CN104515532A - 基于蓝牙的人体运动仿真装置 - Google Patents

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    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality

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Abstract

基于蓝牙的人体运动仿真装置。每个子模块包括如下六个部分，（1）与（2）分别是是一个三轴加速度传感器与一个三轴的陀螺仪组成的感应芯片MPU6050，（3）是一个三轴磁场计RMG144，这两个传感芯片通过I2C总线，将感应到的各个轴的加速度、加速度及磁场强度发送给主处理器（4），中央处理器(4)将这几个传感器传过来的数据进行数字滤波，使信号能够有效的抗干扰。然后将这些数据进行封包、加纠正码等操作。以便让传输过程的误码错误降到最低。将这些数据发送到无线发射模块(6)。电源模块(5)负责整个系统的供电。接收模块(7)负责接收和解码，能够将多路的无线数据接收整合，发送给USBHOST模块(8)，将数据处理成计算机系统(9)能识别的计算机数据。计算机(9)将接收到的各个子模块数据，进行处理和建模，完成建立描绘人体运动起来后空间轨迹系统的任务。

Description

基于蓝牙的人体运动仿真装置
技术领域
本发明本发明涉及一种人体运动仿真模块，具体地说是涉及一种基于蓝牙的人体运动仿真装置。
背景技术
人体运动仿真技术在高科技领域使用的很多，但是在民用领域，尤其是家常生活中还是由于高成本、低精度而影响了它的推广和使用。本发明一种便携式空间无线定位系统，通过将惯性捷联陀螺仪以及空间磁场感应装置，集成在一个很小的模块上。通过集成手段，可以在计算机中远距离无线测量所属模块的空间运动轨迹。然后通过将这些模块分布到运动所需要测试的人体各个部位。当人体运动后，就可以在空间描绘出运动轨迹，能够非常精确的再现运动的每一个过程。可以运用在仿生控制，影视、娱乐等等方面。通过集成高性能低价格的MEMS器件，以及多种校正算法，实现了便携和低成本的无线定位系统。
发明内容
本发明的目的是克服了现有技术中的不足，提供了一种基于蓝牙的人体运动仿真装置，能够高效的处理实时的人体运动仿真，根据各个子模块无线传输的数据，应用在大量场合。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：
本发明要解决的技术问题是提供一种无线定位设备，通过磁场、陀螺仪和加速度传感器，能够高效的处理实时的人体运动仿真，根据人体的不同状态完成对周边各种设备的控制。为解决上述技术问题，本发明包括如下几个部分：每个子模块包括如下六个部分，1与2分别是是一个三轴加速度传感器与一个三轴的陀螺仪组成的感应芯片MPU6050，3是一个三轴磁场计RM G144，这两个传感芯片通过I2C总线，将感应到的各个轴的加速度、加速度及磁场强度发送给主处理器4，中央处理器4将这几个传感器传过来的数据进行数字滤波，使信号能够有效的抗干扰。然后将这些数据进行封包、加纠正码等操作。以便让传输过程的误码错误降到最低。将这些数据发送到无线发射模块6。电源模块5负责整个系统的供电。
接收模块7负责接收和解码，能够将多路的无线数据接收整合，发送给USB HOST模块8，将数据处理成计算机系统9能识别的计算机数据。计算机 9将接收到的各个子模块数据，进行处理和建模，完成建立描绘人体运动起来后空间轨迹系统的任务。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
    本发明一种便携式空间无线定位系统，通过将惯性捷联陀螺仪以及空间磁场感应装置，集成在一个很小的模块上。通过集成手段，可以在计算机中远距离无线测量所属模块的空间运动轨迹。然后通过将这些模块分布到运动所需要测试的人体各个部位。当人体运动后，就可以在空间描绘出运动轨迹，能够非常精确的再现运动的每一个过程。可以运用在仿生控制，影视、娱乐等等方面。通过集成高性能低价格的MEMS器件，以及多种校正算法，实现了便携和低成本的无线定位系统。
附图说明
图1是本发明一种基于蓝牙的人体运动仿真装置的结构示意图
图2是本发明一种基于蓝牙的人体运动仿真装置的流程示意图
图3是本发明一种基于蓝牙的人体运动仿真装置分布的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
如图1所示，1与2分别是是一个三轴加速度传感器与一个三轴的陀螺仪组成的感应芯片MPU6050，3是一个三轴磁场计RM G144，这两个传感芯片通过I2C总线，将感应到的各个轴的加速度、加速度及磁场强度发送给主处理器4。
中央处理器4将这几个传感器传过来的数据进行数字滤波，使信号能够有效的抗干扰。
然后将这些数据进行封包、加纠正码等操作。以便让传输过程的误码错误降到最低。然后将这些数据发送到无线发射模块6。
电源模块5负责整个系统的供电。接收模块7负责接收和解码，将每个子模块所发出的信息整合和处理之后，发送给USB HOST设备8，USB HOST模块8将数据处理成计算机系统9能识别的计算机数据，发射和接收模块6、7均采用蓝牙设备。
如图2所示，是计算机系统9进行空间计算所需要的步骤。首先确定绝对的空间坐标系。首先开机后9确定初始状态下角速度为0的时候，各个轴的加速度值，确定这三个轴的加速度合力值及其方向。确定此时的三个轴的磁场强度值，解算出他们的合磁场大小方向。
如图3所示，以重力方向为Z轴的负方向，以磁力方向为Y轴正方向，取正交与这两个方向的唯一方向为X轴，并且以右手定理确定X轴的正方向。此时便可以摆脱芯片所处的位置，实时的确定空间所处的位置，描绘出在绝对空间中，定位芯片所移动过的位置。
完成初始化之后，计算机9根据实时的获取加速度传感器1和陀螺仪传感器2的各轴的加速度信息及加速度信息。利用如上文所描述建立的绝对坐标系，根据每个轴的加速度积分算出当前速度值，再积分算出每个轴的位移值。根据角速度值，积分算出当前的角度。然后将这些数据记录到数据库之中。
获得当前的各个轴加速度后，根据角度的变化量，实时的计算出当前的重力所应该处于的角度，再由上文初始化过程中重力的大小，分别计算重力在三个绝对坐标系上的分量，并剔除掉。
然后根据三轴磁力传感器3实时的数据，与获得的角度、速度信息比对，做两个数据的加权纠正。以确保加速度值的非线性变化及陀螺仪的零漂等误差不会再最终的数据中产生累积的误差，保证系统运行的稳定性。
完成以上的计算后，就可以实时的在空间坐标系中标定当前空间轨迹定位系统所处的三轴坐标点，也可以实时的获取它的当前速度、角度、加速度。将这些数据全部记录到中央处理器缓存中的数据库中，以备判别的程序实时调用。
之后完成姿态的演算和动作信号的判别。可以由上文的数据库中的数据判断是否完成了一系列运动，以及当前所处的状态。
    计算机系统9将实时收集到的各个子模块的位置信息存储起来，通过集成手段，可以在计算机9中远距离无线测量所属模块的空间运动轨迹。然后通过将这些模块分布到运动所需要测试的人体各个部位。当人体运动后，就可以在空间描绘出运动轨迹，能够非常精确的再现运动的每一个过程。可以运用在仿生控制，影视、娱乐等等方面。
    如图3所示就是人体分布的各个子模块的位置为1，在背后有负责接收的模块7，它负责接收和解码，能够将多路的无线数据接收整合，发送给USB HOST模块8。
本发明中涉及的未说明部份与现有技术相同或采用现有技术加以实现。

Claims (2)

1.一种便携式空间无线定位系统由：每个子模块包括如下六个部分，（1）与（2）分别是是一个三轴加速度传感器与一个三轴的陀螺仪组成的感应芯片MPU6050，（3）是一个三轴磁场计RM G144，这两个传感芯片通过I2C总线，将感应到的各个轴的加速度、加速度及磁场强度发送给主处理器（4）。
2.根据权利要求1所述的一种便携式空间无线定位系统，其特征是：（1）（2）（3）传感芯片通过I2C总线，将感应到的各个轴的加速度、加速度及磁场强度发送给主处理器（4），接收模块（7）负责接收和解码，能够将多路的无线数据接收整合，发送给USB HOST模块（8），将数据处理成计算机系统（9）能识别的计算机数据，计算机（9）将接收到的各个子模块数据，进行处理和建模，通过将这些模块分布到运动所需要测试的人体各个部位，当人体运动后，就可以在空间描绘出运动轨迹，能够非常精确的再现运动的每一个过程，完成建立描绘人体运动起来后空间轨迹系统的任务。
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