[发明专利]姿态感知设备及其定位方法、鼠标指针的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及定位技术领域，特别涉及一种姿态感知设备及其定位方法、鼠标指针的控制方法。

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，于是空中鼠标应运而生。空中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(例如空中鼠标)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、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。然而，由于陀螺仪传感器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，通常将陀螺仪传感器技术以及加速度传感器技术结合，从而能实现空间定位的准确性和稳定性。

但是，现有技术中，无论是陀螺仪传感器通过测量其敏感轴的角速度进而利用积分运算得出倾斜角以确定坐标变化，还是加速度传感器通过测量各敏感轴的加速度分量进而通过反三角函数运算得出倾斜角以确定坐标变化，都需要进行复杂的运算(积分运算、反三角函数运算等)，而且这些运算中大多涉及浮点运算，这对于姿态感知设备中的处理控制芯片来说，例如微控制器(MCU，Micro Control Unit)，如果选用处理能力相对较弱的MCU，由于其有限的处理能力，在进行复杂而大量的运算时需要耗费较多的资源，导致处理速度较慢，而且具有较高的功耗，如果选用处理能力更强的MCU，又会使成本上升。

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。

发明内容

本发明要解决的问题是现有技术中姿态感知设备利用其惯性器件测量角速度或/和加速度分量获得倾斜角以确定坐标变化时，因复杂而大量的计算需要耗费较多的资源，导致处理速度较慢，而且具有较高的功耗。

为解决上述问题，本发明的技术方案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至少一种惯性器件，所述姿态感知设备的定位方法包括：

建立索引值与敏感轴的参数之间的对应关系，所述索引值与所述惯性器件的敏感轴的测量值所对应，所述敏感轴的参数包括所述惯性器件的敏感轴的倾斜角及其三角函数值和/或基于所述敏感轴的倾斜角确定的所述惯性器件的敏感轴的坐标值；

获取所述惯性器件的各个敏感轴的测量值；

基于与所获取的测量值对应的索引值查询所述对应关系，确定所述姿态感知设备的空间坐标。

可选的，所述敏感轴的参数包括基于所述敏感轴的倾斜角确定的所述惯性器件的敏感轴的坐标值；基于与所获取的测量值对应的索引值查询所述对应关系，确定所述姿态感知设备的空间坐标包括：

基于与所获取的测量值对应的索引值查询所述对应关系，获得与所述索引值对应的惯性器件的敏感轴的坐标值；

基于查询到的惯性器件的敏感轴的坐标值确定所述姿态感知设备的空间坐标。

可选的，所述敏感轴的参数包括所述惯性器件的敏感轴的倾斜角及其三角函数值；基于与所获取的测量值对应的索引值查询所述对应关系，确定所述姿态感知设备的空间坐标包括：

基于与所获取的测量值对应的索引值查询所述对应关系，获得与所述索引值对应的敏感轴的倾斜角及其三角函数值；