[发明专利]穿刺针角度识别器

权利要求书

1.一种穿刺针角度识别器，包括传感器单元、通过SPI总线与传感器单元相连接的数据处理单元以及通过USB总线或蓝牙与数据处理单元相连接的计算机处理单元，其特征在于，

在穿刺针上安装有传感器单元，该传感器单元包括InvenSense运动跟踪芯片MPU9250，用于测量加速度、角速度和磁感应强度，并将数据通过SPI总线传输给数据处理单元；

数据处理单元包括Silicon Laboratories的C8051F040、Cypress的CY7C68013、Dialog的DA14580及外围电路，用于完成数据的处理、传输以及系统控制；其中C8051F040用于通过SPI接口读取MPU9250的测量数据，并进行滤波处理后将数据通过USB总线或蓝牙发送给计算机处理单元，进行下一步处理；CY7C68013用于完成USB通信，便于数据的实时传输或U盘存储；DA14580用于完成蓝牙通信；

计算机处理单元用于完成测量控制、数据显示、数据记录存储和误差校正。

2.根据权利要求1所述的穿刺针角度识别器，其特征在于：计算机处理单元 通过蓝牙或USB向C8051F040发送启动工作或停止工作的命令，当发送启动工作命令后，C8051F040开始向MPU9250读取测量数据，进行初步滤波处理后，通过蓝牙或USB总线上传给计算机处理单元；当发送停止工作命令后，C8051F040向MPU9250设置停止工作命令，系统处于待机状态，等待下次启动命令。

3.根据权利要求1所述的穿刺针角度识别器，其特征在于：所述InvenSense运动跟踪芯片MPU9250内置3轴陀螺仪、3轴加速度计、3轴磁力计和数字运动处理器（DMP），通过I2C或SPI接口输出全部九轴数据，输出的数据包含3个轴方向的角速度、加速度和磁感应强度，分别为三个16位ADC三轴加速度信号、三个16位ADC三轴陀螺仪信号和三个16位ADC三轴磁力计信号。

4.根据权利要求3所述的穿刺针角度识别器，其特征在于：所述输出的3个轴方向的角速度、加速度和磁感应强度数据需要通过计算机处理单元解析成姿态角度信息，通过计算机处理单元完成测量控制、数据显示、数据记录和误差校；陀螺仪测量的是角速度，通过积分测得3轴向对应的角度值，计算公式如下：θ_n=（ε_n-ε_n’）dt +θ_n-1；其中θ_n为当前时刻的角度值，θ_n-1为当上一时刻的角度值，ε_n为当前时刻的角速度，ε_n’为当前时刻的角速度的偏移量，dt为角速度的采样周期；加速度计测得X、Y、Z轴向的加速度分量A_x、A_y、A_z通过用以下公式解析到姿态角度：

电子罗盘测量的是X、Y、Z轴向的磁感应强度H_x、H_y、H_z，X、Y轴磁感应强度合成后总指向地磁北极，因此γ角可以通过以下公式计算：

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