技术领域
[0001] 本
发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种虚拟现实设备的定位方法、装置和系统。
背景技术
[0002] 随着计算机技术的进步，虚拟现实技术走进了人们的生活，并给人们带来了全新的体验。利用了虚拟现实技术的游戏中，虚拟现实(Virtual Reality，VR)使用者会以一个游戏中的形象参与在游戏中，因此，经常需要使用空间定位功能，来定位VR使用者的当前
位置，来满足应用了虚拟现实技术的游戏的需求。
[0003] 相关技术中，空间定位功能一般是采用光学定位的方法，而光学的定位方法需要重量大、体积大、功耗大且成本高的
硬件的支持，并且应对复杂光环境能
力弱，在室外光强大的地方甚至出现不能工作的问题，同时，光学定位的方法
算法也较复杂，因此，光学定位的方法存在上述缺点，并具有较大的局现性。
发明内容
[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005] 为此，本发明提出一种虚拟现实设备的定位方法，基于多普勒频移确定虚拟现实设备的移动速度，并结合方向
传感器确定的虚拟现实设备的移动方向，确定虚拟现实设备的移动轨迹，以实现虚拟现实设备的空间定位，解决了相关技术中，采用的光学定位方法算法复杂，硬件成本高，功耗大且硬件的适用程度差的技术问题。
[0006] 本发明提出一种虚拟现实设备的定位装置。
[0007] 本发明提出一种虚拟现实设备。
[0008] 本发明提出一种定位系统。
[0009] 本发明提出另一种定位系统。
[0010] 本发明提出一种计算机可读存储介质。
[0011] 本发明一方面
实施例提出了一种虚拟现实设备的定位方法，其中，虚拟现实设备设置有方向传感器，以及声音发射器
和声音接收器中的一个，所述声音接收器用于接收所述声音发射器发出的
声波，声音发射器和声音接收器中的另一个处于固定位置，方法包括：
[0012] 周期性确定所述声音接收器接收的声波
频率、所述声音发射器发出的声波频率和所述方向传感器检测到的移动方向；
[0013] 根据所述接收的声波频率、所述发出的声波频率和所述移动方向，确定相应周期内所述虚拟现实设备的移动速度；
[0014] 根据各周期内所述虚拟现实设备移动速度，以及相应周期内所述方向传感器检测到的移动方向，确定所述虚拟现实设备的移动轨迹；
[0015] 在设定参考空间内，从所述虚拟现实设备的初始位置开始绘制所述移动轨迹，以得到所述虚拟现实设备移动至的位置。
[0016] 本发明又一方面实施例提出了一种虚拟现实设备的定位装置，所述虚拟现实设备上设置有方向传感器，以及声音发射器和声音接收器中的一个，所述声音接收器用于接收所述声音发射器发出的声波；所述声音发射器和所述声音接收器中的另一个位置固定，所述装置包括：
[0017] 执行模
块，用于周期性确定所述声音接收器接收的声波频率、所述声音发射器发出的声波频率和所述方向传感器检测到的移动方向；根据所述接收的声波频率、所述发出的声波频率和所述移动方向，确定相应周期内所述虚拟现实设备的移动速度；
[0018] 确定模块，用于根据各周期内所述虚拟现实设备移动速度，以及相应周期内所述方向传感器检测到的移动方向，确定所述虚拟现实设备的移动轨迹；
[0019] 定位模块，用于在设定参考空间内，从所述虚拟现实设备的初始位置开始绘制所述移动轨迹，以得到所述虚拟现实设备移动至的位置。
[0020] 本发明又一方面实施例提出了一种虚拟现实设备，所述虚拟现实设备上设置有方向传感器，以及声音发射器和声音接收器中的一个，所述声音接收器用于接收所述声音发射器发出的声波；所述声音发射器和所述声音接收器中的另一个处于固定位置，所述虚拟现实设备还包括：
存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的
计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如前述一方面所述的定位方法。
[0021] 本发明又一方面实施例提出了一种定位系统，所述定位系统包括：虚拟现实设备和声音接收器；
[0022] 其中，所述虚拟现实设备设置有方向传感器，以及声音发射器；所述声音接收器用于接收所述声音发射器发出的声波；所述虚拟现实设备还包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如前述一方面所述的定位方法。
[0023] 本发明又一方面实施例提出了一种定位系统，所述定位系统包括：虚拟现实设备和声音发射器；
[0024] 其中，所述虚拟现实设备设置有方向传感器，以及声音接收器；所述声音接收器用于接收所述声音发射器发出的声波；所述虚拟现实设备还包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如前述一方面所述的定位方法。
[0025] 本发明又一方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如前述一方面所述的定位方法。
[0026] 本发明实施例所提供的技术方案可以包含如下的有益效果：
[0027] 虚拟现实设备设置有方向传感器，以及声音发射器和声音接收器中的一个，声音接收器用于接收声音发射器发出的声波，声音发射器和声音接收器中的另一个处于固定位置，周期性确定声音接收器接收的声波频率、声音发射器发出的声波频率和方向传感器检测到的移动方向，进而确定相应周期内虚拟现实设备的移动速度，并结合相应周期内方向传感器检测到的移动方向，确定虚拟现实设备的移动轨迹，在设定参考空间内，从虚拟现实设备的初始位置开始绘制移动轨迹，以得到虚拟现实设备移动至的位置，实现了空间定位，同时也克服了光学的空间定位方法存在的诸多缺点。
附图说明
[0028] 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0029] 图1为本发明实施例所提供的一种虚拟现实设备的定位方法的流程示意图；
[0030] 图2为本发明实施例所提供的另一种虚拟现实设备的定位方法的流程示意图；
[0031] 图3为本发明实施例提供的一种虚拟现实设备的定位方法装置的结构示意图；
[0032] 图4为本发明实施例所提供的一种定位系统结构示意图；以及
[0033] 图5为本发明实施例所提供的另一种定位系统结构示意图。
具体实施方式
[0034] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0035] 下面参考附图描述本发明实施例的虚拟现实设备的定位方法、装置和系统。
[0036] 本发明实施例中，虚拟现实设备设置有方向传感器，以及声音发射器和声音接收器中的一个，声音接收器用于接收声音发射器发出的声波，声音发射器和声音接收器中的另一个处于固定位置，其中，固定位置，是指虚拟现实设备以外的固定位置，图1为本发明实施例所提供的一种虚拟现实设备的定位方法的流程示意图。
[0037] 如图1所示，该方法包括以下步骤：
[0038] 步骤101，周期性确定声音接收器接收的声波频率、声音发射器发出的声波频率和方向传感器检测到的移动方向。
[0039] 本发明实施例中，执行主体可以为独立于虚拟现实设备的设备或装置，通过有线或无线方式与虚拟现实设备通信，以传输相关数据。
[0040] 可选地，执行主体还可以为虚拟现实设备本身，例如，具体为虚拟现实设备的处理器；
[0041] 可选地，执行主体还可以为内置于虚拟现实设备中的设备或装置。
[0042] 其中，发射器发出的声波，作为一种可能的实现方式可以为
超声波。
[0043] 本发明实施例中，在各测量周期内，声音接收器确定声音接收器接收的声波频率，作为一种可能的实现方式，声音发射器发出的声波，可以为声音发射器完成一次全振动，向外发出一个
波长的波，声音发射器发出的声波频率表示各个周期内完成的全振动的次数，因此，声音发射器发出的声波频率等于各个周期内波源发出的完全波的个数。声音接收器接收声音发射器发出的声波，声音接收器接收的声波频率，即由各周期内接收到的完全波的个数决定的。当声音发射器和声音接收器有相对运动时，声音接收器接收到的频率会改变，在各个周期内，声音接收器接收到的完全波的个数增多，即接收到的声波频率增大，同样的道理，当声音接收器远离声音发射器，声音接收器在各周期内接收到的完全波的个数减少，即接收到的声波频率减小，因此，根据声音接收器在各周期内接收到的完全波的个数，可以确定对应周期内声音接收器接收到的声波频率。
[0044] 本发明实施例中，利用方向传感器检测虚拟现实设备的移动方向，例如，方向传感器例如为
陀螺仪，具体地，方向传感器根据采集到的旋
转轴所指示的方向，确定虚拟现实设备的移动方向。
[0045] 步骤102，根据接收的声波频率、发出的声波频率和移动方向，确定相应周期内虚拟现实设备的移动速度。
[0046] 具体地，在每一个周期内根据声音接收器接收的声波频率、声音发射器发出的声波频率和虚拟现实设备的移动方向，确定相应周期内虚拟现实设备的移动速度，具体地，确定方向传感器检测到的虚拟现实设备的移动方向与参考方向之间的夹
角θ，其中，参考方向是根据声音发射器发出声波的方向确定的。将夹角θ、接收的声波频率fd，以及发出的声波频率fs，代入多普勒频移公式，即可得到虚拟现实设备的移动速度v。
[0047] 需要说明的是，每一个测量周期均较小，所以在该周期内确定的虚拟现实设备的移动速度V，可以认定为在该周期内是不变的。
[0048] 步骤103，根据各周期内虚拟现实设备移动速度，以及相应周期内方向传感器检测到的移动方向，确定虚拟现实设备的移动轨迹。
[0049] 具体地，根据各周期内虚拟现实设备移动速度和周期间隔时长，确定各周期内虚拟现实设备的移动距离，并根据各周期内虚拟现实设备的移动距离，和沿各相应周期内方向传感器检测到的移动方向，绘制相应周期内移动距离，得到虚拟现实设备的移动轨迹。
[0050] 步骤104，在设定参考空间内，从虚拟现实设备的初始位置开始绘制移动轨迹，以得到虚拟现实设备移动至的位置。
[0051] 其中，设定的参考空间，是指虚拟现实设备可移动的参考空间，该参考空间也是虚拟的空间，即和现实设备实际移动的空间相对的虚拟参考空间，初始位置为虚拟现实设备在设定的参考空间中的初始位置。
[0052] 具体地，在设定的参考空间内，根据确定的虚拟现实设备的移动轨迹，从虚拟现实设备的初始位置开始，绘制虚拟现实设备的移动轨迹，以得到虚拟现实设备移动至的位置，实现虚拟现实设备的空间定位。
[0053] 本实施例的虚拟现实设备的定位方法中，周期性确定声音接收器接收的声波频率、声音发射器发出的声波频率和方向传感器检测到的移动方向，确定相应周期内虚拟现实设备的移动速度，并结合相应周期内方向传感器检测到的移动方向，确定虚拟现实设备的移动轨迹，在设定参考空间内，从虚拟现实设备的初始位置开始绘制移动轨迹，以得到虚拟现实设备移动至的位置，实现了空间定位，同时也克服了光学的空间定位方法存在的诸多缺点。
[0054] 上一实施例中描述了虚拟现实设备的空间定位方法，在实施上述的定位方法之前，需要先确定虚拟现实设备移动的参考方向，也就是说确定虚拟现实设备中的方向传感器的测量基准方向，为此，本实施例提供了另一种虚拟现实设备的定位方法的可能的实现方式，图2为本发明实施例所提供的另一种虚拟现实设备的定位方法的流程示意图。
[0055] 如图2所示，基于上一实施例，步骤101之前还可以包含如下步骤：
[0056] 步骤201，确定虚拟现实设备移动方向的参考方向。
[0057] 本发明实施例中，以虚拟现实设备中设置有声音接收器，而声音发射器设置于虚拟现实设备以外的固定位置为例进行说明，其中，虚拟现实设备例如可以为头盔、游戏
手柄等。
[0058] 其中，参考方向是根据声音发射器发出的声波的方向确定的。
[0059] 具体地，控制虚拟现实设备位于初始位置上，并背离固定位置移动，且移动的方向为声音发射器向虚拟现实设备所在的初始位置发射声波的方向，在移动过程中，方向传感器检测虚拟现实设备的移动方向，并将检测到的移动方向作为参考方向，通过确定参考方向，实现了对方向传感器的测量基准方向的确定，实现了在后续定位的过程中，精确确定虚拟现实设备的移动方向与参考方向之间的夹角，从而准确确定虚拟现实设备的移动轨迹。
[0060] 步骤203，周期性确定声音接收器接收的声波频率、声音发射器发出的声波频率和方向传感器检测到的移动方向。
[0061] 具体可参考上一实施例中的步骤102，原理相同，此处不再赘述。
[0062] 步骤204，确定方向传感器检测到的移动方向与参考方向之间的夹角θ，将夹角θ、接收的声波频率fd，以及发出的声波频率fs，代入多普勒频移公式，得到虚拟现实设备的移动速度v。
[0063] 本发明实施例中，采用
多普勒效应确定多普勒频移，进而确定虚拟现实设备的移动速度V，这是因为，多普勒效应主要内容为声音发射器发射的波长因为声音发射器和虚拟现实设备的相对运动而产生变化，当虚拟现实设备在声音发射器前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高；当虚拟现实设备在声音发射器后面时，会产生相反的效应，即波长变得较长，频率变得较低，也就是说，声音发射器和虚拟现实设备的相对运动，使得虚拟现实设备接收到的声波的频率发生了变化，即发生了频移，因此，根据声波频移的程度，利用多普勒频移公式可以计算出虚拟现实设备移动的速度。
[0064] 作为一种可能的实现方式，多普勒频移公式为 其中，c为声速，通过多普勒频移公式，即可确定每一个周期内，虚拟现实设备的移动速度V，多普勒频移公式运算简单，可以提高运算效率。
[0065] 步骤205，根据各周期内虚拟现实设备移动速度，以及相应周期内方向传感器检测到的移动方向，确定虚拟现实设备的移动轨迹。
[0066] 步骤206，在参考空间内，从虚拟现实设备的初始位置开始绘制移动轨迹，以得到虚拟现实设备移动至的位置。
[0067] 具体地，步骤205-206可以参考上一步骤中的步骤103-104，原理相同，本实施例中不再赘述。
[0068] 本实施例的虚拟现实设备的定位方法中，在进行虚拟现实设备的位置定位之前，先对虚拟现实设备中的方向传感器的初始位移方向进行校准，以确定方向传感器的参考方向，基于该参考方向，周期性确定虚拟现实设备移动过程中，方向传感器检测到的移动方向与参考方向之间的夹角，将该夹角，声音接收器接收的声波频率和声音发射器发射的声波频率，代入多普勒频移公式中，得到虚拟现实设备的移动速度，进而根据该移动速度，以及相应周期内方向传感器检测到的移动方向，确定虚拟现实设备的移动轨迹，进而得到虚拟现实设备移动至的位置，不仅实现了虚拟现实设备的空间位置的定位，同时，
软件处理的定位方法简单，效率高，不需要成本较高的硬件设备的支持，即使复杂环境也可以适用。
[0069] 为了实现上述实施例，本发明还提出一种虚拟现实设备的定位装置，虚拟现实设备设置有方向传感器，以及声音发射器和声音接收器中的一个，声音发射器和声音接收器中的另一个处于固定位置。
[0070] 图3为本发明实施例提供的一种虚拟现实设备的定位方法装置的结构示意图。
[0071] 如图3所示，该装置包括：执行模块31、确定模块32和定位模块33。
[0072] 执行模块31，用于周期性确定所述声音接收器接收的声波频率、所述声音发射器发出的声波频率和所述方向传感器检测到的移动方向；根据所述接收的声波频率、所述发出的声波频率和所述移动方向，确定相应周期内所述虚拟现实设备的移动速度。
[0073] 确定模块32，用于根据各周期内虚拟现实设备移动速度，以及相应周期内方向传感器检测到的移动方向，确定虚拟现实设备的移动轨迹；
[0074] 定位模块33，用于在设定参考空间内，从虚拟现实设备的初始位置开始绘制移动轨迹，以得到虚拟现实设备移动至的位置。
[0075] 进一步，作为本实施例的一种可能的实现方式，虚拟现实设备上设置有声音接收器，所述声音发射器处于所述固定位置且朝向所述初始位置发出声波，该装置还可以包括：校准模块。
[0076] 校准模块，用于控制所述虚拟现实设备位于所述初始位置上并背离所述固定位置移动；将在移动过程中，所述方向传感器检测到的移动方向作为所述参考方向。
[0077] 进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，上述执行模块31，具体用于：
[0078] 确定所述方向传感器检测到的移动方向与参考方向之间的夹角θ；其中，所述参考方向是根据所述声音发射器发出声波的方向确定的；
[0079] 将所述夹角θ、所述接收的声波频率fd，以及所述发出的声波频率fs，代入多普勒频移公式，得到所述虚拟现实设备的移动速度v。
[0080] 作为一种可能的实现方式，多普勒频移公式为 其中，c为声速。
[0081] 作为一种可能的实现方式，上述确定模块32，具体用于：
[0082] 根据各周期内所述虚拟现实设备移动速度和周期间隔时长，确定各周期内所述虚拟现实设备的移动距离；
[0083] 沿各周期内所述方向传感器检测到的移动方向，绘制相应周期内所述移动距离，得到所述虚拟现实设备的移动轨迹。
[0084] 需要说明的是，前述对方法实施例的解释说明也适用于该实施例的装置，此处不再赘述。
[0085] 本实施例的虚拟现实设备的定位装置中，在进行虚拟现实设备的位置定位之前，先对虚拟现实设备中的方向传感器的初始位移方向进行校准，以确定方向传感器的参考方向，基于该参考方向，周期性确定虚拟现实设备移动过程中，方向传感器检测到的移动方向与参考方向之间的夹角，将该夹角，声音接收器接收的声波频率和声音发射器发射的声波频率，代入多普勒频移公式中，得到虚拟现实设备的移动速度，进而根据该移动速度，以及相应周期内方向传感器检测到的移动方向，确定虚拟现实设备的移动轨迹，进而得到虚拟现实设备移动至的位置，不仅实现了虚拟现实设备的空间位置的定位，同时，软件处理的定位方法简单，效率高，不需要成本较高的硬件设备的支持，即使复杂环境也可以适用。
[0086] 为了实现上述实施例，本发明实施例还提供了一种虚拟现实设备，虚拟现实设备上设置有方向传感器，以及声音发射器和声音接收器中的一个，声音接收器用于接收所述声音发射器发出的声波，声音发射器和声音接收器中的另一个处于固定位置，虚拟现实设备还包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行该程序时，实现如前述方法实施例所述的定位方法。
[0087] 为了实现上述实施例，本发明实施例提出了一种定位系统。
[0088] 图4为本发明实施例所提供的一种定位系统结构示意图，如图4所示，系统包含虚拟现实设备300和声音发射器400，其中，虚拟现实设备300包含声音接收器310和方向传感器320，声音接收器310用于接收声音发射器400发出的声波，虚拟现实设备300还包括存储器330和处理器340，存储器330上存储有计算机程序，该计算机程序可在处理器340中运行，处理器340运行该程序时，实现前述方法实施例所述的定位方法。
[0089] 为了实现上述实施例，本发明实施例还提供了一种定位系统的可能的实现方式，图5为本发明实施例所提供的另一种定位系统结构示意图，如图5所示，系统包含虚拟现实设备500和声音接收器600，其中，虚拟现实设备500包含声音发射器510和方向传感器520，声音接收器600用于接收声音发射器510发出的声波，虚拟现实设备500还包括存储器530和处理器540，存储器530上存储有计算机程序，该计算机程序可在处理器540中运行，处理器540运行该程序时，实现前述方法实施例所述的定位方法。
[0090] 为了实现上述实施例，本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程度，该程序被处理器执行时，实现前述方法实施例所述的虚拟现实设备的定位方法。
[0091] 在本
说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0092] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0093]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、
片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0094] 在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定
序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(
电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，
随机存取存储器(RAM)，
只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0095] 应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、
固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据
信号实现逻辑功能的
逻辑门电路的离散
逻辑电路，具有合适的组合
逻辑门电路的
专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，
现场可编程门阵列(FPGA)等。
[0096] 本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0097] 此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0098] 上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、
修改、替换和变型。
