CN114098716A - 一种获取运动姿态的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种获取运动姿态的方法及装置，包括：壳体、微控制器、分别与微控制器相连的陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计及无线收发器，微控制器、陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计及无线收发器内置在壳体内；无线收发器接收数据采集信号，输出至微控制器；微控制器接收数据采集信号，从掉电模式切换至数据采集模式，向陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计发送同步信号，以同步采集对应的运动姿态数据；接收运动姿态数据，进行运动姿态分析，得到姿态数据，确认姿态数据为装置未发生滑移得到的数据，将该姿态数据通过无线收发器传输至外部主机；在将姿态数据传输完毕后，切换进入掉电模式。可以提高获取运动姿态的效率。
Description
技术领域
本发明涉及姿态检测技术领域，具体而言，涉及一种获取运动姿态的方法及装置。
背景技术
在医疗康复中，人体的运动姿态，尤其是身体躯干在不同运动状态时，空间位置的运动姿态变化情况，对康复效果评估具有重要的参考作用。目前，运动姿态获取需在预设的检测室内，通过在待测对象身上安放多个光学靶标，采用检测室内布设的相机以捕捉光学靶标，进行图像拍摄，并基于光学检测方法对拍摄的图像进行分析，分析光学靶标的相对位置变化，从而获取待测对象的运动姿态，并基于获取的运动姿态进行医疗康复评估。但该获取运动姿态的方法，需在预设的检测室内进行，在医疗康复评估前需要先在待测对象身上安装若干个光学靶标，测试准备时间长，获取运动姿态所需的时间较长，使得运动姿态获取效率较低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供获取运动姿态的方法及装置，以提高获取运动姿态的效率。
第一方面，本发明实施例提供了获取运动姿态的装置，包括：微控制器、陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计、无线收发器以及壳体，其中，
微控制器、陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计以及无线收发器内置在壳体内；
陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计以及无线收发器分别与微控制器相连接；
无线收发器接收外部主机发送的数据采集信号，输出至微控制器；
微控制器接收数据采集信号，从掉电模式切换至数据采集模式，向陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计发送同步信号，以使陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计依据同步信号中的同步采集时刻，同步采集对应的运动姿态数据；接收陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计传输的运动姿态数据，对接收的运动姿态数据进行运动姿态分析，得到姿态数据，确认运动姿态数据为装置未发生滑移得到的数据，将该运动姿态数据通过无线收发器传输至外部主机；在将运动姿态数据传输完毕后，切换进入掉电模式；
陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计依据接收的同步信号中的同步采集时刻，分别同步采集对应的数据并传输至微控制器。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括：
存储器，与微控制器相连，对微控制器确认的装置未发生滑移的运动姿态数据进行缓存。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括：
USB接口，接收外部主机发送的数据读取请求，传输至微控制器，微控制器验证接入USB接口的主机的访问许可后，从存储器中获取数据读取请求对应的数据，通过USB接口输出。
结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述微控制器包括：模式切换单元、数据融合单元、滑移检测单元以及数据传输单元，其中，
模式切换单元，用于接收数据采集信号，从掉电模式切换至数据采集模式，向陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计发送同步信号；在检测到数据传输单元将运动姿态数据传输完毕后，切换进入掉电模式；
数据融合单元，用于接收陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计传输的采样数据，对接收的采样数据进行运动姿态分析，得到运动姿态数据；
滑移检测单元，用于确认运动姿态数据为装置未发生滑移得到的数据，将该运动姿态数据通过数据传输单元传输至无线收发器。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述数据融合单元包括：高低通互补滤波器、卡尔曼滤波器和Mahony滤波器。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述滑移检测单元包括：
自编码器，用于接收运动姿态数据，从运动姿态数据中提取抽象特征；从抽象特征中恢复出运动姿态数据对应的采样自编码数据；计算运动姿态数据与采样自编码数据的差异，若差异未超过设定的差异阈值，确认运动姿态数据为装置未发生滑移得到的数据。
结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述壳体通过弹力带绑定在用于运动姿态数据检测的待测对象上。
第二方面，本发明实施例还提供了一种获取运动姿态的方法，包括：
接收外部主机发送的数据采集信号，触发微控制器从掉电模式切换至数据采集模式；
向各运动姿态检测传感器发送同步信号；
接收各运动姿态检测传感器依据同步信号中的同步采集时刻进行采集得到的采样数据；
对采样数据进行运动姿态分析，得到运动姿态数据，确认运动姿态数据为各运动姿态检测传感器未发生滑移得到的数据，将该运动姿态数据传输至外部主机，并在运动姿态数据传输完毕后，切换进入掉电模式。
第三方面，本申请实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述的方法的步骤。
本发明实施例提供的获取运动姿态的方法及装置，包括：微控制器、陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计、无线收发器以及壳体，其中，微控制器、陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计以及无线收发器内置在壳体内；陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计以及无线收发器分别与微控制器相连接；无线收发器接收外部主机发送的数据采集信号，输出至微控制器；微控制器接收数据采集信号，从掉电模式切换至数据采集模式，向陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计发送同步信号，以使陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计依据同步信号中的同步采集时刻，同步采集对应的运动姿态数据；接收陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计传输的运动姿态数据，对接收的运动姿态数据进行运动姿态分析，得到姿态数据，确认姿态数据为装置未发生滑移得到的数据，将该姿态数据通过无线收发器传输至外部主机；在将姿态数据传输完毕后，切换进入掉电模式；陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计依据接收的同步信号中的同步采集时刻，分别同步采集对应的数据并传输至微控制器。这样，利用可穿戴的方式实现运动姿态数据的获取，无需在待测对象身上安装若干个光学靶标，可以有效缩短测试准备时间，能够有效提升运动姿态获取效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明实施例所提供的获取运动姿态的装置结构示意图；
图2示出了本发明实施例所提供的获取运动姿态的方法流程示意图；
图3为本申请实施例提供的一种计算机设备300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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
本发明实施例提供了一种获取运动姿态的方法及装置，下面通过实施例进行描述。
图1示出了本发明实施例所提供的获取运动姿态的装置结构示意图。如图1所示，该装置包括：微控制器101、陀螺仪102、加速度计103、磁力计104、温度计105、无线收发器106以及壳体(图中未示出)，其中，
微控制器101、陀螺仪102、加速度计103、磁力计104、温度计105以及无线收发器106内置在壳体内；
陀螺仪102、加速度计103、磁力计104、温度计105以及无线收发器106分别与微控制器101相连接；
无线收发器106接收外部主机发送的数据采集信号，输出至微控制器101；
微控制器101接收数据采集信号，从掉电模式(power-down mode)切换至数据采集模式，向陀螺仪102、加速度计103、磁力计104、温度计105发送同步信号，以使陀螺仪102、加速度计103、磁力计104、温度计105依据同步信号中的同步采集时刻，同步采集对应的运动姿态数据；接收陀螺仪102、加速度计103、磁力计104、温度计105传输的运动姿态数据，对接收的运动姿态数据进行运动姿态分析，得到姿态数据，确认姿态数据为装置未发生滑移得到的数据，将该姿态数据通过无线收发器106传输至外部主机；在将姿态数据传输完毕后，切换进入掉电模式；
陀螺仪102、加速度计103、磁力计104、温度计105依据接收的同步信号中的同步采集时刻，分别同步采集对应的数据并传输至微控制器101。
本发明实施例中，作为一可选实施例，通过弹力带，将壳体绑于待测对象躯干上，从而实现该获取运动姿态的装置的可穿戴，利用内置在壳体中的加速度计、陀螺仪、磁力计、温度计，分别获取包含加速度数据、角速度数据、磁场方向数据、温度数据的运动姿态数据。
本发明实施例中，加速度计、陀螺仪、磁力计、温度计为用于获取运动姿态的运动姿态检测传感器。作为一可选实施例，可根据实际需要，在壳体内布设更多的运动姿态检测传感器，并在壳体的显示屏上，设置选择按键，通过选择按键，可选取用于检测运动姿态的一个或多个运动姿态检测传感器。主机用于同步布设在装置上的各运动姿态检测传感器，内置有无线通讯模块，通过无线通讯模块，向待测对象身上捆绑的装置中的无线收发器发送数据采集信号，以同步各运动姿态检测传感器的采样时刻。
本发明实施例中，作为另一可选实施例，主机周期性地生成数据采集信号，并利用无线通讯模块向测试对象身上布设的所有运动姿态检测传感器进行广播。
本发明实施例中，微控制器通过通讯协议(如SPI、I2C等)访问加速度计、角速度计、磁力计、温度计等运动姿态检测传感器，并读取各运动姿态检测传感器采集得到的运动姿态数据，对读取的运动姿态数据进行预设的数据融合、运动姿态分析以及滑移检测操作后，输出至主机。
本发明实施例中，对于无需实时进行运动姿态数据传输以进行实时分析的场景，为了降低装置的功耗，可以先缓存姿态数据，因而，作为一可选实施例，该装置还包括：
存储器107，与微控制器101相连，对微控制器101确认的装置未发生滑移的姿态数据进行缓存。
本发明实施例中，为了降低装置功耗，微控制器在接收到主机发来的数据采集信号后，从掉电模式(power-down mode)中恢复。同步开启陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计等各运动姿态检测传感器，以进行同步采样，并完成运动姿态数据融合及滑移检测；将融合及滑移检测后的运动姿态数据缓存至存储器，在缓存完成后，装置进入掉电模式以待下一次数据采集信号，在接收到下一次数据采集信号后，退出掉电模式，恢复正常工作，从而大幅降低平均功耗，延长装置工作时间。
本发明实施例中，优选地，为便于对存储器存储的姿态数据进行读取，该装置还包括：
USB接口(图中未示出)，接收外部主机发送的数据读取请求，传输至微控制器，微控制器验证接入USB接口的主机的访问许可后，从存储器中获取数据读取请求对应的数据，通过USB接口输出。
本发明实施例中，外部的主机或电脑端可通过USB接口来访问存储器，从而读取暂存于存储器中的姿态数据。
本发明实施例中，作为一可选实施例，陀螺仪、加速度计、磁力计采集的运动姿态数据(采样数据)均为三维采样数据，包括：x自由度采样数据、y自由度采样数据以及z自由度采样数据。例如，对于陀螺仪，x自由度采样数据为x自由度角速度数据，对于磁力计，x自由度采样数据为x自由度磁场方向数据。
本发明实施例中，对于采集的角速度数据，干扰主要是低频噪声，而对于加速度数据、磁场方向数据，干扰主要是高频噪声。因而，作为一可选实施例，针对微控制器相连的各运动姿态检测传感器，综合考虑各运动姿态检测传感器的制备误差、带有较多低频噪声的角速度信号与带有较多高频噪声的加速度信号、磁场方向信号，进行数据融合，以获取运动姿态数据的准确空间姿态，从而通过融合加速度计、陀螺仪、磁力计、温度计的采样数据，利用数据融合方法，滤除随机噪声、环境噪声、零点漂移等干扰信息，可获取准确的待测对象运动时躯干九自由度的运动信息，提升采样数据的信噪比，保障采样数据的质量。
本发明实施例中，作为一可选实施例，微控制器包括：模式切换单元、数据融合单元、滑移检测单元以及数据传输单元(图中未示出)，其中，
模式切换单元，用于接收数据采集信号，从掉电模式切换至数据采集模式，向陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计发送同步信号；在检测到数据传输单元将姿态数据传输完毕后，切换进入掉电模式；
数据融合单元，用于接收陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计传输的运动姿态数据，对接收的运动姿态数据进行运动姿态分析，得到姿态数据；
滑移检测单元，用于确认姿态数据为装置未发生滑移得到的数据，将该姿态数据通过数据传输单元传输至无线收发器。
本发明实施例中，姿态数据为利用数据融合方法进行融合处理得到的数据。
本发明实施例中，数据融合单元包括但不限于：高低通互补滤波器、卡尔曼滤波器、Mahony滤波器等。作为一可选实施例，可综合考虑相关的环境因素(如电磁环境、温度情况等)选择其中的一滤波器，以数据融合单元为卡尔曼滤波器为例，通过预先训练构建卡尔曼滤波器，再利用构建的卡尔曼滤波器进行滤波处理。其中，训练构建卡尔曼滤波器可分为两个过程：预测过程与更新过程。其中，预测过程包括：
A11，根据上一次采样数据的最优估计值，预测当前采样数据的先验估计值；
本发明实施例中，利用下式进行先验估计值预测：
其中，A为上一次采样数据至当前采样数据的传递矩阵；
uk为卡尔曼滤波器的输入参数；
B为卡尔曼滤波器的输入至输出的传递矩阵。
A12，依据上一次采样数据的最优估计值的协方差、传递矩阵以及过程噪声，获取当前采样数据的先验估计值的协方差。
本发明实施例中，利用下式计算当前采样数据的先验估计值的协方差：
其中，Pk-1为上一次采样数据的最优估计值的协方差；
Q为过程噪声。
本发明实施例中，在更新过程中，综合考虑与待滤波的采样数据相关的所有采样数据，比较预测结果与采样结果，计算误差，进而校正先验估计值，实现对当前采样数据的准确预测。更新过程包括：
A21，依据当前采样数据的先验估计值的协方差、观测值到感兴趣传感值的传递矩阵以及观测噪声，计算卡尔曼增益；
本发明实施例中，假定先验估计值与实际值间过程误差的分布符合正态分布，利用下式计算卡尔曼增益：
其中，H为观测值到感兴趣传感值的传递矩阵；
Kk为卡尔曼增益；
R为测量过程中的观测噪声。
A22，基于卡尔曼增益与观测结果，获取后验估计值；
本发明实施例中，利用下式计算后验估计值：
其中，Zk为当前采样数据的观测值；
A23，依据观测值到感兴趣传感值的传递矩阵、卡尔曼增益以及先验估计值的协方差，获取后验估计协方差；
A24，依据后验估计协方差更新估计协方差，以完成一次卡尔曼滤波过程。
本发明实施例中，利用下式计算后验估计协方差：
其中，Pk为后验估计协方差，将作为下一次卡尔曼滤波器的输入。
本发明实施例中，获取运动姿态的装置为可穿戴设备，可穿戴设备绑定在待测对象身上，在数据采样过程中，可穿戴设备可能会发生滑移，从而使得采集的采样数据的可靠性较低。为了有效防止可穿戴设备的滑移，微控制器的滑移检测单元中设置有自编码器，该自编码器利用神经网络中的自编码器方法对滑移现象进行实时监测。这样，在监测到运动姿态检测传感器发生滑移时，微控制器输出报警信号，以提醒相关人员调整惯性测量单元(IMU，Inertial Measurement Unit)的运动姿态检测传感器的位置。
本发明实施例中，利用基于自编码器(Autoencoder)的滑移现象检测算法检测滑移。自编码器包含编码模块、解码模块，其中，
编码模块，用于接收采样数据(运动姿态数据)，从采样数据(运动姿态数据)中提取抽象特征；
解码模块，用于从抽象特征中恢复出采样数据对应的采样自编码数据。
本发明实施例中，自编码器通过编解码处理，使输出的采样自编码数据与原始输入的采样数据尽可能接近。
本发明实施例中，作为一可选实施例，训练自编码器的过程如下：
将多个未发生滑移的采样数据输入自编码器，经过自编码器的编解码，得到输出，依据输入和输出优化编码过程与解码过程。其中，优化目标如下：
f，g＝argminf，gL(x，f(g(x)))
式中，
f为编码过程，g为解码过程。
本发明实施例中，通过优化编码、解码过程中的具体参数，使得采样数据x与经过编码、解码后的数据f(g(x))的距离最小。
完成自编码器训练后，将完成训练的自编码器放入微控制器的滑移检测单元中。
当采集得到采样数据y后，将采样数据y输入自动编码器，得到输出数据
计算采样数据y与输出数据
的差异：
当差异超过设定的差异阈值时，确定发生滑移。
在确定发生滑移后，微控制器删除发生滑移的运动姿态数据并触发警报，例如，声信号或光信号，提示待测对象重新穿戴本发明实施例的装置。
本发明实施例中，利用可穿戴的方式实现了运动姿态的获取，不仅使得测试环境不受限制，也能够有效降低待测对象处于幽暗环境中的紧张感，保证最自然的动作执行情况，可在日常生活所有运动中开展运动姿态检测，无需在待测对象身上安装若干个光学靶标，可以有效缩短测试准备时间，降低了获取运动姿态所需的时间，能够有效提升运动姿态获取效率。进一步地，由于测试环境不受限制，能够适应于各种测试环境，能有效提升待测对象运动姿态的数据量，为准确判定病情、制定有效康复方案提供给了详实准确的数据基础，且该可穿戴设备成本较低，有利于推广运动姿态检测；进一步地，通过同步唤醒的低功耗技术方案，可大幅延长装置的工作时间，利用存储器，可提供离线数据存储能力；而且，通过设置USB接口，并验证数据访问请求的有效性，从而可保障合法用户快速访问存储在存储器的运动姿态数据；此外，针对可穿戴设备在使用过程中可能发生的滑移现象，微控制器利用基于自编码器算法的滑移检测算法，对运动姿态检测传感器的滑移现象进行在线检测，并及时进行告警，测试对象及时调整可穿戴设备，有效保证了采集数据的质量。
图2示出了本发明实施例所提供的获取运动姿态的方法流程示意图。如图2所示，该方法包括：
步骤201，接收外部主机发送的数据采集信号，触发从掉电模式切换至数据采集模式；
本发明实施例中，在未接收到数据采集信号时，为了降低功耗，处于掉电模式。
步骤202，向各运动姿态检测传感器发送同步信号；
本发明实施例中，运动姿态检测传感器包括：加速度计、陀螺仪、磁力计、温度计，其中，加速度计用于获取加速度数据，陀螺仪用于获取角速度数据，磁力计用于获取磁场方向数据，温度计用于获取温度数据。
步骤203，接收各运动姿态检测传感器依据同步信号中的同步采集时刻进行采集得到的采样数据；
本发明实施例中，加速度计、陀螺仪、磁力计、温度计均在同步采集时刻，触发进行数据采集。
步骤204，对采样数据进行运动姿态分析，得到运动姿态数据，确认运动姿态数据为各运动姿态检测传感器未发生滑移得到的数据，将该运动姿态数据传输至外部主机，并在运动姿态数据传输完毕后，切换进入掉电模式。
本发明实施例中，运动姿态数据包括：加速度数据、角速度数据、磁场方向数据、温度数据。
本发明实施例中，对采样数据进行运动姿态分析为对采样数据进行预设的数据融合操作，以滤除随机噪声、环境噪声、零点漂移等干扰信息。其中，数据融合操作包括但不限于：高低通互补滤波操作、卡尔曼滤波操作、Mahony滤波操作等。
本发明实施例中，作为一可选实施例，确认运动姿态数据为各运动姿态检测传感器未发生滑移得到的数据，包括：
从运动姿态数据中提取抽象特征；
从抽象特征中恢复出运动姿态数据对应的采样自编码数据；
计算运动姿态数据与采样自编码数据的差异；
若差异未超过设定的差异阈值，确认运动姿态数据为装置未发生滑移得到的数据。
本发明实施例中，利用获取运动姿态的装置执行获取运动姿态数据，其中，获取运动姿态的装置包括：微控制器、陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计、无线收发器以及壳体，其中，
微控制器、陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计以及无线收发器内置在壳体内；
陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计以及无线收发器分别与微控制器相连接；
无线收发器接收外部主机发送的数据采集信号，输出至微控制器；
微控制器接收数据采集信号，从掉电模式切换至数据采集模式，向陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计发送同步信号，以使陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计依据同步信号中的同步采集时刻，同步采集对应的运动姿态数据；接收陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计传输的运动姿态数据，对接收的运动姿态数据进行运动姿态分析，得到姿态数据，确认姿态数据为装置未发生滑移得到的数据，将该姿态数据通过无线收发器传输至外部主机；在将运动姿态数据传输完毕后，切换进入掉电模式；
陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计依据接收的同步信号中的同步采集时刻，分别同步采集对应的数据并传输至微控制器。
如图3所示，本申请一实施例提供了一种计算机设备300，用于执行图2中的获取运动姿态的方法，该设备包括存储器301、处理器302及存储在该存储器301上并可在该处理器302上运行的计算机程序，其中，上述处理器302执行上述计算机程序时实现上述获取运动姿态的方法的步骤。
具体地，上述存储器301和处理器302能够为通用的存储器和处理器，这里不做具体限定，当处理器302运行存储器301存储的计算机程序时，能够执行上述获取运动姿态的方法。
对应于图2中的获取运动姿态的方法，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述获取运动姿态的方法的步骤。
具体地，该存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，该存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述获取运动姿态的方法。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露系统和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种获取运动姿态的装置，其特征在于，包括：微控制器、陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计、无线收发器以及壳体，其中，
微控制器、陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计以及无线收发器内置在壳体内；
陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计以及无线收发器分别与微控制器相连接；
无线收发器接收外部主机发送的数据采集信号，输出至微控制器；
微控制器接收数据采集信号，从掉电模式切换至数据采集模式，向陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计发送同步信号，以使陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计依据同步信号中的同步采集时刻，同步采集对应的运动姿态数据；接收陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计传输的运动姿态数据，对接收的运动姿态数据进行运动姿态分析，得到姿态数据，确认姿态数据为装置未发生滑移得到的数据，将该姿态数据通过无线收发器传输至外部主机；在将姿态数据传输完毕后，切换进入掉电模式。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
存储器，与微控制器相连，对微控制器确认的装置未发生滑移的运动姿态数据进行缓存。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
USB接口，接收外部主机发送的数据读取请求，传输至微控制器，微控制器验证接入USB接口的主机的访问许可后，从存储器中获取数据读取请求对应的数据，通过USB接口输出。
4.根据权利要求1至3任一项所述的装置，其特征在于，所述微控制器包括：模式切换单元、数据融合单元、滑移检测单元以及数据传输单元，其中，
模式切换单元，用于接收数据采集信号，从掉电模式切换至数据采集模式，向陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计发送同步信号；在检测到数据传输单元将运动姿态数据传输完毕后，切换进入掉电模式；
数据融合单元，用于接收陀螺仪、加速度计、磁力计、温度计传输的采样数据，对接收的运动姿态数据进行运动姿态分析，得到姿态数据；
滑移检测单元，用于确认姿态数据为装置未发生滑移得到的数据，将该姿态数据通过数据传输单元传输至无线收发器。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述数据融合单元包括：高低通互补滤波器、卡尔曼滤波器和Mahony滤波器。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述滑移检测单元包括：
自编码器，用于接收运动姿态数据，从运动姿态数据中提取抽象特征；从抽象特征中恢复出运动姿态数据对应的采样自编码数据；计算运动姿态数据与采样自编码数据的差异，若差异未超过设定的差异阈值，确认运动姿态数据为装置未发生滑移得到的数据。
7.根据权利要求1至3任一项所述的装置，其特征在于，所述壳体通过弹力带绑定在用于运动姿态数据检测的待测对象上。
8.一种获取运动姿态的方法，其特征在于，包括：
接收外部主机发送的数据采集信号，触发微控制器从掉电模式切换至数据采集模式；
向各运动姿态检测传感器发送同步信号；
接收各运动姿态检测传感器依据同步信号中的同步采集时刻进行采集得到的采样数据；
对采样数据进行运动姿态分析，得到运动姿态数据，确认运动姿态数据为各运动姿态检测传感器未发生滑移得到的数据，将该运动姿态数据传输至外部主机，并在运动姿态数据传输完毕后，切换进入掉电模式。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求8所述的获取运动姿态的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求8所述的获取运动姿态的方法的步骤。
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