CN101551717B - 3d微惯性感测方法与系统 - Google Patents

Abstract

一种3D微惯性感测方法与系统，是用以侦测微惯性感测模块与水平面角度变化，进而控制显示器的光标移动，以及用以侦测手部摆动以控制显示器翻页；其是凭借一微惯性传感器侦测所述的微惯性感测模块在空间中因倾斜所造成重力的变化，并将讯号通过一无线发送器传至一微处理器，由所述的微处理器将讯号经过滤波，并将倾斜角度与光标相对位置与光标控制电路两项讯号数目交叉比对后，用以控制显示器光标移动；并可根据微惯性感测模块各轴讯号的变化量收敛另一轴抖动的影响；并可利用两颗Y轴加速度计感受离心力差异，以消除离心力对Y轴的影响。

Description

3D微惯性感测方法与系统

本申请是申请日2006年12月25日，申请号200610161770.X，发明名称“3D微惯性感测方法与系统”的分案申请。

技术领域

本发明涉及的是一种3D微惯性感测方法与系统，尤指一种凭借侦测微惯性感测模块与水平面的角度变化，进而控制显示器光标移动的方法，可精准地控制光标移动到所需位置，且其操作方式简单，也可利用手部摆动控制显示器翻页，不仅符合人体工学，同时可配合特定动作达到连续翻页的效果，适在光标控制器应用与制造相关领域。

背景技术

按，现有光标控制装置有许多种类，例如，控制计算机显示器光标大多采用鼠标形式，而控制投影机的简报器则具有一遥控器外型，以鼠标而言，可概分为滚球型与光学型两大类型，其操作模式均必须在一平面上滑行，凭借控制滚球位移产生机械式讯号或阴影变化感应光讯号，以达到控制光标移动的目的，换言的，操作平面与空间影响着讯号的好坏；再以简报器而言，由于主要功能在于指示投影片，因此大多数采用无线传输，配合开、关、上、下、翻页等功能的相关控制电路与按键，达到简报指示目的；惟，当同时具有计算机显示器与投影器时，必须设置两种光标控制装置，占空间且显得杂乱。

目前市面上虽可见综合鼠标与简报器双重功能的光标控制装置，然其控制方式仍未跳脱传统电子与机械控制模式，近年来可见一种利用惯性组件的多功能鼠标，利用加速度计感测人体运动加速度，经过运算处理后，将信号显示在计算机显示器或其它互动装置，由于不受工作面材质与表面粗糙度影响，可在任意表面或空间运作。

针对专利而言，请参阅图1所示美国专利5874941号「Presentation supportingdevice」，所述的案揭露一种简报装置2，其是凭借一X轴加速度传感器1A、一Y轴加速度传感器1B感知装置倾斜所产生的加速度变化而产生加速度讯号，再经由加速度讯号处理器10A、10B处理并产生光标移动讯号，如此达到控制光标的目的，例如，当使用者向前倾斜所述的装置至一定角度时，即可控制光标开始移动，理想状况下，当光标移动至所需位置时，使用者将装置回复至初始角度应可使光标停止移动，然而，实际应用时由于重力加速度影响，导致装置虽已复位而光标却持续移动的现象，光标无法准确定位于所需位置且稳定性低，使用者必须浪费许多时间重复修正方能控制光标停留在准确位置，再者，当装置倾斜角度愈大时，其加速度值愈高，光标移动速度也随的加快，令使用者难以稳定控制；再者，所述的装置并无法达到连续翻页功能。

再如图2所示，中国台湾省专利申请案号第90221010号「重力式鼠标」，其是凭借重力探测IC测量物体的位能，将位能转换为动能所产生的讯号，传输在微处理器IC计算，而微处理器IC可侦测重力探测IC运动的时间，并接收重力探测IC运动产生的加速度数值，加以运算并转换成实际的移动单位，传输在计算机主机而控制显示器光标的走向；所述的案主要的运算手段是当所述的鼠标在空间移动时，利用两轴以上加速度计进行积分运算以控制光标移动，惟，利用平移时加速度积分会产生累计误差无法消除，导致游标定位失真；再者，所述的鼠标并无法达到连续翻页功能。

发明内容

有鉴于现有技术的缺失，本发明的主要目的在于提出一种3D微惯性感测方法与系统，可精准地控制光标移动到所需位置，且其操作方式简单。

本发明的次要目的在于提出一种3D微惯性感测方法与系统，利用手部摆动控制翻页，不仅符合人体工学，同时可配合特定动作达到连续翻页的效果。

本发明的另一目的在于提出一种3D微惯性感测方法与系统，可根据微惯性感测模块各轴讯号的变化量收敛另一轴抖动的影响。

本发明的再一目的在于提出一种3D微惯性感测方法与系统，可利用两颗Y轴加速度计感受离心力差异，以消除离心力对Y轴的影响。

为达到上述目的，本发明提出一种3D微惯性感测方法，其包含：

由一微惯性感测模块感测重力加速度变化并发出原始倾斜讯号；

对所述的原始倾斜讯号进行低通滤波，并得出稳定讯号；

侦测模式状态，侦测所述的微惯性感测模块是处在光标控制模式或翻页模式，用以决定进行光标控制步骤或翻页步骤。

较佳的是，所述的光标控制步骤是包括：

纪录所述的微惯性感测模块的起始讯号；

根据所述的原始倾斜讯号、稳定讯号计算讯号变化量，并将所述的原始倾斜讯号补偿所述的讯号变化量；

计算补偿后的倾斜讯号与起始讯号的差异；以及

将差异讯号比例为点坐标。

较佳的是，所述的微惯性感测模块是至少包括一X轴加速度计以及一Y轴加速度计。

较佳的是，其中：

所述的X轴加速度计是用以感测所述的微惯性感测模块左右倾斜所造成的重力加速度变化；

所述的Y轴加速度计是用以感测所述的微惯性感测模块前后倾斜所造成的重力加速度变化。

较佳的是，根据所述的原始倾斜讯号、稳定讯号计算讯号变化量，并将所述的原始倾斜讯号补偿所述的讯号变化量的方法是包含：

修正X轴讯号变化量：将X轴倾斜讯号减去X轴抖动讯号；

修正Y轴讯号变化量：将Y轴倾斜讯号减去Y轴抖动讯号；

纪录X轴讯号讯号变化量：将X轴倾斜讯号减去X轴起始讯号；以及

纪录Y轴讯号讯号变化量：将Y轴倾斜讯号减去Y轴起始讯号。

较佳的是，所述的复数的加速度计更包括一Z轴加速度计，是用以根据所述的X轴加速度计与所述的Y轴加速度计连续翻转所造成重力的变化，得知所述的微惯性感测模块摆放状态的变化。

较佳的是，所述的复数的加速度计更包括一第二Y轴加速度计，所述的第二Y轴加速度计与所述的Y轴加速度计之间具有一定距离。

较佳的是，其是利用所述的第二Y轴加速度计与所述的Y轴加速度计的加速度差异修正离心力，是计算自下列方程式：

Ay＝(R+R2)/R*(Tvy-Tvy2)；

其中，

Ay是Y轴加速度计的离心力；

R是所述的Y轴加速度计与所述的第二Y轴加速度计的距离；

R2是所述的第二Y轴加速度计与旋转轴心的距离；

Tvy是所述的Y轴加速度计的倾斜讯号；

Tvy2是所述的第二Y轴加速度计的倾斜讯号；以及

修正Tvy＝原始Tvy-Ay；

将所述的Y轴加速度计所测得的Y轴原始倾斜讯号Tvy减去离心力Ay，可得出一修正后的Y轴倾斜讯号Tvy。

较佳的是，所述的修正离心力的步骤是在所述的产生补偿讯号变化量的步骤前执行。

较佳的是，所述的翻页步骤是包括：

侦测目前X轴与Y轴倾斜是否在平衡状态；若是，则进行后续步骤；若否，则继续侦测直至达到平衡状态；

侦测X轴讯号的瞬间变化是否超出一平衡范围；若是，则进行翻页；若否，则返回上一步骤重新侦测，直至侦测所述的原始倾斜讯号的瞬间变化超出所述的平衡范围。

较佳的是，所述的平衡范围是位于0g±0.3g重力加速度的范围内，其中，g＝9.8m/s²。

较佳的是，当侦测所述的原始倾斜讯号的瞬间变化超出所述的平衡范围，且所述的倾斜讯号持续固定在一定倾斜角度内时，则进行连续翻页。

较佳的是，当侦测所述的倾斜讯号并非持续固定在一定倾斜角度内时，则停止翻页并返回侦测目前倾斜是否在平衡状态的步骤。

较佳的是，所述的微惯性感测模块是至少包括一X轴加速度计以及一Y轴加速度计。

较佳的是，所述的X与Y轴加速度计是用以感测所述的微惯性感测模块左右与前后倾斜所造成的重力加速度变化。

较佳的是，所述的微惯性感测模块是连接一中央处理器，由所述的中央处理器接收并处理所述的重力加速度变化并产生原始倾斜讯号。

较佳的是，所述的中央处理器是连接一无线发送器，凭借所述的无线发送器将所述的倾斜讯号向外发射。

较佳的是，所述的无线发送器是相对应在一无线接收器，凭借所述的无线接收器接收所述的无线发送器所传送的原始倾斜讯号，并可将所述的原始倾斜讯号传送至一微处理器，由所述的微处理器对所述的原始倾斜讯号进行低通滤波与后续各项步骤。

较佳的是，所述的微处理器是通过一光标控制集成电路连接在一显示器，由所述的光标控制集成电路控制所述的显示器光标移动或进行翻页或连续翻页。

较佳的是，所述的微惯性感测模块连接在一控制键，所述的控制键是用以自动或手动切换光标控制模式或翻页模式。

为达到上述目的，本发明更提出一种3D微惯性感测系统，其包含：

一微惯性感测模块，是用以感测重力加速度变化，并发出原始倾斜讯号，所述的微惯性感测模块包含：

一X轴加速度计，是用以感测所述的微惯性感测模块左右倾斜所造成的重力加速度变化；

一第一Y轴加速度计，是用以感测所述的微惯性感测模块前后倾斜所造成的第一重力加速度变化；

一第二Y轴加速度计，是用以感测所述的微惯性感测模块前后倾斜所造成的第二重力加速度变化；

一接收端，是用以接收并处理所述的微惯性感测模块发出的原始倾斜讯号。

较佳的是，所述的微惯性感测模块更包含一Z轴加速度计，是用以根据所述的X轴加速度计与所述的Y轴加速度计连续翻转所造成重力的变化，得知所述的微惯性感测模块摆放状态的变化。

较佳的是，所述的第一Y轴加速度计与所述的第二Y轴加速度计具有一定距离。

较佳的是，所述的微惯性感测模块是连接一中央处理器，是用以接收并处理所述的重力加速度变化并产生原始倾斜讯号。

较佳的是，所述的中央处理器是连接一无线发送器，凭借所述的无线发送器将所述的倾斜讯号向外发射。

较佳的是，所述的无线发送器是相对应在一无线接收器，凭借所述的无线接收器接收所述的无线发送器所传送的原始倾斜讯号，并可将所述的原始倾斜讯号传送至一微处理器，由所述的微处理器对所述的原始倾斜讯号进行低通滤波与后续各项步骤。

较佳的是，所述的微处理器是通过一光标控制集成电路连接在一显示器，由所述的光标控制集成电路控制所述的显示器光标移动或进行翻页或连续翻页。

较佳的是，所述的微惯性感测模块连接在一控制键，所述的控制键是用以自动或手动切换光标控制模式或翻页模式。

为使贵审查委员对于本发明的结构目的和功效有更进一步的了解与认同，兹配合图示详细说明如后。

附图说明

图1是美国专利5874941号「Presentation supporting device」的结构示意图；

图2是中国台湾专利申请案号第90221010号「重力式鼠标」的控制流程示意图；

图3是本发明第一较佳实施例的系统架构图；

图4是本发明第一较佳实施例的作动方块图；

图5是本发明第一较佳实施例的控制方法流程图；

图6(a)是抖动修正前的X轴准位曲线图；

图6(b)是抖动修正后的X轴准位曲线图；

图7(a)是抖动修正前的Y轴准位曲线图；

图7(b)是抖动修正后的Y轴准位曲线图；

图8是本发明第二较佳实施例的系统架构图；

图9是本发明第二较佳实施例的作动方块图；

图10是本发明第二较佳实施例的控制方法流程图；

图11是本发明第二较佳实施例的Y轴加速度计、第二Y轴加速度计及其与离心力产生的关系位置示意图；

图12(a)是为离心力对Y轴加速度计准位影响的曲线图；

图12(b)是为图12(a)的离心力经修正后的曲线图；

图13(a)是为圆周运动离心力对Y轴加速度计准位影响的曲线图；

图13(b)是为图13(a)的圆周运动离心力经修正后的曲线图。

附图标记说明：10-3D-微惯性感测光标控制系统；20、20’-微惯性感测模块；21、21’-微惯性传感器；211、211’-X轴加速度计；212、212’-Y轴加速度计；213’-Z轴加速度计；214’-第二Y轴加速度计；22-中央处理器；23-无线发送器；24-壳体；30-接收端；31-无线接收器；32-微处理器；33-光标控制集成电路；40-显示器；41-游标。

具体实施方式

以下将参照随附的图式来描述本发明为达成目的所使用的技术手段与功效，而以下图式所列举的实施例仅为辅助说明。

请参阅图3与图4所示本发明的一较佳实施例，所述的3D微惯性感测光标控制系统10，其主要是由一微惯性感测模块20作为讯号的发射端，以及一可接收所述的讯号的接收端30，所述的微惯性感测模块20包括一微惯性传感器21，所述的微惯性传感器21是包括一可侦测所述的微惯性感测模块20左右倾斜所造成的重力加速度变化的X轴加速度计211，以及可侦测所述的微惯性感测模块20前后倾斜所造成的重力加速度变化的Y轴加速度计212，所述的微惯性传感器21将所感测的重力加速度变化传送至一中央处理器22进行讯号处理并产生一倾斜讯号，而后再将所述的倾斜讯号传送至一无线发送器23，由所述的无线发送器23将所述的倾斜讯号发送出去；前述所述的微惯性传感器21、中央处理器22与无线发送器23均凭借一外围电路相互电性连接，可将前述各构件设置在一壳体24内，再电性连接在所述的壳体24外部所设置的控制钮(图中未示出)，以提供使用者可握持所述的壳体24并自动或手动操作设置在其上的控制钮以发射讯号，此技术为一般人士所详知，故未具体显示在图标中。

其次，所述的接收端30是为一计算机主机或多媒体装置，其包含一无线接收器31、一微处理器32以及一光标控制集成电路33，所述的光标控制集成电路33是连接一显示器40；所述的无线接收器31是用以接收所述的微惯性感测模块20的无线发送器23所发射的讯号，并可将所接收的讯号传送至所述的微处理器32进行滤波与讯号处理、比对，再由所述的微处理器32将比对结果传送至所述的光标控制集成电路33，所述的光标控制集成电路33接收所述的微处理器32所处理的讯号后，即可控制所述的显示器40上的光标41移动至相对应位置，或对所述的显示器40上的画面进行翻页。

请参阅图5(并请同时配合图4)，说明本发明控制光标移动与翻页的控制方法及其流程：

(a)：感测各重力加速度计目前的原始倾斜讯号(Tilt-Value)；通过所述的X轴加速度计211与Y轴加速度计212感测左右与前后倾斜所造成的重力加速度变化，并传送至中央处理器22处理为X轴原始倾斜讯号Tvx，以及Y轴原始倾斜讯号Tvy，再由所述的无线发送器23传送至所述的接收端30，由所述的无线接收器31接收并送至所述的微处理器32。

(b)：由所述的微处理器32对所接收的X轴原始倾斜讯号Tvx与Y轴原始倾斜讯号Tvy进行低通滤波(low-Pass filter)，得出两稳定讯号Avx、Avy。

(c)：侦测模式状态；步骤(b)所得出的两稳定讯号Avx、Avy必须配合所述的微惯性感测模块20的操作模式，由所述的微处理器32侦测所述的进行手势翻页模式d，或3D光标控制模式e；至于所述的微惯性感测模块20的操作模式，是可凭借一控制键(图中未示出)达到切换目的，所述的控制键可采用弹性按压开关或切换开关，设置在图3所示所述的壳体24上，可设定当所述的控制键未被触动时，表示操作者欲进行手势翻页模式d，而所述的控制键若被触动，则表示操作者欲进行3D光标控制模式e；同时，纪录此时各重力加速度计的讯号为起始讯号(initial-value，inx；iny)(步骤c1)，本实施例所述的微惯性传感器21包括一X轴加速度计211，以及一Y轴加速度计212，因此可得到X轴始点倾斜位置inx，以及Y轴始点倾斜位置iny等两项讯号。

(d)：手势翻页模式；当所述的微处理器32侦测所述的微惯性感测模块20是处在手势翻页模式时，则进行翻页的步骤：

(d1)：侦测目前X与Y轴倾斜是否在稳定平衡状态；预先在所述的微处理器32内设定一平衡范围约0g±0.3g，(g＝9.8m/s2，重力加速度值)，而后比对所述的倾斜讯号(Tvx、Tvy)是否落在此平衡范围内，若是，则表示所述的微惯性感测模块20处在平衡状态，其倾斜讯号变化尚未达到可进行翻页的加速度变化值，其目的在于防止因人手轻微震动或晃动而导致翻页，至于所述的超出平衡范围的设定并无一定，可以使用者操作习惯设定的；反的，若倾斜讯号(Tvx、Tvy)超出平衡范围，则表示所述的微惯性感测模块20处在不平衡状态，则回到步骤(c)重新侦测模式；

(d2)倾斜讯号的瞬间变化是否超出平衡范围；所述的微处理器32侦测所述的微惯性感测模块20处在平衡状态后，当接收到一X轴重力加速度瞬间变化的倾斜讯号，且所述的瞬间变化值超出平衡范围，也即操作者瞬间左右翻动所述的微惯性感测模块20，仿真人手翻页的情境，则所述的微处理器32将讯号传送至所述的光标控制集成电路33，由所述的光标控制集成电路33控制所述的显示器40的画面进行翻页(步骤d21)；若侦测所述的X轴倾斜讯号的瞬间变化未超出所述的平衡范围，则回到步骤(c)重新侦测模式；

(d3)：当侦测所述的X轴倾斜讯号的瞬间变化超出所述的平衡范围，且所述的倾斜讯号持续固定在一定倾斜角度内时，则进行连续翻页(步骤d4)；若重复进行步骤d至d31的流程，也即人手往复左右翻转时固然可连续翻页，然而当页数过多时，此一方式并不方便且费时，因此，本发明提出此可连续翻页功能，具体实施时，抓持所述的微惯性感测模块20的人手只要瞬间作一次大的摆动且静止在某一倾斜角度，所述的微处理器32即可自动进行连续翻页，由于人手不必作连续多次左右摆动即可连续翻页，因此可提升连续翻页的方便性；若侦测所述的倾斜讯号并未持续固定在某一倾斜角度，则表示不进行连续翻页，再回复到步骤(d)重新侦测模式。

(e)3D光标控制模式，当所述的微处理器32侦测所述的微惯性感测模块20是处在3D光标控制模式时，则进行移动光标的步骤：

(e1)：计算X轴抖动变化量(Difx＝(Tvx-Avx)/2)，也即计算X轴原始倾斜讯号Tvx与X轴稳定讯号Avx差异，并取其中间值；以及Y轴抖动变化量(Dify＝(Tvy-Avy)/2)，也即计算Y轴原始倾斜讯号Tvy与Y轴稳定讯号Avy差异，并取其中间值；再根据所述的抖动变化量(Difx、Dify)，将X轴倾斜讯号补偿抖动变化量(Tvx′＝Tvx-Difx)以及将Y轴倾斜讯号补偿抖动变化量(Tvy′＝Tvy-Dify)。

(e2)：经过步骤(e1)修正抖动讯号后，即可计算补偿后的X轴倾斜讯号与起始讯号的差异(Dx＝(Avx′-inx))，以及计算补偿后的Y轴倾斜讯号与起始讯号的差异(Dy＝(Avy′-iny))；步骤(e1)、(e2)的目的是针对讯号抖动进行补偿修正，请参阅图6(a)、图6(b)与图7(a)、(b)所示，图6(a)、图7(a)分别为修正前的X轴、Y轴准位，图图6(b)、图7(b)分别为修正后的X轴、Y轴准位，由图示可知，经由本步骤补偿修正后，可得一起伏较平缓的X轴、Y轴加速度变化曲线，也即，可提高光标定位的准确性。

(e3)：将步骤(e2)计算所得X轴与Y轴差异Dx与Dy比例为显示器40的点坐标，输出至所述的光标控制电路33，再由所述的光标控制电路33控制所述的显示器40移动光标41至对应位置。

请续参阅图8与图9所示本发明另一较佳实施例，所述的3D微惯性感测光标控制系统100是以图3所示实施例为基础，具有一作为讯号发射端的微惯性感测模块20’，以及一可接收所述的讯号的接收端30，所述的微惯性感测模块20’包含一微惯性传感器21’、一中央处理器22、一无线发送器23，本实施例的特点在于，所述的微惯性传感器21’包括一X轴加速度计211’、一Y轴加速度计212’、一Z轴加速度计213’以及一第二Y轴加速度计214’，所述的X轴加速度计211’是用以感测所述的微惯性感测模块20’左右倾斜所造成的重力加速度变化，所述的Y轴加速度计212’是用以感测所述的微惯性感测模块20’前后倾斜所造成的重力加速度变化，其作用与图3所示所述的实施例的X轴加速度计211、Y轴加速度计212相同；而所述的Z轴加速度计213’则是用以根据所述的X轴加速度计211’与所述的Y轴加速度计212’连续翻转所造成重力的变化，得知所述的微惯性感测模块20’摆放状态的变化，例如当操作者不正确摆放或任何外力作用使所述的微惯性感测模块20’向右(或向左)翻转，导致所述的微惯性感测模块20’底部朝上时，所述的Z轴加速度计213’可侦测得知并驱动反向操作翻页或控制光标；此外，所述的第二Y轴加速度计214’是用以提供感测所述的微惯性感测模块20’前后倾斜所造成的另一重力加速度变化，其感测方式将详细说明在后。

同样地，所述的微惯性传感器21’、中央处理器22、无线发送器23可设置在一壳体24内，且电性连接在所述的壳体24外部所设置的控制钮，以利人手握持与操控，所述的微惯性传感器21’将所感测的重力加速度变化传送至中央处理器22、无线发送器23，由所述的无线发送器23将所述的倾斜讯号发送至接收端30，经由所述的微处理器32、光标控制集成电路33处理并控制显示器40翻页或光标41的移动，其原理与方式与图3所示所述的实施例相同，此处不再予以赘述。

请参阅图10(并请同时配合图9)，说明本发明控制光标移动与翻页的控制方法及其流程：

(a)：感测各重力加速度计目前的原始倾斜讯号(Tilt-Value)；由于本实施例具有一X轴加速度计211’、一Y轴加速度计212’、一Z轴加速度计213’以及一第二Y轴加速度计214’，因此可分别得到Tvx、Tvy、Tvz、Tvy2四项原始倾斜讯号。

(b)：将原始倾斜讯号做低通滤波(low-Pass filter)后得知稳定讯号Avx、Avy、Avz；此处可将所述的第二Y轴加速度计214’的原始倾斜讯号忽略。

(c)：侦测模式状态。

(c1)纪录此时各重力加速度计的讯号为起始讯号(initial-value，inx；iny)。

(d)：手势翻页模式：

(d1)：侦测目前倾斜是否在平衡状态。

(d2)：倾斜讯号的瞬间变化是否超出所述的平衡范围。

(d3)：侦测X轴的讯号是否固定在一定倾斜角度内。

由于上述流程与图3所示所述的实施例，也即图5所示步骤(a)～(d3)流程相同，故不再予以赘述，本实施例的特点在于，当步骤(c)侦测所述的微惯性感测模块20’是处在3D光标控制模式时所进行的步骤(e’)3D光标控制模式，其包括：

(e1’)：利用两Y轴加速度差异来修正离心力；按一般正常操作方式，操作者手臂晃动时是呈现一圆弧形或圆周运动，因此会产生离心力，造成重力变化感测失真，尤其对于Y轴加速度影响为大，必须予以修正；请同时参阅图11、图8所示，所述的Y轴加速度计212’是设置在较近显示器40的位置，所述的第二Y轴加速度计214’是设置在所述的Y轴加速度计212’后方，也即较近在操作者(图中未示出)处，所述的Y轴加速度计212’与所述的第二Y轴加速度计214’距离R，所述的第二Y轴加速度计214’与旋转轴心C距离R2，依离心力公式：

Tvy＝Ay+Gsinθ＝(R+R2)×ω²+Gsinθ＝R×ω²+R2×ω²+Gsinθ

Tvy2＝Ay2+Gsinθ＝R2×ω²+Gsinθ

Tvy-Tvy2＝R×ω²

${\mathrm{\ω}}^2=\frac{\mathrm{Tvy}-\mathrm{Tvy}2}{R}$

Tvy：Y加速度值

Tvy2：Y2加速度值

Ay：Y离心力

Ay2：Y2离心力

G：重力

θ：加速度计与水平的夹角

ω：角速率(可为上下旋转或水平旋转)

R：Y、Y2两加速度计距离

R2：Y2与旋转轴心C的距离

因此可得出：

离心力Ay＝(R+R2)/R*(Tvy-Tvy2)

再将步骤(a)所述的Y轴加速度计212’所测得原始的Y轴倾斜讯号Tvy减去所述的离心力Ay，即可得出一修正后的Y轴倾斜讯号Tvy。

请参阅图12与图13所示实际验证结果，图12(a)、图13(a)分别代表离心力以及圆周运动离心力对Y轴加速度计准位的影响，而图12(b)、图13(b)分别代表修正后的结果，其显示修正后可得一起伏较为平缓且光滑的曲线，可将操作与圆周运动可能产生的离心力对Y轴准位的影响降低。

(e2’)：计算X轴抖动变化量(Difx＝(Tvx-Avx)/2)，以及Y轴抖动变化量(Dify＝(Tvy-Avy)/2)，再根据所述的抖动变化量(Difx、Dify)，将X轴倾斜讯号补偿抖动变化量(Tvx′＝Tvx-Difx)以及将Y轴倾斜讯号补偿抖动变化量(Tvy′＝Tvy-Dify)。

(e3’)：计算补偿后的X轴倾斜讯号与起始讯号的差异(Dx＝(Avx′-inx))，以及计算补偿后的Y轴倾斜讯号与起始讯号的差异(Dy＝(Avy′-iny))。

(e4’)：将Dx与Dy的讯号比例为显示器40的点坐标，输出至所述的光标控制电路33，再由所述的光标控制电路33控制所述的显示器40移动光标41至对应位置。

以上步骤(e2’)～(e4’)所采用的计算方式及其所能达成的功效，与图5所示实施例的步骤(e1)～(e3)相同，此处不予赘述。

综上所述本发明的两较佳实施例的架构与方法可知，本发明具有以下特点：

凭借侦测模式状态(图5与图10的步骤c)可进行手势翻页模式(图5与图10的步骤d)或3D光标控制模式(图5步骤e与图10步骤e’)。

可控制单次翻页态(图5与图10的步骤d21)或连续多次翻页态(图5与图10的步骤d4)。

可对讯号抖动进行修正(图5步骤e1与图10步骤e2’)。

可设置Z轴加速度计，用以根据所述的X轴加速度计与Y轴加速度计连续翻转所造成重力的变化，得知所述的微惯性感测模块摆放状态的变化，避免误操作(图10步骤a、b)。

设有两个可感测Y轴(也即前后倾斜)重力加速度变化的加速度计，可利用两Y轴加速度差异修正离心力对Y轴准位的影响(图10步骤e1’)。

控制精准度高，避免传统采用加速度积分累积误差的状况。

操作方式简单。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (18)

1.一种3D微惯性感测翻页方法，其特征在于：其包含：

由一微惯性感测模块感测重力加速度变化并发出原始倾斜讯号，所述原始倾斜讯号包含有一X轴原始倾斜讯号；

对所述的原始倾斜讯号进行低通滤波，并得出稳定讯号；

侦测目前倾斜是否在平衡状态；若是，则进行后续步骤；若否，则继续侦测直至达到平衡状态；

侦测X轴原始倾斜讯号的瞬间变化是否超出一平衡范围；若是，则进行翻页；若否，则返回上一步骤重新侦测，直至侦测所述的原始倾斜讯号的瞬间变化超出所述的平衡范围。

2.如权利要求1所述的3D微惯性感测翻页方法，其特征在于：当侦测所述的原始倾斜讯号的瞬间变化超出所述的平衡范围，且所述的倾斜讯号持续固定在一定倾斜角度内时，则进行连续翻页。

3.如权利要求2所述的3D微惯性感测翻页方法，其特征在于：当侦测所述的倾斜讯号并非持续固定在一定倾斜角度内时，则返回侦测目前倾斜是否在平衡状态的步骤。

4.如权利要求1所述的3D微惯性感测翻页方法，其特征在于：所述的微惯性感测模块至少包括一X轴加速度计，用以感测所述的微惯性感测模块左右倾斜所造成的重力加速度变化。

5.如权利要求1所述的3D微惯性感测翻页方法，其特征在于：

所述的微惯性感测模块连接一中央处理器，由所述的中央处理器接收并处理所述的重力加速度变化并产生原始倾斜讯号；

所述的中央处理器连接一无线发送器，凭借所述的无线发送器将所述的倾斜讯号向外发射；

与所述的无线发送器相对应，有一无线接收器，凭借所述的无线接收器接收所述的无线发送器所传送的原始倾斜讯号，并可将所述的原始倾斜讯号传送至一微处理器，由所述的微处理器对所述的原始倾斜讯号进行低通滤波与后续各项步骤；

所述的微处理器通过一光标控制集成电路连接在一显示器，由所述的光标控制集成电路控制所述的显示器进行翻页或连续翻页。

6.如权利要求5所述的3D微惯性感测翻页方法，其特征在于：其是预先在所述的微处理器内设定一平衡范围，而后比对所述的原始倾斜讯号是否落在此平衡范围内；若是，则表示所述的微惯性感测模块处在平衡状态；若否，则表示所述的微惯性感测模块处在不平衡状态。

7如权利要求6所述的3D微惯性感测翻页方法，其特征在于：所述的平衡范围是位于0g±0.3g重力加速度的范围内，其中，g＝9.8m/s²。

8.一种3D微惯性感测方法，其特征在于：其包含：

由一微惯性感测模块的X轴加速度计与Y轴加速度计感测左右与前后倾斜所造成的重力加速度变化并发出原始倾斜讯号；

对所述的原始倾斜讯号进行低通滤波，并得出稳定讯号；

侦测模式状态，侦测所述的微惯性感测模块所得出的稳定讯号是处在光标控制模式或翻页模式，用以决定进行光标控制步骤或翻页步骤。

9.如权利要求8所述的3D微惯性感测方法，其特征在于：所述的光标控制步骤是包括：

纪录所述的微惯性感测模块的起始讯号；

根据所述的原始倾斜讯号、稳定讯号计算讯号变化量，并将所述的原始倾斜讯号补偿所述的讯号抖动量；

计算补偿后的倾斜讯号与起始讯号的差异；以及

将差异讯号比例为点坐标。

10.如权利要求8所述的3D微惯性感测方法，其特征在于：根据所述的原始倾斜讯号、稳定讯号计算讯号变化量，并将所述的原始倾斜讯号补偿所述的讯号变化量的方法是包含：

修正X轴讯号变化量：将所述X轴倾斜讯号减去一X轴抖动变化量；

修正Y轴讯号变化量：将所述Y轴倾斜讯号减去一Y轴抖动变化量；

纪录X轴讯号变化量：将所述X轴倾斜讯号减去一X轴起始讯号；以及

纪录Y轴讯号变化量：将所述Y轴倾斜讯号减去一Y轴起始讯号。

11.如权利要求10所述的3D微惯性感测方法，其特征在于：所述的修正X轴与Y轴讯号变化量的步骤是包含：

计算X轴原始倾斜讯号与X轴稳定讯号差异，并取其中间值，得出所述X轴抖动变化量；

计算Y轴原始倾斜讯号与Y轴稳定讯号差异，并取其中间值，得出所述Y 轴抖动变化量；

将X轴原始倾斜讯号减去所述的X轴抖动变化量，得出一补偿后的X轴倾斜讯号；

将Y轴原始倾斜讯号减去所述的Y轴抖动变化量，得出一补偿后的Y轴倾斜讯号。

12.如权利要求8所述的3D微惯性感测方法，其特征在于：所述的微惯性感测模块更包括一Z轴加速度计，是用以根据所述的X轴加速度计与所述的Y轴加速度计连续翻转所造成重力的变化，得知所述的微惯性感测模块摆放状态的变化。

13.如权利要求8所述的3D微惯性感测方法，其特征在于：所述的微惯性感测模块更包括一第二Y轴加速度计，所述的第二Y轴加速度计与所述的Y轴加速度计之间具有一定距离。

14.如权利要求13所述的3D微惯性感测方法，其特征在于：其是利用所述的第二Y轴加速度计与所述的Y轴加速度计的加速度差异修正离心力，是计算自下列方程式：

Ay＝(R+R2)/R*(Tvy-Tvy2)；其中，

Ay是Y轴加速度计的离心力；

R是所述的Y轴加速度计与所述的第二Y轴加速度计的距离；

R2是所述的第二Y轴加速度计与旋转轴心的距离；

Tvy是所述的Y轴加速度计的倾斜讯号；

Tvy2是所述的第二Y轴加速度计的倾斜讯号；以及

修正后Tvy＝原始Tvy-Ay；

将所述的Y轴加速度计所测得的Y轴原始倾斜讯号Tvy减去离心力Ay，可得出一修正后的Y轴倾斜讯号Tvy。

15.如权利要求8所述的3D微惯性感测方法，其特征在于：所述的翻页步骤是包括：

侦测目前倾斜是否在平衡状态；若是，则进行后续步骤；若否，则继续侦测直至达到平衡状态；

侦测原始倾斜讯号的瞬间变化是否超出一平衡范围；若是，则进行翻页；若否，则返回上一步骤重新侦测，直至侦测所述的原始倾斜讯号的瞬间变化超出所述的平衡范围。

16.如权利要求15所述的3D微惯性感测翻页方法，其特征在于：所述的平衡范围是位于0g±0.3g重力加速度的范围内，其中，g＝9.8m/s²。

17.如权利要求15所述的3D微惯性感测方法，其特征在于：当侦测所述的原始倾斜讯号的瞬间变化超出所述的平衡范围，且所述的倾斜讯号持续固定在一定倾斜角度内时，则进行连续翻页。

18.如权利要求17所述的3D微惯性感测方法，其特征在于：当侦测所述的倾斜讯号并非持续固定在一定倾斜角度内时，则返回侦测目前倾斜是否在平衡状态的步骤。

19.如权利要求15所述的3D微惯性感测方法，其特征在于：

所述的微惯性感测模块是连接一中央处理器，由所述的中央处理器接收并处理所述的重力加速度变化并产生原始倾斜讯号；

所述的中央处理器是连接一无线发送器，凭借所述的无线发送器将所述的倾斜讯号向外发射；

与所述的无线发送器相对应，有一无线接收器，凭借所述的无线接收器接收所述的无线发送器所传送的原始倾斜讯号，并可将所述的原始倾斜讯号传送至一微处理器，由所述的微处理器对所述的原始倾斜讯号进行低通滤波与后续各项步骤；

所述的微处理器是通过一光标控制集成电路连接在一显示器，由所述的光标控制集成电路控制所述的显示器光标移动或进行翻页或连续翻页。

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