CN111998871A - Vr设备的漂移检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种VR设备的漂移检测方法及系统，在VR设备接收检测指令之后检测环境磁场，当环境磁场满足要求时，在预设时间内实时获取VR设备的惯性传感器的测量的原始数据，根据预设时间内的至少两个时间段内的原始数据求解出每个时间段内VR设备的漂移速度，当所有时间段内的漂移速度均满足要求时，即可判定VR设备合格，当任一时间段内的漂移速度不满足要求时，判定VR设备不合格。在每个VR设备出厂前进行本发明提供的VR设备的漂移检测方法，即可保证出厂的VR设备的漂移误差在合理范围内，提高了用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及VR技术领域，尤其涉及一种VR设备的漂移检测方法及系统。
背景技术
随着科技进步及VR技术的突破，VR设备已经逐渐渗透到生活的各个角落，看电影、玩游戏、教育、房屋销售、医疗、社交等各个领域都有了VR设备的身影。VR因其更逼真的沉浸式体验，吸引着更多的人了解它、使用它、接受它，放不下它。高精度、低延迟、大视角、沉浸感更强等成为了各个VR产商、设计者所追求的目标。VR设备中的惯性传感器的姿态输出是时时相关的，其中姿态融合算法中涉及到陀螺仪、加速度计、地磁传感器，其中，加速度计用于消除陀螺仪在垂直方向上的累计误差，地磁传感器用于消除在陀螺仪水平方向上的累计误差。但由于惯性传感器受环境、器件制备精度等因素，容易导致VR设备出现漂移，尤其是水平方向上的误差消除并不能做到理想，从而在VR设备静置时，VR设备中的场景也会随着地磁、陀螺的综合作用而在水平方向上向左或向右转动，从而降低了用户体验，基于此，如何保证出厂的VR设备的漂移误差在合理范围内是亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种VR设备的漂移检测方法及系统，保证出厂的VR设备的漂移误差在合理范围内，提高了用户体验。
为了达到上述目的，本发明提供了一种VR设备的漂移检测方法，在VR设备接收检测指令后执行如下步骤：
S1：VR设备检测环境磁场，当环境磁场满足要求时，执行步骤S2；
S2：在预设时间内，实时获取所述VR设备的惯性传感器的测量的原始数据，执行步骤S3；
S3：获取所述预设时间内的至少两个时间段内的原始数据，并求解出每个时间段内所述VR设备的漂移速度，执行步骤S4；
S4：当所有时间段内的漂移速度均满足要求时，判定所述VR设备合格，当任一时间段内的漂移速度不满足要求时，判定所述VR设备不合格。
可选的，所述VR设备获取环境磁场的磁通量，当检测环境磁场的磁通量为45-50uT时，所述环境磁场满足要求。
可选的，求解出每个时间段内所述VR设备的漂移速度的步骤包括：
利用该时间段内的原始数据经过融合算法计算出所述VR设备的姿态角；
获取该时间段内所述姿态角的变化量，从而得到所述漂移速度。
可选的，所述原始数据至少包括加速度数据、角速度数据及地磁数据。
可选的，所述姿态角包括偏航角，所述漂移速度包括所述偏航角的漂移速度。
可选的，所述姿态角还包括俯仰角和/或横滚角，所述漂移速度还包括所述俯仰角的漂移速度和/或所述横滚角的漂移速度。
可选的，当所述漂移速度小于1度/分钟时，所述漂移速度满足要求；当所述漂移速度大于或等于1度/分钟时，所述漂移速度不满足要求。
可选的，所述时间段之间不重合。
本发明还提供了一种VR设备的漂移检测系统，包括上位机、通信模块及VR设备；
所述上位机用于通过所述通信模块向所述VR设备发送检测指令，所述VR设备接收所述检测指令之后，检测环境磁场，当环境磁场满足要求时，所述VR设备的惯性传感器在预设时间内测量原始数据，并根据所述预设时间内的至少两个时间段内的原始数据求解出每个时间段内所述VR设备的漂移速度，并在所有时间段内的漂移速度均满足要求时，判定所述VR设备合格，在任一时间段内的漂移速度不满足要求时，判定所述VR设备不合格，并将判定结果通过所述通信模块发送至所述上位机。
可选的，所述上位机在向所述VR设备发送检测指令之前，还通过所述通信模块向所述VR设备植入本地检测应用，并在判定所述VR设备合格之后，控制所述VR设备卸载所述本地检测应用。
在本发明提供的VR设备的漂移检测方法及系统中，在VR设备接收检测指令之后检测环境磁场，当环境磁场满足要求时，在预设时间内实时获取VR设备的惯性传感器的测量的原始数据，根据预设时间内的至少两个时间段内的原始数据求解出每个时间段内VR设备的漂移速度，当所有时间段内的漂移速度均满足要求时，即可判定VR设备合格，当任一时间段内的漂移速度不满足要求时，判定VR设备不合格。在每个VR设备出厂前进行本发明提供的VR设备的漂移检测方法，即可保证出厂的VR设备的漂移误差在合理范围内，提高了用户体验。
附图说明
图1为本发明实施例提供的VR设备的漂移检测方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的VR设备的漂移检测方法的另一流程图；
图3为本发明实施例提供的VR设备的漂移检测系统的结构框图；
其中，附图标记为：
10-上位机；20-通信模块；30-VR设备。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
图1为本实施例提供的VR设备的漂移检测方法的流程图。如图1所示，所述VR设备的漂移检测方法包括：在VR设备接收检测指令后执行如下步骤：
S1：VR设备检测环境磁场，当环境磁场满足要求时，执行步骤S2；
S2：在预设时间内，实时获取所述VR设备的惯性传感器的测量的原始数据，执行步骤S3；
S3：获取所述预设时间内的至少两个时间段内的原始数据，并求解出每个时间段内所述VR设备的漂移速度，执行步骤S4；
S4：当所有时间段内的漂移速度均满足要求时，判定所述VR设备合格，当任一时间段内的漂移速度不满足要求时，判定所述VR设备不合格。
图3为本实施例提供的VR设备30的漂移检测系统的结构框图。如图2所示，所述VR设备30的漂移检测系统包括上位机10、通信模块20及VR设备30；所述上位机10用于通过所述通信模块20向所述VR设备30发送检测指令，所述VR设备30接收所述检测指令之后，检测环境磁场，当环境磁场满足要求时，所述VR设备30的惯性传感器在预设时间内测量原始数据，并根据所述预设时间内的至少两个时间段内的原始数据求解出每个时间段内所述VR设备30的漂移速度，并在所有时间段内的漂移速度均满足要求时，判定所述VR设备30合格，在任一时间段内的漂移速度不满足要求时，判定所述VR设备30不合格，并将判定结果通过所述通信模块20发送至所述上位机10。
图2为本实施例提供的VR设备30的漂移检测方法的另一流程图。接下来，将结合图2及图3对本实施例提供的VR设备30的漂移检测方法及系统进行详细说明。
首先，所述VR设备30在出厂之前，先通过所述通信模块20与所述上位机10连接，从而使得所述上位机10与所述VR设备30信号互通。本实施例中，所述通信模块20例如是WIFI、蓝牙或3G/4G/5G等无线通信模块20，实现所述上位机10与所述VR设备30的无线连接；作为可选实施例，所述通信模块20也可以是有线通信模块20，实现所述上位机10与所述VR设备30的有线连接。
接下来，所述上位机10在通过所述通信模块20向所述VR设备30植入本地检测应用，所述本地检测应用例如是提前开发好的检测软件的安装包，所述VR设备30接收到所述本地检测应用之后，可以在本地安装所述本地检测应用。
进一步地，当所述VR设备30将所述本地检测应用安装完成之后，所述上位机10通过所述通信模块20向所述VR设备30发送检测指令。所述VR设备30接收到所述检测指令之后，启动所述本地检测应用，所述本地检测应用可驱使所述VR设备30完成漂移检测。
具体的，所述VR设备30中通常具有惯性传感器，所述惯性传感器包括加速度计、陀螺仪及地磁传感器等，其中，加速度计可用于消除陀螺仪在垂直方向上的累计误差，地磁传感器可用于消除在陀螺仪水平方向上的累计误差。执行步骤S1，所述VR设备30的开始检测环境磁场，以判定所述环境磁场是否满足要求。本实施例中，所述VR设备30利用所述地磁传感器获取环境磁场的磁通量，当检测环境磁场的磁通量为45-50uT时，可判定所述环境磁场满足要求。当所述环境磁场满足要求时再进行下一步骤，从而可以避免环境磁场对检测造成不良影响。应理解，当所述环境磁场是否满足要求可以根据实际情况设计，不限于介于45-50uT之间。
可选的，本实施例中，所述VR设备30的壳体所用的材料可以是塑料、胶材等不易产生磁场的材料，从而进一步避免对检测造成不良影响。
当判定所述环境磁场不满足要求时，所述VR设备30发送检测失败的信息给上位机10，所述上位机10可以进行报警警示；当判定所述环境磁场满足要求时，执行步骤S2，在预设时间内，实时获取所述VR设备30的惯性传感器的测量的原始数据。具体而言，所述VR设备30开启并静止所述预设时间，在所述预设时间内，所述加速度计、陀螺仪及地磁传感器分别实时采集加速度数据、角速度数据及地磁数据，所述加速度数据、角速度数据及地磁数据共同构成所述原始数据。本实施例中，通过三轴陀螺仪测量所述VR设备30的角速度数据，通过三轴加速度计测量所述VR设备30的加速度数据，通过三轴磁强计测量所述VR设备30的地磁数据，然后采用深度学习方法分别对角速度数据、加速度数据和地磁数据进行实时补偿，从而有效补偿传感器的实时输出误差。
可以理解的是，由于此时所述VR设备30是静止的，所述加速度计、陀螺仪及地磁传感器采集的数据即为其本身的漂移误差。
本实施例中，所述预设时间例如是30秒、40秒、60秒或100秒等，本发明不作限制。
进一步地，执行步骤S3，获取所述预设时间内的至少两个时间段内的原始数据，并求解出每个时间段内所述VR设备30的漂移速度。具体而言，由于所述惯性传感器都是MEMS器件，精度相对较差，陀螺仪、加速度计及地磁传感器等单个传感器获取的原始数据无法得到满意的姿态角，所以需要一些姿态融合算法，进行姿态估计，以根据实时获取的原始数据实时解算出姿态角。本实施例中，所述姿态角是欧拉角，包括俯仰(Pitch)、横滚(Roll)、偏航(Yaw)三个自由度上的分量，也即：所述姿态角包含俯仰角、横滚角及偏航角。
本实施例中，选取mahony姿态融合算法解算出姿态角，mahony姿态融合算法可以将加速度数据、角速度数据及地磁数据共九轴数据进行融合解算出旋转矩阵，从而得到所述VR设备30的欧拉角。
本实施例中，选取所述预设时间的0-10秒、10秒-20秒及20秒-30秒三个时间段求解所述VR设备30的漂移速度。但应理解，本发明还可以选取两个时间段、四个时间段或六个时间段等，此处不再一一举例说明；每个时间段跨越的时间可以相等，例如均为10秒，也可以不相等，本发明不作限制，并且，为了提高检测的精确度，相邻的时间段之间不重合。
进一步地，由于可以实时求解出所述VR设备30的欧拉角，在每个时间段内，初始时刻和结束时刻的姿态角都是已知的，可以根据初始时刻和结束时刻的姿态角的差值(姿态角的变化量)与时间的比值得到该时间段内所述VR设备30的漂移速度。可选的，在计算初始时刻和结束时刻的偏航角的差值前，可以对初始时刻和结束时刻的偏航角进行预设项数的滑动平均运算，可以消除高频噪音，提高检测的准确性。
由于磁场所影响的是电子设备在水平方向上的姿态，所以，本实施例中单独计算出每个时间段的偏航角的漂移速度，然后根据所述偏航角的漂移速度判定所述VR设备30是否合格。执行步骤S4，当所有时间段内所述偏航角的漂移速度均满足要求时，判定所述VR设备30合格，当任一时间段内的漂移速度不满足要求时，判定所述VR设备30不合格。本实施例中，当所述漂移速度小于1度/分钟时，所述漂移速度满足要求；当所述漂移速度大于或等于1度/分钟时，所述漂移速度不满足要求。例如，在0-10秒这个时间段内，初始时刻的偏航角为0度，结束时刻的偏航角为1度，则0-10秒这个时间段内所述偏航角的漂移速度为0.1度/秒(也即：6度/分钟)；类似的，可以计算出每个时间段内的偏航角的漂移速度。由于0-10秒这个时间段内所述偏航角的漂移速度大于1度/分钟，则无论其他时间段内所述偏航角的漂移速度如何，均判定所述VR设备30不合格。
当然，为了确保检测精度，作为可选实施例，还可以计算出所述俯仰角和/或横滚角的漂移速度，然后根据所述偏航角的漂移速度、所述俯仰角的漂移速度及所述横滚角的漂移速度共同判定所述VR设备30是否合格。具体而言，在每个时间段内均计算出所述偏航角的漂移速度、所述俯仰角的漂移速度及所述横滚角的漂移速度，当该时间段内所述偏航角的漂移速度、所述俯仰角的漂移速度及所述横滚角的漂移速度中的任一个大于或等于1度/分钟时，均认为该时间段内所述漂移速度不满足要求，只有当所述偏航角的漂移速度、所述俯仰角的漂移速度及所述横滚角的漂移速度均小于1度/分钟时，才认为该时间段内所述漂移速度满足要求。
当所述VR设备30合格之后，所述VR设备30可以通过所述通信模块20将判定结果(结果为“pass”或结果为“failed”)发送至所述上位机10，所述上位机10中存储有所述VR设备30的编号表，所述上位机10接收到判定结果之后，可以在所述VR设备30的编号后标注“pass”或“failed”的信息，并将合格的所述VR设备30的编号标绿，将不合格的VR设备30的编号标红，从而便于识别。
可选的，所述上位机10可以通过所述通信模块20向所述VR设备30再次发送控制指令，从而控制所述VR设备30卸载所述本地检测应用，或者，所述VR设备30确定自身合格之后，可以自动卸载所述本地检测应用，以便于后续出厂。
进一步地，当所述VR设备30不合格时，可以通过矫正装置根据偏航角的漂移速度对所述VR设备30进行偏航角的矫正，其中，矫正的方式可以是迭代矫正或者是直接用校正后的偏航角代替所述VR设备30自身计算得到的偏航角。
本实施例的矫正装置例如可以应用于所述VR设备30的头显。所述VR设备30的头显上安装有定位装置，且定位装置包括两个定位点A、B，两个定位点之间存在一定距离。在本实施例中，在所述VR设备30计算出偏航角后，可以将所述VR设备30计算出的偏航角和通过头显上配置的计算模块或者头显上安装、手机上配置的计算模块得出的偏航角进行比较。如果存在差异，则通过定位装置的偏航角去进行矫正，矫正的方法可以是直接替代，也可以是通过迭代算法进行矫正。其中，本发明对于所采用的迭代算法并不限定。
头显上具有显示屏，显示屏上画面的显示具有一个坐标轴，通过矫正装置进行矫正，将显示屏上画面的坐标轴和偏航角确定的坐标轴进行匹配，当偏航角为β时，头显上显示的是转过β角度的画面。具体地，定位装置和坐标轴的水平方向的偏航角为0°，此时头显上的显示屏显示的画面应该是偏航角为0°的画面，如果不是，则需要进行矫正，使其显示的画面是偏航角为0°的画面；将头显沿水平方向向左移动，此时头显上的显示屏显示的画面应该是偏航角为β的画面，如果不是，则需要进行矫正，使其显示的画面是偏航角为β的画面；将头显沿水平方向向右移动，此时头显上的显示屏显示的画面应该是偏航角为-β的画面，如果不是，则需要进行矫正，使其显示的画面是偏航角为-β的画面。
将定位装置固定在头显上，通过定位装置的偏航角进而矫正头显的偏航角，使头显显示的图像不会因头显上计算模块中陀螺仪计算的误差而发生偏移，从而提高用户体验。
需要说明的是，在计算偏航角β时，如果两个定位点在水平坐标系中的距离较小，计算误差会较大。因此，在实际应用时，可以设置两个定位点之间的距离满足预定值，以确保两个定位点在水平坐标系中的距离不会过小，通常这个距离设置为大于或等于20cm。
综上，在本发明提供的VR设备的漂移检测方法及系统中，在VR设备接收检测指令之后检测环境磁场，当环境磁场满足要求时，在预设时间内实时获取VR设备的惯性传感器的测量的原始数据，根据预设时间内的至少两个时间段内的原始数据求解出每个时间段内VR设备的漂移速度，当所有时间段内的漂移速度均满足要求时，即可判定VR设备合格，当任一时间段内的漂移速度不满足要求时，判定VR设备不合格。在每个VR设备出厂前进行本发明提供的VR设备的漂移检测方法，即可保证出厂的VR设备的漂移误差在合理范围内，提高了用户体验。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种VR设备的漂移检测方法，其特征在于，在VR设备接收检测指令后执行如下步骤：
S1：VR设备检测环境磁场，当环境磁场满足要求时，执行步骤S2；
S2：在预设时间内，实时获取所述VR设备的惯性传感器的测量的原始数据，执行步骤S3；
S3：获取所述预设时间内的至少两个时间段内的原始数据，并求解出每个时间段内所述VR设备的漂移速度，执行步骤S4；
S4：当所有时间段内的漂移速度均满足要求时，判定所述VR设备合格，当任一时间段内的漂移速度不满足要求时，判定所述VR设备不合格。
2.如权利要求1所述的VR设备的漂移检测方法，其特征在于，所述VR设备获取环境磁场的磁通量，当检测环境磁场的磁通量为45-50uT时，所述环境磁场满足要求。
3.如权利要求1所述的VR设备的漂移检测方法，其特征在于，求解出每个时间段内所述VR设备的漂移速度的步骤包括：
利用该时间段内的原始数据经过融合算法计算出所述VR设备的姿态角；
获取该时间段内所述姿态角的变化量，从而得到所述漂移速度。
4.如权利要求3所述的VR设备的漂移检测方法，其特征在于，所述原始数据至少包括加速度数据、角速度数据及地磁数据。
5.如权利要求3所述的VR设备的漂移检测方法，其特征在于，所述姿态角包括偏航角，所述漂移速度包括所述偏航角的漂移速度。
6.如权利要求5所述的VR设备的漂移检测方法，其特征在于，所述姿态角还包括俯仰角和/或横滚角，所述漂移速度还包括所述俯仰角的漂移速度和/或所述横滚角的漂移速度。
7.如权利要求1-6中任一项所述的VR设备的漂移检测方法，其特征在于，当所述漂移速度小于1度/分钟时，所述漂移速度满足要求；当所述漂移速度大于或等于1度/分钟时，所述漂移速度不满足要求。
8.如权利要求1所述的VR设备的漂移检测方法，其特征在于，所述时间段之间不重合。
9.一种VR设备的漂移检测系统，其特征在于，包括上位机、通信模块及VR设备；
所述上位机用于通过所述通信模块向所述VR设备发送检测指令，所述VR设备接收所述检测指令之后，检测环境磁场，当环境磁场满足要求时，所述VR设备的惯性传感器在预设时间内测量原始数据，并根据所述预设时间内的至少两个时间段内的原始数据求解出每个时间段内所述VR设备的漂移速度，并在所有时间段内的漂移速度均满足要求时，判定所述VR设备合格，在任一时间段内的漂移速度不满足要求时，判定所述VR设备不合格，并将判定结果通过所述通信模块发送至所述上位机。
10.如权利要求9所述的VR设备的漂移检测系统，其特征在于，所述上位机在向所述VR设备发送检测指令之前，还通过所述通信模块向所述VR设备植入本地检测应用，并在判定所述VR设备合格之后，控制所述VR设备卸载所述本地检测应用。
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