一种高性能的运动控制检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高性能的运动控制检测系统，涉及运动控制技术领域。该高性能的运动控制检测系统，包括惯性测量单元、数据处理单元、传感器融合单元、动作分析单元和数据交互系统。本发明专利技术通过用QMI8658C与供应的XKF3结合9轴传感器融合的系统级定位模块，捕捉使用者的动作范围可精确

【技术实现步骤摘要】
一种高性能的运动控制检测系统


[0001]本专利技术涉及运动控制
，具体为一种高性能的运动控制检测系统。

技术介绍

[0002]电子游戏最开始的输入方式来自于计算机键盘，后来衍生出的专业电子游戏机以手柄或操作台的形式来进行电子游戏内容。后来，随着科技进步以及增强玩家游戏体验的需要，相关的游戏公司开发出了专业化，特异化的游戏输入设备以及大型街机游戏项目。
[0003]体感游戏顾名思义是用身体去感受的电子游戏。体感游戏，通过互联网运营平台，进行人机互动，在线玩家在线互动、竞技运动，聚合实体健身的运动项目，同时加入WII,XBOX类似的游戏项目，不需要手柄，直接利用肢体来完成游戏，即视频识别技术，依靠相机捕捉三维空间中玩家的运动，突破以往单纯以手柄按键输入的操作方式，体感游戏是一种通过肢体动作变化来操作的新型电子游戏。
[0004]传统的受欢迎的游戏装置的输入设备包括键盘、鼠标以及有线手柄等。但是上述输入设备一般都是采用坐姿，只需要活动手指就能控制上述输入设备进行游戏，长时间的进行电脑游戏时，可能会给用户的身体健康带来不利影响。为了克服上述传统游戏的弊端，也为了进一步的增加用户体验，体感游戏得到了很好的发展。体感游戏是通过自身的身体动作来操作游戏，相较于上述传统的游戏，体感游戏不再是手指操作运动，身体的运动量和娱乐性都得到了很大的提高
[0005]随着科技的进步和发展，体感游戏的占据的市场地位逐渐上升，越来越受大众欢迎。这些体感游戏通常利用智能穿戴设备上分布设置的各种传感器来获取用户的姿态信息，并将姿态信息上传到游戏中以进行体感游戏。尽管目前的体感游戏的输入设备的种类日渐丰富，如游戏手柄、摄像头、手机、鼠标以及专用游戏设备等但是上述输入设备都只能获取到较为粗略的动作信息，不能将用户的细节运动产生的细微动作反馈到体感游戏中去，真实性欠佳，而且，手握输入设备，还有可能影响用户的输入运动，降低用户体验。

技术实现思路

[0006]解决的技术问题
[0007]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种高性能的运动控制检测系统，解决了现有数据输入设备都只能获取到较为粗略的动作信息，不能将用户的细节运动产生的细微动作反馈到体感游戏中去，真实性欠佳，而且，手握输入设备，还有可能影响用户的输入运动，降低用户体验的问题。
[0008]技术方案
[0009]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种高性能的运动控制检测系统，包括惯性测量单元、数据处理单元、传感器融合单元、动作分析单元和数据交互系统，其中：
[0010]惯性测量单元，用于获取使用者的行为动作数据，并转换为电信号传送至数据处
理单元；
[0011]数据处理单元，将惯性测量单元获取的信息数据经过信号处理路径与数字可编程模块进行速率处理和信息过滤，其中数字可编程模块包括数字可编程的采样器和滤波器；
[0012]传感器融合单元，通过集成Gen2姿态引擎TM运动协同矢量DSP处理器实现传感器融合，同时通过大型1536字节FIFO缓冲传感器数据从而降低系统功耗；
[0013]动作分析单元，根据数据处理单元和传感器融合单元的处理后的动态数据，将其输入动作分析模型中进行动态数据分析；
[0014]数据交互系统，根据动作分析单元的分析结构，判断当前用户的动作是否符合游戏场景中的关键动作，当用户的动态数据分析后得到的实际局部偏移量，小于或等于当前游戏场景中动作模型的偏移阈值时，判定当前游戏场景下实际体感动作有效，若当用户的动态数据分析后得到的实际局部偏移量，大于当前游戏场景中动作模型的偏移阈值时，判定当前游戏场景下实际体感动作无效。
[0015]优选地，所述惯性测量单元连接至数据处理单元，所述数据处理单元连接至传感器融合单元，所述传感器融合单元连接至动作分析单元，所述动作分析单元连接至数据交互系统。
[0016]优选地，所述惯性测量单元包括定位模块、声音模块、温度获取模块和数据转换模块，其中：
[0017]定位模块，通过用QMI8658C与供应的XKF3结合9轴传感器融合的系统级定位模块，捕捉使用者的动作范围可精确
±3°
俯仰和滚转方向以及
±5°
偏航/航向典型规范；
[0018]声音模块，通过灵敏度
±
3％的紧板级陀螺仪获取使用者的声音信息，紧板级陀螺仪噪声密度为15mdps/√Hz，且具有低延迟的效果；
[0019]温度获取模块，通过嵌入式的温度传感器获取使用者的体表温度信息；
[0020]数据转换模块，将定位模块、声音模块和温度获取模块获取的信息数据转换为电信号，并传送至数据处理单元。
[0021]优选地，所述定位模块中的QMI8658C集成了一个三轴陀螺仪和一个三轴加速度计，其主机接口支持MIPI
TM
I3C、i2c和3线或4线SPI，辅助主控i2c接口。
[0022]优选地，所述三轴加速度计为低噪声200μg/√Hz加速度计。
[0023]优选地，所述三轴陀螺仪和三轴加速度计在最小2.5
×
3.0
×
0.86mm 14引脚LGA封装。
[0024]优选地，所述9轴传感器采用高性能XKF3 TM 6/9轴传感器，用于融合在运行中校正陀螺仪偏置漂移。
[0025]优选地，所述动作分析单元包括模型建立模块和动态数据分析模块，其中：
[0026]模型建立模块，用户登录个人账号后输入个人身体数值，获取体感游戏系统的用户的体格参数，并将所述体格参数输入至预设的标准人体骨骼关键点模型，建立用户的基准人体骨骼关键点模型，同时可在游戏中提供量身定制的虚拟人物模型；其中体格参数包括身高、肩宽、臂长和腿长；
[0027]动态数据分析模块，以用户的基准人体骨骼关键点模型为基础，根据不同的游戏场景建立标准动作分析模型，将动态数据输入标准动作分析模型，比对动态数据是否符合模型效果。
[0028]优选地，所述动态数据分析模块中动态范围从
±
16
°
/s到
±
2048
°
/s时参考陀螺仪数据，动态范围从
±
2g至
±
16g参考加速度计数据。
[0029]优选地，应用于智能手表上。
[0030]有益效果
[0031]本专利技术具有以下有益效果：
[0032](1)、该高性能的运动控制检测系统，通过集成Gen2姿态引擎TM运动协同矢量DSP处理器实现传感器融合，在1kHz采样率，同时输出数据到主机处理器速度较低，提高精度同时减少处理器MIPS、功率和中断的要求。
[0033](2)、该高性能的运动控制检测系统，通过大型1536字节FIFO缓冲传感器数据从而降低系统功耗，且设置有低能耗模式，实现有效的电源管理，能够延长使用时间，提高游戏体验。
[0034](3)、该高性能的运本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能的运动控制检测系统，其特征在于：包括惯性测量单元(1)、数据处理单元(2)、传感器融合单元(3)、动作分析单元(4)和数据交互系统(5)，其中：惯性测量单元(1)，用于获取使用者的行为动作数据，并转换为电信号传送至数据处理单元(2)；数据处理单元(2)，将惯性测量单元(1)获取的信息数据经过信号处理路径与数字可编程模块进行速率处理和信息过滤，其中数字可编程模块包括数字可编程的采样器和滤波器；传感器融合单元(3)，通过集成Gen2姿态引擎TM运动协同矢量DSP处理器实现传感器融合，同时通过大型1536字节FIFO缓冲传感器数据从而降低系统功耗；动作分析单元(4)，根据数据处理单元(2)和传感器融合单元(3)的处理后的动态数据，将其输入动作分析模型中进行动态数据分析；数据交互系统(5)，根据动作分析单元(4)的分析结构，判断当前用户的动作是否符合游戏场景中的关键动作，当用户的动态数据分析后得到的实际局部偏移量，小于或等于当前游戏场景中动作模型的偏移阈值时，判定当前游戏场景下实际体感动作有效，若当用户的动态数据分析后得到的实际局部偏移量，大于当前游戏场景中动作模型的偏移阈值时，判定当前游戏场景下实际体感动作无效。2.根据权利要求1所述的一种高性能的运动控制检测系统，其特征在于：所述惯性测量单元(1)连接至数据处理单元(2)，所述数据处理单元(2)连接至传感器融合单元(3)，所述传感器融合单元(3)连接至动作分析单元(4)，所述动作分析单元(4)连接至数据交互系统(5)。3.根据权利要求1所述的一种高性能的运动控制检测系统，其特征在于：所述惯性测量单元(1)包括定位模块(11)、声音模块(12)、温度获取模块(13)和数据转换模块(14)，其中：定位模块(11)，通过用QMI8658C与供应的XKF3结合9轴传感器融合的系统级定位模块(11)，捕捉使用者的动作范围可精确
±3°
俯仰和滚转方向以及
±5°
偏航/航向典型规范；声音模块(12)，通过灵敏度
±
3％的紧板级陀螺仪获取使用者的声音信息，紧板级陀螺仪噪声密度为15mdps/√Hz，且具有低延迟的效果；温度获取模块(13)，通过嵌入式的温度传感器获取使用者的体表温度信息；数据转换模...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹黔福，姚远，
申请(专利权)人：深圳十米网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：