[發(fā)明專利]基于三維空間的演示屏指針定位系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310192833.8
• 申請(qǐng)日: 2013-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN103268159A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王劍秦;段青玲;高萬林;郭少鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F3/0346
• 分類號(hào): G06F3/0346
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

1.一種基于三維空間的演示屏幕指針定位系統(tǒng)，其特征在于，包括有：

傳感器模塊，用于采集指針在某一位置時(shí)其XYZ三個(gè)垂直方向上的加速度信息、角速度信息以及地磁分量信息；

處理器模塊，其通過IIC總線與所述傳感器模塊連接，用于對(duì)所述傳感器模塊發(fā)送指令，并將獲取的所述傳感器模塊采集信息發(fā)送至上位機(jī)；

上位機(jī)，用于接收所述處理器模塊傳送的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，以確定所述指針的方向向量，并對(duì)所述指針進(jìn)行定位。

2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器模塊包括：

三軸加速度傳感器、三軸陀螺儀以及三軸電子羅盤，其分別用于采集指針在某一位置時(shí)其XYZ三個(gè)垂直方向上的加速度信息、角速度信息以及地磁分量信息。

3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器模塊包括：

IIC接口單元，用于對(duì)所述傳感器模塊發(fā)送指令，并讀取所述傳感器模塊的采集信息；

處理器，用于執(zhí)行指令，并對(duì)所述IIC接口單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；

USB控制器，用于將所述處理器處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)，并接收所述上位機(jī)發(fā)送的指令。

4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器模塊進(jìn)一步包括：

只讀存儲(chǔ)器，其通過指令總線與所述處理器連接，用于存儲(chǔ)指令；

隨機(jī)存儲(chǔ)器，其通過數(shù)據(jù)總線與所述處理器連接，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；

定時(shí)器，用于產(chǎn)生定時(shí)中斷，使所述處理器模塊對(duì)所述傳感器模塊以采樣周期進(jìn)行采樣；

中斷源，使得當(dāng)所述采樣周期到來時(shí)，所述處理器模塊對(duì)所述傳感器進(jìn)行采樣；

IO接口，用于讀取按鍵信息；

其中，所述定時(shí)器、中斷源以及IO接口分別與所述處理器通過APB總線連接。

5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括電源模塊，用于對(duì)所述傳感器模塊和處理器模塊進(jìn)行獨(dú)立供電。

6.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括與所述處理器模塊連接的外圍模塊，所述外圍模塊包括：

按鍵，其與所述處理器模塊的IO接口連接，用于對(duì)所述指針的位置進(jìn)行控制；JTAG接口，用于將編譯后的程序二進(jìn)制文件下載到所述處理器模塊的只讀存儲(chǔ)器中，并對(duì)該程序進(jìn)行調(diào)試；

LED指示燈，用于顯示當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

7.一種基于三維空間的演示屏幕指針定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、利用傳感器模塊采集指針在某一位置時(shí)其XYZ三個(gè)垂直方向上的加速度信息、角速度信息以及地磁分量信息，并同時(shí)采集按鍵信息；

S2、將所述傳感器模塊采集的信息和按鍵信息經(jīng)處理器模塊處理后，發(fā)送至上位機(jī)；

S3、所述上位機(jī)基于所述處理器模塊傳送的數(shù)據(jù)，確定系統(tǒng)的方向向量，并對(duì)所述指針進(jìn)行定位。

8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟S3進(jìn)一步包括：

S31、所述上位機(jī)基于所述處理器模塊傳送的數(shù)據(jù)，計(jì)算系統(tǒng)的俯仰角Pitch_i、橫滾角Roll_i以及偏航角Yaw_i；

S32、根據(jù)所述系統(tǒng)的俯仰角Pitch_i、橫滾角Roll_i以及偏航角Yaw_i，計(jì)算所述系統(tǒng)的方向向量；

S33、計(jì)算所述系統(tǒng)的方向向量和演示屏幕的交點(diǎn)，該交點(diǎn)為指針的坐標(biāo)。

9.如權(quán)利要求8所示的方法，其特征在于，所述步驟S31進(jìn)一步包括：

S311、所述上位機(jī)根據(jù)所述傳感器模塊中三軸陀螺儀的數(shù)據(jù)，計(jì)算系統(tǒng)的第一俯仰角分量GPitch_i、第一橫滾角分量GRoll_i和第一偏航角分量GYaw_i；

S312、所述上位機(jī)根據(jù)所述傳感器模塊中三軸加速度傳感器的數(shù)據(jù)，計(jì)算系統(tǒng)的第二俯仰角分量APitch_i和第二橫滾角分量ARoll_i；

S313、所述上位機(jī)根據(jù)所述傳感器模塊中三軸電子羅盤的數(shù)據(jù)，計(jì)算系統(tǒng)的第二偏航角分量MYaw_i；

S314、結(jié)合步驟S311、S312及S313的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算所述系統(tǒng)的俯仰角Pitch_i、橫滾角Roll_i以及偏航角Yaw_i；

其中，當(dāng)所述上位機(jī)接收到第一條傳感器數(shù)據(jù)時(shí)，初始偏航角為0；初始俯仰角Pitch₁為該系統(tǒng)第二俯仰角分量APitch₁；初始橫滾角Roll₁為該系統(tǒng)第二橫滾角分量ARoll₁。