陀螺仪空间定位方法技术

本发明专利技术公开了一种陀螺仪空间定位方法，在利用陀螺仪的相对位置定位的基础上，通过引入磁传感器获得俯仰角和平面指向角，其中俯仰角也可以通过加速度传感器获得，补偿陀螺仪相对位移偏差引起的实际指向偏差，从而进行绝对位置定位，提高定位系统的指向性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及定位技术，特别涉及一种。
技术介绍
目前，随着MEMS (微机电系统)技术在消费类电子产品中广泛的应用，涌现出许多 新生电子产物，比如空中鼠标、模仿人体动作的游戏手柄等。陀螺仪与加速度传感器的结 合，使得类似空中鼠标等产品成为现实。现有的是采用陀螺仪定位方式，陀螺仪定位方式是基于角速 度检测的原理而设计，通过一系列的运算，得到的定位位置是相对于上次定位的一个相对 值。现有的虽然已经使得空中指向定位成为可能，但由于得到的定位 位置只是相对于上次定位的一个相对值，指向性存在一定的偏差，当长时间偏差得不到补 偿时，偏差就会在一定程度上进行累加，以至于操作的体验越来越差，在某些特定场合，它 还不能完全满足需要。如图1所示，现有的，实际的定位点2同期望定 位点存在有偏差。比如，教学用的空中鼠标中，当教师需要指出屏幕上显示的教案的一部分，有可 能鼠标的光标已经移到了待指定对象，而手的指向并没有指向该对象，而当手指向该对象 后，光标又指向了其他的地方；又如，在射击游戏中，经常会觉得手的指向和射击的对象不 一致，从而使用户的体验变差，常常需要有一个重新定位的处理(比如通过按键触发定位 等)。虽然通过在屏幕前放置一定的光源，通过用户手中设备上的摄像头拍摄前方的光点实 现定位，这种方法实现的指向性好了许多，但设计复杂，系统需要几个部分组成，同时还要 保证屏幕前光源的位置和角度，而且容易受到外界光源的影响，并且很难通过一般的手段 进行滤除。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种，能够实现定位同指向的一致。为解决上述技术问题，本专利技术的种，运动控制器件中固定有 陀螺仪，其特征在于，运动控制器件中还固定有三轴磁传感器，或二轴磁传感器和加速度传 感器，包括以下步骤；一 .定位系统初始化；二 .初始化完成后，采集陀螺仪原始数据；三.进行定位算法，根据陀螺仪原始数据及上一定位点位置数据计算出运动控制 器件目前定位点相对于上一定位点的相对位移；四.采集获取三轴磁传感器，或二轴磁传感器和加速度传感器的数据；五.利用三轴磁传感器，或二轴磁传感器和加速度传感器的组合得到的数据，计 算出目前运动控制器件的俯仰角和平面指向角，获得运动控制器件当前定位点绝对位置的相对位移误差补偿量；六.根据计算获得的相对位移误差补偿量，补偿步骤三得到的运动控制器件目前 定位点相对于上一定位点的相对位移，获得运动控制器件当前定位点绝对位置数据。本专利技术的，还保存步骤五获得的运动控制器件当前定位点绝 对位置的相对位移误差补偿量，同以前保存的相对位移误差补偿量组成一相对位移误差补 偿量曲线表，根据位移误差补偿量曲线表的相对位移误差补偿量变化规律，确定误差补偿 量变化的趋势，计算产生出定位相对误差，作为对下次获得的陀螺仪原始数据进行数据修 正的相对位移前端补偿数据，在对下次采集的陀螺仪原始数据进行定位算法之前，先对下 次采集的陀螺仪原始数据进行数据修正，提前补偿相对位移误差，然后再根据进行数据修 正后的陀螺仪原始数据及上一定位点位置数据进行定位算法。本专利技术的，在利用陀螺仪的相对位置定位的基础上，通过引 入磁传感器获得俯仰角和平面指向角(其中，俯仰角也可以通过加速度传感器获得)补偿 由陀螺仪相对位移偏差引起的实际指向偏差，从而进行绝对位置定位，提高定位系统的指 向性。还进一步通过一段时间的相对位移误差补偿量的变化，分析出位移误差补偿量变化 的趋势，计算产生出定位相对误差，作为对下次采集的陀螺仪原始数据进行数据修正的相 对位移前端补偿数据，对下次采集的陀螺仪数据进行数据修正，提前补偿陀螺仪的相对位 移定位与三轴磁传感器(或二轴磁传感器和加速度传感器)绝对定位之间产生的差异(相 对位移误差)，这样可以使相对定位的结果与绝对定位结果之间的偏差减小，这样在进行下 次三轴磁传感器(或二轴磁传感器和加速度传感器)指向性补偿时，不会造成较大的跃变。附图说明下面结合附图及具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1是现有的指向性存在一定的偏差示意图；图2是本专利技术的一实施方式流程图；图3是本专利技术的一实施方式磁传感器俯仰角和平面指向角 补偿区域示意图；图4是本专利技术的一实施方式引入磁传感器进行俯仰角和平 面指向角补偿示意图；图5是三轴磁传感器坐标方向图。具体实施例方式三轴磁传感器坐标方向如图5所示，它的方向参考是地磁场，固定在运动控制器 件中的三轴磁传感器，当运动控制器件的指向发生变化时，它都会相对于地磁场有一定的 变化。如图5所示，三轴磁传感器分别指向相互垂直的角度(如图中所示的磁传感器X轴、 磁传感器Y轴、磁传感器Z轴)。实际地磁场的指向为图中标示的“实际地磁场北极方向”。 当运动控制器件指向任何方向时，地磁场产生的作用会分配在磁传感器的三轴上，他们之 间的关系如下yjaxisX2 +axisY2 +axisZ2 = Cgnd标注4axisX 地磁场向量在传感器X轴上的分量；axisY 地磁场向量在传感器Y轴上的分量；axisZ 地磁场向量在传感器Z轴上的分量；Cgnd 地磁场向量目前作用于运动控制器件的磁场强度。axisX、axisY、axisZ是目前地磁传感器三轴采集的磁场强度值，进行必要的数据处理后，可以计算出平面指向角a和俯仰角5 r ，axisYa 二 arctan-axisX^axisZo = arctan ,V axisX2 + axisY2加速度传感器可以为陀螺仪在垂直方向定位提供补偿的基础是重力加速度的存 在，并且重力加速度方向在某一固定位置时固定的。根据重力加速度在多轴加速度传感器 上的分量，计算出此时设备的俯仰角。本专利技术的一实施方式如图2所示，包括以下步骤1.运动控制器件中固定有陀螺仪、三轴磁传感器(或二轴磁传感器和加速度传感 器)，定位系统初始化；2.初始化完成后，采集用于运动控制器件定位的两轴陀螺仪(或三轴陀螺仪)原 始数据；进行陀螺仪原始数据的稳定性处理，主要包含有滤波处理、多轴之间去交叉干扰处 理、温度补偿处理等；3.进行定位算法，根据陀螺仪原始数据及上一定位点位置数据计算出运动控制器 件目前定位点相对于上一定位点的相对位移；4.采集获取三轴磁传感器(或二轴磁传感器和加速度传感器)的数据，对这些数 据作数据稳定性处理；5.利用三轴磁传感器或两轴磁传感器与加速度传感器的组合得到的数据，计算目 前运动控制器件的俯仰角和平面指向角，获得运动控制器件当前定位点绝对位置的相对位 移误差补偿量；6.根据计算获得的相对位移误差补偿量，补偿步骤三得到的运动控制器件目前定 位点相对于上一定位点的相对位移，获得运动控制器件当前定位点绝对位置数据。三轴磁传感器(或二轴磁传感器和加速度传感器)俯仰角和平面指向角补偿区域 如图3所示；引入三轴磁传感器(或二轴磁传感器和加速度传感器)进行俯仰角和平面指 向角补偿后定位如图4所示，定位同指向一致。本专利技术的，在利用陀螺仪的相对位置定位的基础上，通过引 入磁传感器获得俯仰角和平面指向角(其中，俯仰角也可以通过加速度传感器获得)，补偿 由陀螺仪相对位移偏差引起的实际指向偏差，从而进行绝对位置定位，提高定位系统的指 向性。但绝对位置定位与相对位置定位在一定程度上存在某些矛盾，比如，当陀螺仪的 相对位移定位与三轴磁场传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陀螺仪空间定位方法，运动控制器件中固定有陀螺仪，其特征在于，运动控制器件中还固定有三轴磁传感器，或二轴磁传感器和加速度传感器，包括以下步骤；一．定位系统初始化；二．初始化完成后，采集陀螺仪原始数据；三．进行定位算法，根据陀螺仪原始数据及上一定位点位置数据计算出运动控制器件目前定位点相对于上一定位点的相对位移；四．采集获取三轴磁传感器，或二轴磁传感器和加速度传感器的数据；五．利用三轴磁传感器，或二轴磁传感器和加速度传感器的组合得到的数据，计算出目前运动控制器件的俯仰角和平面指向角，获得运动控制器件当前定位点绝对位置的相对位移误差补偿量；六．根据计算获得的相对位移误差补偿量，补偿步骤三得到的运动控制器件目前定位点相对于上一定位点的相对位移，获得运动控制器件当前定位点绝对位置数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：喻应东，
申请(专利权)人：鼎亿数码科技上海有限公司，鼎亿公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]