一种利用加速度传感器计算位移的方法和移动终端技术

本发明专利技术公开一种利用加速度传感器计算位移的方法，其包括：采集物体运动过程中的加速度值；对采集的物体运动过程中的加速度值进行低通滤波；根据加速度值对运动形式进行分类，再对分类后的运动形式分别进行平均加速度值与加速度值的对应匹配；根据经过滤波器低通滤波的加速度值，判断当前运动所属的分类，以及根据所属的分类中平均加速度值与加速度值的对应匹配，得到当前运动的平均加速度值，从而利用该平均加速度值得到位移值。本发明专利技术利用现有的低成本加速度传感器实现了物体位移的测试。

【技术实现步骤摘要】
一种利用加速度传感器计算位移的方法和移动终端
本专利技术涉物体位移传感器及物体位移测量系统领域，尤其涉及一种利用加速度传感器计算位移的方法和移动终端。
技术介绍
随着智能手机的普及，加速度传感器的得到了广泛使用，围绕加速度传感器的应用也越来越多。但是目前加速度传感器只能够测试物体所受的外力大小和方向，极大的限制了应用的进一步开发，很多时候我们不但需要知道物体受到受外力的大小，还想知道物体在外力的作用下运动的轨迹和位移，这样应用范围将更广阔，目前手机使用的加速度传感器不能够用来测试物体移动位移，因为加速度传感器测试加速度过程中存在非线性和迟滞现象，如下图1所示，同一物体加速到某一速度后又减速到原来速度，物体加速度曲线和减速度曲线并不重合。物理学对物体运动分类，例如匀速直线运动，匀加速直线运动，匀减速直线运动等运动形式，在日常人体操作物体运动中根本不存。且在常见运动中，都存在摩擦噪音和撞击噪音，这些噪音具有很大的加速度分量，远大于物体位移加速度量。既是不考虑这些噪音影响和加速度传感器的非线性和迟滞对测试位移影响，也无法使用得到物体位移。
技术实现思路
本专利技术提供了一种利用加速度传感器计算位移的方法和移动终端，利用现有的低成本加速度传感器实现了物体位移的测试。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种利用加速度传感器计算位移的方法，该方法包括如下步骤：步骤1：根据不同加速度传感器对常见的物体运动形式的感应反馈特点，对加速度传感器采集物体运动过程中，各种不产生位移的加速度噪音进行滤除；步骤2：把常见的物体运动形式进行分类，再对分类后的物体运动形式进行“平均加速度—加速度”曲线进行校准，绘制出物体不同类型运动的“平均加速度—加速度”曲线图；步骤3：被测位移的物体运动时，记录加速度传感器在物体运动过程中数值得到物体运动的加速度曲线，根据物体运动加速度曲线判断物体做何种类型运动，再在所述“平均加速度—加速度”曲线中查出物体对应何种类型运动的平均加速度，计算出物体运动位移。优选的，步骤2中，所述常见的物体运动形式进行分类是指根据加速度传感器对物体运动加速度感应类型分类；同类运动形式物体运动加速度曲线差异主要表现为加速度幅度和时间。优选的，物体运动形式包括挪动运动，撞击运动，摆动运动中的任一种。优选的，所述物体运动种类的开始和结束加速度变化率均为零，即物体处于静止或匀速直线运动状态。本专利技术还提供了一种利用加速度传感器计算位移的方法，该方法包括如下步骤：步骤1：根据不同加速度传感器对常见的运动形式的感应反馈特点，对加速度传感器采集物体运动过程中，各种不产生位移的加速度噪音进行滤除；步骤2：把常见的运动形式进行分类，再对分类后的运动形式采用近似算法进行校准，绘制出不同类型运动“平均加速度—加速度”曲线图；步骤3：被测位移的物体运动时，记录加速度传感器在物体运动过程中数值得到物体运动的加速度曲线，根据物体运动“加速度”曲线判断物体做何种类型运动，再在对应运动种类的“平均加速度—加速度”曲线类型图中查出物体对应此类运动的平均加速度，计算出物体运动位移，完成加速度传感器对物体的位移测试。本专利技术的有益效果在于：利用现有的低成本加速度传感器实现了物体位移的测试。附图说明图1为加速度传感器的迟滞特性曲线。图2a为第一人挪动不同物体的加速度曲线。图2b为第二人挪动不同物体的加速度曲线。图2c为第三人挪动不同物体的加速度曲线。图3a为正向位移方向的加速度曲线。图3b为反向位移方向加速度曲线。图4为平均加速度—加速度校准曲线。图5为物体沿X方向挪动位移过程图。图6为三轴加速度传感器采集物体沿X轴运动加速度曲线。图7为经过低通滤波器后的加速度曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。本专利技术提供了一种利用加速度传感器计算物体位移的方法。该专利技术发现了：1、常见运动过程中存在摩擦噪音和撞击噪音等，这些噪音具有很大加速度分量，频率较高，不产生位移，常见人体运动产生位移的加速度分量频率集中在低频段；2、常见人体运动产生位移同类运动运动过程的加速度曲线具有极高的相似度；3、利用加速度—平均加速度校准方法减小计算位移的计算量，消除加速度传感器测试误差。利用这些发现实现加速度传感器计算物体的位移。本专利技术提供一种利用加速度传感器计算位移的移动终端，其包括：加速度传感器、滤波器、加速度传感器，用于采集物体运动过程中的加速度值；滤波器，用于对加速度传感器采集的物体运动过程中的加速度值进行低通滤波；处理器，用于对运动形式进行分类，再对分类后的运动形式分别进行平均加速度值与加速度值的对应匹配。具体地，对于某一类运动形式的运动，只要知道运动时间和某一点的加速度值，就能够得到该类运动形式物体在这段时间的位移。为了消除加速度传感器线性误差和迟滞对测试精度影响，对不同类型运动形式的物体运动过程，先等效为匀加速直线运动，预先对该类运动不同大小加速度对应的匀加速度值，进行平均加速度—加速度校准，保存得到的校准曲线数据。判断模块，用于根据经过滤波器低通滤波的加速度值，判断当前运动所属的分类，以及根据所属的分类中平均加速度值与加速度值的对应匹配，得到当前运动的平均加速度值，从而利用该平均加速度值得到位移值。根据数据判断物体的运动为哪种类型运动，再根据运动过程加速度值大小，在对应运动类型校准数据中查出对应的等效平均运动加速度，计算出物体位移。本专利技术提供的一种利用加速度传感器计算物体位移的方法。该方法是根据不同加速度传感器对常见的运动形式的感应反馈特点，对加速度传感器采集物体运动过程中，各种不产生位移的加速度噪音进行滤除；把常见的运动形式进行分类，再对分类后的运动形式进行“平均加速度—加速度”曲线进行校准，绘制出不同类型运动“平均加速度—加速度”曲线图。被测位移的物体运动时，记录加速度传感器在物体运动过程中数值，根据物体运动“加速度”曲线判断物体做何种类型运动，再在对应运动种类的“平均加速度—加速度”曲线类型图中查出物体对应此类运动的平均加速度，计算出物体运动位移，完成加速度传感器对物体的位移测试。本专利技术发现了常见人体操作物体运动的运动规律，按照这一规律把人体操作物体运动进行分类，同一类运动形式运动过程中的加速度曲线具有极高的相似度，它们之间区别仅限于加速度幅度和运动时间，如图2所示，是人体挪动物体的一组加速度曲线，该类曲线是三个不同人挪动不同物体的加速度曲线，尽管三个人挪动不同物体所用的时间和移动的各距离不同，但加速度曲线形状极为相似，区别仅在加速度的幅度和运动过程所用时间。对常见人体运动形式研究发现如下规律。1、物理学中对物体运动分类的运动形式，在人体运动中几乎不出现。2、人体常见运动形式(例如：走动，挪动，摆动、抛出等运动形式)，同类运动形式的加速度曲线极为相似，区别仅在加速度的幅度和运动过程所用时间。3、人体常见运动过程中存在摩擦噪音和撞击噪音，这些噪音具有很大加速度，频率较高，不产生位移，人体运动加速度频率集中在0.5—10Hz之间。针对以上特点，用安装在物体上的加速度传感器测试物体位移，需要首先对加速度传感器采集的数据进行低通滤波，消除摩擦噪音和撞击噪音。对于某一类运动形式的运动，只要知道运动时间和某一点的加速度值，就能够得到该类运动形式物体在这段时间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用加速度传感器计算位移的方法，其特征在于：该方法包括：采集物体运动过程中的加速度值；对采集的物体运动过程中的加速度值进行低通滤波；根据加速度值对运动形式进行分类，再对分类后的运动形式分别进行平均加速度值与加速度值的对应匹配；根据经过滤波器低通滤波的加速度值，判断当前运动所属的分类，以及根据所属的分类中平均加速度值与加速度值的对应匹配，得到当前运动的平均加速度值，从而利用该平均加速度值得到位移值。

【技术特征摘要】
1.一种利用加速度传感器计算位移的方法，其特征在于：该方法包括：采集物体运动过程中的加速度值；对采集的物体运动过程中的加速度值进行低通滤波；根据加速度值对运动形式进行分类，再对分类后的运动形式分别进行平均加速度值与加速度值的对应匹配；根据经过滤波器低通滤波的加速度值，判断当前运动所属的分类，以及根据所属的分类中平均加速度值与加速度值的对应匹配，得到当前运动的平均加速度值，从而利用该平均加速度值得到位移值。2.一种利用加速度传感器计算位移的方法，其特征在于：该方法包括步骤1：根据不同加速度传感器对常见的物体运动形式的感应反馈特点，对加速度传感器采集物体运动过程中，各种不产生位移的加速度噪音进行滤除；步骤2：把常见的物体运动形式进行分类，再对分类后的物体运动形式进行“平均加速度—加速度”曲线进行校准，绘制出物体不同类型运动的“平均加速度—加速度”曲线图；步骤3：被测位移的物体运动时，记录加速度传感器在物体运动过程中数值得到物体运动的加速度曲线，根据物体运动加速度曲线判断物体做何种类型运动，再在所述“平均加速度—加速度”曲线中查出物体对应何种类型运动的平均加速度，计算出物体运动位移。3.根据权利要求2所述的利用加速度传感器计算位移的方法，其特征在于：步骤2中，所述常见的物体运动形式进行分类是指根据加速度传感器对物体运动加速度感应类型分类；同类运动形式物体运动加速度曲线差异主要表现为加速度幅度和时间。4.根据权利要求3所述的利用加速度传感器计算位移的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵小林，
申请(专利权)人：深圳市中兴移动通信有限公司，
类型：发明
国别省市：