CN209270798U - 一种高清mr装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高清MR装置及系统，包括头戴式MR设备，还包括与头戴式MR设备通信连接的WiGig通信器，所述WiGig通信器包括转接板，通信接口，基带处理器，射频芯片和阵列天线，所述通信接口依次通过基带处理器和射频芯片与阵列天线连接，所述转接板设置有HDMI接口，USB接口和信息传输接口，所述HDMI接口与头戴式MR设备的输入端连接，所述USB接口与头戴式MR设备的输出端连接，所述信息传输接口与通信接口连接。本实用新型提供了一种高清MR装置，解决了目前的MR装置不能兼顾使用方便和成像质量高的问题，提供一种在保证用户使用方便和活动自由的同时保证MR装置成像质量的高清MR装置。

Description

一种高清MR装置及系统

技术领域

本实用新型涉及MR装置领域，尤其涉及一种高清MR装置及系统。

背景技术

混合现实MR(Mixed Reality)，指的是合并现实世界和虚拟世界从而产生新的可视化环境，在新的可视化环境里，物理和数字对象共存，并实现互动。它是虚拟现实技术的进一步发展，该技术通过在虚拟环境中引入现实场景信息，在虚拟世界、现实世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路，以增强用户体验的真实感。目前的MR装置分为智能眼镜类型，一体式类型和头戴式计算机类型。智能眼镜类型和一体式类型，价格低廉，体验较差；头戴式计算机类型，需要一台高性能计算机进行图像显示和计算，成像质量高，体验最好。

对于体验最好的头戴式计算机类型，头戴式MR通过两条线和计算机相连，其中USB数据线充当电源线，从计算机的USB端口给MR装置供电，同时，MR装置上的两颗摄像头和九轴传感器数据通过USB数据线传输给计算机；游戏手柄将 MR装置用户的手臂运动数据通过蓝牙数据链路发送给计算机；计算机根据游戏手柄返回的数据和头戴式MR设备返回的九轴传感器运动数据和摄像头数据进行高性能计算，将最终计算生成的视频数据通过HDMI数据接口传输给MR装置，并投射在MR装置的显示设备上。

但是，现有的头戴式MR设备需要两条数据线和计算机相连，限制了用户的活动范围，削减了用户体验的沉浸感，而且在体验之前需要提前向系统中输入活动范围参数。故而，头戴式MR设备虽然具有成像质量高的优点，但在使用的方便和活动自由的程度上却远远小于智能眼镜类型和一体式类型。具体而言，现有的MR装置中，为了保证成像质量，最终计算生成的视频数据通过HDMI数据接口传输给MR装置，并投射在MR装置的显示设备上，而HDMI视频的数据速率比较大，一般的无线通信技术无法实现高清视频的传输，故而，目前的高成像质量MR 装置均是有线装置，使用并不方便，限制了用户的活动。如果采用无线通信以保证用户使用方便，则必须牺牲成像质量来实现，因此，当前的MR装置中使用方便和成像质量高往往无法兼顾。对此，如果存在一种在保证用户使用方便和活动自由的同时，保证MR装置成像质量的高清MR装置，则可以解决目前实际使用中 MR装置存在的问题。

发明内容

本实用新型提供了一种高清MR装置及系统，旨在解决目前的MR装置不能兼顾使用方便和成像质量高的问题，提供一种在保证用户使用方便和活动自由的同时保证MR装置成像质量的高清MR装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种高清MR装置，包括头戴式MR设备，还包括与头戴式MR设备通信连接的WiGig通信器，所述WiGig通信器包括转接板，通信接口，基带处理器，射频芯片和阵列天线，所述通信接口依次通过基带处理器和射频芯片与阵列天线连接，所述转接板设置有HDMI接口，USB接口和信息传输接口，所述HDMI接口与头戴式MR设备的输入端连接，所述USB接口与头戴式MR设备的输出端连接，所述信息传输接口与通信接口连接。

与现有技术相比，本实用新型公开的一种高清MR装置，通过设置WiGig通信器，实现头戴式MR设备的无线通信。由于头戴式MR设备通过WiGig技术实现无线通信，而WiGig技术是一种更快的短距离无线技术，WiGig使用60GHz的频段，遵从802.11ad标准，支持高达7Gbps的数据传输速率，比传统的Wi-Fi技术快10倍。WiGig技术融合了UWB技术和Wi-Fi技术，同时具备高稳定性和低功耗的特征，支持波束成型技术，支持10米以上的可靠通信。因而可以支持高清视频的无线传输，保证用户使用方便和活动自由的同时保证MR装置成像质量。本实用新型根据当前有线MR装置对用户体验带来的不变事实，基于当前最新的 WiGig技术，提出了一种无线MR装置，该种高清MR装置可以去除现有MR装置与计算机相连的两条数据线，改造成无线MR装置，也可以在设计之初将该无线通信模块集成到MR装置中。本实用新型提供了一种高清MR装置，解决了目前的MR 装置不能兼顾使用方便和成像质量高的问题，提供一种在保证用户使用方便和活动自由的同时保证MR装置成像质量的高清MR装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种高清MR系统，包括计算机和高清 MR装置，所述高清MR装置为本实用新型公开的一种高清MR装置，还包括PC端 WiGig通信器，所述计算机与PC端WiGig通信器连接，计算机通过PC端WiGig 通信器与高清MR装置通信连接。

与现有技术相比，本实用新型公开的一种高清MR系统，通过设置WiGig通信器和PC端WiGig通信器，实现头戴式MR设备与计算机的无线通信。由于计算机和头戴式MR设备间通过WiGig技术实现无线通信，而WiGig技术是一种更快的短距离无线技术，WiGig使用60GHz的频段，遵从802.11ad标准，支持高达 7Gbps的数据传输速率，比传统的Wi-Fi技术快10倍。WiGig技术融合了UWB技术和Wi-Fi技术，同时具备高稳定性和低功耗的特征，支持波束成型技术，支持 10米以上的可靠通信。因而可以支持高清视频的无线传输，保证用户使用方便和活动自由的同时保证MR装置成像质量。本实用新型根据当前有线MR装置对用户体验带来不便的事实，基于当前最新的WiGig技术，提出了一种无线MR装置，该种高清MR装置可以去除现有MR装置与计算机相连的两条数据线，改造成无线 MR装置，也可以在设计之初将该无线通信模块集成到MR装置中。本实用新型提供了一种高清MR系统，解决了目前的MR系统不能兼顾使用方便和成像质量高的问题，提供一种在保证用户使用方便和活动自由的同时保证MR装置成像质量的高清MR系统。

附图说明

图1是本实用新型一种高清MR装置的原理框图1；

图2是本实用新型一种高清MR装置的原理框图2；

图3是本实用新型一种高清MR系统的PC端WiGig通信器的原理框图；

图4是本实用新型一种高清MR系统的计算机和PC端WiGig通信器的一个实施例示意图；

图5是本实用新型一种高清MR系统的计算机和PC端WiGig通信器的另一个实施例示意图；

图6是本实用新型一种高清MR系统的结构框图1；

图7是本实用新型一种高清MR系统的结构框图2。

具体实施方式

如图1所示，一种高清MR装置，包括头戴式MR设备，还包括与头戴式MR设备通信连接的WiGig通信器，所述WiGig通信器包括转接板，通信接口，基带处理器，射频芯片和阵列天线，所述通信接口依次通过基带处理器和射频芯片与阵列天线连接，所述转接板设置有HDMI接口，USB接口和信息传输接口，所述HDMI 接口与头戴式MR设备的输入端连接，所述USB接口与头戴式MR设备的输出端连接，所述信息传输接口与通信接口连接。

所述WiGig通信器在连接头戴式MR设备的一端设计转接板，把HDMI接口的数据和USB接口的数据通过通信接口传输基带处理器中，原来的HDMI数据线和 USB数据线已经被移除，其接口的数据通过转接板连接到基带处理器的通信接口，原来的数据传输链路已经转移到WiGig无线链路。现有技术中头戴式MR通过HDMI 数据接口接收最终计算生成的视频数据，并投射在MR装置的显示设备上，未经压缩的HDMI视频的数据速率比较大，利用专门设计的实时压缩算法，集成在数据转接板上，使其所需要的数据吞吐率减小到1.2Gbps，同时头戴式MR设备上的3D摄像头外加九轴传感器所需要的数据吞吐率为600Mbps，总共所需的数据吞吐率为1.8Gbps。本实用新型中采用的WiGig无线传输解决方案，可以最高提供4.7Gbps的数据吞吐率，可以支持高清视频的无线传输，保证用户使用方便和活动自由的同时保证MR装置成像质量。

本实用新型所述一种高清MR装置，所述WiGig通信器设置在头戴式MR设备上。将WiGig通信器设置在头戴式MR设备上，可以减少外部构件，进一步方便用户使用。

本实用新型所述一种高清MR装置，所述阵列天线包括阵列单元和收发切换开关，所述阵列单元与收发切换开关连接。所述阵列天线具有收发切换开关，支持在功率放大器(PA)输出端口和低噪声放大器(LNA)输入端口共享一个公用的天线端口，阵列天线由8个单元组成，支持少于8阵列单元的子阵列工作模式；射频芯片工作在免执照的57到66GHz频段，其集成的调制解调器支持IEEE 802.11ad调制和编码方案(MCSs)0到12(π/2-BPSK,π/2-QPSK和16-QAM)，具有8个可切换收发天线单元，支持子阵列工作模式，每个天线单元相移可达 360°，功耗较低：发射模式下，四天线单元工作模式下1dB压缩点功率为1060mW，接收模式下，功耗为640mW，睡眠模式下，功耗仅有20mW。同时该射频芯片具有与基带处理器直接的控制接口，支持固件升级和软件调试。基带处理器集成了符合IEEE 802.11ad标准的媒体访问控制器(MAC)，基带物理层收发器(PHY)和模拟前端(AFE)，同时集成了用于控制和管理功能的片上处理器和存储器。

如图1所示，所述WiGig通信器还包供电设备，所述供电设备为WiGig通信器和头戴式MR设备供电。该实用新型的一个实施例中在WiGig通信器中集成供电设备，避免外接供电需要设置，从而设备影响MR装置的使用。并且，由于去除了与计算机的线缆连接，也就去除了计算机对头戴式MR设备的电源供给通道，故而，在本实用新型的一个实施例中，通过在WiGig通信器上设置供电设备，供电设备为WiGig通信器和头戴式MR设备供电。

如图2所示，所述射频芯片和阵列天线连接构成发射组，所述WiGig通信器包括多个发射组，基带处理器与每个发射组的射频芯片连接。本实用新型的一个实施例中，采用的WiGig基带处理器支持阵列天线，并支持阵列天线的子阵列操作模式，使得从计算机向头戴式MR设备传输视频数据和头戴式MR设备向计算机传输九轴传感器数据和摄像头数据可以共用一个基带处理器，而不需要像其他的无线射频解决方案，每个数据通道需要一个基带处理器。并且，由于在一个基带处理器上增加一个射频芯片并增加一个阵列天线分布在头戴式MR设备的不同位置，可以使用户在游戏体验时具有更好的抗遮挡性。

本实用新型提供了一种高清MR系统，包括计算机和高清MR装置，还包括PC 端WiGig通信器，所述计算机与PC端WiGig通信器连接，计算机通过PC端WiGig 通信器与高清MR装置通信连接。

本实用新型公开的一种高清MR系统，通过设置WiGig通信器和PC端WiGig 通信器，实现头戴式MR设备与计算机的无线通信。由于计算机和头戴式MR设备间通过WiGig技术实现无线通信，而WiGig技术是一种更快的短距离无线技术， WiGig使用60GHz的频段，遵从802.11ad标准，支持高达7Gbps的数据传输速率，比传统的Wi-Fi技术快10倍。WiGig技术融合了UWB技术和Wi-Fi技术，同时具备高稳定性和低功耗的特征，支持波束成型技术，支持10米以上的可靠通信。因而可以支持高清视频的无线传输，保证用户使用方便和活动自由的同时保证MR 装置成像质量。本实用新型根据当前有线MR装置对用户体验带来的不变事实，基于当前最新的WiGig技术，提出了一种无线MR装置，该种高清MR装置可以去除现有MR装置与计算机相连的两条数据线，改造成无线MR装置，也可以在设计之初将该无线通信模块集成到MR装置中。本实用新型提供了一种高清MR系统，解决了目前的MR系统不能兼顾使用方便和成像质量高的问题，提供一种在保证用户使用方便和活动自由的同时保证MR装置成像质量的高清MR系统。

本实用新型公开的一种高清MR系统，所述PC端WiGig通信器设置在计算机上，将PC端WiGig通信器设置在计算机上，可以减少外部构件，进一步方便用户使用。

如图3所示，所述PC端WiGig通信器包括通信接口，基带处理器，射频芯片和阵列天线，所述通信接口依次通过基带处理器和射频芯片与阵列天线连接。本实用新型采用的WiGig无线传输解决方案，可以最高提供4.7Gbps的数据吞吐率，可以支持高清视频的无线传输，保证用户使用方便和活动自由的同时保证MR 装置成像质量。

本实用新型所述一种高清MR系统，所述阵列天线包括阵列单元和收发切换开关，所述阵列单元与收发切换开关连接。所述阵列天线具有收发切换开关，支持在功率放大器(PA)输出端口和低噪声放大器(LNA)输入端口共享一个公用的天线端口，阵列天线由8个单元组成，支持少于8阵列单元的子阵列工作模式；射频芯片工作在免执照的57到66GHz频段，其集成的调制解调器支持IEEE 802.11ad调制和编码方案(MCSs)0到12(π/2-BPSK,π/2-QPSK和16-QAM)，具有8个可切换收发天线单元，支持子阵列工作模式，每个天线单元相移可达 360°，功耗较低：发射模式下，四天线单元工作模式下1dB压缩点功率为1060mW，接收模式下，功耗为640mW，睡眠模式下，功耗仅有20mW。同时该射频芯片具有与基带处理器直接的控制接口，支持固件升级和软件调试。基带处理器集成了符合IEEE 802.11ad标准的媒体访问控制器(MAC)，基带物理层收发器(PHY)和模拟前端(AFE)，同时集成了用于控制和管理功能的片上处理器和存储器。

本实用新型所述的PC端WiGig通信器包括通信接口，基带处理器，射频芯片和阵列天线，所述通信接口依次通过基带处理器和射频芯片与阵列天线连接。在本实用新型的一个实施例中，所述通信接口接口为USB接口。如图4所示，本实施例中，由于计算机端USB接口非常普及，并且USB3.0支持的最高数据传输速率高达5.0Gbps，最新的USB3.1接口支持的最高数据传输速率高达10Gbps，因此与计算机连接的PC端WiGig通信器的通信接口采用USB3.0接口。在计算机端增加具有USB接口的PC端WiGig通信器，可以匹配改造后的MR装置的WiGig通信器，并且可以通过USB接口对PC端WiGig通信器供电。本实施例在计算机端只使用了一个USB端口就将所有的数据发送到USB端口上，HDMI视频数据我们采用了虚拟驱动的技术，通过该驱动将HDMI的视频数据映射到USB端口上，这样可以节省端口，通过一个端口就可以完整数据的传输，大大简化了用户的使用体验。相对于一些其他的技术方案，该方案不需要使用网口，并额外需要路由器，增加了额外的物料成本，同时也增加了信号的链路长度，引入了额外的时间延迟。对于计算机端的接口，可以使用USB3.0接口，随着USB3.1接口的普及，未来可以使用USB3.1接口。

本实施例的另一个实施例中，PC端WiGig通信器的通信接口可以是HDMI接口和USB接口，如图5所示。进一步的，对于有些高性能计算机，其具备PCIe端口，可以把WiGig通信器的通信接口设置成PCIe的板卡形式，插入计算机的卡槽内。

如图6或7所示，本实用新型所述的一种高清MR系统，包括一种高清MR装置，MR手柄和蓝牙通信器，所述蓝牙通信器包括第一蓝牙通信器和第二蓝牙通信器，所述计算机与第一蓝牙通信器连接，所述MR手柄与第二蓝牙通信器连接，计算机和MR手柄通过蓝牙通信器实现通信连接。MR手柄与计算机通过蓝牙连接，同样实现了手柄的无线操作，给用户带来更好的使用体验。

本实用新型所述的一种高清MR系统，所述第一蓝牙通信器设置在PC端WiGig 通信器上，所述第二蓝牙通信器设置在MR手柄上。在本实用新型的一个实施例中，同时把接收无线手柄的九轴传感器信号的第一蓝牙通信器也放置在PC端 WiGig通信器的同一个USB接口中，实现方便连接，简化系统结构。

本实用新型所述的一种高清MR系统，所述第一蓝牙通信器设置在计算机上，所述第二蓝牙通信器设置在MR手柄上。所述第一蓝牙通信器设置在计算机上，可以减少外部构件，进一步方便用户使用。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种高清MR装置，包括头戴式MR设备，其特征在于，还包括与头戴式MR设备通信连接的WiGig通信器，所述WiGig通信器包括转接板，通信接口，基带处理器，射频芯片和阵列天线，所述通信接口依次通过基带处理器和射频芯片与阵列天线连接，所述转接板设置有HDMI接口，USB接口和信息传输接口，所述HDMI接口与头戴式MR设备的输入端连接，所述USB接口与头戴式MR设备的输出端连接，所述信息传输接口与通信接口连接。

2.根据权利要求1所述的一种高清MR装置，其特征在于，所述WiGig通信器设置在头戴式MR设备上。

3.根据权利要求2所述的一种高清MR装置，其特征在于，所述阵列天线包括阵列单元和收发切换开关，所述阵列单元与收发切换开关连接。

4.根据权利要求2所述的一种高清MR装置，其特征在于，所述WiGig通信器还包供电设备，所述供电设备为WiGig通信器和头戴式MR设备供电。

5.根据权利要求2所述的一种高清MR装置，其特征在于，所述射频芯片和阵列天线连接构成发射组，所述WiGig通信器包括多个发射组，基带处理器与每个发射组的射频芯片连接。

6.一种高清MR系统，包括计算机和高清MR装置，其特征在于，所述高清MR装置为权利要求1-5任一项所述的一种高清MR装置，还包括PC端WiGig通信器，所述计算机与PC端WiGig通信器连接，计算机通过PC端WiGig通信器与高清MR装置通信连接。

7.根据权利要求6所述的一种高清MR系统，其特征在于，所述PC端WiGig通信器设置在计算机上。

8.根据权利要求6所述的一种高清MR系统，其特征在于，所述WiGig通信器包括通信接口，基带处理器，射频芯片和阵列天线，所述通信接口依次通过基带处理器和射频芯片与阵列天线连接。

9.根据权利要求8所述的一种高清MR系统，其特征在于，所述阵列天线包括阵列单元和收发切换开关，所述阵列单元与收发切换开关连接。

10.根据权利要求7-9任一项所述的一种高清MR系统，其特征在于，还包括MR手柄和蓝牙通信器，所述蓝牙通信器包括第一蓝牙通信器和第二蓝牙通信器，所述计算机与第一蓝牙通信器连接，所述MR手柄与第二蓝牙通信器连接，计算机和MR手柄通过蓝牙通信器实现通信连接。