空间传感器 跟踪定位技术，空间传感器的布置

跟踪定位技术，空间传感器的布置

#头条创作挑战赛#

要实现在虚拟空间中自由走动，并且可以和虚拟物体自然而准确的互动，跟踪定位技术是其中的关键。

从原理上讲，我们使用的测量工具是可见光、红外线、激光等等光电信号。可以测量信号的强度、方向、时间等等变量。

其中距离和角度是最重要的变量。我们可以依靠简单的数学方法来确定空间中物体的位置。

三边测量法是通过至少三条边（距离）来确定点的位置，我们已知三个距离，以三个距离为半径画圆，三个圆的交叉点就是点的位置。

GPS定位就使用了三边测量的方法来确定地球上任一点的位置。

三角测量法是通过两个角度和一个距离来确定点的位置，当我们知道两个已知点之间的长度和两个角度时，通过形成三角形来确定点的位置。

为什么要提到这两种数学方法，是因为这两种方法涉及到虚拟现实系统中空间传感器的布置。

目前也有两种定位跟踪系统空间布置的类型，由外向内（Outside-in）和由内向外（Inside-out）。

这两种方案都是现在的主流，只是使用场景和未来前景有所不同。

由外向内（Outside-in）

是把传感器固定在空间之中，用来观察确定环境中的物体的位置，所应用的就是三角测量法。

PCVR早期的代表产品HTC VIVE这款设备就是采用Outside-in的定位方式。

空间中的两侧布置两个固定的定位器，该定位器的作用是发射红外激光，两个定位器往空间中发射横竖两种信号把整个空间覆盖，使用者在空间之中，头上戴的头盔中有接收红外的装置。

已知两个定位器的距离和定位器发射到头盔接收器的两个角度，可以得到头盔的位置，也就是使用者的大概位置。

由外向内方法的优点是固定在空间中的传感器形态可以更大、性能可以更好，可以非常精确的定位使用者的位置，让使用者体验在虚拟空间中如真实般的交互体验。尤其是在VR主机游戏和大空间VR培训上使用效果很好。

缺点是限制用户的行动自由，不方便携带，需要不小的特定使用空间。

由内向外（Inside-out）

就是让传感器和使用者放在一起，比如把传感器集成到头盔里面，让电磁信号从头盔内部往外观察环境，完成互动感知。

通过头盔中的摄像头来观察外部环境，再通过光学SLAM算法来计算摄像头的位置，即用户的大概位置。

这种方式更适合VR一体机和AR、MR等便携式设备，消费者对于硬件设备的要求是轻便易携带甚至可穿戴，所以由内向外的方法天然更受到青睐。

各大厂商选择在头盔中植入摄像头，Oculus Quest 2算得上是市面上最优秀的一体机VR设备，它所使用的就是Inside-out内向外追踪定位技术，Oculus Quest 2正面配备了4颗环境摄像头。

我自己以前经常使用的HTC Vive Cosmos配备了6个定位摄像头。值得一提的是，因为摄像头都是在头盔上，如果双手或者手柄的活动范围不在摄像头范围之下，那就会出现手柄定位不好的情况，所以手柄定位方案就不赘述了。

说到最后，我认为Inside-out的空间定位必将成为主流方式，尤其是消费级的产品。而Outside-in定位则向专业级方向继续前进。

走进感知空间！Get传感器的多重身份

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大河网讯 变身“老中医”不到10分钟“把脉问诊”生成健康报告、化身“贴心管家”老人跌倒及时电话预警、变成“质检员”精密测量核准产品质量……2023世界传感器大会11月5日在郑州开幕，同期举办的科技成果展为国内外智能传感器领域的科技成果、系统解决方案、典型应用案例等提供了高水平展示平台。传感器在我们生活中都有哪些应用？一起来看它的“多重身份”——

变身“老中医” “望闻问切”手到擒来

“你的眼睛干涩吗？”“你是否容易感到疲惫？”“你的皮肤一抓就红并出现抓痕吗？”......在中国科学院微电子所展位上有一台中医四诊仪，仪器的电子屏幕上显示着一个又一个问题。“现在进行的是中医里面的问诊，体验者通过回答这些问题进行人机交互，形成量表，从而分析他的身体健康情况。”中科芯创医疗科技（成都）有限公司市场部总监崔少良介绍说。

“我们的中医四诊仪可以实现问诊、舌诊、面诊、脉诊四种诊疗方式。”崔少良介绍，脉诊是通过佩戴脉诊仪，采用全球领先的三维柔性传感器对脉位压力信号进行采集，模拟中医脉诊过程中的浮中沉取脉指法。舌诊和面诊是通过拍摄到的舌头和面部的图像，进行综合辨证分析。系统得到这些数据后，可以自动得出人体健康状况综合评价结果并提供个体化健康养生方案。

中科芯创医疗科技（成都）有限公司中医四诊仪

刚刚检测完的参展观众王女士说：“这个机器太方便了，我之前想看老中医，挂号就得好几天。这个机器现场不到十分钟就检测完了，检测完手机扫个码就能看到身体健康报告！”

崔少良说：“这台机器现在主要应用在医院的体检项目中，同时它也是一些基层中医师的出诊助手，能够切实提升基层医疗机构的中医服务能力。”

化身“贴心管家” 给家里满满的安全感

老年人独居在家突然跌倒怎么办？家里燃气泄漏怎样第一时间知晓？在汉威科技集团展位中的智慧家居安全健康与养老板块，该集团展示了他们的解决方案。

“这款产品是跌倒雷达，可以监测到老年人在家的行动轨迹，还可以定制生命体征探测功能，实时监测老年人心率、体温等。”汉威科技集团河南威果智能科技有限公司区域经理王石磊介绍，“比如老年人在家中跌倒或者是坐在椅子上一两个小时不动的情况下，该雷达会报警，向我们的手机打电话报警，同时也会将数据上传到物联网平台进行实时联动监管。”

汉威科技集团展位智慧家居安全健康与养老板块

据悉，汉威科技集团是国内最大的气体传感器及仪表制造商。气体传感器是如何应用在我们的日常生活中？燃气监测就是其中之一。

“如果家里燃气发生泄漏，我们的家用可燃气体探测报警器就会发出声光报警信号，联动电磁阀切断气源，发出电话、短信等报警通知，同时起到一个实时监测作用，可以通过物联网平台进行数字化管理。”王石磊说。

变成“质检员” 专业把关严谨认真

嗒...嗒...嗒...抬起、落下、检测，一个正在运行的银色机械臂吸引了不少观众驻足。“这是我们的三坐标测量机，它现在正在进行零部件的检测，通过传感器感知三个点，利用三维空间相对的位置关系，收集每一个零部件的基础数据，进行核对。”思瑞测量技术（深圳）有限公司营销总监刘刚说。

“我们的测量机采用红宝石探头，红宝石在耐磨性和温度感知等方面都有很强的优势，最细的探头只有0.3mm，这就保证了传感器能够最大限度地进行测量，测量精度高、速度快。”刘刚介绍，目前这台机器主要用于手机结构件、医疗器械、电子行业、汽车行业、医疗植入零件、电子零件等领域。

刘刚介绍说：“事实上，高效获取被测产品的精密数据已成为各行业关注的焦点。我们的设备具备无需气源、温带宽泛、抗震防污、方便移动、接口兼容性强5大优势，能够嵌入生产线，构成加工—检测闭环系统，打破车间测量困局，达到无论是车间在线场景、复杂曲面、深孔，还是透明反光材料检测都能变得轻而易举。”

思瑞测量技术（深圳）有限公司三坐标测量机

传感器，作为信息系统的核心组成部分，是国家工业基础能力的重要保障，在推动产业数字化、推进新型工业化方面发挥着关键支撑作用。

河南在智能传感器产业发展上取得了哪些成效？来看这份“成绩单”——

上市公司超过10家，汉威科技的气体传感器、森霸传感的热释电红外传感器、日立信的六氟化硫传感器国内市场占有率均居第一；

高标准建设了墨子实验室、智能传感器产业研究院、智能传感器中试基地等省级创新平台，省智能传感器研发服务平台加快建设；

郑州着力打造高新区智能传感谷，已集聚传感器产业链核心及关联企业3000家，综合实力居全国传感器十大园区第四位；

…… ……

“河南强化顶层设计，突出市场主体，完善政策举措，大力推动智能传感器产业高质量发展，将其列为我省重点培育的28条产业链之一。”省工业和信息化厅党组成员、副厅长李翔在2023世界传感器大会新闻发布会上介绍。

据悉，世界传感器大会已经在郑州成功举办四届，参会机构中外企和国际组织超过了20%，50%以上的企业连续四届参加。2023世界传感器大会重点围绕传感技术、发展前沿、国际发展趋势、产业化发展等热点问题进行交流，旨在促进国际交流与合作，打造具有国际影响力的千亿级智能传感器产业高地。新型压力传感器、系列智能传感器、多领域国内首创传感器等一系列备受瞩目的传感器黑科技在大会上亮相。

“世界传感器大会是全世界了解中国智能传感器产业发展的重要窗口，以及汇聚全球行业智慧和资源的重要平台。”李翔说。（文/杨露露 郭栩汝 视频/马绍坤 实习生 冯启康）

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