[发明专利]一种应用于人机交互的位置推算装置及位置推算方法

说明书

本发明公开了一种应用于人机交互的位置推算装置及位置推算方法，位置推算装置包括外壳体，外壳体内设置有电路板，电路板上设置有主控芯片、无线芯片以及两个惯性测量单元芯片，两个惯性测量单元芯片设置在电路板的斜对角方位，使得两个惯性测量单元芯片在横向与纵向上均错开。基于该装置的位置推算方法通过读取两个惯性测量单元芯片的加速度、角速度和磁场强度数据并进行简单数据处理即可得到装置的推算位置与欧拉角。本发明的位置推算装置结构简单、成本低，且该装置在无线数据接收范围内没有数量的限制，具有良好的扩展性，可配合虚拟现实设备等接收端使用；基于该位置推算装置的位置推算方法流程精简，计算效率高，其推算出的位置精度较高。

技术领域

本发明涉及人机交互领域的姿态识别、位置推算方面，具体涉及一种体感位姿推算并用于人机交互的装置及位置推算方法。

背景技术

目前，人机交互的三维空间定位装置有两个大类，一是基于计算机视觉的识别，代表产品有微软的kinect，它通过设备上的深度和彩色摄像头来识别位置，但是通过图像识别的方法存在遮挡和范围的问题，如果需要识别的物体摄像机捕捉不到那么就会丢失目标从而导致定位失败；第二就是基于惯性测量单元的人体动作识别，代表产品有任天堂的Will，它主要根据传感器的XYZ轴的加速度来感知人体动作，但是目前使用惯性测量单元的设备存在一个问题就是支持动作捕捉但是不能实时计算精确位置。

现今虚拟现实技术发展迅猛，但是在人机交互方面，操作设备的位姿定位技术仍然有相当多的局限性，例如：视觉识别的范围有限，无法识别被遮挡设备；惯性测量单元识别的精度不高，使用较低成本的惯性测量单元无法精确的推算位置，如果使用高精度惯性测量单元结合捷联惯导技术可能会有一定效果，但是这样一来成本非常高。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种成本低、且扩展性好的应用于人机交互的位置推算装置及位置推算方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的应用于人机交互的位置推算装置包括外壳体，所述外壳体内设置有电路板，所述电路板上设置有主控芯片、无线芯片以及两个惯性测量单元芯片，两个所述惯性测量单元芯片设置在电路板的斜对角方位，使得两个惯性测量单元芯片在横向与纵向上均错开。

进一步地，根据权利要求所述的一种应用于人机交互的位置推算装置，其特征在于：所述外壳体上设置有电源按钮以及位置初始化按钮，所述电源按钮与位置初始化按钮均电连接所述电路板。

进一步地，根据权利要求所述的一种应用于人机交互的位置推算装置，其特征在于：所述电路板位于所述外壳体的中部位置。

进一步地，根据权利要求所述的一种应用于人机交互的位置推算装置，其特征在于：所述外壳体由第一半壳以及第二半壳组成，两者通过螺钉固定连接。

进一步地，所述外壳体中间细两端粗，且中间部分与两端部分之间平滑过渡。

基于上述应用于人机交互的位置推算装置的位置推算方法，包括如下步骤：

步骤一：所述主控芯片读取两个惯性测量单元芯片的加速度、角速度和磁场强度在XYZ轴上的分量；

步骤二：将读取到的加速度、角速度数据输入滤波器中，滤去数据中的高频噪声；

步骤三：使用滤波后的加速度、角速度及未滤波的磁场强度数据计算得到当前时间该装置在东北天坐标系中的欧拉角；

步骤四：利用滤波后的加速度、角速度及欧拉角数据计算得到当前时刻两个惯性测量单元芯片中心点连线的中点位置的线速度；

步骤五：结合欧拉角和中心点的线速度通过积分得到当前时刻装置相对初始点处的位置推算数据。