[发明专利]一种基于红外超声三维定位体感交互装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维定位体感装置，特别涉及一种基于红外超声三维定位体感交互装置。

背景技术

现下大多数虚拟现实、混合现实等三维交互场景的定位设备主要由红外定位、红外体感摄像头定位等为主，它们都具有佩戴位置及交互方式单一、定位装备体积大不便于携带的缺点，还有一些采用超声波三维定位技术的，但是超声信号接收端体积大且固定静止、采用的全向超声发射装置多采用二维的全向超声波发射器，但并没有三维的全向超声波发射器，未更好的实现三维全向超声发射，大都具有定位死角，定位不够精确，不利于携带及佩戴，且人机交互功能不强。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于红外超声三维定位体感交互装置，本发明结构小巧简单，携带方便，采用三维的全向超声波发射器，定位精准，引入姿态识别及肌电识别来加深体感交互的体验效果，人机交互功能增强。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

本发明提供一种基于红外超声三维定位体感交互装置，包括三维信号发射端、穿戴式信号接收端，所述三维信号发射端包括红外发射模块、超声波发射模块、九轴姿态识别模块、2.4G无线模块；

所述信号接收端包括超声波接收模块、红外接收模块、九轴姿态模块、肌电传感器、2.4G无线模块、蓝牙模块；

九轴姿态识别模块通过九轴姿态模块识别到信号发射端的实时定位，超声波发送模块采用压电超声波薄膜，发射定位所需超声波信号，红外发射模块发射超声波定位所需的同步信号，超声波接收模块用于接收超声波信号，红外接收模块用于接收红外信号，信号接收端微处理器将九轴姿态传感器数据处理后，自动识别信号接收器的佩戴方式：识别为胸针式佩戴模式下微处理器将红外超声波信号进行数字化处理得到超声波三维定位坐标并将数据通过2.4G无线模块传递给信号发射端用于对九轴姿态识别模块识别的实时定位坐标实时校准，信号发射端的微处理器将得到的修正后的九轴姿态识别模块识别的空间姿态及用户操作信息再通过2.4G无线模块传递给信号接收端，信号接收端通过TDOA交叉融合发射端九轴数据算法解算出发射端三维坐标，再结合接收端九轴姿态交叉融合解算出发射端的绝对坐标，再通过蓝牙将发射端的空间信息及用户操作信息回传到上位机；识别为手臂佩戴模式微处理器将启动肌电信号读取及处理，配合信号接收器的姿态识别完成手臂及手掌部分的简单动作识别，通过蓝牙将信号接收端的空间信息及佩戴者的手部操作信息回传到上位机；识别为桌面放置式将比胸针式佩戴模式多一个二维定位选择，可以在二维平面写字、画线。

所述上位机是以Unity3D为开发引擎的PC端上位机或手机上位机，PC端或手机上位机系统包括三维书画场景系统、三维生物解剖场景系统、三维机械装配场景系统、三维化学实验场景系统，所述PC端上位机通过WIFI连接手机客户端，通过C#脚本调用PC蓝牙或手机蓝牙，能将信号发射端的空间状态信息与用户动作信息及操作信息通过数据处理结合到三维场景。

进一步的，所述超声波接收模块包括三个不在同一条直线上的超声波接收模块，所述红外接收模块包括三个不在同一条直线上的红外接收模块。

进一步的，所述蓝牙模块采用采用4.0蓝牙模块。

进一步的，所述九轴姿态模块采用具有三轴加速度、三轴陀螺仪、三轴地磁场的MPU9520九轴传感器。

进一步的，所述超声接收麦克风采用低功耗微型MEMS超声麦克风

进一步的，所述肌电传感器采用肌电图信号采集模块(EMG)，加深体感交互效果。

进一步的，所述穿戴式信号接收端为无线胸针佩戴式、手臂佩戴式及桌面放置式信号接收器。

本发明的有益效果：