CN103949052A - 基于传感器的游戏枪定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于传感器的游戏枪定位方法及系统，该游戏枪定位方法包括初始化步骤、数据获取步骤、数据融合步骤、数据处理步骤、数据传输步骤、光标控制步骤。本发明的有益效果是本发明的方法及系统克服了现有技术的缺陷，并且游戏枪定位快速、准确，适用范围广，可以2D游戏和3D游戏中使用，特别是在大屏幕的轨道游戏中具有突出的技术优势。

Description

基于传感器的游戏枪定位方法及系统

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及基于传感器的游戏枪定位方法及系统。

背景技术

传统的射击游戏，用户大多是通过鼠标的移动来控制屏幕准心的移动，但发展至今，用户已经完全可以通过手持游戏枪来同步模拟游戏中的射击。目前，市面上绝大部分射击游戏中使用的枪控系统都采用的是红外点加上红外摄像头来定位的。这种定位有两个局限性：1)屏幕和枪之间不能有遮挡物；2)游戏屏幕不能太大。而且，这两个局限性对于大屏幕的轨道游戏来讲都是致命的。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种基于传感器的游戏枪定位方法。

本发明提供了一种基于传感器的游戏枪定位方法，首先执行手持枪控数据处理步骤，然后执行数据传输步骤，最后执行游戏服务器中的光标控制步骤；

在所述手持枪控数据处理步骤中包括如下步骤：

A.初始化步骤；

B.数据获取步骤，实时获取陀螺仪、加速度计、地磁计本身的x、y、z三个方向的数据；

C.数据融合步骤，利用四元数以及融合方法计算出当前手持枪控单元相对于设定坐标系的位置，也即欧拉角；

D.数据处理步骤，用步骤C中的当前位置减去步骤A中的初始位置得出手持枪控单元相对于初始状态发生的旋转量；

数据传输步骤，将步骤D中得到的旋转量传输至游戏服务器；

光标控制步骤，将旋转量转换成屏幕上光标的移动距离，从而控制光标的移动；

在所述步骤A中包括：

设定坐标系，取垂直地面向上为Z，地理正北方为X，地理正东方为Y；

获取传感器的初始状态数据，初始状态数据包括陀螺仪、加速度计、地磁计本身的x、y、z三个方向的初始化数据；

将初始化的传感器数据转换成游戏枪本身相对于坐标系的初始位置，即初始欧拉角。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤B中，实时获取陀螺仪、加速度计、地磁计本身的x、y、z三个方向的数据，并做滤波处理；在所述步骤D中，用步骤C中的当前位置减去步骤A中的初始位置得出手持枪控单元相对于初始状态发生的旋转量，并做滤波处理。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤B和所述步骤D中的滤波处理采用加权平均数字滤波方法进行滤波。

作为本发明的进一步改进，在所述数据传输步骤中，将步骤D中得到的旋转量无线传输到数据接收模块，再通过以太网将数据接收模块内的旋转量传输至游戏服务器。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤C中包括四元数旋转、四元数偏微分方程以及姿态的融合解算。

本发明还提供了一种基于传感器的游戏枪定位系统，首先执行手持枪控数据处理单元，然后执行数据传输单元，最后执行游戏服务器中的光标控制单元；

在所述手持枪控数据处理单元中包括：

初始化模块；

数据获取模块，用于实时获取陀螺仪、加速度计、地磁计本身的x、y、z三个方向的数据；

数据融合模块，用于利用四元数以及融合方法计算出当前手持枪控单元相对于设定坐标系的位置，也即欧拉角；

数据处理模块，用于通过数据融合模块中的当前位置减去步初始化模块中的初始位置得出手持枪控单元相对于初始状态发生的旋转量；

数据传输单元，用于将数据处理模块中得到的旋转量传输至游戏服务器；

光标控制模块，用于将旋转量转换成屏幕上光标的移动距离，从而控制光标的移动；

在所述初始化模块中包括：

设定坐标系，取垂直地面向上为Z，地理正北方为X，地理正东方为Y；

获取传感器的初始状态数据，初始状态数据包括陀螺仪、加速度计、地磁计本身的x、y、z三个方向的初始化数据；

将初始化的传感器数据转换成游戏枪本身相对于坐标系的初始位置，即初始欧拉角。

作为本发明的进一步改进，在所述数据获取模块中，实时获取陀螺仪、加速度计、地磁计本身的x、y、z三个方向的数据，并做滤波处理；在所述数据处理模块中，用于通过数据融合模块中的当前位置减去步初始化模块中的初始位置得出手持枪控单元相对于初始状态发生的旋转量，并做滤波处理。

作为本发明的进一步改进，在所述数据获取模块和所述数据处理模块中的滤波处理采用加权平均数字滤波方法进行滤波。

作为本发明的进一步改进，在所述数据传输单元中，将数据处理模块中得到的旋转量无线传输到数据接收模块，再通过以太网将数据接收模块内的旋转量传输至游戏服务器。

作为本发明的进一步改进，在所述数据融合模块中包括四元数旋转、四元数偏微分方程以及姿态的融合解算。

本发明的有益效果是：本发明的方法及系统克服了现有技术的缺陷，并且游戏枪定位快速、准确，适用范围广，可以2D游戏和3D游戏中使用，特别是在大屏幕的轨道游戏中具有突出的技术优势。

附图说明

图1是本发明的方法流程图。

图2是本发明的屏幕光标控制示意图。

图3是本发明的系统原理框图。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开了一种基于传感器的游戏枪定位方法，首先执行手持枪控数据处理步骤，然后执行数据传输步骤，最后执行游戏服务器中的光标控制步骤；

该基于传感器的游戏枪定位方法具体包括如下步骤：

步骤S1，初始化步骤；

步骤S2，数据获取步骤，实时获取陀螺仪、加速度计、地磁计本身的x、y、z三个方向的数据，并做滤波处理；

步骤S3，数据融合步骤，利用四元数以及融合方法计算出当前手持枪控单元相对于设定坐标系的位置，也即欧拉角；

步骤S4，数据处理步骤，用步骤S3中的当前位置减去步骤S1中的初始位置得出手持枪控单元相对于初始状态发生的旋转量，并做滤波处理；

步骤S5，数据传输步骤，将步骤S4中得到的旋转量传输至游戏服务器；

步骤S6，光标控制步骤，将旋转量转换成屏幕上光标的移动距离，从而控制光标的移动；

在所述步骤S1中包括：

设定坐标系，取垂直地面向上为Z，地理正北方为X，地理正东方为Y；

获取传感器的初始状态数据，初始状态数据包括陀螺仪、加速度计、地磁计本身的x、y、z三个方向的初始化数据；

将初始化的传感器数据转换成游戏枪本身相对于坐标系的初始位置，即初始欧拉角。

在所述步骤S2和所述步骤S4中的滤波处理采用加权平均数字滤波方法进行滤波。

在所述数据传输步骤中，将步骤S4中得到的旋转量无线传输到数据接收模块，再通过以太网将数据接收模块内的旋转量传输至游戏服务器。

在所述步骤S3中包括四元数旋转、四元数偏微分方程以及姿态的融合解算。

陀螺仪传感器用于测量物体自身的瞬时旋转角速度(dps)，需要做积分处理才能转换成角度；加速度传感器用于测量自身的瞬时加速度；地磁传感器用于测量所处位置的磁场强度。

本发明的所有传感器均采用MEMS传感器，每个传感器输出x、y、z三个方向的数据，且以自身坐标系为参考。每个数据都是以二进制的形式存储在两个8位的寄存器中，需要根据所设置的量程，将他们转换成有对应的物理数据。

本发明的数据获取和处理速度高达200Hz，所以由于外界的干扰以及传感器自身的缺陷，会导致输出的数据不完全光滑。本发明引入数字低通滤波处理，使得获取的数据和输出的数据尽量保持平滑。

为了方便计算和实现，本发明采用了加权平均滤波法，采用一个含有n元素的数组来存储包括当前数据的前n个数据。由于离当前时间最近的数据的影响权重最大，越远则越小，本发明的滤波权重依次为：n、n、n-1、n-2、n-3、......、2、1。计算时，依次将数组元素乘以权重，并累加在一起，最后除以权重的和即可完成滤波处理。

四元数和旋转矩阵：

四元数是由四个元构成的数：Q(q0,q1,q2,q3)＝q0+q1i+q2j+q3k，也可以表示成Q＝(q0,q1,q2,q3)。

其中，q0、q1、q2、q3均为实数，i、j、k既是互相正交的单位向量，又是虚单位

四元数同样满足加减乘除法运算，假设Q(q0,q1,q2,q3)＝q0+q1i+q2j+q3k，P(q0,q1,q2,q3)＝p0+p1i+p2j+p3k；

则，加减法：Q±P＝(q0±p0)+(q1±p1)i+(q2±p2)j+(q3±p3)k；

标量乘法：aQ＝aq0+aq1i+aq2j+aq3k；

矢量乘法：

$\begin{array}{c}P\⊗Q=(p0+p1i+p2j+p3k)\⊗(q0+q1i+q2j+q3k)\\ =(p0q0-p1q1-p2q2-p3q3)+(p0q1+p1q0+p2q3-p3q2)i\\ +(p0q2+p2q0+p3q1-p1q3)j+(p0q3+p3q0+p1q2-p2q1)k\\ =r0+r1i+r2j+r3k\end{array}$

上式写成矩阵形式为： $\left[\begin{array}{c}r0\\ r1\\ r2\\ r3\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}p0& -p1& -p2& -p3\\ p1& p0& -p3& p2\\ p2& p3& p0& -p1\\ p3& -p2& p1& p0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}q0\\ q1\\ q2\\ q3\end{array}\right]=M\left(P\right)Q;$

或： $\left[\begin{array}{c}r0\\ r1\\ r2\\ r3\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}q0& -q1& -q2& -q3\\ q1& q0& q3& -q2\\ q2& -q3& q0& q1\\ q3& q2& -q1& q0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}p0\\ p1\\ p2\\ p3\end{array}\right]=M^{\′}\left(Q\right)P;$

其中，M(P)和M'(Q)构成相似，但是核不同。且四元数乘法满足分配律和结合律，但不满足交换律。

除法，即求逆，如果则称R为P的逆，记为：R＝P^-1，或称P为R的逆。根据范数定义和式：

$\begin{array}{c}P\⊗P^{*}=(p0+p1i+p2j+p3k)\⊗(p0-p1i-p2j-p3k)\\ ={p0}^2+{p1}^2+{p2}^2+{p3}^2\\ =\left|\right|P\left|\right|\end{array};$

所以，根据求逆的定义有：

设有参考系R，坐标轴方向的单位向量为i0，j0，k0。刚体相对于R作定点转动，取坐标系b与刚体固联，b系的坐标轴方向单位向量为i，j，k，初始时刻R系与b系重合。假设u为R系中的一单位向量，则四元数 $Q=q0+q1i+q2j+q3k=\mathrm{coa}\frac{\mathrm{\θ}}{2}+u^R\sin \frac{\mathrm{\θ}}{2}$ 描述了刚体的定点转动，即只关心b系相对于R系的角位置时，可以认为b系是由R系经过无中间过程的一次性等效旋转形成的，Q包含了这种等效旋转的全部信息，u为旋转轴和旋转方向，θ为旋转角度。所以，由四元数可以确定出b系到R系的坐标变换矩阵：

$C_b^R=\left[\begin{array}{ccc}1-2(q{2}^2+{q3}^2)& 2(q1q2-q0q3)& 2(q1q3+q0q2)\\ 2(q1q2+q0q3)& 1-2({q1}^2+{q3}^2)& 2(q2q3-q0q1)\\ 2(q1q3-q0q2)& 2(q2q3+q0q1)& 1-({q1}^2+{q2}^2)\end{array}\right];$

设向量r相对于b系记为r^b，相对于R系记为r^R，则四元数的坐标变换的矩阵表示法为：

其中： $C_R^b={\left(C_b^R\right)}^T.$

四元数微分方程及其求解：

从b系至R系的旋转四元数为：

上式两边求导后为： $\frac{\mathrm{dQ}}{\mathrm{dt}}=-\frac{\widehat{\mathrm{\θ}}}{2}\sin \frac{\mathrm{\θ}}{2}+u^R\frac{\widehat{\mathrm{\θ}}}{2}\cos \frac{\mathrm{\θ}}{2}+\sin \frac{\mathrm{\θ}}{2}\frac{{\mathrm{du}}^R}{\mathrm{dt}};$

对上式进行变形、换算，可得到旋转四元数的偏微分方程：

其中， ${\mathrm{\ω}}_{\mathrm{Rb}}^b=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x\\ {\mathrm{\ω}}_y\\ {\mathrm{\ω}}_z\end{array}\right],$ 且角速度信息一般可以用陀螺仪在刚体内部测量得到，则根据四元数计算法则，微分方程可以表示成矩阵形式：

$\left[\begin{array}{c}{\hat{q}}_0\\ {\hat{q}}_1\\ {\hat{q}}_2\\ {\hat{q}}_3\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}0& {-\mathrm{\ω}}_x& -{\mathrm{\ω}}_y& -{\mathrm{\ω}}_z\\ {\mathrm{\ω}}_x& 0& {\mathrm{\ω}}_z& -{\mathrm{\ω}}_y\\ {\mathrm{\ω}}_y& -{\mathrm{\ω}}_z& 0& {\mathrm{\ω}}_x\\ {\mathrm{\ω}}_z& {\mathrm{\ω}}_y& -{\mathrm{\ω}}_x& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{q}_0\\ q_1\\ q_2\\ q_3\end{array}\right]$

可以通过毕卡求解法对四元数微分方程求解，得到近似结果：

一阶近似算法： $Q\left(t_{k+1}\right)=(I+\frac{\mathrm{\Δ\Θ}}{2})Q\left(t_k\right)$

二阶近似算法： $Q\left(t_{k+1}\right)=[I(1-\frac{\mathrm{\Δ}{\mathrm{\θ}}^2}{8})+\frac{\mathrm{\Δ\Θ}}{2}]Q\left(t_k\right)$

三阶近似算法： $Q\left(t_{k+1}\right)=[I(1-\frac{\mathrm{\Δ}{\mathrm{\θ}}^2}{8})+(\frac{1}{2}-\frac{{\mathrm{\Δ\θ}}^2}{48})\mathrm{\Δ\Θ}]Q\left(t_k\right)$

姿态的融合解算算法：

如果陀螺仪传感器输出的角速度完全正确，那么只用一个三轴陀螺仪就可以精确地测量出系统的旋转量。但是实际上陀螺仪传感器本身的测量是存在误差的，有漂移误差和随机误差，虽然这些误差在某一个时刻的瞬时值是很小的，但是陀螺仪测量的角速度，将它转换成角度还需要一个随时间的积分过程，这些很小的误差随着时间的积分，不断变大，几十秒之后将变得无法接受。所以就引入了加速度计和地磁计两个传感器，加速度计和地磁计的输出值也存在着误差，而且误差相对比陀螺仪的瞬时误差要大，但是它们不会随着时间的推移而叠加，所以长远来看加速度计和地磁的输出还是比较可信的。再者陀螺仪的误差虽然会叠加，但是它短时间内还是非常精确的。所以，一个输出短时间内精确，一个长时间误差都能保持稳定，经过一定算法融合后就可以得到实时精确的输出。

设定参考系R，即z轴垂直地面指向上方，x轴指向正北方，y轴指向正东方，设定系统自身坐标系b。初始状态时，枪控系统未发生转动，所以初始四元数为Q₀＝(1,0,0,0)；分别多次读取三个传感器的初始静态输出数据，并取平均值，记为gx₀、gy₀、gz₀(陀螺仪)，ax₀、ay₀、az₀(加速度计)，mx₀、my₀、mz₀(地磁计)。其中陀螺仪的静态数据作为零点漂移，用于修正后续陀螺仪数据的零点误差；加速度计和地磁的静态数据用于计算出枪控系统初始状态时相对于R系的偏转角。

假设时刻t1，其中时间间隔为Δt(Δt每次相等，但是非常小，本发明选的是5ms)，三个传感器的数据分变为gx_t、gy_t、gz_t(陀螺仪)，ax_t、ay_t、az_t(加速度计)，mx_t、my_t、mz_t(地磁计)。

Δθx＝Δt*(gx_t0+gx_t1)/2

则：Δθy＝Δt*(gy_t0+gy_t1)/2

Δθz＝Δt*(gz_t0+gz_t1)/2

再根据四元数的微分方程解法，可以求得t1时刻的旋转四元数的估计值(因为陀螺仪本身存在误差，所以无法得到确定值)：

${\stackrel{\·}{Q}}_{t1}=[I(1-\frac{{\mathrm{\Δ\θ}}^2}{8})+(\frac{1}{2}-\frac{{\mathrm{\Δ\θ}}^2}{48})\mathrm{\Δ\Θ}]Q\left(t_0\right)$

其中，中的四个元素必须做一个归一化处理，同时参照四元数Q和以及的关系式，可以求得对应的和

在R系下，重力加速度是一个定值，即为(0，0，g)，但是地磁的大小和方向会随着地理的变化而变化(在固定地理位置上的大小和方向也是固定，而且只有x分量和z分量，y方向上为0)，因此，必须根据传感器测得的地磁大小反旋转回去才能计算得到。

所以根据估计到的旋转四元数也可以估计到当前时刻的加速度和地磁两个矢量：

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{vx}}_{t1}\\ {\mathrm{vy}}_{t1}\\ {\mathrm{vz}}_{t1}\end{array}\right]=C_R^b\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 1\end{array}\right]$

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{hx}}_{t1}\\ {\mathrm{hy}}_{t1}\\ {\mathrm{hz}}_{t1}\end{array}\right]=C_b^R\left[\begin{array}{c}{\mathrm{mx}}_{t1}\\ {\mathrm{my}}_{t1}\\ {\mathrm{mz}}_{t1}\end{array}\right]$

$\mathrm{bx}=\sqrt{{\mathrm{hx}}_{t1}^2+{\mathrm{hy}}_{t1}^2},\mathrm{bz}={\mathrm{hz}}_{t1}$

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{wx}}_{t1}\\ {\mathrm{wy}}_{t1}\\ {\mathrm{wz}}_{t1}\end{array}\right]=C_R^b\left[\begin{array}{c}{\mathrm{bx}}_{t1}\\ 0\\ {\mathrm{bz}}_{t1}\end{array}\right]$

同样传感器也会得到一个实际的测量值(当然测量值都是存在误差的)，然后用测量值和估计值之间的偏差去修正，陀螺仪计算出来的角度偏差，最后用角度的偏差重新去估计出最优的旋转四元数。

计算偏差：

ex＝(ay_t1*vz _t1-az_t1*vy_t1)+(my_t1*wz_t1-mz_t1*wy_t1)

ey＝(az_t1*vx_t1-ax_t1*vz_t1)+(mz_t1*wx_t1-mx_t1*wz_t1)

ez＝(ax_t1*vy_t1-ay_t1*vx_t1)+(mx_t1*wy_t1-my_t1*wx_t1)

对偏差做累加

exInt+＝ex*Ki

eyInt+＝ey*Ki；其中exInt、eyInt、ezInt初始化时为0。

ezInt+＝ez*Ki

将本次偏差和累加偏差叠加到Δt时间内角度的变化量上去，以修正角度的变化量

Δθx＝Δθx+Kp*ex+exInt

Δθy＝Δθy+Kp*ey+eyInt

Δθz＝Δθz+Kp*ez+ezInt

最后将修正后的角度变化量带入到三阶近似算法的公式中即可得到当前的最优旋转四元数。

利用四元数和欧拉角之间的关系，将旋转四元数转换成旋转欧拉角，从而得到系统旋转的角度。

anglex＝atan2f(2q2q3+2q0q1,-2q1²-2q2²+1)*180/π

angley＝asinf(-2q1q2+2q0q3)*180/π

anglez＝atan2f(2q1q2+2q0q3,-2q2²-2q3²+1)*180/π

关于数据传输：

整套系统分两块，手持枪控和游戏服务器上的接收模块，所以传输也分为两步，一是手持端通过无线传输到接收模块上，而是通过以太网(Socket)将数据从接收模块传输游戏服务器上。

整个传输过程一单个数据包的形式传输，分析整个过程需要传输的数据类型和大小，自定义的数据格式如下：

如图2所示，屏幕光标控制示意图，系统初始位置垂直指向屏幕中心，且离屏幕距离为h。

假设水平方向相对于初始位置旋转θ角，则它控制光标在屏幕上的移动距离为h*tanθ。垂直方向上的控制同理。

将旋转角度转换成屏幕坐标后即可完成系统对光标的控制。

如图3所示，本发明还公开了一种基于传感器的游戏枪定位系统，首先执行手持枪控数据处理单元，然后执行数据传输单元，最后执行游戏服务器中的光标控制单元；

在所述手持枪控数据处理单元中包括：

初始化模块；

数据获取模块，用于实时获取陀螺仪、加速度计、地磁计本身的x、y、z三个方向的数据，并做滤波处理；

数据融合模块，用于利用四元数以及融合方法计算出当前手持枪控单元相对于设定坐标系的位置，也即欧拉角；

数据处理模块，用于通过数据融合模块中的当前位置减去步初始化模块中的初始位置得出手持枪控单元相对于初始状态发生的旋转量，并做滤波处理；

数据传输单元，用于将数据处理模块中得到的旋转量传输至游戏服务器；

光标控制模块，用于将旋转量转换成屏幕上光标的移动距离，从而控制光标的移动；

在所述初始化模块中包括：

设定坐标系，取垂直地面向上为Z，地理正北方为X，地理正东方为Y；

获取传感器的初始状态数据，初始状态数据包括陀螺仪、加速度计、地磁计本身的x、y、z三个方向的初始化数据；

将初始化的传感器数据转换成游戏枪本身相对于坐标系的初始位置，即初始欧拉角。

在所述数据获取模块和所述数据处理模块中的滤波处理采用加权平均数字滤波方法进行滤波。

在所述数据传输单元中，将数据处理模块中得到的旋转量无线传输到数据接收模块，再通过以太网将数据接收模块内的旋转量传输至游戏服务器。

在所述数据融合模块中包括四元数旋转、四元数偏微分方程以及姿态的融合解算。

本发明的方法及系统克服了现有技术的缺陷，并且游戏枪定位快速、准确，适用范围广，可以2D游戏和3D游戏中使用，特别是在大屏幕的轨道游戏中具有突出的技术优势。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于传感器的游戏枪定位方法，其特征在于，首先执行手持枪控数据处理步骤，然后执行数据传输步骤，最后执行游戏服务器中的光标控制步骤；

在所述手持枪控数据处理步骤中包括如下步骤：

A.初始化步骤；

B.数据获取步骤，实时获取陀螺仪、加速度计、地磁计本身的x、y、z三个方向的数据；

C.数据融合步骤，利用四元数以及融合方法计算出当前手持枪控单元相对于设定坐标系的位置，也即欧拉角；

D.数据处理步骤，用步骤C中的当前位置减去步骤A中的初始位置得出手持枪控单元相对于初始状态发生的旋转量；

数据传输步骤，将步骤D中得到的旋转量传输至游戏服务器；

光标控制步骤，将旋转量转换成屏幕上光标的移动距离，从而控制光标的移动；

在所述步骤A中包括：

设定坐标系，取垂直地面向上为Z，地理正北方为X，地理正东方为Y；获取传感器的初始状态数据，初始状态数据包括陀螺仪、加速度计、地磁计本身的x、y、z三个方向的初始化数据；

将初始化的传感器数据转换成游戏枪本身相对于坐标系的初始位置，即初始欧拉角。

2.根据权利要求1所述的游戏枪定位方法，其特征在于：在所述步骤B中，实时获取陀螺仪、加速度计、地磁计本身的x、y、z三个方向的数据，并做滤波处理；在所述步骤D中，用步骤C中的当前位置减去步骤A中的初始位置得出手持枪控单元相对于初始状态发生的旋转量，并做滤波处理。

3.根据权利要求2所述的游戏枪定位方法，其特征在于：在所述步骤B和所述步骤D中的滤波处理采用加权平均数字滤波方法进行滤波。

4.根据权利要求3所述的游戏枪定位方法，其特征在于：在所述数据传输步骤中，将步骤D中得到的旋转量无线传输到数据接收模块，再通过以太网将数据接收模块内的旋转量传输至游戏服务器。

5.根据权利要求1至4任一项所述的游戏枪定位方法，其特征在于：在所述步骤C中包括四元数旋转、四元数偏微分方程以及姿态的融合解算。

6.一种基于传感器的游戏枪定位系统，其特征在于，首先执行手持枪控数据处理单元，然后执行数据传输单元，最后执行游戏服务器中的光标控制单元；

在所述手持枪控数据处理单元中包括：

初始化模块；

数据获取模块，用于实时获取陀螺仪、加速度计、地磁计本身的x、y、z三个方向的数据；

数据融合模块，用于利用四元数以及融合方法计算出当前手持枪控单元相对于设定坐标系的位置，也即欧拉角；

数据处理模块，用于通过数据融合模块中的当前位置减去步初始化模块中的初始位置得出手持枪控单元相对于初始状态发生的旋转量；

数据传输单元，用于将数据处理模块中得到的旋转量传输至游戏服务器；光标控制模块，用于将旋转量转换成屏幕上光标的移动距离，从而控制光标的移动；

在所述初始化模块中包括：

设定坐标系，取垂直地面向上为Z，地理正北方为X，地理正东方为Y；

获取传感器的初始状态数据，初始状态数据包括陀螺仪、加速度计、地磁计本身的x、y、z三个方向的初始化数据；

将初始化的传感器数据转换成游戏枪本身相对于坐标系的初始位置，即初始欧拉角。

7.根据权利要求6所述的游戏枪定位系统，其特征在于：在所述数据获取模块中，实时获取陀螺仪、加速度计、地磁计本身的x、y、z三个方向的数据，并做滤波处理；在所述数据处理模块中，用于通过数据融合模块中的当前位置减去步初始化模块中的初始位置得出手持枪控单元相对于初始状态发生的旋转量，并做滤波处理。

8.根据权利要求7所述的游戏枪定位系统，其特征在于：在所述数据获取模块和所述数据处理模块中的滤波处理采用加权平均数字滤波方法进行滤波。

9.根据权利要求8所述的游戏枪定位系统，其特征在于：在所述数据传输单元中，将数据处理模块中得到的旋转量无线传输到数据接收模块，再通过以太网将数据接收模块内的旋转量传输至游戏服务器。

10.根据权利要求6至9任一项所述的游戏枪定位系统，其特征在于：在所述数据融合模块中包括四元数旋转、四元数偏微分方程以及姿态的融合解算。