实现依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。
对应于上述图1和图2所示的方法实施例，如图4所示，本发明实施例还提供了一种用于减少时间同步的三维空间定位装置，包括：
初始周期信号获取模块1用于在初始周期根据检测到的同步信号、超声波信号及激光平面信号，分别获取初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻。
时间增量获取模块2用于初始周期后的每一周期，依次分别获取每一周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻，计算各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量。
三维坐标计算模块3根据初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻，及各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量，依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。
如图5所示，本发明实施例还提供了一种用于减少时间同步的三维空间定位装置，还包括：
初始周期距离获取模块4用于初始周期根据所述超声波信号的发射时刻和接收时刻，获得信号接收装置到信号发送装置的距离；
初始周期旋转角度获取模块5用于初始周期根据所述激光平面信号的参考时刻和接收时刻，计算初始周期所述激光平面信号的旋转角度；
初始周期三维坐标计算模块6用于根据初始周期获取的所述信号接收装置到所述信号发送装置的距离及所述激光平面信号的旋转角度，计算初始周期所述信号接收装置的三维坐标。
具体的，如图6所示，本发明实施例所提供的用于减少时间同步的三维空间定位装置，三维坐标计算模块3可以包括：
距离计算单元31用于根据得到的各周期相对于上一周期的超声波信号的时间增量，依次计算得到各周期信号接收装置到信号发送装置的距离。
旋转角度计算单元32用于根据得到的各周期相对于上一周期的激光平面信号的时间增量，依次计算得到各周期激光平面信号的旋转角度。
三维坐标计算单元33用于根据步骤得到的各周期信号接收装置到信号发送装置的距离，和各周期激光平面信号的旋转角度，计算得到各周期信号接收装置的三维坐标。
具体的，如图7所示，三维坐标计算模块3，还可以包括：
距离和旋转角度增量计算单元34用于根据所述超声波信号及激光平面信号的时间增量，分别计算各周期相对于上一周期的信号接收装置到信号发送装置的距离增量，和激光平面信号的旋转角度增量；
距离和旋转角度计算单元35用于根据得到的初始周期的信号接收装置到信号发送装置的距离和激光平面信号的旋转角度，及各周期相对于上一周期的距离增量和旋转角度增量，依次计算各周期信号接收装置到信号发送装置的距离及激光平面信号的旋转角度；
三维坐标计算单元36用于根据获取的各周期信号接收装置到信号发送装置的距离及激光平面信号的旋转角度，依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。
值得说明的是，本发明实施例提供的用于减少时间同步的三维空间定位装置的具体实现方式可以参见上述的方法实施例，此处不再赘述。
另外，如图8所示，本发明实施例还提供了一种用于减少时间同步的三维空间定位***，包括：
信号发送装置7用于在初始周期发送同步信号、超声波信号及激光平面信号；在初始周期后的若干周期停止发送同步信号，保持发送超声波信号及激光平面信号。
信号接收装置8用于接收信号发送装置7发送的同步信号、超声波信号及激光平面信号，并将该同步信号、超声波信号及激光平面信号发送至数据处理装置9。
数据处理装置9用于在初始周期根据检测到的同步信号、超声波信号及激光平面信号，分别获取初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻；并在初始周期后的每一周期依次分别获取每一周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻，并分别计算各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量；根据初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻，及各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量，依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。数据处理装置9可以设置在信号接收装置8内，也可以外设于在信号接收装置8，通过有线或无线方式和信号接收装置8进行数据传输。
值得说明的是，本发明实施例提供的用于减少时间同步的三维空间定位***中,数据处理装置9的具体实现方式可以参见上述的方法实施例，此处不再赘述。
本发明所提供的三维空间定位方法仅在初始周期获取同步信号，而其余周期停止接收同步信号，并根据初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻，及各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量，可以依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。因此，本三维空间定位方法解决了现有定位方法需要每周期都进行时间同步，而使得整个定位***同步消耗的计算量和功耗很大的问题。
此外，本发明实施例还提供一种终端(比如，手柄、智能手机或头显)，包括：存储器以及处理器，存储器存储有计算机控制程序，在该计算机控制程序被处理器执行时实现本发明所提供的三维空间定位方法的步骤(如上所述的步骤S10～S30)。此外，本发明实施例还提供一种机器可读介质，存储有计算机控制程序，该计算机控制程序被处理器执行时实现本发明所提供的三维空间定位方法的步骤(如上所述的步骤S10～S30)。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、***、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在机器可读介质(比如，计算机可读介质)上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
以上对本发明所提供的用于减少时间同步的三维空间定位方法、装置及***进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将属于本发明专利权的保护范围。

Claims (16)

1.一种用于减少时间同步的三维空间定位方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤S10：在初始周期根据检测到的同步信号、超声波信号及激光平面信号，分别获取初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻；
步骤S20：初始周期后的每一周期，依次分别获取每一周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻，计算各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量；
步骤S30：根据初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻，及各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量，依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。
2.如权利要求1所述的用于减少时间同步的三维空间定位方法，其特征在于：
获取初始周期所述超声波信号的发射时刻和接收时刻，所述激光平面信号的参考时刻和接收时刻之后，还包括如下步骤：
步骤S11：初始周期根据所述超声波信号的发射时刻和接收时刻，获得信号接收装置到信号发送装置的距离；
步骤S12：初始周期根据所述激光平面信号的参考时刻和接收时刻，计算初始周期所述激光平面信号的旋转角度；
步骤S13：根据初始周期获取的所述信号接收装置到所述信号发送装置的距离及所述激光平面信号的旋转角度，计算初始周期所述信号接收装置的三维坐标。
3.如权利要求1所述的用于减少时间同步的三维空间定位方法，其特征在于：
通过如下公式分别计算得到各周期相对于上一周期的所述超声波信号接收时刻和所述激光平面信号接收时刻的时间增量，
ΔTn＝In-In-1
ΔHn＝Kn-Kn-1
ΔQn＝Tn-Tn-1
其中，ΔTn表示各周期相对于上一周期超声波信号接收时刻的时间增量；In表示第n周期超声波信号的接收时刻，In-1表示第n周期的上一周期超声波信号的接收时刻；ΔHn表示各周期相对于上一周的第一激光平面信号接收时刻的时间增量；Kn表示第n周期第一激光平面信号的接收时刻，Kn-1表示第n周期的上一周期第一激光平面信号的接收时刻；ΔQn表示各周期相对于上一周期第二激光平面信号接收时刻的时间增量；Tn表示第n周期第二激光平面信号的接收时刻，Tn-1表示第n周期的上一周期第二激光平面信号的接收时刻。
4.如权利要求1所述的用于减少时间同步的三维空间定位方法，其特征在于：
步骤S30中，计算各周期信号接收装置的三维坐标的方法包括如下子步骤：
步骤S31：根据得到的各周期相对于上一周期的超声波信号的时间增量，依次计算得到各周期信号接收装置到信号发送装置的距离；
步骤S32：根据得到的各周期相对于上一周期的激光平面信号的时间增量，依次计算得到各周期激光平面信号的旋转角度；
步骤S33：根据步骤得到的各周期信号接收装置到信号发送装置的距离，和各周期激光平面信号的旋转角度，计算得到各周期信号接收装置的三维坐标。
5.如权利要求4所述的用于减少时间同步的三维空间定位方法，其特征在于：
步骤S31中，各周期信号接收装置到信号发送装置的距离表示为：
Ln＝Δtn×Vd
Δtn＝ΔTn-W-ΔTn-1
其中：Ln表示第n周期信号接收装置到信号发送装置的距离；Δtn表示第n周期超声波信号的发送时刻和接收时刻的差值；ΔTn表示第n周期相对于其上一周期超声波信号接收时刻的时间增量；W表示周期长度，n为正整数。
6.如权利要求4所述的用于减少时间同步的三维空间定位方法，其特征在于：
步骤S32中，各周期激光平面信号的旋转角度分别表示为：
an＝Δhn×Wa
bn＝Δqn×Wb
Δhn＝ΔHn-W–Δhn-1
Δqn＝ΔQn-W–Δqn-1
其中：an表示第n周期第一激光平面信号的第一旋转角度，bn表示第n周期第二激光平面信号的第二旋转角度；Δhn表示第n周期第一激光平面信号接收时刻和参考时刻的差值，Δqn表示第n周期第二激光平面信号接收时刻和参考时刻的差值；Wa表示第一激光电机的角速度，Wb表示第二激光电机的角速度；ΔHn表示第n周期相对于上一周期的第一激光平面信号接收时刻的时间增量，ΔQn表示第n周期相对于上一周期的第二激光平面信号接收时刻的时间增量；W表示周期长度，n为正整数。
7.如权利要求2所述的用于减少时间同步的三维空间定位方法，其特征在于：
步骤S30中，计算各周期信号接收装置的三维坐标的方法包括如下子步骤：
步骤S34：根据所述超声波信号及激光平面信号的时间增量，分别计算各周期相对于上一周期的信号接收装置到信号发送装置的距离增量，和激光平面信号的旋转角度增量；
步骤S35：根据得到的初始周期的信号接收装置到信号发送装置的距离和激光平面信号的旋转角度，及各周期相对于上一周期的距离增量和旋转角度增量，依次计算各周期信号接收装置到信号发送装置的距离及激光平面信号的旋转角度；
步骤S36：根据获取的各周期信号接收装置到信号发送装置的距离及激光平面信号的旋转角度，依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。
8.如权利要求7所述的用于减少时间同步的三维空间定位方法，其特征在于：
步骤S34中，各周期相对于上一周期的信号接收装置到信号发送装置的距离增量，和激光平面信号的旋转角度增量分别表示为：
Δd＝(ΔTn-W)×Vd
Δx＝(ΔHn-W)×Wa
Δy＝(ΔQn-W)×Wb
其中，Δd表示第n周期相对于上一周期的信号接收装置到信号发送装置的距离增量；Δx表示第n周期相对于上一周期第一激光平面信号的旋转角度增量；Δy表示第n周期相对于上一周期的信号接收装置的第二激光平面信号的旋转角度增量；ΔTn表示表示第n周期相对于其上一周期获取的超声波信号接收时刻的时间增量，Vd表示超声波在空气中传播速度；ΔHn表示第n周期相对于上一周期的第一激光平面信号接收时刻的时间增量，Wa表示第一激光电机的角速度；ΔQn表示第n周期相对于上一周期的第二激光平面信号接收时刻的时间增量，Wb表示第二激光电机的角速度；W表示周期长度，n为正整数。
9.如权利要求2、4或7中任意一项所述的用于减少时间同步的三维空间定位方法，其特征在于：
所述信号接收装置的三维坐标根据如下公式计算：
Xn＝Zn×tan(an)
Yn＝Zn×tan(bn)
其中，(Xn，Yn，Zn)表示信号第n周期信号接收装置的三维坐标，n为正整数；an表示第n周期获取的第一激光平面信号的第一旋转角度；bn表示第n周期信号获取的第二激光平面信号的第二旋转角度；Ln表示第n周期信号接收装置到信号发送装置的距离。
10.如权利要求1所述的用于减少时间同步的三维空间定位方法，其特征在于：
每当依次计算预设周期数后，返回步骤S10，重新执行步骤S10～步骤S30，实现依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。
11.一种用于减少时间同步的三维空间定位装置，其特征在于包括初始周期信号获取模块、时间增量获取模块及三维坐标计算模块；
所述初始周期信号获取模块用于在初始周期根据检测到的同步信号、超声波信号及激光平面信号，分别获取初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻；
所述时间增量获取模块用于初始周期后的每一周期，依次分别获取每一周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻，计算各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量；
所述三维坐标计算模块根据初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻，及各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量，依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。
12.如权利要求11所述的用于减少时间同步的三维空间定位装置，其特征在于还包括初始周期距离获取模块、初始周期旋转角度获取模块及初始周期三维坐标计算模块；
所述初始周期距离获取模块用于初始周期根据所述超声波信号的发射时刻和接收时刻，获得信号接收装置到信号发送装置的距离；
所述初始周期旋转角度获取模块用于初始周期根据所述激光平面信号的参考时刻和接收时刻，计算初始周期所述激光平面信号的旋转角度；
所述初始周期三维坐标计算模块用于根据初始周期获取的所述信号接收装置到所述信号发送装置的距离及所述激光平面信号的旋转角度，计算初始周期所述信号接收装置的三维坐标。
13.如权利要求12所述的用于减少时间同步的三维空间定位装置，其特征在于：
所述三维坐标计算模块包括距离计算单元、旋转角度计算单元及三维坐标计算单元；
所述距离计算单元用于根据得到的各周期相对于上一周期的超声波信号的时间增量，依次计算得到各周期信号接收装置到信号发送装置的距离；
所述旋转角度计算单元用于根据得到的各周期相对于上一周期的激光平面信号的时间增量，依次计算得到各周期激光平面信号的旋转角度；
所述三维坐标计算单元用于根据步骤得到的各周期信号接收装置到信号发送装置的距离，和各周期激光平面信号的旋转角度，计算得到各周期信号接收装置的三维坐标。
14.如权利要求12所述的用于减少时间同步的三维空间定位装置，其特征在于：
所述三维坐标计算模块包括距离和旋转角度增量计算单元、距离和旋转角度计算单元及三维坐标计算单元；
所述距离和旋转角度增量计算单元用于根据所述超声波信号及激光平面信号的时间增量，分别计算各周期相对于上一周期的信号接收装置到信号发送装置的距离增量，和激光平面信号的旋转角度增量；
所述距离和旋转角度计算单元用于根据得到的初始周期的信号接收装置到信号发送装置的距离和激光平面信号的旋转角度，及各周期相对于上一周期的距离增量和旋转角度增量，依次计算各周期信号接收装置到信号发送装置的距离及激光平面信号的旋转角度；
所述三维坐标计算单元用于根据获取的各周期信号接收装置到信号发送装置的距离及激光平面信号的旋转角度，依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。
15.一种用于减少时间同步的三维空间定位***，其特征在于包括信号发送装置、信号接收装置及数据处理装置；
所述信号发送装置用于在初始周期发送同步信号、超声波信号及激光平面信号；在所述初始周期后的若干周期停止发送同步信号，保持发送所述超声波信号及所述激光平面信号；
所述信号接收装置用于接收信号发送装置发送的所述同步信号、所述超声波信号及所述激光平面信号，并将所述同步信号、所述超声波信号及所述激光平面信号发送至所述数据处理装置；
所述数据处理装置用于在初始周期根据检测到的同步信号、超声波信号及激光平面信号，分别获取初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻；并在所述初始周期后的每一周期依次分别获取每一周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻，并分别计算各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量；根据所述初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，所述激光平面信号的参考时刻和接收时刻，及各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量，依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。
16.一种终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如下步骤：
步骤S10：在初始周期根据检测到的同步信号、超声波信号及激光平面信号，分别获取初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻；
步骤S20：初始周期后的每一周期，依次分别获取每一周期的超声波信号与激光平面信号的接收时刻，计算各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量；
步骤S30：根据初始周期超声波信号的发射时刻和接收时刻，激光平面信号的参考时刻和接收时刻，及各周期相对于上一周期的超声波信号接收时刻和激光平面信号接收时刻的时间增量，依次计算各周期信号接收装置的三维坐标。
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