[发明专利]惯性测量LED检测复合型六自由度输入方法及系统

权利要求书

1.一种姿态仪，其含有LED标靶和姿态传感器，其特征在于：所述姿态传感器包括重力计、陀螺仪和磁力计；所述重力计用于检测LED标靶相对重力加速度的姿态角；所述磁力计用于检测LED标靶相对于地磁场的姿态角；所述陀螺仪用于检测LED标靶围绕相对于绑定在其上的坐标系三轴的转动角速度。

2.根据权利要求1所述的姿态仪，其特征在于：所述姿态仪还包括微处理器和数据传输装置；所述微处理器接受姿态传感器的数据并通过重力计、磁力计和陀螺仪数据融合算法计算出LED标靶相对于绝对坐标系的姿态角；并按照计算机的控制信号将计算出的数据通过数据传输装置传输到计算机。

3.根据权利要求1或2所述的姿态仪，其特征在于：所述微处器还用于控制开关量输入和信号灯输出，以通过姿态仪上的按键和LED指示灯与用户进行交互。

4.根据权利要求1-3任一项所述的姿态仪，其特征在于：所述LED标靶由一组可以发光的平面LED芯片组成；并且所述LED标靶由成田字形分布的4颗LED芯片组成，其中一颗为定位芯片，其光斑呈正方形，用于定位；其余三颗为编码芯片，其光斑呈对称的三角形。

5.根据权利要求4所述的姿态仪，其特征在于：所述LED标靶、姿态传感器、微处理器和数据传输装置集成安装在绝缘导热金属基板上；所述的绝缘导热金属基板是由铝板基底，和在所述铝板基底上形成的阳极氧化铝膜构成；所述铝板基底的厚度为2～20mm，阳极氧化铝膜的厚度为20～100μm；所述绝缘导热金属基板的绝缘耐久时间大于800小时，所述的绝缘耐久时间是指在80℃、85％RH的条件下在绝缘导热金属基板上施加220V的直流电压，而将电阻值下降至10⁶Ω以下的时间。

6.一种惯性测量LED检测复合型六自由度输入方法，其利用姿态仪以及摄像机实现六自由度的计算机输入，其特征在于：所述姿态仪具有LED标靶和姿态传感器；所述姿态传感器用于感知姿态仪的三轴角速度，并转换为相对于摄像机坐标的三轴姿态角；计算机从摄像机拍摄的LED标靶的视频信息获取LED标靶的空间位置信息；并利用姿态仪传送的三轴姿态角和LED标靶的空间位置信息进行数据融合并计算出LED标靶准确的三维坐标，与所述三轴姿态角共同构成所述LED标靶的六个自由度，作为空间姿态信息输入计算机。

7.根据权利要求6所述的惯性测量LED检测复合型六自由度输入方法，其特征在于：所述姿态传感器包括重力计、陀螺仪和磁力计；其中，所述重力计用于检测LED标靶相对重力加速度的姿态角；所述磁力计用于检测LED标靶相对于地磁场的姿态角；所述陀螺仪用于检测LED标靶围绕相对于绑定在其上的坐标系三轴的转动角速度。

8.根据权利要求7所述的惯性测量LED检测复合型六自由度输入方法，其特征在于：所述姿态仪还包括微处理器和数据传输模块；所述微处理器接受姿态传感器的数据并通过重力计、磁力计和陀螺仪数据融合算法计算出LED标靶相对于绝对坐标系的姿态角；并按照计算机的控制信号将计算出的数据通过数据传输模块传输到计算机。

9.根据权利要求8所述的惯性测量LED检测复合型六自由度输入方法，其特征在于：所述LED标靶由一组可以发光的平面LED芯片组成；并且所述LED标靶由成田字形分布的4颗LED芯片组成，其中一颗为定位芯片，其光斑呈正方形，用于定位；其余三颗为编码芯片，其光斑呈对称的三角形。

10.一种惯性测量LED检测复合型六自由度输入系统，其特征在于：所述系统包括：姿态仪和计算机；所述姿态仪包括LED标靶、姿态传感器、微处理器和数据传输模块；所述姿态传感器包括重力计、陀螺仪和磁力计；其中，所述重力计用于检测LED标靶相对重力加速度的姿态角；所述磁力计用于检测LED标靶相对于地磁场的姿态角；所述陀螺仪用于检测LED标靶围绕相对于绑定在其上的坐标系三轴的转动角速度；所述微处理器接受姿态传感器的数据并通过重力计、磁力计和陀螺仪数据融合算法计算出LED标靶相对于绝对坐标系的姿态角数据；并按照计算机的控制信号将计算出的数据通过数据传输模块传输到计算机；所述计算机通过获取摄像机拍摄的LED标靶的图像，计算出LED标靶的边界；然后依据LED标靶边界与姿态仪传输给计算机的姿态角数据计算得到LED标靶的六个自由度。