一种姿态传感装置及一种虚拟现实系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种姿态传感装置及一种虚拟现实系统，该姿态传感装置包括集成在一块电路板上的传感器模组、传感器中枢、微控制器以及连接器；姿态传感装置通过连接器连接到待测设备的主板；传感器模组实时采集待测设备的原始姿态数据，传感器中枢将原始姿态数据变换为三维姿态数据，微控制器通过连接器将原始姿态数据以及三维姿态数据发送给待测设备，从而减轻了待测设备主板上的处理器的负担，节省了处理资源，并且模块化的姿态传感装置也便于根据需要随时进行调整和更换。

Posture sensing device and virtual reality system

The utility model discloses an attitude sensing device and a virtual reality system, the attitude sensing device includes an integrated in a circuit board of sensor module, sensor, micro controller and central connector; attitude sensing device is connected to the DUT board through the connector; the original data acquisition module real-time attitude sensor test equipment the central will transform the original attitude sensor data for 3D attitude data, micro controller through a connector the original attitude data and 3D pose data sent to the device to be tested, so as to reduce the measuring devices on the motherboard processor load, save processing resources, and the attitude sensing device module is convenient for adjustment and replacement at any time according to the needs of.

【技术实现步骤摘要】
一种姿态传感装置及一种虚拟现实系统
本技术涉及虚拟现实
，具体涉及一种姿态传感装置及一种虚拟现实系统。
技术介绍
随着虚拟现实技术的快速发展，出现了各种虚拟现实产品。在使用虚拟现实头盔等设备的过程中，通常需要获知其方位状态，以满足头部运动跟踪等应用需求。为了实现上述功能，现有的解决方案是：将各种传感器(Sensor)集成在虚拟现实头盔的主板上，并将所有的传感器分别连接到虚拟现实头盔的微控制器(MCU)。利用各种传感器采集原始数据，再通过微控制器查询各个传感器并进行算法处理。现有的解决方案将所有的传感器和相关的微控制器均集成在虚拟现实头盔的主板上，传感器的种类较多，每一种传感器都需要微控制器有针对性地进行编程处理，控制复杂；微处理器需要处理来自各种传感器的大量数据，占用了微处理器较多的处理资源，使原本资源紧张的微处理器进一步降低了处理效率；同时受限于控制器的性能，传感器本身的特性也不能得到充分的发挥。若是采用更高性能的微控制器则会大大增加产品的成本，并且发热量也和功耗会相应增加，不利于用户体验。另一方面，传感器和相关的微控制器均集成在虚拟现实头盔的主板上，当传感器采集数据的准确度或者采用的姿态算法不能满足用户的需求时，难以进行调整或更换；对于原本没有内置传感器的一些头戴显示设备，也不便于进行功能拓展，限制了传感器的使用。
技术实现思路
本技术提供了一种姿态传感装置及一种虚拟现实系统，以解决目前将所有的传感器和相关的微控制器集成在虚拟现实头盔的主板上，会增加虚拟现实头盔主板上的处理器的负担，并且不利于根据用户需求调整虚拟现实头盔中的传感器及相关算法，限制了传感器使用的问题。根据本技术的一个方面，本技术提供了一种姿态传感装置，包括集成在一块电路板上、依次连接的传感器模组、传感器中枢、微控制器以及连接器；所述姿态传感装置通过所述连接器连接到待测设备的主板；所述传感器模组，用于实时采集所述待测设备的原始姿态数据，并将原始姿态数据发送给所述传感器中枢；所述传感器中枢，用于将接收到的原始姿态数据变换为三维姿态数据，并将所述三维姿态数据和所述原始姿态数据一起发送给所述微控制器；所述微控制器，用于通过所述连接器将所述原始姿态数据以及所述三维姿态数据发送给所述待测设备。根据本技术的另一个方面，本技术提供了一种虚拟现实系统，包括主机、虚拟现实头盔、以及上述的姿态传感装置；所述姿态传感装置安装固定在所述虚拟现实头盔上，随所述虚拟现实头盔运动，并通过其上的连接器连接到所述主机；所述主机连接所述虚拟现实头盔；所述姿态传感装置利用其上的传感器模组测量所述虚拟现实头盔的原始姿态数据，利用其上的传感器中枢将所述原始姿态数据变换为三维姿态数据，并利用其上的微控制器通过所述连接器将所述三维姿态数据和所述原始姿态数据一起发送给所述主机；所述主机根据接收的所述三维姿态数据和所述原始姿态数据对相关图像做变形处理，并将变形处理后的图像发送给所述虚拟现实头盔，由所述虚拟现实头盔的显示设备进行显示。本技术的有益效果是：本技术实施例提供的姿态传感装置将传感器模组、传感器中枢、微控制器以及连接器依次连接并集成到一块电路板上，通过连接器与待测设备的主板相连，传感器模组实时采集原始姿态数据，传感器中枢将原始姿态数据变换为三维姿态数据，微控制器通过连接器将原始姿态数据以及三维姿态数据发送给待测设备，减轻了待测设备的主板的处理器的负担，节省了处理资源，模块化的姿态传感装置也便于根据需要随时进行调整和更换。本技术实施例提供的虚拟现实系统中，将本技术实施例提供的姿态传感装置安装固定在虚拟现实头盔中，利用该姿态传感装置获取姿态数据并发送给主机，由主机根据接收的姿态数据对相关图像做变形处理，并将变形处理后的图像发送给所述虚拟现实头盔的显示设备进行显示，减轻了虚拟现实头盔的处理器的负担，节省了处理资源，并且也降低了功耗；同时，免除了在虚拟现实头盔的处理器上做姿态算法的过程，使获取姿态数据的过程不必依赖虚拟现实头盔，降低了虚拟现实产品开发的难度，加快了产品上市的步伐。附图说明图1是本技术一个实施例提供的一种姿态传感装置的功能框图；图2是本技术一个实施例提供的一种姿态传感装置的主要电路原理图；图3是本技术一个实施例提供的一种虚拟现实系统的结构框图。具体实施方式本技术的设计构思是：目前的虚拟现实头盔都是将各种传感器集成在主板上，利用主板上的处理器控制各个传感器，从传感器中获取数据并变换为三维姿态数据，主板上的处理器需要处理大量的数据，占用了大量的处理资源，也不便于对传感器种类和数量的调整。针对这种情况，本技术将各种传感器集成到一块独立的电路板上，可通过连接器与虚拟现实头盔的主板相连，并且在该电路板上集成传感器中枢，负责传感器的控制和姿态数据的变换，减轻了虚拟现实头盔主板上的处理器的负担，节省了处理资源，模块化的姿态传感装置也便于根据需要随时进行调整和更换。实施例一图1是本技术一个实施例提供的一种姿态传感装置的功能框图，参见图1，本实施例提供的姿态传感装置包括依次连接的传感器模组110、传感器中枢(SensorHub)120、微控制器130以及连接器140。传感器模组110、传感器中枢120、微控制器130以及连接器140集成在一块电路板上，通过连接器140可以连接到待测设备的主板，扩展待测设备的功能。传感器模组110实时采集待测设备的原始姿态数据后，传感器中枢120利用内置的快速九轴姿态算法将原始的姿态数据变换为三维姿态数据，微控制器130通过连接器140将原始姿态数据以及三维姿态数据发送给待测设备。对于待测设备，当本实施例的姿态传感装置连接到其主板上之后，在功能上等同于直接集成在主板上，因此姿态传感装置不需要额外与待测设备或其上位机建立连接，也不需要复杂的控制程序；姿态传感装置中集成有传感器中枢120，可完成对原始姿态数据的处理，直接生成三维姿态数据，节省了待测设备主板上的处理器的处理资源，并且传感器中枢的功耗较低、发热量也小，可以提供更好的用户体验。优选地，本实施例中的传感器模组110包括三轴陀螺仪111、三轴加速度计112、三轴磁力仪113。三轴陀螺仪111用于测量转动角速度，三轴加速度计112用于测量加速度，三轴磁力仪113用于测量当前空间磁场方向的3个正交方向的分量，测得的数据作为原始姿态数据。进一步优选地，本实施例中的传感器模组110还包括用于采集环境温度的温度仪114，传感器中枢120根据温度仪114采集的温度值校正传感器模组110采集的原始传感数据，例如对其中的三轴陀螺仪113采集的角速度进行校正，从而实现对三维姿态数据的温度补偿，避免环境温度对姿态数据产生干扰。图2是本技术一个实施例提供的一种姿态传感装置的主要电路原理图，参见图2，三轴磁力仪U3、三轴陀螺仪U4和三轴加速度计U5分别通过IIC总线的方式连接到传感器中枢U2的输入端口，传感器中枢U2通过IIC总线从三轴磁力仪U3、三轴陀螺仪U4和三轴加速度计U5获取磁场方向、角速度、加速度的原始姿态数据后，利用内置的快速九轴姿态算法将原始姿态数据变换为以四元数、欧拉角表示三维姿态数据。传感器中枢U2的输出端口同样通过IIC总本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种姿态传感装置，其特征在于，包括集成在一块电路板上、依次连接的传感器模组、传感器中枢、微控制器以及连接器；所述姿态传感装置通过所述连接器连接到待测设备的主板；所述传感器模组，用于实时采集所述待测设备的原始姿态数据，并将原始姿态数据发送给所述传感器中枢；所述传感器中枢，用于将接收到的原始姿态数据变换为三维姿态数据，并将所述三维姿态数据和所述原始姿态数据一起发送给所述微控制器；所述微控制器，用于通过所述连接器将所述原始姿态数据以及所述三维姿态数据发送给所述待测设备。

【技术特征摘要】
1.一种姿态传感装置，其特征在于，包括集成在一块电路板上、依次连接的传感器模组、传感器中枢、微控制器以及连接器；所述姿态传感装置通过所述连接器连接到待测设备的主板；所述传感器模组，用于实时采集所述待测设备的原始姿态数据，并将原始姿态数据发送给所述传感器中枢；所述传感器中枢，用于将接收到的原始姿态数据变换为三维姿态数据，并将所述三维姿态数据和所述原始姿态数据一起发送给所述微控制器；所述微控制器，用于通过所述连接器将所述原始姿态数据以及所述三维姿态数据发送给所述待测设备。2.如权利要求1所述的姿态传感装置，其特征在于，所述传感器模组包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力仪；所述三轴陀螺仪，用于测量转动角速度；所述三轴加速度计，用于测量加速度；所述三轴磁力仪，用于测量当前空间磁场方向的3个正交方向的分量。3.如权利要求2所述的姿态传感装置，其特征在于，所述三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力仪分别通过IIC总线的方式连接到所述传感器中枢的输入端口；所述传感器中枢通过IIC总线从所述三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力仪获取角速度、加速度、磁场方向的原始姿态数据后，利用内置的快速九轴姿态算法将所述原始姿态数据变换为三维姿态数据。4.如权利要求3所述的姿态传感装置，其特征在于，所述传感器模组还包括用于采集环境温度的温度仪；所述传感器中枢还用于根据所述温度仪采集的温度值对所述三维姿态数据进行温度漂移补偿。5.如权利要求4所述的姿态传感装置，其特征在于，所述传感器中枢的输出端口通过IIC总线的方式连接到所述微控制器；所述微控制器通过II...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵红廷，
申请(专利权)人：北京小鸟看看科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11