CN102269592A - 基于传感器的定向系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于传感器的定向系统。本发明揭示一种使用线性加速度计测量物体的位置变化的方法，所述位置变化包含绕任一或全部三个轴的旋转。揭示一种使用一线性加速度计整合其它两个3D线性加速度计以测量并提供六维信息(即，三维平移及绕三个轴的旋转)以供进一步使用的方法。使用两个线性加速度计传感器来确定六个自由度中除一个之外的所有变量。来自第三加速度计的输出产生确定第六旋转自由度所需的数据。因此可避免需要陀螺仪来检测航向上的变化(即，偏航或方位)。

Description

基于传感器的定向系统

本申请是国际申请日为2007年3月15日，国际申请号为PCT/US2007/064113，发明名称为“基于传感器的定向系统”的PCT申请在进入中国国家阶段后申请号为200780003750.2的发明专利申请的分案申请。

相关申请交叉参考案

本申请案主张2006年3月15日提出申请的名称为“基于传感器的定向系统(Sensor-based Orientation System)”的美国临时专利申请案第60/783,196号的优先权，其受让于本发明受让人且以引用方式明确地并入本文中。

技术领域

本发明大体来说涉及定向系统，且更特定来说涉及一种用于感测移动体中的滚动、俯仰及偏航以及所述体在三维空间中的线性平移的方法及设备。

背景技术

存在各种各样可供用于检测或测量物理条件或现象的传感器。一种通常部署在许多工业、商业或科学环境中的传感器为线性加速度计。通过检测地球重力向量的方向，可使用“3D”加速度计的线性来测量物体的平移(没有角旋转的线性移动)，且其也可感测“倾斜”(例如与“滚动”或“俯仰”相关联的角加速度)、自由降落及冲击。不同类型及灵敏度的加速度计可通过采用各种物理现象中的任一者来起作用，例如小球的滚动、导电或重质液体的移位/流动、钟摆的摆动或具有不同准确性及灵敏度的其它机械装置。更精密的已知线性加速度计可通过地球磁场或采用其它磁或光学现象来感测移动。

然而，目前使用常规的具有成本效益的线性加速度计来区分线性运动(相对于普通笛卡尔坐标系的加速度)与装置定向的变化及滚动或俯仰的对应变化(即，角加速度)是困难的或不可能的。通过常规的线性加速度计完全不能感测到移动物体的“航向”或偏航的变化。相对昂贵、复杂且精巧的陀螺仪通常用作用于感测旋转自由度的移位或变化(例如，可移动物体的偏航、滚动或俯仰)的装置。通常地，使用三个陀螺仪，其中每旋转轴一个，尽管微电子机械系统(MEMS)技术中的近期发展允许两轴陀螺仪的发展。因此，所属技术领域中需要一种使用相对简单的加速度计传感器可靠地测量物体的全部六个自由度的移动(其中包含偏航以及滚动和俯仰的变化)的方法及装置。

发明内容

本文所揭示实施例通过提供一种用于测量实际上任何可移动物体的全部六个自由度的移动的过程及设备来满足上述需要。三个线性加速度计产生这一测量所需要的所有数据。两个加速度计提供需用于检测与那些加速度计相关联的共线的两个点的位置的变化，而与前两个加速度计非共线设置的第三加速度计产生足以计量连接前两个加速度计的虚轴方向或定向的变化(如果存在)的数据。

附图说明

图1是所显示关于局部水平平面且具有所描绘的选定坐标轴的现有技术加速度计或“倾斜”传感器的透视图；

图2显示本发明的一方面，其中在度量板上有三个加速度计传感器以用于测量关于六个自由度的运动的加速度。

图3显示四个垂直对准的加速度计传感器的阵列及对应于每一传感器的轴的输出数据，且还显示两个水平对准的传感器，其中一个相对于另一个是反向的且具有对应的输出数据；

图4是图解说明对对应于既定倾斜角τ的坐标系的X轴上加速度的变化的确定的几何图；

图5图解说明度量板上经历线性平移的两个加速度计型传感器的输出感测；

图6图解说明经历绕轴S-S的旋转的度量板上两个加速度计型传感器的相对输出感测；

图7是显示三个加速度计传感器与时钟和MPROC组合之间的操作连接的简图；且

图8是描绘本发明方法的一方面的流程图。

具体实施方式

本发明所揭示方法准许感测及测量物体的定向及线性运动，预期，所揭示方法将发现各种各样的领域及环境中的有益应用，其包含但不限于：航空及陆地运输、电信、远程感测及摄影、对人或货物的电子追踪及监视、人、产品及消费者电子产品的安全。

通过本发明所揭示方法，可以可靠地测量选定物体的线性运动及三维定向。然后可以任何适当方式向其它系统组件或处理器传输所述运动及由此产生的位置数据。例如，可将对三维位置上不期望的变化的测量提供给(例如)姿势控制系统以准许矫正从适当的定向(例如，相对于垂直)的偏离。或者，通过进一步实例，如果物体的加速度及定向经测量同时落到预定参数之外，则可发信号通知并激励警告系统。在消费者电子产品中，可使用六维信息来控制例如操纵杆的游戏装置，允许输入及菜单选择方面的用户交互作用，并提供数字照相机及摄相机的图像稳定性。

各种不同类型及功能的线性加速度计广泛地用于科学及工业应用的宽广范围中。三维加速度计通常可以若干不同等级的精密度及费用来使用，且属于最广泛使用的微机械系统(MEMS)传感器。图1显示用作倾斜传感器的常规线性加速度计。加速度计传感器可感测线性运动(也就是任何平面中的平移，例如局部水平平面)；可参照至少两个轴(例如，X_h与X_y)来测量所述平移。这一加速度计也可提供对物体的倾斜(如图1所示滚动或俯仰)的测量。因此，使用单个3D加速度计可感测笛卡尔坐标空间(x，y，z)中的物体运动，且可感测重力的方向以估计物体的滚动(τ)及俯仰

本发明方法及设备的显著优点是，三个一组的此类普遍可用且相对可负担得起的3D加速度计的可在功能上组合以感测偏航的第六变量的变化，也常常称为方位或“航向”(ψ)。

请参照图2。根据本发明，两个优选地但不必要相同的3D加速度计20、20′以间隔关系部署在与所关注物体(例如，汽车、电信、无线或照相装置、飞机等等)相关联的度量板22上。只要两个加速度计20、20′的线性间隔距离相对于经搜索以被监视的运动程度的距离是固定的且有效的，则其在三维空间中的精确部署就不是关键的。在一个实施例中，加速度计20、20′位于平面板22的近似对角的角处。可认为每一加速度计均具有局部水平平面25、25′，其中平面25、25′可含纳于度量板22中或与其平行。板22可固定在将要感测及监视其平移及旋转的物体或装置(未显示)上。

本发明提供一种将第一20及第二20′加速度计的输出与第三加速度计23整合在一起以提供所搜索的“六维”数据矩阵

的方法。由于线性加速度计提供第二动量测量，所以必须对由加速度计20、20′、23做出的运动测量一次求积分以获得变化的速率(线性或角速度上的)，且然后第二次求积分以获得绝对测量，也就是位置的变化或倾斜。

对图2的考虑表明，不可只由两个加速度计20、20′完全检测的唯一运动程度是绕连接那两个加速度计20、20′的线所界定的虚轴R-R的旋转。根据板22相对于所关注物体的定向，这一旋转可对应于滚动(τ)、俯仰或偏航(ψ)的变化，以致于两感测器装置不足以可靠地检测所有三种类型的旋转。本发明揭示了一种集成两个三维线性加速度计以测量和提供六维

信息的方法，两个三维加速度计在平面板上对角布置可以感测线性移动-传感器产生类似输出(参见图5)，和感测定向变化-传感器产生相对输出(参见图6)。

图3以图的方式图解说明加速度计传感器的输出响应与相对于重力的定向的关系。如果注明每一传感器的个别定向，则相对于每一轴对传感器阵列中的每一传感器的灵敏度来测量重力加速度。图中所显示的是四个传感器的阵列(或者是在不同时间在四个不同位置处描绘的单个传感器)，其定向是可观察的(注意传感器上的白色拐角标记的位置)。传感器的x-y坐标平面(由x与y轴灵敏度界定)平行于重力向量，因此最上方的传感器指示零输出，除非因沿x轴的重力而导致加速度。阵列中最下方的传感器同样仅显示重力加速度，除非因x轴相对于最上方传感器的颠倒而以相反的“感测”输出加速度测量。所述阵列的两侧传感器产生协调的输出，其中重力加速度分别沿两个平行但相反方向的y灵敏度轴。应注意，所有传感器轴在设计上都是互相垂直的且任何未对准都会导致加速度测量误差。在下文论述中，假设传感器轴极佳地对准并互相垂直且传感器本身以这样的方式定位于平面22中：传感器20的x，y，z轴与传感器20′的x，y，z轴极佳地对准。

图3还图解说明单个传感器将如何输出有关传感器z轴灵敏度的数据。在图的右下方，单个传感器的x-y坐标平面垂直于重力向量。因此，对应于x与y轴灵敏度的输出是零，但沿z灵敏度轴的加速度等于重力加速度常数g，或当使传感器反向以颠倒传感器z灵敏度轴的方向“感测”时为-g。

图5表示，两个3D加速度计20、20′可感测线性移动，例如平行于z轴40(也可能是重力向量)的“降落”。在这种情况下，加速度计20、20′在沿大体平行向量(如图中方向箭头所指示)的相同方向上移动，且因此产生类似输出。相反，且如图6所指示，两个加速度计20、20′可感测定向(例如，有关任何既定假想旋转轴S-S的定向)，因为其沿方向相反的向量移动且因此产生相反输出。

为克服两加速度计系统的感测缺陷，提供第三线性加速度计23。第三加速度计传感器23设置在分别距离一号传感器20及距离二号传感器20′固定的间隔距离处且远离由传感器20、20′的位置(即，三个传感器20、20′及23位于相同假想平面内但不共线布置)界定的虚轴R-R。额外的传感器组件23准许观察及区分“六轴”运动；线性的(x，y，z)及旋转的因此，图2中显示的三个传感器的阵列可有效地检测并描述由三个加速度计20、20′、23的布置界定的平面(例如，度量板22)的所有六个运动度。

由于加速度计根据安装加速度计的物体的定向(图3)来测量重力，所以本发明设备的不同轴感测并报告对重力及所述物体所经历的任何其它加速度的测量。应注意，在本发明中重力是一直存在的。如图4所图解说明，根据角τ的正弦与重力的乘积确定倾斜加速度。例如，如果相对于加速度计20、20′或23的x灵敏度轴的加速度指定为ax，则sine x＝ax/g，其中g是因重力而产生的加速度(～9.8m/s²)。因此，对于x轴上一度(1°)的倾斜来说，存在相对于x轴的加速度变化Δax＝sin(1°)g≈17.45mg。因此，如果将观察并报告约为1°的倾斜，则由加速度产生的测量的质量必须优于17.45mg。

再次参照图5，两个3D加速度计或传感器20、20′各自具有三个灵敏度轴(x，y，z)。如果z轴40与重力向量对准，则在不存在任何移动时，一号传感器20分别经历并报告相对于灵敏度轴的加速度0g、0g及1g，二号传感器20′类似地经历及报告。如果仅存在沿z轴40的线性运动，则传感器20、20′两者均报告加速度0g、0g及az+1g，其中az表示由于沿z轴40的运动而产生的加速度。在相同的概念框架中分析相对于其它x与y轴的线性运动及加速度。

同样检测并计算角运动。如果如图6中所示绕S-S轴(其可或可不平行于传感器灵敏度轴中的一者)发生旋转，则两个传感器20及20′报告具有相反“感测”的变化，如图6的直线方向箭头所示。绕轴S-S的旋转将导致一号传感器20分别经历并报告相对于传感器灵敏度轴的加速度0g、0g及az+1g。反之，二号传感器20′分别经历并报告相对于传感器灵敏度轴的加速度0g、0g及-az+1g，其中从重力加速度中减去了沿z轴的加速度。应注意，旋转及线性运动两者的组合将导致沿z轴的加速度的量级不平衡。因此，如果各自的加速度az的量级由传感器20、20′报告为不相同，则所述装置指示旋转与线性运动的组合。同样，所属技术领域的技术人员应立即了解，相同的概念应用于绕其它垂直轴的旋转。

通过应用前述概念，并因倾斜穿过与传感器的既定灵敏度轴呈τ关系(sineτ＝ax/g(或ay/g)等)而使用加速度公式，每一传感器20、20′、23产生发信号表示特定传感器在选定的时间间隔期间已经线性或旋转地移动了多少的输出。如上文提及，可进而由CPU测量及比较及对比各自的加速度计传感器输出的方向及量级，以计算位置将被监视的物体的整体运动。仅来自加速度计20、20′的输出即可准许使用已知算法计算整体物体已经受的穿越3D空间的瞬时非旋转移动的程度，此外，由于可由产生相反方向“感测”的输出的两个传感器20、20′检测及测量绕一个选定轴的旋转，所以也可计算在3D空间中的两个自由度的旋转(例如，“滚动”及“俯仰”)。

远离轴“连接”前两个传感器的轴R-R的第三传感器23产生输出数据，所述输出数据足以确定轴R-R本身是否已经受旋转-也就是说，未经测量的度量板22的(且因此所关注物体的)第三自由度中是否已存在旋转的变化(例如，“偏航”或“方位”)。

一种监视全部六个自由度

的变化的方法包括在时间零(t₀)处向三个加速度计传感器20、20′及23中的每一者指派初始坐标(X₀，Y₀，Z₀)，且然后基于任何适当选定的坐标系计算坐标的变化。根据所述方法，初始化每一传感器20、20′及23的3D坐标，且然后准许所关注物体经受将被监视的运动。接收加速度计传感器20、20′及23中的每一者的输出并将其用作到二重积分等式中的输入以产生每一传感器相对于选定的坐标系的位置变化。

一种用于估算位置变化(也就是确定与后续时间t₁处单个既定传感器相关联的坐标)的算法为

(1)(X₁，Y₁，Z₁)＝(X₀，Y₀，Z₀)+∫∫(ax，ay，az)(t-t₀)

其中X₀为特定传感器在时间零(t₀)处的x坐标。Y₀为所述传感器在时间零处的y坐标，且Z₀为所述传感器同样在时间零处的z坐标。关于所有三个坐标轴的加速度的积分是可由运行所属技术领域的技术人员编程能力内的程序的处理单元执行的微积分。与另外两个传感器中的每一者相关联的后续坐标(X₁，Y₁，Z₁)是通过将相应传感器的输出数据用作输入来同样地运行方程式(1)的算法来计算的。由于具有对应坐标的每一传感器描述位于板22上的点的3D移动(且通常其使用三个点来界定一平面)，所述三个传感器及其依据时间计算的对应坐标描述界定为差t₁-t₀的测量驻留期间板22的位置及定向上的变化。

参照图7。对所述方法的最佳执行来说重要的是来自所有加速度计传感器20、20′、23的测量的同时或将近同时的读出。可借助数字信号处理器及适当的DRAM来接收及记录同时的输出。在替代实施例中，可接收测量信号并对其“加时间戳”。随后可使加时间戳的数据相互关联以在必要时进行进一步处理且并入到各种已知运动检测算法中的任一者中，例如在航海或图像稳定系统中所采用的算法。图7图解说明，单独的传感器20、20′、23可向与共用时钟34在操作上相关联的处理器32提供数据以提供对从传感器20、20′、23单独接收的数据的经协调“数据加时间戳”。通过具有单个参考时钟，可实现精确的相对加时间戳。处理器32从传感器20、20′、23请求及接收加速度测量数据。由于传感器响应中可能会存在相对延迟，所以处理器32根据参考时钟34向来自传感器20、20′及23的个别测量指派时间戳。然后使用这些时间戳使所述测量相关联且视情况将个别加速度计测量从传感器20、20′内插到共用时间。视情况，处理器32还可执行某一测量处理，例如对原始测量进行低通滤波以减小测量噪声，对原始传感器测量求积分，被认为有利于运动检测及传播的内插或任何其它函数。

在前述实例中，可将个别的人视为运动将被监视的物体。可估计人的运动在约10Hz范围内。因此，以100Hz的更新速率运行传感器20、20′、23可每隔10兆秒产生测量，所述速率是测量及监视运动的带宽的10倍。因此，应以小于5兆秒的准确度来完成加时间戳以适当地对准来自多个传感器20、20′、23的测量。应注意，绝对时间并不是关键的，因为其中的任何误差对来自所有传感器的测量都是常见的。被追踪平台的动态性越高，则感测及描述所述运动需要的取样速率越高，因此需要更好地加时间戳。但极优选地，使用相同的时钟为来自不同传感器的测量加时间戳。

图8提供用于所揭示方法的典型应用的调用流，例如可用于图像稳定例程中的调用流。在开始所述应用时，重设时钟34来起始所述系统的共用定时。在重设时钟的同时或紧随其后，将时钟重设在某一选定时间零(t₀)处，初始化所有传感器20、20′、23的坐标，例如，将一号传感器20的坐标初始化为(x，y，z)¹ ₀且将二号传感器20′的坐标起始为(x，y，z)² ₀，且将三号传感器23的坐标起始为(x，y，z)³ ₀。所述应用运行，且检测、测量一号传感器20的M1角及线性运动(如果存在)并将其传输给处理器32，借以对一号传感器20的数据加时间戳并记录。同样地检测、测量二号传感器20′的完成运动(如果存在)并将其传输给处理器32，且同样对二号传感器20′的所接收数据加时间戳并记录。以处理器32控制下的取样速率执行所述测量记录及加时间戳。

仍参照图8，可看出准确的数据处理需要优选地考虑获得各自的测量所需的时间。因此，处理器32在一段时间周期(其中可发生平移及/或旋转移动)期间计算一号传感器20的测量驻留的时间间隔或“增量”，以及二号传感器20′的测量驻留。所述测量驻留由测量取样速率界定且等于t₁-t₀，其中t₀是先前测量的时间戳且t₁是当前测量的时间戳。整个观察周期由若干驻留周期组成，且必须在整个观察周期中对位置及旋转变化求积分以解释此时间周期期间发生的任何运动。例如，在100Hz的取样速率下，可对每一10兆秒持续时间的一百个驻留求积分以在1秒观察周期内产生物体的线性及旋转位置的变化。

然后在时间t₁处使用上文中的方程式(1)计算一号传感器20的位置坐标。计算二号传感器20′的位置坐标。

最后，可同样地处理由三号传感器23提供的运动检测及测量来用于六个自由度观察及处理。使用

中的任何变化来计算、更新及记录由一号及二号传感器20、20′及三号传感器23的坐标界定的平面22的位置，从而准许在时间t₁处对传感器20、20′及23的“新”坐标(即，(x，y，z)¹ ₁、(x，y，z)² ₁及(x，y，z)³ ₁)的完整确定。当需要观察所述运动以用于下面的应用时重复此过程。然后可以时钟重设重新开始新的应用，且重新初始化传感器20、20′及23的坐标，且视需要重复所述方法。

所属技术领域的技术人员应了解，可使用各种不同的技术及技法中的任一者来表示信息及信号。例如，上文说明通篇可提及的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号及芯片均可由电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或其任一组合表示。

所属技术领域的技术人员应进一步了解，结合本文所揭示实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块、电路及算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件或二者的组合。为清楚地说明硬件与软件的这种可互换性，上文就其功能性大体描述了各种说明性组件、块、模块、电路及步骤。这一功能性实施为硬件还是软件取决于施加于整体系统上的特定应用及设计约束条件。对于每一特定应用，所属技术领域的技术人员均可以不同方式实施所述功能性，但这种实施决策不应视为导致背离本发明范围。

结合本文所揭示实施例所述的各种说明性逻辑块、模块及电路可以下列装置实施或执行：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件、或经设计以执行本文所述功能的以上任一组合。通用处理器可以是微处理器，但另一选择为，所述处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可实施为计算装置的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或一个以上微处理器与DSP核心的联合，或任何其它这种配置。

结合本文所揭示实施例所述的方法或算法的步骤可直接实施于硬件中、实施于由处理器执行的软件模块中，或实施于二者的组合中。软件模块可驻存于随机存取存储器(RAM)、快闪存储器、只读存储器(ROM)、电子可编程ROM(EPROM)、电子可擦除可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬磁盘、可装卸磁盘、CD-ROM或所属技术领域中已知的任一其它形式的存储媒体中。例示性存储媒体耦合到处理器，以使所述处理器可从所述存储媒体中读取信息并将信息写入其中。另一选择为，存储媒体可与处理器成一体。处理器及存储媒体可驻存于ASIC中。ASIC可驻存于用户终端中。另一选择为，处理器及存储媒体可作为离散组件驻存于用户终端中。

提供上文对所揭示实施例的说明旨在使所属技术领域的技术人员能够制作或使用本发明。对这些实施例的各种修改对所属技术领域的技术人员是显而易见的，且本文所界定的一般原理可适用于其它实施例而不背离本发明精神或范围。因此，本发明并不打算限定为本文所示实施例，而应符合与本文所揭示原理及新颖特征相一致的最大范围。

Claims (12)

1.一种用于确定物体六个自由度中的定向变化的方法，其包括以下步骤：

提供设置在与所述物体相关的虚轴上的第一及第二线性加速度计；

使用所述第一线性加速度计测量所述物体相对于x～y～z坐标系的第一线性移动；

使用所述第二线性加速度计测量所述物体相对于x～y～z坐标系的第二线性移动；

使用所述第一、第二线性加速度计测量所述物体相对于三个旋转轴的角度旋转；

依据所述第一、第二线性加速度计的测量确定所述物体的位置变化；

依据所述第一、第二线性加速度计的测量确定所述物体的定向变化；

在所述x～y～z坐标系中，在第一时间指派初始坐标(X₀，Y₀，Z₀)给所述加速度计的每一者；

计算所述加速度计的每一者在所述第一时间和第二时间之间由初始坐标所产生的变化。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定定向变化的步骤包括比较所述第、第二线性加速度计各自相对于加速度计灵敏度轴的输出。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定定向变化的步骤包括比较所述第一、第二线性加速度计各自相对于每一加速度计灵敏度轴的输出。

4.根据权利要求1所述的方法，包括进一步计算所述加速度计相对于灵敏度轴的至少一个倾斜加速度的步骤。

5.根据权利要求1所述的方法，包括进一步检测所述第一和第二线性加速度计各自沿所述x～y～z坐标系的一个轴的加速度数值的不平衡的步骤。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述计算所述加速度计的每一者由初始坐标所产生的变化的步骤包括：

从所述加速度计的每一者接收数据；及

将来自所述加速度计的每一者的数据输入到方程式

(X₁，Y₁，Z₁)＝(X₀，Y₀，Z₀)+∫∫(ax，ay，az)(t-t₀)

其中a为相对于轴的加速度，X₀为加速度计在第一时间处的x坐标，Y₀为所述加速度计在所述第一时间处的y坐标，Z₀为所述加速度计在所述第一时间处的z坐标，且(X₁，Y₁，Z₁)定义所述加速度计在所述x～y～z坐标系中第二时间处的位置。

7.一种用于确定物体六个自由度中的定向变化的装置，其包括以下步骤：

第一线性加速度计；

第二线性加速度计，其相对于所述第一线性加速度计设置以定义一个虚轴；

使用所述第一和第二线性加速度计测量所述物体相对于x～y～z坐标系的线性移动的装置；

使用所述第一和第二线性加速度计测量所述物体相对于三个旋转轴的角度旋转的装置；

处理单元，其藉由所述第一和第二线性加速度计的测量，确定所述装置定向和位置变化，其中所述处理单元载第一时间处指派所述x～y～z坐标系中的初始坐标给所述加速度计的每一者，并计算所述加速度计的每一者在所述第一时间和第二时间之间由初始坐标所产生的变化。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述使用所述第一和第二线性加速度计测量所述物体线性移动的装置包括比较所述第一、第二线性加速度计各自相对于加速度计灵敏度轴的输出。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述处理单元计算所述加速度计相对于灵敏度轴的至少一个倾斜加速度。

10.根据权利要求7所述的方法，其中所述处理单元检测所述第一和第二线性加速度计各自沿所述x～y～z坐标系的一个轴的加速度数值的不平衡。

11.根据权利要求7所述的方法，其中所述处理单元接收来自所述加速度计的每一者的数据，并使用二重积分方程式计算所述加速度计在所述x～y～z坐标系中第二时间处的位置。

12.一种计算机程序产品，其使计算机可以确定物体六个自由度中的定向变化，包括：

使所述计算机执行预设的操作的软件指令；

所述预设的操作包括：

接收指示设置在与所述物体相关的虚轴上的第一及第二线性加速度计的信息；

使用指示所述第一线性加速度计的信息确定所述物体相对于x～y～z坐标系的第一线性移动；

使用指示所述第二线性加速度计的信息确定所述物体相对于x～y～z坐标系的第二线性移动；

使用所述第一、第二线性加速度计确定指示所述物体相对于三个旋转轴的角度旋转的信息；

依据来自所述第一、第二线性加速度计的信息确定所述物体的位置变化；

依据来自所述第一、第二线性加速度计的信息确定所述物体的定向变化；

在所述x～y～z坐标系中，在第一时间指派初始坐标(X₀，Y₀，Z₀)给所述加速度计的每一者；

计算所述加速度计的每一者在所述第一时间和第二时间之间由初始坐标所产生的变化，

其中所述计算机确定所述物体在六个自由度中的定向变化。

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