CN109408128B - 分体式ar设备通信方法及ar设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分体式AR设备通信方法及AR设备，所述通信方法包括：将AR头戴显示器虚拟成若干个标准设备；控制器检测到通信接口有外部设备***，向外部设备发送枚举请求；AR头戴显示器向控制器反馈设备信息，设备信息至少包括了所有标准设备的信息；控制器根据设备信息，从本地的支持设备列表中查找相应的设备驱动程序，并加载所述驱动程序；控制器与各标准设备进行通信。本发明的分体式AR设备，将控制器和电池与头戴式显示器分离，大大减轻了头戴式显示器的重量，使得头戴显示器更加轻便，头戴式显示器与控制器通信方式通过将AR头戴显示器虚拟成若干个标准设备，双方能够直接进行通信，可以满足数据传输速率需求，保证了数据传输实时性。

Description

分体式AR设备通信方法及AR设备
技术领域
本发明涉及电子设备技术领域，具体地说，是涉及一种分体式AR设备通信方法及AR设备。
背景技术
目前市场上主流的头戴类AR设备，主要采用一体机的结构将控制器、电池和显示屏进行整体封装。这种一体机的结构设计结构复杂，重量较大，用户将主机和显示屏都佩戴在头上，过于笨重，而且对用户头部具有很强烈的压迫感，严重影响用户的感官效果。
发明内容
本发明为了解决现有一体式头戴类AR设备结构复杂、重量较大佩戴不方便的技术问题，提出了一种分体式AR设备通信方法，可以解决上述问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种分体式AR设备通信方法，所述分体式AR设备包括分体设置的AR头戴显示器和控制器，所述AR头戴显示器与所述控制器通过数据线连接，所述分体式AR设备通信方法包括以下步骤：
将AR头戴显示器虚拟成若干个标准设备；
控制器检测到通信接口有外部设备***，向所述外部设备发送枚举请求；
AR头戴显示器向所述控制器反馈设备信息，所述设备信息至少包括所有标准设备的信息；
控制器根据所述设备信息，从本地的支持设备列表中查找相应设备驱动程序，并加载所述驱动程序；
控制器与各标准设备进行通信。
进一步的，所述AR头戴显示器与所述控制器之间的通信接口为USB接口。
进一步的，所述AR头戴显示器包括两个摄像头，每个摄像头分别虚拟为一个标准USB设备，每个标准USB设备分别通过一个USB端点与所述控制器通信，摄像头数据采用USBUVC协议进行传输。
进一步的，所述两个摄像头分别为RGB Camera和TOF Camera。
进一步的，所述AR头戴显示器包括若干个传感器，所有传感器虚拟为一个标准USB设备，该标准USB设备采用一个USB端点与所述控制器通信，传感器数据通过USB hid raw协议进行传输。
进一步的，控制信号与传感器数据共用同一个USB端点传输。
进一步的，控制器对通信接口进行监听，用于监听外部设备的插拔状态。
进一步的，各标准设备打包向所述控制器发送的数据时，同时加上时间戳，所述控制器解析数据时，根据时间戳将所有标准设备的数据进行同步。
进一步的，所述设备信息包括设备描述符、配置描述符、接口描述符以及端点描述符，所述控制器根据所述设备信息加载驱动程序，并与各标准设备通过相应的端点和接口进行通信。
本发明同时提出了一种AR设备，包括分体设置的AR头戴显示器和控制器，所述AR头戴显示器与所述控制器通过数据线连接，所述AR头戴显示器至少包括显示屏、摄像头以及传感器，所述控制器与电池连接，所述AR设备按照前面任一条所记载的分体式AR设备通信方法进行通信。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的分体式AR设备，将控制器和电池与头戴式显示器分离，由于没有了上述器件将会大大减轻了头戴式显示器的重量，使得头戴显示器更加轻便，头戴式显示器与控制器通信方式通过将AR头戴显示器虚拟成若干个标准设备，控制器为各标准设备加载相应的驱动程序，双方能够直接进行通信，无需对sensor和camera的数据重新进行封装，对android的软件完全兼容支持，各标准设备用于传输不同的数据，可以满足数据传输速率需求，保证了数据传输实时性，防止卡顿。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所提出的分体式AR设备的一种实施例原理方框图；
图2是本发明所提出的分体式AR设备通信方法的一种实施例中信号传递方向示意图。
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做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。
实施例一，本实施例提出了一种分体式AR设备通信方法，如图1所示，该分体式AR设备包括分体设置的AR头戴显示器和控制器，AR头戴显示器与控制器通过数据线连接，分体式AR设备通信方法包括以下步骤：
将AR头戴显示器虚拟成若干个标准设备；本实施例中头戴式显示器由以下几个主要模块组成：左右两块显示屏用来显示增强现实的画面；两个摄像头，分别为RGB camera和TOF camera，其中，RGB camera用来拍摄实时景物，TOF camera用来测量景深以定位物体的空间位置；加速度传感器、陀螺仪、重力传感器、背光传感器和接近传感器，其中，加速度传感器、陀螺仪、重力传感器集成于IMU芯片中，用来测量用户自身位置信息；背光传感器和接近传感器集成于ALS+PS芯片中，speaker和mic，分别用于输入和输出语音信号，由于AR头戴显示器的模块较多，本方案中通过将模块虚拟成若干个标准设备，可以采用标准接口采用标准协议与控制模块进行通信，无需对头戴式显示器的各模块的数据进行重新封装，可以达到实时的传输和处理用户的空间地理位置和场景信息。实现更好的增强现实效果。
本方案中头戴式显示器与控制器采用传统的通信接口连接通信：头戴式显示器与控制器间数据传输的方案，需要两端配合开发， 控制器做主机端，头戴式显示器做设备端。
头戴显示器和控制器开机上电后，如图2所示，当采用数据线将头戴显示器与控制器连接时，控制器检测到通信接口有外部设备***，向外部设备发送枚举请求；
AR头戴显示器根据所接收到的枚举请求向控制器反馈设备信息，设备信息至少包括所虚拟的所有标准设备的信息；
控制器根据AR头戴显示器反馈的设备信息，从本地的支持设备列表中查找相应设备驱动程序，并加载驱动程序；
由于控制器为各标准设备分别加载了驱动程序，控制器与各标准设备通过通信接口能够直接进行通信。
本实施例的分体式AR设备中，电池设置在控制器端，与控制器连接为其供电，由于电池的重量较重，通过将控制器和电池与头戴式显示器分离，将会大大减轻了头戴式显示器的重量，使得头戴显示器更加轻便，从而解决了现有一体式头戴显示器佩戴时对用户头部压迫感较强，影响佩戴效果的技术问题，头戴式显示器与控制器通信方式通过将AR头戴显示器虚拟成若干个标准设备，控制器为各标准设备加载相应的驱动程序，双方能够直接进行通信，无需对sensor和camera的数据重新进行封装，对android的软件完全兼容支持，各标准设备用于传输不同的数据，可以满足数据传输速率需求，保证了数据传输实时性，防止卡顿。
USB接口通信应用广泛，支持热插拔，而且插拔方便，作为一个优选的实施例，本实施例中AR头戴显示器与控制器之间的通信接口为USB接口。其中，控制器可选用高通845芯片。头戴式显示器利用6轴传感器和camera实时获取相应的数据，然后通过usb将获取的数据传输到控制器中，控制器经过6DOF算法实时计算出用户的空间地理位置，然后将用户的空间信息融入到特定的场景中，再通过USB传输到头戴式显示器中，用以实现增强现实。
头戴显示器中摄像头需要传输的数据量最大，本实施例中采用将每个摄像头分别虚拟为一个标准USB设备的方式，每个标准USB设备分别通过一个USB端点与控制器通信，摄像头数据采用USB UVC协议进行传输。
AR头戴显示器包括若干个传感器，所有传感器虚拟为一个标准USB设备，该标准USB设备采用一个USB端点与所述控制器通信，传感器数据通过USB hid raw协议进行传输。
本方案中将头戴显示器中各模块虚拟成标准设备的依据是根据其所传输的数据类型以及数据量，且标准设备与控制器之间传输所采用的USB UVC协议和USB hid raw协议均为USB底层的标准协议，使用USB通信接口传输数据时无需对传感器和摄像头的数据重新进行封装，且对android的软件完全兼容支持。
将头戴显示器与控制器采用USB通信接口进行通信，能够与传统的一体式头戴显示器的充电器进行兼容，可以采用传统的充电器为其充电。
也即，本实施例中头戴显示器中的模块虚拟成为3个标准设备，相应头戴显示器和控制器之间使用USB的3个endpoint（端点）输出数据，每一个标准设备采用一个端点传输数据，其中2个端点用于传输UVC类的camera数据，1个端点用于传输hid raw类的传感器数据。
例如，三个标准设备分别采用USB的三个端点EP0、EP1、EP2进行传输数据：
EP0：用于传输sensor数据，包含6DOF和控制命令，数据量预计48kbs-22Mbps。
EP1 ：用于传输RGB Camera的数据，1080/30fps或者1080/60fps预览，图像格式是MJPEG，数据量是300-995Mbs。
EP2 ：用于传输60fps 的TOF Camera数据。
由于控制信号的数据量小，本实施例中将控制信号与传感器数据共用同一个USB端点传输。无需为控制信号重新占用一个端点，节约了信道，减少对带宽的占用。
控制器上电后，还包括实时对通信接口进行监听的步骤，用于监听外部设备的插拔状态。若未检测到外部设备***，则继续监听，若检测到外部设备***，则向外部设备发送令与头戴显示器建立连接，并根据USB的枚举，加载相应的驱动程序（UVC和hid raw）。若头戴显示器正常响应，则控制器与头戴显示器之间会进行usb通信，显示器会将sensor和camera数据发送给控制器。控制器进行正常的数据处理。
为了保证传感器数据和摄像头数据的同步性，各标准设备打包向控制器发送的数据时，同时加上时间戳，控制器解析数据时，根据时间戳将所有标准设备的数据进行同步。
AR头戴显示器向所述控制器反馈设备信息中，该设备信息包括设备描述符、配置描述符、接口描述符以及端点描述符，控制器根据设备信息中的配置描述符加载驱动程序，并根据接口描述符合端点描述符与各标准设备通过相应的端点和接口进行通信。
实施例二，本实施例提出了一种AR设备，如图1所示，包括分体设置的AR头戴显示器和控制器，AR头戴显示器与控制器通过数据线连接，AR头戴显示器至少包括显示屏、摄像头以及传感器，其中，显示屏包括左右两块，用来显示增强现实的画面；两个摄像头，分别为RGB camera和TOF camera，其中，RGB camera用来拍摄实时景物，TOF camera用来测量景深以定位物体的空间位置；传感器具有6个，分别为加速度传感器、陀螺仪、重力传感器、背光传感器和接近传感器，用来测量用户自身位置信息；头戴显示器还包括speaker和mic，分别用于输入和输出语音信号，电池与控制器设置在同一端，且电池与控制器连接用于为其供电，通过将控制器和电池与头戴式显示器分离，将会大大减轻了头戴式显示器的重量，使得头戴显示器更加轻便，AR设备按照实施例一中所记载的分体式AR设备通信方法进行通信，具体可参见实施例一所记载，在此不做赘述。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种分体式AR设备通信方法，其特征在于，所述分体式AR设备包括分体设置的AR头戴显示器和控制器，所述AR头戴显示器与所述控制器通过数据线连接，所述分体式AR设备通信方法包括以下步骤：
将AR头戴显示器根据传输数据的类型虚拟成若干个标准设备；
控制器对通信接口进行监听，用于监听外部设备的插拔状态；控制器检测到通信接口有外部设备***，向所述外部设备发送枚举请求；
AR头戴显示器向所述控制器反馈设备信息，所述设备信息至少包括了所有标准设备的信息；各标准设备打包向所述控制器发送的数据时，同时加上时间戳；
控制器根据所述设备信息，从本地的支持设备列表中查找相应设备驱动程序，并加载所述驱动程序；所述控制器根据所述设备信息加载驱动程序，并与各标准设备通过相应的端点和接口进行通信；且所述控制器解析数据时，根据时间戳将所有标准设备的数据进行同步；
控制器采用标准接口和标准协议与各标准设备进行通信。
2.根据权利要求1所述的分体式AR设备通信方法，其特征在于，所述AR头戴显示器与所述控制器之间的通信接口为USB接口。
3.根据权利要求2所述的分体式AR设备通信方法，其特征在于，所述AR头戴显示器包括两个摄像头，每个摄像头分别虚拟为一个标准USB设备，每个标准USB设备分别通过一个USB端点与所述控制器通信，摄像头数据采用USB UVC协议进行传输。
4.根据权利要求3所述的分体式AR设备通信方法，其特征在于，所述两个摄像头分别为RGB Camera和TOF Camera。
5.根据权利要求2所述的分体式AR设备通信方法，其特征在于，所述AR头戴显示器包括若干个传感器，所有传感器虚拟为一个标准USB设备，该标准USB设备采用一个USB端点与所述控制器通信，传感器数据通过USB hid raw协议进行传输。
6.根据权利要求5所述的分体式AR设备通信方法，其特征在于，控制信号与传感器数据共用同一个USB端点传输。
7.根据权利要求1-6任一项所述的分体式AR设备通信方法，其特征在于，所述设备信息包括设备描述符、配置描述符、接口描述符以及端点描述符。
8.一种AR设备，其特征在于，包括分体设置的AR头戴显示器和控制器，所述AR头戴显示器与所述控制器通过数据线连接，所述AR头戴显示器至少包括显示屏、摄像头以及传感器，所述控制器与电池连接，所述AR设备按照权利要求1-7任一项所记载的分体式AR设备通信方法进行通信。
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