[发明专利]姿态感知设备及其定位、鼠标指针的控制方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及姿态感知设备及其应用技术领域，特别涉及姿态感知设备及其定位方法和装置、鼠标指针的控制方法和装置。

背景技术

目前，计算机鼠标指针的定位大多数都依靠光学传感器或激光传感器来实现，这些传感器都基于物理光学原理，使得传感器需要依靠桌面等平台来实现。但是在很多场合，例如在计算机多媒体教学中，用户想在空中操控鼠标指针或是通过在空中操控鼠标指针来实现多媒体电视播放、网页浏览等应用，仅使用传统的传感器就无法实现，于是空间鼠标应运而生。空间鼠标是一种输入设备，像传统鼠标一样操作屏幕光标(鼠标指针)，但却不需要放在任何平面上，在空中晃动就能直接依靠空中运动姿态的感知实现对鼠标指针的控制。要实现空中运动姿态的感知，一般在姿态感知设备(例如空间鼠标)中设置惯性器件，利用惯性器件测量技术实现对运动载体姿态的跟踪。

利用惯性器件测量技术进行运动载体姿态的跟踪具有非常广阔的前景。惯性跟踪系统的基本原理是在目标初始位置和姿态已知的基础上，依据惯性原理，利用陀螺仪传感器(以下简称陀螺仪)、加速度传感器等惯性器件测量物体运动的角速度和直线加速度，然后通过积分获得物体的位置和姿态。其中，陀螺仪基本原理是运用物体高速旋转时，强大的角动量使旋转轴一直稳定指向一个方向的性质，所制造出来的定向仪器。当运动方向与转轴指向不一致时，会产生相应的偏角，再根据偏角与运动的关系，得到目前运动物体的运动轨迹和位置，从而实现定位的功能。而加速度传感器技术是惯性与力的检测综合体，目前在汽车电子和消费电子领域有较多的应用。加速度传感器通过实时采集运动物体加速度信号，通过二阶积分的方式得到运动的轨迹实现定位。另外，在器件处于相对稳定的状态下，可以通过分析传感器件自身重力加速度，得到目前器件的自身姿态。

陀螺仪输出角速度，是瞬时量，将角速度对时间积分计算得到的角度变化量与初始角度相加，得到角度，其中积分时间dt越小，输出角度越准。但是陀螺仪的原理决定其测量基准是自身，没有系统外的绝对参照物，加上dt不可能无限小，所以积分的累积误差会随时间迅速增加，导致最终输出角度与实际不符。加速度传感器测量的是重力方向，有系统外的绝对参照物“重力轴”，在无外力加速度的情况下，能准确地输出角度并且不会有累积误差。但是加速度传感器是用MEMS技术检测惯性力造成的微小形变，而惯性力本质上就是重力，所以加速度传感器不能区分重力加速度和外力加速度，当系统在三维空间做变速运动时，加速度传感器的输出就不准确了。

相关技术还可参考公开号为WO2005108119(A2)的国际专利申请，该专利申请公开了一种带有倾斜补偿和提高可用性的自由空间定位设备。

由于陀螺仪技术以及加速度传感器技术都存在运动物体姿态与运动状态很难完全体现的不足，因此，如何将陀螺仪技术以及加速度传感器技术有效地结合，从而能实现空间定位的准确性和稳定性是本领域技术人员长期探讨的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种姿态感知设备及其定位方法和装置、鼠标指针的控制方法和装置，结合陀螺仪技术和加速度传感器技术实现空间定位的准确性和稳定性。

为解决上述问题，本发明实施方式提供一种姿态感知设备的定位方法，所述姿态感知设备包括陀螺仪和加速度传感器，所述姿态感知设备的定位方法包括：

获取陀螺仪的敏感轴的角速度测量值和加速度传感器的敏感轴的倾斜角测量值，所述加速度传感器的敏感轴对应所述陀螺仪的敏感轴；