[发明专利]一种3D定位方法

说明书

技术领域

此发明为一种3D定位方法。

背景技术

我们对于游戏光电枪并不陌生，我们在游戏机厅常常见到它的身影。当我们用这种光电枪对着屏幕中的目标开枪，目标就应声中弹。游戏机厅的光电枪是什么发射原理，在此并不啜述。我在此要提出一种新的游戏枪的设计方法，此设计方法关键的部分就是对于枪本身的3D定位。如果我们能够准确的定位枪上两点相对于屏幕在空间中的3D位置，那么我们就能很容易的计算出枪对准的屏幕的位置。

发明内容

如说明书附图1，A点是需要定位的点，其有一个声波和电磁波发射器。

另外至少有三个定位点B，C，D用于对A点进行3D定位。

B，C，D各有一个声波接收装置。

B，C，D可以各自具有电磁波接收装置，也可以共享一个电磁波接收模块。

B，C，D点分别有对应的计时模块。

在需要定位的时候，A点发出电磁波和声波。A点发出电磁波和声波的间隔必须是固定的；

对应B，C，D点的计时器在收到A点发出的电磁波后分别开始计时；

对应B，C，D点的计时器在收到A点发来的声波后分别停止计时。

以B点装置举例。当B点接收到A点发来的电磁波开始计时，当B点的声波接收装置接收到A点发出的声波后停止计时。CPU根据这个时间和声波在空气中的传播速度计算A点到B点的距离。距离计算的精度主要取决于CPU计时的精度。鉴于当前CPU计时速度很高，所以距离计算的精度也很高。

我们知道，声音在温度为15度的空气中传播的速度为340米/秒。温度每升高一度，声波传输速度增加0.6米/秒。通过计时A点声波传输到B点的时间，以及根据当时空气的温度，我们就可以计算出A点距离B点的距离。以同样的方式也可以计算出A点距离C点和D点的距离。

当我们得知A点距离B，C，D三点的距离，通过几何关系，我们就能够确定的定位到A点相对于B，C，D的3D空间位置。

假如某个设备，比如游戏枪，上面有类似A点的两个点A和F。我们就可以容易计算出这个设备A，F连线和E面的交点。从而得知游戏枪在扣动扳机的时候射中了E面的哪个点。

附图说明

图1是此3D定位方法的工作示意图。

图2是此A点装置和B点的联合工作示意图。

具体实施方式

A点有一个声波和电磁波发射器，B，C，D点分别有一个声波接收器。B，C，D可以各自有一个电磁波接收器，也可以共用一个电磁波接收器。因为电磁波的速度太快，从A点传输到B，C，D三点的电磁波时间可以认为是相同的，而且都可以认为是0。

现以A点发射，B点接收举例。

首先是电磁波发射和接收装置的选择。电磁波发射器有很多种，比较常见的如红外遥控发射器等。电磁波接收器也有很多种，常见的比如红外遥控接收发射器。就是我们电视遥控器所使用的发射和接收装置。在此对于电磁波发射和接收并没有特别的要求。只是要求A点发出的电磁波能够正确的被B点接收到即可。

B点的电磁波接收装置在接收到A点的电磁波后会形成一个中断触发从而启动计时器。

B，C，D点可以各自具有电磁波接收装置，也可以共享一个电磁波接收装置。一般来说共享一个电磁波接收装置就够了。如果B点自己具有电磁波接收装置，那么B点的电磁波接收装置接收到A点发来的电磁波以后，这个电磁波在CPU上形成一个中断触发，对应于B点的计时器开始计时。如果B，C，D点共享一个电磁波接收装置，当电磁波接收装置收到A点发来的电磁波，对应于B，C，D三点的计时器同时开始计时。

值得注意的是A点的声波发射器不是任意的声波发射器。理论上来说，声波发射器和电磁波发射器一样，只要A点发出的声波能够被B，C，D点的声波接收装置正确的接收到即可。但鉴于空气中声波噪声很多，为了防止干扰，最好采用比较特殊的声波。比如频率比较单一并且高于两万赫兹的声波。高于两万赫兹的声波不常见，而且不会被人的耳朵听到，所以可以做到比较大的振幅以跟空气中的声波区分开。

如同电话听筒一样，B点的声波接收装置首先把声波转换为电波，然后通过带通滤波器进行滤波，滤出A点发出的频段的波。并且对这个波进行幅度比较，只有大于某个幅度的波才能通过，这样做的原因是为了避免空气中噪声的干扰。接下来再把A点发出的正弦波调制为矩形波，以便于在CPU上形成触发。到此为止，A点发出的声波在CPU上形成另外一个中断触发，这个中断触发让B点计时器停止计时。