البوصلة الإلكترونية ثلاثية الأبعاد هي المستشعر الأساسي لتحقيق التوجيه المكاني وإدراك الوضع في أنظمة الواقع المعزز/الواقع الافتراضي الحديثة، وتعتمد تقنيتها على دمج بيانات مستشعرات متعددة للأنظمة المعقدة. يستطيع هذا الجهاز قياس الاتجاه المطلق للمعدات في الفضاء ثلاثي الأبعاد في الوقت الفعلي من خلال دمج مستشعرات التدفق المغناطيسي ثلاثية المحاور، ومقاييس التسارع الكهروميكانيكية الدقيقة ثلاثية المحاور، و/أو الجيروسكوبات ثلاثية المحاور. يتولى مستشعر التدفق المغناطيسي مسؤولية رصد مركبات متجه المجال المغناطيسي للأرض على ثلاثة محاور متعامدة، بينما يستشعر مقياس التسارع اتجاه الجاذبية لتحديد زوايا الميل والدوران، ويوفر الجيروسكوب معلومات السرعة الزاوية لتعويض الوضع الديناميكي. يُمكّن هذا التصميم متعدد المستشعرات البوصلات الإلكترونية من الحفاظ على دقة الاتجاه في حالات الحركة المعقدة، مما يوفر مرجعًا اتجاهيًا ثابتًا لتطبيقات الواقع المعزز/الواقع الافتراضي.
يؤثر أداء البوصلة الإلكترونية ثلاثية الأبعاد بشكل مباشر على تجربة المستخدم لأنظمة الواقع المعزز/الواقع الافتراضي. تستطيع الأجهزة الحديثة، مثل سلسلة C9000 من البوصلات الإلكترونية ثلاثية الأبعاد عالية الدقة، الحفاظ على دقة الاتجاه عند زوايا ميل قصوى تصل إلى ±85 درجة، وذلك بفضل مقاييس التسارع ثلاثية المحاور التي تعوض الانحراف في الاتجاه ضمن نطاق واسع من زوايا الميل. تُعدّ هذه الخاصية المضادة للميل بالغة الأهمية لسماعات الواقع المعزز ووحدات تحكم الواقع الافتراضي، حيث غالبًا ما يتعرض المستخدمون لحركات ملحوظة في الرأس أو اليد أثناء الاستخدام. إضافةً إلى ذلك، تستخدم البوصلات الإلكترونية عالية الأداء تقنية معايرة الحديد الصلب/اللين لتقليل التداخل البيئي وضمان استقرار القياس في البيئات المعدنية.
المعلمة | C90 | C9000 | التأثير على الواقع المعزز/الواقع الافتراضي |
نطاق الاتجاه | 0~360 درجة | 0~360 درجة | تتبع كامل النطاق |
دقة العنوان | 0.3~0.5 درجة | 0.2 درجة | يؤثر على دقة محاذاة الكائنات الافتراضية |
نطاق زاوية الميل | درجة الميل ±90 درجة؛ تدحرج 360 درجة | درجة الميل ±90 درجة؛ تدحرج 360 درجة | يدعم دوران الرأس بزاوية كبيرة |
دقة زاوية الميل | 0.1 درجة | 0.02 درجة | قد يؤدي عدم كفاية الدقة إلى انحراف الكائنات الافتراضية واهتزاز الشاشة |
زمن الاستجابة | 20 مللي ثانية | 20 مللي ثانية | تقليل زمن استجابة الكائنات الافتراضية |
معايرة | مغناطيس صلب، مغناطيس لين، وتعويض الميل | مغناطيس صلب، مغناطيس لين، وتعويض الميل | ضمان توجيه ثابت ودقيق للأجسام الافتراضية، وتعزيز الانغماس، وتجنب الدوار. |
شكل المنتج | الوحدة/ لوح واحد | الوحدة/ لوح واحد | سهل الاستخدام لتطوير التكامل الثانوي أو التضمين داخل الأجهزة |
يُعد التسجيل الافتراضي الواقعي التحدي الأساسي في الملاحة بتقنية الواقع المعزز، ويتطلب ذلك تراكبًا سلسًا لمؤشرات الملاحة الافتراضية في الموضع الصحيح في المشهد الحقيقي.
باستخدام زوايا السمت والارتفاع والدوران التي توفرها البوصلة الإلكترونية ثلاثية الأبعاد، يقوم النظام بحساب مصفوفة الدوران ومتجه الإزاحة لنظام إحداثيات الكاميرا بالنسبة لنظام إحداثيات العالم، وينشئ مصفوفة تحويل من نظام إحداثيات العالم إلى نظام إحداثيات الكاميرا، مما يوفر للمستخدمين توجيهًا اتجاهيًا بديهيًا.
عند تفعيل وضع الواقع المعزز، يلتقط النظام البيئة المحيطة عبر الكاميرا، ويستدعي في الوقت نفسه بيانات الاتجاه من البوصلة الإلكترونية وبيانات الموقع من نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لإنشاء أسهم توجيه ثلاثية الأبعاد متكاملة مع البيئة. كما يدعم النظام وظيفة الخرائط دون اتصال بالإنترنت، معتمدًا على البوصلة الإلكترونية ونظام الملاحة بالقصور الذاتي لتوفير التوجيه في المناطق النائية التي لا تتوفر فيها إشارات الشبكة، مما يوسع نطاق استخدام تقنية الواقع المعزز في الملاحة بشكل كبير.
تُشكّل البيئة الداخلية تحديًا كبيرًا لتقنيات تحديد المواقع التقليدية نظرًا لغياب إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ووجود مصادر تداخل مغناطيسي معقدة. ولحل هذه المشكلة، تم تطوير نظام ملاحة عالي الدقة بتقنية الواقع المعزز الداخلي، يجمع بين بوصلة إلكترونية ثلاثية الأبعاد وتقنية تحديد المواقع بالأشعة تحت الحمراء فائقة العرض (IR-UWB) وتقنية التعرف على خصائص الصور. يُعد هذا الحل المبتكر الأول من نوعه الذي يُطبّق تقنية IR-UWB على التسجيل ثلاثي الأبعاد في الواقع المعزز، محققًا دقة تحديد مواقع تصل إلى مستوى السنتيمتر. يتكون النظام من عدة وحدات تقنية: كاميرات CMOS لالتقاط المشاهد الحقيقية؛ شاشات مثبتة على الخوذة لعرض محتوى مُحسّن؛ وحدة IR-UWB لتتبع الموقع بدقة عالية؛ بوصلة إلكترونية ثلاثية الأبعاد لقياس زاوية الرؤية؛ وحدة التعرف على خصائص الصور لتحديد المعروضات؛ وحدة توليد المشاهد الافتراضية لإنشاء محتوى افتراضي؛ ووحدة دمج الواقع الافتراضي مع المشاهد الحقيقية بسلاسة.
أثبتت البوصلة الإلكترونية ثلاثية الأبعاد قيمتها الفريدة في مجال الواقع الافتراضي، لا سيما في التجارب الغامرة التي تتطلب تحديد الاتجاهات بدقة. فمن خلال إدخال معايير اتجاهية واقعية في البيئات الافتراضية، تحل البوصلة الإلكترونية مشكلة عدم اتساق إدراك الاتجاه في أنظمة الواقع الافتراضي، مما يقلل بشكل ملحوظ من دوار المستخدمين وميلهم إلى فقدان الاتجاه. وفي أنظمة الواقع الافتراضي المتطورة، تُدمج البوصلة الإلكترونية ثلاثية الأبعاد مع مستشعرات MEMS لإنشاء مرجع تتبع شامل الاتجاهات، مما يُمكّن الكاميرا الافتراضية من إعادة إنتاج زاوية الدوران واتجاه رأس المستخدم بدقة.
يمثل نظام التثبيت الافتراضي القائم على البوصلة الإلكترونية ونظام MEMS الابتكار التكنولوجي لأجهزة الواقع الافتراضي التفاعلية. لا يتطلب هذا النظام هياكل ميكانيكية ضخمة، إذ يقيس بيانات المجال المغناطيسي الأرضي ثلاثي الأبعاد باستخدام بوصلة إلكترونية، ويجمع بيانات مقياس التسارع والجيروسكوب من نظام MEMS لحساب السمت النسبي وزاوية الوضع لنظام التثبيت، بالإضافة إلى معلومات التكبير والتركيز لعدسة الكاميرا.
تكمن القيمة الأساسية للبوصلة الإلكترونية في تقنيات الواقع المعزز والواقع الافتراضي في توفير مرجع اتجاهي موثوق وسياق مكاني دقيق، ويدفع تطورها التكنولوجي الأجهزة إلى الارتقاء من مجرد "الانغماس البصري" إلى "التفاعل التعاوني متعدد الحواس". ومع الظهور المستمر لمواد وخوارزميات ومستشعرات جديدة، سيزداد دور البوصلات الإلكترونية في أنظمة الواقع المعزز والواقع الافتراضي أهميةً، وصولاً إلى الهدف الأسمى المتمثل في التكامل السلس بين العالمين الافتراضي والحقيقي.
Xml سياسة الخصوصية المدونة خريطة الموقع
حقوق النشر
@ شركة مايكرو ماجيك كل الحقوق محفوظة.
دعم الشبكة
بالعربية
