[发明专利]一种智能球、系统及方法

权利要求书

1.一种智能球的数据处理方法，其特征在于：通过六轴惯性传感器检测球体的三轴加速度变量和三轴角速度变量；先采用传感器信号校正神经网络实现三轴加速度变量与三轴角速度变量的预处理信号校正，再采用向心力校正神经网络计算向心力产生的加速度；最后根据向心力产生的加速度、校正后的三轴加速度和三轴角速度计算实际的三轴加速度和实际的三轴角速度；

根据下式计算实际的三轴加速度和三轴角速度：

其中：a＝[a_x,a_y,a_z]为计算后的实际三轴加速度，w＝[w_x,w_y,w_z]为计算后的实际三轴角速度，a_mea＝[a_mea,x,a_mea,y,a_mea,z]为检测到的所述三轴加速度，a_cal＝[a_cal,x,a_cal,y,a_cal,z]为校正后的三轴加速度，f_cal(.)为传感器信号校正神经网络模型，c＝[c_x,c_y,c_z]为旋转造成的向心力所产生的加速度；w_mea＝[w_mea,x,w_mea,y,w_mea,z]为检测到的所述三轴角速度，ω_cal＝[ω_cal,x,ω_cal,y,ω_cal,z]为校正后的三轴角速度，亦为计算后的实际三轴角速度，f_cent(.)为向心力校正神经网络模型。

2.如权利要求1所述的一种智能球的数据处理方法，其特征在于：所述传感器信号校正神经网络包括三层，其输入层包括所述三轴加速度和三轴角速度,输出层则为校正后的三轴加速度和三轴角速度,隐藏层中的神经元激活函数为S函数,隐藏层中的神经元数目为100。

3.如权利要求2所述的一种智能球的数据处理方法，其特征在于：所述传感器信号校正神经网络采用反向传播算法训练，训练集通过三轴校正转盘在不同方位角与仰角收集数据，方位角度与仰角角度范围为0度到360度，所述六轴惯性传感器距离该三轴校正转盘中心一定距离，其x轴正向指向该三轴校正转盘中心。

4.如权利要求1所述的一种智能球的数据处理方法，其特征在于：所述向心力校正神经网路包括三层,其输入层为校正后的三轴角速度,输出层为向心力产生的加速度,隐藏层中的神经元激活函数为S函数,隐藏层中的神经元数目为100。

5.如权利要求4所述的一种智能球的数据处理方法，其特征在于：所述向心力校正神经网络采用反向传播算法训练，其训练集通过三轴校正转盘在不同方位角、仰角和转速收集数据，方位角度与仰角角度范围为0度到360度，转盘转速范围为0rpm到300rpm；所述六轴惯性传感器距离该三轴校正转盘中心一定距离，其x轴正向指向该三轴校正转盘中心。

6.一种智能球，包括球体，还包括安装于球体上的微控制单元、惯性传感装置和无线通信装置，该惯性传感装置安装于所述球体球皮上且与微控制单元相连，其包括六轴惯性传感器和传感集算器；其特征在于：该六轴惯性传感器与传感集算器相连以检测加速度变量和角速度变量；该传感计算器采用权利要求1至5任意一项所述的一种智能球的数据处理方法来计算实际的三轴加速度和三轴角速度，并通过无线通信装置送至微控制单元。

7.如权利要求6所述的一种智能球，其特征在于：还包括无线充电接收装置和电池装置，该电池装置与上述各个装置相连以提供电源，该无线充电接收装置与电池装置相连用于对电池装置进行无线充电。

8.一种智能球系统，其特征在于：包括权利要求6所述一种智能球、移动设备和服务器，该智能球通过无线通信装置与移动设备和服务器实现数据通信。

9.一种智能球系统，其特征在于：包括权利要求6所述一种智能球、若干UWB定位基站、网关、服务器，该智能球设有UWB无线收发装置以实现与UWB定位基站之间的数据通信；该UWB定位基站通过无线或有线方式将数据传输至网关，该网关通过无线或有线方式将数据转发至服务器。