專利名稱：獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著移動設(shè)備配置成本降低，目前越來越多的移動設(shè)備上如手機、平板等同時裝載了重力傳感器、陀螺儀、電子羅盤以及GPS導(dǎo)航儀，這些傳感器使得移動設(shè)備上的應(yīng)用程序可以獲得移動設(shè)備在X-Y-Z軸上的角速度、設(shè)備當前翻滾角(Roll)、俯仰角(Pitch)以及方位角(Yaw)等空間姿態(tài)數(shù)據(jù)成為可能，獲取到的移動設(shè)備的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)各類高級的LBS (Location Based Service基于位置的服務(wù))和增強現(xiàn)實的應(yīng)用，比如室內(nèi)定位、全景攝像以及虛擬星空觀測，從而提高移動設(shè)備的實用性和趣味性，另外，移動設(shè)備的應(yīng)用程序還可以利用移動設(shè)備裝載的陀螺儀、重力傳感器、電子羅盤計算出移動設(shè)備的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)如翻滾角(Roll)、俯仰角(Pitch)以及方位角(Yaw)實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實游戲如平衡球、開飛機(如圖1所示)等，或作為新式的交互設(shè)備如Wii Remote (Wii遙控器)。由于移動設(shè)備采用的MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems,微機電系統(tǒng))傳感器自身存在各種誤差，如溫漂、零點漂移，單個傳感器的讀數(shù)也很容易被外界環(huán)境所影響，造成與實際值很大的偏移，比如在移動設(shè)備運動時，無法從重力加速度傳感器的讀數(shù)獲取當前重力場方向，又如在周圍有磁場干擾時，無法從電子羅盤得到當前方位角信息。如果直接使用這類傳感器原始數(shù)據(jù)，則無法實現(xiàn)比較高級和精確的定位應(yīng)用，目前基于MEMS傳感器的數(shù)據(jù)融合并進行姿態(tài)估計的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，并廣泛應(yīng)用于AHRS系統(tǒng)(attitudeheadingreference system航姿)中，然而，由于相關(guān)的傳感器近幾年才在移動設(shè)備中同時普及，現(xiàn)有的移動操作系統(tǒng)如iOS、Android等仍直接將傳感器的原始數(shù)據(jù)提供給應(yīng)用程序，并沒有進行額外的數(shù)據(jù)融合操作，為了得到最終需要的姿態(tài)信息，應(yīng)用程序開發(fā)人員需要自己編寫數(shù)據(jù)融合算法進行計算，同時傳感器數(shù)據(jù)中時常包含了干擾數(shù)據(jù)，這無疑增加了應(yīng)用程序開發(fā)人員的負擔(dān)，編寫實現(xiàn)這類處理算法提高了相關(guān)應(yīng)用程序開發(fā)門檻，增加了開發(fā)周期，另外，編寫融合算法需要一定的專業(yè)知識，也無疑提高了在移動設(shè)備上進行精確姿態(tài)數(shù)據(jù)獲取的門檻，阻礙了移動設(shè)備上傳感器的廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法及系統(tǒng)，本發(fā)明能夠獲取精確的移動設(shè)備的空間姿態(tài)信息以提供給上層的應(yīng)用程序使用，從而降低在移動設(shè)備上開發(fā)高級空間定位應(yīng)用的門檻，緩解應(yīng)用開發(fā)人員的負擔(dān)，最大限度的發(fā)揮移動設(shè)備上傳感器的硬件性能。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法，包括:獲取移動設(shè)備上傳感器的ADC讀數(shù)；將所述ADC讀數(shù)去除誤差并轉(zhuǎn)化成物理量數(shù)據(jù)；根據(jù)所述物理量數(shù)據(jù)獲取移動設(shè)備當前的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)。
進一步的，在上述方法中，所述傳感器為一個或多個。進一步的，在上述方法中，根據(jù)所述物理數(shù)據(jù)獲取移動設(shè)備當前的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)步驟中，包括將多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合獲取移動設(shè)備當前的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)。進一步的，在上述方法中，所述多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合的處理在移動設(shè)備的操作系統(tǒng)內(nèi)進行。進一步的，在上述方法中，所述多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合的處理在移動設(shè)備的操作系統(tǒng)的中間層或操作系統(tǒng)內(nèi)核中進行。進一步的，在上述方法中，所述多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合的處理的具體形式包括采用獨立的系統(tǒng)服務(wù)進程或采用運行在被服務(wù)的應(yīng)用程序地址空間內(nèi)的函數(shù)庫。進一步的,在上述方法中，采用Kalman Filter算法或Particle Filter算法將多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合獲取移動設(shè)備當前的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)。進一步的，在上述方法中，所述傳感器包括重力傳感器、陀螺儀、電子羅盤或GPS導(dǎo)航儀中的一種任意組合。進一步的，在上述方法中，所述重力傳感器的物理量數(shù)據(jù)包括移動設(shè)備在X軸所受的重力加速度以及外力加速度的Ax分量、移動設(shè)備在Y軸所受的重力加速度以及外力加速度的Ay分量，以及移動設(shè)備在Z軸所受的重力加速度以及外力加速度的Az分量。進一步的，在上述方法中，所述陀螺儀的物理量數(shù)據(jù)包括移動設(shè)備在X軸上轉(zhuǎn)動角速度的Gx分量、移動設(shè)備在Y軸上轉(zhuǎn)動角速度的分量Gy，以及移動設(shè)備在Z軸上轉(zhuǎn)動角速度的Gz分量。進一步的，在上述方法中，所述電子羅盤的物理量數(shù)據(jù)包括移動設(shè)備在X軸上外界磁場強度的Hx分量、移動設(shè)備在Y軸上外界磁場強度的Hy分量，以及移動設(shè)備在Z軸上外界磁場強度的Hz分量。進一步的，在上述方法中，所述空間姿態(tài)數(shù)據(jù)包括移動設(shè)備的俯仰角、翻滾角、方位角以及移動設(shè)備在X-Y-Z軸上的角速度。進一步的，在上述方法中，所述俯仰角根據(jù)重力傳感器的Ax、Az分量或根據(jù)陀螺儀的Gy分量獲取。進一步的，在上述方法中，所述俯仰角通過融合重力傳感器的Ax、Az分量和陀螺儀的Gy分量后獲取。進一步的，在上述方法中，所述翻滾角根據(jù)重力傳感器的Ay、Az分量或根據(jù)陀螺儀的Gx分量獲取。進一步的，在上述方法中，所述翻滾角通過融合重力傳感器的Ay、Az分量和陀螺儀的Gx分量后獲取。進一步的,在上述方法中，所述方位角根據(jù)電子羅盤Hx、Hy、Hz分量、俯仰角及翻滾角或根據(jù)陀螺儀的Gz分量獲取。進一步的，在上述方法中，所述方位角通過融合電子羅盤Hx、Hy、Hz分量、俯仰角及翻滾角和陀螺儀的Gz分量后獲取。進一步的，在上述方法中，所述移動設(shè)備在X-Y-Z軸上的角速度根據(jù)陀螺儀的Gx、Gy、Gz分量或融合所述俯仰角、翻滾角、方位角獲取。根據(jù)本發(fā)明的另一面，提供一種獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，包括:
ADC模塊，用于獲取移動設(shè)備上傳感器的ADC讀數(shù)；物理量模塊，用于將所述ADC讀數(shù)去除誤差并轉(zhuǎn)化成物理量數(shù)據(jù)；空間姿態(tài)模塊，用于根據(jù)所述物理量數(shù)據(jù)獲取移動設(shè)備當前的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)。進一步的，在上述系統(tǒng)中，所述ADC模塊用于獲取移動設(shè)備上一個或多個傳感器的ADC讀數(shù)。進一步的，在上述系統(tǒng)中，所述空間姿態(tài)模塊包括:融合層單元，用于將多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合；空間姿態(tài)單元，用于根據(jù)融合后的的物理量數(shù)據(jù)獲取當前的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)。進一步的,在上述系統(tǒng)中，所述空間姿態(tài)模塊采用Kalman Filter算法或ParticleFilter算法將多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合獲取移動設(shè)備當前的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)。進一步的，在上述系統(tǒng)中，所述ADC模塊用于獲取移動設(shè)備上重力傳感器、陀螺儀、電子羅盤或GPS導(dǎo)航儀中的ADC讀數(shù)。進一步的，在上述系統(tǒng)中，所述物理量模塊轉(zhuǎn)化的重力傳感器的物理量數(shù)據(jù)包括移動設(shè)備在X軸所受的重力加速度及外力加速度的Ax分量、移動設(shè)備在Y軸所受的重力加速度及外力加速度的Ay分量，以及移動設(shè)備在Z軸所受的重力加速度及外力加速度的Az分量。進一步的，在上述系統(tǒng)中，所述物理量模塊轉(zhuǎn)化的陀螺儀的物理量數(shù)據(jù)包括移動設(shè)備在X軸上轉(zhuǎn)動角速度的Gx分量、移動設(shè)備在Y軸上轉(zhuǎn)動角速度的分量Gy，以及移動設(shè)備在Z軸上轉(zhuǎn)動角速度的Gz分量。進一步的，在上述系統(tǒng)中，所述物理量模塊轉(zhuǎn)化的電子羅盤的物理量數(shù)據(jù)包括移動設(shè)備在X軸上外界磁場強度的Hx分量、移動設(shè)備在Y軸上外界磁場強度的Hy分量，以及移動設(shè)備在Z軸上外界磁場強度的Hz分量。進一步的，在上述系統(tǒng)中，所述空間姿態(tài)模塊獲取的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)包括移動設(shè)備的俯仰角、翻滾角、方位角以及移動設(shè)備在X-Y-Z軸上的角速度。進一步的，在上述系統(tǒng)中，所述空間姿態(tài)模塊根據(jù)重力傳感器的Ax、Az分量或陀螺儀的Gy分量獲取所述俯仰角。進一步的，在上述系統(tǒng)中，所述空間姿態(tài)模塊融合重力傳感器的Ax、Az分量和陀螺儀的Gy分量后獲取所述俯仰角。進一步的，在上述系統(tǒng)中，所述空間姿態(tài)模塊根據(jù)重力傳感器的Ay、Az分量或根據(jù)陀螺儀的Gx分量獲取所述翻滾角。進一步的，在上述系統(tǒng)中，所述空間姿態(tài)模塊融合重力傳感器的Ay、Az分量和陀螺儀的Gx分量后獲取所述翻滾角。進一步的，在上述系統(tǒng)中，所述空間姿態(tài)模塊根據(jù)電子羅盤Hx、Hy、Hz分量、俯仰角及翻滾角或根據(jù)陀螺儀的Gz分量獲取所述方位角。進一步的，在上述系統(tǒng)中，所述空間姿態(tài)模塊融合電子羅盤Hx、Hy、Hz分量、俯仰角及翻滾角和陀螺儀的Gz分量后獲取所述方位角。進一步的，在上述系統(tǒng)中，所述空間姿態(tài)模塊根據(jù)陀螺儀的Gx、Gy、Gz分量或融合所述俯仰角、翻滾角、方位角獲取移動設(shè)備在X-Y-Z軸上的角速度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過獲取移動設(shè)備上傳感器的ADC讀數(shù)，并將所述ADC讀數(shù)去除誤差并轉(zhuǎn)化成物理量數(shù)據(jù)，以及將多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合獲取移動設(shè)備當前的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)，在移動設(shè)備的操作系統(tǒng)內(nèi)對傳感器的ADC讀數(shù)進行處理，以獲取精確的移動設(shè)備的空間姿態(tài)信息提供給上層的應(yīng)用程序使用，從而降低在移動設(shè)備上開發(fā)高級空間定位應(yīng)用的門檻，緩解應(yīng)用開發(fā)人員的負擔(dān)，最大限度的發(fā)揮移動設(shè)備上傳感器的硬件性能。


圖1是現(xiàn)有的傳感器獲取的姿態(tài)信息用于虛擬現(xiàn)實游戲的示意圖；圖2是本發(fā)明一實施例的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法的流程圖；圖3為本發(fā)明一實施例的融合處理在移動設(shè)備的操作系統(tǒng)內(nèi)的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明一實施例的數(shù)據(jù)融合層作為獨立的系統(tǒng)服務(wù)進程的形態(tài)圖；圖5為本發(fā)明一實施例的數(shù)據(jù)融合層作為運行在應(yīng)用程序內(nèi)的函數(shù)庫的形態(tài)圖；圖6為本發(fā)明一實施例的采用Kalman Filter算法的物理量數(shù)據(jù)的融合過程圖；圖7為本發(fā)明一實施例的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)的模塊圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。圖2是本發(fā)明一實施例的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法的流程圖。如圖2所示，本發(fā)明提供一種獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法，包括:步驟SI，獲取移動設(shè)備上傳感器的ADC(模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器)讀數(shù)；步驟S2，將所述ADC讀數(shù)去除誤差并轉(zhuǎn)化成物理量數(shù)據(jù)；步驟S3，根據(jù)所述物理量數(shù)據(jù)獲取移動設(shè)備當前的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)?？蛇x的，步驟SI中的所述傳感器為一個或多個，所述傳感器包括重力傳感器、陀螺儀、電子羅盤或GPS導(dǎo)航儀等中的一種或任意組合，所述傳感器可為慣性傳感器，從多個傳感器獲取移動設(shè)備的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)比直接從單個傳感器獲得的讀數(shù)具有更高的精度和穩(wěn)定性。當獲取到移動設(shè)備上多個傳感器的ADC讀數(shù)時，相應(yīng)的，步驟S2中將多個傳感器的所述ADC讀數(shù)去除誤差并轉(zhuǎn)化成物理量數(shù)據(jù)，所述誤差如陀螺儀的零點漂移、重力傳感器在設(shè)備運動時的誤差，步驟S2中獲得物理量數(shù)據(jù)可以供應(yīng)用程序直接獲取，以保證與現(xiàn)有操作系統(tǒng)的兼容性，同時，也可以將多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合后獲取移動設(shè)備當前的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)，即將這些物理量數(shù)據(jù)流入移動設(shè)備操作系統(tǒng)中間層的傳感器數(shù)據(jù)融合層進行融合，得到融合后的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)如χ-γ-ζ軸上的角速度、設(shè)備當前翻滾角(Roll)、俯仰角(Pitch)以及方位角(Yaw)。圖3為本發(fā)明一實施例的融合處理在移動設(shè)備的操作系統(tǒng)內(nèi)的結(jié)構(gòu)圖。圖4為本發(fā)明一實施例的數(shù)據(jù)融合層作為獨立的系統(tǒng)服務(wù)進程的形態(tài)圖。圖5為本發(fā)明一實施例的數(shù)據(jù)融合層作為運行在應(yīng)用程序內(nèi)的函數(shù)庫的形態(tài)圖。如圖3所示，當獲取到移動設(shè)備上多個傳感器的ADC讀數(shù)，傳感器的ADC讀數(shù)通過操作系統(tǒng)內(nèi)核的對應(yīng)驅(qū)動程序如傳感器驅(qū)動35、36、37獲得，并完成基本數(shù)據(jù)處理40包括去除雜波及ADC讀數(shù)量化，這些數(shù)據(jù)處理與現(xiàn)有的操作系統(tǒng)中對重力傳感器、陀螺儀、電子羅盤等的處理方式一致，即將傳感器原始的ADC讀數(shù)進行量化，換算成具體的物理量，例如重力傳感器的g值分量，陀螺儀的角速度，電子羅盤的磁感分量以及地磁角度等，相應(yīng)的，步驟S3中包括將多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合獲取移動設(shè)備當前的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)，其中，所述多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合的處理(數(shù)據(jù)融合層)34在移動設(shè)備的操作系統(tǒng)內(nèi)進行，例如可以在移動設(shè)備的操作系統(tǒng)的中間層38或操作系統(tǒng)內(nèi)核39中進行，圖3中示出的是將所述多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合的處理(數(shù)據(jù)融合層)34放在移動設(shè)備的操作系統(tǒng)的中間層38中進行，這里將多個傳感器數(shù)據(jù)物理量數(shù)據(jù)融合獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法整合進移動設(shè)備的操作系統(tǒng)當中，由操作系統(tǒng)將經(jīng)過融合處理得到的精確的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)提供給上層的應(yīng)用程序31，32、33使用，從而降低在移動設(shè)備上開發(fā)高級空間定位應(yīng)用的門檻，緩解應(yīng)用開發(fā)人員的負擔(dān)，最終最大限度的發(fā)揮移動設(shè)備上傳感器的硬件性能。如圖4所示，所述多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合的處理(數(shù)據(jù)融合層)的具體形式可以采用獨立的系統(tǒng)服務(wù)進程41，供多個進程如進程A、進程B共享訪問，如圖5所示，所述多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合的處理(數(shù)據(jù)融合層)的具體形式也可以采用運行在被服務(wù)的應(yīng)用程序如進程A、進程B的地址空間內(nèi)的函數(shù)庫51、52。所述重力傳感器的物理量數(shù)據(jù)包括移動設(shè)備在X軸所受的重力加速度以及外力加速度的Ax分量、移動設(shè)備在Y軸所受的重力加速度以及外力加速度的Ay分量，以及移動設(shè)備在Z軸所受的重力加速度以及外力加速度的Az分量。所述陀螺儀的物理量數(shù)據(jù)包括移動設(shè)備在X軸上轉(zhuǎn)動角速度的Gx分量、移動設(shè)備在Y軸上轉(zhuǎn)動角速度的分量Gy，以及移動設(shè)備在Z軸上轉(zhuǎn)動角速度的Gz分量。所述電子羅盤的物理量數(shù)據(jù)包括移動設(shè)備在X軸上外界磁場強度的Hx分量、移動設(shè)備在Y軸上外界磁場強度的Hy分量，以及移動設(shè)備在Z軸上外界磁場強度的Hz分量。各類傳感器所測量的物理量數(shù)據(jù)如下表所示:
權(quán)利要求
1.一種獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，包括: 獲取移動設(shè)備上傳感器的ADC讀數(shù)； 將所述ADC讀數(shù)去除誤差并轉(zhuǎn)化成物理量數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述物理量數(shù)據(jù)獲取移動設(shè)備當前的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，所述傳感器為一個或多個。
3.如權(quán)利要求2所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，根據(jù)所述物理數(shù)據(jù)獲取移動設(shè)備當前的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)步驟中，包括將多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合獲取移動設(shè)備當前的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求3所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，所述多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合的處理在移動設(shè)備的操作系統(tǒng)內(nèi)進行。
5.如權(quán)利要求4所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，所述多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合的處理在移動設(shè)備的操作系統(tǒng)的中間層或操作系統(tǒng)內(nèi)核中進行。
6.如權(quán)利要求5所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，所述多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合的處理的具體形式包括采用獨立的系統(tǒng)服務(wù)進程或采用運行在被服務(wù)的應(yīng)用程序地址空間內(nèi)的函數(shù)庫。
7.如權(quán)利要求3所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法,其特征在于,采用KalmanFilter算法或Particle Filte r算法將多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合獲取移動設(shè)備當前的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求7所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，所述傳感器包括重力傳感器、陀螺儀、電子羅盤或GPS導(dǎo)航儀中的一種或任意組合。
9.如權(quán)利要求8所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，所述重力傳感器的物理量數(shù)據(jù)包括移動設(shè)備在X軸所受的重力加速度以及外力加速度的Ax分量、移動設(shè)備在Y軸所受的重力加速度以及外力加速度的Ay分量，以及移動設(shè)備在Z軸所受的重力加速度以及外力加速度的Az分量。
10.如權(quán)利要求9所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，所述陀螺儀的物理量數(shù)據(jù)包括移動設(shè)備在X軸上轉(zhuǎn)動角速度的Gx分量、移動設(shè)備在Y軸上轉(zhuǎn)動角速度的分量Gy,以及移動設(shè)備在Z軸上轉(zhuǎn)動角速度的Gz分量。
11.如權(quán)利要求10所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，所述電子羅盤的物理量數(shù)據(jù)包括移動設(shè)備在X軸上外界磁場強度的Hx分量、移動設(shè)備在Y軸上外界磁場強度的Hy分量，以及移動設(shè)備在Z軸上外界磁場強度的Hz分量。
12.如權(quán)利要求11所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，所述空間姿態(tài)數(shù)據(jù)包括移動設(shè)備的俯仰角、翻滾角、方位角以及移動設(shè)備在χ-γ-ζ軸上的角速度。
13.如權(quán)利要求12所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，所述俯仰角根據(jù)重力傳感器的Ax、Az分量或根據(jù)陀螺儀的Gy分量獲取。
14.如權(quán)利要求12所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，所述俯仰角通過融合重力傳感器的Ax、Az分量和陀螺儀的Gy分量后獲取。
15.如權(quán)利要求12所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，所述翻滾角根據(jù)重力傳感器的Ay、Az分量或根據(jù)陀螺儀的Gx分量獲取。
16.如權(quán)利要求12所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，所述翻滾角通過融合重力傳感器的Ay、Az分量和陀螺儀的Gx分量后獲取。
17.如權(quán)利要求12所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，所述方位角根據(jù)電子羅盤Hx、Hy、Hz分量、俯仰角及翻滾角或根據(jù)陀螺儀的Gz分量獲取。
18.如權(quán)利要求12所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，所述方位角通過融合電子羅盤Hx、Hy、Hz分量、俯仰角及翻滾角和陀螺儀的Gz分量后獲取。
19.如權(quán)利要求13至18任一項所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，所述移動設(shè)備在X-Y-Z軸上的角速度根據(jù)陀螺儀的Gx、Gy、Gz分量或融合所述俯仰角、翻滾角、方位角獲取。
20.一種獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其特征在于，包括: ADC模塊，用于獲取移動設(shè)備上傳感器的ADC讀數(shù)； 物理量模塊，用于將所述ADC讀數(shù)去除誤差并轉(zhuǎn)化成物理量數(shù)據(jù)； 空間姿態(tài)模塊，用于根據(jù)所述物理量數(shù)據(jù)獲取移動設(shè)備當前的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)。
21.如權(quán)利要求20所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其特征在于，所述ADC模塊用于獲取移動設(shè)備上一個或多個傳感器的ADC讀數(shù)。
22.如權(quán)利要求21所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其特征在于，所述空間姿態(tài)模塊包括: 融合層單元，用于將多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合； 空間姿態(tài)單元，用于根據(jù)融合后的的物理量數(shù)據(jù)獲取當前的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)。
23.如權(quán)利要求22所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其特征在于，所述空間姿態(tài)模塊采用Kalman Filter算法或Particle Filter算法將多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合獲取移動設(shè)備當前的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)。
24.如權(quán)利要求23所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其特征在于，所述ADC模塊用于獲取移動設(shè)備上重力傳感器、陀螺儀、電子羅盤或GPS導(dǎo)航儀中的ADC讀數(shù)。
25.如權(quán)利要求24所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其特征在于，所述物理量模塊轉(zhuǎn)化的重力傳感器的物理量數(shù)據(jù)包括移動設(shè)備在X軸所受的重力加速度及外力加速度的Ax分量、移動設(shè)備在Y軸所受的重力加速度及外力加速度的Ay分量，以及移動設(shè)備在Z軸所受的重力加速度及外力加速度的Az分量。
26.如權(quán)利要求25所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其特征在于，所述物理量模塊轉(zhuǎn)化的陀螺儀的物理量數(shù)據(jù)包括移動設(shè)備在X軸上轉(zhuǎn)動角速度的Gx分量、移動設(shè)備在Y軸上轉(zhuǎn)動角速度的分量Gy，以及移動設(shè)備在Z軸上轉(zhuǎn)動角速度的Gz分量。
27.如權(quán)利要求26所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其特征在于，所述物理量模塊轉(zhuǎn)化的電子羅盤的物理量數(shù)據(jù)包括移動設(shè)備在X軸上外界磁場強度的Hx分量、移動設(shè)備在Y軸上外界磁場強度的Hy分量，以及移動設(shè)備在Z軸上外界磁場強度的Hz分量。
28.如權(quán)利要求27所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其特征在于，所述空間姿態(tài)模塊獲取的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)包括移動設(shè)備的俯仰角、翻滾角、方位角以及移動設(shè)備在X-Y-Z軸上的角速度。
29.如權(quán)利要求28所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其特征在于，所述空間姿態(tài)模塊根據(jù)重力傳感器的Ax、Az分量或陀螺儀的Gy分量獲取所述俯仰角。
30.如權(quán)利要求28所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其特征在于，所述空間姿態(tài)模塊融合重力傳感器的Ax、Az分量和陀螺儀的Gy分量后獲取所述俯仰角。
31.如權(quán)利要求28所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其特征在于，所述空間姿態(tài)模塊根據(jù)重力傳感器的Ay、Az分量或根據(jù)陀螺儀的Gx分量獲取所述翻滾角。
32.如權(quán)利要求28所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其特征在于，所述空間姿態(tài)模塊融合重力傳感器的Ay、Az分量和陀螺儀的Gx分量后獲取所述翻滾角。
33.如權(quán)利要求28所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其特征在于，所述空間姿態(tài)模塊根據(jù)電子羅盤Hx、Hy、Hz分量、俯仰角及翻滾角或根據(jù)陀螺儀的Gz分量獲取所述方位角。
34.如權(quán)利要求28所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其特征在于，所述空間姿態(tài)模塊融合電子羅盤Hx、Hy、Hz分量、俯仰角及翻滾角和陀螺儀的Gz分量后獲取所述方位角。
35.如權(quán)利要求28至35任一項所述的獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其特征在于，所述空間姿態(tài)模塊根據(jù)陀螺儀的Gx、Gy、Gz分量或融合所述俯仰角、翻滾角、方位角獲取移動設(shè)備在X-Y-Z軸上的角 速度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種獲取空間姿態(tài)數(shù)據(jù)的方法及系統(tǒng)，所述方法包括獲取移動設(shè)備上傳感器的ADC讀數(shù)；將所述ADC讀數(shù)去除誤差并轉(zhuǎn)化成物理量數(shù)據(jù)；以及將多個傳感器的物理量數(shù)據(jù)進行融合獲取移動設(shè)備當前的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠在移動設(shè)備的操作系統(tǒng)內(nèi)對傳感器的ADC讀數(shù)進行處理，以獲取精確的移動設(shè)備的空間姿態(tài)信息提供給上層的應(yīng)用程序使用，從而降低在移動設(shè)備上開發(fā)高級空間定位應(yīng)用的門檻，緩解應(yīng)用開發(fā)人員的負擔(dān)，最大限度的發(fā)揮移動設(shè)備上傳感器的硬件性能。
文檔編號G01C1/00GK103185577SQ20111045371
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者陳士凱 申請人:盛樂信息技術(shù)(上海)有限公司