Centimeter-Accurate Virtual Reality GPS System for Gear VR
來源： 魔多
空間定位系統有著很悠久的歷史，從最初的星象，到後來的 「牽星術」。你可以根據牽星板測定的垂向高度，和牽繩的長度，即可換算出北極星高度角，它近似等於該地的地理緯度。
時至今日，定位技術隨著科技的發展，日漸成熟和精確。日前，Valve宣佈對一些做手勢硬體廠商，開放Lighthouse定位技術套件，空間定位技術又成為大家關注的焦點。
其實，除了大家熟知的Lighthouse，還有非常多的空間定位技術。盤點了幾種常用的空間定位技術，先來瞭解下它們：
1.GPS衛星定位技術
GPS應該是大家最熟悉的定位技術，它是利用24顆工作衛星發射信號，通過時間差測出距離，進而確定待測點的位置。因為同時利用了24顆衛星，它能夠排除一些誤差較大的數據，使得定位更精確。
去年，國際上一個戴上VR頭盔開賽車的宣傳影片火爆網路，它就是採用了GPS定位。影片如下：
Virtual Reality and Real-Life Racing Combine in Driving First
GPS定位系統覆蓋全球，而且是免費的，是非常理想的室外定位系統。但是其缺點也相當明顯：信號受建築物影響較大，衰弱很大，定位精度相對較低。而且，而定位不準會直接導致眩暈，所以在VR 領域很少採納。
2. 影像辨識（Opti Track）
應用這類定位技術，最具代表性的就是Opti Track，很多人把Opti Track定義為光學定位，但是把它定義為影像辨識，更為確切。先來看一個Opti Track應用的影片：
Motive Tutorial | Checking Marker Labels
這類定位方案的基本原理簡單的說就是利用多個紅外線發射攝影機、對室內定位空間進行覆蓋，在被追蹤物體上，放置紅外線反光點(就是我們看到的)，透過捕捉這些反光點，反射回攝影機的圖像，確定其在空間中的位置資訊。
這類定位系統有著非常高的定位精度，延遲也能達到20ms以內。它的缺點是造價非常昂貴，且供貨量很小。一個攝影機的價位就要1000美元以上，而要覆蓋一個大概5x5米的定位空間，一般需要6~10個攝影機，成本之高，可想而知。
這類系統主要應用在類似線下體驗店這樣的商用場景，家用還太昂貴。
3. 紅外光定位（Lighthouse）
這類定位技術的代表產品為HTC Vive 的Lighthouse 室內定位技術，它是目前業內精度最高的定位系統。基本原理就是利用定位光塔，對定位空間發射橫竪兩個方向掃射的雷射，在被定位物體上放置多個雷射感應接收器，透過計算兩束光線到達定位物體的角度差，解算出待測定位節點的坐標。
它以兩個垂直的面進行掃描
Lighthouse 其實是由17個獨立的光點二極管，可以無障礙地去定位方位
但是，這個定位系統也存在它的弊端，由於光路很容易被遮擋，遇到障礙物不能「拐彎」，不適用於較大的空間，Lighthouse的定位空間只有5*5米。
4. 低功耗藍牙定位（iBeacons定位）
iBeacons是蘋果公司2013年9月，發佈的行動設備用的操作系統，其所配備的新功能。它的基本原理簡單的說，就是利用有低功耗藍牙(BLE)通信功能的設備(iPhone手機或其他設備)，向周圍發送自己特有的ID，接收到該ID的應用軟體，會根據其攜帶的資訊採取一些動作。
比如，在構建有iBeacon的商場，用戶帶著iPhone，走到某個商店門前，就會自動彈出這個商戶相應的促銷資訊。
這種定位方案定位精度很低，對設備的要求也比較高，不太適用於VR行業的應用。
5.Wi-fi定位
具體來說，Wi-Fi能夠定位原理是這樣的：
1.每一個無線AP（路由器）都有一個全球唯一的MAC地址，並且一般來說無線AP在一段時間內不會移動；
2.設備在開啓Wi-Fi的情況下，即可掃描並收集周圍的AP訊號，並獲取到AP廣播出來的MAC地址；
3、設備將這些能夠標示AP的數據，發送到位置伺服器，伺服器檢索出每一個AP的地理位置，並結合每個訊號的強弱程度，計算出設備的地理位置，並返回到用戶設備；
但是，需要注意的是，位置服務商要不斷更新、補充自己的數據庫，以保證數據的準確性。
目前Wi-Fi定位系統節點耗費差不多20美元，精度為米級，也不適用於VR領域的空間定位。
6.超音波定位
這種定位技術的靈感來源於蝙蝠。蝙蝠在夜間飛行的時候，喉頭發出一種，超過人的耳朵所能聽到的高頻音波（即超音波），這種音波沿著直線傳播，一碰到物體就迅速返回來，它們用耳朵接收了這種返回來的超音波，使它門能作出準確的判斷，引導它們飛行。
在實際應用中，超音波定位的技術也有很多方案，這裡介紹一個最簡單的：利用三面垂直的牆壁進行定位。在三面有牆壁的場所，你使用的設備，可以理解為空間中某一個訊號發射點，它向周圍發射超音波，測距系統會利用發射和反射回來的音波產生的時差，乘以波速即可以算出距離。
利用三面垂直的牆壁進行定位
超音波定位的成本較低，但是由於超音波在空氣中的衰減較大，它試用於較小範圍，一般為幾十米，測量的精度為釐米級。目前應用於無人車間等場所的移動物體。
「光學+無線」最適合VR
眾所皆知，VR 眩暈是一個非常大的難題，這也意味著，它對定位精度的要求非常高，所以在小範圍內，光學是最佳的選擇。當然，在室外的大空間情況下，「光學+無線」是非常好的方法，在遇到障礙物時，無線定位可以對光學進行補充。這樣既保證了精度，也解決了光學定位容易被遮擋的難點。
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