[发明专利]一种手部运动追踪系统及追踪方法

摘要

本发明公开了一种手部运动追踪系统及追踪方法。包括基于加速度计、陀螺仪和磁传感器的航姿参考系统和基于该航姿参考系统的手部运动追踪方法。首先获取加速度计测量的三轴加速度、陀螺仪测量的三轴角速度和磁传感器测量的三轴磁场分量，上位机在接收到传感数据后，采用最小二乘法对磁传感器进行误差补偿建立误差模型，通过窗口低通滤波器来消除三轴加速度的高频噪声，并对陀螺仪建立误差模型对其随机漂移进行误差补偿；之后通过改进型自适应互补滤波算法将陀螺仪、加速度计和磁传感器有效地融合得到姿态角和航向角，最后通过对加速度信号进行重力补偿和离散数字积分，得到手部运动的速度和轨迹。本发明可应用于人机交互系统，操作方便，体验感强。

主权项

1.一种手部运动追踪系统，其特征在于，包括加速度计、陀螺仪、磁传感器、MCU、电源模块和上位机，加速度计、陀螺仪、磁传感器分别与MCU通过IIC总线相连，MCU与上位机相连；加速度计、陀螺仪、磁传感器、MCU和上位机均通过电源模块供电；所述加速度计测量手部的三轴加速度，陀螺仪测量手部的三轴角速度，磁传感器测量手部的三轴磁场分量；上位机通过MCU获取三轴加速度、三轴角速度和三轴磁场分量三类原始传感数据，分别对三类原始传感数据进行误差补偿，并通过改进型自适应互补滤波算法更新姿态，并结合姿态矩阵对手部的加速度信号进行重力补偿和离散数字积分，得到手部位移和其运动轨迹，实现手部运动的追踪，具体包括如下步骤：/n(1)加速度计测量手部的三轴加速度，陀螺仪测量手部的三轴角速度，磁传感器测量手部的三轴磁场分量；/n(2)MCU通过IIC总线接收加速度计测量到的三轴加速度、陀螺仪测量到的三轴角速度和磁传感器测量的三轴磁场分量，并发送给上位机；/n(3)上位机先对三轴磁场分量通过最小二乘法建立误差模型，消除环境中的磁场干扰；其次对三轴加速度采用窗口低通滤波，消除高频噪声信号，最后对三轴角速度进行误差建模，并对其随机偏移进行误差补偿；所述上位机对三轴磁场分量通过最小二乘法建立误差模型，具体如下：/n建立三轴磁场分量误差模型方程如下：/nm