[发明专利]空间取向的确定

说明书

一种用确定对象的空间取向的方法，所述方法包括以下步骤：借助第一传感器检测所述对象的旋转速度；基于所检测的旋转速度以及空间取向的初始值确定所述对象的空间取向的估计值；借助第二传感器检测作用在所述对象上的加速度a_测量；基于所检测的旋转速度和所述第二传感器与旋转运动的旋转轴线的给定距离来确定所检测的加速度a_测量的由旋转运动引起的加速度分量；确定所检测的加速度a_测量的由地球引力引起的加速度分量a_重力；在考虑由地球引力引起的加速度分量a_重力的情况下校正所述空间取向的估计值。

技术领域

本发明涉及空间取向的确定。本发明尤其涉及安装在使用者头部的VR设备(VR：虚拟现实；Virtual Reality)的空间取向的确定。

背景技术

为了呈现虚拟情况，向使用者呈现与虚拟情况尽可能持续匹配的感官刺激。为此，可以提供安装在使用者头部的光学或声学VR设备(“耳机”)，这种VR设备例如包括光学显示装置和/或声学输出装置。

US D 701 206 S1示出这种VR设备。当使用者使其头部运动时，则在借助显示装置向使用者示出的虚拟情况中，使用者的视角应跟随其头部运动。为此，应尽可能快速且准确地确定VR设备在空间中的空间取向。为此通常使用陀螺仪，该陀螺仪测量围绕一个或多个轴线的旋转速率。可以通过对旋转速率在时间上进行积分来确定取向。

然而，尤其成本有利的陀螺仪经受一定的测量不准确性。为了补偿不准确性或误差，可以借助加速度测量仪确定重力加速度的方向作为参考。因为重力加速度的方向通常并非恰好处于头部旋转轴线上，所以例如可能存在如下情况：当实际上只发生围绕竖直轴线的旋转时，却可能会确定头部围绕纵轴旋转。

发明内容

本发明的任务在于，说明一种用于确定VR设备的空间取向的改善的技术。

一种用于确定对象的空间取向的方法包括以下步骤：借助第一传感器检测对象的旋转速度；基于所检测的旋转速度和空间取向的初始值确定对象的空间取向的估计值；借助第二传感器检测作用在对象上的加速度a_测量；基于所检测的旋转速度以及第二传感器与旋转运动的旋转轴线的给定距离，确定所检测的加速度a_测量的由旋转运动引起的加速度分量；确定所检测的加速度a_测量的由地球引力引起的加速度分量a_重力；并且在考虑到由地球引力引起的加速度分量a_重力的情况下校正空间取向的估计值。

通过所描述的方法尤其能够改善地补偿第一传感器的长期漂移或测量误差。由此可以快速且准确地确定空间中的空间取向。可以避免使用低通滤波器来平滑加速度测量值。由此，借助该方法所确定的空间取向可以具有减少的延迟时间(Latenzzeit)。这种方法特别适用于如下VR设备：该VR设备为了引起令人信服的VR效果而需要关于旋转取向的低延迟且准确的信息。

优选地，迭代地运行该方法，其方式是：在每次运行该方法时，将上一次运行的对象的空间取向的经校正的估计值用作空间取向的初始值。例如，在与VR设备结合使用时，可以借助几千赫兹的频率来实施该方法。通过将所确定的取向反馈到后续运行的取向确定中，可以在总体上实现所确定的取向的改善的准确性。

空间取向的估计值的确定可以包括对所检测的旋转速度在时间上进行积分。尤其优选数值积分。如果以相同的时间间隔迭代地运行该方法，则可以特别高效地实现这一点。