[發明專利]一種測量VR健身車的車把轉角三軸角度的方法

在審

• 申請號: 201910296716.3
• 申請日: 2019-04-14
• 公開（公告）號: CN110108275A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 孫昊;張義龍;田玉華;張琳;王增偉;馬越
• 申請（專利權）人: 青島海科虛擬現實研究院
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明的目的是提供一種測量健身車的車把轉角三軸角度的方法，能夠準確地測量車把轉角的角度，更精確的與VR游戲進行配合，從而為健身者提供更好的體驗。本發明的能測量健身車的車把轉角的系統，當車把帶動含有電路板的表頭轉動時，姿態傳感器會采集到車把轉動的角速度和加速度信息，并通過算法解算出車把的轉角。其中的姿態傳感器模塊是集成了陀螺儀和加速度計的六軸姿態傳感器，可以獲知載體運動時的角速度和加速度；通過融合這兩種傳感器的數據，短時間內以陀螺儀得到的角度為最優，定時用加速度計去校準陀螺儀，從而得到整個頻帶的角度最優值。

技術領域

本發明屬于健身器材控制技術領域，特別涉及一種測量VR健身車的車把轉角三軸角度的方法。

技術背景

目前市面上有各種各樣的健身單車，有的單車是純機械的，只供用戶騎行鍛煉，沒有輔助的電子裝置；有的單車配備電子裝置，可以采集單車的騎行距離、速度，用戶消耗的卡路里，但這些健身單車都不能采集車把轉角這個運動參數，因此在與VR游戲進行交互時不能很好的控制游戲中需要轉角的角色，無法達到良好的游戲效果。

發明內容

本發明的目的是提供一種測量健身車的車把轉角三軸角度的方法，能夠準確地測量車把轉角的角度，更精確的與VR游戲進行配合，從而為健身者提供更好的體驗。

本發明的測量健身車的車把轉角三軸角度的方法，包括如下的步驟：

S1：采集角速度、加速度原始數據

通過六軸姿態傳感器感知車把旋轉時的角速度與加速度值；

通過單片機I2C總線讀取MPU6050數據寄存器中的角速度、加速度數據；

S2：將加速度數值單位化

v_x、v_y、v_z分三軸上的重力向量。

S3：計算誤差

將重力加速度與加速度計原始數據ax、ay、az進行叉乘，得到用于修正陀螺儀角度的誤差向量ex、ey、ez

e_x＝(a_y*v_z-a_z*v_y)

e_y＝(a_z*v_x-a_x*v_z)

e_z＝(a_x*v_y-a_y*v_x)

S4：利用誤差向量修正陀螺儀姿態角

將誤差向量帶入傳遞函數中，得到修正系數：

η＝K_pe+K_t∫e

S5：利用修正后的陀螺儀姿態角更新四元數

qx(t)、qx(t+T)分別為前一時刻和后一時刻的四元數；

S6：將四元數轉化為三軸角度

φ、θ、ψ分別為三軸角度。

本發明再一個方面提供一種能測量健身車的車把轉角的系統，包含有：

采集角速度、加速度原始數據的六軸姿態傳感器；

傳輸角速度、加速度數據的藍牙模塊；