[发明专利]一种运用数字全息技术的惯性导航系统及方法

权利要求书

1.一种运用数字全息技术的惯性导航系统，其特征在于，该系统包括：传感器模块、通信模块和数字全息模块，所述传感器模块通过通信模块与所述数字全息模块相连，所述传感器模块包括第一传感单元、第二传感单元、第三传感单元、第四传感单元、第五传感单元、第六传感单元、第七传感单元、第八传感单元和第九传感单元，分别佩戴于使用者的左手腕、右手腕、左手肘、右手肘、左膝盖、右膝盖、左脚腕、右脚腕和腰部正中上，所述数字全息模块包括主机和投影设备，所述第九传感单元与主机通过所述通信模块连接，所述主机和投影设备连接。

2.根据权利要求1所述的运用数字全息技术的惯性导航系统，其特征在于，所述第一传感单元包括依次连接的第一惯性传感器，第一卡尔曼滤波器，第一ARM控制器和第一蓝牙收发器；所述第二传感单元包括依次连接的第二惯性传感器，第二卡尔曼滤波器，第二ARM控制器和第二蓝牙收发器；所述第三传感单元包括依次连接的第三惯性传感器，第三卡尔曼滤波器，第三ARM控制器和第三蓝牙收发器；所述第四传感单元包括依次连接的第四惯性传感器，第四卡尔曼滤波器，第四ARM控制器和第四蓝牙收发器；所述第五传感单元包括依次连接的第五惯性传感器，第五卡尔曼滤波器，第五ARM控制器和第五蓝牙收发器；所述第六传感单元包括依次连接的第六惯性传感器，第六卡尔曼滤波器，第六ARM控制器和第六蓝牙收发器；所述第七传感单元包括依次连接的第七惯性传感器，第七卡尔曼滤波器，第七ARM控制器和第七蓝牙收发器；所述第八传感单元包括依次连接的第八惯性传感器，第八卡尔曼滤波器，第八ARM控制器和第八蓝牙收发器，所述第九传感单元包括依次连接的第九惯性传感器，第九卡尔曼滤波器，第九ARM控制器和第九蓝牙收发器，所述第九传感单元还包括无线通讯单元，所述无线通讯单元与所述第九ARM控制器连接。

3.根据权利要求2所述的运用数字全息技术的惯性导航系统，其特征在于，所述第一惯性传感器，第二惯性传感器，第三惯性传感器，第四惯性传感器，第五惯性传感器，第六惯性传感器，第七惯性传感器，第八惯性传感器以及第九惯性传感器均采用九轴惯性传感器，所述九轴惯性传感器包括三轴陀螺仪，三轴地磁计，三轴加速度计。

4.根据权利要求1所述的运用数字全息技术的惯性导航系统，其特征在于，所述投影设备包括激光器和空间光调制器，所述激光器发出的激光束照射到空间光调制器上，被加载到空间光调制器上的全息图调制，然后衍射成数字全息影像。

5.根据权利要求1所述的运用数字全息技术的惯性导航系统，其特征在于，所述空间光调制器有多个。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的运用数字全息技术的惯性导航系统实现的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将采集使用者的身上第一传感单元、第二传感单元、第三传感单元、第四传感单元、第五传感单元、第六传感单元、第七传感单元和第八传感单元中的空间定位数据发送至第九传感单元；

(2)第九传感单元连同自身单元的空间定位数据，发送至数字全息模块的主机中；

(3)主机通过通信模块获取9个传感单元的空间定位数据，使用Maya3D软件制作虚构人体三维运动模型并建立三维空间坐标系，利用三维建模数据，通过快速算法制作计算全息图，全息图经主机处理，视频编码合成数字化全息图，加载到投影设备上。

7.根据权利要求6所述的运用数字全息技术的惯性导航方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：

采集第一传感单元的第一惯性传感器中的传感数据，由第一ARM控制器控制，传感数据经过第一卡尔曼滤波器进行反馈式校准，经过积分运算得到导航坐标系中左手腕关节节点的空间定位数据，通过第一蓝牙收发器将采集的数据发送至第九传感单元，对应的，采集第二至第八惯性传感器中的对应人体关节节点的空间定位数据，并发送至第九传感单元的第九蓝牙收发器。