陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法技术

本发明专利技术公开了一种陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法，包括以下步骤：步骤S1：将一个陀螺仪固定安装于一个船桨的预设位置处；步骤S2：将陀螺仪的三维参考坐标系的其中一个参考方向耦合于船桨的其中一个参考方向；步骤S3：根据陀螺仪的空间姿态换算得到船桨的空间姿态。本发明专利技术专利申请公开的陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法，能够将陀螺仪的三维参考坐标系耦合于船桨的三维参考坐标系，有助于提升船桨空间姿态捕捉的稳定性和可靠性。陀螺仪与船桨同步运动，将陀螺仪的三维参考坐标系的其中一个参考方向耦合于船桨的三维参考坐标系的其中一个参考方向，可降低计算量。

Space attitude capture method of gyroscope propeller

【技术实现步骤摘要】
陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法
本专利技术属于皮划艇船桨姿态感知
，具体涉及一种陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法。
技术介绍
公开号为CN103372299B，主题名称为运动球类体育活动监测方法的专利技术专利，其技术方案公开了“第一感测步骤:使用连接至所述对象的传感器模块在第一时间感测第一磁场数据和第一加速度数据.第一确定方位步骤:基于所述第一磁场数据和第一加速度数据，确定所述对象在所述第一时间的方位；第二感测步骤:使用所述传感器模块在第二时间感测第二磁场数据和第二加速度数据；第二确定步骤:基于所述第二磁场数据和第二加速度数据，确定所述对象在所述第二时间的方位和加速度方向；确定轨迹步骤:基于所述对象在所述第一时间的方位以及所述对象在第二时间的方位和加速度方向，确定所述对象在所述第二时间的轨迹；所述确定轨迹步骤进一步包括确定所述对象的发起角度，其中所述轨迹被确定为是所述对象的发起角度”。以“船桨/姿态/感知/捕捉/测试/试验/实验”等关键词交叉检索，注意到上述专利技术专利具有较高的相似度。经过分析，我们认为：其一，该专利技术专利明确限定为球类的轨迹检测，但球类的运动轨迹自由度更高，寻迹性更弱，不具有标准船桨运动应当具备的周期性。因此，不能直接将球类运动的检测方法直接适应性地应用于船桨。其二，该专利技术专利直接、明确地限定了基于加速度数据和磁场数据。事实上，捕捉空间姿态完全具有可以不依赖于磁场数据的解决方案，有助于减少数据复杂度和相应的检测设备，需要进一步作出探索。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的状况，克服以上缺陷，提供一种陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法。本专利技术专利申请公开的陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法，其主要目的在于，能够将陀螺仪的三维参考坐标系耦合于船桨的三维参考坐标系，有助于提升船桨空间姿态捕捉的稳定性和可靠性。本专利技术专利申请公开的陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法，其另一目的在于，陀螺仪与船桨同步运动，将陀螺仪的三维参考坐标系的其中一个参考方向(例如，Z轴)耦合于船桨的三维参考坐标系的其中一个参考方向(例如，Z’轴)，降低计算量。本专利技术专利申请公开的陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法，其另一目的在于，将陀螺仪的三维参考坐标系的其中一个参考方向(例如，Z轴)耦合于船桨的轴向方向所在的参考方向(例如，Z’轴)，从而稳定船桨在三维参考坐标系的其他参考方向的运动，实现船桨运动在不同参考方向上的解耦。本专利技术专利申请公开的陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法，其另一目的在于，船桨在运动过程中，船桨除了由运动员握持而周期性旋转运动，还可能出现沿船桨的轴向方向的自转运动。一旦船桨在轴向方向的自转角度超过180°时，传统的监测方式容易出现误复位，而本专利技术专利由于陀螺仪与船桨耦合可有效地解决以上描述的奇点问题，同时将传统的监测方式的痛点转化为本方法的优势所在。本专利技术专利申请公开的陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法，其另一目的在于，在陀螺仪和船桨姿态耦合的基础上，可以实时监测船桨的轨迹信息，轨迹信息包括但不限于任一时刻的速度、加速度。本专利技术专利申请公开的陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法，其另一目的在于，捕捉到的船桨的轨迹信息具有较高的精度和帧率。本专利技术专利申请公开的陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法，其另一目的在于，本专利技术监测得到的轨迹信息等数据，可以进一步与上位机等外部设备对接，可供数据分析、实时建模等二次深度加工使用。本专利技术采用以下技术方案，所述陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法包括以下步骤：步骤S1：将一个陀螺仪固定安装于一个船桨的预设位置处；步骤S2：将陀螺仪的三维参考坐标系的其中一个参考方向耦合于船桨的其中一个参考方向；步骤S3：根据陀螺仪的空间姿态换算得到船桨的空间姿态。根据上述技术方案，作为上述实施例的进一步优选技术方案，步骤S1中，陀螺仪设置在船桨的轴向方向的中点处。根据上述技术方案，作为上述实施例的进一步优选技术方案，步骤S2具体实施为以下步骤：步骤S2.1：选定陀螺仪的三维参考坐标系的其中一个参考方向；步骤S2.2：确定船桨的轴向方向在三维参考坐标系中的对应的参考方向；步骤S2.3：将步骤S2.1中选定的参考方向耦合于步骤S2.2中确定的参考方向。根据上述技术方案，作为上述实施例的进一步优选技术方案，步骤S3具体实施为以下步骤：步骤S3.1：由步骤S2.1中未被选定的其他两个参考方向形成陀螺仪的参考平面；步骤S3.2：确定船桨相对于参考平面的夹角状态。根据上述技术方案，作为上述实施例的进一步优选技术方案，步骤S3还包括步骤S3.3：步骤S3.3：由船桨相对于参考平面的夹角状态确定并且输出船桨的轨迹信息。本专利技术专利申请还公开了一种陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法，包括以下步骤：步骤S1：将多个陀螺仪分别固定安装于对应的船桨的预设位置处；步骤S2：将每个陀螺仪的三维参考坐标系的其中一个参考方向耦合于对应的船桨的其中一个参考方向；步骤S3：根据每个陀螺仪的空间姿态换算得到对应的船桨的空间姿态。根据上述技术方案，作为上述实施例的进一步优选技术方案，步骤S1中，陀螺仪设置在船桨的轴向方向的中点处。根据上述技术方案，作为上述实施例的进一步优选技术方案，步骤S2具体实施为以下步骤：步骤S2.1：选定陀螺仪的三维参考坐标系的其中一个参考方向；步骤S2.2：确定船桨的轴向方向在三维参考坐标系中的对应的参考方向；步骤S2.3：将步骤S2.1中选定的参考方向耦合于步骤S2.2中确定的参考方向。根据上述技术方案，作为上述实施例的进一步优选技术方案，步骤S3具体实施为以下步骤：步骤S3.1：由步骤S2.1中未被选定的其他两个参考方向形成陀螺仪的参考平面；步骤S3.2：确定船桨相对于参考平面的夹角状态。根据上述技术方案，作为上述实施例的进一步优选技术方案，步骤S3还包括步骤S3.3：步骤S3.3：由船桨相对于参考平面的夹角状态确定并且输出船桨的轨迹信息。附图说明图1是本专利技术的姿态捕捉示意图。具体实施方式本专利技术公开了一种陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法，下面结合优选实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。参见附图的图1，图1示出了所述专利技术专利动作流程的相关示意。值得一提的是，本专利技术专利申请涉及的陀螺仪，我们定位，其所在的三维参考坐标系，具有三个相互正交的参考方向，X轴、Y轴和Z轴；本专利技术专利设计的陀螺仪，我们定义，其所在的三维参考坐标系，具有三个相互正交的参考方向，X’轴、Y’轴和Z'轴。值得一提的是，本专利技术专利申请涉及的船桨，优选为皮划艇运动用船桨，即单桨双叶式的船桨，但本方法可合理延伸为其他类型的船桨。优选实施例(单个陀螺仪和单个船桨相互匹配，即单独匹配关系)。优选地，所述陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法包括以下步骤：步骤S1：将一个陀螺仪固定安装(绑定)于一个船桨的预本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1：将一个陀螺仪固定安装于一个船桨的预设位置处；/n步骤S2：将陀螺仪的三维参考坐标系的其中一个参考方向耦合于船桨的其中一个参考方向；/n步骤S3：根据陀螺仪的空间姿态换算得到船桨的空间姿态。/n

【技术特征摘要】
1.一种陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：将一个陀螺仪固定安装于一个船桨的预设位置处；
步骤S2：将陀螺仪的三维参考坐标系的其中一个参考方向耦合于船桨的其中一个参考方向；
步骤S3：根据陀螺仪的空间姿态换算得到船桨的空间姿态。


2.根据权利要求1所述的陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法，其特征在于，步骤S1中，陀螺仪设置在船桨的轴向方向的中点处。


3.根据权利要求1或者2中任一项权利要求所述的陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法，其特征在于，步骤S2具体实施为以下步骤：
步骤S2.1：选定陀螺仪的三维参考坐标系的其中一个参考方向；
步骤S2.2：确定船桨的轴向方向在三维参考坐标系中的对应的参考方向；
步骤S2.3：将步骤S2.1中选定的参考方向耦合于步骤S2.2中确定的参考方向。


4.根据权利要求3所述的陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法，其特征在于，步骤S3具体实施为以下步骤：
步骤S3.1：由步骤S2.1中未被选定的其他两个参考方向形成陀螺仪的参考平面；
步骤S3.2：确定船桨相对于参考平面的夹角状态。


5.根据权利要求4所述的陀螺仪船桨空间姿态捕捉方法，其特征在于，步骤S3还包括步骤S3.3：
步骤S3.3：由船桨相对于参考平面的夹角状态确定并且输出船桨的轨迹信息。


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【专利技术属性】
技术研发人员：陈彬，
申请(专利权)人：桐乡创智体育科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33