基于Valve的Lighthouse高精度定位系统，用于对其他定位设备进行定位评估

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Shi Xiang f225cd55b7 修改代码		2024-10-18 18:20:13 +08:00
Code	修改代码“	2024-10-18 18:17:31 +08:00
Docs	upload initial version.	2023-11-29 13:21:56 +08:00
Image	更新样例配置文件和说明文档	2023-11-30 13:44:27 +08:00
README.md	更新注意事项	2023-12-14 23:59:23 +08:00

README.md

Lighthouse-UESTC

特别注意：最近发现SteamVR在重启后，本项目提供的配置文件会被覆盖，从而导致识别不正常。所以重新使用的时候需要重新覆盖配置文件。

描述：这个项目是利用valve的高精度激光定位系统Lighthouse实现对其他非高精度的定位设备进行误差评估的系统。Lighthouse的工作原理文档路径为Docs\Lighthouse工作原理.md。

一、硬件设备

1.1 设备的准备

将Lighthouse用于定位参考设备，只需要准备如下即可，目前经过实验室的是1.0版本的9灯基站和以及1.0的手柄。

设备名	数量	备注
HTC 激光基站 & 电源	2	根据情况可以选择1.0、2.0、3.0的版本，购买的时候一般商家会配套电源。二手产品需要注意购买电源
HTC 手柄或者Tracker	1	根据情况可以选择1.0、2.0、3.0的版本，购买的时候需要对应购买接收器。
激光基站的支架	2	基站的顶部需要额外增加万向转接头，可以调整基站方向。

1.2 Lightouse的安装与设置

Lighthouse基站安装一般推荐安装在较高的位置，可以俯瞰地面的设备。一般安装在2m以上的位置，可以选择天花板倒置安装，也可以选择支架安装。

二、软件的准备

软件的核心安装步骤有3个步骤。主要容易出问题的是步骤2。目前提供的样例配置文件会针对特定的手柄设备，如果硬件ID不一样，可能需要通过2.1到2.3中的配置原理，进行变更。核心步骤如下：

Steam和SteamVR的安装
更换配置文件，样例的配置文件在Code\steamvr_config目录下，直接替换Steam下面的目录文件C:\Program Files (x86)\Steam\steamapps\common(默认)即可
Python安装以及openvr库的安装，运行Python读取坐标

2.1 软件的配置原理

软件方面主要需要安装Steam平台和SteamVR。理论上SteamVR底层的OpenVR可以支持各种语言。目前最简单的是采用python读取数据。

2.2 SteamVR的配置原理

正常来说，SteamVR的启动必须需要头显才能启动。所以，采取的方式有两种，第一种是绕过头盔启动。第二种方式是把控制器的虚拟为头盔。

2.2.1 查看SteamVR的log

既然是设备是通过steamVR来驱动链接的，那么在steamVR启动的时候，肯定就要做设备初始化等等的工作，那么设备加载初始化的时候，到底是加载了那些文件了，导致非要加载头显HMD。我们可以通过查看log来查看SteamVR到底加载了那些驱动和设置。查看log的方式如下图所示：

2.2.2 配置文件的修改——绕过头盔启动

在找到SteamVR的log后(log文件：vrserver.txt)，我们可以对log进行分析：

... [Settings] Load Default Json Settings from ...\common\SteamVR\drivers\htc\resources\settings\default.vrsettings
... [Settings] Load Default Json Settings from ...\common\SteamVR\drivers\lighthouse\resources\settings\default.vrsettings
... [Settings] Load Default Json Settings from ...\common\SteamVR\drivers\null\resources\settings\default.vrsettings
... [Settings] Load Default Json Settings from ...\common\SteamVR\resources\settings\default.vrsettings
... [Settings] Load Json Settings from C:\Program Files (x86)\Steam\config\steamvr.vrsettings

实际经过发现，只需要修改2个文件就可以实现绕过头显启动，分别为上面的第3和第4个文件。

一般来说，SteamVR的驱动路径为C:\Program Files (x86)\Steam\steamapps\common\SteamVR，如果找不到也可以在Steam平台上找到SteamVR，然后选择右键->管理->浏览本地文件。

找到并修改Resource\Settings\default.vrsettings:

// requireHmd == false可以使得SteamVR面板的头盔图标亮起, 但是一会儿就处于休眠状态
"requireHmd" : false
// 强制驱动为null driver, null driver是steamvr的一个空驱动
"forcedDriver" : "null"
// 强制多个驱动，估计是增加可以激活lighthouse的控制器
"activateMultipleDrivers" : true

找到drivers\null\resources\settings\default.vrsettings进行修改：

{
	"driver_null" : {
		// 由false修改为ture
		"enable" : true,
		"serialNumber" : "Null Serial Number", 
		"modelNumber" : "Null Model Number",
		"windowX" : 0,
		"windowY" : 0,
		"windowWidth" : 2160,
		"windowHeight" : 1200,
		"renderWidth" : 1512,
		"renderHeight" : 1680,
		"secondsFromVsyncToPhotons" : 0.01111111,
		"displayFrequency" : 90.0
	}
}

2.2.3 配置文件的修改——控制器的虚拟为头盔

配置文件完整样例在：Code\steamvr_config下，下面是修改的原理介绍以及实际修改方法。

要将控制器虚拟为头盔，操作和2.2.2的配置一致，但是需要额外添加配置。通过SteamVR的选项菜单->设备->管理追踪器->管理定位器，即可看到控制器的ID信息。如下图所示，本机的定位ID为：LHR-FFA35F47

对应的修改配置文件，我们在配置文件接近结尾处，添加Json的键值对TrackingOverrides, 将控制器的路径映射到头显。值得注意的是，控制器的路径和设备有关，需要根据实际设备的信息调整，不能盲目修改。

{
    // 上方省略
	// 这个地方添加了追踪映射
    "TrackingOverrides" : {
        // 注意LHR-FFA35F47一般是控制器设备的信息，根据实际设备进行填写
    	"/devices/htc/vive_trackerLHR-FFA35F47" : "/user/head"
    },
    // 以下不用修改
    "version": "1",
    "jsonid": "vrsettings"
}

2.3 Python读取定位数据

# 安装openvr库
pip install openvr
# 进入工作目录 
cd Code/triad_openvr
# 获取指定设备的位置和姿态, 这里需要根据实际的设备类型对代码进行调整
python tracker_test.py

三、问题和解决方案

3.1 此设备目前不在定位，请确认其在一个定位器的定位范围内。

上述问题在SteamVR的面板显示如下图所示。这种问题产生的原因是因为基站的位置放置错误。两个基站放置的太近了，一般两个基站需要相距1米以上。

README.md Unescape Escape