[发明专利]一种用于测量球拍六自由度运动数据的方法

权利要求书

1.一种用于测量球拍六自由度运动数据的方法，其特征在于：在球拍的手柄处嵌入无线传感综合模块，用于采集球拍手柄处的六自由度运动数据，并以无线方式传输给上位机接收模块；上位机接收模块根据球拍本身的局部坐标系向世界坐标系转换关系，计算得到球拍的拍头的运动数据。

2.根据权利要求1所述的一种用于测量球拍六自由度运动数据的方法，其特征在于：所述的局部坐标系为：以球拍手柄处嵌入加速度计的中心位置为原点，建立以手柄向拍头中心延伸方向为z轴的笛卡尔坐标系，满足左手系定则；世界坐标系是一种左手系的笛卡尔坐标系，系统初始化时，世界坐标系与球拍局部坐标系重合。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于测量球拍六自由度运动数据的方法，其特征在于：所述的坐标转换是通过如下方式进行的：

将球拍局部坐标系下的坐标用x′，y′，z′)表示，得到拍头中心C点的坐标为(0，0，d)，在系统上电时，三维空间的世界坐标系与球拍局部坐标系重合，三维空间的世界坐标系的坐标用(x，y，z)表示；首先基于捷联惯导系统的公知方法，由加速度计和数字陀螺所测量得到的Δx′，Δy′，Δz′和θ_X，θ_Y，θ_Z，得到球拍局部坐标系相对于世界坐标系的三个姿态角(p，h，b)以及球拍局部坐标系原点相对于世界坐标系的坐标(tx，ty，tz)；设需要测量的六自由度数据表示为在世界坐标系下的位置坐标[x，y，z]和角度姿态[p，h，b]，其中h表示绕世界坐标系y轴的旋转角度，p表示绕世界坐标系x轴旋转的角度，b表示绕世界坐标系z轴的旋转角度，定义：

Rx=1000cospsinp0-sinpcosp,]]>Ry=cosh0-sinh010sinh0cosh,]]>Rz=cosbsinb0-sinbcosb0001]]>

Rx，Ry，Rz即局部坐标系(X′，Y′，Z′)到三维空间世界坐标系(X，Y，Z)的旋转矩阵，

设测量得到的球拍局部坐标系原点在三维空间世界坐标系的坐标为(tx，ty，tz)，令R＝RzRxRy，作为总的旋转矩阵，则局部坐标系与世界坐标系的坐标转换关系如公式(1)：

xyz1=txR3×3tytz0001x′y′z′1---(1)]]>

将R展开，并将(x′，y′，z′)＝(0，0，d)带入公式(1)，则在齐次坐标系下，拍头的中心处C点的世界坐标系下坐标，如公式(2)所示：

xcyczc1=coshcosb+sinhsinpsinbsinbcosp-sinhcosb+coshsinpsinbtx-coshsinb+sinhsinpcosbcosbcospsinbsinh+coshsinpcosbtysinhcosp-sinpcoshcosptz000100d1---(2)]]>

则得到拍头中心C点坐标。