轨迹输入装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种轨迹输入装置，该轨迹输入装置包括：姿态传感器（101），其用于获取所述轨迹输入装置（10）的姿态；位移传感器（102），其用于获取所述轨迹输入装置（10）在输入介质上移动时的移动轨迹；微处理器（103），其利用所述姿态传感器（101）获取的所述轨迹输入装置（10）的姿态，对所述位移传感器（102）获取的所述轨迹输入装置（10）在输入介质上的移动轨迹进行修正。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及信息处理
，尤其涉及一种轨迹输入装置。
技术介绍
如今，随着计算机的普及，人们写字更多地使用键盘、鼠标等进行输入，后来又出现了语音输入。这些新颖的方式的确给人们带来了方便，但是有些内容并不适合用键盘和语音来输入，例如书法、签名等。手写笔的出现解决了上述问题。手写笔中的传感器获取笔尖的移动轨迹，从而确定要输入给计算机的数据。目前市面上的手写笔大多需要配合专门的书写介质才能工作。例如在手写板上进行书写。相比之下，鼠标可以在鼠标垫、桌面，甚至其他大致平坦的介质表面进行移动从而控制光标的移动。然而，在利用鼠标进行轨迹输入（例如，写字）的过程中，应当保持鼠标平移，而如果鼠标的姿态发生了改变，则无法正确地输入位移信息。可见，现有的轨迹输入装置或者需要特殊的输入介质，或者由于移动过程中姿态的改变而造成输入不准确。
技术实现思路
鉴于上述问题，本技术提供了一种轨迹输入装置，其能够校正由于轨迹输入装置的姿态改变造成的误差，由此能够随时随地可以进行输入、不需要特殊的输入介质。本技术提供了一种轨迹输入装置（10），包括：姿态传感器（101），其用于获取所述轨迹输入装置（10）的姿态；位移传感器（102），其用于获取所述轨迹输入装置（10）在输入介质上移动时的移动轨迹；微处理器（103），其利用所述姿态传感器（101）获取的所述轨迹输入装置（10）的姿态，对所述位移传感器（102）获取的所述轨迹输入装置（10）在输入介质上的移动轨迹进行修正。进一步的，所述轨迹输入装置是手写笔（20），所述姿态传感器包括陀螺仪（206a）、加速度计（206b）和磁强计（207），所述位移传感器包括光电传感器（208），所述姿态包括所述手写笔（20）的俯仰角、横滚角和偏航角。进一步的，所述手写笔（20）包括：具有内部空间的笔杆（201）；位于所述笔杆（201）一端的笔尖（202）；其中，所述陀螺仪（206a）、所述加速度计（206b）、所述磁强计（207）和所述光电传感器（208）容纳在所述笔杆（201）的所述内部空间中并与所述手写笔（20）同轴；并且所述微处理器（103）根据所述手写笔（20）的所述姿态得到姿态转移矩阵，利用所述姿态转移矩阵对所述笔尖（202）在所述输入介质上的移动轨迹进行修正。进一步的，所述微处理器（103）进行的所述修正包括：通过对所述加速度计（206b）和所述磁强计（207）获取的数据和所述陀螺仪（206a）获取的数据进行融合，获得所述手写笔（20）的姿态。进一步的，所述输入介质是纸。本技术通过位移传感器（光电传感器）可以得到轨迹输入装置的位移信息，通过姿态传感器（陀螺仪、加速度计、磁强计）可以得到轨迹输入装置的姿态，然后通过姿态转移矩阵对轨迹输入装置的位移信息进行修正，从而得到精确的输入数据。附图说明图1示出了本技术的轨迹输入装置的示意图。图2的（a）是本技术的一个实施方式的手写笔的正面视图。图2的（b）是该实施方式的手写笔的背面视图。图3是本技术的互补滤波的原理图。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术提供的轨迹输入装置进行详细描述。在这些附图中，对于相同或者相当的构成要素，标注相同标号。以下仅为本技术的轨迹输入装置的最佳实施方式，本实用新型并不仅限于下述内容。下面结合图1说明本技术的轨迹输入装置。图1示出了本技术的轨迹输入装置的示意图。如图1所示，轨迹输入装置10包括：姿态传感器101，其用于获取轨迹输入装置10的姿态；位移传感器102，其用于获取轨迹输入装置10在输入介质上移动时的移动轨迹；微处理器103，其利用姿态传感器101获取的轨迹输入装置10的姿态，对位移传感器102获取的轨迹输入装置10在输入介质上的移动轨迹进行修正。目前常用的姿态传感器包括陀螺仪、加速度计和磁强计。然而，这三种类型的姿态传感器在获取姿态方面均有不足之处。例如，陀螺仪输出的角速度是瞬时量，需要角速度对时间积分而计算出角度，得到的角度变化量与初始角度相加，就得到目标角度。积分时间越小，输出角度越准，但陀螺仪的原理决定了它的测量基准是自身，并没有系统外的绝对参照物，加上积分时间不可能无限小，所以积分的累积误差就会随着时间迅速增加，最终导致输出角度与实际不符，所以陀螺仪只能工作在相对较短的时间尺度内。加速度计测量的是重力方向的加速度，有系统外绝对参照物“重力轴”，在无外力加速度的情况下，能准确输出横滚角和俯仰角，并且此角度不会有累积误差，在更长的时间尺度内都是准确的。但是加速度计测角度也有缺点。加速度计实际上是用MEMS技术检测惯性力造成的微小形变，而惯性力与重力本质是相同的，所以加速度计就不能区分重力加速度与外力加速度。当系统在三维空间做变速移动时，加速度计的输出就产生了误差。磁强计测量的是地磁场的磁场强度和方向，与加速度计相似，能够输出没有累积误差的数据，在较长的时间尺度内都是准确的，而且能够得到偏航角。但是其缺点在于小范围测量不够精准，对于诸如手写笔这样相对移动距离不大的对象，不能提供足够高精度的测量结果，且容易受到干扰。所以，本技术利用加速度计和磁强计对陀螺仪的测量数据进行修正。例如，因为较短时间内陀螺仪的测量数据比较准确，但是有累积误差，而在较长时间下则不准确；相反，较短时间内磁强计和加速度计的测量数据不准确，但是不累积误差，而较长时间内则较为准确。基于这种事实，对三者的测量数据进行数据融合，从而集合三者的优点。下面结合图2进一步详细说明本技术的轨迹输入装置。图2的（a）是本技术的轨迹输入装置的一个实施方式的手写笔的正面视图。图2的（b）是该实施方式的手写笔的背面视图。需要注意的是，本技术的轨迹输入装置并不限于进行二维移动的手写笔，也可以是进行三维移动的任意轨迹输入装置。如图2的（a）所示，手写笔20包括：具有内部空间的笔杆201；位于所述笔杆201一端的笔尖202；所述姿态传感器包括陀螺仪206a、加速度计206b和磁强计207，所述位移传感器包括光电传感器208，所述姿态包括所述手写笔20的俯仰角、横滚角和偏航角。陀螺仪206a、加速度计206b、磁强计207和光电传感器208容纳在笔杆201的内部空间中并与手写笔20同轴。微处理器103根据手写笔20的姿态得到姿态转移矩阵，利用姿态转移矩阵对笔尖<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨迹输入装置（10），其特征在于，包括：姿态传感器（101），其用于获取所述轨迹输入装置（10）的姿态；位移传感器（102），其用于获取所述轨迹输入装置（10）在输入介质上移动时的移动轨迹；微处理器（103），其利用所述姿态传感器（101）获取的所述轨迹输入装置（10）的姿态，对所述位移传感器（102）获取的所述轨迹输入装置（10）在输入介质上的移动轨迹进行修正。

【技术特征摘要】
1.一种轨迹输入装置（10），其特征在于，包括：
姿态传感器（101），其用于获取所述轨迹输入装置（10）的姿态；
位移传感器（102），其用于获取所述轨迹输入装置（10）在输入介质上移动时的移动轨
迹；
微处理器（103），其利用所述姿态传感器（101）获取的所述轨迹输入装置（10）的姿态，
对所述位移传感器（102）获取的所述轨迹输入装置（10）在输入介质上的移动轨迹进行修
正。
2.根据权利要求1所述的轨迹输入装置（10），其特征在于，所述轨迹输入装置是手写笔
（20），所述姿态传感器包括陀螺仪（206a）、加速度计（206b）和磁强计（207），所述位移传感
器包括光电传感器（208），所述姿态包括所述手写笔（20）的俯仰角、横滚角和偏航角。
3.权利要求2所述的轨迹输入装置（10），其特征在于，所述手写笔（20）包括：具有内...

【专利技术属性】
技术研发人员：王杰，侯涛，段宇，曹长宏，宋柏君，陶铸鑫君，王信峰，
申请(专利权)人：汉王科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11