[发明专利]一种适用于VR设备的定位和数据传输方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于虚拟现实技术领域，具体是指一种适用于VR设备的定位和数据传输方法及系统。

背景技术

虚拟现实，即VR（Virtual Reality，简称VR），是由美国VPL公司创建人拉尼尔（Jaron Lanier）在20世纪80年代初提出的。其具体内涵是：综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统的技术。它利用计算机生成一种模拟环境，利用多源信息融合的交互式三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。实现虚拟现实的重要因素即是交互式三维动态视景的采集，因此，随着虚拟现实技术的迅速发展，全景拍摄技术越来越受到企业和研究机构关注。现在已经有一些能进行全景拍摄的相机投入市场，比如Nokia的OZO，但是由于这些产品都是一般都是安装在地面的三脚架上，视野受到限制。

虚拟现实基于动态环境建模技术、立体显示和传感器技术、系统开发工具应用技术、实时三维图形生成技术、系统集成技术等多项核心技术，主要围绕虚拟环境表示的准确 性、虚拟环境感知信息合成的真实性、人与虚拟环境交互的自然性、实时显示、图形生成、智能技术等问题的解决使得用户能够身临其境地感知虚拟环境，从而达到探索、认识客观事物的目的。虚拟现实具有以下三个重要特征，常被称为虚拟现实的 3i 特征:

1、构想性（Imagination），指虚拟的环境是人想像出来的，同时这种想像体现出设计者相应的思想，因而可以用来实现一定的目标。所以说虚拟现实技术不仅仅是一个媒体或一个高级用户界面，同时它还是为解决工程、医学、军事等方面的问题而由开发者设计出来的应用软件。虚拟现实技术的应用，为人类认识世界提供了一种全新的方法和手段，可以使人类跨越时间与空间，去经历和体验世界上早已发生或尚未发生的事件；可以使人类突破生理上的限制，进入宏观 或微观世界进行研究和探索；也可以模拟因条件限制等原因而难以实现的事情。

2、沉浸感（Immersion），是指用户感受到被虚拟世界所包围，好像完全置身于虚拟世界之中一样。虚拟现实技术最主要的技术特征是让用户觉得自己是计算机系统所创建 的虚拟世界中的一部分，使用户由观察者变成参与者，沉浸其中并参与虚拟世界的活动。沉浸性来源于对虚拟世界的多感知性，除了常见的视觉感知外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知、味觉感知、嗅觉感知等。理论上来说， 虚拟现实系统应该具备人在现实世界中具有的所有感知功能，但鉴于目前技术的局限性，在现在的虚拟现实系统的研究与应用中，较为成熟或相对成熟的主要是视觉沉浸、听觉沉浸、触觉沉浸技术，而有关味觉与嗅觉的感知技术正在研究之中，目前还很不成熟。

2、实时交互性（Interactivity），指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。交互性的产生，主要借助于虚拟现实系统中的特殊硬件设备，如数据套、力反馈装置等，使用户能通过自然的方式，产生同在真实世界中一样的感觉。虚拟现实系统比较强调人与虚拟世界之间进行自然的交互，交互性的另一个方面主要表现了交互的实时性。

新型交互设备的研制是虚拟现实产业发展的重要技术瓶颈之一。虚拟现实技术实现人能够自由与虚拟世界对象进行交互，犹如身临其境，需要借助的输入输出设备主要有头盔显示器、数据手套、数据衣服、三维位置传感器和三维声音产生器等。因此，新型、便宜、鲁棒性优良的三维位置传感器将成为未来研究的重要方向之一。

目前VR头盔的眩晕问题仍然是亟待解决的主要技术障碍。为何VR头盔会造成眩晕呢？原理其实非常简单，当人眼前所接收的视觉信号与前庭平衡器官所接收的运动信号不匹配时，就会引发眩晕和恶心的症状，换句话说就是在VR游戏中，眼睛看到的画面与从耳朵接收到的真实位置信息不匹配，人眼重新聚焦导致脑负担加大，从而产生晕眩感。而要解决眩晕问题，至少要解决两大技术难题，一是降低画面延迟，二是精准空间定位并持续进行位置追踪。HTC Vive套装中包含的两个距离追踪设备能够有效的实现空间追踪和精准定位，三星Gear VR设备也在研究解决位置追踪的问题。可见，解决位置追踪的问题对于解决游戏眩晕感的重要性。

目前存在的各种定位技术的比较如下表所示：