本發(fā)明創(chuàng)造涉及虛擬現(xiàn)實技術(shù)領域，特別涉及一種水下定位裝置、水下VR系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著科技水平的提高，水下虛擬現(xiàn)實體驗發(fā)展迅速，其通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以讓人們在同一個地點就能模擬出不同的水下場景，給人多種虛擬體驗，受到潛水愛好者的追捧。而水下虛擬現(xiàn)實一個關(guān)系性技術(shù)點在于水下定位，一方面水下虛擬現(xiàn)實體驗需要根據(jù)體驗者在水下的X、Y、Z坐標來改變虛擬影像的內(nèi)容；另一方面水下環(huán)境復雜多變，體驗者在水下體驗虛擬現(xiàn)實時由于看不到外面的真實情況，應變能力大大減弱，需要對體驗者的水下位置進行定位以保障其安全?，F(xiàn)有的水下定位裝置采用GPS定位來檢測體驗者的水平位置，深度測量儀來檢測體驗者的下潛深度，但深度測量儀價格十分昂貴，不利于水下虛擬現(xiàn)實體驗的大量推廣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明創(chuàng)造的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種生產(chǎn)成本較小的水下定位裝置、水下VR系統(tǒng)。

本發(fā)明創(chuàng)造的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

提供一種水下定位裝置，包括能夠佩戴至定位對象的卷繞裝置和卷繞于所述卷繞裝置的線纜，所述卷繞裝置包括回卷機構(gòu)，所述線纜一端連接所述回卷機構(gòu)和長度測量裝置，以使所述線纜在沒有外力的情況下能夠被完全的卷繞至卷繞裝置，另一端設置有漂浮定位裝置，所述漂浮定位裝置在水中的浮力大于回卷機構(gòu)對線纜的回卷力，從而使得該水下定位裝置在進入水下后漂浮定位裝置仍然漂浮于水面且線纜處于繃緊狀態(tài)，所述長度測量裝置監(jiān)測所述回卷機構(gòu)的回卷動作以測量所述回卷機構(gòu)釋放的線纜的長度，所述漂浮定位裝置上設置有衛(wèi)星定位裝置。

其中，所述回卷機構(gòu)包括回卷輥和對回卷輥施加回卷力的扭力機構(gòu)。

其中，所述長度測量裝置包括用于檢測所述回卷輥轉(zhuǎn)動圈數(shù)和轉(zhuǎn)動方向的轉(zhuǎn)動監(jiān)測裝置。

本發(fā)明創(chuàng)造通過衛(wèi)星定位裝置的漂浮定位裝置實時定位體驗者的水平位置，通過長度測量裝置監(jiān)測回卷機構(gòu)的回卷動作以測量所述回卷機構(gòu)釋放的線纜的長度，從而定位體驗者的下潛深度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明創(chuàng)造不需要使用價格昂貴的深度測量儀，成本較低。

還提供一種水下VR系統(tǒng)，包括防護主體，所述防護主體包括虛擬現(xiàn)實裝置，所述虛擬現(xiàn)實裝置包括顯示模塊、定位模塊和陀螺儀模塊，所述定位模塊是上述的水下定位裝置，所述虛擬現(xiàn)實裝置根據(jù)所述定位模塊的定位信號和陀螺儀模塊的陀螺儀信號來調(diào)整顯示內(nèi)容。

其中，所述防護主體是潛水頭盔或者潛水鏡，所述防護主體設置有觀察視窗，虛擬現(xiàn)實裝置啟動時，所述顯示模塊將所述觀察視窗替換為用于顯示虛擬影像的虛擬顯示視窗。

其中，所述防護主體是潛水鏡，所述顯示模塊與所述潛水鏡鉸接，所述顯示模塊可被翻動至覆蓋所述觀察視窗并朝向人眼投影。

其中，所述顯示模塊包括的邊緣設置有鎖扣件，所述顯示模塊被翻動至覆蓋所述觀察視窗時，所述鎖扣能夠鎖緊顯示模塊和潛水鏡。

其中，所述防護主體是潛水鏡，所述潛水鏡設置有滑軌，所述顯示模塊固定于所述滑軌并能夠沿所述滑軌滑動至覆蓋所述觀察視窗。

其中，所述防護主體是潛水頭盔，所述潛水頭盔的觀察視窗由變色玻璃制成，顯示裝置成像時，將所述觀察視窗由透明變?yōu)榉峭该鳎⒋上竦膱D像投影至所述變色玻璃上。

其中，所述防護主體設置有通訊接口，所述虛擬現(xiàn)實裝置與所述通訊接口通訊連接。

本發(fā)明創(chuàng)造的虛擬現(xiàn)實裝置根據(jù)定位模塊實時定位體驗者的水平位置和下潛深度，以及陀螺儀模塊的陀螺儀信號，實現(xiàn)調(diào)整顯示模塊的顯示內(nèi)容，給予體驗者更好地水下虛擬現(xiàn)實體驗，且成本較低。

附圖說明

利用附圖對本發(fā)明創(chuàng)造作進一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本發(fā)明創(chuàng)造的任何限制，對于本領域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明創(chuàng)造實施例1的使用示意圖。

圖2為本發(fā)明創(chuàng)造實施例1的水下示意圖。

圖3為本發(fā)明創(chuàng)造實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明創(chuàng)造實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明創(chuàng)造的一種水下定位裝置的轉(zhuǎn)動監(jiān)測裝置的剖面示意圖。

具體實施方式

結(jié)合以下實施例對本發(fā)明創(chuàng)造作進一步描述。

實施例1

如圖2所述，本發(fā)明創(chuàng)造的一種水下定位裝置，包括能夠被定位對象佩戴的卷繞裝置41和卷繞于卷繞裝置41上的線纜42，其中卷繞裝置41包括回卷機構(gòu)，該回卷機構(gòu)設有回卷輥411和對回卷輥411施加回卷力的扭力機構(gòu)，線纜42一端連接于回卷輥411，在扭力機構(gòu)實時對回卷輥411施加回卷力的作用下，線纜42在沒有外力的情況下能夠被完全的卷繞至卷繞裝置41，線纜42另一端設置有漂浮在水面的漂浮定位裝置43，通過增大漂浮定位裝置43與水面的接觸面積，使漂浮定位裝置43在水中的浮力稍大于回卷機構(gòu)對線纜42的回卷力，以使得該水下定位裝置在進入水下后漂浮定位裝置43仍然漂浮于水面且線纜42處于繃緊狀態(tài)。漂浮定位裝置43上設置有與岸上/水池邊的控制平臺進行有線數(shù)據(jù)通信的衛(wèi)星定位裝置，該衛(wèi)星定位裝置由GPRS感應器構(gòu)成，GPRS感應器實時定位體驗者的水平位置傳輸給控制平臺。

卷繞裝置41還設有與岸上/水池邊的控制平臺進行有線數(shù)據(jù)通信的長度測量裝置，該長度測量裝置包括用于檢測所述回卷輥411轉(zhuǎn)動圈數(shù)和轉(zhuǎn)動方向的轉(zhuǎn)動監(jiān)測裝置。具體地，參考圖5，轉(zhuǎn)動監(jiān)測裝置包括發(fā)光二極管412和光電耦合器413，其中發(fā)光二極管412設置在回卷輥411軸面上，并光電耦合器413位于在回卷輥411右上方，且光電耦合器413對準回卷輥411軸面上的發(fā)光二極管412。由于光電耦合器413受光照亮度越強輸出電壓越高，而發(fā)光源離光電耦合器413越近光電耦合器413受光照亮度強，所以回卷輥411沒轉(zhuǎn)動一圈，發(fā)光源離光電耦合器413得距離均會有遠-近-遠的變化，其輸出電壓由低變高再變低。因此轉(zhuǎn)動監(jiān)測裝置通過比較每個周期中光電耦合器413的輸出電壓變高的時間和變低的時間，就能獲得回卷輥411轉(zhuǎn)動方向，具體地，轉(zhuǎn)動監(jiān)測裝置通過判斷光電耦合器413輸出電壓為上升趨勢的時間會是否比其輸出電壓為下降趨勢的時間短，若是則回卷輥411為逆時針旋轉(zhuǎn)，若否則回卷輥411為正時針旋轉(zhuǎn)；同時，轉(zhuǎn)動監(jiān)測裝置計算光電耦合器413輸出電壓變高或變低的次數(shù)則為獲得回卷輥411轉(zhuǎn)動圈數(shù)。長度測量裝置實時監(jiān)測所述回卷機構(gòu)的回卷動作(回卷動作即回卷輥411的轉(zhuǎn)動圈數(shù)和轉(zhuǎn)動方向)，以測量得所述回卷機構(gòu)釋放的線纜42的長度，從而定位體驗者的下潛深度，并傳輸至控制平臺。

本發(fā)明創(chuàng)造通過衛(wèi)星定位裝置的漂浮定位裝置43實時定位體驗者的水平位置，通過長度測量裝置監(jiān)測回卷機構(gòu)的回卷動作以測量所述回卷機構(gòu)釋放的線纜42的長度，從而定位體驗者的下潛深度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明創(chuàng)造不需要使用價格昂貴的深度測量儀，成本較低。

如圖1和3所示，本發(fā)明創(chuàng)造的一種水下VR系統(tǒng)，包括潛水鏡，潛水鏡上設有供人眼觀察外界的透明視窗1，透明視窗1采用高韌性透明塑料制成，其中塑料的位置對應人眼位置進行設置。潛水鏡還設有由顯示模塊21、陀螺儀模塊和所述水下定位裝置(簡稱定位模塊)共同組成而成的虛擬現(xiàn)實裝置2，其中，顯示模塊21、陀螺儀模塊位于透明視窗1上方。虛擬現(xiàn)實裝置2與設于潛水鏡上的通訊接口7通訊連接，顯示模塊21、定位模塊和陀螺儀模塊通過通訊接口7與設于岸上/水池邊的控制平臺進行有線數(shù)據(jù)通信，具體地，定位模塊和陀螺儀模塊的輸出端分別連接控制平臺輸入端，控制平臺輸出端連接顯示模塊21輸入端。其中，與透明視窗1鉸接的顯示模塊21是由顯示屏和設于顯示屏表面的光學器件構(gòu)成，光學器件將顯示屏的顯示圖像傳遞至人眼，從而在人眼中形成3D圖像。另外顯示模塊21的邊緣設置有鎖扣件3，顯示模塊21被翻動至覆蓋透明視窗1后，操作鎖扣件3將顯示模塊21和潛水鏡鎖緊固定。

進行水下游動時，GPRS感應器實時定位體驗者的水平位置(下文簡稱定位信號)并發(fā)給控制平臺，陀螺儀模塊實時檢測體驗者的頭部傾斜情況(下文簡稱陀螺儀信號)并發(fā)給控制平臺，同時長度測量裝置實時定位體驗者的下潛深度(下文簡稱水深信號)并發(fā)給控制平臺?？刂破脚_根據(jù)水深信號計算出體驗者的潛水深度后，根據(jù)水深信號、定位信號和陀螺儀信號的不同實時調(diào)整顯示模塊21的顯示內(nèi)容。

體驗過程中，體驗者在潛水前先將顯示模塊21上翻，此時體驗者通過透明視窗1能夠觀察到現(xiàn)實中的場景，從而使得體驗者能夠自主的安全下潛；待體驗者安全的下潛到預定的位置和深度后，體驗者不在需要觀察現(xiàn)實中的圖像，而是需要體驗虛擬圖像時，則將顯示模塊下翻，顯示模塊21即遮擋住透明視窗并朝向人眼投影以在人眼中形成圖像，體驗者也就無法觀察到現(xiàn)實中的場景，取而代之的是觀察到顯示模塊21中的虛擬圖像，體驗者也就能夠在不受顯示場景的干擾下充分的體驗虛擬的圖像，并且結(jié)合真實的水下感受，從而獲得更加真實的水下體驗。需要說明的是，本實施例中顯示模塊21與潛水鏡的鉸接位置處于潛水鏡的上部并裸露于潛水鏡的外部，因此顯示模塊21使用時只能上下翻，并且顯示模塊具備較優(yōu)的防水結(jié)構(gòu)，以具備良好的防水性能。但本領域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要，將顯示模塊21與潛水鏡的鉸接位置處于潛水鏡設置與潛水鏡的側(cè)面，以實現(xiàn)側(cè)翻；又或者潛水鏡的內(nèi)部空間足夠大時，可以將顯示模塊21設置與潛水鏡的內(nèi)部，這樣就無需對顯示模塊21做特殊的防水處理。

還設有耳骨耳機5，該耳骨耳機5設于潛水鏡與體驗者的人耳中間，并通過通訊接口7與設于岸上/水池邊的控制平臺進行有線數(shù)據(jù)通信。在體驗者水下游動的過程中，控制平臺將音頻信號通過耳骨耳機5播放出來。

在潛水鏡外壁上還設有與控制平臺電連接的緊急呼救裝置6，體驗者在緊急情況下按下緊急呼救裝置6以向控制平臺發(fā)送呼救信息。此外，潛水鏡與體驗者的太陽穴之間還設有與控制平臺電連接的心律監(jiān)測裝置8，該心律監(jiān)測裝置8實時監(jiān)測體驗者的心律，在心律異常時自動發(fā)送呼救信息。

在水池上方還設有橫向走道和縱向走道，橫向走道和縱向走道將水池分割成多個潛水區(qū)，每個潛水區(qū)上方設置有一個牽引纜，牽引纜中有通信線纜42，具體地，通信線纜42外面包裹牽引纜。牽引纜與設于潛水服上面的接口環(huán)連接，牽引纜里面的通信線纜42則通過接口環(huán)與潛水鏡的通訊接口7可插拔地電連接，從而實現(xiàn)通訊接口7與控制平臺的數(shù)據(jù)通信。岸上/水池邊設有牽引機，牽引機與牽引纜連接，在控制平臺在接收到呼救信息后，控制平臺控制牽引機拉起牽引纜從而將體驗者拉出水面?？刂破脚_還與云端連接，從而方便客戶在云端選擇或者上傳體驗的視頻、查看體驗過程中的數(shù)據(jù)。

實施例2

參考圖4，在實施例1的基礎上，將顯示模塊21翻動的方式改為滑動，具體地，在潛水鏡的透明視窗1外表面上設置滑軌9，顯示模塊21安裝于滑軌9的一端，顯示模塊21能夠被推動使其沿滑軌9滑動至覆蓋所述透明視窗1從而阻斷透明視窗1的圖像進入人眼視線，顯示模塊21還朝向人眼投影以在人眼中形成圖像。

實施例3

本實施例的一種水下定位裝置與實施例1中的一種水下定位裝置結(jié)構(gòu)上、功能上完全一致，這里不再贅述。

本發(fā)明創(chuàng)造的一種水下VR系統(tǒng)，包括潛水頭盔，潛水頭盔上設有供人眼觀察外界的透明視窗1，透明視窗1采用高韌性變色玻璃制成，其中變色玻璃的位置對應人眼位置進行設置。潛水頭盔還設有設有由顯示模塊21、陀螺儀模塊和所述水下定位裝置(簡稱定位模塊)組合而成的虛擬現(xiàn)實裝置2，虛擬現(xiàn)實裝置2與設于潛水頭盔上的通訊接口7通訊連接，顯示模塊21、定位模塊和陀螺儀模塊通過通訊接口7與設于岸上/水池邊的控制平臺進行有線數(shù)據(jù)通信，具體地，定位模塊和陀螺儀模塊的輸出端分別連接控制平臺輸入端，控制平臺輸出端連接顯示模塊21輸入端。

體驗者在潛水體驗前，變色玻璃仍然處于透明狀態(tài)，體驗者可以良好的觀察現(xiàn)實場景，從而能夠自主、安全地進行下潛，當下潛到足夠的深度時，啟動顯示模塊21，顯示模塊21發(fā)出激發(fā)光以使透明視窗1由透明狀態(tài)變?yōu)榉峭该鳡顟B(tài)，這樣體驗者就不再觀察到現(xiàn)實中的圖像，不會受現(xiàn)實中的光源影響，并且顯示模塊21將待成像的圖像投影至變色玻璃上，從而在使體驗者獲得虛擬的圖像。同時，GPRS感應器實時定位體驗者的水平位置(下文簡稱定位信號)并發(fā)給控制平臺，陀螺儀模塊實時檢測體驗者的頭部傾斜情況(下文簡稱陀螺儀信號)并發(fā)給控制平臺，同時長度測量裝置實時定位體驗者的下潛深度(下文簡稱水深信號)并發(fā)給控制平臺?？刂破脚_根據(jù)水深信號計算出體驗者的潛水深度后，根據(jù)潛水深度、定位信號和陀螺儀信號的不同實時調(diào)整顯示模塊21的投影內(nèi)容。

還設有耳骨耳機5，該耳骨耳機5設于潛水頭盔與體驗者的人耳中間，并通過通訊接口7與設于岸上/水池邊的控制平臺進行有線數(shù)據(jù)通信。在體驗者水下游動的過程中，控制平臺將音頻信號通過耳骨耳機5播放出來。

在潛水頭盔外壁上還設有與控制平臺電連接的緊急呼救裝置6，體驗者在緊急情況下按下緊急呼救裝置6以向控制平臺發(fā)送呼救信息。此外，潛水頭盔還設有緊貼體驗者的太陽穴并與控制平臺電連接的心律監(jiān)測裝置8，該心律監(jiān)測裝置8實時監(jiān)測體驗者的心律，在心律異常時自動發(fā)送呼救信息。

在水池上方還設有橫向走道和縱向走道，橫向走道和縱向走道將水池分割成多個潛水區(qū)，每個潛水區(qū)上方設置有一個牽引纜，牽引纜中有通信線纜42，通信線纜42中有供氧管道，具體地，供氧管道外面包裹通信線纜42，通信線纜42外面包裹牽引纜。牽引纜與設于潛水服上面的接口環(huán)連接，牽引纜里面的通信線纜42則通過接口環(huán)與潛水頭盔的通訊接口7可插拔地電連接，從而實現(xiàn)通訊接口7與控制平臺的數(shù)據(jù)通信，供氧管道伸入到潛水頭盔內(nèi)部，給潛水頭盔內(nèi)部供氧。岸上/水池邊設有牽引機，牽引機與牽引纜連接，在控制平臺在接收到呼救信息后，控制平臺控制牽引機拉起牽引纜從而將體驗者拉出水面?？刂破脚_還與云端連接，從而方便客戶在云端選擇或者上傳體驗的視頻、查看體驗過程中的數(shù)據(jù)。

最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明創(chuàng)造保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明創(chuàng)造作了詳細地說明，本領域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明創(chuàng)造技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。