[发明专利]一种低功耗穿戴式运动捕捉设备及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于测量车辆、人员、动物或其他运动的固态物体在地面行驶的距离，例如，应用里程计或应用计步器的技术领域，具体是涉及一种低功耗穿戴式运动捕捉设备及其控制方法。

背景技术

运动捕捉技术已经在众多领域得到广泛应用，如影视制作、体感游戏、体育等；运动捕捉技术主要包括光学运动捕捉和穿戴式运动捕捉，光学运动捕捉通常基于光学图像，识别特征点，并根据动力学或逆向动力学构建整体的运动情况，但光学运动捕捉易受环境因素如光照、颜色对比度等影响，要求用户必须在摄像头可探测范围内，且不能存在遮挡，这一定程度上限制了光学运动捕捉的应用范围。

相对于光学捕捉，穿戴式运动捕捉不受场景、环境、遮挡等限制，具有较大的优势，但现有的穿戴式运动捕捉也具有明显劣势。通常，肢体运动捕捉需要在多个运动关节位置穿戴运动捕捉设备。可以通过有线的方式连接多个设备节点，由穿戴在腰部的主节点统一供电和收集数据并上传到上位机系统，但这种方式穿戴过于复杂，同时用户必须沿着肢体固定连接线，用户体验不佳。亦有方案是制作紧身衣，将运动捕捉设备嵌入到紧身衣中，这样虽然简化了穿戴过程，但增加了穿戴误差校正的过程，仍难以提升用户体验。

另一种则是采用无线方式在多个运动节点组成运动捕捉节点网络，可以提升穿戴体验，但对单个节点的电池容量要求较高，在提高电池容量的同时，又会增加单个节点的成本、重量和体积，影响用户体验。因此，单个节点的低功耗设计对于提升产品的指标和用户体验都非常重要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低功耗穿戴式运动捕捉设备及其控制方法，该一种低功耗穿戴式运动捕捉设备及其控制方法通过设置有两级处理机制，利用控制器电平输出口分别连接无线通信模块、数据处理单模块和传感器，通过输出不同电平自动使无线通信模块、数据处理单模块和传感器唤醒或休眠，改善单个运动捕捉节点的低功耗问题，延长了运动捕捉设备的使用时间。

为了达到上述目的，本发明一种低功耗穿戴式运动捕捉设备，包括不少于1个运动捕捉节点和智能终端，所述运动捕捉节点包括传感器、电源、电路板以及设置在电路板上的控制器、数据处理模块和无线通信模块，所述电源与传感器、控制器、数据处理模块和无线通信模块连接，所述传感器通过串行外设接口与控制器连接，所述控制器通过串行外设接口与数据处理模块连接，所述数据处理模块通过串口与无线通信模块连接，所述无线通信模块通过蓝牙与智能终端连接，所述控制器的电平输出口I连接到无线通信模块的使能引脚I上，所述控制器的电平输出口II连接到传感器的使能引脚II上，所述控制器的电平输出口III连接到数据处理单元的外部中断引脚上。

进一步，所述传感器的数据准备引脚连接到控制器的外部中断引脚上。

进一步，所述无线通信模块的连接状态输出口连接到数据处理单元的外部中断引脚上。

进一步，所述电源的电压信号连接到数据处理单元的AD输入引脚上。

进一步，所述控制器的芯片型号设置为：STM8L101F1。

本发明还公开了一种低功耗穿戴式运动捕捉设备的控制方法，其步骤在于：

1)在待机状态下，控制器控制无线通信模块唤醒并等待被智能终端连接；智能终端连接上无线通信模块，无线通信模块的连接状态输出口连接到数据处理单元的外部中断引脚上，数据处理单元自动捕获连接状态输出口上的连接状态变化用于唤醒数据处理单元，数据处理单元根据接收到的控制命令通过SPI通知控制器对传感器的采样频率和采样的数据类型；

2)控制器以F1赫兹频率使能传感器，传感器中的ADC数据转换完成后，传感器的数据准备引脚连接到控制器的外部中断引脚上，传感器1的ADC一次采样完成后，数据准备引脚上产生数据准备信号，控制器的引脚自动捕获信号，并以中断方式通知控制器2；

3)控制器以SPI1读取传感器的数据并且在读取完成后，控制器的电平输出口O21连接到传感器的使能引脚上，电平输出口O21输出高电平或低电平，传感器根据其使能引脚的不同电平休眠；控制器采集到数据后，控制器的电平输出口O23连接到数据处理单元的外部中断引脚上，数据处理单元根据自动捕获电平输出口023的电平变化通知数据处理单元3唤醒，再通过SPI2发送到数据处理单元3；

4)数据处理单元接收数据后，运行运动捕捉算法，并将结果通过串口发送到无线通信模块中，由无线通信模块自动转发到智能终端；