CN110264858A

CN110264858A - 地球仪控制方法、地球仪以及存储介质

Info

Publication number: CN110264858A
Application number: CN201910388530.0A
Authority: CN
Inventors: 左海涛; 左妍
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2019-05-10
Publication date: 2019-09-20

Abstract

本发明提供了一种地球仪控制方法，应用于地球仪，所述地球仪包括球体、底座以及连接所球体和所述底座的支架，所述支架与所述球体之间还设有马达，用于带动所述地球仪旋转，所述方法包括：接收用户输入的查找指令，所述查找指令包括目标位置；获取所述目标位置的绝对经度；获取用户当前观测位置对应的观测经度；根据所述观测经度和所述绝对经度计算出第一旋转角度，根据所述第一旋转角度，产生相应的驱动信号驱动所述马达旋转至所述观测位置；所述驱动信号包括所述马达的驱动时间。本发明还提供了地球仪以及存储介质。本发明能够精确的控制地球仪旋转的角度，减少了驱动停止后地球仪继续旋转带来的误差，使地球仪使用更方便。

Description

地球仪控制方法、地球仪以及存储介质

技术领域

本发明涉及电机控制领域，尤其涉及地球仪控制方法、地球仪以及存储介质。

背景技术

目前，地球仪上展示了地球上的各个国家的地理位置，能够从地球仪寻找到世界各个国家，已然成为一种大众学习地理知识的实用工具。现有的地球仪一般都需要通过手动拨弄地球仪选择来搜寻位置，但因为地球仪上国家众多，且字体较小，无法快速有效的找到想要的国家或者地区地点等，往往造成使用和教学上的不便。

发明内容

本发明实施例提供一种地球仪控制方法、地球仪以及存储介质可以更精确的控制地球仪的旋转角度，得到目标位置。

一种地球仪控制方法，应用于地球仪，所述地球仪包括球体、底座以及连接所球体和所述底座的支架，所述支架与所述球体之间还设有马达，用于带动所述地球仪旋转，所述方法包括：

接收用户输入的查找指令，所述查找指令包括目标位置；

获取所述目标位置的绝对经度，所述绝对经度为所述目标位置在地球仪的经度；

获取用户当前观测位置对应的观测经度；

根据所述观测经度和所述绝对经度计算出第一旋转角度，所述第一旋转角度用于表示地球仪将目标位置旋转至用户观测位置的旋转角度；

根据所述第一旋转角度，产生相应的驱动信号驱动所述马达旋转至所述观测位置；所述驱动信号包括所述马达的驱动时间。

进一步地，所述计算地球仪的第一旋转角度之前，所述方法还包括，

判断所述观测位置与所述目标位置是否在同一东西半球；

若所述观测位置与所述制定位置位于同一东西半球，由第一公式算得所述第一旋转角度，所述第一公式为：

α＝|Nb-P|

若所述观测位置与所述目标位置不在同一东西半球，由第二公式算得所述转动角度，所述第二公式为：

α＝Nb+P

α为地球仪的所述第一旋转角度，Nb为所述绝对经度，P为所述观测经度。

进一步地，所述根据所述第一旋转角度，驱动所述马达旋转，具体包括：根据所述第一旋转角度和第三公式，计算所述驱动时间：

其中，所述第三公式为：

α＝Vt_a+β1

其中，t_a为驱动马达旋转的所述驱动时间，V为所述马达的旋转速度，β1为停止发送驱动信号后，地球仪继续旋转的角度。

进一步地，所述根据所述第一旋转角度，驱动所述马达旋转，具体包括：根据所述第一旋转角度和第四公式，计算提供所述驱动时间；

其中，所述第三公式为：

t_a为所述驱动时间，f₁(t)为所述驱动时间与旋转速度的函数关系；f₂(t_a)为所述驱动时间与第二旋转角度的函数关系，所述第二旋转角度为停止提供驱动信号后，驱动马达继续旋转的角度。

进一步地，所述接收用户输入的查找指令之前，所述方法具体还包括：

采集驱动所述马达的旋转速度的对应的驱动时间；

根据所述旋转速度和所述驱动时间，计算所述驱动时间与旋转速度的函数关系。

进一步地，所述接收用户输入的查找指令之前，具体方法还包括：

在马达达到不同的旋转速度时停止提供驱动信号的情况下，对应获取所述马达继续旋转的第二旋转角度；

根据获取所述旋转速度和所述第二旋转角度，计算所述马达的旋转速度与马达第二旋转角度的函数关系。

进一步地，所述接收用户输入的查找指令，所述查找指令包括目标位置，具体方法包括：

获取用户语音信息，所述语音信息包括目标位置；

识别所述语音信息并产生所述查找指令。

进一步地，所述接收用户输入的查找指令之前，所述方法还包括：

获取用户在所述地球仪上的进行触摸操作的位置信息；

所述位置信息设置为观测位置。

本发明还提供一种地球仪，其特征在于，所述地球仪包括处理器，存储器以及存储在存储器中的计算机程序，所述计算机程序被配置成由处理器执行，处理器执行所述计算机程序程序是实现上述中任一项所述的地球仪控制方法。

本发明还提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器处理时实现上述中任一项所述的地球仪控制方法。

本发明的有益效果在于，通过计算目标位置旋转至观察位置的第一旋转角度，再利用公式计算得到驱动地球仪旋转的驱动时间，能够精确的控制地球仪自动旋转的角度，减少了驱动停止后地球仪继续旋转带来的误差，使地球仪使用更方便。

附图说明

图1为本发明第一实施例的地球仪旋转控制方法流程示意图；

图2为本发明第一实施例的地球仪的经纬度分布示意图；

图3为本发明第一实施例的地球仪的内部结构示意图；

图4为本发明第二实施例的部分流程示意图；

图5为本发明第三实施例的部分流程示意图；

图6为本发明第四实施例流程示意图；

图7为本发明一种地球仪结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各个实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。

本发明实施例提供一种地球仪旋转控制方法、地球仪以及存储介质。通过获取目标位置与观测位置之间的经度，计算地球仪需要旋转的角度。再根据需要旋转的角度计算驱动地球仪的马达旋转的驱动时间，控制马达的旋转带动地球仪旋转，帮助用户快速查找到目标的地理位置信息。

请参看图1-图3，图1为本发明第一实施例的地球仪旋转控制方法的流程示意图，图2为第一实施例地球仪的经纬度分布示意图，图3为本发明第一实施例的地球仪的内部结构示意图。使用该地球仪旋转控制方法的地球仪包括球体、底座以及连接所球体和所述底座的支架，支架与球体之间还设有马达，用于带动地球仪旋转。地球仪旋转控制方法具体包括：

步骤S101：接收用户输入的查找指令，所述查找指令包括目标位置。

地球仪接收到用户的查找指令，查找指令的输入可以通过与地球仪的连接的外部设备输入。外部设备包括但不限于键盘、触摸屏幕、麦克风。或通过与地球仪无线连接的电子设备输入。电子设备包括但不限于移动终端、平板电脑。目标位置可以是具体的经纬度，或国家的名称，如中国，美国，肯尼亚，或地理位置名称，如太平洋，东非大峡谷等。

步骤S103：获取所述目标位置的绝对经度，所述绝对经度为所述目标位置在地球仪的经度。

地球仪预先存入地球的地理位置，地球仪上根据地球对应的位置设置经纬度，并将地球表面的各个地理位置与地球仪的球体表面位置对应设置。以A点作为经度为0以及纬度为0的原始参考坐标点，以A点向B方向对应地球东半球，向C方向对应地球西半球，地球仪的东半球、西半球等分别对应东半球的经度、西半球的经度。东半球与西半球各自分别占据一半的地球仪，东西半球的最大经度均为180度分别对应地球上东半球与西半球的经度。以A点向D方向为北半球，A点向E方向为南半球，对应地球表面的北半球、南半球，A点向上向下分别北半球、南半球，南北半球的最大纬度均为90度，分别对应南半球和北半球的纬度。地球仪获取的目标位置，可以是具体的经纬度，或为国家名称、地理位置名称。当目标位置为国家或地理位置时，获取该国家或地理位置的标志经纬度。标志经纬度为该国家的首都经纬度，或地理位置的中心经纬度。如中国的首都北京的经纬度为经度:东经116.40度，纬度:北纬39.90度，即，北京在地球仪上的坐标信息为(116.40，39.90)，或太平洋的中心经度，南纬10度,西经167坐标信息为(10,167)。并将标志经纬度中的经度设置为绝对经度。获取目标位置为具体经纬度时，将具体经纬度的经度标识为目标位置的绝对经度。

步骤S105：获取用户当前观测位置对应的观测经度。

用户将当前的观测地球仪的位置的经纬度输入地球仪。观测位置的选择方式可以是通过外部设备或电子设备输入。在一些实施例中，地球仪的球体由触摸屏和显示屏做成球形状或者2个半球形状粘接拼接在一起，触摸屏与显示屏为组合屏，用户可通过触摸地球仪选择当前观测位置，地球仪获取用户在地球仪上的进行触摸操作的位置信息，将该位置信息的经纬度作为观测位置，并将该观测位置的经度标示为观测经度。

步骤S107：根据所述观测经度和所述绝对经度计算出第一旋转角度，所述第一旋转角度用于表示地球仪将目标位置旋转至用户观测位置的旋转角度。

第一旋转角度为将目标位置旋转至用户当前观测位置地球仪所需旋转的角度。具体的，当目标位置与当前的观测点同时位于东半球或西半球，可根据第一公式计算获得第一旋转角度α，第一公式为α＝|Nb-P|。α为地球仪的所述第一旋转角度，Nb为所述绝对经度，P为所述观测经度。例如，目标位置的绝对经度为东经30度，但此时观测经度为东经15度，则可算得第一旋转角度为α＝|30-15|＝15度。若目标位置与当前的观测点分别位于不同的东西半球，可根据第二公式算得所述第一旋转角度，第二公式为α＝Nb+P。例如，目标位置的绝对经度为东经30度，但此时观测经度为西经15度，则第一旋转角度为α＝|30+15|＝45度。

步骤S109：根据所述第一旋转角度，产生相应的驱动信号驱动所述马达旋转至所述观测位置，所述驱动信号包括所述马达的驱动时间。

在本实施例中，地球仪识别用户输入的查找指令中的目标位置，确定目标位置位于地球仪的经纬度，获取经纬度的经度作为绝对经度。同时获取用户选择的观测位置，对应的经纬度，并将该经纬度的经度作为观测经度。因地球仪为球体结构，其半径均相等，故两经度之间的相差的经度为目标位置旋转至用户当前观测位置地球仪所需旋转的角度，即第一旋转角度。根据第一旋转角度选择对应的驱动马达旋转的驱动信号，使地球仪在马达的带动下旋转第一旋转角度。

具体的，请参看图3，图3为本发明第一实施例的地球仪的内部结构示意图。地球仪的支架包括水平转动支架301、垂直转动支架302、固定套筒303以及底座304。底座304与固定套筒303固定连接，固定套筒303的另一端支撑有马达100，且固定套筒303固定住马达100的主体部分，马达100的转轴部分与垂直转轴302的一端固定连接，垂直转动轴302的侧壁固定有水平转动支架301，且水平转动支架301向远离垂直转动轴302的方向延伸至与球体200固定连接。通过马达100的转轴旋转带动垂直转动轴302旋转，进而带动水平转动支架301带动地球仪旋转。因垂直转动轴302、水平转动之家301以及球体200同步旋转，因此，球体200旋转的角度等于马达100转轴旋转的角度。垂直转动支架302远离马达100一端正对球体100的北纬90度的位置，且垂直转动支架302另一端指向位于地球仪上南纬90度的位置。在水平支架301设有用于处理信号发送驱动信号给马达100的主板，以根据查找指令计算获得驱动信号，根据驱动指令驱动马达100旋转，以带动地球仪旋转第一旋转角度。

请参看图4，图4为在本发明第二实施例的部分流程示意图，第二实施例与第一实施例的区别点在于，根据所述第一旋转角度驱动所述马达旋转，具体还包括：

步骤S201：根据所述第一旋转角度和第三公式，计算所述驱动时间；

其中，所述第三公式为：

α＝Vt_a+β1

在本实施例中，驱动地球仪旋转的马达为步进马达。因步进马达是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。即，当驱动马达的脉冲周期一定时，马达旋转角度一定。可以理解的，当步进马达的驱动脉冲频率一定时，步进马达会按照速度V匀速转动(步进马达从静止状态开始运动到最大速度后保持匀速运动，步进马达的转动惯量很小，所以第一个脉冲导致的整体误差很小，影响很小，可以忽略马达启动瞬间的加速过程)。当停止驱动信号，马达停止旋转，但因与马达连接的地球仪质量较大，地球仪因惯性会继续旋转一定角度，但因地球仪的质量一定，且马达的运动为匀速运动，地球仪继续旋转的角度β1一定。当已知地球仪需要旋转的第一旋转角度α代入第三公式，计算获得驱动时间t_a。根据驱动时间t_a驱动步进马达带动地球仪旋转，可将目标位置旋转至用户当前的观测位置。例如，经过设定驱动信号的频率后，步进马达的速度V为2rad/s,且统计得到，停止驱动马达旋转后的地球仪因惯性继续旋转的角度恒为10rad。当前计算得第一旋转速度为20度，代入第三公式，计算可得驱动时间t_a为2s，驱动步进马达旋转2s。通过第三公式计算驱动时间，可地球仪旋转的精度更高，同时减少了计算流程，提高了效率。

请参看图5，图5为在本发明第三实施例的部分流程示意图，第三实施例与第一实施例的区别点在于，根据所述第一旋转角度驱动所述马达旋转，具体包括：

步骤S301：根据所述第一旋转角度和第四公式，计算所述驱动时间；

其中，所述第四公式为：

t_a为驱动时间，f₁(t)为马达的驱动时间与马达的旋转速度的函数关系；f₂(t_a)为所述驱动时间与第二旋转角度的函数关系，所述第二旋转角度为停止提供驱动信号后，驱动马达继续旋转的角度。

在一些实施例中，驱动地球仪旋转的马达为非步进马达，其旋转速度随时间变化而改变。在此过程中，马达达到一定速度后，停止发送驱动信号至马达，马达会做减速运动继续旋转第二旋转角度才停止。可以理解，地球仪旋转可分为两个阶段，即，驱动信号驱动马达旋转阶段，以及停止产生驱动信号后，地球仪因惯性继续旋转第二旋转角度的阶段。当地球仪使用的马达以及球体的结构确定后，驱动马达的时间对应马达的旋转速度。根据多次统计角速度传感器记录的驱动时间和旋转速度的关系，计算马达驱动时间t_a与旋转速度V_ta对应的函数关系，计算获得f₁(t)＝V_ta。通过微积分可算得驱动信号驱动马达旋转阶段，驱动信号驱动马达带动地球仪旋转的角度。

马达到达旋转速度V_ta后，停止产生驱动信号，记录马达继续旋转第二旋转角度β。不同的旋转速度V_ta对应不同的第二旋转角度。通过大量的旋转速度V_ta和对应的第二旋转角度β，统计并计算获得马达的旋转速度V_ta与第二旋转角度β的函数关系f₃(V_ta)＝β，其中V_ta可通过f₁(t_a)＝V_ta计算获得。将代入f₃(V_ta)＝β可获得驱动时间t与第二旋转角度β的函数关系式：f₂(t_a)＝β。通过微积分计算驱动信号驱动马达带动地球仪旋转的角度与第二旋转角度的函数关系f₂(t_a)相加即可得到第四公式：

第四公式通过分别计算驱动信号驱动马达旋转阶段地球仪旋转的角度，以及停止发送驱动信号至马达，马达做减速运动继续旋转第二旋转角度，可以更精确计算马达带动地球仪的旋转到停止的旋转角度。在计算获得地球仪需旋转的第一旋转角度，代入第三公式，算得驱动时间t_a。对马达产生驱动时间t_a的驱动信号，使地球仪旋转第一旋转角度。

在上述实施例中，通过第三公式和第一旋转角度，可以精确控制地球仪驱动时间。综合考虑马达带动地球仪旋转的旋转角度，以及停止驱动马达后将地球仪减速旋转的第二旋转角度，为控制地球仪旋转提供精确有效的方法。

请参看图6，图6为本发明的第四实施例流程示意图，第四实施例与第三实施例的区别在于，在接收用户输入的查找指令之前，还包括：

步骤S401：采集驱动所述马达的旋转速度的对应的驱动时间。

具体的，确定选择的马达和球体结构后，通过在马达转轴处连接的角速度传感器(也称为陀螺仪)，检测和记录马达随着时间变化的旋转速度变化，实时检测和记录马达的旋转速度。并记录马达达到旋转速度的驱动时间。

步骤S403：根据所述旋转速度和所述驱动时间，计算所述驱动时间与旋转速度的函数关系。

根据角速度传感器多次采集的驱动时间和对应的马达旋转时间，进行计算获得驱动时间与旋转速度的函数关系。例如，分别计算马达驱动时间为t₁＝1s、t₂＝2s、t₃＝3s······t_n＝ns时，对应旋转速度分别为V1＝3rad/s，V2＝6rad/s,V3＝9rad/s······Vn＝rad/s，根据上述获得的数据构建模型，计算得到驱动时间与旋转速度的函数关系f₁(t)＝V。构建关于驱动时间与旋转速度对应关系模型可通过现有的数据统计算得，在此不再赘述。

步骤S405：在马达达到不同的旋转速度时停止提供驱动信号的情况下，对应获取所述马达继续旋转的第二旋转角度。

具体的，根据角速度传感器记录和采集马达当前的旋转速度以及对应第二旋转角度。

步骤S407：根据获取所述旋转速度和所述第二旋转角度以及所述驱动时间与旋转速度的函数关系，计算所述马达的所述驱动时间与马达第二旋转角度的函数关系。

提供驱动信号使马达达到的旋转速度时停止提供驱动信号，马达在没有驱动信号的情况下继续旋转第二旋转角度，获取该第二旋转角度。第二旋转角度的获取可通过传感器采集。

获取多组旋转速度以及第二旋转角度，计算得到旋转速度与马达第二旋转速度的函数关系。例如，当旋转速度分别为V1＝3rad/s，V2＝6rad/s,V3＝9rad/s······Vn＝rad/s，对应的第二旋转角度β₁、β₂、β₃……β_n。将上述获得的数据构建模型，计算得到马达的旋转速度与马达第二旋转角度的函数关系f₃(V_ta)＝β。其中可由上述驱动时间与旋转速度的函数关系f₁(t_a)＝V_ta获得，即，整理可得驱动速度t_a与第二旋转角度的函数关系f₂(t_a)＝β。构建关于旋转速度与第二旋转角度关系模型可通过现有的数据统计算得，在此不再赘述。

上述实施例中，通过大量采集地球仪的驱动速度、旋转速度、第二旋转角度，计算获得驱动时间与旋转速度的函数关系f₁(t_a)＝V_ta与驱动速度t_a与第二旋转角度的函数关系f₂(t_a)＝β，可以获得更精确的函数关系，使得控制地球仪的旋转角度更精准。

在一些实施例中，接收用户输入的查找指令，所述查找指令包括目标位置，具体方法还包括：

步骤S501：获取用户语音信息，所述语音信息包括目标位置；

步骤S503：识别所述语音信息并产生所述查找指令。

具体的，地球仪设有语音识别模块，可获取用户输入的语音信息，并识别语音信息中包括的目标位置，并根据所述目标位置，产生驱动地球仪旋转的查找指令。例如，对地球仪发出语音信息，请寻找北京，地球仪识别出语音信息中的北京，产生以北京作为目标位置的查找指令。

上述实施例中，获取地球仪上目标位置与观测位置的第一旋转角度，根据第一旋转角度，可计算得到驱动地球仪的马达旋转的驱动时间，能够使地球仪精确的旋转到用户需要的位置，使地球仪的使用更加智能。

请参看图7，图7为本发明实施例还提供了一种地球仪结构示意图，包括存储器100、处理器200以及存储在存储器中的计算机程序，所述计算机程序被配置成由处理器200执行，处理器200执行所述计算机程序是实现上述任意一项地球仪旋转控制方法。

本发明实施例还提供了一种存储介质，该存储介质可存储有程序，该程序执行时可运行本发明实施例所述的方法的部分或全部步骤。具体实现中，本发明实施例的计算机存储介质包括：RAM、ROM、EEPROM、闪存、CD-ROM、DVD或其他光存储器，磁带、磁盘或其他磁存储器，或者其他任何可以用于存储所需信息并可被计算机设备所访问的介质。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

Claims

1.一种地球仪控制方法，应用于地球仪，所述地球仪包括球体、底座以及连接所球体和所述底座的支架，所述支架与所述球体之间还设有马达，用于带动所述地球仪旋转，其特征在于，所述方法包括：

接收用户输入的查找指令，所述查找指令包括目标位置；

获取用户当前观测位置对应的观测经度；

2.根据权利要求1所述的地球仪控制方法，其特征在于，所述计算地球仪的第一旋转角度之前，所述方法还包括，

判断所述观测位置与所述目标位置是否在同一东西半球；

α＝|Nb-P|

若所述观测位置与所述目标位置不在同一东西半球，由第二公式算得所述第一转动角度，所述第二公式为：

α＝Nb+P

3.根据权利要求2所述的地球仪控制方法，其特征在于，所述根据所述第一旋转角度，驱动所述马达旋转，具体包括：根据所述第一旋转角度和第三公式，计算所述驱动时间：

其中，所述第三公式为：

α＝Vt_a+β1

4.根据权利要求2所述的地球仪控制方法，其特征在于，所述根据所述第一旋转角度，驱动所述马达旋转，具体包括：根据所述第一旋转角度和第四公式，计算提供所述驱动时间；

其中，所述第三公式为：

t_a为所述驱动时间，f₁(t)为所述驱动时间与旋转速度的函数关系；f₂(t_a)为所述驱动时间与第二旋转角度的函数关系，所述第二旋转角度为停止提供驱动信号后，地球仪继续旋转的角度。

5.根据权利要求4所述的地球仪控制方法，其特征在于，所述接收用户输入的查找指令之前，所述方法具体还包括：

采集驱动所述马达达到所述旋转速度对应的驱动时间；

6.根据权利要求5所述的地球仪控制方法，其特征在于，所述接收用户输入的查找指令之前，具体方法还包括：

根据获取所述旋转速度和所述第二旋转角度以及所述驱动时间与旋转速度的函数关系，计算所述马达的所述驱动时间与马达第二旋转角度的函数关系。

7.根据权利要求1所述的地球仪控制方法，其特征在于，所述接收用户输入的查找指令，所述查找指令包括目标位置，具体方法包括：

获取用户语音信息，所述语音信息包括目标位置；

识别所述语音信息并产生所述查找指令。

8.根据权利要求1所述的地球仪控制方法，其特征在于，所述接收用户输入的查找指令之前，所述方法还包括：

获取用户在所述地球仪上的进行触摸操作的位置信息；

所述位置信息设置为观测位置。

9.一种地球仪，其特征在于，所述地球仪包括处理器，存储器以及存储在存储器中的计算机程序，所述计算机程序被配置成由处理器执行，处理器执行所述计算机程序程序是实现以权利要求1-8中任一项所述的地球仪控制方法。

10.一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器处理时实现如权利要求1-8中任一项所述的地球仪控制方法。