输入设备的空间识别方法和装置制造方法及图纸

提供根据输入设备的运动识别空间的方法和装置。根据输入设备的运动识别空间的方法，该方法包括：利用角速度传感器测量角速度数据；利用加速计测量加速度数据；利用加速度数据估测角速度传感器的偏差；利用角速度数据和加速度数据计算参考导航框架和本体框架之间的欧拉角；以及根据输入设备的运动，利用计算得到的欧拉角确定输入设备的位置信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于根据输入设备的运动来识别空间的方法和装置，特别涉及用于根据输入设备的运动，通过使用角速度传感器和加速计计算欧拉角来识别空间的方法和装置。
技术介绍
通常，导航系统涉及提供各种信息的系统，其需要使用导航传感器来确定位置。该信息包括位置、方位角、速度、加速度、时间、顶角(head angle)和角速度。导航算法为导航系统采用的一种导航算法，用于测量飞行器本体的方位角。参考图1，导航框架为地区级框架，其原点位于飞行器本体的质心上。此外，导航框架界定飞行器上的N轴为北向，E轴为东向，D轴为垂直于飞行器本体的向下的方向。D轴垂直于地球的椭圆面，N轴指向地球旋转轴的地区级平面的北向，E轴垂直于两个轴(D轴和N轴)形成的平面，并向右方延伸。该导航框架为参考框架，用于计算方位角。如图1所示，本体框架的原点位于飞行器本体的质心上。此外，本体框架界定Xb轴为本体的弯曲方向，Yb轴为本体关于Xb轴的右方向，Zb轴为垂直本体向下的方向。如果本体框架和导航框架绕同样的原点旋转，那么它们是相互配合的。这种旋转对应于飞行器本体的方位角。然而，本体框架不能用作参考框架来导航，因为其轴的方向是根据飞行器本体的运动而变化的。如果传感器直接连接到本体上，那么传感器的输出表示的是本体框架中的。在这种情况下，需要将表示本体框架中的传感器的输出转换到另一个框架中。参考图2，欧拉角表示关于参考框架的旋转角度(倾斜、转动和偏转)，也就是固定到地表的导航框架。因为欧拉角可以表示绝对角度，所以顶和底/右和左的标准是绝对的。使用传统加速计的输入设备可以利用加速计来计算导航框架中的转动和倾斜角度。使用计算得到的转动和倾斜角度的输入设备包括操纵杆和加速度鼠标。也就是，该使用传统加速计的输入设备感测其倾斜，然后将转动角度转换到x坐标。此外，输入设备通过将倾斜角度转换到y坐标来移动指针。该输入设备利用重力矢量组件测量角度改变时生成的新的角度。然而，如果使用传统加速计的输入设备，当使用者向右或向左移动时测量其倾斜变化，该输入设备则无法流畅地测量其运动。此外，该使用传统加速计的输入设备不能提取使用者在动态状态下，移动或行动时的精确运动，因为向前的加速度和碰撞与重力加速度组件在动态状态下是共存的。在几乎所有的情况下，使用传统加速计的输入设备不得不保持水平状态作为其初始状态。因此，如果当输入设备不在水平状态时被初始化，其运动是受限的。因而，当传感器感测到重力保持纵向的时候，该输入设备不能计算角度。另一方面，使用传统角速度传感器的输入设备利用角速度传感器测量角速度，并且对测量的角速度进行积分而测量角度。然而，由于使用传统角速度传感器的输入设备根据时间/温度的偏差变化而累积误差。因此，其不能计算精确的方位角。此外，因为使用传统角速度的输入设备计算本体框架中的方位角的变化，所以方位角的精度是不准确的。此外，使用传统角速度传感器的输入设备的轴是根据使用者控制输入设备比如笔或鼠标的方位角而变化的。因此，使用者总是不得不在某一方向上控制和操作输入设备比如笔或鼠标，这导致使用不方便。因为使用传统角速度的输入设备利用角速度值，所以其不能测量角度，并且只能取得相对值，从而具有较低的再现性。在使用门限值的传统方法中，因为微信号被感知为偏差，所以不能进行精确的操作。在这种情况下，如果使用错误的估测的偏差信息，那么可能会发生角度漂移。为此，一种使输入设备能够通过精确的角度来精确的识别其在空间中运动的方法是必需的。
技术实现思路
本专利技术提供一种输入设备的空间识别方法和装置，该方法和装置能够利用角速度传感器和加速计形成六自由度导航系统、计算关于参考框架的欧拉角、以及识别输入设备在空间中的运动。本专利技术还提供一种输入设备的空间识别方法和装置，该方法和装置能够利用角速度传感器和加速计防止角度发散，并测量绝对角度，从而提高角度精度。本专利技术还提供一种输入设备的空间识别方法和装置，该方法和装置能够利用参考导航框架和本体框架之间的欧拉角而不是本体框架中的欧拉角，从而表示输入设备比如导向器、鼠标或遥控器的运动，而不考虑使用者控制输入设备的方位角。本专利技术还提供一种输入设备的空间识别方法和装置，该方法和装置能够利用加速计精确的修正角速度传感器的偏差。本专利技术还提供一种输入设备的空间识别方法和装置，该方法和装置能够测量参考导航框架和本体框架之间的欧拉角，提取关于绝对方位角和欧拉角的信息，从而可以在不考虑使用者控制输入设备的形式下进行绝对定位。然而，本专利技术的目的并不限于这里所述的这些。通过参考以下给出的本专利技术的详细说明，本专利技术的上述和其它的目的对于适合本专利技术的本领域普通技术人员来说将会变得更加明显。根据本专利技术的一个方面，提供一种根据输入设备的运动识别空间的方法，该方法包括利用角速度传感器测量角速度数据；利用加速计测量加速度数据；利用加速度数据估测角速度传感器的偏差；利用角速度数据和加速度数据计算参考导航框架和本体框架之间的欧拉角；以及根据输入设备的运动，利用计算得到的欧拉角确定输入设备的位置信息。根据本专利技术的另一个方面，提供一种根据输入设备的运动识别空间的装置，该装置包括发送器，根据输入设备的运动确定输入设备的位置信息，并且发送该确定的位置信息；以及接收器，接收来自发送器的位置信息，其中，该发送器包括惯性测量模块，当输入设备移动的时候测量角速度数据和加速度数据；第一主控制模块，利用角速度数据和加速度数据计算参考导航框架和本体框架之间的欧拉角，利用计算得到的欧拉角生成输入设备的位置信息，并利用角速度数据估测角速度传感器的偏差；以及第一发送/接收模块，利用无线通讯方法向接收器发送位置信息，并接收来自接收器的数据；以及该接收器包括第二发送/接收模块，接收来自发送器的位置信息，并向发送器发送需要的数据；第二主控制模块，处理接收到的位置信息；以及通讯模块，为了向连接的产品发送经过处理的位置信息而与连接到该通讯模块的产品进行通讯。附图说明通过以下参考附图的优选实施例的详细说明，将会凸显本专利技术的上述和其它的特征和优点，其中图1为导航框架和本体框架的示意图；图2为欧拉角的示意图；图3为根据本专利技术的示例性实施例的输入设备的空间识别装置的方块图；图4为图3中所示的发送器的方块图；图5为图3中所示的接收器的方块图；图6为根据本专利技术的示例性实施例的输入设备的空间识别方法的流程图。具体实施例方式现在将参考附图更加全面的描述本专利技术，附图中显示了本专利技术的示例性实施例。然而，本专利技术可以以多种形式实施，并不限于所示的实施例，提供这些实施例是为了使得公开彻底和完全，并且向本领域技术人员传递本专利技术的完整概念。这里使用的术语“输入设备”不仅包括当前广泛使用的比如导向器(presenter)、用于个人计算机(PCs)的空间鼠标、用于数字电视(TVs)的扩展空间遥控器、用于三维(3D)仿真游戏的空间输入设备、背投显示(HMD)输入设备、计步器、车辆导航仪和车辆黑匣子，还包括所有将会在将来使用的输入设备。以下将参考附图详细描述本专利技术。图3为根据本专利技术的示例性实施例的输入设备的空间识别装置300的方块图。参考图3，该空间识别装置300包括发送器310和接收器320。该发送器310将输入设备的位置信息利用无线通讯方法发送到接收器320，该输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种根据输入设备的运动识别空间的方法，该方法包括：　　　　利用角速度传感器测量角速度数据；　　　　利用加速计测量加速度数据；　　　　利用加速度数据估测角速度传感器的偏差；　　　　利用角速度数据和加速度数据计算参考导航框架和本体框架之间的欧拉角；以及　　　　根据输入设备的运动，利用计算得到的欧拉角确定输入设备的位置信息。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：宋辰祐，林相洙，
申请(专利权)人：迈克罗茵费尼蒂公司，微技术系统公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]