CN107368186A - Ar或vr系统及计算其中从机馈感增益变化量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种AR或VR系统及计算其中从机馈感增益变化量的方法，其中该方法包括：分别对相邻两个时刻的第一姿态矩阵和第二姿态矩阵进行解算，得到后一时刻的主机坐标和从机坐标，第一姿态矩阵包括主机的线加速度、角加速度和偏转角，第二姿态矩阵包括从机的线加速度、角加速度和偏转角；对当前采样周期内每个时刻从机相对于主机的坐标进行向量积分，得到从机的运动轨迹；根据由运动轨迹计算出的球面位移，以及球面位移与馈感增益变化量之间的对应关系，计算从机的馈感增益变化量。可以根据该馈感增益变化量确定出从机的体感反馈的强度；不用在AR系统或VR系统的从机上外接一个固定位置的传感收发装置，便于用户携带VR产品或AR产品。

Description

AR或VR系统及计算其中从机馈感增益变化量的方法

技术领域

本发明涉及增强现实技术领域和虚拟现实技术领域，尤其涉及一种AR或VR系统及计算其中从机馈感增益变化量的方法。

背景技术

随着增强现实(Augmented Reality，简称AR)技术以及虚拟现实(VirtualReality，简称VR)技术的不断发展和进步，AR系统和VR系统开始慢慢的应用到各领域中。AR系统和VR系统一般由主控制机和从操作机组成，即由主机和从机组成；主机一般是头戴移动设备或手持移动设备，主机负责系统控制和数据处理；从机一般是穿戴设备或操控设备，从机实现体感反馈等，其中，体感反馈包括震动量反馈、音量反馈等等。目前在AR系统和VR系统的产品中，由于从机是移动性的设备，从机会产生运动，从机的运动会影响到整个系统的馈感输入情况以及馈感输出情况。

现有技术中，可以将从机连接至少一个传感收发装置，传感收发装置例如有激光扫描定位仪、红外光感距离传感器等等；需要将传感收发装置固定住。可以获取传感收发装置检测到的从机到主机之间的相对位置，然后根据该相对位置去调节系统的从机馈感增益，进而可以根据从机馈感增益，调节从机的体感反馈的强度，使得用户在从机上感受到体感反馈，例如，感受到震动。

然而现有技术中，在AR系统或VR系统的产品中，因为需要将从机外接至少一个传感收发装置，且这些传感收发装置是需要被固定住的，进而使得用户不便于携带AR或VR产品，现有的方式灵活性较差，用户体验较低。

发明内容

本发明提供一种AR或VR系统及计算其中从机馈感增益变化量的方法，用以解决现有技术中需要将从机外接至少一个传感收发装置，且传感收发装置是需要固定住的，进而不便于用户携带VR产品或AR产品，并且这种方式不灵活，用户体检较差的问题。

本发明的一方面是提供一种计算AR或VR系统中从机馈感增益变化量的方法，包括：

分别对相邻两个时刻的第一姿态矩阵和第二姿态矩阵进行解算，得到后一时刻的主机坐标和从机坐标；其中，第一姿态矩阵包括主机的线加速度、角加速度和偏转角，第二姿态矩阵包括从机的线加速度、角加速度和偏转角；

对当前采样周期内每个时刻从机相对于主机的坐标进行向量积分，得到从机的运动轨迹；

根据由所述运动轨迹计算出的球面位移，以及球面位移与馈感增益变化量之间的对应关系，计算从机的馈感增益变化量。

本发明的又一方面是提供一种计算AR或VR系统中从机馈感增益变化量的装置，包括：

解算模块，用于分别对相邻两个时刻的第一姿态矩阵和第二姿态矩阵进行解算，得到后一时刻的主机坐标和从机坐标；其中，第一姿态矩阵包括主机的线加速度、角加速度和偏转角，第二姿态矩阵包括从机的线加速度、角加速度和偏转角。

第一积分模块，用于对当前采样周期内每个时刻从机相对于主机的坐标进行向量积分，得到从机的运动轨迹。

计算模块，用于根据由所述运动轨迹计算出的球面位移，以及球面位移与馈感增益变化量之间的对应关系，计算从机的馈感增益变化量。

本发明的另一方面是提供一种AR或VR系统，包括主机和从机，其特征在于，所述系统还包括：

存储器，用于存储计算机程序；

以及处理器，用于执行所述计算机程序，以实现如权利要求1-8任一项所述的方法。

本发明的技术效果是：通过分别对相邻两个时刻的第一姿态矩阵和第二姿态矩阵进行解算，得到后一时刻的主机坐标和从机坐标；其中，第一姿态矩阵包括主机的线加速度、角加速度和偏转角，第二姿态矩阵包括从机的线加速度、角加速度和偏转角；对当前采样周期内每个时刻从机相对于主机的坐标进行向量积分，得到从机的运动轨迹；根据由运动轨迹计算出的球面位移，以及球面位移与馈感增益变化量之间的对应关系，计算从机的馈感增益变化量。进而提供了计算出AR系统或VR系统的从机上的馈感增益变化量的方法，使得AR系统或VR系统可以根据该馈感增益变化量确定出从机的体感反馈的强度；进而不再需要在AR系统或VR系统的从机上外接一个固定位置的传感收发装置，便于用户携带VR产品或AR产品，提供的方法使得AR系统或VR系统灵活的确定出从机上的馈感增益变化量，提高了用户体验。

附图说明

图1为本发明实施例提供的计算AR或VR系统中从机馈感增益变化量的方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的计算AR或VR系统中从机馈感增益变化量的方法中的主机与动机的相对位置示意图一；

图3为本发明实施例提供的计算AR或VR系统中从机馈感增益变化量的方法中的主机与动机的相对位置示意图二；

图4为本发明实施例提供的计算AR或VR系统中从机馈感增益变化量的方法中的主机与动机的相对位置示意图三；

图5为本发明实施例提供的计算AR或VR系统中从机馈感增益变化量的装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的计算AR或VR系统中从机馈感增益变化量的装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的AR或VR系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的计算AR或VR系统中从机馈感增益变化量的方法的流程图，如图1所示，本实施例的方法，包括：

步骤101、分别对相邻两个时刻的第一姿态矩阵和第二姿态矩阵进行解算，得到后一时刻的主机坐标和从机坐标；其中，第一姿态矩阵包括主机的线加速度、角加速度和偏转角，第二姿态矩阵包括从机的线加速度、角加速度和偏转角。

在可选的一种实施方式中，在初始时刻，利用主机中的主传感器测量主机坐标，以及利用从机中的从传感器测量从机坐标。

在本实施例中，具体的，一个虚拟现实系统或者一个增强现实系统，是由一个主机和一个从机构成的，主机一般是头戴移动设备或手持移动设备，从机一般是穿戴设备或操控设备，从机例如有操控手柄、智能腕带等等。本实施例对于主机的具体结构和设备类型、从机的具体结构和设备类型不做限定。在主机和从机中会分别设置各种传感器，例如有定位传感器和姿态传感器，其中，定位传感器例如有超声波传感器、红外传感器、激光传感器，姿态传感器例如有加速度传感器、地磁传感器、陀螺仪。本实施例对于主机、从机中包括的传感器的类型和个数不做限定。

在虚拟现实系统或者增强现实系统初始启动的时候，需要初始化主机和从机，进而初始化主机的传感器系统、从机的传感器系统；在初始化的时候，主机的处理器需要检测是否存在与当前主机连接的从机；若存在与当前主机连接的从机，即确定存在与当前主机匹配的外置从机，然后可以执行步骤101了；若不存在与当前主机连接的从机，即确定不存在与当前主机匹配的外置从机，然后就需要主机进入到等待连接状态。

在以上过程中，在确定存在与当前主机匹配的外置从机之后，在初始时刻的时候，主机的处理器去确定主机在初始时刻下的主机坐标，具体来说，主机的处理器利用主机中的主传感器测量初始时刻下的主机坐标，或者，也可以通过全球定位系统(GlobalPositioning System，简称GPS)、网络获取、无线宽带(Wireless Fidelity，简称wifi)等方式去获取到初始时刻下的主机坐标；同时，在初始时刻的时候，主机的处理器可以通过设置在主机上的加速度仪获取到主机在初始时刻下的线加速度ω_Am，可以通过设置在主机上的陀螺仪获取到主机在初始时刻下的角加速度θ_Am，可以通过设置在主机上的地磁传感器获取到主机在初始时刻下的位置方向、和偏转角然后，主机的处理器可以利用主机在初始时刻下的线加速度ω_Am、角加速度θ_Am和偏转角建立主机在初始时刻下的第一姿态矩阵

举例来说，初始时刻下的第一姿态矩阵可以采用以下公式进行计算：

其中，在该公式中，是地理坐标系(Geographic CoordinateSystem)相对于载体坐标系的方向余弦矩阵，其中，载体坐标系为主机坐标所在坐标系；本实施中的关于姿态矩阵的计算过程都可以参考该公式。

在初始时刻的时候，主机的处理器去确定从机在初始时刻下的从机坐标，具体来说，主机的处理器通过一个从传感器，获取到从机在初始时刻下的从机坐标，其中，该初始时刻下的从机坐标所在的坐标系的原点，是初始时刻下的主机坐标，且该从传感器可以采用一个相对位移传感器；由于在从机上设置了多种传感器，主机与从机连接，主机的处理器可以通过设置在从机上的加速度仪获取到从机的线加速度，可以通过设置在从机上的陀螺仪获取到从机的角加速度，可以通过设置在从机上的地磁传感器获取到从机的位置方向和偏转角，从而在初始时刻的时候，主机的处理器可以获取到从机在初始时刻下的线加速度ω_Bm、角加速度θ_Bm，以及偏转角然后主机的处理器根据初始时刻下的线加速度ω_Bm、角加速度θ_Bm，以及偏转角建立从机在初始时刻下的第二姿态矩阵

主机的处理器可以设置采样时间周期，如果当前采样时间周期T是从初始时刻开始的，那么当前采样时间周期T的第一时刻的主机坐标P_T1是初始时刻的主机坐标，主机在第一时刻下的第一姿态矩阵是初始时刻的第一姿态矩阵第一时刻的从机坐标Q_T1是初始时刻的从机坐标，从机在第一时刻下的第二姿态矩阵是初始时刻的第二姿态矩阵其中，此时的第一时刻的从机坐标Q′_T1也是第一时刻的从机相对于主机的坐标Q_T1；如果当前采样时间周期T不是从初始时刻开始的，那么当前采样时间周期T的第一时刻的主机坐标P_T1是根据前一个采样时间周期的最后一个时刻的第一姿态矩阵与当前采样时间周期T的第一时刻的第一姿态矩阵解算出来，主机在第一时刻下的第一姿态矩阵根据主机在当前采样时间周期T的第一时刻下的线加速度ω_A1、角加速度θ_A1以及偏转角建立的，第一时刻的从机坐标Q′_T1是根据前一个采样时间周期的最后一个时刻的第二姿态矩阵与当前采样时间周期T的第一时刻的第二姿态矩阵解算出来，从机在第一时刻下的第二姿态矩阵是根据从机在当前采样时间周期T的第一时刻下的线加速度ω_B1、角加速度θ_B1以及偏转角建立的。

已经确定出了当前采样时间周期T的第一时刻的主机坐标P_T1以及第一姿态矩阵并确定出了当前采样时间周期T的第一时刻的从机坐标Q_T1以及第二姿态矩阵然后，由于主机的处理器已经将当前采样时间周期T划分为x个时刻，随着主机和从机在该采样时间周期T的运行，针对于采样时间周期T上的第二时刻来说，主机上的加速度仪获取到主机在第二时刻下的线加速度ω_A2，主机上的陀螺仪获取到主机在第二时刻下的角加速度θ_A2，主机上的地磁传感器获取到主机在第二时刻下的偏转角然后主机的处理器可以获取到主机上的加速度仪、陀螺仪、地磁传感器所获取到的各信息，然后主机的处理器根据线加速度ω_A2、角加速度θ_A2以及偏转角建立主机在第二时刻下的第一姿态矩阵采用四元数方法对第一时刻下的第一姿态矩阵和第二时刻下的第一姿态矩阵进行解算，可以得到主机在第二时刻下的主机坐标P_T2。

其中，对四元数方法进行简单的介绍，四元数是由1个实数3个虚数组成的包含4个实元的超复数，其形式为与四元数S之间的关系式为：四元数方法可以参见2014年12月在《导航定位学报》上发表的论文《手机陀螺仪与加速度计联合定位初步分析》，2011年在《宇航学报》上发表的论文《一种非合作目标相对位置和姿态确定方法》，2009年在《系统仿真学报》上发表的论文《全角度姿态角解算方法研究与仿真》。

同时，针对于采样时间周期T上的第二时刻来说，从机上的加速度仪获取到从机在第二时刻下的线加速度ω_B2，从机上的陀螺仪获取到从机在第二时刻下的角加速度θ_B2，从机上的地磁传感器获取到从机在第二时刻下的偏转角然后主机的处理器可以获取到从机上的加速度仪、陀螺仪、地磁传感器所获取到的各信息，然后主机的处理器根据线加速度ω_B2、角加速度θ_B2以及偏转角建立从机在第二时刻下的第二姿态矩阵主机的处理器采用四元数方法对从机在第一时刻下的第二姿态矩阵以及从机在第二时刻下的第二姿态矩阵进行解算，得到从机在第二时刻下的从机坐标Q′_T2。

然后，针对当前采样时间周期T上的第三时刻来说，主机的处理器根据主机在第三时刻下的根据线加速度ω_A3、角加速度θ_A3以及偏转角建立主机在第三时刻下的第一姿态矩阵然后，主机的处理器采用四元数方法对第二时刻下的第一姿态矩阵以及主机在第三时刻下的第一姿态矩阵进行解算，得到主机在第三时刻下的主机位置坐标P_T3。同时，针对当前采样时间周期T上的第三时刻来说，主机的处理器根据从机在第三时刻下的根据线加速度ω_B3、角加速度θ_B3以及偏转角建立从机在第三时刻下的第二姿态矩阵然后，主机的处理器采用四元数方法对从机在第二时刻下的第二姿态矩阵以及从机在第三时刻下的第二姿态矩阵进行解算，得到从机在第三时刻下的从机位置坐标Q′_T3。

依次类推，针对于该采样时间周期T的第三时刻之后的每一个时刻来说，主机的处理器都可以建立第一姿态矩阵和第二姿态矩阵；进而，主机的处理器可以建立主机在每一个时刻下的第一姿态矩阵以及从机在每一个时刻下的第二姿态矩阵其中，t∈[1,x]，t为正整数。在建立姿态矩阵的过程中，主机的处理器可以对第t-1时刻的第一姿态矩阵与第t时刻的第一姿态矩阵进行解算，计算出与第t-1时刻相邻的第t时刻下的主机坐标P_Tt，并且，对对第t-1时刻的第二姿态矩阵与第t时刻的第二姿态矩阵进行解算，计算出与第t-1时刻相邻的第t时刻下的从机坐标Q′_Tt，其中，t∈[1,T]，t为正整数。

并且，主机的处理器可以将主机在每一个时刻下线加速度ω_At、角加速度θ_At以及偏转角从机在每一个时刻下线加速度ω_Bt、角加速度θ_Bt以及偏转角每一个时刻下的第一姿态矩阵和第二姿态矩阵以及每一个时刻下的主机坐标P_Tt和从机坐标Q′_Tt等等数据都存储到主机的存储器中。

步骤102、对当前采样周期内每个时刻从机相对于主机的坐标进行向量积分，得到从机的运动轨迹。

在可选的一种实施方式中，在步骤102之前，还可以包括：将从机坐标变换到主机坐标的坐标系下，得到从机相对于主机的坐标。

在可选的一种实施方式中，步骤102具体包括：对当前采样周期内所有相邻时刻从机相对于主机的坐标执行以下步骤：对后一时刻与前一时刻的坐标之差的和进行积分，得到从机的运动轨迹。

在本实施例中，具体的，在步骤101之后，需要将当前采样时间周期T的每一个时刻的从机坐标变换到主机坐标的坐标系下。具体来说，如果当前采样时间周期T是从初始时刻开始的，那么第一时刻的从机坐标Q_T1是初始时刻的从机坐标，由于该初始时刻下的从机坐标所在的坐标系的原点是初始时刻下的主机坐标，从而此时的第一时刻的从机坐标Q′_T1也是第一时刻的从机相对于主机的坐标Q_T1；如果当前采样时间周期T不是从初始时刻开始的，那么可以得到当前采样时间周期T的第一时刻的主机坐标P_T1，且第一时刻的从机坐标Q′_T1是根据前一个采样时间周期的最后一个时刻的第二姿态矩阵与当前采样时间周期T的第一时刻的第二姿态矩阵解算出来，此时需要将第一时刻的从机坐标Q′_T1是变换到以第一时刻的主机坐标P_T1为原点的坐标系下，得到第一时刻的从机相对于主机的坐标Q_T1，其中，以第一时刻的主机坐标P_T1为原点的坐标系的x轴、y轴、z轴的方向，分别与第一时刻的主机坐标P_T1所在的坐标系的x轴、y轴、z轴的方向相同。图2为本发明实施例提供的计算AR或VR系统中从机馈感增益变化量的方法中的主机与动机的相对位置示意图一，如图2所示，已经确定出了当前采样时间周期T的第一时刻的主机坐标P_T1以及第一姿态矩阵并确定出了当前采样时间周期T的第一时刻的从机相对于主机的坐标Q_T1以及第二姿态矩阵

然后，针对于采样时间周期T上的第二时刻来说，图3为本发明实施例提供的计算AR或VR系统中从机馈感增益变化量的方法中的主机与动机的相对位置示意图二，如图3所示，可以得到当前采样时间周期T的第二时刻的主机坐标P_T2、第一姿态矩阵以及第二姿态矩阵主机的处理器将第二时刻的从机坐标Q′_T2变换到以第二时刻的主机坐标P_T2作为原点的坐标系下，得到第二时刻的从机相对于主机的坐标Q_T2，其中，以第二时刻的主机坐标P_T2为原点的坐标系的x轴、y轴、z轴的方向，分别与第二时刻的主机坐标P_T2所在的坐标系的x轴、y轴、z轴的方向相同。

然后，针对于采样时间周期T上的第三时刻来说，主机的处理器将第三时刻的从机坐标Q′_T3变换到以第三时刻的主机坐标P_T3作为原点的坐标系下，得到第三时刻的从机相对于主机的坐标Q_T3，其中，以第三时刻的主机坐标P_T3为原点的坐标系的x轴、y轴、z轴的方向，分别与第三时刻的主机坐标P_T3所在的坐标系的x轴、y轴、z轴的方向相同。

以此类推，针对于采样时间周期T上的第t时刻来说，主机的处理器可以将第t时刻的从机坐标Q′_Tt变换到以第t时刻的主机坐标P_Tt作为原点的坐标系下，得到第t时刻的从机相对于主机的坐标Q_Tt，其中，以第t时刻的主机坐标P_Tt为原点的坐标系的x轴、y轴、z轴的方向，分别与第t时刻的主机坐标P_Tt所在的坐标系的x轴、y轴、z轴的方向相同，且t∈[1,x]，t为正整数。

然后，主机的处理器对当前采样周期T内每个时刻的从机相对于主机的坐标Q_Tt进行向量积分的处理，得到从机的运动轨迹具体来说，主机的处理器针对于当前采样周期T内的每一对相邻时刻来说，主机的处理器将相邻时刻中的后一时刻的从机相对于主机的坐标，减去前一时刻的从机相对于主机的坐标，得到相邻时刻之间的从机位置向量；根据以上方法，随着主机和从机在该采样时间周期T的运行，主机的处理器可以将第二时刻的从机相对于主机的坐标Q_T2(x₂,y₂,z₂)，减去第一时刻的从机相对于主机的坐标Q_T1(x₁,y₁,z₁)，得到第二时刻对于第一时刻的从机位置向量S₁(x₂-x₁,y₂-y₁,z₂-z₁)；然后，主机的处理器可以将第三时刻的从机相对于主机的坐标Q_T3(x₃,y₃,z₃)，减去第二时刻的从机相对于主机的坐标Q_T2(x₂,y₂,z₂)，得到第三时刻对于第二时刻的从机位置向量S₂(x₃-x₂,y₃-y₂,z₃-z₂)；依次类推，主机的处理器将第t时刻的从机相对于主机的坐标Q_Tt(x_t,y_t,z_t)，减去第t-时刻的从机相对于主机的坐标Q_Tt-1(x_t-1,y_t-1,z_t-1)，得到第t时刻对于第t-1时刻的从机位置向量S_t-1(x_t-x_t-1,y_t-y_t-1,z_t-z_t-1)，其中，t∈[1,x]，t为正整数；然后，主机的处理器对当前采样时间周期T内的所有从机位置向量S_t-1进行积分运算，可以得到从机的运动轨迹

步骤103、根据由运动轨迹计算出的球面位移，以及球面位移与馈感增益变化量之间的对应关系，计算从机的馈感增益变化量。

在可选的一种实施方式中，由运动轨迹计算球面位移，包括：在运动轨迹中截取预设时长的部分运动轨迹，并将部分运动轨迹作为球面位移。

在可选的一种实施方式中，当步长不同时，球面位移与馈感增益变化量之间的对应关系也不同；若当前采样周期与上一采样周期的球面位移之差大于预设阈值，则减小步长，若上一采样周期与当前采样周期的球面位移之差大于预设阈值，增加步长。

在本实施例中，具体的，主机的处理器根据从机的运动轨迹推算出从机的球面位移值具体来说，由于从机的运动轨迹是一个采样时间周期T内的从机运动轨迹的变化情况，可以截取当前采样时间周期T内的一段时长内的从机的运动轨迹作为从机的球面位移

然后，主机的处理器需要将计算当前采样时间周期T的球面位移减去前一采样时间周期T的球面位移得到一个差值，然后判断该差值是否大于预设阈值；如果主机的处理器确定该差值大于预设阈值，那么需要减小步长。同时，主机的处理器需要将前一采样时间周期T的球面位移减去当前采样时间周期T的球面位移得到一个差值，然后判断该差值是否大于预设阈值；若确定主机的处理器确定该差值大于预设阈值，那么需要增加步长。

在可选的一种实施方式中，主机的处理器可以判断当前采样时间周期T的球面位移与前一采样时间周期T的球面位移之间关系；主机的处理器如果确定可以确定从机的位移量增大，则需要减小步长；主机的处理器如果确定可以确定从机的位移量减小，则需要增加步长。

然后，由于球面位移与馈感增益变化量Y之间存在一定的对应关系，并且不同的步长，对应不同的上述对应关系；从而，主机的处理器需要根据当前确定出的步长，确定出上述对应关系是怎样的。举例来说，当前步长n＝10cm的时候，当时馈感增益变化量Y＝Y(1)，当时馈感增益变化量Y＝Y(2)，当时馈感增益变化量Y＝Y(3)，以此类推，当时馈感增益变化量Y＝Y(a)，其中a为正整数，不同的a值对应着不同的Y(a)值。再举例来说，当前步长n＝5cm的时候，当时馈感增益变化量Y＝Y(1)，当时馈感增益变化量Y＝Y(2)，当时馈感增益变化量Y＝Y(3)，以此类推，当时馈感增益变化量Y＝Y(b)，其中b为正整数，不同的b值对应着不同的Y(b)值。

然后，主机的处理器确定出了球面位移与馈感增益变化量之间的对应关系之后，主机的处理器就可以根据当前采样时间周期的从机的球面位移确定与当前的球面位移对应的馈感增益变化量Y了。同时，主机的处理器可以根据从机的球面位移的方向来确定馈感增益变化量Y的正负，例如，当前的采样时间周期T的从机的球面位移的方向表征为负方向，则馈感增益变化量Y取负数，当前采样时间周期T的从机的球面位移的方向表征为正方向，则馈感增益变化量Y取正数。举例来说，当前步长n＝10cm的时候，当时馈感增益变化量Y＝Y(1)，当时馈感增益变化量Y＝Y(2)，当时馈感增益变化量Y＝Y(3)；那么如果此时的步长n＝10cm，且前采样时间周期T的从机的球面位移则可以确定此时的馈感增益变化量Y＝Y(1)，其中Y(1)取值为20，并且此时的从机的球面位移的方向表征为正方向，则最终确定馈感增益变化量Y＝20；如果此时的步长n＝10cm，且前采样时间周期T的从机的球面位移则可以确定此时的馈感增益变化量Y＝Y(2)，其中Y(2)取值为30，并且此时的从机的球面位移的方向表征为负方向，则最终确定馈感增益变化量Y＝-30。

本实施例通过分别对相邻两个时刻的第一姿态矩阵和第二姿态矩阵进行解算，得到后一时刻的主机坐标和从机坐标；其中，第一姿态矩阵包括主机的线加速度、角加速度和偏转角，第二姿态矩阵包括从机的线加速度、角加速度和偏转角；对当前采样周期内每个时刻从机相对于主机的坐标进行向量积分，得到从机的运动轨迹；根据由运动轨迹计算出的球面位移，以及球面位移与馈感增益变化量之间的对应关系，计算从机的馈感增益变化量。进而提供了计算出AR系统或VR系统的从机上的馈感增益变化量的方法，使得AR系统或VR系统可以根据该馈感增益变化量确定出从机的体感反馈的强度；进而不再需要在AR系统或VR系统的从机上外接一个固定位置的传感收发装置，便于用户携带VR产品或AR产品，提供的方法使得AR系统或VR系统灵活的确定出从机上的馈感增益变化量，提高了用户体验。

在可选的一种实施方式中，上述方法还包括以下步骤：

根据输入的目标增益，校准从机的初始馈感增益。

在本实施例中，具体的，在步骤101之前，用户在初始使用从机的时候，用户会根据自身的需求去调节出一个目标增益。例如，在用户需要调节音量的时候，该目标增益为用户根据自身对于音量的需求，在从机或主机上调节出的一个用户满意的初始音量值；在用户需要调节震动量的时候，该目标增益为用户根据自身对于震动量的需求，在从机或主机上调节出的一个用户满意的初始震动量。

然后主机获取到该目标增益，主机的处理器将获取到的目标增益作为初始增益值XdB；或者，主机的处理器将目标增益与一个预设调节值进行数学计算，进而得到一个初始增益值XdB，例如，将目标增益减去预设调节值得到初始增益值，或将目标增益加上预设调节值得到初始增益值。同时，主机的存储器可以将获取到的初始增益值XdB进行存储。

在本实施例中，若需要针对震动量去计算馈感增益变化量，则此时获取到的是震动量的初始增益值；若需要针对音量去计算馈感增益变化量，则此时获取到的是音量的初始增益值。

在可选的一种实施方式中，上述方法还包括以下步骤：

将从机的初始馈感增益与馈感增益变化量的和，作为从机的馈感增益。

在本实施例中，具体的，在步骤103之后，主机的处理器根据从机的初始增益值X，以及步骤103计算出的馈感增益变化量Y，采用公式Z＝X+Y，计算出从机的馈感增益Z；或者，主机的处理器根据从机的初始增益值X，以及步骤103计算出的馈感增益变化量Y，采用其他的拟合公式或其他的计算公式，计算出从机的馈感增益Z。

在可选的一种实施方式中，上述方法还包括以下步骤：

将从机的馈感增益转换为模拟信号；将模拟信号补偿到AR系统或VR系统的控制电路中，以使控制电路调节AR系统或VR系统的从机馈感状态。

在本实施例中，具体的，在得到了从机的馈感增益Z之后，主机的处理器将从机的馈感增益Z，通过解码电路转换为模拟信号；其中，在从机的馈感增益Z表征震动量的补偿的时候，模拟信号可以为震动马达输出电流；在从机的馈感增益Z表征音量的补偿的时候，模拟信号可以为扬声器的输出电流。

然后，主机的处理器将得到的模拟信号补偿到AR系统或VR系统的控制电路中，进而控制电路调节AR系统或VR系统的体感反馈网络的馈感状态。例如，主机的处理器将震动马达输出电流的模拟信号，输出到从机的马达振子中，从机的马达振子就可以根据该震动马达输出电流的模拟信号，去提高振动频率和强度，或者去降低振动频率和强度，最终实现触感反馈随主机和从机的运动状态而自主调节的目的，使得从机在不同运动轨迹下能够反馈精确的体验感受，增强AR系统或VR系统的体验性。

在可选的一种实施方式中，上述方法还包括以下步骤：

对连续多个时刻的主机坐标进行向量积分，得到主机的运动轨迹。

在本实施例中，具体的，在步骤101之后可以得到当前采样时间周期T内的每一个时刻的主机坐标P_Tt，其中，t∈[1,T]，t为正整数。然后，主机的处理器可以将第二时刻的主机坐标P_T2(x′₂,y′₂,z′₂)，减去第一时刻的主机坐标P_T1(x′₁,y′₁,z′₁)，得到第二时刻对于第一时刻的主机位置向量SS₁(x′₂-x′₁,y′₂-y′₁,z′₂-z′₁)；然后，主机的处理器可以将第三时刻的主机坐标P_T3(x′₃,y′₃,z′₃)，减去第二时刻的主机坐标P_T2(x′₂,y′₂,z′₂)，得到第三时刻对于第二时刻的主机位置向量SS₂(x′₃-x′₂,y′₃-y′₂,z′₃-z′₂)；依次类推，主机的处理器将第t时刻的主机坐标P_Tt(x′_t,y′_t,z′_t)，减去第t-时刻的主机坐标P_Tt-1(x′_t-1,y′_t-1,z′_t-1)，得到第t时刻对于第t-1时刻的主机位置向量SS_t-1(x′_t-x′_t-1,y′_t-y′_t-1,z′_t-z′_t-1)，其中，t∈[1,x]，t为正整数；然后，主机的处理器对当前采样时间周期T内的所有主机位置向量SS_t-1进行积分运算，图4为本发明实施例提供的计算AR或VR系统中从机馈感增益变化量的方法中的主机与动机的相对位置示意图三，如图4所示，可以得到主机的运动轨迹

主机的处理器采用图形界面显示的方式将当前采样时间周期的主机的运动轨迹显示到主机或显示器上，使得用户观看到该主机的运动轨迹

图5为本发明实施例提供的计算AR或VR系统中从机馈感增益变化量的装置的结构示意图，如图5所示，本实施例的装置，包括：

解算模块31，用于分别对相邻两个时刻的第一姿态矩阵和第二姿态矩阵进行解算，得到后一时刻的主机坐标和从机坐标；其中，第一姿态矩阵包括主机的线加速度、角加速度和偏转角，第二姿态矩阵包括从机的线加速度、角加速度和偏转角。

第一积分模块32，用于对当前采样周期内每个时刻从机相对于主机的坐标进行向量积分，得到从机的运动轨迹。

计算模块33，用于根据由运动轨迹计算出的球面位移，以及球面位移与馈感增益变化量之间的对应关系，计算从机的馈感增益变化量。

在可选的一种实施方式中，解算模块31，还用于：

在初始时刻，利用主机中的主传感器测量主机坐标，以及利用从机中的从传感器测量从机坐标。

第一积分模块32，还用于：

将从机坐标变换到主机坐标的坐标系下，得到从机相对于主机的坐标。

第一积分模块32，具体用于：

对当前采样周期内所有相邻时刻从机相对于主机的坐标执行以下步骤：对后一时刻与前一时刻的坐标之差的和进行积分，得到从机的运动轨迹。

计算模块33，具体用于：

在运动轨迹中截取预设时长的部分运动轨迹，并将部分运动轨迹作为球面位移。

在可选的一种实施方式中，当步长不同时，球面位移与馈感增益变化量之间的对应关系也不同；若当前采样周期与上一采样周期的球面位移之差大于预设阈值，则减小步长，若上一采样周期与当前采样周期的球面位移之差大于预设阈值，增加步长。

本实施例的计算AR或VR系统中从机馈感增益变化量的装置可执行本发明上述实施例提供的计算AR或VR系统中从机馈感增益变化量的方法，其实现原理相类似，此处不再赘述。

本实施例通过分别对相邻两个时刻的第一姿态矩阵和第二姿态矩阵进行解算，得到后一时刻的主机坐标和从机坐标；其中，第一姿态矩阵包括主机的线加速度、角加速度和偏转角，第二姿态矩阵包括从机的线加速度、角加速度和偏转角；对当前采样周期内每个时刻从机相对于主机的坐标进行向量积分，得到从机的运动轨迹；根据由运动轨迹计算出的球面位移，以及球面位移与馈感增益变化量之间的对应关系，计算从机的馈感增益变化量。进而提供了计算出AR系统或VR系统的从机上的馈感增益变化量的方法，使得AR系统或VR系统可以根据该馈感增益变化量确定出从机的体感反馈的强度；进而不再需要在AR系统或VR系统的从机上外接一个固定位置的传感收发装置，便于用户携带VR产品或AR产品，提供的方法使得AR系统或VR系统灵活的确定出从机上的馈感增益变化量，提高了用户体验。

图6为本发明实施例提供的计算AR或VR系统中从机馈感增益变化量的装置的结构示意图，在实施例三的基础上，如图6所示，本实施例的装置，还包括：

校准模块41，根据输入的目标增益，校准从机的初始馈感增益。

其中，校准模块41的过程可以在图5的解算模块31之前执行

本实施例的计算AR或VR系统中从机馈感增益变化量的装置可执行本发明上述实施例提供的计算AR或VR系统中从机馈感增益变化量的方法，其实现原理相类似，此处不再赘述。

本实施例通过分别对相邻两个时刻的第一姿态矩阵和第二姿态矩阵进行解算，得到后一时刻的主机坐标和从机坐标；其中，第一姿态矩阵包括主机的线加速度、角加速度和偏转角，第二姿态矩阵包括从机的线加速度、角加速度和偏转角；对当前采样周期内每个时刻从机相对于主机的坐标进行向量积分，得到从机的运动轨迹；根据由运动轨迹计算出的球面位移，以及球面位移与馈感增益变化量之间的对应关系，计算从机的馈感增益变化量。进而提供了计算出AR系统或VR系统的从机上的馈感增益变化量的方法，使得AR系统或VR系统可以根据该馈感增益变化量确定出从机的体感反馈的强度；进而不再需要在AR系统或VR系统的从机上外接一个固定位置的传感收发装置，便于用户携带VR产品或AR产品，提供的方法使得AR系统或VR系统灵活的确定出从机上的馈感增益变化量，提高了用户体验。并且，可以根据输入的目标增益，校准从机的初始馈感增益。

在上述实施例的基础上，该装置还可以包括调整模块42。

调整模块42，用于将从机的初始馈感增益与馈感增益变化量的和，作为从机的馈感增益。

在上述实施例的基础上，该装置还可以包括转换模块43。

转换模块43，用于将从机的馈感增益转换为模拟信号；将模拟信号补偿到AR系统或VR系统的控制电路中，以使控制电路调节AR系统或VR系统的从机馈感状态。

在上述实施例的基础上，该装置还可以包括第二积分模块44，其中，第二积分模块44的过程可以在解算模块31、第一积分模块32、计算模块33中的任一模块之后执行。

第二积分模块44，用于对连续多个时刻的主机坐标进行向量积分，得到主机的运动轨迹。

图7为本发明实施例提供的AR或VR系统的结构示意图，如图7所示，本实施例的AR或VR系统，包括：主机81和从机82；

AR或VR系统，还包括存储器811，用于存储计算机程序；还包括处理器812，用于执行计算机程序，以实现实施例一或实施例二的步骤。

在本实施例中，具体的，提供的AR或VR系统，包括：主机81和从机82。

主机81中可以设置有存储器811、处理器812、主机传感器813以及定时器814，其中，处理器812分别与存储器811、主机传感器813、定时器814连接。存储器811可以存储上述实施例所提供的方法中的获取和生成的各数据。该处理器812可以执行实施例一的各步骤、或实施例二的各步骤。主机传感器813包括有定位传感器和姿态传感器；其中，定位传感器例如有超声波传感器、红外传感器、激光传感器，姿态传感器例如有加速度传感器、地磁传感器、陀螺仪。定时器814完成采样时间周期T的定时。

从机82中设置有协处理器821、从机传感器822以及馈感增益调节器823，其中，协处理器821分别与从机传感器822、馈感增益调节器823连接；协处理器821还与存储器811连接，进而从机传感器822通过协处理器821与存储器811连接。协处理器821是从机数据处理及控制中心，可以进行行数字信号的传输。从机传感器821包括有定位传感器和姿态传感器。馈感增益调节器823由体感反馈网络8231、增益调节电路8232组成；体感反馈网络8231负责从机的各种体感模块的工作状态切换，并收集需要反馈的体感数据给协处理器821；增益调节电路8232将从机的初始馈感增益与馈感增益变化量的和作为从机的馈感增益，然后计算出的从机的馈感增益转换为模拟信号，并输出模拟信号。

本实施例通过提供由主机和从机构成AR或VR系统；主机中的处理器可以分别对相邻两个时刻的第一姿态矩阵和第二姿态矩阵进行解算，得到后一时刻的主机坐标和从机坐标；其中，第一姿态矩阵包括主机的线加速度、角加速度和偏转角，第二姿态矩阵包括从机的线加速度、角加速度和偏转角；主机中的处理器对当前采样周期内每个时刻从机相对于主机的坐标进行向量积分，得到从机的运动轨迹；主机中的处理器根据由运动轨迹计算出的球面位移，以及球面位移与馈感增益变化量之间的对应关系，计算从机的馈感增益变化量。进而提供了计算出AR系统或VR系统的从机上的馈感增益变化量的方法，使得AR系统或VR系统可以根据该馈感增益变化量确定出从机的体感反馈的强度；进而不再需要在AR系统或VR系统的从机上外接一个固定位置的传感收发装置，便于用户携带VR产品或AR产品，提供的方法使得AR系统或VR系统灵活的确定出从机上的馈感增益变化量，提高了用户体验。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种计算AR或VR系统中从机馈感增益变化量的方法，其特征在于，包括：

分别对相邻两个时刻的第一姿态矩阵和第二姿态矩阵进行解算，得到后一时刻的主机坐标和从机坐标；其中，第一姿态矩阵包括主机的线加速度、角加速度和偏转角，第二姿态矩阵包括从机的线加速度、角加速度和偏转角；

对当前采样周期内每个时刻从机相对于主机的坐标进行向量积分，得到从机的运动轨迹；

根据由所述运动轨迹计算出的球面位移，以及球面位移与馈感增益变化量之间的对应关系，计算从机的馈感增益变化量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将从机坐标变换到主机坐标的坐标系下，得到从机相对于主机的坐标。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对当前采样周期内每个时刻从机相对于主机的坐标进行向量积分，得到从机的运动轨迹，包括：

对当前采样周期内所有相邻时刻从机相对于主机的坐标执行以下步骤：对后一时刻与前一时刻的坐标之差的和进行积分，得到从机的运动轨迹。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由所述运动轨迹计算球面位移的步骤包括：

在所述运动轨迹中截取预设时长的部分运动轨迹，并将所述部分运动轨迹作为球面位移。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当步长不同时，球面位移与馈感增益变化量之间的对应关系也不同；

若当前采样周期与上一采样周期的球面位移之差大于预设阈值，则减小所述步长，若上一采样周期与当前采样周期的球面位移之差大于预设阈值，增加所述步长。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在初始时刻，利用主机中的主传感器测量主机坐标，以及利用从机中的从传感器测量从机坐标。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据输入的目标增益，校准所述从机的初始馈感增益。

8.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对连续多个时刻的主机坐标进行向量积分，得到主机的运动轨迹。

9.一种AR或VR系统，包括主机和从机，其特征在于，所述系统还包括：

存储器，用于存储计算机程序；

以及处理器，用于执行所述计算机程序，以实现如权利要求1-8任一项所述的方法。