[發明專利]姿態感知設備及其定位、鼠標指針的控制方法和裝置

有效

• 申請號: 201110252933.6
• 申請日: 2011-08-30
• 公開（公告）號: CN102306054A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 龍濤;劉正東;龍江;唐元浩;嚴松
• 申請（專利權）人: 江蘇惠通集團有限責任公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F3/033
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及姿態感知設備及其應用技術領域，特別涉及姿態感知設備及其定位方法和裝置、鼠標指針的控制方法和裝置。

背景技術

目前，計算機鼠標指針的定位大多數都依靠光學傳感器或激光傳感器來實現，這些傳感器都基于物理光學原理，使得傳感器需要依靠桌面等平臺來實現。但是在很多場合，例如在計算機多媒體教學中，用戶想在空中操控鼠標指針或是通過在空中操控鼠標指針來實現多媒體電視播放、網頁瀏覽等應用，僅使用傳統的傳感器就無法實現，于是空間鼠標應運而生。空間鼠標是一種輸入設備，像傳統鼠標一樣操作屏幕光標(鼠標指針)，但卻不需要放在任何平面上，在空中晃動就能直接依靠空中運動姿態的感知實現對鼠標指針的控制。要實現空中運動姿態的感知，一般在姿態感知設備(例如空間鼠標)中設置慣性器件，利用慣性器件測量技術實現對運動載體姿態的跟蹤。

利用慣性器件測量技術進行運動載體姿態的跟蹤具有非常廣闊的前景。慣性跟蹤系統的基本原理是在目標初始位置和姿態已知的基礎上，依據慣性原理，利用陀螺儀傳感器(以下簡稱陀螺儀)、加速度傳感器等慣性器件測量物體運動的角速度和直線加速度，然后通過積分獲得物體的位置和姿態。其中，陀螺儀基本原理是運用物體高速旋轉時，強大的角動量使旋轉軸一直穩定指向一個方向的性質，所制造出來的定向儀器。當運動方向與轉軸指向不一致時，會產生相應的偏角，再根據偏角與運動的關系，得到目前運動物體的運動軌跡和位置，從而實現定位的功能。而加速度傳感器技術是慣性與力的檢測綜合體，目前在汽車電子和消費電子領域有較多的應用。加速度傳感器通過實時采集運動物體加速度信號，通過二階積分的方式得到運動的軌跡實現定位。另外，在器件處于相對穩定的狀態下，可以通過分析傳感器件自身重力加速度，得到目前器件的自身姿態。

陀螺儀輸出角速度，是瞬時量，將角速度對時間積分計算得到的角度變化量與初始角度相加，得到角度，其中積分時間dt越小，輸出角度越準。但是陀螺儀的原理決定其測量基準是自身，沒有系統外的絕對參照物，加上dt不可能無限小，所以積分的累積誤差會隨時間迅速增加，導致最終輸出角度與實際不符。加速度傳感器測量的是重力方向，有系統外的絕對參照物“重力軸”，在無外力加速度的情況下，能準確地輸出角度并且不會有累積誤差。但是加速度傳感器是用MEMS技術檢測慣性力造成的微小形變，而慣性力本質上就是重力，所以加速度傳感器不能區分重力加速度和外力加速度，當系統在三維空間做變速運動時，加速度傳感器的輸出就不準確了。

相關技術還可參考公開號為WO2005108119(A2)的國際專利申請，該專利申請公開了一種帶有傾斜補償和提高可用性的自由空間定位設備。

由于陀螺儀技術以及加速度傳感器技術都存在運動物體姿態與運動狀態很難完全體現的不足，因此，如何將陀螺儀技術以及加速度傳感器技術有效地結合，從而能實現空間定位的準確性和穩定性是本領域技術人員長期探討的問題。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種姿態感知設備及其定位方法和裝置、鼠標指針的控制方法和裝置，結合陀螺儀技術和加速度傳感器技術實現空間定位的準確性和穩定性。

為解決上述問題，本發明實施方式提供一種姿態感知設備的定位方法，所述姿態感知設備包括陀螺儀和加速度傳感器，所述姿態感知設備的定位方法包括：獲取陀螺儀的敏感軸的旋轉角；獲取加速度傳感器的敏感軸的偏轉角和線加速度，所述加速度傳感器的敏感軸對應所述陀螺儀的敏感軸；基于所述加速度傳感器的敏感軸的線加速度設置對應所述陀螺儀的第一權重和對應所述加速度傳感器的第二權重；基于所述第一權重和第二權重，對所述旋轉角和所述偏轉角進行加權處理，得到姿態感知設備的姿態角。

為解決上述問題，本發明實施方式還提供一種鼠標指針的控制方法，包括：上述的姿態感知設備的定位方法；計算所述姿態感知設備的變化分量Δd，其中，Δd＝d-dcosθ，θ為姿態角，d為姿態感知設備在空間坐標系的初始分量；確定所述鼠標指針的位移變化量Δs，其中，Δs＝Δd/(SF*MF)，SF為所述陀螺儀的靈敏度系數，MF為鼠標指針的靈敏度系數；基于所述鼠標指針的位移變化量控制所述鼠標指針的移動。