一種基于uwb的三維智能標定系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及游戲裝備領域，具體涉一種基于UWB的三維智能標定系統。
【背景技術】
[0002]現有的一套UWB系統用于增強現實(AR)線下游戲當中。在增強現實領域中，人機交互中的人員定位是發展的一個瓶頸。在主流的定位系統中:GPS定位精度較高，但易受外部遮擋的影響，使定位偏差非常大，校正非常困難，攜帶也不方便。
[0003]UffB (Ultra Wideband)是一種無載波通信技術，UWB又名超寬帶。利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據。有人稱它為無線電領域的一次革命性進展，認為它將成為未來短距離無線通信的主流技術。總的來說，UWB在早期被用來應用在近距離高速數據傳輸，近年來國外開始利用其亞納秒級超窄脈沖來做近距離精確室內定位，如LocalSense無線定位系統。UWB定位系統是新型的定位系統，試用于各種中小型場地內，定位的精度非常尚O
[0004]但UWB系統在實際的真人游戲使用中也存在一定的誤差，得到的數據不是線性關系的。真人游戲場景內對定位的精度要求非常高，穩定性也要求高，為了保證定位精度和準確性，需把數據校正，如果靠軟件濾波的方式校正數據，難度非常大。
【實用新型內容】
[0005]有鑒于此，本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于UWB的三維智能標定系統。
[0006]為實現上述目的，本實用新型采取以下技術方案:一種基于UWB的三維智能標定系統，所述系統包括電機、移動平臺、UffB卡片、控制單元、電機驅動器、WIFI模塊以及上位機；所述上位機與所述WIFI模塊無線連接，所述控制單元與所述WIFI模塊無線連接，所述控制單元與所述電機驅動器電連接，所述電機驅動器與所述電機電連接，所述電機用于驅動所述移動平臺，所述UWB卡片設置在所述移動平臺上。
[0007]進一步的，所述移動平臺包括第一電機、第二電機、第三電機、同軸桿、兩個第一絲桿、第二絲桿、第三絲桿、第一滑動平臺、第二滑動平臺、第三滑動平臺和第四滑動平臺；所述兩個第一絲桿在坐標系的Y軸方向上平行設置，且所述第一滑動平臺和所述第二滑動平臺分別對應的設置在所述兩個第一絲桿上，所述兩個第一絲桿通過所述同軸桿連接后由所述第一電機驅動；所述第二絲桿設置在坐標系的X軸方向上由所述第二電機驅動，所述第二絲桿的一端設置在所述第一滑動平臺上，另一端設置在所述第二滑動平臺上，所述第三滑動平臺設置在所述第二絲桿上；所述第三絲桿設置在坐標系的Z軸方向上由所述第三電機驅動，同時所述第三絲桿設置在所述第三滑動平臺上，所述第四滑動平臺設置在所述第三絲桿上。
[0008]進一步的，所述UWB卡片安放在所述第四滑動平臺上。
[0009]進一步的，所述的電機驅動器同時驅動所述第一電機、所述第二電機以及所述第三電機工作。
[0010]本實用新型采用以上技術方案，利用上位機通過WIFI模塊無線控制所述控制單元，使得電機驅動器輸出信號同時控制移動平臺以實現移動UWB卡片在真人游戲空間的位置，在配合UWB系統實現精準定位。本實用新型能夠省時省力精確的完成UWB的標定，使得UffB的定位更加準確，對定位需求極高的地方有非常大的意義。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型基于UWB的三維智能標定系統之機械結構示意圖；
[0012]圖2是本實用新型基于UWB的三維智能標定系統結構示意圖；
[0013]圖3是本實用新型基于UWB的三維智能標定系統在空間中能夠標定的范圍；
[0014]圖4是本實用新型基于UWB的三維智能標定系統在一個平面內標定的點。
[0015]圖中:1、第一電機；2、第二電機；3、第三電機；4、同軸桿；5、兩個第一絲桿；6、第二絲桿；7、第三絲桿；8、第一滑動平臺；9、第二滑動平臺；10、第三滑動平臺；11、第四滑動平臺；12、UWB卡片；13、電機驅動器；14、控制單元；15、WIFI模塊；16、上位機。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。
[0017]如圖1或圖2所示，本實用新型提供一種基于UWB的三維智能標定系統，所述系統包括電機、移動平臺、UffB卡片12、控制單元14、電機驅動器13、WIFI模塊15以及上位機16 ;所述上位機16與所述WIFI模塊15無線連接，所述控制單元14與所述WIFI模塊15無線連接，所述控制單元14與所述電機驅動器13電連接，所述電機驅動器13與所述電機電連接，所述電機用于驅動所述移動平臺，所述UWB卡片12設置在所述移動平臺上。
[0018]如圖2所示，所述移動平臺包括第一電機1、第二電機2、第三電機3、同軸桿4、兩個第一絲桿5、第二絲桿6、第三絲桿7、第一滑動平臺8、第二滑動平臺9、第三滑動平臺10和第四滑動平臺11 ;所述兩個第一絲桿5在坐標系的Y軸方向上平行設置，且所述第一滑動平臺8和所述第二滑動平臺9分別對應的設置在所述兩個第一絲桿5上，所述兩個第一絲桿5通過所述同軸桿4連接后由所述第一電機I驅動；所述第二絲桿6設置在坐標系的X軸方向上由所述第二電機2驅動，所述第二絲桿6的一端設置在所述第一滑動平臺8上，另一端設置在所述第二滑動平臺9上，所述第三滑動平臺10設置在所述第二絲桿6上；所述第三絲桿7設置在坐標系的Z軸方向上由所述第三電機3驅動，同時所述第三絲桿7設置在所述第三滑動平臺10上，所述第四滑動平臺11設置在所述第三絲桿7上。
[0019]本實施例中所述UWB卡片12安放在所述第四滑動平臺11上。進一步的，所述的電機驅動器13同時驅動所述第一電機1、所述第二電機2以及所述第三電機3工作。
[0020]現對本實施例的應用做進一步說明:
[0021]UffB系統通俗的來講就是UWB卡片12向空間內的4個天線發送特定的脈沖信號，根據4個天線接收到信號的時間(ns級)來確定卡片在空間內的坐標。可以2維定位，可以3維定位。
[0022]如圖3所示，本實施例中的控制單元14采用單片機。Y軸是一個第一電機I控制兩個第一絲杠5使移動平臺的Y軸(前后)移動。X軸是一個第二電機2控制第二絲杠6使移動平臺X軸(左右)移動。Z軸是一個第三電機3控制第三絲杠7使移動平臺Z軸(上下)移動。UWB卡片12放置在移動平臺上，控制系統會控制步進電機移動平臺。
[0023]起點坐標為(0，O, O)單片機精確的通過電機驅動器13控制電機移動的原點位置。移動平臺在(0,0,0)穩定后，通過wifi模塊15，把當前坐標及標定信號發送給上位機16。上位機16接收到信號后，開始采集500次這個點的坐標，并與坐標一塊保存，然后給單片機發送執行信號，單片機就可以往下一個標定點移動(10，0，O)移動結束后，把坐標信息與標定信號發送給上位機16，然后依次循環，當坐標到達(100，0，O)后，單片機會先把電機運動到(0，0，0)再移動Y軸的電機，使移動平臺移動到(0，10，O)位置。
[0024]本系統應用于I立方米的UWB標定。在I立方米的區間內間隔1cm —個點標定一次，需要標定1000個點，如圖4，一個平面內就需要標定100個點。控制系統需要控制移動平臺按照順序精確的走到每個紅點。到達標定點之后，會通過無線通信給上位機16發送一個當前坐標，以及開始標定信號，上位機16采集一定的數之后會發送繼續執行的指令，控制系統繼續移動到下一個標定點。移動平臺的移動的優先順序:X>Y>Z.
[0025]系統采集到的UWB數據是一組一組的坐標，和標定的坐標是有出入的，標定的坐標是實際坐標，UffB的數據坐標是非線性關系的，沒辦法拿過來直接的使用，查找表的目的就是找到實際標定的坐標與UWB的數據坐標的關系，這樣UWB的卡片在標定的區間內任意的位置都能非常精確的知道卡片的實際坐標位置。
[0026]本實用新型采用以上技術方案，利用上位機16通過WIFI模塊15無線控制控制單元14，使得電機驅動器13輸出信號同時控制移動平臺以實現移動UWB卡片12在真人游戲空間的位置，在配合UWB系統實現精準定位。本實用新型能夠省時省力精確的完成UWB的標定，使得UWB的定位更加準確，對定位需求極高的地方有非常大的意義。
[0027]本實用新型不局限于上述最佳實施方式，任何人在本實用新型的啟示下都可得出其他各種形式的產品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術方案，均落在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于UWB的三維智能標定系統，其特征在于:所述系統包括電機、移動平臺、UWB卡片、控制單元、電機驅動器、WIFI模塊以及上位機； 所述上位機與所述WIFI模塊無線連接，所述控制單元與所述WIFI模塊無線連接，所述控制單元與所述電機驅動器電連接，所述電機驅動器與所述電機電連接，所述電機用于驅動所述移動平臺，所述UWB卡片設置在所述移動平臺上。2.根據權利要求1所述的基于UWB的三維智能標定系統，其特征在于:所述移動平臺包括第一電機、第二電機、第三電機、同軸桿、兩個第一絲桿、第二絲桿、第三絲桿、第一滑動平臺、第二滑動平臺、第三滑動平臺和第四滑動平臺； 所述兩個第一絲桿在坐標系的Y軸方向上平行設置，且所述第一滑動平臺和所述第二滑動平臺分別對應的設置在所述兩個第一絲桿上，所述兩個第一絲桿通過所述同軸桿連接后由所述第一電機驅動； 所述第二絲桿設置在坐標系的X軸方向上由所述第二電機驅動，所述第二絲桿的一端設置在所述第一滑動平臺上，另一端設置在所述第二滑動平臺上，所述第三滑動平臺設置在所述第二絲桿上； 所述第三絲桿設置在坐標系的Z軸方向上由所述第三電機驅動，同時所述第三絲桿設置在所述第三滑動平臺上，所述第四滑動平臺設置在所述第三絲桿上。3.根據權利要求2所述的基于UWB的三維智能標定系統，其特征在于:所述UWB卡片安放在所述第四滑動平臺上。4.根據權利要求2所述的基于UWB的三維智能標定系統，其特征在于:所述的電機驅動器同時驅動所述第一電機、所述第二電機以及所述第三電機工作。
【專利摘要】本實用新型提供一種基于UWB的三維智能標定系統，所述系統包括電機、移動平臺、UWB卡片、控制單元、電機驅動器、WIFI模塊以及上位機；所述上位機與所述WIFI模塊無線連接，所述控制單元與所述WIFI模塊無線連接，所述控制單元與所述電機驅動器電連接，所述電機驅動器與所述電機電連接，所述電機用于驅動所述移動平臺，所述UWB卡片設置在所述移動平臺上。本實用新型能夠省時省力精確的完成UWB的標定，使得UWB的定位更加準確，對定位需求極高的地方有非常大的意義。
【IPC分類】G05B19/04
【公開號】CN205210551
【申請號】CN201520803543
【發明人】閆東坤
【申請人】北京明濟網絡文化有限公司
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年10月15日