[发明专利]惯性测量方法、系统及头戴显示设备

说明书

本发明提供一种惯性测量方法、系统及头戴显示设备。该惯性测量方法应用于惯性测量系统。所述方法包括：微处理器定义多个同步字段，高频读取惯性测量单元的测量数据，将测量数据与多个同步字段中的其中一个同步字段关联，生成带同步字段的测量数据并发送至先进先出存储器。直接内存访问控制器将带同步字段的测量数据从先进先出存储器搬移至共享内存。中央处理器根据带同步字段的测量数据的同步字段从共享内存中读取测量数据，并根据测量数据获得位姿。该惯性测量方法、系统及头戴显示设备在读取测量数据时，避免了用户态和内核态切换、中断处理及可能的进程调度，提高了测量数据读取速度，使位姿解算能满足实时性要求，进而提高跟踪精度。

技术领域

本发明涉及数据传输、虚拟现实技术领域，具体而言，涉及一种惯性测量方法、系统及头戴显示设备。

背景技术

惯性测量单元(Inertial measurement unit，IMU)是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。一般的，一个惯性测量单元包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪，分别用于测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的位姿。另外，一个惯性测量单元还可以包括三个单轴的磁力计，用于测试磁场强度和方向，结合加速计和陀螺，解算出更精确或包含信息更多的位姿。目前，惯性测量单元常用于虚拟现实头戴显示装置和增强现实头戴显示装置以跟踪头部姿态，还常用于无人机中以获得无人机位姿及实现飞行导航控制，以及常用于机器视觉系统结合视觉测量的姿态融合获得稳定姿态等。

随着虚拟现实头戴显示装置、增强现实头戴显示装置、无人机和机器视觉系统的发展，对位姿的跟踪精度和实时性要求越来越高。而现有的虚拟现实头戴显示装置、增强现实头戴显示装置、无人机和机器视觉系统等通过惯性测量单元获取位姿速度慢，无法满足实时性要求，导致位姿更新不及时、跟踪精度低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种快速获取位姿的惯性测量方法、系统及头戴显示设备，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明较佳实施例提供一种惯性测量方法，应用于惯性测量系统，所述惯性测量系统包括微处理器、惯性测量单元、先进先出存储器、直接内存访问控制器、共享内存和中央处理器，所述方法包括：

所述微处理器定义多个同步字段，高频读取所述惯性测量单元的测量数据，将所述测量数据与所述多个同步字段中的其中一个同步字段关联，生成带同步字段的测量数据并将所述带同步字段的测量数据发送至所述先进先出存储器；

所述直接内存访问控制器将所述带同步字段的测量数据从所述先进先出存储器搬移至所述共享内存；

所述中央处理器根据所述带同步字段的测量数据的同步字段从所述共享内存中读取测量数据，并根据所述测量数据获得位姿。

可选地，所述直接内存访问控制器将所述带同步字段的测量数据从所述先进先出存储器搬移至所述共享内存的步骤包括：

所述中央处理器对所述直接内存访问控制器进行初始配置；

所述直接内存访问控制器根据所述初始配置将所述带同步字段的测量数据从所述先进先出存储器搬移至所述共享内存。

可选地，所述中央处理器对所述直接内存访问控制器进行初始配置的步骤包括由所述中央处理器执行的以下步骤：

对所述共享内存进行分配，作为所述直接内存访问控制器的链表的物理内存，获取所述直接内存访问控制器的链表的物理地址；

获取所述直接内存访问控制器的寄存器的物理地址和时钟的寄存器的物理地址；

将所述直接内存访问控制器的寄存器的物理地址映射为虚拟地址；

将所述直接内存访问控制器的时钟的寄存器的物理地址映射为虚拟地址；