[发明专利]获取空中鼠标位移的方法、空中鼠标及空中鼠标控制系统

权利要求书

1.一种获取空中鼠标位移的方法，其特征在于，包括：

通过空中鼠标内部的加速度计检测空中鼠标当前在X轴、Y轴和Z轴上的加速度,并将所述三条轴上的加速度转换为空中鼠标控制面与水平面之间的偏移角度，记为第一倾角；

通过空中鼠标内部的陀螺仪检测空中鼠标当前在X轴、Y轴和Z轴上的角速率，并将所述三条轴中对应空中鼠标旋转轴的轴上的角速率转换为空中鼠标控制面围绕旋转轴所转过的角度，记为第二倾角；

利用卡尔曼滤波器对所述第一倾角和第二倾角进行数据融合，得到第三倾角；

将所述第三倾角转换为具有空间水平面和垂直面移动量的空中鼠标的位移。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将三条轴上的加速度转换为第一倾角，以及将旋转轴方向的角速率转化为第二倾角，具体包括：

将当前检测到的X轴、Y轴和Z轴上的加速度的平方和进行开平方运算，得到空中鼠标当前总移动矢量，将所述三轴中垂直旋转轴且与旋转轴共同确定空中鼠标控制面的轴方向的加速度除以总移动矢量，对相除后的结果进行求反正弦运算，所得结果即为加速度计当前的测量角度，记为第一倾角；

获取空中鼠标的噪声增益；

获取陀螺仪当前测量的预测角度和协方差，其中，当前测量的预测角度为上一次获得的第三倾角，协方差为上一次的协方差和本次空中鼠标的随机噪声之和，随机噪声等于上一次的第一倾角与上一次的第二倾角的差值乘以当前获取的噪声增益所得到的积，第三倾角和协方差的初始化值都为零；

将当前检测到的旋转轴方向的角速率与当前协方差的差值进行积分，积分后的结果加上所述陀螺仪当前测量的预测角度，所得结果即为陀螺仪当前的测量角度，记为第二倾角。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述卡尔曼滤波器对第一倾角和第二倾角进行数据融合得到第三倾角具体包括：

获取空中鼠标的卡尔曼增益；

将第一倾角与第二倾角的差值乘以卡尔曼增益，将相乘后的结果加上第二倾角，所得结果即为陀螺仪当前的优化角度，记为第三倾角。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

利用陀螺仪在水平静止条件下获取N个在所述陀螺仪旋转轴方向上的角速率，取所述N个角速率的平均值作为静态速率，其中N为大于或者等于2的整数；

将所述陀螺仪当前在旋转轴方向的角速率减去静态速率，所得结果与所述静态速率进行位与运算，将位与运算后所得结果取代空中鼠标当前在旋转轴方向的角速率。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述陀螺仪在水平静止条件下每隔预设时间重新获取N个在所述陀螺仪旋转轴方向上的角速率，并将重新获取的N个角速率的平均值取代上一个静态速率。

6.一种空中鼠标，其特征在于，包括：

卡尔曼滤波器、陀螺仪、加速度计、无线收发器；

所述加速度计用于检测空中鼠标当前在X轴、Y轴和Z轴上的加速度，并将所述三条轴上的加速度转换为空中鼠标控制面与水平面的偏移角度，记为第一倾角；

所述陀螺仪用于检测空中鼠标当前在X轴、Y轴和Z轴上的角速率，并将所述三条轴中对应空中鼠标旋转轴的轴上的角速率转换为空中鼠标控制面围绕旋转轴所转过的角度，记为第二倾角；

所述卡尔曼滤波器用于读取加速度计和陀螺仪分别输出的第一倾角和第二倾角，将所述第一倾角和第二倾角进行数据融合，得到第三倾角，将得到的第三倾角转换为具有空间水平面和垂直面移动量的空中鼠标的位移，并将得到的空中鼠标的位移传送给无线收发器；

所述无线收发器用于根据接收的空中鼠标的位移发送控制信号。