本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備通信技術(shù)，尤其是一種虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備與計(jì)算機(jī)主機(jī)的通信連接技術(shù)。

背景技術(shù)：

虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality，VR)技術(shù)是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，提供給用戶關(guān)于視覺等感官的模擬，讓用戶仿佛身臨其境，在用戶進(jìn)行位置移動時，個人計(jì)算機(jī)(Personal Computer，PC)端會立即進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算，將精確的三維虛擬世界視頻傳回顯示設(shè)備產(chǎn)生臨場感。

虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備可以分為兩大類：一類為頭戴式顯示設(shè)備，用于顯示計(jì)算機(jī)模擬的虛擬現(xiàn)實(shí)，通常用眼罩或頭盔的形式，頭戴式顯示器能以比普通顯示器更小的體積產(chǎn)生一個廣視角的畫面，一般視角都會超過90度；另一類為人機(jī)交互設(shè)備，用于將用戶的動作與操作反饋給主機(jī)，通常用操作手柄的形式。

目前現(xiàn)有技術(shù)中PC端虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)現(xiàn)方案通常包括2個激光定位燈塔，2個操作手柄，1個VR頭戴顯示設(shè)備，其中頭戴顯示設(shè)備通過一根HDMI(High Definition Multimedia Interface，高清晰度多媒體接口)線和一根USB(Universal Serial Bus，通用串行總線)線直接連接PC主機(jī)。

頭戴顯示設(shè)備上報到PC端主機(jī)的信息包括但不限于：IMU慣性測量單元采集的頭戴顯示設(shè)備姿態(tài)信息、光線傳感器(Light Sensor)采集的數(shù)據(jù)、瞳距信息等輔助信息，手柄端的手柄姿態(tài)信息和光線傳感器采集的數(shù)據(jù)。手柄端以無線通信的方式和頭戴顯示設(shè)備建立通信連接，將手柄自身的數(shù)據(jù)發(fā)送到頭戴顯示設(shè)備上，再由頭戴顯示設(shè)備通過USB線轉(zhuǎn)發(fā)到PC端，而這種數(shù)據(jù)傳輸方式在實(shí)際應(yīng)用中存在一個嚴(yán)重問題，即手柄是以無線方式連接頭戴顯示設(shè)備，應(yīng)用中如果存在干擾可能導(dǎo)致手柄的數(shù)據(jù)包丟包等狀況發(fā)生。

為解決上述問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)新增了另一條手柄與PC端數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂剑陬^戴顯示設(shè)備與PC端主機(jī)數(shù)據(jù)傳輸路徑中增加了一個無線中繼器模塊，有效的解決了數(shù)據(jù)丟包問題，保證了整個數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提升了虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的用戶體驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是：提供一種虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備與計(jì)算機(jī)主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸方法與裝置，有效的解決數(shù)據(jù)丟包問題，保證整個數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：所述數(shù)據(jù)傳輸裝置包括兩個手柄以及兩個激光定位燈塔，一個頭戴顯示設(shè)備，一個無線中繼器，一臺PC主機(jī)，其中頭戴顯示設(shè)備通過一根USB線和一根HDMI線與無線中繼器相連，無線中繼器再通過一個USB線和一根HDMI線與PC主機(jī)相連。兩個手柄通過無線信道同時與中繼器和頭戴顯示設(shè)備相連。

所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)工作流程為：

頭戴顯示設(shè)備通過中繼器(USB HUB)連接到主機(jī)上，其上報的數(shù)據(jù)包括但不限于：頭戴顯示設(shè)備IMU數(shù)據(jù)包，頭戴顯示設(shè)備光線傳感器數(shù)據(jù)包，手柄姿態(tài)信息和光線傳感器數(shù)據(jù)包；

在手柄姿態(tài)信息和光線傳感器數(shù)據(jù)包傳輸過程中，中繼器起到了無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的功能，因?yàn)槭直黾恿艘粭l數(shù)據(jù)上報的通道，所以與現(xiàn)有技術(shù)中單無線通道的方案相比，通過數(shù)據(jù)冗余方法能顯著降低手柄到PC端主機(jī)的數(shù)據(jù)丟包率。

中繼器(USB HUB)本身作為一個新的USB設(shè)備連接到PC端主機(jī)上，其上報的數(shù)據(jù)包括但不限于：手柄姿態(tài)信息和光線傳感器(LightSensor)數(shù)據(jù)包。原始數(shù)據(jù)到達(dá)PC端后經(jīng)過一系列的姿態(tài)空間位置解析計(jì)算流程，最終得到頭戴顯示設(shè)備與手柄的姿態(tài)空間位置信息。

所述的姿態(tài)空間位置解析計(jì)算流程為：

通過USB驅(qū)動獲得原始的IMU和LightSensor數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)填充到相應(yīng)的環(huán)形緩沖區(qū)(Ringbuffer)當(dāng)中，所述的環(huán)形緩沖區(qū)(Ringbuffer)是驅(qū)動和算法傳遞數(shù)據(jù)的媒介。之后進(jìn)行數(shù)據(jù)包沖突檢測，當(dāng)判定原始IMU與Light Sensor數(shù)據(jù)有效時，定位算法獲得原始數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得相應(yīng)對象的姿態(tài)和位置；預(yù)測算法通過計(jì)算在先的一定時間段內(nèi)的相應(yīng)對象的姿態(tài)和位置，預(yù)測未來一定時間段內(nèi)相應(yīng)對象的姿態(tài)和位置。

所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)包傳輸沖突判斷方式：

本發(fā)明技術(shù)方案中，由于手柄會通過無線方式同時向頭戴顯示設(shè)備和中繼器發(fā)送姿態(tài)和位置信息，因此需要在數(shù)據(jù)處理流程中設(shè)置數(shù)據(jù)包沖突檢測步驟，即在正常情況下，手柄的原始數(shù)據(jù)會既通過VR頭戴顯示設(shè)備到達(dá)PC端，又通過中繼器到達(dá)PC端，或在某種情況下，僅只有一路到達(dá)PC端，如果兩路數(shù)據(jù)都上報到PC端，則發(fā)生沖突，在數(shù)據(jù)進(jìn)入定位算法之前，需要過濾掉冗余的數(shù)據(jù)包，保證僅一路數(shù)據(jù)進(jìn)入算法；

可選的，在發(fā)生數(shù)據(jù)包沖突的情況下，可用算法過濾掉頭戴顯示設(shè)備返送的數(shù)據(jù)包；

可選的，在發(fā)生數(shù)據(jù)包沖突的情況下，可用算法過濾掉中繼器返送的數(shù)據(jù)包。

通過USB驅(qū)動獲得原始的IMU和LightSensor數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包中還包含得到當(dāng)次LightSensor數(shù)據(jù)的激光定位燈塔的掃描軸和掃描計(jì)數(shù)值，通過判斷某一掃描軸當(dāng)前掃描計(jì)數(shù)是否大于此掃描軸之前計(jì)數(shù)，確定回傳的數(shù)據(jù)包是否發(fā)生沖突。

本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)為：

在虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴顯示設(shè)備與計(jì)算機(jī)主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸路徑中增加中繼器，并且為中繼器增加無線轉(zhuǎn)發(fā)功能，通過雙路數(shù)據(jù)回傳，有效解決手柄端無線信道受到干擾引起的數(shù)據(jù)包丟包問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的一種虛擬現(xiàn)實(shí)定位數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)原理圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一種改進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)定位數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)原理圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中定位數(shù)據(jù)處理流程圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中數(shù)據(jù)包沖突檢測流程圖；

具體實(shí)施方式

如背景技術(shù)中所述，現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備與計(jì)算機(jī)主機(jī)的通信方法存在限制條件多，在交互手柄姿態(tài)與位置信息數(shù)據(jù)回傳時，會出現(xiàn)數(shù)據(jù)包丟包等問題。

本發(fā)明技術(shù)方案通過在虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴顯示設(shè)備與計(jì)算機(jī)主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸路徑中增加中繼器，并且為中繼器增加無線轉(zhuǎn)發(fā)功能，通過雙路數(shù)據(jù)回傳，有效解決手柄端無線信道受到干擾引起的數(shù)據(jù)包丟包問題，從而使虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的用戶體驗(yàn)得到進(jìn)一步提升。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的一種虛擬現(xiàn)實(shí)定位數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)原理圖；

所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括兩個手柄(101)以及兩個激光定位燈塔(104與105)，一個頭戴顯示設(shè)備(102)，一臺PC主機(jī)(103)，其中頭戴顯示設(shè)備通過一根USB線和一根HDMI線與PC主機(jī)相連。兩個手柄(101)通過無線信道向頭戴顯示設(shè)備發(fā)送姿態(tài)與位置信息數(shù)據(jù)，頭戴顯示設(shè)備通過USB線向PC主機(jī)傳輸頭戴顯示設(shè)備自身與收到的手柄上傳的姿態(tài)與位置信息數(shù)據(jù)，通過HDMI線接收主機(jī)發(fā)送的視頻與音頻數(shù)據(jù)。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一種改進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)定位數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)原理圖；

所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括兩個手柄(201)以及兩個激光定位燈塔(204與205)，一個頭戴顯示設(shè)備(202)，一個無線中繼器(206)，一臺PC主機(jī)(203)，其中頭戴顯示設(shè)備通過一根USB線和一根HDMI線與無線中繼器相連，無線中繼器再通過一個USB線和一根HDMI線與PC主機(jī)相連。兩個手柄通過無線信道同時與中繼器和頭戴顯示設(shè)備相連，頭戴顯示設(shè)備通過USB線經(jīng)過中繼器向PC主機(jī)傳輸頭戴顯示設(shè)備自身與收到的手柄上傳的姿態(tài)與位置信息數(shù)據(jù)，通過HDMI線經(jīng)過中繼器接收主機(jī)發(fā)送的視頻與音頻數(shù)據(jù)。

所述中繼器(USB HUB)本身作為一個新的USB設(shè)備連接到PC端主機(jī)上，其上報的數(shù)據(jù)包括但不限于：手柄姿態(tài)信息和光線傳感器(LightSensor)數(shù)據(jù)包。原始數(shù)據(jù)到達(dá)PC端后經(jīng)過一系列的姿態(tài)空間位置解析計(jì)算流程，最終得到頭戴顯示設(shè)備與手柄的姿態(tài)空間位置信息。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中定位數(shù)據(jù)處理流程圖；

所述的姿態(tài)空間位置解析計(jì)算流程為：

步驟301：IMU慣性測量單元與光線傳感器(LightSensor)獲得原始的姿態(tài)與位置信息數(shù)據(jù)；

步驟302：USB驅(qū)動獲得原始的IMU和LightSensor定位信息數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)填充到相應(yīng)的環(huán)形緩沖區(qū)(Ringbuffer)當(dāng)中，所述的環(huán)形緩沖區(qū)(Ringbuffer)是驅(qū)動和算法傳遞數(shù)據(jù)的媒介。

步驟303：進(jìn)行數(shù)據(jù)包沖突檢測，即判斷頭戴顯示設(shè)備與手柄回傳的定位信息數(shù)據(jù)是否為同一組定位數(shù)據(jù)；

可選的，在發(fā)生數(shù)據(jù)包沖突的情況下，可用算法過濾掉頭戴顯示設(shè)備返送的數(shù)據(jù)包；

可選的，在發(fā)生數(shù)據(jù)包沖突的情況下，可用算法過濾掉中繼器返送的數(shù)據(jù)包。

當(dāng)判定原始IMU與Light Sensor數(shù)據(jù)有效時，進(jìn)入步驟304；

步驟304：定位算法獲得步驟301所述原始數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得相應(yīng)對象的姿態(tài)和位置信息；

步驟305：預(yù)測算法通過計(jì)算在先的一定時間段內(nèi)的相應(yīng)對象的姿態(tài)和位置，預(yù)測未來一定時間段內(nèi)相應(yīng)對象的姿態(tài)和位置。

步驟306：確定相應(yīng)對象的姿態(tài)空間位置信息，指導(dǎo)調(diào)整視頻、音頻的輸出。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中數(shù)據(jù)包沖突檢測流程圖；

所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)包傳輸沖突判斷方式：

本發(fā)明技術(shù)方案中，由于手柄會通過無線方式同時向頭戴顯示設(shè)備和中繼器發(fā)送姿態(tài)和位置信息，因此需要在數(shù)據(jù)處理流程中設(shè)置數(shù)據(jù)包沖突檢測步驟，即在正常情況下，手柄的原始數(shù)據(jù)會既通過VR頭戴顯示設(shè)備到達(dá)PC端，又通過中繼器到達(dá)PC端，或在某種情況下，僅只有一路到達(dá)PC端，如果兩路數(shù)據(jù)都上報到PC端，則發(fā)生沖突，在數(shù)據(jù)進(jìn)入定位算法之前，需要過濾掉冗余的數(shù)據(jù)包，僅保證一路數(shù)據(jù)進(jìn)入算法；

可選的，在發(fā)生數(shù)據(jù)包沖突的情況下，可用算法過濾掉頭戴顯示設(shè)備返送的數(shù)據(jù)包；

可選的，在發(fā)生數(shù)據(jù)包沖突的情況下，可用算法過濾掉中繼器返送的數(shù)據(jù)包。

如附圖4所示，步驟401：通過USB驅(qū)動獲得原始的IMU和LightSensor數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包中還包含得到當(dāng)次LightSensor數(shù)據(jù)的激光定位燈塔的掃描軸和掃描計(jì)數(shù)值；

步驟402：判斷某一掃描軸當(dāng)前掃描計(jì)數(shù)是否大于此掃描軸之前計(jì)數(shù)，如果當(dāng)前掃描計(jì)數(shù)大于此掃描軸之前計(jì)數(shù)，則進(jìn)入步驟403；如果當(dāng)前掃描計(jì)數(shù)不大于此掃描軸之前計(jì)數(shù)，則進(jìn)入步驟404；

步驟403：判定數(shù)據(jù)包為非沖突數(shù)據(jù)包，進(jìn)而更新姿態(tài)與位置信息記錄；

步驟404：判斷當(dāng)前掃描軸的掃描計(jì)數(shù)器是否發(fā)生回轉(zhuǎn)，如果發(fā)生回轉(zhuǎn)，則進(jìn)入步驟403，如果未發(fā)生回轉(zhuǎn)，則進(jìn)入步驟405；

步驟405：判定數(shù)據(jù)包為沖突數(shù)據(jù)包，通過預(yù)設(shè)算法過濾掉冗余的數(shù)據(jù)包；

本發(fā)明實(shí)施例還公開了一種無線中繼器裝置，所述無線中繼器裝置包含用于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線傳輸裝置，具有無線接收與傳輸功能；同時，具有有線傳輸功能，可通過USB線傳輸相應(yīng)數(shù)據(jù)，通過HDMI線進(jìn)行視頻、音頻的傳輸。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述實(shí)施例的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，該程序可以存儲于以計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中，存儲介質(zhì)可以包括：ROM、RAM、磁盤或光盤等。

以上所述，僅為本發(fā)明具體實(shí)施方式。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。