[發明專利]一種具有自校準自適應的虛擬現實設備姿態檢測模塊

在審

• 申請號: 201410431586.7
• 申請日: 2014-08-28
• 公開（公告）號: CN104197937A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 鄭華科;曹偉東;龍愷;沈冰;趙鵬;龔濤
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18;G01C25/00
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

技術領域

本發明涉及虛擬現實設備技術領域，特別是涉及一種具有自校準自適應的虛擬現實設備姿態檢測模塊。

背景技術

隨著當今3D技術的不斷發展，人們對于電影、游戲、娛樂的體驗并不局限毫無立體感的2D平面，越來越趨向于與現實相差不遠的三維空間，如電影院基于偏振光的3D電影和具有感覺交互的4D電影、高端設備上的裸眼3D場景等。目前電腦上用得最多的3D體驗主要來自于虛擬現實設備，虛擬現實設備中有兩個主要技術，其中之一就是追蹤跟隨，而這一點就是由虛擬現實設備姿態檢測模塊實現的。但是，現在的虛擬現實設備姿態檢測并不便捷，需要使用者使用前進行校準，使用過程中3D場景變換不連貫，體驗感較差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種具有自校準自適應的虛擬現實設備姿態檢測模塊，具有自校準、高精度、連續性強的特點。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種具有自校準自適應的虛擬現實設備姿態檢測模塊，包括電源管理芯片、微處理器、多軸陀螺儀加速度計和磁強計，所述電源管理芯片用于為微處理器、多軸陀螺儀加速度計和磁強計進行供電；所述微處理器的輸入端分別與多軸陀螺儀加速度計和磁強計的輸出端相連，輸出端與輸出接口相連；所述多軸陀螺儀加速度計和磁強計用于獲取原始姿態信息；所述微處理器對原始姿態信息進行濾波融合處理，得到姿態角信息。

所述微處理器采用采用二階濾波算法對采集的加速度計值進行初步的濾波處理，進而采用一階濾波器對矢量化的磁強值進行處理，最后將處理完的加速度值和磁強值以及原始的陀螺儀值送入IMU-AHRS捷聯慣導濾波融合器得到姿態角信息。

所述電源管理芯片采用多重電源穩壓芯片，利用低壓差芯片為后續電路提供穩定的電壓和充足的電流。

所述微處理器為ARM7微處理器，通過I2C方式與多軸陀螺儀加速度計和磁強計進行通訊獲取數據。

有益效果

由于采用了上述的技術方案，本發明與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果：本發明可以為虛擬現實設備提供自適應、高精度、強跟隨性的姿態角，讓虛擬現實設備的性能得到進一步的發揮。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明中電源管理芯片的電路圖；

圖3是本發明中ARM7處理器通訊電路圖；

圖4是本發明中三軸陀螺儀加速度計及磁強計檢測電路圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

本發明的實施方式涉及一種具有自校準自適應的虛擬現實設備姿態檢測模塊，如圖1所示，包括電源管理芯片、微處理器、多軸陀螺儀加速度計和磁強計，所述電源管理芯片用于為微處理器、多軸陀螺儀加速度計和磁強計進行供電；所述微處理器的輸入端分別與多軸陀螺儀加速度計和磁強計的輸出端相連，輸出端與輸出接口相連；所述多軸陀螺儀加速度計和磁強計用于獲取原始姿態信息；所述微處理器對原始姿態信息進行濾波融合處理，得到姿態角信息。

所述電源管理芯片采用多重電源穩壓芯片，利用低壓差芯片為后續電路提供穩定的電壓和充足的電流。如圖2所示，電源管理模塊由5V穩壓IC，3.3V穩壓IC和濾波電容組成。

如圖3所示，所述微處理器為ARM7微處理器，通過I2C方式與多軸陀螺儀加速度計和磁強計進行通訊獲取數據。所述微處理器通過對原始數據進行算法處理得到低誤差的姿態角。處理器得到原始數據后先采用二階濾波算法對采集的加速度計值進行初步的濾波處理，進而采用一階濾波器對矢量化的磁強值進行處理，最后將處理完的加速度值和磁強值以及原始的陀螺儀值送入IMU-AHRS捷聯慣導濾波融合器得到自校準、高精度的姿態角。處理完成后，通過USB的HID協議傳送數據至虛擬現實設備，LED燈指示運行狀態。

如圖4，陀螺儀加速度計和磁強計傳感器模塊由多軸陀螺儀加速度計IC(U4)，磁強計IC，電阻和濾波電容組成，他們受ARM7微處理器的控制，進行姿態參數的測量，單次測量結束后，通過I2C將數據傳給ARM7微處理器。