本發(fā)明涉及姿態(tài)測量領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種姿態(tài)測量裝置自動校正的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

姿態(tài)測量一般采用姿態(tài)測量裝置來測量角度信息，姿態(tài)測量裝置的類型很多，利用三軸地磁解耦和三軸加速度計，受外力加速度影響很大，在運動/振動等環(huán)境中，輸出方向角誤差較大,此外地磁傳感器有缺點，它的絕對參照物是地磁場的磁力線,地磁的特點是使用范圍大，但強度較低，約零點幾高斯，非常容易受到其它磁體的干擾。陀螺儀輸出角速度，是瞬時量，角速度在姿態(tài)平衡上是不能直接使用，需要角速度與時間積分計算角度，得到的角度變化量與初始角度相加，就得到目標(biāo)角度，其中積分時間Dt越小，輸出角度越精確,但陀螺儀的原理決定了它的測量基準(zhǔn)是自身，并沒有系統(tǒng)外的絕對參照物，加上Dt是不可能無限小,所以積分的累積誤差會隨著時間流逝迅速增加，最終導(dǎo)致輸出角度與實際不符。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決當(dāng)前姿態(tài)測量裝置累計誤差影響角度測量的缺陷，本發(fā)明提供一種可以消除累計誤差的姿態(tài)測量裝置自動校正的方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種姿態(tài)測量裝置自動校正的方法，包括發(fā)射模塊、接收模塊、處理模塊，所述接收模塊包括姿態(tài)測量裝置和接收裝置，所述發(fā)射模塊包括發(fā)射裝置，所述發(fā)射裝置包括橫向激光源和縱向激光源，所述橫向激光源和所述縱向激光源可以發(fā)射激光面，所述接收模塊包括兩個橫向光感應(yīng)裝置和兩個縱向光感應(yīng)裝置，所述姿態(tài)測量裝置通過以下步驟進(jìn)行自動校正：

S1：所述發(fā)射裝置發(fā)射激光面，所述接收模塊處于待機狀態(tài)；

S2：所述接收模塊根據(jù)所述橫向光感應(yīng)裝置和所述縱向光感應(yīng)裝置傳遞的信號判斷是否傳遞校正信息到所述處理模塊；

S3：所述處理模塊根據(jù)所述接收模塊傳遞的信息對所述姿態(tài)測量裝置進(jìn)行校正。

優(yōu)選地，所述接收模塊包括手柄，所述手柄包括前面板，所述縱向光感應(yīng)裝置和所述橫向光感應(yīng)裝置設(shè)置在所述前面板上。

優(yōu)選地，所述發(fā)射裝置包括光源模組，所述光源模組包括基板，所述基板包括前端面，所述橫向激光源和所述縱向激光源設(shè)置在所述前端面上，所述橫向激光源和所述縱向激光源可以發(fā)射平行激光面。

優(yōu)選地，所述處理模塊根據(jù)所述縱向光感應(yīng)裝置和所述橫向光感應(yīng)裝置傳遞的信號通過以下步驟判斷校正信息：

S2.1以所述基板基準(zhǔn)建立直角坐標(biāo)系，z軸與地面垂直，正方向朝上；x軸所述前端面垂直，以所述光源模組中平行于地面出射的激光光線方向為x軸正方向；y軸與所述前面板平行，正方向滿足坐標(biāo)系xyz成右手系；

S2.2當(dāng)所述手柄的幾何軸心垂直于地面且所述手柄的頂端朝上時，所述手柄的x軸、y軸角度為零；當(dāng)所述手柄發(fā)射的激光面垂直于所述前面板且光線傳播方向朝向x軸負(fù)方向時，所述手柄的z軸角度為零。

優(yōu)選地，所述橫向激光源和所述縱向激光源發(fā)射的平行激光面的寬度為d。

優(yōu)選地，兩個所述橫向光感應(yīng)裝置之間的距離為d，兩個所述縱向光感應(yīng)裝置之間的距離為d，當(dāng)兩個所述橫向光感應(yīng)裝置和兩個所述縱向光感應(yīng)裝置同時感應(yīng)到激光光線并產(chǎn)生響應(yīng)時，調(diào)零手柄的x軸、y軸和z軸。

提供一姿態(tài)測量裝置自動校正系統(tǒng)，所述接收模塊包括接收端無線傳輸模塊，所述處理模塊包括處理端無線傳輸模塊，所述接收端無線傳輸模塊和所述處理端無線傳輸模塊之間可以通過無線傳輸?shù)姆绞絺鬟f信息。

優(yōu)選地，所述接收模塊包括手柄，所述手柄包括前面板，所述縱向光感應(yīng)裝置和所述橫向光感應(yīng)裝置設(shè)置在所述前面板上。

優(yōu)選地，所述發(fā)射裝置包括光源模組，所述光源模組包括基板，所述基板包括前端面，所述橫向激光源和所述縱向激光源設(shè)置在所述前端面上，所述橫向激光源和所述縱向激光源可以發(fā)射平行激光面。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用發(fā)射裝置發(fā)射激光面而接收裝置接收不同特征光信號的方式，調(diào)整x軸、y軸、z軸角度零點的位置，降低了姿態(tài)測量裝置的誤差累積帶來的影響，減少了使用者的不適應(yīng)感并增加了沉浸感，對于體感操作和虛擬現(xiàn)實有較大的意義。相對于手動重置姿態(tài)檢測裝置的零點，本發(fā)明姿態(tài)測量裝置自動校正的方法和系統(tǒng)調(diào)整更加自然和精確，一方面防止了使用者憑“感覺”調(diào)零帶來的誤差，另一方面使使用者在使用過程中自然和不自覺地調(diào)零，增加了沉浸感，也減少了刻意調(diào)整的生硬，增加了游戲性，提升了體驗效果。利用橫向光感應(yīng)裝置和縱向光感應(yīng)裝置的設(shè)置，保證了光線必須滿足一定的入射條件才可以使橫向光感應(yīng)裝置和縱向光感應(yīng)裝置產(chǎn)生對應(yīng)的響應(yīng)，實現(xiàn)了通過光感應(yīng)來判斷接收模塊姿態(tài)的方法，使姿態(tài)的調(diào)整可以通過光感應(yīng)來實現(xiàn)，也使本發(fā)明的姿態(tài)調(diào)零得以實現(xiàn)。通過設(shè)置x軸、y軸、z軸的零點位置來對應(yīng)激光面的照射角度，從而對應(yīng)接收模塊的姿態(tài)的方法，建立了較為簡便的姿態(tài)識別規(guī)則，更方便使用光感應(yīng)校正姿態(tài)。通過設(shè)置橫向光感應(yīng)裝置和縱向光感應(yīng)裝置防止了鏡像激光影響測量結(jié)果的情況。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明姿態(tài)測量裝置自動校正的系統(tǒng)模塊示意圖；

圖2是以手柄為示例的發(fā)射模塊示意圖；

圖3是以反光接收模組為示例的接收裝置示意圖；

圖4是反光接收模組調(diào)零x軸、y軸、z軸示意圖；

圖5本發(fā)明姿態(tài)測量裝置自動校正的系統(tǒng)工作流程示意圖。

具體實施方式

為了解決當(dāng)前姿態(tài)測量裝置累計誤差影響角度測量的缺陷，本發(fā)明提供一種可以消除累計誤差的姿態(tài)測量裝置自動校正的方法及系統(tǒng)。

為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實施方式。

請參閱圖1，本發(fā)明姿態(tài)測量裝置自動校正系統(tǒng)包括發(fā)射模塊1、接收模塊2和處理模塊3。發(fā)射模塊1包括發(fā)射裝置11、發(fā)射端嵌入式控制模塊13，發(fā)射裝置11和發(fā)射端嵌入式控制模塊13電性連接。接收模塊2包括接收裝置21、接收端嵌入式控制模塊22、姿態(tài)測量裝置23、電源模塊24、操作裝置27和接收端無線傳輸模塊29，其中，接收端嵌入式控制模塊22與電源模塊24電性連接，接收端嵌入式控制模塊22與電源模塊24分別與接收裝置21、姿態(tài)測量裝置23、操作裝置27和接收端無線傳輸模塊29電性連接。處理模塊3包括處理端無線傳輸模塊31和運算處理器33，處理端無線傳輸模塊31和運算處理器33電性連接，運算處理器33與發(fā)射端嵌入式控制模塊13電性連接，處理端無線傳輸模塊31可以與接收端無線傳輸模塊29通過無線連接的方式傳遞信息。接收裝置21主要用于接收發(fā)射裝置11發(fā)射的光線，并將接收到的光線信息傳遞到接收端嵌入式控制模塊22進(jìn)行處理，接收端嵌入式控制模塊22可以將其處理的結(jié)果通過接收端無線傳輸模塊29發(fā)送到處理模塊3進(jìn)行進(jìn)一步處理。姿態(tài)測量裝置23可以測量接收模塊2在空間的姿態(tài)和角度信息，操作裝置27可以由使用者操作并發(fā)出命令信息，姿態(tài)測量裝置23測得的相關(guān)數(shù)據(jù)以及操作裝置27發(fā)出的命令信息可以通過電信號的方式傳遞到接收端嵌入式控制模塊22，接收端嵌入式控制模塊22可以將上述信息通過接收端無線傳輸模塊29傳遞到處理端無線傳輸模塊31，處理端無線傳輸模塊31可以將接收到的數(shù)據(jù)通過電信號的方式傳遞到運算處理器33進(jìn)行處理。

請參閱圖2—圖3，圖2示例性地示出了以手柄201為第一實施例的接收模塊2，在該實施例中，手柄201的頂端為圓形平面2011，手柄201的幾何軸心L₁通過圓形平面2011的圓心并垂直于圓形平面2011，手柄101包括前面板2115、兩個橫向光感應(yīng)裝置2113、兩個縱向光感應(yīng)裝置2123。兩個橫向光感應(yīng)裝置2113之間的距離為d，兩個縱向光感應(yīng)裝置2123之間的距離也為d。圖3示例性地示出了以光源模組101為第一實施例的接收裝置11，在該實施例中，光源模組101包括包括基板1115、橫向激光源1113和縱向激光源1123，基板1115包括前端面1116，橫向激光源1113和縱向激光源1123設(shè)置在前端面1116上。橫向激光源1113可以發(fā)射與地面平行的平行激光面，激光面的寬度為d，與兩個橫向光感應(yīng)裝置2113之間的距離相等；縱向激光源1123可以發(fā)射與地面垂直的激光面，激光面的寬度為d，與兩個縱向光感應(yīng)裝置2123之間的距離相等。當(dāng)橫向激光源1113發(fā)射的激光垂直于前面板2115時，通過調(diào)整手柄201的位置，使手柄201的幾何軸心L1垂直于地面且手柄201頂端朝上，當(dāng)橫向激光源1113發(fā)射的激光同時入射兩個橫向光感應(yīng)裝置2113時，縱向激光源1123發(fā)射的激光可以同時入射兩個縱向光感應(yīng)裝置2123。

請參閱圖4，圖4示例性地示出了手柄101調(diào)零姿態(tài)測量裝置23的一種情況。我們以光源模組101的基板1115為基準(zhǔn)建立直角坐標(biāo)系，z軸與地面垂直，正方向朝上；x軸與基板1115的前端面1116垂直，以光源模組中平行于地面出射的激光光線方向為x軸正方向；y軸與前面板2115平行，正方向滿足坐標(biāo)系xyz成右手系。在手柄201中設(shè)置有姿態(tài)測量裝置23，姿態(tài)測量裝置23在測量的過程中會累計誤差，使測量結(jié)果與真實結(jié)果之間的誤差越來越大。姿態(tài)測量裝置23會根據(jù)手柄201的姿態(tài)變化，提供手柄201在x軸、y軸，和z軸的角度變化。我們可以事先設(shè)置手柄201的x軸、y軸、z軸角度零點的位置。作為其中的一種設(shè)置方式，當(dāng)手柄201的幾何軸心L1垂直于地面且手柄201的頂端朝上時，我們記手柄201的x軸、y軸角度為零；當(dāng)光源模組101發(fā)射的激光面垂直于前面板2115且前面板2115朝向x軸負(fù)方向時，我們記手柄201的z軸角度為0。手柄201由使用者握持，在使用過程中，當(dāng)兩個橫向光感應(yīng)裝置2113和兩個縱向光感應(yīng)裝置2123同時感應(yīng)到激光光線產(chǎn)生響應(yīng)，并發(fā)送電信號到接收端嵌入式控制模塊22，接收端嵌入式控制模塊22通過接收端無線傳輸模塊29傳遞信號至處理模塊3，并重置手柄x軸、y軸、z軸的角度數(shù)據(jù)為零。由于這種校準(zhǔn)是在使用者使用過程中無意中發(fā)生的，這樣，在不刻意的操作過程中和使用者毫無察覺的情況下就可以完成對手柄x軸、y軸和z軸的校準(zhǔn)，防止誤差持續(xù)積累導(dǎo)致測量誤差過大，同時大幅增強了使用者的沉浸感。這種調(diào)零方式同時避免了其他光學(xué)調(diào)零方式常常出現(xiàn)的無法識別鏡像激光的缺陷，即手柄201的幾何軸心L1垂直于地面且手柄201的頂端朝下與頂端朝上往往形成同樣激光圖案的情況，本實施例通過設(shè)置橫向光感應(yīng)裝置1013和縱向光感應(yīng)裝置1015防止了鏡像激光影響測量結(jié)果的情況。

請參閱圖5，當(dāng)本發(fā)明姿態(tài)測量裝置自動校正系統(tǒng)開始工作時，發(fā)射模塊1發(fā)射激光面，同時接收模塊2處于待機狀態(tài)。接收裝置21的橫向光感應(yīng)裝置2113縱向光感應(yīng)裝置2123實時監(jiān)控激光反應(yīng)，當(dāng)接收裝置21中的兩個橫向光感應(yīng)裝置2113和兩個縱向光感應(yīng)裝置2123同時產(chǎn)生響應(yīng)時，接收端嵌入式控制模塊22將信息發(fā)送到處理模塊3，處理模塊3隨即調(diào)零x軸、y軸、z軸數(shù)據(jù)；當(dāng)接收裝置21中兩個橫向光感應(yīng)裝置2113和兩個縱向光感應(yīng)裝置2123沒有同時產(chǎn)生響應(yīng)時，處理模塊3不進(jìn)行調(diào)零處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用發(fā)射裝置11發(fā)射激光面而接收裝置21接收不同特征光信號的方式，調(diào)整x軸、y軸、z軸角度零點的位置，降低了姿態(tài)測量裝置23的誤差累積帶來的影響，減少了使用者的不適應(yīng)感并增加了沉浸感，對于體感操作和虛擬現(xiàn)實有較大的意義。相對于手動重置姿態(tài)檢測裝置23的零點，本發(fā)明姿態(tài)測量裝置23自動校正的方法和系統(tǒng)調(diào)整更加自然和精確，一方面防止了使用者憑“感覺”調(diào)零帶來的誤差，另一方面使使用者在使用過程中自然和不自覺地調(diào)零，增加了沉浸感，也減少了刻意調(diào)整的生硬，增加了游戲性，提升了體驗效果。利用橫向光感應(yīng)裝置2113和縱向光感應(yīng)裝置2123的設(shè)置，保證了光線必須滿足一定的入射條件才可以使橫向光感應(yīng)裝置2113和縱向光感應(yīng)裝置2123產(chǎn)生對應(yīng)的響應(yīng)，實現(xiàn)了通過光感應(yīng)來判斷接收模塊2姿態(tài)的方法，使姿態(tài)的調(diào)整可以通過光感應(yīng)來實現(xiàn)，也使本發(fā)明的姿態(tài)調(diào)零得以實現(xiàn)。通過設(shè)置x軸、y軸、z軸的零點位置來對應(yīng)激光面的照射角度，從而對應(yīng)接收模塊2的姿態(tài)的方法，建立了較為簡便的姿態(tài)識別規(guī)則，更方便使用光感應(yīng)校正姿態(tài)。通過設(shè)置橫向光感應(yīng)裝置2113和縱向光感應(yīng)裝置2123防止了鏡像激光影響測量結(jié)果的情況。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。