本發(fā)明主要涉及編碼技術(shù)，特別是涉及一種參照光源系統(tǒng)、定位發(fā)射系統(tǒng)、定位系統(tǒng)及編碼實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

室內(nèi)定位技術(shù)作為衛(wèi)星定位的輔助定位，可以解決衛(wèi)星信號到達地面時較弱、不能穿透建筑物的問題。激光定位技術(shù)是一種常見的室內(nèi)定位技術(shù)，該方案是通過在定位空間內(nèi)搭建發(fā)射激光的定位光塔，對定位空間進行激光掃射，在待定位物體上設(shè)計多個激光接收感應(yīng)器，并在接收端對數(shù)據(jù)進行運算處理，直接輸出三維位置坐標(biāo)信息。其定位流程可以由圖1所示。

為了更好地滿足待定位物體的定位需求，常常需要在定位空間中設(shè)置多個定位光束發(fā)射裝置。例如，為了防止由于遮擋使得待定位物體上的激光接收感應(yīng)器接收不到定位光束發(fā)射裝置所發(fā)射的定位光束，需要在定位空間中不同的位置設(shè)置多個定位光束發(fā)射裝置。再例如，由于激光的掃射面積有限，因此，在定位空間被擴展成多個定位空間時，需要在多個定位空間中分別設(shè)置有定位光束發(fā)射裝置，以使得多個定位光束發(fā)射裝置所發(fā)射的定位光束能夠覆蓋整個定位空間。

在定位空間中設(shè)置多個定位光束發(fā)射裝置，待定位物體在定位空間中進行移動時，設(shè)置在待定位物體上的接收器有可能會接收到來自不同定位光束發(fā)射裝置的定位光束，此時為了根據(jù)接收到的定位光束對待定物體進行定位，接收器需要對接收到的定位光束進行區(qū)分，以識別出其所接收到定位光束是從哪個定位光束發(fā)射裝置發(fā)射的。

由此，需要一種使得接收器能夠識別出其所接收到的定位光束所對應(yīng)的定位光束發(fā)射裝置的參照光源系統(tǒng)、定位發(fā)射系統(tǒng)、定位系統(tǒng)及編碼實現(xiàn)方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要提出了一種使得接收器能夠識別出其所接收到的定位光束所對應(yīng)的定位光束發(fā)射裝置的參照光源系統(tǒng)、定位發(fā)射系統(tǒng)、定位系統(tǒng)及編碼實現(xiàn)方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于輔助定位的參照光源系統(tǒng)，包括：M個參照光源，每個參照光源用于向預(yù)定的有效照射范圍發(fā)射參照光脈沖組，其中，每個參照光脈沖組包括J個脈沖，脈沖的脈沖長度和/或相鄰脈沖之間的時間間隔選自K種不同的預(yù)定脈沖長度和/或L種不同的預(yù)定時間間隔，每種預(yù)定脈沖長度和/或預(yù)定時間間隔代表一個編碼單元值，從而使得參照光脈沖組具有相應(yīng)的編碼，其中，M是大于或等于1的自然數(shù)，J、K、L均是大于或等于2的自然數(shù)。

優(yōu)選地，為每個參照光源分配一個或多個編碼，以分別代表與參照光源關(guān)聯(lián)的定位光束發(fā)射裝置的一種或多種掃射模式。

優(yōu)選地，當(dāng)參照光源作為主參照光源時，M個參照光源中的至少一個其它參照光源與主參照光源同時發(fā)射具有分配給主參照光源的編碼相同的編碼的參照光脈沖組。

優(yōu)選地，M個參照光源分成一個或多個參照光源組，每個參照光源組中至少存在兩個相關(guān)聯(lián)的參照光源，在其中一個參照光源作為主參照光源時，除了與該參照光源相關(guān)聯(lián)的參照光源，與主參照光源屬于同一參照光源組的其它參照光源與主參照光源同時發(fā)射具有分配給主參照光源的編碼相同的編碼的參照光脈沖組。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于輔助定位的定位光信號發(fā)射系統(tǒng)，包括：M個參照光源，每個參照光源用于向預(yù)定的有效照射范圍發(fā)射參照光脈沖組，其中，每個參照光脈沖組包括J個脈沖，脈沖的脈沖長度和/或相鄰脈沖之間的時間間隔選自K種不同的預(yù)定脈沖長度和/或L種不同的預(yù)定時間間隔，每種預(yù)定脈沖長度和/或預(yù)定時間間隔代表一個編碼單元值，從而使得參照光脈沖組具有相應(yīng)的編碼；以及N個定位光束發(fā)射裝置，用于以預(yù)定的掃射周期和預(yù)定的角速度向定位空間掃射定位光束，針對每個定位光束發(fā)射裝置分別分配一個不同的編碼，在定位光束發(fā)射裝置開始掃射定位光束的時刻同時，或者與定位光束發(fā)射裝置開始掃射定位光束的時間具有預(yù)定時間間隔的時刻，至少一個參照光源發(fā)射具有分配給定位光束發(fā)射裝置的編碼的參照光脈沖組，其中，M、N均是大于或等于1的自然數(shù)，J、K、L均是大于或等于2的自然數(shù)。

優(yōu)選地，每個定位光束發(fā)射裝置分別具有一種或多種掃射模式，針對每個定位光束發(fā)射裝置的每種掃射模式分別分配一個不同的編碼，在定位光束發(fā)射裝置以一種掃射模式開始掃射定位光束的時刻同時，或者與定位光束發(fā)射裝置以一種掃射模式開始掃射定位光束的時間具有預(yù)定時間間隔的時刻，至少一個參照光源發(fā)射具有分配給定位光束發(fā)射裝置的掃射模式編碼的參照光脈沖組。

優(yōu)選地，每個定位光束發(fā)射裝置適于靠近一個參照光源設(shè)置，至少一個參照光源包括靠近定位光束發(fā)射裝置設(shè)置的參照光源。

優(yōu)選地，至少一個參照光源可以包括除了設(shè)置在定位光束發(fā)射裝置的對角位置的參照光源的其余參照光源。

優(yōu)選地，定位空間可以包括多個子定位空間，多個子定位空間分成多個子定位空間組，每個子定位空間組包括預(yù)定數(shù)量個相鄰子定位空間，為不同的子定位空間組中對應(yīng)位置的定位光束發(fā)射裝置分配相同的編碼。

優(yōu)選地，在對角相鄰的兩個子定位空間中：在彼此靠近的對角位置附近，分別設(shè)置一個同步發(fā)射定位光束的定位光束發(fā)射裝置；在彼此遠離的對角位置附近，分別設(shè)置一個同步發(fā)射定位光束的定位光束發(fā)射裝置。

優(yōu)選地子定位空間對應(yīng)于水平面上的方形區(qū)域，在子定位空間中的四個角落處分別設(shè)置一個定位光束發(fā)射裝置和一個參照光源，在定位光束發(fā)射裝置開始掃射定位光束的時刻同時，或者與定位光束發(fā)射裝置開始掃射定位光束的時間具有預(yù)定時間間隔的時刻，與定位光束發(fā)射裝置屬于同一個子定位空間的四個參照光源中，除了設(shè)置在定位光束發(fā)射裝置的對角位置的一個參照光源，其它參照光源同時發(fā)射具有分配給定位光束發(fā)射裝置的編碼的參照光脈沖組。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種定位系統(tǒng)，包括：上文述及的定位光信號發(fā)射系統(tǒng)；以及多個接收器，適于固定在待定位物體的外表面的多個不同位置，用于接收定位光束以及參照光脈沖組，多個光束接收器之間的相對空間位置關(guān)系固定。

優(yōu)選地，該定位系統(tǒng)還可以包括處理器，分別與多個接收器連接，處理器根據(jù)一個掃射周期內(nèi)既接收到參照光脈沖組又接收到定位光束的接收器所接收到的參照光脈沖組的編碼，確定該接收器所接收到的定位光束所對應(yīng)的定位光束發(fā)射裝置。

優(yōu)選地，處理器可以根據(jù)多個接收器在一個掃射周期內(nèi)分別接收到定位光束的時間、角速度、相對空間位置關(guān)系以及所確定的定位光束發(fā)射裝置的預(yù)定位置，確定待定位物體的位置。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于輔助定位的參照光源的編碼實現(xiàn)方法，用于實現(xiàn)對M個參照光源所發(fā)射的參照光的編碼，該方法包括：使參照光源向預(yù)定的有效照射范圍發(fā)射參照光脈沖組，參照光脈沖組包括J個脈沖，其中，每個脈沖的脈沖長度是分別基于編碼從K種不同的預(yù)定脈沖長度選取的，每種預(yù)定脈沖長度代表一個編碼單元值，并且/或者每兩個相鄰脈沖之間的時間間隔是分別基于編碼從L種不同的預(yù)定時間間隔中選取的，每種預(yù)定時間間隔代表一個編碼單元值，其中，M是大于或等于1的自然數(shù)，J、K、L均是大于或等于2的自然數(shù)。

綜上，利用本發(fā)明的參照光源系統(tǒng)、定位發(fā)射系統(tǒng)、定位系統(tǒng)及編碼實現(xiàn)方法，可以從有限種脈沖長度和/或脈沖間隔中選取，得到不同編碼的參照光脈沖組，可以實現(xiàn)對其所關(guān)聯(lián)的定位光束發(fā)射裝置所掃射的定位光束進行編碼，從而可以使得不同定位光束發(fā)射裝置所掃射的定位光束能夠被區(qū)分。

附圖說明

通過結(jié)合附圖對本公開示例性實施方式進行更詳細的描述，本公開的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢將變得更加明顯，其中，在本公開示例性實施方式中，相同的參考標(biāo)號通常代表相同部件。

圖1示出了現(xiàn)有的激光定位方案的實現(xiàn)流程。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于輔助定位的參照光源的編碼實現(xiàn)方法的示意性流程圖。

圖3示出了參照光脈沖組的一種示意圖。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于輔助定位的參照光源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于輔助定位的定位光信號發(fā)射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖6-圖9示出了在定位空間中布置定位光信號發(fā)射系統(tǒng)的幾種狀態(tài)示意圖。

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的定位系統(tǒng)的示意性方框圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的優(yōu)選實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的優(yōu)選實施方式，然而應(yīng)該理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了使本公開更加透徹和完整，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整地傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

如前所述，在定位空間中設(shè)置多個定位光束發(fā)射裝置時，為了定位可以正常進行，需要使得定位光束發(fā)射裝置所掃射的定位光束能夠被區(qū)分。為此，可以通過對定位光束發(fā)射裝置所掃射的定位光束進行編碼，以使得定位光束能夠被區(qū)分。但是由于定位光束發(fā)射裝置所掃射的定位光束是連續(xù)發(fā)射的，使得對定位光束本身進行編碼實現(xiàn)起來比較困難。本發(fā)明人注意到，可以設(shè)置與定位光束發(fā)射裝置關(guān)聯(lián)的參照光源，通過對參照光源發(fā)出的參照光脈沖組進行編碼，以實現(xiàn)對其所關(guān)聯(lián)的定位光束發(fā)射裝置所掃射的定位光束進行編碼。

為此，本發(fā)明提出了一種用于輔助定位的參照光源的編碼實現(xiàn)方法，可以對一個或多個參照光源所發(fā)射的參照光進行編碼。

在對本發(fā)明的編碼方案進行說明前，首先就通過參照光源所發(fā)射的參照光脈沖組實現(xiàn)對定位光束發(fā)射裝置所掃射的定位光束進行編碼的原理做以簡要說明。

定位光束發(fā)射裝置可以具有一種或多種掃射模式，不同掃射模式下的掃射轉(zhuǎn)軸不同，定位光束發(fā)射裝置在每種掃射模式下發(fā)射的定位光束都可以繞該掃射模式下的掃射轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)向整個定位空間掃射定位光束。

在定位光束發(fā)射裝置以一種掃射模式開始掃射定位光束的時刻同時，或者與定位光束發(fā)射裝置以一種掃射模式開始掃射定位光束的時間具有預(yù)定時間間隔的時刻(可以是在開始掃射定位光束的時間之前的一個時刻，也可以是在開始掃射定位光束的時間之后的一個時刻)，參照光源可以發(fā)射經(jīng)過編碼后的參照光脈沖組，當(dāng)待定位物體上的接收器接收到該參照光脈沖組后就可以確定該參照光脈沖組所對應(yīng)的編碼，當(dāng)定位光束掃射到接收器時，接收器就可以根據(jù)確定的編碼判斷接收到的定位光束來自哪個定位光束發(fā)射裝置(接收器可以認定在接收到參照光的一個短時間內(nèi)所接收到的定位光束與該參照光對應(yīng)，所以通過對參照光脈沖組進行編碼以及編碼和定位光束發(fā)射裝置的對應(yīng)關(guān)系，接收器就可以知道接收到的定位光束所對應(yīng)的編碼)，從而根據(jù)所確定的定位光束發(fā)射裝置的相關(guān)信息就可以對待定位物體所處的位置進行計算。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于輔助定位的參照光源的編碼實現(xiàn)方法的示意性流程圖。

參見圖2，在步驟S110，確定M個參照光源中每個參照光源的編碼。

這里，M可以是大于或等于1的自然數(shù)，每個參照光源可以具有唯一的編碼，也可以具有多個編碼。并且參照光源的每個編碼可以對應(yīng)于一個定位光束發(fā)射裝置或?qū)?yīng)于一個定位光束發(fā)射裝置的一種掃射模式。這里，主要就參照光源的編碼的實現(xiàn)手段進行說明，對于編碼與定位光束發(fā)射裝置的對應(yīng)關(guān)系將在下文做以詳細說明。

在步驟S120，使參照光源向預(yù)定的有效照射范圍發(fā)射參照光脈沖組。

其中，本文述及的術(shù)語“參照光脈沖組”可以認為是具有一定立體角的脈沖形式的擴散光束，其可以通過多種方式產(chǎn)生。例如，參照光源可以是一個面光源，面光源以脈沖的形式向外發(fā)射具有一定張角的擴散光束，當(dāng)然，根據(jù)“參照光脈沖組”的特點，參照光源還可以有其它具體結(jié)構(gòu)，這里不再贅述。

參照光源發(fā)出的參照光脈沖組具有一定的光照度，其在傳播過程中會有一定的衰減。在參照光脈沖組的光照度衰減到小于有效接收閾值時，就不能被設(shè)置在待定位物體上的接收器感應(yīng)到。因此，這里述及的術(shù)語“有效照射范圍”指的是參照光脈沖組的光照度不小于有效接收閾值的區(qū)域，其中，有效接收閾值的具體數(shù)值與設(shè)置在待定位物體上的接收器的參數(shù)有關(guān)。

參照光源所發(fā)射的參照光脈沖組是基于步驟S110中所確定的編碼而編碼后的參照光脈沖組。

具體來說，參照光脈沖組包括J個脈沖，每個脈沖的脈沖長度是分別基于所確定的編碼從K種不同的預(yù)定脈沖長度選取的，每種預(yù)定脈沖長度代表一個編碼單元值，并且/或者每兩個相鄰脈沖之間的時間間隔是分別基于編碼從L種不同的預(yù)定時間間隔中選取的，每種預(yù)定時間間隔代表一個編碼單元值，J、K、L均是大于或等于2的自然數(shù)。

由此，可以利用脈沖長度和/或兩個相鄰脈沖之間的時間間隔的不同來實現(xiàn)對參照光源所發(fā)射的參照光脈沖組的編碼。也就是說，對于包括J個脈沖的參照光脈沖組，每個脈沖的脈沖長度和/或每兩個相鄰脈沖之間的脈沖間隔(這里，脈沖間隔是指兩個相鄰的脈沖之間的時間間隔，如圖3所示，a表示脈沖長度，b表示脈沖間隔)可以認為是一個編碼單元，對于每個編碼單元，可以從預(yù)定數(shù)量種脈沖長度和/或脈沖間隔中選取相應(yīng)的脈沖長度和/或脈沖間隔，以作為該編碼單元的編碼單元值，由此，就可以得到具有多個編碼單元值的參照光脈沖組。每個參照光脈沖組所包括的編碼單元值就可以代表該參照光脈沖組的編碼。

例如，參照光源所發(fā)射的參照光脈沖組可以包括2個脈沖，每個脈沖可以有4種脈沖長度。這樣，在利用脈沖長度的不同來實現(xiàn)對參照光源所發(fā)射的參照光脈沖組的編碼時，就存在4*4＝16，共16種脈沖組合，從而可以實現(xiàn)16個編碼。

再例如，參照光源所發(fā)射的參照光脈沖組可以包括3個脈沖，兩個相鄰脈沖之間的時間間隔可以有4種不同長度的時間間隔。這樣，在利用兩個相鄰脈沖之間的時間間隔的不同來實現(xiàn)對參照光源所發(fā)射的參照光脈沖組的編碼時，也存在4*4＝16，共16種脈沖組合，從而可以實現(xiàn)16個編碼。

另外，還可以同時利用脈沖長度和兩個相鄰脈沖之間的時間間隔來實現(xiàn)對參照光源所發(fā)射的參照光脈沖組的編碼，例如，參照光源所發(fā)射的參照光脈沖組可以包括3個脈沖，每個脈沖可以有4種脈沖長度，兩個相鄰脈沖之間的時間間隔也可以有4種不同長度的時間間隔，此時，存在4*4*4*4*4＝1024，共1024種脈沖組合，從而可以實現(xiàn)1024個編碼。

綜上，對于參照光源所發(fā)射的參照光脈沖組，可以從有限種脈沖長度和/或脈沖間隔中選取，以得到不同編碼的參照光脈沖組。由此，利用本發(fā)明的編碼實現(xiàn)方法，可以得到多個分別對應(yīng)于多個定位光束發(fā)射裝置的編碼。從而使得定位空間被擴展成多個子定位空間，每個子定位空間內(nèi)設(shè)有多個定位光束發(fā)射裝置時，設(shè)置在待定位物體上的接收器可以根據(jù)接收到的參照光脈沖組的編碼，識別出其所接收到的定位光束是由哪個定位光束發(fā)射裝置發(fā)出的。

至此，結(jié)合圖2、圖3詳細說明了本發(fā)明的用于輔助定位的參照光源的編碼實現(xiàn)方法?；谏衔氖黾暗木幋a實現(xiàn)方法，本發(fā)明還提供了一種用于輔助定位的參照光源系統(tǒng)。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于輔助定位的參照光源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

參見圖4，本發(fā)明實施例的參照光源系統(tǒng)10包括M個參照光源(見圖中的第一參照光源1-1、第二參照光源1-2……第M參照光源1-M，其中M是大于或等于1的自然數(shù))。

每個參照光源用于向預(yù)定的有效照射范圍發(fā)射參照光脈沖組。其中，每個參照光脈沖組包括J個脈沖，每個脈沖的脈沖長度和/或相鄰脈沖之間的時間間隔選自K種不同的預(yù)定脈沖長度和/或L種不同的預(yù)定時間間隔，每種預(yù)定脈沖長度和/或預(yù)定時間間隔代表一個編碼單元值，從而使得參照光脈沖組具有相應(yīng)的編碼，J、K、L均是大于或等于2的自然數(shù)。

其中，關(guān)于參照光脈沖組的編碼的部分已在上文結(jié)合圖2做了詳細說明，這里不再贅述。需要說明的是，可以為每個參照光源分配一個編碼，也可以為每個參照光源分配多個編碼。

在為每個參照光源分配一個編碼時，每個參照光源可以對應(yīng)于一個定位光束發(fā)射裝置，即每個參照光源可以與一個定位光束發(fā)射裝置相關(guān)聯(lián)，其所發(fā)射的具有一定編碼的參照光脈沖組可以用來對與其關(guān)聯(lián)的定位光束發(fā)射裝置所掃射的定位光束進行標(biāo)定。

在為每個參照光源分配多個編碼時，每個參照光源可以對應(yīng)于一個定位光束發(fā)射裝置，也可以對應(yīng)于多個定位光束發(fā)射裝置。具體來說，一個定位光束發(fā)射裝置可以具有多種掃射模式，為每個參照光源分配的多個編碼可以分別對應(yīng)于一個定位光束發(fā)射裝置的多種掃射模式，由此，設(shè)置在待定位物體上的光束接收器就可以根據(jù)所接收到的參照光脈沖組的編碼，來識別其所接收到的定位光束所對應(yīng)的掃射模式以及定位光束發(fā)射裝置。

另外，在為每個參照光源分配多個編碼時，為每個參照光源分配的多個編碼還可以對應(yīng)于多個定位光束發(fā)射裝置。即一個參照光源可以與多個定位光束發(fā)射裝置關(guān)聯(lián)，在其中一個定位光束發(fā)射裝置掃射定位光束時，該參照光源可以發(fā)射對應(yīng)于該定位光束發(fā)射裝置的編碼的參照光脈沖組。

另外，對于圖4所示的M個參照光源來說，不同的參照光源可以發(fā)射帶有不同編碼的參照光脈沖組，即不同的參照光源可以用來為不同的定位光束發(fā)射裝置所掃射的定位光束進行編碼。當(dāng)然，多個參照光源(至少兩個)也可以發(fā)射帶有相同編碼的參照光脈沖組，即多個參照光源可以用來為同一個定位光束發(fā)射裝置所掃射的定位光束進行編碼。

當(dāng)M個參照光源中某個參照光源作為主參照光源時，M個參照光源中的至少一個其它參照光源可以與主參照光源同時發(fā)射具有分配給主參照光源的編碼相同的編碼的參照光脈沖組。

其中，這里述及的“主參照光源”可以是與要編碼的定位光束發(fā)射裝置相關(guān)聯(lián)的參照光源，例如主參照光源可以是靠近定位光束發(fā)射裝置設(shè)置的參照光源，在定位光束發(fā)射裝置開始掃射定位光束時，靠近該定位光束發(fā)射裝置設(shè)置的參照光源就可以作為主參照光源發(fā)射與該定位光束發(fā)射裝置對應(yīng)的編碼的參照光脈沖組。

進一步地，圖4所示的M個參照光源還可以分成一個或多個參照光源組，每個參照光光源組可以對應(yīng)于一個子定位空間，即每個參照光源組可以用于為其所對應(yīng)的子定位空間中的定位光束發(fā)射裝置所掃射的定位光束進行編碼。并且每個參照光源組中可以至少存在兩個相關(guān)聯(lián)的參照光源，在其中一個參照光源作為主參照光源時，除了與該參照光源相關(guān)聯(lián)的參照光源，與主參照光源屬于同一參照光源組的其它參照光源與主參照光源可以同時發(fā)射具有分配給主參照光源的編碼相同的參照光脈沖組。

這里，兩個相關(guān)聯(lián)的參照光源可以優(yōu)選地是設(shè)置在一個子定位空間中對角位置的兩個參照光源。其中，關(guān)于“主參照光源”和“兩個相關(guān)聯(lián)的參照光源”的具體陳述也可以參考下文定位光束發(fā)射裝置部分的描述。

至此，結(jié)合圖4詳細說明了本發(fā)明的用于輔助定位的參照光源系統(tǒng)。由上文可知，本發(fā)明的參照光源系統(tǒng)可以用于為定位光束發(fā)射裝置所掃射的定位光束進行編碼，由此，本發(fā)明還提出了一種包括參照光源系統(tǒng)的定位光信號發(fā)射系統(tǒng)。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于輔助定位的定位光信號發(fā)射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

參見圖5，本發(fā)明實施例的定位光信號發(fā)射系統(tǒng)20包括M個參照光源(圖中第一參照光源1-1、第二參照光源1-2……第M參照光源1-M，其中M是大于或等于1的自然數(shù))和N個定位光束發(fā)射裝置(圖中第一定位光束發(fā)射裝置2-1、第二定位光束發(fā)射裝置2-2……第N定位光束發(fā)射裝置2-N，其中N是大于或等于1的自然數(shù))。

每個參照光源用于向預(yù)定的有效照射范圍發(fā)射參照光脈沖組，其中，每個參照光脈沖組包括J個脈沖，每個脈沖的脈沖長度和/或相鄰脈沖之間的時間間隔選自K種不同的預(yù)定脈沖長度和/或L種不同的預(yù)定時間間隔，每種預(yù)定脈沖長度或預(yù)定時間間隔代表一個編碼單元值，從而使得參照光脈沖組具有相應(yīng)的編碼。這里，關(guān)于參照光源的細節(jié)部分可參照上文相關(guān)描述，這里不再贅述。

每個定位光束發(fā)射裝置用于以預(yù)定的掃射周期和預(yù)定的角速度向定位空間掃射定位光束。

其中，可以通過多種方式實現(xiàn)定位光束發(fā)射裝置向其所在的定位空間掃射定位光束。例如，可以通過電機轉(zhuǎn)動掃描、MEMS掃描鏡掃描、單模光纖抖動掃描等多種方式實現(xiàn)定位光束發(fā)射裝置向其所在的定位空間掃射定位光束。當(dāng)然，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，還可以有其它實現(xiàn)方式，此處不再贅述。

預(yù)定的掃射周期(T)可以對應(yīng)于預(yù)定的角速度(ω)，也可以不對應(yīng)。例如，在定位光束發(fā)射裝置圍繞掃射轉(zhuǎn)軸做勻速圓周旋轉(zhuǎn)時，可以認為掃射周期對應(yīng)于預(yù)定的角速度，此時有T＝2π/ω。另一方面，在一些情況下，定位光束發(fā)射裝置只需要轉(zhuǎn)動不到一周，例如約四分之一周，即約90°，就可以使掃描光束完全掃描該子定位空間。這樣，在掃描光束掃描子定位空間時和不掃描子定位空間時的旋轉(zhuǎn)速度可以不同。或者，定位光束發(fā)射裝置也可以被設(shè)置為使得掃描光束在子定位空間中往復(fù)掃描。在這些情況下，T≠2π/ω。

針對每個定位光束發(fā)射裝置可以分別分配一個不同的編碼。如上文所述，每個定位光束發(fā)射裝置可以具有一種或多種掃射模式，因此，這里可以針對每個定位光束發(fā)射裝置的每種掃射模式分別分配一個不同的編碼，也可以針對每個定位光束發(fā)射裝置分配編碼，即分配給每個定位光束發(fā)射裝置的一個編碼可以對應(yīng)于該定位光束發(fā)射裝置的多種掃射模式。這里，優(yōu)選地，可以針對每個定位光束發(fā)射裝置的每種掃射模式分別分配一個不同的編碼。

在定位光束發(fā)射裝置開始掃射定位光束的時刻同時，或者與定位光束發(fā)射裝置開始掃射定位光束的時間具有預(yù)定時間間隔的時刻，至少一個參照光源發(fā)射具有分配給定位光束發(fā)射裝置的編碼的參照光脈沖組。

這里，還可以是在在定位光束發(fā)射裝置以一種掃射模式開始掃射定位光束的時刻同時，或者與定位光束發(fā)射裝置以一種掃射模式開始掃射定位光束的時間具有預(yù)定時間間隔的時刻，至少一個參照光源發(fā)射具有分配給定位光束發(fā)射裝置的掃射模式編碼的參照光脈沖組。

其中，每個定位光束發(fā)射裝置可以適于靠近一個參照光源設(shè)置，所述至少一個所述參照光源包括靠近該定位光束發(fā)射裝置設(shè)置的參照光源。換句話說，在一個定位光束發(fā)射裝置開始掃射定位光束的時刻同時，或者與定位光束發(fā)射裝置開始掃射定位光束的時間具有預(yù)定時間間隔的時刻，靠近該定位光束發(fā)射裝置設(shè)置的參照光源可以發(fā)射具有分配給定位光束發(fā)射裝置的編碼的參照光脈沖組。

進一步地，所述至少一個所述參照光源可以包括除了設(shè)置在所述定位光束發(fā)射裝置的對角位置的參照光源的其余參照光源。

如圖6所示，定位空間可以包括4個子定位空間(圖中A、B、C、D所示)，以子定位空間A為例，在每個子定位空間內(nèi)可以設(shè)有兩個定位光束發(fā)射裝置2。如圖所示，兩個定位光束發(fā)射裝置2可以分別設(shè)置在子定位空間A內(nèi)處于對角線的兩個角落處，例如可以設(shè)置在子定位空間A的左下角和右上角。

其中，靠近每個定位光束發(fā)射裝置2還可以設(shè)置一個參照光源1，可以為不同的定位光束發(fā)射裝置2分配不同的編碼，在定位光束發(fā)射裝置2向其所在的子定位空間掃射定位光束時，與其靠近的參照光源1可以發(fā)射與分配給該定位光束發(fā)射裝置2的編碼相同的編碼的參照光脈沖組。

進一步地，如圖6所示，除了靠近定位光束發(fā)射裝置2設(shè)置的參照光源，在每個子定位空間內(nèi)的其它兩個位置(如圖6所示，例如可以是其余兩個角落處)，還可以分別設(shè)有一個參照光源。以子定位空間A為例，還可以在子定位空間A的左上角和右下角處分別設(shè)置一個參照光源1。此時，不靠近定位光束發(fā)射裝置2設(shè)置的其余參照光源1可以作為輔助參照光源發(fā)射相應(yīng)編碼的參照光脈沖組。

以子定位空間A為例，左下角和右上角處的參照光源可以分別發(fā)射一種編碼的參照光脈沖組，左上角和右下角的參照光源則可以發(fā)射兩種編碼的參照光脈沖組。具體地說，在左下角的定位光束發(fā)射裝置開始掃射定位光束的時刻同時，或者與左下角的定位光束發(fā)射裝置開始掃射定位光束的時間具有預(yù)定時間間隔的時刻，左下角的參照光源可以作為“主參照光源”發(fā)射具有分配給所述左下角定位光束發(fā)射裝置的編碼的參照光脈沖組，此時，左上角和右下角的參照光源可以作為“輔助參照光源”發(fā)射與左下角的參照光源發(fā)射的參照光脈沖組具有相同編碼的參照光脈沖組，并且右上角的參照光源不發(fā)光。相應(yīng)地，在右上角的參照光源作為“主參照光源”發(fā)射參照光脈沖組時，左上角和右下角的參照光源也可以作為“輔助參照光源”發(fā)射與右上角的參照光源發(fā)射的參照光脈沖組具有相同編碼的參照光脈沖組，并且左下角的參照光源不發(fā)光。

這里，左下角的參照光源和右上角的參照光源可以認為是兩個相關(guān)聯(lián)的參照光源，在其中一個參照光源作為主參照光源時，除了與該參照光源相關(guān)聯(lián)的參照光源，同處一個子定位空間的其它參照光源可以與主參照光源同時發(fā)射具有分配給主參照光源的編碼相同的編碼的參照光脈沖組。

至此，以子定位空間A為例對圖6中一個子定位空間中的定位光束發(fā)射裝置和參照光源的發(fā)光機理做了詳細說明。另外，參見圖7，在圖6所示的基礎(chǔ)上，還可以在每個子定位空間的中心位置處設(shè)置一個參照光源。其中，中心位置處的參照光源可以發(fā)射與主參照光源相同的編碼的參照光脈沖。以子定位空間A為例，在左下角的參照光源作為“主參照光源”發(fā)射具有分配給左下角的定位光束發(fā)射裝置的編碼的參照光脈沖組時，左上角、右下角以及中心位置處的三個參照光源都可以作為“輔助參照光源”發(fā)射與左下角的參照光源發(fā)射的參照光脈沖組具有相同編碼的參照光脈沖組，并且右上角的參照光源不發(fā)光。

其中，中心位置處的參照光源在作為“輔助參照光源”發(fā)射參照光脈沖組時，其可以向不朝向“主參照光源”所在的位置發(fā)射與“主參照光源”發(fā)射的參照光脈沖組具有相同編碼的參照光脈沖組。這里，中心位置處的參照光源可以有一個或多個朝向不同的發(fā)光面，可以通過啟動不同數(shù)量的發(fā)光面或發(fā)光面的不同發(fā)光區(qū)域來實現(xiàn)向不朝向“主參照光源”所在的位置發(fā)射參照光脈沖組。

另外，對于圖6所示的定位空間來說，在對角相鄰的兩個子定位空間中(如子定位空間B和子定位空間C屬于對角相鄰，子定位空間A和子定位空間D屬于對角相鄰)，在彼此靠近的對角位置附近(如子定位空間B中左下角處和子定位空間C中右上角處)，可以分別設(shè)置一個同步發(fā)射定位光束的定位光束發(fā)射裝置，在彼此遠離的對角位置附近(如子定位空間B中右上角處和子定位空間C中左下角處)，可以分別設(shè)置一個同步發(fā)射定位光束的定位光束發(fā)射裝置。

這里述及的“同步發(fā)射”指的是發(fā)射定位光束的時間相同。例如，子定位空間B中右上角處的定位光束發(fā)射裝置和子定位空間C中左下角的定位光束發(fā)射裝置可以同時向各自所在的子定位空間掃射定位光束。在定位光束發(fā)射裝置以多種掃射模式掃射定位光束時，這里的“同步發(fā)射”還可以是掃射模式的啟動順序相同、并且每種掃射模式下掃射定位光束的時間相同。

其中，對角相鄰的兩個子定位空間中同步發(fā)射的定光束發(fā)射裝置可以具有不同的編碼，即分別與對角相鄰的兩個子定位空間中同步發(fā)射的定光束發(fā)射裝置相關(guān)聯(lián)的參照光源所發(fā)射的參照光脈沖組的編碼不同。

圖6、圖7示出了定位空間包括4個子定位空間時的狀態(tài)示意圖，其中，根據(jù)實際情況，定位空間還可以包括更多個子定位空間，并且多個子定位空間可以分成多個子定位空間組，每個子定位空間組可以包括預(yù)定數(shù)量個相鄰子定位空間?？梢詾椴煌淖佣ㄎ豢臻g組中對應(yīng)位置的定位光束發(fā)射裝置分配相同的編碼。即不同子定位空間組中對應(yīng)位置處的定位光束發(fā)射裝置和參照光源可以具有相同的布置方式并且可以同步工作。

例如圖8所示，可以將圖6所示的四個子定位空間認為是一個子定位空間組，然后可以在定位空間中按圖6所示的布置方式布置多個(這里是4個)子定位空間組，不同子定位空間組中對應(yīng)位置的定位光束發(fā)射裝置和/或參照光源可以具有相同的參數(shù)設(shè)置，并且可以同步工作。如圖7所示，A、B、C、D構(gòu)成一個子定位空間組，A′、B′、C′、D′構(gòu)成一個子定位空間組，并且子定位空間A和子定位空間A′可以認為是對應(yīng)位置的子定位空間，子定位空間A中左下角的定位光束發(fā)射裝置和子定位空間A′中左下角的定位光束發(fā)射裝置就可以認為是對應(yīng)位置的定位光束發(fā)射裝置，其可以以相同的參數(shù)同步向各自所在的子定位空間掃射定位光束。由此，可以在定位空間中重復(fù)布置多個子定位空間組，從而可以實現(xiàn)定位空間的擴展。

參見圖9，定位空間可以包括四個對應(yīng)于水平面上的方向區(qū)域的子定位空間(圖中A、B、C、D所示)，在每個子定位空間中的四個角落處可以分別設(shè)置一個定位光束發(fā)射裝置2和一個參照光源1。

在其中一個定位光束發(fā)射裝置開始掃射定位光束的時刻同時，或者與該定位光束發(fā)射裝置開始掃射定位光束的時間具有預(yù)定時間間隔的時刻，與該定位光束發(fā)射裝置屬于同一個子定位空間的四個參照光源中，除了設(shè)置在該定位光束發(fā)射裝置的對角位置的一個參照光源，其它參照光源可以同時發(fā)射具有分配給該定位光束發(fā)射裝置的掃射模式的編碼的參照光脈沖組。

以子定位空間C為例，在左下角的參照光源發(fā)射參照光脈沖組的同時，位于左上角和右下角的參照光源也可以以相同的編碼發(fā)射參照光脈沖組，而位于右上角的第一參照光源不發(fā)光。這里，之所以限定位于右上角的參照光源不發(fā)光，主要是為了防止定位過程中可能產(chǎn)生的干擾。具體來說，對于子定位空間B和子定位空間C來說，子定位空間C中左下角的定位光束發(fā)射裝置和子定位空間B中右上角的定位光束發(fā)射裝置可以同時掃射定位光束。在它們掃射定位光束的時候，假如子定位空間C中右上角的參照光源也發(fā)射參照光脈沖組，那么子定位空間B中右上角的參照光源所發(fā)射的參照光脈沖組就有可能會覆蓋子定位空間C中右上角部分區(qū)域，由于子定位空間B中右上角的參照光源所發(fā)射的參照光脈沖組的方向和子定位空間C中右上角的參照光源所發(fā)射的參照光脈沖組的方向基本一致，所以在待定位物體移動到子定位空間C的右上角部分區(qū)域時，設(shè)置在待定位物體上的接收器就有可能會接收到兩種不同的參照光脈沖組，此時就無法根據(jù)接收的參照光脈沖組，對接收到的定位光束進行區(qū)分，從而會對定位過程造成干擾。由此，在子定位空間C中左下角的定位光束發(fā)射裝置掃射定位光束的時候，除了設(shè)置在該定位光束發(fā)射裝置的對角位置(右上角)的參照光源，與該定位光束發(fā)射裝置同屬一個子定位空間中的其余三個參照光源均可以發(fā)射具有分配給該定位光束發(fā)射裝置的編碼的參照光脈沖組。

至此，以子定位空間對應(yīng)于水平面上的方形區(qū)域為例，結(jié)合圖6-9詳細介紹了幾種在子定位空間內(nèi)布置參照光源和定位光束發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖6-圖9僅是示意性的說明，基于本發(fā)明的定位光信號發(fā)射系統(tǒng)以及子定位空間的具體形狀、數(shù)量，還可以有多種不同的布置方式。例如，每個子定位空間中設(shè)置的定位光束發(fā)射裝置、參照光源的數(shù)量還可以是5個、6個等等，并且根據(jù)實際情況還可以有其它多種布置方式，這里不再贅述。

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的定位系統(tǒng)的示意性方框圖。

參見圖10，本發(fā)明實施例的定位系統(tǒng)30包括定位光信號發(fā)射系統(tǒng)20和多個接收器(如圖中第一接收器3-1、第二接收器3-2、…、第N接收器3-N所示)。

接收器的數(shù)量可以根據(jù)實際情況設(shè)定，多個接收器適于固定在待定位物體的外表面的多個不同位置，且多個光束接收器之間的相對空間位置關(guān)系固定。接收器可以接收定位光信號發(fā)射系統(tǒng)20定位光束發(fā)射裝置發(fā)射的定位光束，也可以接收定位光信號發(fā)射系統(tǒng)20中的參照光源發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出的參照光脈沖。

其中，關(guān)于定位光信號發(fā)射系統(tǒng)20已在上文做了詳細說明，這里不再贅述。

另外，如圖10所示，本發(fā)明實施例的定位系統(tǒng)30還可以包括處理器4，處理器4分別與多個接收器連接(可以是有線連接，也可以是無線連接)。

如上文所述，參照光源所發(fā)射的參照光脈沖可以用來對其所關(guān)聯(lián)的定位光束發(fā)射裝置所掃射的定位光束進行編碼，因此，處理器4可以根據(jù)一個掃射周期內(nèi)既接收到參照光脈沖組又接收到定位光束的接收器所接收到的參照光脈沖組的編碼，確定該接收器所接收到的定位光束所對應(yīng)的定位光束發(fā)射裝置，然后再根據(jù)多個接收器在一個掃射周期內(nèi)分別接收到定位光束的時間、角速度、相對空間位置關(guān)系以及所確定的定位光束發(fā)射裝置的預(yù)定位置，確定待定位物體的位置。

具體來說，參照光源發(fā)射的參照光脈沖組可以作為其所關(guān)聯(lián)的定位光束發(fā)射裝置所發(fā)射的定位光束的掃射期間的起始信號，所以可以根據(jù)接收的參照光脈沖組和定位光信號的時間差、定位光束發(fā)射裝置的角速度，確定該接收器相對于定位光束發(fā)射裝置的零角度線的偏離方向，從而可以確定該接收器相對于其所接收的參照光脈沖組所對應(yīng)的定位光束發(fā)射裝置的預(yù)估方向。

其中，零角度線是定位光束發(fā)射裝置在每個掃射周期內(nèi)掃射期間的起始時刻所掃射的定位光束在傳播方向上的平面。預(yù)估方向可以用坐標(biāo)表示，也可以用立體角表示，例如，預(yù)估方向可以是偏離定位光束發(fā)射裝置的零角度線一定立體角時的方向，也可以是相對于定位光束發(fā)射裝置的方向。

根據(jù)多個接收器相對于定位光束發(fā)射裝置的預(yù)估方向以及多個接收器之間的預(yù)定相對空間位置關(guān)系，就可以確定待定位物體的位置信息。

進一步地，如上文所述，定位光束發(fā)射裝置可以以多種掃射模式向其所在的子定位空間掃射定位光束。這里定位光束發(fā)射裝置可以以兩種掃射模式為例，與定位光束發(fā)射裝置關(guān)聯(lián)的參照光源可以分別發(fā)出對應(yīng)于兩種掃射模式的參照光脈沖組。下面以定位光束發(fā)射裝置發(fā)射分別向其所在的子定位空間橫向掃射定位光束和縱向掃射定位光束為例，對確定待定位物體的位置的過程做進一步詳細說明。

在定位光束發(fā)射裝置在每個掃射周期內(nèi)發(fā)射兩種定位光束時，接收器可以在每個掃射周期內(nèi)接收到分別對應(yīng)于兩種掃射模式的定位光束和參照光脈沖組。

由此，可以根據(jù)在同一個掃射周期內(nèi)分別接收到橫向掃射模式下的參照光脈沖組和縱向掃射模式下的參照光脈沖組的多個接收器在兩種掃射模式下接收到的定位光束和相應(yīng)的參照光脈沖組的接收時間差，確定多個接收器在橫向掃射模式下分別對應(yīng)于同一定位光束發(fā)射裝置的第一方向和多個接收器在縱向掃射模式下分別對應(yīng)于同一定位光束發(fā)射裝置的第二方向。對于同一接收器來說，定位光束發(fā)射裝置和接收器都處于第一方向和第二方向所在的平面上，因此這兩個平面的交線方向即為該接收器相對于定位光束發(fā)射裝置的方向。由此，可以確定多個接收器所處的交線方向，然后根據(jù)多個接收器之間的相對空間位置關(guān)系就可以得出待定位物體所處的三維位置信息。

上文中已經(jīng)參考附圖詳細描述了根據(jù)本發(fā)明的參照光源系統(tǒng)、定位發(fā)射系統(tǒng)、定位系統(tǒng)及編碼實現(xiàn)方法。

以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的各實施例，上述說明是示例性的，并非窮盡性的，并且也不限于所披露的各實施例。在不偏離所說明的各實施例的范圍和精神的情況下，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。本文中所用術(shù)語的選擇，旨在最好地解釋各實施例的原理、實際應(yīng)用或?qū)κ袌鲋械募夹g(shù)的改進，或者使本技術(shù)領(lǐng)域的其它普通技術(shù)人員能理解本文披露的各實施例。