[发明专利]一种基于空间定位的三维显示系统

权利要求书

1.一种基于空间定位的三维显示系统，其特征在于，包括：

用于呈现三维展示场景的桌面三维显示模块、用于探测观看者位置与观看角度的空间定位模块；

所述桌面三维显示模块包括双目投影组件、三维主机组件；所述空间定位模块包括追踪器定位组件、基站定位组件；所述追踪器定位组件分别与基站定位组件、三维主机组件连接，三维主机组件与双目投影组件连接；

所述追踪器定位组件用于实时反馈观看者位置并向基站定位组件发出超宽带脉冲信号，所述基站定位组件用于根据收到的超宽带脉冲信号计算追踪器定位组件的实时位置并将位置信息反馈给追踪器定位组件由追踪器定位组件将位置信息传输至三维主机组件，所述三维主机组件用于结合位置信息制作带定位功能的三维显示内容，并将所述三维显示内容传输至双目投影组件，所述双目投影组件用于将三维显示内容处理为可投影的三维显示内容并进行投影及供用户观看；

所述基站定位组件由若干基站定位器实现，若干基站定位器安装后视场重叠且完全覆盖用户可移动的区域；

所述基站定位组件至少包含三个基站定位器，且所述三个基站定位器的连线形成等边三角形；

所述三个基站定位器分别为一号基站、二号基站、三号基站；所述基站定位组件计算追踪器定位组件的实时位置的方法如下：

由基站定位组件发出测距信号，追踪器定位组件接收测距信号并产生追踪器组件本振信号，测距信号S_t、追踪器组件本振信号S_L分别表示为：

其中，f₀为载频，t₁为基站定位组件发出测距信号的时刻，t₂为追踪器组件本振信号产生的时刻，t为当前时刻；k为正负交替变换的调频斜率；

追踪器定位组件接收的测距信号与追踪器组件本振信号混频，得到追踪器组件差频信号为：

其中，S_r为追踪器定位组件接收的测距信号，f为追踪器组件差频信号的平均频率，为追踪器组件差频信号的相位，η(t)为混杂在响应信号中的噪声；

测量追踪器组件差频信号的频率值，得到的追踪器组件差频信号的平均频率，计算追踪器组件本振信号与接收的测距信号之间的时差为：t₀＝f/k₀；其中，k₀为调频斜率k的绝对值；

追踪器定位组件发出响应信号，基站定位组件接收响应信号并产生基站定位组件本振信号；响应信号S_t1、基站定位组件本振信号S_L1分别表示为：

其中，t₃为追踪器定位组件发出响应信号的时刻，t₄为基站定位组件本振信号产生时刻；

将一号基站、二号基站、三号基站接收的响应信号与基站定位组件本振信号混频，分别得到第一差频信号S_Δt1、第二差频信号S_Δt2、第三差频信号S_Δt3为：

其中，S_r1、S_r2、S_r3分别为一号基站、二号基站、三号基站接收的响应信号，f₁、f₂、f₃分别为一号基站、二号基站、三号基站的差频信号的平均频率，分别为一号基站、二号基站、三号基站的差频信号的相位，η₁(t)、η₂(t)、η₃(t)分别为混杂在一号基站、二号基站、三号基站接收的信号中的噪声；

计算定位基站组件本振信号分别与一号基站，二号基站，三号基站的时差Δt₁、Δt₂、Δt₃分别为：

计算基站定位组件中一号基站、二号基站、三号基站与追踪器定位组件之间的距离为：

其中，R₁、R₂、R₃分别为一号基站、二号基站、三号基站与追踪器定位组件之间的距离，t₁为基站定位组件发出测距信号的时刻，t₂为追踪器组件本振信号产生的时刻，t₃为追踪器定位组件发出响应信号的时刻，t₄为基站定位组件本振信号产生时刻，ΔT₁、ΔT₂、ΔT₃分别为一号基站、二号基站、三号基站的发送延时、接收延时及追踪器定位组件的接收延时、发送延时之和，t₀为追踪器定位组件本振信号与接收的测距信号之间的时差，c为光速；

根据一号基站、二号基站、三号基站与追踪器组件之间的距离R₁、R₂、R₃即可确定基站定位组件计算追踪器组件本振信号的实时位置。