[发明专利]带姿态解算的可编码主动光标识球

摘要

一种带姿态解算的可编码主动光标识球，其特征在于：包括无线通信模块、LED灯、9轴传感器模块、姿态解算及控制模块；当标识球进行俯仰角、偏航角和翻滚角的姿态输入时，姿态解算及控制模块对从9轴传感器模块中获得的原始传感器数据进行自校准解算，上位机连接信号接收端模块实时获取通过姿态解算及控制模块自校准解算出的高频的姿态数据，上位机根据姿态数据进行虚拟现实应用程序计算；同时姿态解算及控制模块还按指定频率及16位编码控制LED灯的亮灭，LED灯的亮灭频率为摄像机曝光频率的一半；在识别出编码后对识别出的编码球进行跟踪，在跟踪丢失后可以启用再次识别。在追踪系统中使用主动光标识球作为定位标识使得摄像机使用广角的鱼眼镜成为可能，在同等面积下可减少摄像机数目从而可有效的降低VR系统的成本。

主权项

1.一种利用带姿态解算的可编码主动光标识球进行自校准姿态解算的方法，其特征在于：该带姿态解算的可编码主动光标识球包括无线通信模块、LED灯及灯架、9轴传感器模块、姿态解算及控制模块，LED灯及灯架位于表示球的最外侧，在灯架背侧依次固定了9轴传感器模块、无线通信模块、姿态解算及控制模块，9轴传感器模块由加速度计、陀螺仪和电子罗盘组成；其中，姿态解算及控制模块按指定频率及16位编码控制LED灯的亮灭，LED灯的频率为摄像机频率的一半；在识别出编码后对识别出的编码球进行跟踪，在跟踪丢失后可以启用再次识别；LED灯用连续16个发光状态作为一组编码的编码方式，其中前8位为开始位，后8位为信息位，编码中1表示LED灯亮，0表示LED灯灭，编码中避免存在连续3位为0的情况以及编码差异度在2以上；当标识球进行俯仰角、偏航角和翻滚角的姿态输入时，姿态解算及控制模块对从9轴传感器模块中获得的原始传感器数据进行自校准解算，上位机连接信号接收端模块实时获取通过姿态解算及控制模块自校准解算出的高频的姿态数据，上位机根据姿态数据进行虚拟现实应用程序计算；所述自校准姿态解算的方法包括：通过提取9轴传感器模块的信息并进一步滤波处理，剥离干扰信号提高系统精度；以电子罗盘输出的信号为主导，采用四元数为状态变量，利用卡尔曼滤波(KF)方法，得到载体的姿态数据；并且在数据融合中，引入加速度传感器的信号模作为互补滤波器参数确定的参量。