三维空间运动感测方法技术

一种三维空间运动感测方法，于一装置中放入一加速度计及一角速度感测器，计算该装置于三维空间中进行旋转运动时，该装置相对于重力的角度，尤其是计算该装置于旋转运动过程中相对于该重力的运动轨迹，最终可得出该装置于三维空间中实际运动的轨迹。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种感测装置在三维空间运动的方法，尤指一种可除去装置于被 移动时伴随的转动的影响，并将装置坐标转换至相对于重力的坐标，以感测出装置在三维 空间运动的方法。
技术介绍
由于当如3D鼠标的装置被移动时，即使使用者并无意要转动3D鼠标，移动3D鼠 标的手掌仍会不自觉地些微转动3D鼠标，然而3D鼠标的三轴加速度计非常灵敏，其加速度 读值包含受重力加速度影响的分量以及手部运动所产生的加速度分量，因此若只使用传统 的坐标算法计算三轴加速度计相对于重力坐标的加速度读值，将因为三轴加速度计读值所 包含的手部运动所产生的加速度分量而无法得到3D鼠标在空间中正确的运动轨迹。因为 传统的算法是假设三轴加速度计的读值只受到重力的影响而没有考虑到读值中还包含手 部运动所产生的加速度分量，因此当3D鼠标并不如预期为静态或是等速运动时，通过传统 算法所计算出的三轴加速度计相对于重力坐标的读值，将会因非重力的加速度的影响而产 生误差，导致无法精准计算出3D鼠标相对于重力的运动轨迹。请参照图1，图1是先前技术的一装置102在屏幕上所呈现的指针轨迹。请参照图 1，装置102向左移动兼转动，因为装置102未将所产生的运动轨迹由装置坐标转换至重力 坐标，导致装置102射向屏幕100的指针轨迹会随着装置102的转动而改变其移动方向，也 就是说，指标轨迹并非只是向左移动而是向左上方移动。中国台湾专利第200639406号“惯性感测输入装置”揭露一种惯性感测输入装置， 此篇专利所描述的运动装置与方法，无论于静止或运动中皆无法进行相对于重力的坐标转 换，使其输出值为相对于装置坐标的运动量，非相对于重力的移动量，导致指标的移动方向 会随着装置相对于重力的方位而改变。中国台湾专利第200538751号“自由空间定位装置和方法”揭露一种自由空间定 位装置和方法，此篇专利所描述的运动装置与方法，只能在静态或慢速移动的条件下，计算 从本体参考坐标系到用户参考坐标系的坐标转换，由于缺乏动态下的补偿修正机制，而不 可避免地无法进行运动过程中的坐标系转换工作，导致若在运动过程中出现装置坐标与自 由空间坐标的相对改变，将造成不正确的运动装置输出。美国专利第5，898，421号“陀螺仪指针和方法(Gyroscopic pointer andmethod)”揭露一种陀螺仪指针和方法，此篇专利未能计算加速度计与角度感测器的相 对关系，因此需要两颗或以上的双轴角度感测器才能运算坐标转换时的所需的信息。
技术实现思路
本专利技术揭露一种，包含读取至少一加速度计在三个坐标方 向的多个读值；读取至少一角速度感测器在二个坐标方向的多个读值；利用该至少一加速 度计在该三个坐标方向的多个读值及该至少一角速度感测器在该二个坐标方向的多个读值，产生该装置的运动旋转半径；利用该装置的运动旋转半径与该至少一角速度感测器在 该二个坐标方向的多个读值，产生该装置在该二个坐标方向的切线加速度；及利用该至少 一加速度计在该二个坐标方向的多个读值，该装置在该二个坐标方向的切线加速度，该至 少一角速度感测器在该二个坐标方向的多个读值，及该装置的运动旋转半径，产生该装置 的运动输出。附图说明 图1是说明先前技术的装置在屏幕上所呈现的指针轨迹。 图2是本专利技术装置的示意图。图3是图2装置在三维空间运动感测的方法的流程图。 图4是说明图2装置的坐标轴。图5是说明图2装置的二个坐标方向和重力方向的夹角。 图6是说明利用图2的装置和图3揭露的方法在屏幕上所呈现的指针轨迹t 100102,202204206 300-314Gx Gx G,屏幕 装置三轴加速度计 二轴角速度感测器 步骤重力加速度于χ、ζ平面的分量 于χ轴方向的重力加速度分量 于Z轴方向的重力加速度分量 夹角具体实施例方式图2是说明一装置202的示意图。在装置202内配置三轴加速度计204与二轴角 速度感测器206。三轴加速度计204与二轴角速度感测器206在装置202于三维空间中运 动时，可记录装置202运动时的加速度与角速度。请参照图3和图4，图3是本专利技术的一实施例所揭露的一装置在三维空间运动感 测的方法的流程图，图4是说明装置202的坐标轴，而三轴加速度计204和二轴角速度感测 器206坐标轴和装置202的坐标轴相同。图3的方法是利用图2的装置202说明，详细步 骤如下步骤300:开始；步骤302 读取三轴加速度计204在三个坐标方向的多个读值Ax、Ay、Az，以及读取 二轴角速度感测器206在二个坐标方向的多个读值wx、wz ；步骤304 利用三轴加速度计204在三个坐标方向的多个读值Ax、Ay、Az及二轴角 速度感测器206在二个坐标方向的多个读值wx、Wz，产生装置202的运动旋转半径r ；步骤306 利用装置202的运动旋转半径r与二轴角速度感测器206在二个坐标 方向的多个读值wx、，产生装置202的法线加速度A”及装置202在二个坐标方向的切线度合成分量(ixz的夹角θ，其中，arctan"加速度Arx、Arz ；步骤308 利用三轴加速度计204在二个坐标方向的多个读值AX、AZ及装置202在 二个坐标方向的切线加速度Am、Arz,产生重力加速度在二个坐标方向的加速度分量(}x、Gz ；步骤310 利用二个坐标方向的重力加速度分量(ix、Gz，产生χ轴方向和重力加速权利要求1.一种，包含读取至少一加速度计在三个坐标方向的多个读值； 读取至少一角速度感测器在二个坐标方向的多个读值；利用该至少一加速度计在该三个坐标方向的多个读值及该至少一角速度感测器在该 二个坐标方向的多个读值，产生该装置的运动旋转半径；利用该装置的运动旋转半径与该至少一角速度感测器在该二个坐标方向的多个读值， 产生该装置在该二个坐标方向的切线加速度；及利用该至少一加速度计在该二个坐标方向的多个读值，该装置在该二个坐标方向的切 线加速度，该至少一角速度感测器在该二个坐标方向的多个读值，及该装置的运动旋转半 径，产生该装置的运动输出。2.根据权利要求1所述的方法，其中利用该至少一加速度计在该二个坐标方向的多个 读值，该装置在该二个坐标方向的切线加速度，该至少一角速度感测器在该二个坐标方向 的多个读值，及该装置的运动旋转半径，产生该装置的运动输出包含利用该至少一加速度计在该二个坐标方向的多个读值及该装置在该二个坐标方向的 切线加速度，产生该装置在该二个坐标方向的重力加速度分量；利用该二个坐标方向的重力加速度分量，得到该二个坐标方向的重力加速度分量的重 力加速度合成分量与该二个坐标方向中一坐标方向的夹角；及利用该至少一角速度感测器在该二个坐标方向的多个读值、该装置的运动旋转半径及 该夹角，产生该装置的横向运动输出与纵向运动输出。3.根据权利要求2所述的方法，其中利用该至少一加速度计在该三个坐标方向的多个 读值及该至少一角速度感测器在该二个坐标方向的多个读值，产生该装置的运动旋转半径 是利用下列方程式(Ax-rx 警)2 +(Az-rx 警)2 + (Ay 一 —z2 + < ))2 二 G2其中Ax为该至少一加速度计检测到的χ轴方向的加速度分量； Ay为该至少一加速度计检测到的y轴方向的加速度分量； Az为该至少一加速度计检测到的ζ轴方向的加本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种三维空间运动感测方法，包含：读取至少一加速度计在三个坐标方向的多个读值；读取至少一角速度感测器在二个坐标方向的多个读值；利用该至少一加速度计在该三个坐标方向的多个读值及该至少一角速度感测器在该二个坐标方向的多个读值，产生该装置的运动旋转半径；利用该装置的运动旋转半径与该至少一角速度感测器在该二个坐标方向的多个读值，产生该装置在该二个坐标方向的切线加速度；及利用该至少一加速度计在该二个坐标方向的多个读值，该装置在该二个坐标方向的切线加速度，该至少一角速度感测器在该二个坐标方向的多个读值，及该装置的运动旋转半径，产生该装置的运动输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾奎彰，谢宜勋，余仁渊，叶皓杰，
申请(专利权)人：旺玖科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]