一种滑雪杖姿态数据修正方法及应用该方法的滑雪杖技术

本发明专利技术涉及滑雪运动领域，涉及一种滑雪杖姿态数据修正方法及应用该方法的滑雪杖，为了解决现有滑雪杖不具有姿态测量以及有效力分析功能的问题，本方案将加速度计输出到载体坐标系b的向量标准化；将地磁计输出到载体坐标系b的向量标准化；将重力向量由地理坐标系n转换到载体坐标系b；将载体坐标系b转换到地理坐标系n，求出理论地磁；设X轴为北，得出当前前进方向和磁北的夹角；反向使用旋转矩阵，将地磁计在地理坐标系n的磁向量转换到载体坐标系b；进行叉积运算，并对叉积运算的节油进行积分，求出误差角；将误差PI后补偿到陀螺仪，修正陀螺仪积分姿态的速度后：利用一阶龙格库塔法更新四元数；将四元数标准化，利于滑雪杖修正姿态数据。态数据。态数据。

【技术实现步骤摘要】
一种滑雪杖姿态数据修正方法及应用该方法的滑雪杖


[0001]本专利技术涉及滑雪运动领域，涉及一种滑雪杖姿态数据修正方法及应用该方法的滑雪杖，具体涉及一种滑雪杖姿态数据修正方法及应用该方法的具有多参数采集功能的滑雪杖。

技术介绍

[0002]滑雪杖是我们滑雪时用来支撑前进、控制平衡、引导变向、支撑身体的；除跳台滑雪、空中技巧滑雪、单板滑雪外，其它项目都使用滑雪杖，是滑雪者控制重心必不可少的一件工具。
[0003]现有力测量功能滑雪杖不具有姿态测量功能，也不能分析运动员对雪仗施加的有效力，同时其内部结构不具备运动员在高强度训练中使用，其动作结构缺陷可能造成握把与杆体松动或分离，继而使力测量功能不准确或失效。

技术实现思路

[0004]本专利的目的是为了解决现有滑雪杖不具有姿态测量以及有效力分析功能的问题，提供一种滑雪杖姿态数据修正方法及应用该方法的滑雪杖。
[0005]为实现上述目的，一种滑雪杖姿态数据修正方法，它包括以下步骤：
[0006]S1：陀螺仪、加速度计、地磁计数据融合出姿态四元数，分别定义陀螺仪、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种滑雪杖姿态数据修正方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1：陀螺仪、加速度计、地磁计地磁计数据融合出姿态四元数，分别定义陀螺仪、加速度计及地磁计在各轴上的分量；S2：计算转换矩阵内相关乘积项，为矩阵运算做准备；float q0q0＝q0*q0
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(1)；float q0q1＝q0*q1
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(2)；float q0q2＝q0*q2
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(3)；float q0q3＝q0*q3
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(4)；float q1q1＝q1*q1
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(5)；float q1q2＝q1*q2
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(6)；float q1q3＝q1*q3
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(7)；float q2q2＝q2*q2
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(8)；float q2q3＝q2*q3
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(9)；float q3q3＝q3*q3
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(10)；q0、q1、q2、q3为四元数的四个分量S3：观测加速度计的实测数据，建立载体坐标系b，将加速度计输出到载体坐标系b的向量标准化；S4：观测地磁计的实测数据，将地磁计输出到载体坐标系b的向量标准化；S5：根据已知标准重力加速度，建立地理坐标系n，将重力向量由地理坐标系n转换到载体坐标系b；S6：将载体坐标系b转换到地理坐标系n，求出理论地磁；S7：设X轴为北，计算当前前进方向和磁北的夹角；S8：反向使用旋转矩阵，将地磁计在地理坐标系n的磁向量转换到载体坐标系b；S9：进行叉积运算，并对叉积运算的节油进行积分，求出误差角；S10：将误差PI后补偿到陀螺仪，即补偿零点漂移，通过调节Kp、Ki两个参数，控制加速度计修正陀螺仪积分姿态的速度；利用一阶龙格库塔法更新四元数；并将四元数标准化。2.根据权利要求1所述的一种滑雪杖姿态数据修正方法，其特征在于：所述S3：观测加速度计的实测数据，将加速度计输出到载体坐标系b的向量标准化的过程为：norm＝sqrt(ax*ax+ay*ay+az*az)
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(11)；ax＝ax/norm
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(12)；ay＝ay/norm
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(13)；az＝az/norm
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(14)；式中，norm表示标准化向量，sqrt()表示平方根函数，a表示加速度计在载体坐标系b下的分量。3.根据权利要求2所述的一种滑雪杖姿态数据修正方法，其特征在于：所述S4：观测地磁计的实测数据，将地磁计输出到载体坐标系b的向量标准化的过程为；norm＝sqrt(mx*mx+my*my+mz*mz)
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(15)；mx＝mx/norm
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(16)；my＝my/norm
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(17)；
mz＝mz/norm
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(18)；式中，m表示地磁计在载体坐标系b下的分量。4.根据权利要求3所述的一种滑雪杖姿态数据修正方法，其特征在于：所述S5：根据已知标准重力加速度，将重力向量由地理坐标系n转换到载体坐标系b的过程为：vx＝2*(q1q3
‑
q0q2)
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(19)；vy＝2*(q0q1+q2q3)
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(20)；vz＝q0q0
‑
q1q1
‑
q2q2+q3q3
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(21)；式中，norm表示标准化向量，v代表重力向量由地理坐标系n转换到载体坐标系b后的向量。5.根据权利要求4所述的一种滑雪杖姿态数据修正方法，其特征在于：所述S6：将载体坐标系b转换到地理坐标系n，求出理论地磁的过程为；hx＝2*mx*(0.5
‑
q2q2
‑
q3q3)+2*my*(q1q2
‑
q0q3)+2*mz*(q1q3+q0q2) (22)；hy＝2*mx*(q1q2+q0q3)+2*my*(0.5
‑
q1q1
‑
q3q3)+2*mz*(q2q3
‑
q0q1)
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(23)；hz＝2*mx*(q1q3
‑
q0q2)+2*my*(q2q3+q0q1)+2*mz*(0.5
‑
q1q1
‑
q2q2)
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(24)；式中，h表示载体坐标系b转换到地理坐标系n的分量。6.根据权利要求5所述的一种滑雪杖姿态数据修正方法，其特征在于：所述S7：设X轴为北，计算的是当前前进方向和磁北的夹...

【专利技术属性】
技术研发人员：简荣坤，智文虎，井云鹏，朱明，修威国，庞博，姜乔，武晓栋，周春明，
申请(专利权)人：黑龙江省体育科学研究所，
类型：发明
国别省市：