[实用新型]一种运动目标轨迹追踪系统

说明书

本实用新型公开了一种运动目标轨迹追踪系统，基于MPU6050六轴传感器，以MSP430F169为主控芯片，采用本实用新型的设计，通过MPU6050六轴传感器检测运动目标的加速度和角速度以及倾角等参数，进行静态误差校准后，通过串口传输到PC端。在PC端中对运动参数进行Kalman滤波消除随机噪声，再对滤波后的加速度数据做积分运算，得到运动目标在三维空间运动轨迹坐标位置，可以实现三维空间的物体运动轨迹追踪并计算出位移值。

技术领域

本实用新型涉及人机交互的目标轨迹测量与跟踪技术领域，尤其涉及一种运动目标轨迹追踪系统。

背景技术

物体运动是一个无处不在的现象。随着科技的进步，人类正运用各种技术监测与追踪物体运动轨迹。在人机交互领域，激光追踪系统、磁空间追踪系统和基于空间机器视觉的定位系统使用最广泛，具有较高的测量精度，也存在受外界参考系限定、系统开销大、设备运作复杂等缺陷。磁空间追踪系统经常受到场源限制，容易受各种外界环境影响，如铁制品的屏障作用、其他磁场的干扰；激光追踪系统会受到激光源光照范围的制约，且激光光源常会被损坏，造成不必要的损失；基于三维机器视觉的定位系统通常因为摄像头的放置地点和拍摄的场景范围的影响，具有一定的局限性，且数据计算过程繁杂、系统开销大。所以，上述轨迹追踪系统用于运动目标跟踪、定位时，各有优缺点。因此，设计一种测量精度高、应用范围广的轨迹追踪系统具有较强的现实意义和实用价值。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的在于解决现有的激光追踪系统、磁空间追踪系统和基于空间机器视觉的定位系统受外界参考系限定、系统开销大、设备运作复杂等缺陷，磁空间追踪系统经常受到场源限制，容易受各种外界环境影响，如铁制品的屏障作用、其他磁场的干扰；激光追踪系统会受到激光源光照范围的制约，且激光光源常会被损坏，造成不必要的损失；基于三维机器视觉的定位系统通常因为摄像头的放置地点和拍摄的场景范围的影响，具有一定的局限性，且数据计算过程繁杂、系统开销大的问题。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种运动目标轨迹追踪系统，包括运动检测模块、控制模块、显示模块、串口通信模块和PC端处理模块，其中：

运动检测模块：采用MPU6050六轴传感器，检测运动目标的加速度和角速度参数；

控制模块：以MSP430F169为主控芯片，主要负责采集运动数据、控制串口通信和LCD显示，由程序对采集的加速度数据进行零偏校准，然后把校准数据传输给PC端处理；

显示模块：将MPU6050传感器的3轴加速度、角速度数据在LCD上显示；

串口通信模块：采用PL2303HX芯片，将运动数据传输到PC端；

PC端处理模块：在MATLAB环境中，对运动数据进行Kalman滤波，再对其进行两次积分，得到运动目标随时间移动的坐标点，连线绘出运动路径图。

进一步地，MPU6050的管脚XDA、XCL不与MSP430F169相连，管脚GND与MSP430F169共地，管脚VCC连接到MSP430F169的3.3V引脚，SDA引脚连接MSP430F169的P2.1口， SCL引脚连接MSP430F169的P2.0端。

进一步地，PL2303HX芯片的+5V连接到MSP430F169的+5V引脚，且共地；PL2303HX芯片的RXD引脚连接到MSP430F169的TXD即P3.4引脚，TXD引脚连接到MSP430F169 的RXD即P3.5引脚。

进一步地，MSP430F169通过IIC总线与MPU6050六轴传感器连接。

一种运动目标轨迹追踪方法，包括以下步骤：

1)获得传输至PC端的各参数信息；