專利名稱：3d微慣性感測(cè)方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種3D微慣性感測(cè)方法與系統(tǒng)，尤指一種憑借偵測(cè)微慣性 感測(cè)模塊與水平面的角度變化，進(jìn)而控制顯示器光標(biāo)移動(dòng)的方法，可精準(zhǔn)地控制 光標(biāo)移動(dòng)到所需位置，且其操作方式簡(jiǎn)單，也可利用手部擺動(dòng)控制顯示器翻頁(yè)， 不僅符合人體工學(xué)，同時(shí)可配合特定動(dòng)作達(dá)到連續(xù)翻頁(yè)的效果，適在光標(biāo)控制器 應(yīng)用與制造相關(guān)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
按，現(xiàn)有光標(biāo)控制裝置有許多種類，例如，控制計(jì)算機(jī)顯示器光標(biāo)大多采用 鼠標(biāo)形式，而控制投影機(jī)的簡(jiǎn)報(bào)器則具有一遙控器外型，以鼠標(biāo)而言，可概分為 滾球型與光學(xué)型兩大類型，其操作模式均必須在一平面上滑行，憑借控制滾球位 移產(chǎn)生機(jī)械式訊號(hào)或陰影變化感應(yīng)光訊號(hào)，以達(dá)到控制光標(biāo)移動(dòng)的目的，換言的， 操作平面與空間影響著訊號(hào)的好壞；再以簡(jiǎn)報(bào)器而言，由于主要功能在于指示投 影片，因此大多數(shù)采用無(wú)線傳輸，配合開(kāi)、關(guān)、上、下、翻頁(yè)等功能的相關(guān)控制 電路與按鍵，達(dá)到筒報(bào)指示目的；惟，當(dāng)同時(shí)具有計(jì)算機(jī)顯示器與投影器時(shí)，必 須設(shè)置兩種光標(biāo)控制裝置，占空間且顯得雜亂。
目前市面上雖可見(jiàn)綜合鼠標(biāo)與簡(jiǎn)報(bào)器雙重功能的光標(biāo)控制裝置，然其控制方 式仍未跳脫傳統(tǒng)電子與機(jī)械控制模式，近年來(lái)可見(jiàn)一種利用慣性組件的多功能鼠 標(biāo)，利用加速度計(jì)感測(cè)人體運(yùn)動(dòng)加速度，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后，將信號(hào)顯示在計(jì)算機(jī) 顯示器或其它互動(dòng)裝置，由于不受工作面材質(zhì)與表面粗糙度影響，可在任意表面 或空間運(yùn)作。
針對(duì)專利而言，請(qǐng)參閱圖1所示美國(guó)專利5874941號(hào)「 Presentation supporting device;，所述的案揭露一種簡(jiǎn)報(bào)裝置2，其是憑借一 X軸加速度傳感器1A、 一 Y軸加速度傳感器1B感知裝置傾斜所產(chǎn)生的加速度變化而產(chǎn)生加速度訊號(hào)，再經(jīng)由加速度訊號(hào)處理器10A、 10B處理并產(chǎn)生光標(biāo)移動(dòng)訊號(hào)，如此達(dá)到控制光標(biāo)
的目的，例如，當(dāng)使用者向前傾斜所述的裝置至一定角度時(shí)，即可控制光標(biāo)開(kāi)始 移動(dòng)，理想狀況下，當(dāng)光標(biāo)移動(dòng)至所需位置時(shí)，使用者將裝置回復(fù)至初始角度應(yīng) 可使光標(biāo)停止移動(dòng)，然而，實(shí)際應(yīng)用時(shí)由于重力加速度影響，導(dǎo)致裝置雖已復(fù)位 而光標(biāo)卻持續(xù)移動(dòng)的現(xiàn)象，光標(biāo)無(wú)法準(zhǔn)確定位于所需位置且穩(wěn)定性低，使用者必 須浪費(fèi)許多時(shí)間重復(fù)修正方能控制光標(biāo)停留在準(zhǔn)確位置，再者，當(dāng)裝置傾斜角度
愈大時(shí)，其加速度值愈高，光標(biāo)移動(dòng)速度也隨的加快，令使用者難以穩(wěn)定控制； 再者，所述的裝置并無(wú)法達(dá)到連續(xù)翻頁(yè)功能。
再如圖2所示，中國(guó)臺(tái)灣省專利申請(qǐng)案號(hào)第90221010號(hào)r重力式鼠標(biāo)J ,其 是憑借重力探測(cè)IC測(cè)量物體的位能，將位能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能所產(chǎn)生的訊號(hào)，傳輸在微 處理器IC計(jì)算，而微處理器IC可偵測(cè)重力探測(cè)IC運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，并接收重力探測(cè) IC運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的加速度數(shù)值，加以運(yùn)算并轉(zhuǎn)換成實(shí)際的移動(dòng)單位，傳輸在計(jì)算機(jī)主 機(jī)而控制顯示器光標(biāo)的走向；所述的案主要的運(yùn)算手段是當(dāng)所述的鼠標(biāo)在空間移 動(dòng)時(shí)，利用兩軸以上加速度計(jì)進(jìn)行積分運(yùn)算以控制光標(biāo)移動(dòng)，惟，利用平移時(shí)加 速度積分會(huì)產(chǎn)生累計(jì)誤差無(wú)法消除，導(dǎo)致游標(biāo)定位失真；再者，所述的鼠標(biāo)并無(wú) 法達(dá)到連續(xù)翻頁(yè)功能。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的缺失，本發(fā)明的主要目的在于提出一種3D微慣性感測(cè)方 法與系統(tǒng)，可精準(zhǔn)地控制光標(biāo)移動(dòng)到所需位置，且其操作方式簡(jiǎn)單。
本發(fā)明的次要目的在于提出一種3D微慣性感測(cè)方法與系統(tǒng)，利用手部擺動(dòng) 控制翻頁(yè)，不僅符合人體工學(xué)，同時(shí)可配合特定動(dòng)作達(dá)到連續(xù)翻頁(yè)的效果。
本發(fā)明的另一目的在于提出一種3D微慣性感測(cè)方法與系統(tǒng)，可根據(jù)微慣性 感測(cè)模塊各軸訊號(hào)的變化量收斂另一軸抖動(dòng)的影響。
本發(fā)明的再一目的在于提出一種3D微慣性感測(cè)方法與系統(tǒng)，可利用兩顆Y 軸加速度計(jì)感受離心力差異，以消除離心力對(duì)Y軸的影響。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種3D微慣性感測(cè)方法，其包含
由 一微慣性感測(cè)模塊感測(cè)重力加速度變化并發(fā)出原始傾斜訊號(hào)；
對(duì)所迷的原始傾斜訊號(hào)進(jìn)行低通濾波，并得出穩(wěn)定訊號(hào)；
偵測(cè)模式狀態(tài)，偵測(cè)所述的微慣性感測(cè)模塊是處在光標(biāo)控制模式或翻頁(yè)模式，用以決定進(jìn)行光標(biāo)控制步驟或翻頁(yè)步驟。
較佳的是，所述的光標(biāo)控制步驟是包括
紀(jì)錄所述的微慣性感測(cè)模塊的起始訊號(hào)；
根據(jù)所述的原始傾斜訊號(hào)、穩(wěn)定訊號(hào)計(jì)算訊號(hào)變化量，并將所述的原始傾斜
訊號(hào)補(bǔ)償所述的訊號(hào)變化量；
計(jì)算補(bǔ)償后的傾斜訊號(hào)與起始訊號(hào)的差異；以及 將差異訊號(hào)比例為點(diǎn)坐標(biāo)。
較佳的是，所述的微慣性感測(cè)模塊是至少包括一 X軸加速度計(jì)以及一 Y軸加 速度計(jì)。
較佳的是，其中
所述的X軸加速度計(jì)是用以感測(cè)所述的微慣性感測(cè)模塊左右傾斜所造成的重 力加速度變4匕；
所述的Y軸加速度計(jì)是用以感測(cè)所述的微慣性感測(cè)模塊前后傾斜所造成的重 力加速度變化。
較佳的是，根據(jù)所述的原始傾斜訊號(hào)、穩(wěn)定訊號(hào)計(jì)算訊號(hào)變化量，并將所述
的原始傾斜訊號(hào)補(bǔ)償所述的訊號(hào)變化量的方法是包含
修正X軸訊號(hào)變化量將X軸傾斜訊號(hào)減去X軸抖動(dòng)訊號(hào)；
修正Y軸訊號(hào)變化量將Y軸傾斜訊號(hào)減去Y軸抖動(dòng)訊號(hào)；
紀(jì)錄X軸訊號(hào)訊號(hào)變化量將X軸傾斜訊號(hào)減去X軸起始訊號(hào)；以及
紀(jì)錄Y軸訊號(hào)訊號(hào)變化量將Y軸傾斜訊號(hào)減去Y軸起始訊號(hào)。
較佳的是，所述的復(fù)數(shù)的加速度計(jì)更包括一Z軸加速度計(jì)，是用以根據(jù)所述
的X軸加速度計(jì)與所述的Y軸加速度計(jì)連續(xù)翻轉(zhuǎn)所造成重力的變化，得知所述的
微慣性感測(cè)模塊擺放狀態(tài)的變化。
較佳的是，所述的復(fù)數(shù)的加速度計(jì)更包括一第二Y軸加速度計(jì)，所述的第二
Y軸加速度計(jì)與所述的Y軸加速度計(jì)之間具有一定距離。
較佳的是，其是利用所述的第二Y軸加速度計(jì)與所述的Y軸加速度計(jì)的加速
度差異修正離心力，是計(jì)算自下列方程式 Ay=(R+R2)/R*(Tvy-Tvy2); 其中，
Ay是Y軸加速度計(jì)的離心力；R是所述的Y軸加速度計(jì)與所述的第二 Y軸加速度計(jì)的距離； R2是所述的第二 Y軸加速度計(jì)與旋轉(zhuǎn)軸心的距離； Tvy是所述的Y軸加速度計(jì)的傾斜訊號(hào)； Tvy2是所迷的第二 Y軸加速度計(jì)的傾斜訊號(hào)；以及 修正Tvy二原始Tvy-Ay;
將所述的Y軸加速度計(jì)所測(cè)得的Y軸原始傾斜訊號(hào)Tvy減去離心力Ay,可 得出 一修正后的Y軸傾斜訊號(hào)Tvy。
較佳的是，所述的修正離心力的步驟是在所述的產(chǎn)生補(bǔ)償訊號(hào)變化量的步驟 前執(zhí)行。
較佳的是，所述的翻頁(yè)步驟是包括
偵測(cè)目前X軸與Y軸傾斜是否在平衡狀態(tài)；若是，則進(jìn)行后續(xù)步驟；若否， 則繼續(xù)偵測(cè)直至達(dá)到平衡狀態(tài)；
偵測(cè)X軸訊號(hào)的瞬間變化是否超出一平衡范圍；若是，則進(jìn)行翻頁(yè)；若否， 則返回上一步驟重新偵測(cè)，直至偵測(cè)所述的原始傾斜訊號(hào)的瞬間變化超出所述的 平衡范圍。
較佳的是，所述的平衡范圍是位于0g士0.3g重力加速度的范圍內(nèi)，其中， g=9.8m/s2。
較佳的是，當(dāng)偵測(cè)所述的原始傾斜訊號(hào)的瞬間變化超出所述的平衡范圍，且 所述的傾斜訊號(hào)持續(xù)固定在一定傾斜角度內(nèi)時(shí)，則進(jìn)行連續(xù)翻頁(yè)。
較佳的是，當(dāng)偵測(cè)所述的傾斜訊號(hào)并非持續(xù)固定在一定傾斜角度內(nèi)時(shí)，則停 止翻頁(yè)并返回偵測(cè)目前傾斜是否在平衡狀態(tài)的步驟。
較佳的是，所述的微慣性感測(cè)模塊是至少包括一 X軸加速度計(jì)以及一 Y軸加 速度計(jì)。
較佳的是，所述的X與Y軸加速度計(jì)是用以感測(cè)所述的微慣性感測(cè)模塊左右 與前后傾斜所造成的重力加速度變化。
較佳的是，所述的微慣性感測(cè)模塊是連接一中央處理器，由所述的中央處理 器接收并處理所述的重力加速度變化并產(chǎn)生原始傾斜訊號(hào)。
較佳的是，所述的中央處理器是連接一無(wú)線發(fā)送器，憑借所述的無(wú)線發(fā)送器 將所述的傾斜訊號(hào)向外發(fā)射。
較佳的是，所述的無(wú)線發(fā)送器是相對(duì)應(yīng)在一無(wú)線接收器，憑借所述的無(wú)線接收器接收所述的無(wú)線發(fā)送器所傳送的原始傾斜訊號(hào)，并可將所述的原始傾斜訊號(hào) 傳送至一微處理器，由所述的微處理器對(duì)所述的原始傾斜訊號(hào)進(jìn)行低通濾波與后 續(xù)各項(xiàng)步驟。
較佳的是，所述的微處理器是通過(guò)一光標(biāo)控制集成電路連接在一顯示器，由 所述的光標(biāo)控制集成電路控制所述的顯示器光標(biāo)移動(dòng)或進(jìn)行翻頁(yè)或連續(xù)翻頁(yè)。
較佳的是，所述的微慣性感測(cè)模塊連接在一控制鍵，所述的控制鍵是用以自 動(dòng)或手動(dòng)切換光標(biāo)控制模式或翻頁(yè)模式。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明更提出一種3D微慣性感測(cè)系統(tǒng)，其包含
一微慣性感測(cè)模塊，是用以感測(cè)重力加速度變化，并發(fā)出原始傾斜訊號(hào)，所
述的微慣性感測(cè)模塊包含
一 X軸加速度計(jì)，是用以感測(cè)所述的微慣性感測(cè)模塊左右傾斜所造成的重力 加速度變化；
一第一 Y軸加速度計(jì)，是用以感測(cè)所述的微慣性感測(cè)模塊前后傾斜所造成的 第一重力加速度變化；
一第二 Y軸加速度計(jì)，是用以感測(cè)所述的微慣性感測(cè)模塊前后傾斜所造成的 第二重力加速度變化；
一接收端，是用以接收并處理所述的微慣性感測(cè)模塊發(fā)出的原始傾斜訊號(hào)。
較佳的是，所述的微慣性感測(cè)模塊更包含一Z軸加速度計(jì)，是用以根據(jù)所述 的X軸加速度計(jì)與所述的Y軸加速度計(jì)連續(xù)翻轉(zhuǎn)所造成重力的變化，得知所述的 微慣性感測(cè)模塊擺放狀態(tài)的變化。
較佳的是，所述的第一 Y軸加速度計(jì)與所述的第二 Y軸加速度計(jì)具有一定距離。
較佳的是，所述的微慣性感測(cè)模塊是連接一中央處理器，是用以接收并處理 所述的重力加速度變化并產(chǎn)生原始傾斜訊號(hào)。
較佳的是，所述的中央處理器是連接一無(wú)線發(fā)送器，憑借所述的無(wú)線發(fā)送器 將所述的傾斜訊號(hào)向外發(fā)射。
較佳的是，所述的無(wú)線發(fā)送器是相對(duì)應(yīng)在一無(wú)線接收器，憑借所述的無(wú)線接 收器接收所述的無(wú)線發(fā)送器所傳送的原始傾斜訊號(hào)，并可將所述的原始傾斜訊號(hào) 傳送至一微處理器，由所述的微處理器對(duì)所述的原始傾斜訊號(hào)進(jìn)行低通濾波與后 續(xù)各項(xiàng)步驟。
7較佳的是，所述的微處理器是通過(guò)一光標(biāo)控制集成電路連接在一顯示器，由 所述的光標(biāo)控制集成電路控制所述的顯示器光標(biāo)移動(dòng)或進(jìn)行翻頁(yè)或連續(xù)翻頁(yè)。
較佳的是，所述的微慣性感測(cè)模塊連接在一控制鍵，所述的控制鍵是用以自 動(dòng)或手動(dòng)切換光標(biāo)控制模式或翻頁(yè)模式。
為使貴審查委員對(duì)于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)目的和功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)同，茲 配合圖示詳細(xì)說(shuō)明如后。


圖1是美國(guó)專利5874941號(hào)r Presentation supporting device」的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是中國(guó)臺(tái)灣專利申請(qǐng)案號(hào)第90221010號(hào)「重力式鼠標(biāo)J的控制流程示意
圖3是本發(fā)明第 一較佳實(shí)施例的系統(tǒng)架構(gòu)圖4是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的作動(dòng)方塊圖5是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的控制方法流程圖6(a)是抖動(dòng)修正前的X軸準(zhǔn)位曲線圖6(b)是抖動(dòng)修正后的X軸準(zhǔn)位曲線圖7(a)是抖動(dòng)修正前的Y軸準(zhǔn)位曲線圖7(b)是抖動(dòng)修正后的Y軸準(zhǔn)位曲線圖8是本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的系統(tǒng)架構(gòu)圖9是本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的作動(dòng)方塊圖IO是本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的控制方法流程圖11是本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的Y軸加速度計(jì)、第二Y軸加速度計(jì)及其與 離心力產(chǎn)生的關(guān)系位置示意圖12(a)是為離心力對(duì)Y軸加速度計(jì)準(zhǔn)位影響的曲線圖； 圖12(b)是為圖12(a)的離心力經(jīng)修正后的曲線圖； 圖13(a)是為圓周運(yùn)動(dòng)離心力對(duì)Y軸加速度計(jì)準(zhǔn)位影響的曲線圖； 圖13(b)是為圖13(a)的圓周運(yùn)動(dòng)離心力經(jīng)修正后的曲線圖。 附圖標(biāo)記說(shuō)明10-3D-微慣性感測(cè)光標(biāo)控制系統(tǒng)；20、 20，-微慣性感測(cè)模 塊；21、 21，-微慣性傳感器；211、 211，-X軸加速度計(jì)；212、 212，-Y軸加速 度計(jì)；213，-Z軸加速度計(jì)；214，-第二 Y軸加速度計(jì)；22-中央處理器；23-無(wú)線發(fā)送器；24-殼體；30-接收端；31-無(wú)線接收器；32-微處理器；33 -光 標(biāo)控制集成電路；40-顯示器；41-游標(biāo)。
具體實(shí)施例方式
以下將參照隨附的圖式來(lái)描述本發(fā)明為達(dá)成目的所使用的技術(shù)手段與功效， 而以下圖式所列舉的實(shí)施例僅為輔助說(shuō)明。
請(qǐng)參閱圖3與圖4所示本發(fā)明的一較佳實(shí)施例，所述的3D微慣性感測(cè)光標(biāo) 控制系統(tǒng)IO，其主要是由一微慣性感測(cè)模塊20作為訊號(hào)的發(fā)射端，以及一可接 收所述的訊號(hào)的接收端30,所述的微慣性感測(cè)模塊20包括一微慣性傳感器21, 所述的微慣性傳感器21是包括一可偵測(cè)所述的微慣性感測(cè)模塊20左右傾斜所造 成的重力加速度變化的X軸加速度計(jì)211，以及可偵測(cè)所述的微慣性感測(cè)模塊20 前后傾斜所造成的重力加速度變化的Y軸加速度計(jì)212，所述的微慣性傳感器21 將所感測(cè)的重力加速度變化傳送至一中央處理器22進(jìn)行訊號(hào)處理并產(chǎn)生一傾斜 訊號(hào)，而后再將所述的傾斜訊號(hào)傳送至一無(wú)線發(fā)送器23,由所述的無(wú)線發(fā)送器23 將所述的傾斜訊號(hào)發(fā)送出去；前述所述的微慣性傳感器21、中央處理器22與無(wú) 線發(fā)送器23均憑借一外圍電路相互電性連接，可將前述各構(gòu)件設(shè)置在一殼體24 內(nèi)，再電性連接在所述的殼體24外部所設(shè)置的控制鈕(圖中未示出)，以提供使用 者可握持所述的殼體24并自動(dòng)或手動(dòng)操作設(shè)置在其上的控制鈕以發(fā)射訊號(hào)，此技 術(shù)為一般人士所詳知，故未具體顯示在圖標(biāo)中。
其次，所述的接收端30是為一計(jì)算機(jī)主機(jī)或多媒體裝置，其包含一無(wú)線接收 器31、 一微處理器32以及一光標(biāo)控制集成電路33,所述的光標(biāo)控制集成電路33 是連接一顯示器40;所述的無(wú)線接收器31是用以接收所述的微慣性感測(cè)模塊20 的無(wú)線發(fā)送器23所發(fā)射的訊號(hào)，并可將所接收的訊號(hào)傳送至所述的微處理器32 進(jìn)行濾波與訊號(hào)處理、比對(duì)，再由所述的微處理器32將比對(duì)結(jié)果傳送至所述的光 標(biāo)控制集成電路33，所述的光標(biāo)控制集成電路33接收所述的微處理器32所處理 的訊號(hào)后，即可控制所述的顯示器40上的光標(biāo)41移動(dòng)至相對(duì)應(yīng)位置，或?qū)λ?的顯示器40上的畫面進(jìn)行翻頁(yè)。
請(qǐng)參閱圖5(并請(qǐng)同時(shí)配合圖4),說(shuō)明本發(fā)明控制光標(biāo)移動(dòng)與翻頁(yè)的控制方法 及其流程
(a):感測(cè)各重力加速度計(jì)目前的原始傾斜訊號(hào)(Tilt-Value);通過(guò)所述的X軸
9加速度計(jì)211與Y軸加速度計(jì)212感測(cè)左右與前后傾斜所造成的重力加速度變化， 并傳送至中央處理器22處理為X軸原始傾斜訊號(hào)Tvx，以及Y軸原始傾斜訊號(hào) Tvy，再由所述的無(wú)線發(fā)送器23傳送至所述的接收端30，由所述的無(wú)線接收器 31接收并送至所述的微處理器32。
(b) :由所述的微處理器32對(duì)所接收的X軸原始傾斜訊號(hào)Tvx與Y軸原始傾 斜訊號(hào)Tvy進(jìn)行低通濾波(low-Pass filter),得出兩穩(wěn)定訊號(hào)Avx、 Avy。
(c) :偵測(cè);漠式狀態(tài)；步驟(b)所得出的兩穩(wěn)定訊號(hào)Avx、 Avy必須配合所述的 微慣性感測(cè)模塊20的操作模式，由所述的微處理器32偵測(cè)所述的進(jìn)行手勢(shì)翻頁(yè) 模式d，或3D光標(biāo)控制模式e;至于所述的微慣性感測(cè)模塊20的操作模式，是 可憑借一控制鍵(圖中未示出)達(dá)到切換目的，所述的控制鍵可采用彈性按壓開(kāi)關(guān) 或切換開(kāi)關(guān)，設(shè)置在圖3所示所述的殼體24上，可設(shè)定當(dāng)所述的控制鍵未被觸動(dòng) 時(shí)，表示操作者欲進(jìn)行手勢(shì)翻頁(yè)模式d，而所述的控制鍵若被觸動(dòng)，則表示操作 者欲進(jìn)行3D光標(biāo)控制模式e;同時(shí)，紀(jì)錄此時(shí)各重力加速度計(jì)的訊號(hào)為起始訊號(hào) (initial-value, inx; iny)(步驟cl),本實(shí)施例所述的tt慣性傳感器21包括一 X軸 加速度計(jì)211，以及一 Y軸加速度計(jì)212,因此可得到X軸始點(diǎn)傾斜位置inx,以 及Y軸始點(diǎn)傾斜位置iny等兩項(xiàng)訊號(hào)。
(d) :手勢(shì)翻頁(yè)模式；當(dāng)所述的微處理器32偵測(cè)所述的微慣性感測(cè)模塊20是 處在手勢(shì)翻頁(yè)模式時(shí)，則進(jìn)行翻頁(yè)的步驟
(dl):偵測(cè)目前X與Y軸傾斜是否在穩(wěn)定平衡狀態(tài)；預(yù)先在所述的微處理器 32內(nèi)設(shè)定一平衡范圍約0g士0.3g, (g=9.8m/s2,重力加速度值)，而后比對(duì)所述的 傾斜訊號(hào)(Tvx、 Tvy)是否落在此平衡范圍內(nèi)，若是，則表示所述的微慣性感測(cè)模 塊20處在平衡狀態(tài)，其傾斜訊號(hào)變化尚未達(dá)到可進(jìn)行翻頁(yè)的加速度變化值，其目 的在于防止因人手輕微震動(dòng)或晃動(dòng)而導(dǎo)致翻頁(yè)，至于所述的超出平衡范圍的設(shè)定 并無(wú)一定，可以使用者操作習(xí)慣設(shè)定的；反的，若傾斜訊號(hào)(Tvx、 Tvy)超出平衡 范圍，則表示所述的微慣性感測(cè)模塊20處在不平衡狀態(tài)，則回到步驟(c)重新偵 測(cè)模式；
(d2)傾斜訊號(hào)的瞬間變化是否超出平衡范圍；所述的微處理器32偵測(cè)所述的 微慣性感測(cè)模塊20處在平衡狀態(tài)后，當(dāng)接收到一 X軸重力加速度瞬間變化的傾 斜訊號(hào)，且所述的瞬間變化值超出平衡范圍，也即操作者瞬間左右翻動(dòng)所述的微 慣性感測(cè)模塊20，仿真人手翻頁(yè)的情境，則所述的微處理器32將訊號(hào)傳送至所述的光標(biāo)控制集成電路33,由所述的光標(biāo)控制集成電路33控制所述的顯示器40 的畫面進(jìn)行翻頁(yè)(步驟d21);若偵測(cè)所述的X軸傾斜訊號(hào)的瞬間變化未超出所述 的平衡范圍，則回到步驟(c)重新偵測(cè)模式；
(d3):當(dāng)偵測(cè)所述的X軸傾斜訊號(hào)的瞬間變化超出所述的平衡范圍，且所述 的傾斜訊號(hào)持續(xù)固定在一定傾斜角度內(nèi)時(shí)，則進(jìn)行連續(xù)翻頁(yè)(步驟d4);若重復(fù)進(jìn) 行步驟d至d31的流程，也即人手往復(fù)左右翻轉(zhuǎn)時(shí)固然可連續(xù)翻頁(yè)，然而當(dāng)頁(yè)數(shù) 過(guò)多時(shí)，此一方式并不方便且費(fèi)時(shí)，因此，本發(fā)明提出此可連續(xù)翻頁(yè)功能，具體 實(shí)施時(shí)，抓持所述的微慣性感測(cè)模塊20的人手只要瞬間作一次大的擺動(dòng)且靜止在 某一傾斜角度，所述的微處理器32即可自動(dòng)進(jìn)行連續(xù)翻頁(yè)，由于人手不必作連續(xù) 多次左右擺動(dòng)即可連續(xù)翻頁(yè)，因此可提升連續(xù)翻頁(yè)的方便性；若偵測(cè)所述的傾斜 訊號(hào)并未持續(xù)固定在某一傾斜角度，則表示不進(jìn)行連續(xù)翻頁(yè)，再回復(fù)到步驟(d)重 新偵測(cè)模式。
(e)3D光標(biāo)控制模式，當(dāng)所述的微處理器32偵測(cè)所述的微慣性感測(cè)模塊20 是處在3D光標(biāo)控制模式時(shí)，則進(jìn)行移動(dòng)光標(biāo)的步驟
(el):計(jì)算X軸抖動(dòng)變化量(Difx氣Tvx-Avx)/2),也即計(jì)算X軸原始傾斜訊號(hào) Tvx與X軸穩(wěn)定訊號(hào)Avx差異，并取其中間值；以及Y軸抖動(dòng)變化量 (Dify=(Tvy-Avy)/2),也即計(jì)算Y軸原始傾斜訊號(hào)Tvy與Y軸穩(wěn)定訊號(hào)Avy差異， 并取其中間值；再根據(jù)所述的抖動(dòng)變化量(Difx、 Dify),將X軸傾斜訊號(hào)補(bǔ)償抖動(dòng) 變化量(Tvx^Tvx-Difx)以及將Y軸傾斜訊號(hào)補(bǔ)償抖動(dòng)變化量(Tvy^Tvy-Dify)。
(e2):經(jīng)過(guò)步驟(el)修正抖動(dòng)訊號(hào)后，即可計(jì)算補(bǔ)償后的X軸傾斜訊號(hào)與起始 訊號(hào)的差異(Dx-(Avx'-inx》，以及計(jì)算補(bǔ)償后的Y軸傾斜訊號(hào)與起始訊號(hào)的差異 (Dy=(Avy'-iny));步驟(el)、 (e2)的目的是針對(duì)訊號(hào)抖動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償修正，請(qǐng)參閱圖 6(a)、圖6(b)與圖7(a)、 (b)所示，圖6(a)、圖7(a)分別為修正前的X軸、Y軸準(zhǔn)位， 6(b)、圖7(b)分別為^^正后的X軸、Y軸準(zhǔn)位，由圖示可知，經(jīng)由本步驟補(bǔ) 償修正后，可得一起伏較平緩的X軸、Y軸加速度變化曲線，也即，可提高光標(biāo) 定位的準(zhǔn)確性。
(e3):將步驟(e2)計(jì)算所得X軸與Y軸差異Dx與Dy比例為顯示器40的點(diǎn) 坐標(biāo)，輸出至所述的光標(biāo)控制電路33,再由所述的光標(biāo)控制電路33控制所述的 顯示器40移動(dòng)光標(biāo)41至對(duì)應(yīng)位置。
請(qǐng)續(xù)參閱圖8與圖9所示本發(fā)明另一較佳實(shí)施例，所述的3D微慣性感測(cè)光標(biāo)控制系統(tǒng)100是以圖3所示實(shí)施例為基礎(chǔ)，具有一作為訊號(hào)發(fā)射端的微慣性感
測(cè)模塊20，，以及一可接收所述的訊號(hào)的接收端30，所述的微慣性感測(cè)模塊20' 包含一微慣性傳感器21，、 一中央處理器22、 一無(wú)線發(fā)送器23，本實(shí)施例的特點(diǎn) 在于，所述的微慣性傳感器21，包括一 X軸加速度計(jì)211，、 一 Y軸加速度計(jì)212，、 一 Z軸加速度計(jì)213，以及一第二 Y軸加速度計(jì)214，，所述的X軸加速度計(jì)211， 是用以感測(cè)所述的微慣性感測(cè)模塊20，左右傾斜所造成的重力加速度變化，所述的 Y軸加速度計(jì)212，是用以感測(cè)所述的微慣性感測(cè)模塊20，前后傾斜所造成的重力 加速度變化，其作用與圖3所示所述的實(shí)施例的X軸加速度計(jì)211、 Y軸加速度 計(jì)212相同；而所述的Z軸加速度計(jì)213，則是用以根據(jù)所述的X軸加速度計(jì)211， 與所述的Y軸加速度計(jì)212，連續(xù)翻轉(zhuǎn)所造成重力的變化，得知所述的微慣性感測(cè) 模塊20，擺放狀態(tài)的變化，例如當(dāng)操作者不正確擺放或任何外力作用使所述的微慣 性感測(cè)模塊20，向右(或向左)翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致所述的微慣性感測(cè)模塊20，底部朝上時(shí)， 所述的Z軸加速度計(jì)213，可偵測(cè)得知并驅(qū)動(dòng)反向操作翻頁(yè)或控制光標(biāo)；此外，所 述的第二 Y軸加速度計(jì)214，是用以提供感測(cè)所述的微慣性感測(cè)模塊20，前后傾斜 所造成的另一重力加速度變化，其感測(cè)方式將詳細(xì)說(shuō)明在后。
同樣地，所述的微慣性傳感器21'、中央處理器22、無(wú)線發(fā)送器23可設(shè)置在 一殼體24內(nèi)，且電性連接在所述的殼體24外部所設(shè)置的控制鈕，以利人手握持 與操控，所述的微慣性傳感器21，將所感測(cè)的重力加速度變化傳送至中央處理器 22、無(wú)線發(fā)送器23，由所述的無(wú)線發(fā)送器23將所述的傾斜訊號(hào)發(fā)送至接收端30, 經(jīng)由所述的微處理器32、光標(biāo)控制集成電路33處理并控制顯示器40翻頁(yè)或光標(biāo) 41的移動(dòng)，其原理與方式與圖3所示所述的實(shí)施例相同，此處不再予以贅述。
請(qǐng)參閱圖10(并請(qǐng)同時(shí)配合圖9),說(shuō)明本發(fā)明控制光標(biāo)移動(dòng)與翻頁(yè)的控制方 法及其流程
(a) :感測(cè)各重力加速度計(jì)目前的原始傾斜訊號(hào)(Tilt-Value);由于本實(shí)施例具 有一X軸加速度計(jì)211'、 一Y軸加速度計(jì)212，、 一Z軸加速度計(jì)213，以及一第 二Y軸加速度計(jì)214',因此可分別得到Tvx、 Tvy、 Tvz、 Tvy2四項(xiàng)原始傾斜訊
號(hào)
(b) :將原始傾斜訊號(hào)做低通濾波(low-Passfilter)后得知穩(wěn)定訊號(hào)Avx、 Avy、 Avz;此處可將所述的第二 Y軸加速度計(jì)214，的原始傾斜訊號(hào)忽略。
(c) :偵測(cè)模式狀態(tài)。
12(cl)紀(jì)錄此時(shí)各重力加速度計(jì)的訊號(hào)為起始訊號(hào)(initial-value, inx; iny)。
(d):手勢(shì)翻頁(yè)模式
(dl):偵測(cè)目前傾斜是否在平衡狀態(tài)。
(d2):傾斜訊號(hào)的瞬間變化是否超出所述的平衡范圍。
(d3):偵測(cè)X軸的訊號(hào)是否固定在一定傾斜角度內(nèi)。
由于上述流程與圖3所示所述的實(shí)施例，也即圖5所示步驟(a) (d3)流程相同， 故不再予以贅述，本實(shí)施例的特點(diǎn)在于，當(dāng)步驟(c)偵測(cè)所述的微慣性感測(cè)模塊20， 是處在3D光標(biāo)控制模式時(shí)所進(jìn)行的步驟(e，)3D光標(biāo)控制模式，其包括
(el，)利用兩Y軸加速度差異來(lái)修正離心力；按一般正常操作方式，操作者 手臂晃動(dòng)時(shí)是呈現(xiàn)一圓弧形或圓周運(yùn)動(dòng)，因此會(huì)產(chǎn)生離心力，造成重力變化感測(cè) 失真，尤其對(duì)于Y軸加速度影響為大，必須予以修正；請(qǐng)同時(shí)參閱圖ll、圖8所 示，所述的Y軸加速度計(jì)212，是設(shè)置在較近顯示器40的位置，所述的第二Y軸 加速度計(jì)214，是設(shè)置在所述的Y軸加速度計(jì)212，后方，也即較近在操作者(圖中 未示出)處，所述的Y軸加速度計(jì)212，與所述的第二 Y軸加速度計(jì)214，距離R，
所述的第二 Y軸加速度計(jì)214，與旋轉(zhuǎn)軸心C距離R2,依離心力公式
7Vj =勿+G &in #=i 2)細(xì)2+CJ sin》=^ x效2 + i 2 x 6 2 + G sin沒(méi)
r，—:r欺2-i x砂2 2 _ 3% —f炒2
..尺
Tvy: Y加速度值 Tvy2: Y2加速度值
Ay: Y離心力
Ay2: Y2離心力
G:重力
e:加速度計(jì)與水平的夾角
co:角速率(可為上下旋轉(zhuǎn)或水平旋轉(zhuǎn))
R: Y、 Y2兩加速度計(jì)距離
R2: Y2與旋轉(zhuǎn)軸心C的距離
因此可得出
離心力Ay=(R+R2)/R*(Tvy-Tvy2)再將步驟(a)所述的Y軸加速度計(jì)212，所測(cè)得原始的Y軸傾斜訊號(hào)Tvy減去 所述的離心力Ay,即可得出 一修正后的Y軸傾斜訊號(hào)Tvy。
請(qǐng)參閱圖12與圖13所示實(shí)際驗(yàn)證結(jié)果，圖12(a)、圖13(a)分別代表離心力 以及圓周運(yùn)動(dòng)離心力對(duì)Y軸加速度計(jì)準(zhǔn)位的影響，而圖12(b)、圖13(b)分別代表 修正后的結(jié)果，其顯示修正后可得一起伏較為平緩且光滑的曲線，可將操作與圓 周運(yùn)動(dòng)可能產(chǎn)生的離心力對(duì)Y軸準(zhǔn)位的影響降低。
(e2，)計(jì)算X軸抖動(dòng)變化量(Difx氣Tvx-Avx)/2),以及Y軸抖動(dòng)變化量 (Dify=(Tvy-Avy)/2)，再根據(jù)所述的抖動(dòng)變化量(Difx、 Dify),將X軸傾斜 訊號(hào)補(bǔ)償抖動(dòng)變化量(Tvx'=Tvx-Difx)以及將Y軸傾斜訊號(hào)補(bǔ)償抖動(dòng)變化量 (Tvy'=Tvy-Dify)。
(e3，)計(jì)算補(bǔ)償后的X軸傾斜訊號(hào)與起始訊號(hào)的差異(Dx氣Avx'-inx))，以及 計(jì)算補(bǔ)償后的Y軸傾斜訊號(hào)與起始訊號(hào)的差異(Dy氣Avy'-iny))。
(e4，)將Dx與Dy的訊號(hào)比例為顯示器40的點(diǎn)坐標(biāo)，輸出至所述的光標(biāo)控 制電路33,再由所述的光標(biāo)控制電路33控制所述的顯示器40移動(dòng)光標(biāo)41至對(duì) 應(yīng)4立置。
以上步驟(e2，) (e4，)所采用的計(jì)算方式及其所能達(dá)成的功效，與圖5所示實(shí)施 例的步驟(el) (e3)相同，此處不予贅述。
綜上所述本發(fā)明的兩較佳實(shí)施例的架構(gòu)與方法可知，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)
憑借偵測(cè)模式狀態(tài)(圖5與圖10的步驟c)可進(jìn)行手勢(shì)翻頁(yè)模式(圖5與圖10 的步驟d)或3D光標(biāo)控制模式(圖5步驟e與圖10步驟e，)。
可控制單次翻頁(yè)態(tài)(圖5與圖10的步驟d21)或連續(xù)多次翻頁(yè)態(tài)(圖5與圖10 的步驟d4)。
可對(duì)訊號(hào)抖動(dòng)進(jìn)行修正(圖5步驟el與圖10步驟e2，)。
可設(shè)置Z軸加速度計(jì)，用以根據(jù)所述的X軸加速度計(jì)與Y軸加速度計(jì)連續(xù)翻 轉(zhuǎn)所造成重力的變化，得知所述的微慣性感測(cè)模塊擺放狀態(tài)的變化，避免誤操作 (圖10步驟a、 b)。
設(shè)有兩個(gè)可感測(cè)Y軸(也即前后傾斜)重力加速度變化的加速度計(jì)，可利用兩 Y軸加速度差異修正離心力對(duì)Y軸準(zhǔn)位的影響(圖10步驟el，)。 控制精準(zhǔn)度高，避免傳統(tǒng)采用加速度積分累積誤差的狀況。 操作方式簡(jiǎn)單。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明而言僅僅是說(shuō)明性的，而非限 制性的。本專業(yè)技術(shù)人員理解，在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對(duì)其 進(jìn)行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種3D微慣性感測(cè)系統(tǒng)，其特征在于其包含一微慣性感測(cè)模塊，是用以感測(cè)重力加速度變化，并發(fā)出原始傾斜訊號(hào)，所述的微慣性感測(cè)模塊包含一X軸加速度計(jì)，是用以感測(cè)所述的微慣性感測(cè)模塊左右傾斜所造成的重力加速度變化；一第一Y軸加速度計(jì)，是用以感測(cè)所述的微慣性感測(cè)模塊前后傾斜所造成的第一重力加速度變化；一第二Y軸加速度計(jì)，是用以感測(cè)所述的微慣性感測(cè)模塊前后傾斜所造成的第二重力加速度變化；一接收端，是用以接收并處理所述的微慣性感測(cè)模塊發(fā)出的原始傾斜訊號(hào)。
2、 如權(quán)利要求1所述的3D微慣性感測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的微慣性感 測(cè)模塊更包含一 Z軸加速度計(jì)，是用以根據(jù)所述的X軸加速度計(jì)與所述的Y軸加 速度計(jì)連續(xù)翻轉(zhuǎn)所造成重力的變化，得知所述的微慣性感測(cè)模塊擺放狀態(tài)的變化。
3、 如權(quán)利要求1所述的3D微慣性感測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的第一Y軸 加速度計(jì)與所述的第二 Y軸加速度計(jì)具有一定距離。
4、 如權(quán)利要求1所述的3D微慣性感測(cè)系統(tǒng)，其特征在于 所述的微慣性感測(cè)模塊是連接一中央處理器，是用以接收并處理所述的重力加速度變化并產(chǎn)生原始傾斜訊號(hào)；所述的中央處理器是連接一無(wú)線發(fā)送器，憑借所述的無(wú)線發(fā)送器將所述的傾 斜訊號(hào)向外發(fā)射；與所述的無(wú)線發(fā)送器相對(duì)應(yīng)，有一無(wú)線接收器，憑借所述的無(wú)線接收器接收 所述的無(wú)線發(fā)送器所傳送的原始傾斜訊號(hào)，并可將所述的原始傾斜訊號(hào)傳送至一 微處理器，由所述的微處理器對(duì)所述的原始傾斜訊號(hào)進(jìn)行低通濾波與后續(xù)各項(xiàng)步 驟；所述的微處理器是通過(guò)一光標(biāo)控制集成電路連接在一顯示器，由所述的光標(biāo)控制 集成電路控制所述的顯示器光標(biāo)移動(dòng)或進(jìn)行翻頁(yè)或連續(xù)翻頁(yè)。
全文摘要
一種3D微慣性感測(cè)方法與系統(tǒng)，是用以偵測(cè)微慣性感測(cè)模塊與水平面角度變化，進(jìn)而控制顯示器的光標(biāo)移動(dòng)，以及用以偵測(cè)手部擺動(dòng)以控制顯示器翻頁(yè)；其是憑借一微慣性傳感器偵測(cè)所述的微慣性感測(cè)模塊在空間中因傾斜所造成重力的變化，并將訊號(hào)通過(guò)一無(wú)線發(fā)送器傳至一微處理器，由所述的微處理器將訊號(hào)經(jīng)過(guò)濾波，并將傾斜角度與光標(biāo)相對(duì)位置與光標(biāo)控制電路兩項(xiàng)訊號(hào)數(shù)目交叉比對(duì)后，用以控制顯示器光標(biāo)移動(dòng)；并可根據(jù)微慣性感測(cè)模塊各軸訊號(hào)的變化量收斂另一軸抖動(dòng)的影響；并可利用兩顆Y軸加速度計(jì)感受離心力差異，以消除離心力對(duì)Y軸的影響。
文檔編號(hào)G06F3/033GK101551718SQ20091013752
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2006年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月25日
發(fā)明者劉順男, 蔡明杰, 謝清霖 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院