WO2013023400A1 - 误差校正、角速度检测及鼠标控制方法和装置，空间鼠标 - Google Patents

误差校正、角速度检测及鼠标控制方法和装置，空间鼠标 Download PDF

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WO2013023400A1
WO2013023400A1 PCT/CN2011/079942 CN2011079942W WO2013023400A1 WO 2013023400 A1 WO2013023400 A1 WO 2013023400A1 CN 2011079942 W CN2011079942 W CN 2011079942W WO 2013023400 A1 WO2013023400 A1 WO 2013023400A1
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WO
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gyroscope
output voltage
angular velocity
motion
mouse
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PCT/CN2011/079942
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Inventor
龙涛
刘正东
龙江
唐元浩
严松
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江苏惠通集团有限责任公司
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
    • G01C25/005—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass initial alignment, calibration or starting-up of inertial devices
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • 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
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/038—Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry

Definitions

  • the present invention relates to the field of angular velocity detection and its application, and in particular to an error correction method and apparatus, an angular velocity detection method and apparatus, a mouse control method and apparatus, and a space mouse. Background technique
  • the gyroscope technology has undergone a considerable period of development.
  • the classic gyroscope has a rigid body rotor that rotates at a high speed, and can capture its own posture by its own performance. It was first used for navigational navigation and was later widely used in aerospace and aerospace industries.
  • the basic principle of the gyroscope is the directional instrument that is manufactured by using the high-speed rotation of the object and the strong angular momentum to make the rotating shaft stably point to one direction. When the direction of motion is inconsistent with the direction of the rotation axis, a corresponding declination angle is generated, and according to the relationship between the declination angle and the motion, the motion trajectory and position of the current moving part are obtained, thereby realizing the positioning function.
  • the traditional gyroscope is an object that rotates continuously. Using the principle of conservation of angular momentum, the direction of the rotation axis does not change with the rotation of the bracket carrying it. It is obviously more difficult to machine such a non-stop rotatable object that is continuously rotated on a silicon wafer substrate by micromechanical techniques.
  • Micro-electromechanical Systems (MEMS) gyroscopes use Coriolis Force to achieve miniaturization of equipment based on the characteristics of traditional gyroscopes.
  • Coriolis force is also known as the Coriolis force, Coriolis force, which is the quality of linear motion in the rotating system.
  • Coriolis force is also known as the Coriolis force, Coriolis force, which is the quality of linear motion in the rotating system.
  • a space mouse is provided in the Chinese Patent Application No. CN 102043475 A, comprising: a body, an X-axis gyroscope, a Y-axis gyroscope, a main processing chip, and a signal transmitting unit; a middle button, a right button, a slider bar, and a signal transmission window, the slider bar can issue an instruction to the main processing chip to finely adjust the movement information of the X-axis gyroscope and the Y-axis gyroscope; the left, middle, and right buttons of the mouse can be processed to the main processor
  • the chip issues an instruction to confirm and process the movement information of the X-axis gyroscope and the Y-axis gyroscope; then, the confirmation/processing information is processed by the main processing chip, and the transmitting unit sends a transmission instruction; the transmitting unit is set to transmit the signal Inside the window, a transmitted signal is emitted from the signal transmission window.
  • the gyroscope described above is a single-axis gyroscope.
  • two gyroscopes are required to be placed perpendicular to each other.
  • a two-axis gyroscope can obtain angular velocity information of two planes in space.
  • a three-axis gyroscope can obtain angular velocity information of three planes in space.
  • the gyroscope When the gyroscope rotates, that is, when it is input around the output shaft (X-axis) angular velocity (rad/s), the X-axis direction is subjected to Coriolis force, causing the gyroscope to vibrate in that direction. At this time, the gyroscope is The displacement X W on the X axis is:
  • the maximum amplitude of the input for vibration .
  • the angular velocity for vibration input c is the vibration amplitude of the gyroscope on the output shaft
  • ⁇ is the initial phase of the gyroscope
  • the resonant frequency of the vibration axis is the angular velocity of the vibration axis.
  • the maximum amplitude of the displacement ⁇ gyro output shaft (o proportional to, and therefore the gyro output voltage in the axial direction on the vibration input direction of the input and output shafts and the output voltage of the gyroscope
  • the angular velocity is proportional and is a function of the resonant frequency of the vibration and output shafts.
  • the angular velocity information of the plane is obtained by the output voltage of the gyroscope on the output shaft.
  • the angular velocity is obtained by using the output voltage of the gyroscope, it is necessary to detect the mounting error of the gyroscope, and then correct the output voltage of the gyroscope during the motion based on the detected mounting error.
  • the existing error detection and correction is more complicated, mainly to establish an overall error model, such as the least square method
  • the iterative method to calculate the installation error angle of the gyroscope such as display calibration or Implicit calibration calculates calibration factors and associated error terms at low dynamics.
  • the gyro uses the Coriolis force on the vibrating object to measure the angular velocity. Therefore, it is affected by external shock and vibration, and becomes noise in the angular velocity measurement. The accuracy of the angular velocity.
  • a first embodiment of the present invention provides an error correction method, including: detecting an output voltage of the gyroscope at rest; a reference voltage based on the gyroscope and an output voltage of the gyroscope when the detected stationary state
  • the trigonometric relationship determines an installation angle error of the gyroscope; detects an output voltage of the gyroscope during motion; and adjusts an output voltage of the gyroscope when the detected motion is based on an installation angle error of the gyroscope.
  • the first embodiment of the present invention further provides an angular velocity detecting method, comprising: obtaining an output voltage of the adjusted gyroscope during the movement by using the error correction method of the first embodiment; and determining the output voltage of the gyroscope based on the adjusted motion The angular velocity of the gyroscope.
  • a second embodiment of the present invention provides an error correction method, including: separately detecting an output voltage of a first gyroscope and an output voltage of a second gyroscope at rest; a reference voltage and detection based on the first gyroscope a triangular function relationship of the output voltage of the first gyroscope at rest to determine an installation angle error of the first gyroscope, and an installation angle error of the first gyroscope is an angular deviation of the first gyroscope from the first axis; Based on the reference voltage of the second gyroscope and the detected second gyro at rest The triangular function relationship of the output voltage of the screw determines the mounting angle error of the second gyroscope, the mounting angle error of the second gyroscope is an angular deviation of the second gyroscope from the second axis, and the second axis is vertical On the first axis; respectively detecting
  • a second embodiment of the present invention further provides an angular velocity detecting method, comprising: obtaining, by using an error correction method of the first embodiment, an output voltage of the first gyroscope and an output voltage of the second gyroscope during the adjusted motion; The output voltage of the first gyroscope determines the angular velocity of the first gyroscope during the movement; and determines the angular velocity of the second gyroscope based on the output voltage of the second gyroscope during the adjusted motion.
  • An embodiment of the present invention further provides a mouse control method, including: determining, by the angular velocity detecting method of the second embodiment, an angular velocity of the first gyroscope and an angular velocity of the second gyroscope, the first gyroscope and the second
  • the gyroscope is installed in the space mouse; the spatial motion of the space mouse is determined based on the angular velocity of the first gyroscope and the angular velocity of the second gyroscope; and the movement of the mouse is controlled based on the spatial motion of the space mouse.
  • a first embodiment of the present invention provides an error correction apparatus, including: a detecting unit adapted to detect an output voltage of the gyroscope; a determining unit adapted to be based on a reference voltage of the gyroscope and the detecting a triangular function relationship of the output voltage of the gyroscope when the unit detects static state determines an installation angle error of the gyroscope; and an adjusting unit adapted to adjust the detection unit based on a mounting angle error of the gyroscope determined by the determining unit The output voltage of the gyroscope during the detected motion.
  • the first embodiment of the present invention further provides an angular velocity detecting device, comprising: the error correcting device of the first embodiment; an angular velocity determining unit adapted to determine the output voltage based on the gyroscope during motion adjustment by the adjusting unit The angular velocity of the gyroscope.
  • a second embodiment of the present invention provides an error correction apparatus, including: a detecting unit, configured to detect an output voltage of a first gyroscope and an output voltage of a second gyroscope; and a determining unit adapted to be based on the first Determining a mounting angle error of the first gyroscope based on a trigonometric relationship between a reference voltage of the gyroscope and an output voltage of the first gyroscope detected by the detecting unit, based on the reference voltage of the second gyroscope and the detecting unit a triangular function relationship of the output voltage of the second gyroscope at rest to determine a mounting angle error of the second gyroscope, the mounting angle error of the first gyroscope being an angular deviation of the first gyroscope from the first axis,
  • the installation angle error of the second gyroscope is An angular deviation of the second gy
  • a second embodiment of the present invention further provides an angular velocity detecting device, comprising: the error correcting device of the second embodiment; an angular velocity determining unit adapted to determine an output voltage of the first gyroscope based on the motion adjusted by the adjusting unit The angular velocity of the first gyroscope determines the angular velocity of the second gyroscope based on the output voltage of the second gyroscope during the motion adjusted by the adjustment unit.
  • An embodiment of the present invention further provides a mouse control device, including: the angular velocity detecting device of the second embodiment, wherein the first gyroscope and the second gyroscope are installed in a space mouse; and the motion determining unit is adapted to be based on the An angular velocity of a gyroscope and an angular velocity of the second gyroscope determine a spatial motion of the spatial mouse; and a mouse control unit adapted to control movement of the mouse based on spatial motion of the spatial mouse.
  • Embodiments of the present invention also provide a space mouse including a first gyroscope and a second gyroscope, and an error correcting device of the second embodiment.
  • the angular deviation of the snail from the second axis is an angular deviation of the detection arm of the second gyro from the second axis.
  • the detecting arm of the adopted gyroscope is respectively a driving arm, so that the gyroscope constitutes a double T-shaped structure.
  • the first driving arm and the second driving arm are relatively vibrated, and the detecting arm is stationary; the gyroscope
  • the first driving arm and the second driving arm vibrate in the same direction and drive the detecting arm to vibrate, so the intermediate detecting arm is hardly affected by external impact and vibration, and the Coriolis force and the gyroscope are displaced.
  • the direction is just perpendicular to the plane, so the noise is low and the positioning is more accurate, which ensures the stability and accuracy of the output voltage value during the movement of the gyroscope.
  • the difference between the output voltage of the detecting arm during the movement of the gyroscope and the output voltage of the detecting arm when the gyroscope is stationary is linear with the angular velocity corresponding to the gyroscope, thereby detecting the output voltage of the arm when detecting the movement of the gyroscope, and then passing through the single
  • One subtraction operation and one division operation can obtain the corresponding gyroscope
  • the angular velocity, in the end can be obtained in a single, fast and accurate angular velocity.
  • FIG. 1 is a flow chart of an error correction method according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example of installation of a gyroscope according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a flowchart of an angular velocity detecting method according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a schematic view of an angular velocity detecting device according to a first embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a flowchart of an error correction method according to a second embodiment of the present invention.
  • 6 to 8 are schematic views showing an example of installation of a gyroscope according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart of an angular velocity detecting method according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is a schematic view of an angular velocity detecting device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart of a mouse control method according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 12 is a schematic diagram of a mouse control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic structural view of a gyroscope according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 14 is a view showing the relationship between the output voltage and the angular velocity of the detecting arm of the gyro according to the embodiment of the present invention. detailed description
  • the error correction method includes: Step S11: detecting an output voltage of the gyroscope when stationary;
  • Step S12 determining a mounting angle error of the gyroscope based on a trigonometric relationship between a reference voltage of the gyroscope and a detected output voltage of the gyroscope at rest;
  • Step S13 detecting an output voltage of the gyroscope during exercise
  • Step S14 adjusting the detected gyro based on the installation angle error of the gyroscope The output voltage of the instrument.
  • Steps S11 and S12 are for detecting the mounting error of the gyroscope.
  • the inventors have found that if the mounting position of the gyroscope is deviated, the output voltage of the gyroscope detected at rest will deviate from the reference voltage of the gyroscope, and the reference voltage of the gyroscope is the gyroscope.
  • the output voltage of the gyroscope is measured when the instrument is mounted at the target position.
  • the reference voltage of the gyroscope is 1.35V.
  • the gyroscope is mounted with an angle error ⁇ .
  • the reference voltage Vo of the gyroscope and the detected gyroscope of the gyroscope may be used.
  • the trigonometric relationship of the output voltage determines the mounting angle error ⁇ 0 .
  • ⁇ 0 is the mounting angle error of the gyroscope
  • Vo the reference voltage of the gyroscope
  • Vo' is the detected output voltage of the gyroscope at rest.
  • the sine (sin) or tangent (tan) of the mounting angle error ⁇ 0 can also be used, using the mounting angle error ⁇ .
  • the cosine value (cos) is calculated the most.
  • the gyroscope is usually installed as an angular velocity sensor in various attitude sensing devices. It should be noted that the gyroscope installation error can be detected in real time due to environmental changes in the device. Therefore, in practical applications, the gyroscope can be detected and updated in real time. Installation angle error; or, detecting and updating the gyroscope installation angle error at intervals; or detecting and updating the gyroscope installation angle error when the environment changes greatly.
  • the output voltage of the gyroscope during the detected motion can be adjusted in real time.
  • the motion of the gyroscope is a dynamic process. Therefore, the output voltage of the gyroscope detected in real time is adjusted, and then the relationship between the output voltage of the gyroscope and the angular velocity can be obtained to obtain more accurate angular velocity detection results.
  • the angular velocity detecting method of the first embodiment of the present invention is as shown in FIG. 3, and includes:
  • Step S15 determining an angular velocity of the gyroscope based on an output voltage of the gyroscope during the adjusted motion.
  • Gyro with different structures has different relationship between output voltage and angular velocity, and can be linear or nonlinear.
  • a 0.67
  • b 1350
  • the output voltage V of the gyroscope is in millivolts (mV)
  • the angular velocity ⁇ of the gyroscope is in degrees per second (rad/s).
  • the angular velocity detecting device of the first embodiment of the present invention includes: a detecting unit 11, a determining unit 12, an adjusting unit 13, and an angular velocity determining unit 14.
  • the error correcting device of the first embodiment of the present invention includes: a detecting unit 11, a determining unit 12, and an adjusting unit 13.
  • the detecting unit 11 is adapted to detect an output voltage of the gyroscope; the detecting unit 11 detects an output voltage of the gyroscope at the time of the stationary and the moving, respectively.
  • the determining unit 12 is adapted to determine a mounting angle error of the gyroscope based on a trigonometric relationship between a reference voltage of the gyroscope and an output voltage of the gyroscope detected by the detecting unit 11 at rest.
  • the adjusting unit 13 is adapted to adjust an output voltage of the gyroscope when the motion detected by the detecting unit 11 is based on a mounting angle error of the gyroscope determined by the determining unit 12.
  • the angular velocity determining unit 14 is adapted to determine an angular velocity of the gyroscope based on an output voltage of the gyroscope during the movement adjusted by the adjusting unit 13.
  • the error correction method being adapted to correct installation errors of two gyroscopes (first gyroscope and second gyroscope), specifically, if When the installation is ensured, the first gyroscope is perpendicular to the second gyroscope; if it is detected that the actual installation position of the first gyroscope is not perpendicular to the actual installation position of the second gyroscope, correcting the first gyroscope and/or the second gyroscope The output of the instrument.
  • the error correction method includes:
  • Step S21 detecting an output voltage of the first gyroscope and an output voltage of the second gyroscope when stationary;
  • Step S22 determining a mounting angle error of the first gyroscope based on a trigonometric relationship between a reference voltage of the first gyroscope and a detected output voltage of the first gyroscope at rest, the mounting angle error of the first gyroscope being An angular deviation of the first gyroscope from the first axis;
  • Step S23 determining a mounting angle error of the second gyroscope based on a trigonometric relationship between the reference voltage of the second gyroscope and the detected output voltage of the second gyroscope at rest, the mounting angle error of the second gyroscope being An angular deviation of the second gyroscope from the second axis, the second axis being perpendicular to the first axis;
  • Step S24 respectively detecting an output voltage of the first gyroscope and an output voltage of the second gyroscope during the movement;
  • Step S25 adjusting an output voltage of the first gyroscope and an output voltage of the second gyroscope during the detected motion based on the installation angle error of the first gyroscope and the installation angle error of the second gyroscope.
  • Steps S21 to S24 may refer to steps S11 to S13 of the first embodiment, and the execution order of steps S22 and S23 may be performed in any order, and S22 may be executed first, or S23 may be executed first, or S23 may be executed first, or S22 may be performed, or S22 and S22 may be performed. S23 is executed separately.
  • the mounting angle error of the first gyroscope is determined according to coseo ⁇ Vm/Vm', wherein ⁇ 01 is the mounting angle error of the first gyroscope, V m is the reference voltage of the first gyroscope, and V m ' is detected The output voltage of the first gyroscope when stationary.
  • the first gyroscope and the second gyroscope may be gyroscopes of the same structure, and the reference voltages may be the same.
  • the reference voltage of the first gyroscope is the output voltage of the first gyroscope when the mounting position of the first gyroscope is perpendicular to the mounting position of the second gyroscope
  • the reference voltage of the second gyroscope is the first gyroscope
  • the output voltage of the second gyroscope at rest is measured when the mounting position is perpendicular to the second gyroscope mounting position.
  • the reference voltage of the first gyroscope and the reference voltage of the second gyroscope are both 1.35V.
  • step S25 is specifically implemented according to the detected gyro of each gyroscope.
  • Output voltage, adjust the output voltage of the gyroscope during the detected motion: If V 0 >V 01 , V 02 ' V 02 , as shown in (a) of Figure 6, the actual installation of the first gyroscope The position x' deviates from the target mounting position (ie, the first axis), the mounting angle error 0 01 of the first gyroscope is the angular deviation of the first gyroscope from the first axis, and the actual mounting position of the second gyroscope is not deviated.
  • the target installation position ie, the second axis
  • the output voltage of one of the gyroscopes may be corrected according to the installation angle error ⁇ 01 of the first gyroscope, and the output voltage of the other gyroscope may not be corrected: for example, according to
  • Adjusting the output voltage of the first gyroscope during the detected motion, and not correcting the output voltage of the second gyroscope, that is, V 2 V 2 ', as shown in (b) of FIG. 6, which is equivalent to establishing a vertical to the second
  • the virtual y-axis perpendicular to the actual mounting position x' of the first gyroscope maps the output voltage ⁇ 2 ' of the second gyroscope to the virtual y-axis during the detected motion, and obtains the adjusted second motion of the second gyroscope Output voltage v 2 .
  • V 0 V 01 , V 02 '> V 02 , as shown in (a) of FIG. 7, the actual mounting position of the first gyroscope does not deviate from the target mounting position (ie, the first axis), and the actual operation of the second gyroscope The mounting position y" deviates from the target mounting position (ie, the second axis), the mounting angle error ⁇ of the second gyroscope.
  • Adjust the output of the second gyroscope when the detected motion is
  • the voltage, without correcting the output voltage of the first gyroscope, ie VfV, as shown in (b) of Figure 7, is equivalent to establishing a virtual y-axis perpendicular to the first axis, which will detect the motion of the second gyroscope
  • V 0 >V 01 , V 02 '>V 02 as shown in (a) of FIG. 8, the actual mounting position x' of the first gyroscope deviates from the target mounting position (ie, the first axis), the first gyroscope The installation angle error 0 01 is the angular deviation of the first gyroscope from the first axis, and the actual installation position y of the second gyroscope deviates from the target installation.
  • the mounting angle error ⁇ of the second gyroscope. 2 is an angular deviation between the second gyroscope and the second axis.
  • the first angle is corrected according to the installation angle error 0 01 of the first gyroscope and the installation angle error ⁇ 02 of the second gyroscope.
  • the output voltage of the gyroscope is equivalent to establishing a virtual X-axis and a virtual y-axis perpendicular to each other, that is, the first axis and the second axis, and the first gyroscope will be detected during motion.
  • the output voltage V' is mapped to the virtual X-axis, and the output voltage ⁇ of the first gyroscope is obtained during the adjusted motion, and the output voltage V 2 ' of the second gyroscope is mapped to the virtual y-axis when the detected motion is obtained. After the movement, the output voltage V 2 of the second gyroscope.
  • the output voltage of the first gyroscope and the output voltage of the second gyroscope are respectively mapped to two mutually perpendicular positions.
  • the angular velocity detecting method of the second embodiment of the present invention is as shown in FIG. 9, and includes:
  • Step S26 determining an angular velocity of the first gyroscope based on an output voltage of the first gyroscope during the adjusted motion
  • Step S27 determining an angular velocity of the second gyroscope based on an output voltage of the second gyroscope during the adjusted motion.
  • Steps S26 and S27 may refer to step S15 of the first embodiment. Steps S26 and S27 are performed in the following order. S26 may be executed first, S27 may be executed first, or S27 may be executed first, or S26 may be performed first, or S26 and S27 may be respectively performed.
  • the angular velocity of the first gyroscope is based on
  • V is the output voltage of the first gyroscope, which is the angular velocity of the first gyroscope, ai , bi Is a constant.
  • ai , a 2 are both 0.67 and bb 2 is 1350.
  • the angular velocity detecting device of the second embodiment of the present invention includes: a detecting unit 21, a determining unit 22, an adjusting unit 23, and an angular velocity determining unit 24.
  • the error correcting device of the second embodiment of the present invention includes a detecting unit 21, a determining unit 22, and an adjusting unit 23.
  • the detecting unit 21 is adapted to detect an output voltage of the first gyroscope and an output voltage of the second gyroscope.
  • the detecting unit may include: a first detecting unit 211 that detects an output voltage of the first gyroscope at the time of the stationary state and the motion, respectively; and a second detecting unit 212 that respectively detects the output voltage of the second gyroscope at the time of the stationary state and the motion.
  • the determining unit 22 is adapted to determine a mounting angle error of the first gyroscope based on a trigonometric relationship between a reference voltage of the first gyroscope and an output voltage of the first gyroscope detected by the detecting unit 21, based on the second gyroscope Determining a mounting angle error of the second gyroscope by a trigonometric relationship between a reference voltage of the instrument and an output voltage of the second gyroscope detected by the detecting unit 21, the mounting angle error of the first gyroscope being the An angle deviation of a gyroscope from the first axis, an installation angle error of the second gyroscope being an angular deviation of the second gyroscope from the second axis, the second axis being perpendicular to the first axis.
  • the adjusting unit 23 is adapted to adjust the output voltage of the first gyroscope when the motion detected by the detecting unit 22 is adjusted based on the mounting angle error of the first gyroscope determined by the determining unit 22 and the mounting angle error of the second gyroscope, The output voltage of the second gyroscope.
  • the adjustment unit 23 includes a first adjustment unit 231, a second adjustment unit 232, and a third adjustment unit 233.
  • the output voltage of the gyroscope, ⁇ 01 is the mounting angle error of the first gyroscope determined by the determining unit 22.
  • a second adjusting unit 232 adapted to be V. 2 '>V. 2.
  • V ' is the output voltage of the first gyroscope during the detected motion, the output voltage of the first gyroscope during the adjusted motion, and ⁇ 2 ' is the output voltage of the second gyroscope during the detected motion, ⁇ 2 is the output voltage of the second gyroscope during the adjusted motion.
  • the adjusting unit 23 adjusts the output voltage of the first gyroscope during the detected motion according to the V-body V*cos9 0 i, where V′ is the output of the first gyroscope during the detected motion.
  • the angular velocity determining unit 24 is adapted to determine an angular velocity of the first gyroscope based on an output voltage of the first gyroscope when the motion is adjusted by the adjusting unit 23, based on the second gyroscope when the motion is adjusted by the adjusting unit 23 The output voltage determines the angular velocity of the second gyroscope.
  • the angular velocity determining unit 24 may include: a first angular velocity determining unit 241 adapted to determine an angular velocity of the first gyroscope according to V aiCOi+bi, where V is an output voltage of the first gyroscope, which is an angular velocity of the first gyroscope, Ai , !
  • the two gyroscopes are installed in the space mouse, and the angular velocity detection method of the second embodiment is used to control the movement of the mouse on the screen by the space mouse.
  • the mouse control method of the embodiment of the present invention is as shown in FIG. :
  • Step S28 determining a spatial motion of the space mouse based on an angular velocity of the first gyroscope and an angular velocity of the second gyroscope;
  • Step S29 Control the movement of the mouse based on the spatial motion of the space mouse.
  • the first gyroscope and the second gyroscope are single-axis gyroscopes, and the first gyroscope and the second gyroscope have been installed according to the actual mounting positions of the first gyroscope and the second gyroscope in steps S21 to S25.
  • the output voltage is corrected. Therefore, the spatial motion of the space mouse determined in step S28 can correspond to the motion of the two-dimensional space determined by the first axis and the second axis (ie, the target mounting position) perpendicular to each other.
  • Step S28 determines a change of the two-dimensional space determined by the space mouse in the first axis and the second axis from the first position to the second position, wherein the first position can be represented by coordinates (A, B), where A is The first position is the component of the first axis, B is the component of the first position in the second axis; the second position can be coordinates (Acose, Bcos9 2 ), Acose is the component of the second position in the first axis, Bcos0 2 is The component of the second position on the second axis.
  • the coordinates of the mouse in the third position are (XI, Y1)
  • the coordinates of the mouse at the fourth position are ( ⁇ + ⁇ , ⁇ 1+ ⁇ ).
  • the sensitivity coefficient of the gyroscope and the sensitivity coefficient of the mouse are set and adjusted according to actual needs and operating environments, such as accuracy requirements, screen size and resolution, etc., which are well known to those skilled in the art, and are no longer known here. Expand the instructions.
  • the mouse control device of the embodiment of the present invention is as shown in FIG. 12, and includes:
  • the angular velocity detecting device 20 which is the angular velocity detecting device of the second embodiment, may refer to FIG. 10; the motion determining unit 30 is adapted to determine the angular velocity of the first gyroscope and the angular velocity of the second gyroscope detected by the angular velocity detecting device 20 The spatial motion of the space mouse;
  • the mouse control unit 40 is adapted to control the movement of the mouse based on the spatial motion of the spatial mouse determined by the motion determining unit 30.
  • the motion determining unit 30 includes:
  • the first integrating unit 31 is adapted to obtain an angular change value of the first gyroscope by time integral of the angular velocity of the first gyroscope determined by the angular velocity detecting device 20;
  • the first calculating unit 32 is adapted to calculate a variation component ⁇ of the spatial mouse on the first axis according to an angle change value of the first gyroscope obtained by the first integration unit 31, wherein AA A-Acosei , A is motion The component of the front space mouse in the first axis, AcosBi is the component of the space mouse in the first axis after the motion;
  • a second integrating unit 33 adapted to obtain an angular change value ⁇ 2 of the second gyroscope by time integral of the angular velocity of the second gyroscope determined by the angular velocity detecting device 20;
  • the mouse control unit 40 includes:
  • the first change determining unit 41 is adapted to determine the displacement change amount ⁇ of the mouse on the X axis according to the change component ⁇ of the spatial mouse calculated by the first calculating unit 32, wherein AX AA ⁇ SF ⁇ MF), which is the sensitivity coefficient of the first gyroscope, and MF is the sensitivity coefficient of the mouse;
  • the movement control unit 43 is adapted to control the displacement change amount ⁇ of the mouse on the X axis determined by the first change determination unit 41 and the displacement change amount ⁇ of the mouse on the Y axis determined by the second change determination unit 42 The movement of the mouse.
  • the above mouse control device can be integrated in a space mouse in whole or in part, and the space mouse transmits information through a wireless transceiver device (such as a radio frequency transceiver, an infrared transceiver, etc.) and a control device (such as a projector, a computer, etc.) that controls the mouse, and wirelessly transmits and receives information.
  • a wireless transceiver device such as a radio frequency transceiver, an infrared transceiver, etc.
  • a control device such as a projector, a computer, etc.
  • the space mouse includes: a first gyroscope, a second gyroscope, and an error correcting device, and the error correcting device includes the detecting unit 21, the determining unit 22, and the adjusting unit 23 described above.
  • the space mouse transmits voltage information to the control device through the wireless transceiver, that is, the output voltage of the first gyroscope and the output voltage of the second gyroscope.
  • the angular velocity determining unit 24, the motion determining unit 30, and the mouse control unit 40 described above may be integrated in the control device.
  • the space mouse includes: a first gyroscope, a second gyroscope, and the angular velocity detecting device 20 described above.
  • the space mouse transmits angular velocity information to the control device via the wireless transceiver, namely the angular velocity of the first gyroscope and the angular velocity of the second gyroscope.
  • the motion determining unit 30 and the mouse control unit 40 described above can be integrated in the control device.
  • the space mouse includes: a first gyroscope, a second gyroscope, the above-described angular velocity detecting device 20, and a motion determining unit 30.
  • the space mouse transmits the motion information of the space mouse to the control device through the wireless transceiver, that is, the variation component of the space mouse on the first axis and the variation component on the second axis.
  • the mouse control unit 40 described above can be integrated in the control device.
  • the space mouse includes a first gyroscope, a second gyroscope, the above-described angular velocity detecting device 20, a motion determining unit 30, a first change determining unit 41, and a second change determining unit 42.
  • the space mouse transmits the displacement information of the mouse to the control device through the wireless transceiver, that is, the displacement variation of the mouse on the X axis and the displacement variation on the Y axis.
  • the above described mobile control unit 43 can be integrated in the control device.
  • the structure of the first gyroscope and the second gyroscope installed in the space mouse is the same, and the output voltage of the gyroscope has a linear relationship with the angular velocity, which will be described in detail below.
  • the gyroscope includes: a detecting arm 50, a voltage of the detecting arm 50 is an output voltage of the gyroscope; a fixing portion 55 located in the middle of the detecting arm 50; and a first driving arm 51 respectively located at two sides of the detecting arm 50 And a second driving arm 52; connecting the detecting arm 50, the first driving arm 51 and the second driving The connecting portion of the arm 52.
  • the connecting portion includes: a fixing portion 55 that connects the detecting arm 50 and a first connecting portion 53 of the first driving arm 51; and a fixing portion 55 that connects the detecting arm 50 and the second connecting portion 54 of the second driving arm 52.
  • the first driving arm 51 and the first connecting portion 53 form a T-shape
  • the second driving arm 52 and the second connecting portion form a T-shape, thereby constituting a double T-shaped structure in which the detecting arm 50 is an axis of symmetry.
  • the fixing portion 55 is located at the center of the detecting arm 50, the first connecting portion 53 is connected to the center of the fixing portion 55 and the first driving arm 51, and the second connecting portion 54 is connected to the fixing portion 55 and the second driving arm 52. center.
  • the gyroscope is further packaged with a driving circuit and a detecting circuit, and the driving circuit is connected to the first driving arm 51 and the second driving arm 52 for driving the first driving arm 51 and the second driving arm 52 to vibrate; the detecting circuit is connected
  • the detecting arm 50 is configured to detect the voltage of the detecting arm 50.
  • the voltage of the detecting arm 50 is related to the angular velocity of the plane where the gyroscope is located, and the output voltage of the detecting circuit is the output voltage of the gyroscope.
  • the gyroscope may also include a package housing for encapsulation of the gyroscope to increase protection of the gyroscope.
  • the gyroscope is a single-axis MEMS gyroscope, and the first drive arm 51 and the second drive arm 52 have the same vibration frequency.
  • the first driving arm 51, the second driving arm 52, and the detecting arm 110 are all parallel, and in order to save space, the lengths of the first driving arm 51, the second driving arm 52, and the detecting arm 50 are equal.
  • the first drive arm 51 and the second drive arm 52 vibrate relative to the detection arm 50, and the detection arm 50 is stationary.
  • the first driving arm 51 and the second driving arm 52 are relatively vibrated, and the vibration direction is indicated by an arrow ml of FIG. 13 through the first driving arm 51 and the second driving arm 52.
  • the relative vibrations can cancel each other's vibrations, so the central detecting arm 50 is in a stationary state. Since the detection arm is at rest, it is possible to correctly test that the gyroscope is in a state of no rotational motion.
  • the first drive arm 51 and the second drive arm 52 drive the detection arm to vibrate.
  • the first driving arm 51 and the second driving arm 52 generate longitudinal vibration due to the action of the earth's deflection force (Coriolis force), and the vibration direction is as shown by an arrow m2 of FIG.
  • the central fixing portion 55 is bent, and the detecting arm 50 generates the detecting vibration, and the vibration frequency is the same as the vibration frequency of the first driving arm 51 and the second driving arm 52.
  • the vibration direction is as indicated by an arrow m3 of Fig. 13, thereby generating an output voltage proportional to the rotational angular velocity.
  • the first driving arm 51 and the second driving arm 52 protect the detecting arm 50, so that the detecting arm 51 and the second detecting arm 52 are not easily subjected to external impact and squeezing. Guaranteed stability of angular velocity detection Sex and accuracy.
  • the materials of the two gyroscopes in this embodiment are all crystal. It should be noted that, in other embodiments of the present invention, each gyroscope may also be other materials, which does not affect the protection scope of the present invention.
  • the detecting circuit may include: a data acquisition card connected to the detecting arm for outputting a voltage analog value on the detecting arm; an analog-to-digital converter connected to the data collecting card for using the voltage The analog value is converted to a voltage digital value.
  • the detecting circuit may include: a data acquisition card connected to the detecting arm for outputting a voltage analog value on the detecting arm; an amplifier connected to the data collecting card, configured to The voltage analog value on the detecting arm is amplified; a low-pass filter is connected to the amplifier, and is configured to filter the amplified voltage analog value, and transmit the filtered voltage analog value to the And an analog to digital converter, coupled to the low pass filter, for converting the filtered voltage analog value into a voltage digital value.
  • the angular velocity measurement result is more accurate by further amplifying and filtering the voltage analog information on the detection arm.
  • the driving circuit may be a tuning fork type driving circuit.
  • the driving circuit may also be other types of driving devices, which are well known to those skilled in the art, and therefore will not be described herein. .
  • the driving circuit causes the vibration frequencies of the first driving arm 51 and the second driving arm 52 to be the same, and the vibration frequencies of the first driving arm 51 and the second driving arm 52 of the first gyroscope are recorded as the first vibration frequency, and the second gyroscope The vibration frequencies of the first drive arm 51 and the second drive arm 52 are recorded as the second vibration frequency.
  • the first vibration frequency and the second vibration frequency may be the same or different.
  • the first vibration frequency is different from the second vibration frequency, so that resonance between the two gyroscopes can be avoided, thereby ensuring better measurement sensitivity. Further, the greater the difference between the vibration frequencies of the two gyro driving arms, the better.
  • the vibration frequency of the driving arms of the two gyroscopes in this embodiment is in the low frequency range.
  • the first vibration frequency may be 40KHz ⁇ 60KHz
  • the second vibration frequency may also be 40KHz ⁇ 60KHz.
  • the first vibration frequency is 46.5 KHz
  • the second vibration frequency is 50.3 KHz.
  • the installation position of the first gyroscope and the installation position of the second gyroscope are required to be perpendicular, but the actual installation position may be deviated, and the angle of the first gyroscope and the first axis is biased.
  • the difference is an angular deviation of the detection arm of the first gyroscope from the first axis, and an angular deviation of the second gyroscope from the second axis is a detection arm of the second gyroscope and the The angular deviation of the two axes.
  • the first gyroscope and the second gyroscope of the two gyroscopes are not in contact, so that direct vibration interference of the two gyroscopes can be avoided, for example, the extension line of the detection arm 210 of the second gyroscope and the first The centers of the gyroscope's detection arms intersect.
  • the two gyroscopes may also be in full or partial contact, and by full contact, space may be saved.
  • the two gyroscopes can be installed at the position of the space mouse near the front end to better measure the change of the angular velocity, the induction The movement of the space mouse.
  • the gyroscope of the double T-type structure of the present embodiment causes the resonance frequency of the gyro driving arm and the mechanical quality factor of the gyroscope to change little with different conditions, as shown by the solid line in FIG.
  • b is the output voltage of the detection arm when the gyroscope is stationary (ie, the reference voltage of the gyroscope, for example, 1350 mV), a is a constant, and the cylinder list explains the calculation of the constant a:
  • Vi is the output voltage of the detecting arm when the gyroscope is rotated for the first time
  • ⁇ is the angular velocity of the i-th rotation of the gyroscope
  • K i ⁇ n, n is an integer greater than 1;
  • the above technical solution quickly determines the installation angle error of the gyroscope based on the trigonometric relationship between the reference voltage of the gyroscope and the detected output voltage of the gyroscope at rest, and utilizes the detected installation angle error.
  • the output voltage of the gyroscope during motion can be easily corrected, and the angular velocity of the gyroscope can be detected correctly, and the angular velocity of the gyroscope can be detected by the angular velocity detection of the space mouse.

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Abstract

一种误差校正、角速度检测及鼠标控制方法和装置，空间鼠标。所述误差校正方法包括：检测静止时所述陀螺仪的输出电压；基于陀螺仪的基准电压和检测到的静止时所述陀螺仪的输出电压的三角函数关系确定所述陀螺仪的安装角度误差；检测运动时所述陀螺仪的输出电压；基于所述陀螺仪的安装角度误差调整检测到的运动时所述陀螺仪的输出电压。本发明技术方案利用检测到的安装角度误差可以方便地校正运动时陀螺仪的输出电压，进而可以正确、简单且快速地检测出陀螺仪的角速度。

Description

误差校正、 角速度检测及鼠标控制方法和装置， 空间鼠标 本申请要求于 2011 年 8 月 16 日提交中国国家知识产权局、 申请号为 201110234862.7、 发明名称为"误差校正、 角速度检测及鼠标控制方法和装置， 空间鼠标"的中国专利申请的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。 技术领域
本发明涉及角速度检测及其应用技术领域， 特别涉及误差校正方法和装 置、 角速度检测方法和装置、 鼠标控制方法和装置， 以及空间鼠标。 背景技术
目前， 计算机鼠标指针（筒称为鼠标）的定位大多数都依靠光学传感器或 激光传感器来实现， 这些传感器都基于物理光学原理，使得传感器需要依靠桌 面等平台来实现。但是随着人们对办公环境和操作便捷性要求的日益提高， 用 户希望鼠标可以脱离对桌面的依赖，升级为空间鼠标，可以实现悬空三维操作， 只需轻挥手腕， 鼠标即可随意移动， 轻松控制电脑等设备。 因此， 基于陀螺仪 的空间鼠标应运而生。
陀螺仪技术经历了相当一段时间的发展，经典陀螺仪具有高速旋转的刚体 转子， 依靠自身的性能可以捕获自身的姿态。 它最早是用于航海导航， 后来在 航空和航天事业中也得到广泛的应用。陀螺仪的基本原理是运用物体高速旋转 时， 强大的角动量使旋转轴一直稳定指向一个方向的性质， 所制造出来的定向 仪器。 当运动方向与转轴指向不一致时， 会产生相应的偏角， 再根据偏角与运 动的关系， 得到目前运动件的运动轨迹和位置， 从而实现定位的功能。
传统的陀螺仪是一个不停转动的物体， 利用角动量守恒原理， 其转轴的指 向不随承载它的支架旋转而变化。要把这样一个不停转动的没有支撑的能旋转 的物体用微机械技术在硅片衬底上加工出来， 显然难上加难。 为此， 微电子机 械系统（ Micro-electromechanical Systems , MEMS ) 陀螺仪在基于传统陀螺仪 特性的基础上利用科里奥利力 (Coriolis Force)来实现了设备的小型化。 科里奥 利力也就是常说的哥里奥利力、科氏力， 它是对旋转体系中进行直线运动的质 点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述，其来自于物体 运动所具有的惯性。
专利公开号为 CN 102043475 A的中国专利申请中提供了一种空间鼠标，包 括： 本体、 X轴陀螺仪、 Y轴陀螺仪、 主处理芯片、 信号发射单元； 所述本体 上设置有鼠标左、 中、 右键、 滑动条、 信号发射窗口， 所述滑动条可以向主处 理芯片发出指令对 X轴陀螺仪、 Y轴陀螺仪的移动信息进行微调； 所述鼠标 左、 中、 右键可以向主处理芯片发出指令对 X轴陀螺仪、 Y轴陀螺仪的移动 信息进行确认和处理； 然后， 确认 /处理信息经主处理芯片处理， 给所述发射 单元发出发射指令； 所述发射单元设置在信号发射窗口内部，发射信号从所述 信号发射窗口发出。
上述陀螺仪是单轴陀螺仪， 为了采集空间两个平面的角速度信息， 需要两 个陀螺仪相互垂直放置。 此外， 还存在两轴陀螺仪和三轴陀螺仪， 一个两轴陀 螺仪就可以得到空间两个平面的角速度信息，一个三轴陀螺仪就可以得到空间 三个平面的角速度信息。
当陀螺仪发生旋转， 即有绕输出轴（X轴）角速度（rad/s )输入时， X轴 方向上受科里奥利力作用而使陀螺仪在该方向产生振动， 此时陀螺仪在 X轴 上的位移 XW为：
X( = cos(iyj -Oc)
Figure imgf000004_0001
x。为振动输入的最大振幅， 。为输出轴的谐振频率， β。为机械品质因数， 为振动输入的角速度， c为陀螺仪在输出轴上的振动振幅， ^为陀螺仪的 初始相位， 为振动轴的谐振频率， 为振动轴的角速度。
此外， 由于压电效应， 陀螺仪在输出轴方向的输出电压与陀螺仪在输出轴 上的位移 χ(ο成正比， 因此陀螺仪在输出轴方向的输出电压就与振动输入的最 大振幅及输入角速度成比例， 同时是振动轴和输出轴谐振频率的函数。 现有的角速度检测装置及姿态感知设备中不论是单轴、两轴还是三轴陀螺 仪，都是通过陀螺仪在输出轴上的输出电压来得到该平面的角速度信息。一般， 在利用陀螺仪的输出电压得到角速度前， 需要先对陀螺仪的安装误差进行检 测， 然后基于检测到的安装误差对运动时陀螺仪的输出电压进行校正。
但是现有技术中存在以下缺点：
1 ) 当陀螺仪的安装位置发生偏差时， 现有的误差检测和校正比较复杂， 主要是建立总体误差模型， 采用如最小二乘法、迭代法计算陀螺仪的安装误差 角， 采用如显示标定或隐式标定计算低动态下的标定因子和相关误差项。
2 ) 角速度检测装置及姿态感知设备中陀螺仪利用振动的物体上的科里奥 利力来测量角速度， 因此， 会受到外部的冲击和振动的影响， 成为角速度测量 中的噪声， 最终影响测量得到的角速度的准确度。
3)现有的陀螺仪中输出轴谐振频率、 机械品质因数等参数在不同条件（如 温度等 )下的差异较大， 因此使得陀螺仪输出轴的输出电压与角速度之间存在 复杂的非线性关系， 从而导致角速度的计算比较复杂， 且所需时间比较长。 发明内容
本发明实施方式解决的是现有的陀螺仪的误差检测和校正复杂的问题。 为解决上述问题， 本发明第一实施方式提供一种误差校正方法， 包括： 检 测静止时所述陀螺仪的输出电压；基于陀螺仪的基准电压和检测到的静止时所 述陀螺仪的输出电压的三角函数关系确定所述陀螺仪的安装角度误差； 检测 运动时所述陀螺仪的输出电压；基于所述陀螺仪的安装角度误差调整检测到的 运动时所述陀螺仪的输出电压。
本发明第一实施方式还提供一种角速度检测方法， 包括： 用第一实施方式 的误差校正方法获得调整后的运动时陀螺仪的输出电压；基于调整后的运动时 陀螺仪的输出电压确定所述陀螺仪的角速度。
为解决上述问题， 本发明第二实施方式提供一种误差校正方法， 包括： 分 别检测静止时第一陀螺仪的输出电压和第二陀螺仪的输出电压；基于第一陀螺 仪的基准电压和检测到的静止时第一陀螺仪的输出电压的三角函数关系确定 第一陀螺仪的安装角度误差，所述第一陀螺仪的安装角度误差为所述第一陀螺 仪与第一轴的角度偏差；基于第二陀螺仪的基准电压和检测到的静止时第二陀 螺仪的输出电压的三角函数关系确定第二陀螺仪的安装角度误差，所述第二陀 螺仪的安装角度误差为所述第二陀螺仪与第二轴的角度偏差，所述第二轴垂直 于所述第一轴；分别检测运动时第一陀螺仪的输出电压和第二陀螺仪的输出电 压；基于所述第一陀螺仪的安装角度误差、第二陀螺仪的安装角度误差调整检 测到的运动时第一陀螺仪的输出电压、 第二陀螺仪的输出电压。
本发明第二实施方式还提供一种角速度检测方法， 包括： 用第一实施方式 的误差校正方法获得调整后的运动时第一陀螺仪的输出电压和第二陀螺仪的 输出电压；基于调整后的运动时第一陀螺仪的输出电压确定第一陀螺仪的角速 度； 基于调整后的运动时第二陀螺仪的输出电压确定第二陀螺仪的角速度。
本发明实施方式还提供一种鼠标控制方法， 包括： 用第二实施方式的角速 度检测方法分别确定所述第一陀螺仪的角速度和第二陀螺仪的角速度，所述第 一陀螺仪和第二陀螺仪安装于空间鼠标中；基于所述第一陀螺仪的角速度和第 二陀螺仪的角速度确定所述空间鼠标的空间运动；基于所述空间鼠标的空间运 动控制鼠标的移动。
为解决上述技术问题，本发明第一实施方式提供一种误差校正装置，包括： 检测单元， 适于检测所述陀螺仪的输出电压； 确定单元， 适于基于陀螺仪的基 准电压和所述检测单元检测到的静止时所述陀螺仪的输出电压的三角函数关 系确定所述陀螺仪的安装角度误差； 调整单元，适于基于所述确定单元确定的 陀螺仪的安装角度误差调整所述检测单元检测到的运动时所述陀螺仪的输出 电压。
本发明第一实施方式还提供一种角速度检测装置， 包括： 第一实施方式的 误差校正装置； 角速度确定单元， 适于基于经所述调整单元调整后的运动时陀 螺仪的输出电压确定所述陀螺仪的角速度。
为解决上述问题， 本发明第二实施方式提供一种误差校正装置， 包括： 检 测单元， 适于检测第一陀螺仪的输出电压和第二陀螺仪的输出电压； 确定单 元，适于基于第一陀螺仪的基准电压和所述检测单元检测到的静止时第一陀螺 仪的输出电压的三角函数关系确定第一陀螺仪的安装角度误差，基于第二陀螺 仪的基准电压和所述检测单元检测到的静止时第二陀螺仪的输出电压的三角 函数关系确定第二陀螺仪的安装角度误差，所述第一陀螺仪的安装角度误差为 所述第一陀螺仪与第一轴的角度偏差，所述第二陀螺仪的安装角度误差为所述 第二陀螺仪与第二轴的角度偏差， 所述第二轴垂直于所述第一轴； 调整单元， 适于基于所述确定单元确定的第一陀螺仪的安装角度误差、第二陀螺仪的安装 角度误差调整所述检测单元检测到的运动时第一陀螺仪的输出电压、第二陀螺 仪的输出电压。
本发明第二实施方式还提供一种角速度检测装置， 包括： 第二实施方式的 误差校正装置； 角速度确定单元， 适于基于经所述调整单元调整后的运动时第 一陀螺仪的输出电压确定第一陀螺仪的角速度，基于经所述调整单元调整后的 运动时第二陀螺仪的输出电压确定第二陀螺仪的角速度。
本发明实施方式还提供一种鼠标控制装置， 包括： 第二实施方式的角速度 检测装置， 所述第一陀螺仪和第二陀螺仪安装于空间鼠标中； 运动确定单元， 适于基于所述第一陀螺仪的角速度和第二陀螺仪的角速度确定所述空间鼠标 的空间运动； 鼠标控制单元， 适于基于所述空间鼠标的空间运动控制鼠标的 移动。
本发明实施方式还提供一种空间鼠标， 包括第一陀螺仪和第二陀螺仪， 以 及第二实施方式的误差校正装置。
螺仪与所述第二轴的角度偏差为所述第二陀螺仪的检测臂与所述第二轴 的角度偏差。
与现有技术相比， 上述技术方案具有以下优点：
基于陀螺仪的基准电压和检 ' j到的静止时所述陀螺仪的输出电压的三角 函数关系确定所述陀螺仪的安装角度误差，从而可以利用检测到的安装角度误 差方便地校正运动时陀螺仪的输出电压。
采用的陀螺仪的检测臂两侧分别为一个驱动臂，从而陀螺仪构成双 T型结 构， 所述陀螺仪静止时， 第一驱动臂和第二驱动臂相对振动， 检测臂静止； 所 述陀螺仪运动时， 第一驱动臂和第二驱动臂同向振动并驱动检测臂振动， 因此 中间的检测臂很难受到外部的冲击和振动的影响，且科里奥利力与陀螺仪发生 位移的方向刚好是同平面垂直的， 从而噪声低、 定位更加准确， 保证了陀螺仪 运动过程中输出电压值的稳定性和准确性。
陀螺仪运动时检测臂的输出电压与陀螺仪静止时检测臂的输出电压之差 与陀螺仪对应的角速度成线性关系，从而在检测出陀螺仪运动时检测臂的输出 电压之后，通过筒单的一次减法运算和一次除法运算就可以得到陀螺仪对应的 角速度， 最终可以筒单、 快速且准确地得到角速度。 附图说明
图 1是本发明第一实施方式的误差校正方法的流程图；
图 2是本发明第一实施方式的陀螺仪安装的实例示意图；
图 3是本发明第一实施方式的角速度检测方法的流程图；
图 4是本发明第一实施方式的角速度检测装置的示意图；
图 5是本发明第二实施方式的误差校正方法的流程图；
图 6至 8是本发明第二实施方式的陀螺仪安装的实例示意图；
图 9是本发明第二实施方式的角速度检测方法的流程图；
图 10是本发明第二实施方式的角速度检测装置的示意图；
图 11是本发明实施方式的鼠标控制方法的流程图；
图 12是本发明实施方式的鼠标控制装置的示意图；
图 13是本发明实施例的陀螺仪的结构示意图；
图 14是本发明实施例的陀螺仪的检测臂的输出电压与角速度之间的关系 示意图。 具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂， 下面结合附图对 本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以 便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式 来实施， 因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
图 1为本发明第一实施方式的误差校正方法的流程图，所述误差校正方法 适于校正陀螺仪的安装误差， 具体地， 在检测到陀螺仪的实际安装位置偏离目 标安装位置时， 校正陀螺仪的输出。 如图 1所示， 所述误差校正方法包括： 步骤 S11 , 检测静止时所述陀螺仪的输出电压；
步骤 S12,基于陀螺仪的基准电压和检测到的静止时所述陀螺仪的输出电 压的三角函数关系确定所述陀螺仪的安装角度误差；
步骤 S13 , 检测运动时所述陀螺仪的输出电压；
步骤 S14,基于所述陀螺仪的安装角度误差调整检测到的运动时所述陀螺 仪的输出电压。
步骤 S11和 S12为检测陀螺仪的安装误差，发明人发现，如果陀螺仪的安 装位置有偏差， 静止时检测到的陀螺仪的输出电压会偏离陀螺仪的基准电压， 陀螺仪的基准电压为陀螺仪安装在目标位置时测量得到的陀螺仪的输出电压， 在一个实施例中， 陀螺仪的基准电压为 1.35V。 如图 2所示， 陀螺仪的安装角 度误差 θ。为实际安装位置 X'与目标安装位置 X的角度偏差， 若检测到的静止 时陀螺仪的输出电压为 Vo',那么可以根据陀螺仪的基准电压 Vo和检测到的静 止时所述陀螺仪的输出电压的三角函数关系确定安装角度误差 θ0。
一般来说， 如果陀螺仪的安装位置有偏差， 无论是如图 2所示的向上偏离 还是与其相反的向下偏离， 静止时检测到的陀螺仪的输出电压 Vo'均会大于陀 螺仪的基准电压 V。， 步骤 S12具体实施可以为， 根据 cose。=V。/V()'确定所述陀 螺仪的安装角度误差， 其中， θ0为陀螺仪的安装角度误差， Vo为陀螺仪的基 准电压， Vo'为检测到的静止时陀螺仪的输出电压。 在其他实施中， 也可以采 用安装角度误差 θ0的正弦值（sin )或正切值（tan )计算， 采用安装角度误差 Θ。的余弦值（cos )计算最为筒单。
陀螺仪通常作为角速度传感器安装在各种姿态感知设备中， 需要说明的 是， 由于设备所处的环境变化会引起陀螺仪的安装误差变化， 因此， 在实际应 用中， 可以实时检测和更新陀螺仪的安装角度误差； 或者， 每隔一段时间检测 和更新陀螺仪的安装角度误差； 或者， 在环境发生大的改变时检测和更新陀螺 仪的安装角度误差。
在检测出陀螺仪的安装角度误差后，可以实时调整检测到的运动过程中所 述陀螺仪的输出电压。 陀螺仪的运动过程是一个动态过程， 因此， 对实时检测 到的陀螺仪的输出电压进行调整，然后再根据陀螺仪的输出电压与角速度的关 系可以获得更准确地角速度检测结果。
对应于步骤 S12 , 步骤 S14具体实施可以为， 根据 V= V'*cos0()调整检测 到的运动时陀螺仪的输出电压，其中， V'为检测到的运动时陀螺仪的输出电压， V为调整后的运动时陀螺仪的输出电压。
基于第一实施方式的误差校正方法，本发明第一实施方式的角速度检测方 法如图 3所示， 包括：
上述步骤 S11至 S14; 步骤 S15 ,基于调整后的运动时陀螺仪的输出电压确定所述陀螺仪的角速 度。
不同结构的陀螺仪，其输出电压与角速度的关系也不同，可以为线性关系， 也可以为非线性关系。以线性关系为例，所述陀螺仪的角速度可以根据 V=aco+b 确定， 其中 V为陀螺仪的输出电压， ω为陀螺仪的角速度， a、 b为常量， a 与陀螺仪的结构相关， b与陀螺仪的基准电压相关。 在一个实施例中， a=0.67, b=1350, 陀螺仪的输出电压 V的单位为毫伏（mV ), 陀螺仪的角速度 ω的单 位为度 /秒（rad/s )。 步骤 S15中， 将调整后的运动时陀螺仪的输出电压作为 V 代入公式后， 得到陀螺仪的角速度 co=(V-b)/a。
对应地， 本发明第一实施方式的角速度检测装置如图 4所示， 包括： 检测 单元 11、 确定单元 12、 调整单元 13和角速度确定单元 14。 其中， 本发明第 一实施方式的误差校正装置包括： 检测单元 11、 确定单元 12和调整单元 13。
检测单元 11 , 适于检测所述陀螺仪的输出电压； 检测单元 11分别检测静 止时和运动时陀螺仪的输出电压。
确定单元 12 , 适于基于陀螺仪的基准电压和所述检测单元 11检测到的静 止时所述陀螺仪的输出电压的三角函数关系确定所述陀螺仪的安装角度误差。 所述确定单元 12根据 coseo=Vo/Vo'确定陀螺仪的安装角度误差， 其中， θ0为陀 螺仪的安装角度误差， Vo为陀螺仪的基准电压， Vo'为检测到的静止时陀螺仪 的输出电压。
调整单元 13 , 适于基于所述确定单元 12确定的陀螺仪的安装角度误差调 整所述检测单元 11检测到的运动时所述陀螺仪的输出电压。 所述调整单元 13 根据 V= V'*cos0o调整检测到的运动时陀螺仪的输出电压， 其中， V'为检测到 的运动时陀螺仪的输出电压， V为调整后的运动时陀螺仪的输出电压。
角速度确定单元 14, 适于基于经所述调整单元 13调整后的运动时陀螺仪 的输出电压确定所述陀螺仪的角速度。 所述角速度确定单元 14根据 V=aco+b 确定所述陀螺仪的角速度， 其中 V为陀螺仪的输出电压， ω为陀螺仪的旋转 角速度， a、 b为常量。 图 5为本发明第二实施方式的误差校正方法的流程图，所述误差校正方法 适于校正两个陀螺仪（第一陀螺仪和第二陀螺仪）的安装误差， 具体地， 若正 确安装时， 第一陀螺仪与第二陀螺仪垂直； 若检测到第一陀螺仪的实际安装位 置与第二陀螺仪的实际安装位置不垂直时， 校正第一陀螺仪和 /或第二陀螺仪 的输出。 如图 5所示， 所述误差校正方法包括：
步骤 S21 , 分别检测静止时第一陀螺仪的输出电压和第二陀螺仪的输出电 压；
步骤 S22 ,基于第一陀螺仪的基准电压和检测到的静止时第一陀螺仪的输 出电压的三角函数关系确定第一陀螺仪的安装角度误差，所述第一陀螺仪的安 装角度误差为所述第一陀螺仪与第一轴的角度偏差；
步骤 S23 ,基于第二陀螺仪的基准电压和检测到的静止时第二陀螺仪的输 出电压的三角函数关系确定第二陀螺仪的安装角度误差，所述第二陀螺仪的安 装角度误差为所述第二陀螺仪与第二轴的角度偏差，所述第二轴垂直于所述第 一轴；
步骤 S24, 分别检测运动时第一陀螺仪的输出电压和第二陀螺仪的输出电 压；
步骤 S25 , 基于所述第一陀螺仪的安装角度误差、 第二陀螺仪的安装角度 误差调整检测到的运动时第一陀螺仪的输出电压、 第二陀螺仪的输出电压。
步骤 S21至 S24可以参考第一实施方式的步骤 S11至 S13 , 步骤 S22和 S23的执行顺序不分先后，可以先执行 S22再执行 S23 ,或者也可以先执行 S23 在执行 S22 , 或者也可以 S22和 S23分别执行。 所述第一陀螺仪的安装角度误 差根据 coseo^Vm/Vm'确定， 其中， θ01为第一陀螺仪的安装角度误差， Vm为 第一陀螺仪的基准电压， Vm'为检测到的静止时第一陀螺仪的输出电压。 所述 第二陀螺仪的安装角度误差根据 cose。2=v。2/v。2'确定， 其中， θ。2为第二陀螺仪 的安装角度误差， V。2为第二陀螺仪的基准电压， V。2'为检测到的静止时第二陀 螺仪的输出电压。 第一陀螺仪和第二陀螺仪可以为相同结构的陀螺仪，基准电 压也可以相同。第一陀螺仪的基准电压为第一陀螺仪的安装位置与第二陀螺仪 安装位置垂直时测量得到的静止时第一陀螺仪的输出电压，第二陀螺仪的基准 电压为第一陀螺仪的安装位置与第二陀螺仪安装位置垂直时测量得到的静止 时第二陀螺仪的输出电压，在一个实施例中， 第一陀螺仪的基准电压和第二陀 螺仪的基准电压均为 1.35V。
在一个实施例中， 步骤 S25具体实施为，根据检测到的静止时各陀螺仪的 输出电压， 分情况对检测到的运动时陀螺仪的输出电压进行调整： 若 V0 >V01、 V02'=V02, 如图 6的 （a )所示， 第一陀螺仪的实际安装位置 x'偏离了目标安装位置（即第一轴）， 第一陀螺仪的安装角度误差 001为所述第 一陀螺仪与第一轴的角度偏差，第二陀螺仪的实际安装位置未偏离目标安装位 置（即第二轴）， 则可以根据第一陀螺仪的安装角度误差 θ01校正其中一个陀螺 仪的输出电压，不校正另一个陀螺仪的输出电压：例如，可以根据
Figure imgf000012_0001
调整检测到的运动时第一陀螺仪的输出电压， 不校正第二陀螺仪的输出电压， 即 V2=V2'， 如图 6的 （b )所示， 相当于建立一个垂直于第二轴的虚拟 X轴， 将检测到的运动时第一陀螺仪的输出电压 V '映射到虚拟 X轴， 得到调整后的 运动时第一陀螺仪的输出电压 Vi; 或者， 也可以根据 v2=v2'*cosem调整检测 到的运动时第二陀螺仪的输出电压，不校正第一陀螺仪的输出电压，即 V^Vi', 如图 6的 （c )所示， 相当于建立一个垂直于第一陀螺仪的实际安装位置 x'的 虚拟 y轴， 将检测到的运动时第二陀螺仪的输出电压 ν2'映射到虚拟 y轴， 得 到调整后的运动时第二陀螺仪的输出电压 v2。
若 V0 =V01、 V02'>V02, 如图 7的 （a )所示， 第一陀螺仪的实际安装位置 未偏离目标安装位置（即第一轴）， 第二陀螺仪的实际安装位置 y"偏离了目标 安装位置（即第二轴）， 第二陀螺仪的安装角度误差 θ。2为所述第二陀螺仪与第 二轴的角度偏差， 则可以根据第二陀螺仪的安装角度误差 θ02校正其中一个陀 螺仪的输出电压， 不校正另一个陀螺仪的输出电压： 例如， 可以根据 V2=V2'*cose。2调整检测到的运动时第二陀螺仪的输出电压，不校正第一陀螺仪 的输出电压， 即 VfV , 如图 7的 （b )所示， 相当于建立一个垂直于第一轴 的虚拟 y轴， 将检测到的运动时第二陀螺仪的输出电压 V2'映射到虚拟 y轴， 得到调整后的运动时第二陀螺仪的输出电压 V2 ; 或者， 也可以根据 VfV^cosecc调整检测到的运动时第一陀螺仪的输出电压，不校正第二陀螺仪 的输出电压， 即 V2=V2'， 如图 7的 （c )所示， 相当于建立一个垂直于第二陀 螺仪的实际安装位置 y"的虚拟 X"轴， 将检测到的运动时第一陀螺仪的输出电 压 ν 映射到虚拟 X"轴， 得到调整后的运动时第一陀螺仪的输出电压 Vi。
若 V0 >V01、 V02'>V02, 如图 8的 （a )所示， 第一陀螺仪的实际安装位置 x'偏离了目标安装位置（即第一轴）， 第一陀螺仪的安装角度误差 001为所述第 一陀螺仪与第一轴的角度偏差，第二陀螺仪的实际安装位置 y"偏离了目标安装 位置（即第二轴）， 第二陀螺仪的安装角度误差 θ。2为所述第二陀螺仪与第二轴 的角度偏差， 由于无法确定角度偏差方向， 则根据第一陀螺仪的安装角度误差 001和第二陀螺仪的安装角度误差 θ02分别校正第一陀螺仪的输出电压和第二陀 螺仪的输出电压： 根据 VfV^cosew调整检测到的运动时第一陀螺仪的输出 电压， 根据 V2=V2'*cose02调整检测到的运动时第二陀螺仪的输出电压， 如图 8 的 （b )所示， 相当于建立相互垂直的虚拟 X轴和虚拟 y轴， 也就是第一轴和 第二轴， 将检测到的运动时第一陀螺仪的输出电压 V '映射到虚拟 X轴， 得到 调整后的运动时第一陀螺仪的输出电压 ν , 将检测到的运动时第二陀螺仪的 输出电压 V2'映射到虚拟 y轴，得到调整后的运动时第二陀螺仪的输出电压 V2。
若 V。 =Vm、 V02 -V02 , 则不需要对检测到的运动时第一陀螺仪的输出电 压和第二陀螺仪的输出电压进行校正。
在另一个实施例中， 步骤 S25的具体实施为，分别调整第一陀螺仪的输出 电压和第二陀螺仪的输出电压： 根据 Vi= V^cosew调整检测到的运动时第一 陀螺仪的输出电压， 其中， v 为检测到的运动时第一陀螺仪的输出电压， 为调整后的运动时第一陀螺仪的输出电压； 根据 V2= V2'*cose。2调整检测到的 运动时第二陀螺仪的输出电压， 其中， ν2'为检测到的运动时第二陀螺仪的输 出电压， ν2为调整后的运动时第二陀螺仪的输出电压。
通过上述误差校正，将第一陀螺仪的输出电压和第二陀螺仪的输出电压分 别映射到两个相互垂直的位置上。
基于第二实施方式的误差校正方法，本发明第二实施方式的角速度检测方 法如图 9所示， 包括：
上述步骤 S21至 S25;
步骤 S26,基于调整后的运动时第一陀螺仪的输出电压确定第一陀螺仪的 角速度；
步骤 S27,基于调整后的运动时第二陀螺仪的输出电压确定第二陀螺仪的 角速度。
步骤 S26和 S27可以参考第一实施方式的步骤 S15 ,步骤 S26和 S27执行 顺序没有先后， 可以先执行 S26再执行 S27, 或者先执行 S27再执行 S26, 或 者也可以 S26和 S27分别执行。 所述第一陀螺仪的角速度根据
Figure imgf000013_0001
定， 其中， V 为第一陀螺仪的输出电压， 为第一陀螺仪的角速度， ai、 bi 为常量。 所述第二陀螺仪的角速度根据 V2=a2co2+b2确定， 其中， V2为第二陀 螺仪的输出电压， ω2为第二陀螺仪的角速度， a2、 b2为常量。在一个实施例中， ai , a2均为 0.67, b b2均为 1350。
对应地， 本发明第二实施方式的角速度检测装置如图 10所示， 包括： 检 测单元 21、 确定单元 22、 调整单元 23和角速度确定单元 24。 其中， 本发明 第二实施方式的误差校正装置包括：检测单元 21、确定单元 22和调整单元 23。
检测单元 21 , 适于检测第一陀螺仪的输出电压和第二陀螺仪的输出电压。 检测单元可以包括： 第一检测单元 211 , 分别检测静止时和运动时第一陀螺仪 的输出电压； 第二检测单元 212, 分别检测静止时和运动时第二陀螺仪的输出 电压。
确定单元 22 , 适于基于第一陀螺仪的基准电压和所述检测单元 21检测到 的静止时第一陀螺仪的输出电压的三角函数关系确定第一陀螺仪的安装角度 误差， 基于第二陀螺仪的基准电压和所述检测单元 21检测到的静止时第二陀 螺仪的输出电压的三角函数关系确定第二陀螺仪的安装角度误差，所述第一陀 螺仪的安装角度误差为所述第一陀螺仪与第一轴的角度偏差，所述第二陀螺仪 的安装角度误差为所述第二陀螺仪与第二轴的角度偏差，所述第二轴垂直于所 述第一轴。
确定单元 22可以包括： 第一确定单元 221 , 根据 coseo^Vm/Vm'确定所述 第一陀螺仪的安装角度误差， 其中， θ01为第一陀螺仪的安装角度误差， V01为 第一陀螺仪的基准电压， Vm'为检测到的静止时第一陀螺仪的输出电压； 第二 确定单元 222 , 根据 cose。2=V。2/V。2'确定所述第二陀螺仪的安装角度误差， 其 中， θ。2为第二陀螺仪的安装角度误差， V。2为第二陀螺仪的基准电压， V02'为 检测到的静止时第二陀螺仪的输出电压。
调整单元 23 , 适于基于所述确定单元 22确定的第一陀螺仪的安装角度误 差、 第二陀螺仪的安装角度误差调整所述检测单元 22检测到的运动时第一陀 螺仪的输出电压、 第二陀螺仪的输出电压。
在一个实施例中， 所述调整单元 23 包括第一调整单元 231、 第二调整单 元 232和第三调整单元 233。
第一调整单元 231 ,适于在
Figure imgf000014_0001
, V2=V2' 或者 v2=v2'*cosem、 v^v调整检测到的运动时第一陀螺仪的输出电压和第二 陀螺仪的输出电压， θ01为确定单元 22确定的第一陀螺仪的安装角度误差。 第二调整单元 232 ,适于在
Figure imgf000015_0001
V。2'>V。2 ,根据 V尸 V2=V2'*cose02 或者 V^V^cose V2=V2'调整检测到的运动时第一陀螺仪的输出电压和第二 陀螺仪的输出电压， θ02为确定单元 22确定的第二陀螺仪的安装角度误差。
第三调整单元 233 , 适于在
Figure imgf000015_0002
, v2=v2'*cose。2调整检测到的运动时第一陀螺仪的输出电压和第二陀螺仪的输 出电压， θ01为确定单元 22确定的第一陀螺仪的安装角度误差， θ02为确定单元 22确定的第二陀螺仪的安装角度误差。
其中， V '为检测到的运动时第一陀螺仪的输出电压， 为调整后的运动 时第一陀螺仪的输出电压， ν2'为检测到的运动时第二陀螺仪的输出电压， ν2 为调整后的运动时第二陀螺仪的输出电压。
在另一个实施例中，所述调整单元 23根据 V尸 V *cos90i调整检测到的运 动时第一陀螺仪的输出电压， 其中， V '为检测到的运动时第一陀螺仪的输出 电压， 为调整后的运动时第一陀螺仪的输出电压； 所述调整单元 23还根据 V2= V2'*coseo2调整检测到的运动时第二陀螺仪的输出电压， 其中， ν2'为检测 到的运动时第二陀螺仪的输出电压， ν2为调整后的运动时第二陀螺仪的输出 电压。
角速度确定单元 24, 适于基于经所述调整单元 23调整后的运动时第一陀 螺仪的输出电压确定第一陀螺仪的角速度， 基于经所述调整单元 23调整后的 运动时第二陀螺仪的输出电压确定第二陀螺仪的角速度。
角速度确定单元 24 可以包括： 第一角速度确定单元 241 , 适于根据 V aiCOi+bi确定所述第一陀螺仪的角速度，其中 V 为第一陀螺仪的输出电压， 为第一陀螺仪的角速度， ai、 ！^为常量； 第二角速度确定单元 242, 适于根 据 V2=a2co2+b2确定所述第二陀螺仪的角速度， 其中 V2为第二陀螺仪的输出电 压， ω2为第二陀螺仪的角速度， a2、 b2为常量。 将两个陀螺仪安装在空间鼠标中，结合应用上述第二实施方式的角速度检 测方法， 可以实现空间鼠标对屏幕上鼠标运动的控制， 本发明实施方式的鼠标 控制方法如图 11所示， 包括：
上述步骤 S21至 S27; 步骤 S28 ,基于所述第一陀螺仪的角速度和第二陀螺仪的角速度确定所述 空间鼠标的空间运动；
步骤 S29 , 基于所述空间鼠标的空间运动控制鼠标的移动。
本实施方式中， 第一陀螺仪和第二陀螺仪为单轴陀螺仪， 由于步骤 S21 至 S25 已根据第一陀螺仪和第二陀螺仪的实际安装位置对第一陀螺仪和第二 陀螺仪的输出电压进行了校正， 因此， 步骤 S28所确定的空间鼠标的空间运动 可以对应到相互垂直的第一轴和第二轴（即目标安装位置）所确定的二维空间 的运动， 具体实施可以包括： 对所述第一陀螺仪的角速度按时间积分获得所述 第一陀螺仪的角度变化值 计算所述空间鼠标在所述第一轴的变化分量 ΔΑ, 其中， AAzA - Acose , A为运动前空间鼠标在第一轴的分量， Acose 为运动 后空间鼠标在第一轴的分量；对所述第二陀螺仪的角速度按时间积分获得所述 第二陀螺仪的角度变化值 θ2;计算所述空间鼠标在所述第二轴的变化分量 ΔΒ, 其中， AB=B - Bcos02, B为运动前空间鼠标在第二轴的分量， Bcos02为运动后 空间鼠标在第二轴的分量。步骤 S28确定了空间鼠标在第一轴和第二轴所确定 的二维空间， 从第一位置运动到第二位置的变化， 其中， 第一位置可以用坐标 ( A, B )表示， A为第一位置在第一轴的分量， B为第一位置在第二轴的分 量； 第二位置可以用坐标（ Acose , Bcos92 ), Acose 为第二位置在第一轴的 分量， Bcos02为第二位置在第二轴的分量。
将空间鼠标的空间运动映射到屏幕上鼠标的运动，以相互垂直的 X轴和 Y 轴确定的屏幕为例， 步骤 S29的具体实施可以包括： 确定所述鼠标在 X轴的 位移变化量 ΔΧ, 其中， AX AA^SF^MF), 为第一陀螺仪的灵敏度系数， MF 为鼠标的灵敏度系数； 确定所述鼠标在 Y轴的位移变化量 ΔΥ, 其中， AY=AB/(SF2*MF), SF2为第二陀螺仪的灵敏度系数， 所述 Y轴垂直于所述 X 轴； 基于所述鼠标在 X轴的位移变化量 ΔΧ和在 Y轴的位移变化量 ΔΥ控制 所述鼠标的移动， 将鼠标从第三位置移动到第四位置， 若鼠标在第三位置的坐 标为 （XI , Y1 ), 则鼠标在第四位置的坐标为 （ΧΙ+ΔΧ, Υ1+ΔΥ )。 其中， 陀 螺仪的灵敏度系数和鼠标的灵敏度系数是根据实际需求和运行环境，例如准确 度要求、 屏幕大小和分辨率等而设定和调整， 此为本领域技术人员所公知， 在 此不再展开说明。
需要说明的是，如果在空间鼠标中安装三个相互垂直的陀螺仪， 也可以基 于上述方法实现以空间鼠标在三维空间的运动控制二维 /三维空间的鼠标的移 动。
对应地， 本发明实施方式的鼠标控制装置如图 12所示， 包括：
角速度检测装置 20, 为第二实施方式的角速度检测装置， 可以参考图 10; 运动确定单元 30, 适于基于角速度检测装置 20检测到的第一陀螺仪的角 速度和第二陀螺仪的角速度确定所述空间鼠标的空间运动；
鼠标控制单元 40, 适于基于运动确定单元 30确定的空间鼠标的空间运动 控制鼠标的移动。
在具体实施例中， 所述运动确定单元 30包括：
第一积分单元 31 , 适于对角速度检测装置 20确定的所述第一陀螺仪的角 速度按时间积分获得所述第一陀螺仪的角度变化值 ；
第一计算单元 32, 适于根据第一积分单元 31获得的第一陀螺仪的角度变 化值 计算所述空间鼠标在所述第一轴的变化分量 ΔΑ,其中， AA A-Acosei , A为运动前空间鼠标在第一轴的分量， AcosBi为运动后空间鼠标在第一轴的分 量；
第二积分单元 33 , 适于对角速度检测装置 20确定的所述第二陀螺仪的角 速度按时间积分获得所述第二陀螺仪的角度变化值 θ2;
第二计算单元 34, 适于根据第二积分单元 33获得的第二陀螺仪的角度变 化值 θ2,计算所述空间鼠标在所述第二轴的变化分量 ΔΒ,其中， AB=B-Bcos92, B为运动前空间鼠标在第二轴的分量， Bcos02为运动后空间鼠标在第二轴的分 量。
所述鼠标控制单元 40包括：
第一变化确定单元 41 , 适于根据第一计算单元 32计算得到的所述空间鼠 标在所述第一轴的变化分量 ΔΑ, 确定所述鼠标在 X轴的位移变化量 ΔΧ, 其 中， AX AA^SF^MF), 为第一陀螺仪的灵敏度系数， MF为鼠标的灵敏度 系数；
第二变化确定单元 42 , 适于根据第二计算单元 34计算得到的所述空间鼠 标在所述第二轴的变化分量 ΔΒ, 确定所述鼠标在 Y轴的位移变化量 ΔΥ, 其 中， AY=AB/(SF2*MF), SF2为第二陀螺仪的灵敏度系数， 所述 Y轴垂直于所 述 X轴； 移动控制单元 43 ,适于基于所述第一变化确定单元 41确定的鼠标在 X轴 的位移变化量 ΔΧ和所述第二变化确定单元 42确定的鼠标在 Y轴的位移变化 量 ΔΥ控制所述鼠标的移动。 上述鼠标控制装置可以全部或部分集成在空间鼠标中，空间鼠标通过无线 收发装置（例如射频收发器、 红外收发器等）与控制鼠标的控制设备（例如投 影仪、 计算机等）传送信息， 无线收发器通过 USB接口与控制设备连接。
在本发明一个实施例中， 空间鼠标包括： 第一陀螺仪、 第二陀螺仪和误差 校正装置，误差校正装置包括上述的检测单元 21、确定单元 22和调整单元 23。 空间鼠标通过无线收发装置向控制设备发送电压信息，即第一陀螺仪的输出电 压和第二陀螺仪的输出电压。 上述的角速度确定单元 24、 运动确定单元 30和 鼠标控制单元 40可以集成在控制设备中。
在本发明的另一个实施例中， 空间鼠标包括： 第一陀螺仪、 第二陀螺仪和 上述的角速度检测装置 20。 空间鼠标通过无线收发装置向控制设备发送角速 度信息， 即第一陀螺仪的角速度和第二陀螺仪的角速度。 上述的运动确定单元 30和鼠标控制单元 40可以集成在控制设备中。
在本发明的又一个实施例中， 空间鼠标包括： 第一陀螺仪、 第二陀螺仪、 上述的角速度检测装置 20和运动确定单元 30。 空间鼠标通过无线收发装置向 控制设备发送空间鼠标的运动信息，即空间鼠标在第一轴的变化分量和在第二 轴的变化分量。 上述的鼠标控制单元 40可以集成在控制设备中。
在本发明的再一个实施例中， 空间鼠标包括第一陀螺仪、 第二陀螺仪、 上 述的角速度检测装置 20、运动确定单元 30、第一变化确定单元 41和第二变化 确定单元 42。 空间鼠标通过无线收发装置向控制设备发送鼠标的位移信息， 即鼠标在 X轴的位移变化量和在 Y轴的位移变化量。 上述的移动控制单元 43 可以集成在控制设备中。
在本发明实施例中，安装在空间鼠标中的第一陀螺仪和第二陀螺仪的结构 相同， 陀螺仪的输出电压与角速度具有线性关系， 下面进行详细说明。
请参考图 13 , 所述陀螺仪包括： 检测臂 50, 检测臂 50的电压为陀螺仪的 输出电压； 位于检测臂 50中间的固定部 55; 分别位于检测臂 50两侧的第一 驱动臂 51和第二驱动臂 52; 连接所述检测臂 50、 第一驱动臂 51和第二驱动 臂 52的连接部。 所述连接部包括： 连接检测臂 50的固定部 55和第一驱动臂 51的第一连接部 53 ;连接检测臂 50的固定部 55和第二驱动臂 52的第二连接 部 54。 第一驱动臂 51与第一连接部 53构成 T型， 第二驱动臂 52与第二连接 部构成 T型， 由此构成了以检测臂 50为对称轴的双 T型结构。
本实施例中， 固定部 55位于检测臂 50的中心位置， 第一连接部 53连接 固定部 55和第一驱动臂 51的中心，第二连接部 54连接固定部 55和第二驱动 臂 52的中心。
陀螺仪还封装有驱动电路和检测电路， 所述驱动电路连接第一驱动臂 51 和第二驱动臂 52 , 用于驱动第一驱动臂 51和第二驱动臂 52进行振动； 所述 检测电路连接检测臂 50, 用于检测检测臂 50的电压， 检测臂 50的电压与陀 螺仪所在平面的角速度相关，检测电路的输出电压为陀螺仪的输出电压。所述 陀螺仪还可以包括封装外壳， 用于对陀螺仪的封装，从而增加了对陀螺仪的保 护。
所述陀螺仪为单轴 MEMS陀螺仪， 第一驱动臂 51和第二驱动臂 52的振 动频率相同。 第一驱动臂 51、 第二驱动臂 52和检测臂 110均平行， 且为了节 省空间， 第一驱动臂 51、 第二驱动臂 52和检测臂 50的长度相等。
静止时， 第一驱动臂 51和第二驱动臂 52相对于检测臂 50振动， 检测臂 50 静止。 具体地， 陀螺仪没有运动时（静止时）， 第一驱动臂 51和第二驱动臂 52 相对振动， 振动方向如图 13的箭头 ml所示， 通过第一驱动臂 51和第二驱动臂 52相对振动可以互相消除彼此的振动， 所以处于中央的检测臂 50处于静止状 态。 由于检测臂处于静止状态,因此可以正确地测试出陀螺仪处于没有旋转运 动的状态。
运动时， 第一驱动臂 51和第二驱动臂 52驱动检测臂振动。 具体地， 陀螺仪 进行旋转运动时， 由于地球偏转力（科里奥利力）的作用， 第一驱动臂 51和第 二驱动臂 52会产生纵向振动， 振动方向如图 13的箭头 m2所示， 由于第一驱动 臂 51和第二驱动臂 52的同向振动， 中央的固定部 55弯曲 ,检测臂 50产生检测振 动， 振动频率与第一驱动臂 51、 第二驱动臂 52的振动频率相同， 振动方向如图 13的箭头 m3所示， 从而产生正比于转动角速度的输出电压。 此时， 当存在外 界的冲击和挤压时， 第一驱动臂 51和第二驱动臂 52会保护检测臂 50,从而检测 臂 51和第二检测臂 52不容易受到外界的冲击和挤压，保证了角速度检测的稳定 性和准确性。
为了减少环境温度对陀螺仪测量的影响，本实施例中两个陀螺仪的材料都 是水晶。 需要说明的是， 在本发明的其他实施例中， 每个陀螺仪还可以为其他 材料， 其在此不影响本发明的保护范围。
所述检测电路可以包括： 数据采集卡， 与所述检测臂连接， 用于输出所述 检测臂上的电压模拟值； 模数转换器， 与所述数据采集卡连接， 用于将所述电 压模拟值转换为电压数字值。
在其他实施例中， 所述检测电路可以包括： 数据采集卡， 与所述检测臂连 接， 用于输出所述检测臂上的电压模拟值； 放大器， 与所述数据采集卡连接， 用于对所述检测臂上的电压模拟值进行放大处理； 低通滤波器， 与所述放大器 连接， 用于对放大处理后的电压模拟值进行滤波处理，且将滤波后的电压模拟 值传送给所述模数转换器； 模数转换器， 与所述低通滤波器连接， 用于将滤波 后的所述电压模拟值转换为电压数字值。此时，通过对检测臂上的电压模拟信 息进一步进行放大和滤波， 使得角速度测量结果更准确。
所述驱动电路可以为音叉式驱动电路， 在本发明的其他实施例中， 所述驱 动电路还可以为其他形式的驱动装置， 其对于本领域的技术人员是熟知的，故 在此不再赘述。
驱动电路使得第一驱动臂 51和第二驱动臂 52的振动频率相同，第一陀螺仪 的第一驱动臂 51和第二驱动臂 52的振动频率记为第一振动频率，第二陀螺仪的 第一驱动臂 51和第二驱动臂 52的振动频率记为第二振动频率。所述第一振动频 率与所述第二振动频率可以相同， 也可以不同。 优选地， 所述第一振动频率与 所述第二振动频率不同， 这样就可以避免两个陀螺仪发生共振，从而保证较好 的测量灵敏度。 进一步地， 所述两个陀螺仪驱动臂的振动频率之差越大越好。
为了减少测量次数，本实施例两个陀螺仪的驱动臂的振动频率处于低频范 围。 具体地， 所述第一振动频率可以为 40KHz~60KHz, 所述第二振动频率也 可以为 40KHz~60KHz。 例如， 所述第一振动频率为 46.5KHz, 所述第二振动 频率为 50.3KHz。
在空间鼠标中， 要求第一陀螺仪的安装位置和第二陀螺仪的安装位置垂 直，但实际安装位置可能会发生偏差， 所述第一陀螺仪与所述第一轴的角度偏 差为所述第一陀螺仪的检测臂与所述第一轴的角度偏差，所述第二陀螺仪与所 述第二轴的角度偏差为所述第二陀螺仪的检测臂与所述第二轴的角度偏差。
本实施例中， 两个陀螺仪的第一陀螺仪和第二陀螺仪不接触，从而可以避 免两个陀螺仪直接的振动干扰， 例如， 第二陀螺仪的检测臂 210的延长线和第 一陀螺仪的检测臂的中心相交。在其他实施例中， 两个陀螺仪还可以完全接触 或部分接触， 通过完全接触， 可以节省空间。 此外， 由于空间鼠标在运动过程 中， 例如上下摆动的过程， 一般是最前端的动作变化最大， 因此两个陀螺仪可 以安装在空间鼠标靠近前端的位置， 以更好地测量角速度的变化，感应空间鼠 标的运动。
进一步地，本实施例的双 T型结构的陀螺仪使得陀螺仪驱动臂的谐振频率 和陀螺仪的机械品质因数随着其他条件的不同发生的变化很小， 参见图 14中 实线所示， 检测臂的输出电压与角速度之间近似为线性关系。 因此可以对图 14 所示曲线数据进行最小二乘法处理， 得到图 14 中虚线所示的直线， 即 V=aco+b , 其中， V为陀螺仪运动时检测臂的输出电压， ω为角速度， b为陀螺 仪静止时检测臂的输出电压（即陀螺仪的基准电压，例如 1350mV ), a为常量， 筒单说明一下常量 a的计算：
1 )测量陀螺仪多次不同旋转（旋转不同的角度） 时检测臂的输出电压及 其对应的角速度， 分别记为（VI , ωΐ )、 （V2 , ω2 ) ( Vi, ωΐ )
( Vn, ωη ) , 其中， Vi是陀螺仪第 i次旋转时检测臂的输出电压， ωί是陀螺仪 第 i次旋转的角速度， K i < n, n是大于 1的整数；
2 )对上述得到的 （VI , ω1 )、 ( V2, ω2 ) ( Vi, ωΐ ) ( Vn, ωη )进行最小二乘法处理， 得到 V=aco+b , 其中所述最小二乘法处理对于本领 域的技术人员是熟知的， 故在此不再赘述。
在得到 a之后， 在后续计算角速度时， 就可以直接测量陀螺仪中检测臂的 输出电压， 从而利用 V=aco+b就可以直接得到陀螺仪的角速度 ω。
综上所述，上述技术方案基于陀螺仪的基准电压和检测到的静止时所述陀 螺仪的输出电压的三角函数关系快速地确定所述陀螺仪的安装角度误差，利用 检测到的安装角度误差可以方便地校正运动时陀螺仪的输出电压，进而可以正 确、 筒单且快速地检测出陀螺仪的角速度， 并且通过空间鼠标的角速度检测实 现鼠标指针的控制。 虽然本发明己以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领 域技术人员， 在不脱离本发明的精神和范围内， 均可作各种更动与修改， 因此 本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims

权 利 要 求
1.一种误差校正方法， 其特征在于， 包括：
检测静止时所述陀螺仪的输出电压；
基于陀螺仪的基准电压和检 ' j到的静止时所述陀螺仪的输出电压的三角 函数关系确定所述陀螺仪的安装角度误差；
检测运动时所述陀螺仪的输出电压；
基于所述陀螺仪的安装角度误差调整检测到的运动时所述陀螺仪的输出 电压。
2.如权利要求 1所述的误差校正方法， 其特征在于，
所述陀螺仪的安装角度误差根据 coseo=Vo/V()'确定， 其中， θο为陀螺仪的 安装角度误差， Vo为陀螺仪的基准电压， Vo'为检测到的静止时陀螺仪的输出 电压；
根据 V= V'*cos0o调整检测到的运动时陀螺仪的输出电压， 其中， V'为检 测到的运动时陀螺仪的输出电压， V为调整后的运动时陀螺仪的输出电压。
3.—种角速度检测方法， 其特征在于， 包括：
用权利要求 1 所述的误差校正方法获得调整后的运动时陀螺仪的输出电 压；
基于调整后的运动时陀螺仪的输出电压确定所述陀螺仪的角速度。
4.如权利要求 3所述的角速度检测方法， 其特征在于， 所述陀螺仪的角速 度根据 V=aco+b确定， 其中 V为陀螺仪的输出电压， ω为陀螺仪的角速度， a、 b为常量。
5.—种误差校正方法， 其特征在于， 包括：
分别检测静止时第一陀螺仪的输出电压和第二陀螺仪的输出电压； 基于第一陀螺仪的基准电压和检测到的静止时第一陀螺仪的输出电压的 三角函数关系确定第一陀螺仪的安装角度误差，所述第一陀螺仪的安装角度误 差为所述第一陀螺仪与第一轴的角度偏差；
基于第二陀螺仪的基准电压和检测到的静止时第二陀螺仪的输出电压的 三角函数关系确定第二陀螺仪的安装角度误差，所述第二陀螺仪的安装角度误 差为所述第二陀螺仪与第二轴的角度偏差， 所述第二轴垂直于所述第一轴； 分别检测运动时第一陀螺仪的输出电压和第二陀螺仪的输出电压； 基于所述第一陀螺仪的安装角度误差、第二陀螺仪的安装角度误差调整检 测到的运动时第一陀螺仪的输出电压、 第二陀螺仪的输出电压。
6.如权利要求 5所述的误差校正方法， 其特征在于，
所述第一陀螺仪的安装角度误差根据 coseo^VmA 确定， 其中， 001为第 一陀螺仪的安装角度误差， Vm为第一陀螺仪的基准电压， Vm'为检测到的静止 时第一陀螺仪的输出电压；
所述第二陀螺仪的安装角度误差根据 coseo2=Vo2/Vo2'确定， 其中， θ02为第 二陀螺仪的安装角度误差， Vo2为第二陀螺仪的基准电压， Vo2'为检测到的静止 时第二陀螺仪的输出电压。
7.如权利要求 6所述的误差校正方法， 其特征在于，
根据 V尸 V^cosew调整检测到的运动时第一陀螺仪的输出电压， 其中， v 为检测到的运动时第一陀螺仪的输出电压， V 为调整后的运动时第一陀螺 仪的输出电压；
根据 v2= v2'*coseo2调整检测到的运动时第二陀螺仪的输出电压， 其中， ν2'为检测到的运动时第二陀螺仪的输出电压， ν2为调整后的运动时第二陀螺 仪的输出电压。
8.如权利要求 6所述的误差校正方法， 其特征在于，
^ ν0 >ν0ι , v。2'=v。2, 则根据 V尸 V^cose ν2=ν2'或者 V2=V2'*cose01、 v^v调整检测到的运动时第一陀螺仪的输出电压和第二陀螺仪的输出电压， 其中， V '为检测到的运动时第一陀螺仪的输出电压， V 为调整后的运动时第 一陀螺仪的输出电压， ν2'为检测到的运动时第二陀螺仪的输出电压， ν2为调 整后的运动时第二陀螺仪的输出电压；
^ Vm -Voi , v。2'>v。2, 则根据 V尸 V2=V2'*cose。2或者 V尸 V^cose ν2=ν2'调整检测到的运动时第一陀螺仪的输出电压和第二陀螺仪的输出电压； ^ ν0 >ν0ι , v。2'>v。2, 则根据 V尸 V^cose V2=V2'*cose。2调整检测到 的运动时第一陀螺仪的输出电压和第二陀螺仪的输出电压。
9.一种角速度检测方法， 其特征在于， 包括：
用权利要求 5 所述的误差校正方法获得调整后的运动时第一陀螺仪的输 出电压和第二陀螺仪的输出电压；
基于调整后的运动时第一陀螺仪的输出电压确定第一陀螺仪的角速度； 基于调整后的运动时第二陀螺仪的输出电压确定第二陀螺仪的角速度。
10. 如权利要求 9所述的角速度检测方法， 其特征在于，
所述第一陀螺仪的角速度根据 V尸 a coi+bi确定， 其中 为第一陀螺仪的 输出电压， ωι为第一陀螺仪的角速度， ai、 ！^为常量；
所述第二陀螺仪的角速度根据 V2=a2co2+b2确定， 其中 V2为第二陀螺仪的 输出电压， ω2为第二陀螺仪的角速度， a2、 b2为常量。
1 1. 一种鼠标控制方法， 其特征在于， 包括：
用权利要求 9 所述的角速度检测方法分别确定所述第一陀螺仪的角速度 和第二陀螺仪的角速度， 所述第一陀螺仪和第二陀螺仪安装于空间鼠标中； 基于所述第一陀螺仪的角速度和第二陀螺仪的角速度确定所述空间鼠标 的空间运动；
基于所述空间鼠标的空间运动控制鼠标的移动。
12. 如权利要求 11所述的鼠标控制方法， 其特征在于，基于所述第一陀 螺仪的角速度和第二陀螺仪的角速度确定所述空间鼠标的空间运动包括：
对所述第一陀螺仪的角速度按时间积分获得所述第一陀螺仪的角度变化 值 θ1 ;
计算所述空间鼠标在所述第一轴的变化分量 ΔΑ, 其中， ΔΑ=Α - AcosBi , A为运动前空间鼠标在第一轴的分量， AcosBi为运动后空间鼠标在第一轴的分 量；
对所述第二陀螺仪的角速度按时间积分获得所述第二陀螺仪的角度变化 值 θ2;
计算所述空间鼠标在所述第二轴的变化分量 ΔΒ, 其中， ΔΒ=Β - Bcos92, B为运动前空间鼠标在第二轴的分量， Bcos02为运动后空间鼠标在第二轴的分 量。
13. 如权利要求 12所述的鼠标控制方法， 其特征在于，基于所述空间鼠 标的空间运动控制鼠标的移动包括：
确定所述鼠标在 X轴的位移变化量 ΔΧ, 其中， AX=AA/(SFi*MF), SFi 为第一陀螺仪的灵敏度系数， MF为鼠标的灵敏度系数； 确定所述鼠标在 Y 轴的位移变化量 ΔΥ, 其中， AY=AB/(SF2*MF), SF2 为第二陀螺仪的灵敏度系数， 所述 Y轴垂直于所述 X轴；
基于所述鼠标在 X轴的位移变化量 ΔΧ和在 Y轴的位移变化量 ΔΥ控制 所述鼠标的移动。
14. 一种误差校正装置， 其特征在于， 包括：
检测单元， 适于检测所述陀螺仪的输出电压；
确定单元，适于基于陀螺仪的基准电压和所述检测单元检测到的静止时所 述陀螺仪的输出电压的三角函数关系确定所述陀螺仪的安装角度误差；
调整单元，适于基于所述确定单元确定的陀螺仪的安装角度误差调整所述 检测单元检测到的运动时所述陀螺仪的输出电压。
15. 如权利要求 14所述的误差校正装置， 其特征在于，
所述陀螺仪的安装角度误差根据 coseo=Vo/V()'确定， 其中， θο为陀螺仪的 安装角度误差， Vo为陀螺仪的基准电压， Vo'为检测到的静止时陀螺仪的输出 电压；
根据 V= V'*cos0o调整检测到的运动时陀螺仪的输出电压， 其中， V'为检 测到的运动时陀螺仪的输出电压， V为调整后的运动时陀螺仪的输出电压。
16. 一种角速度检测装置， 其特征在于， 包括：
权利要求 14所述的误差校正装置；
角速度确定单元，适于基于经所述调整单元调整后的运动时陀螺仪的输出 电压确定所述陀螺仪的角速度。
17. 如权利要求 16所述的角速度检测装置， 其特征在于， 所述陀螺仪的 角速度根据 V=aco+b确定，其中 V为陀螺仪的输出电压， ω为陀螺仪的旋转角 速度， a、 b为常量。
18. 一种误差校正装置， 其特征在于， 包括：
检测单元， 适于检测第一陀螺仪的输出电压和第二陀螺仪的输出电压； 确定单元，适于基于第一陀螺仪的基准电压和所述检测单元检测到的静止 时第一陀螺仪的输出电压的三角函数关系确定第一陀螺仪的安装角度误差，基 于第二陀螺仪的基准电压和所述检测单元检测到的静止时第二陀螺仪的输出 电压的三角函数关系确定第二陀螺仪的安装角度误差，所述第一陀螺仪的安装 角度误差为所述第一陀螺仪与第一轴的角度偏差，所述第二陀螺仪的安装角度 误差为所述第二陀螺仪与第二轴的角度偏差， 所述第二轴垂直于所述第一轴； 调整单元， 适于基于所述确定单元确定的第一陀螺仪的安装角度误差、 第 二陀螺仪的安装角度误差调整所述检测单元检测到的运动时第一陀螺仪的输 出电压、 第二陀螺仪的输出电压。
19. 如权利要求 18所述的误差校正装置， 其特征在于， 所述确定单元包 括：
第一确定单元， 适于根据 coseo^Vm/Vm'确定所述第一陀螺仪的安装角度 误差，其中， θ01为第一陀螺仪的安装角度误差， Vm为第一陀螺仪的基准电压， V01'为检测到的静止时第一陀螺仪的输出电压；
第二确定单元， 适于根据 cose。2=v。2/v。2'确定所述第二陀螺仪的安装角度 误差，其中， θ。2为第二陀螺仪的安装角度误差， V。2为第二陀螺仪的基准电压， V02'为检测到的静止时第二陀螺仪的输出电压。
20. 如权利要求 19所述的误差校正装置， 其特征在于，
所述调整单元根据 V尸 V^cosew调整检测到的运动时第一陀螺仪的输出 电压， 其中， V '为检测到的运动时第一陀螺仪的输出电压， V 为调整后的运 动时第一陀螺仪的输出电压；
所述调整单元还根据 V2= V2'*cos0。2调整检测到的运动时第二陀螺仪的输 出电压， 其中， V2'为检测到的运动时第二陀螺仪的输出电压， V2为调整后的 运动时第二陀螺仪的输出电压。
21. 如权利要求 19所述的误差校正装置， 其特征在于，
所调整单元包括：
第一调整单元， 适于在
Figure imgf000027_0001
, V2=V2， 或者 V2=V2'*cosem、 VfV调整检测到的运动时第一陀螺仪的输出电压和第二 陀螺仪的输出电压， 其中， v 为检测到的运动时第一陀螺仪的输出电压， 为调整后的运动时第一陀螺仪的输出电压， V2'为检测到的运动时第二陀螺仪 的输出电压， V2为调整后的运动时第二陀螺仪的输出电压；
第二调整单元， 适于在 VO VO V。2，>V。2, 根据 Vi=Vi\ V2=V2'*cose02 或者 v^v^cose ν2=ν2'调整检测到的运动时第一陀螺仪的输出电压和第二 陀螺仪的输出电压；
第三调整单元， 适于在 Vo^Vo V。2'>V。2 , 根据 V尸 V^cosew、 v2=v2'*cose。2调整检测到的运动时第一陀螺仪的输出电压和第二陀螺仪的输 出电压。
22. 一种角速度检测装置， 其特征在于， 包括：
权利要求 18所述的误差校正装置；
角速度确定单元，适于基于经所述调整单元调整后的运动时第一陀螺仪的 输出电压确定第一陀螺仪的角速度，基于经所述调整单元调整后的运动时第二 陀螺仪的输出电压确定第二陀螺仪的角速度。
23. 如权利要求 22所述的角速度检测装置， 其特征在于， 所述角速度确 定单元包括：
第一角速度确定单元， 适于根据 V尸 a coi+bi确定所述第一陀螺仪的角速 度， 其中 V 为第一陀螺仪的输出电压， 为第一陀螺仪的角速度， ai、 ！^为 常量；
第二角速度确定单元， 适于根据 V2=a2co2+b2确定所述第二陀螺仪的角速 度， 其中 V2为第二陀螺仪的输出电压， ω2为第二陀螺仪的角速度， a2、 b2为 常量。
24. 一种鼠标控制装置， 其特征在于， 包括：
权利要求 22所述的角速度检测装置， 所述第一陀螺仪和第二陀螺仪安装 于空间鼠标中；
运动确定单元，适于基于所述第一陀螺仪的角速度和第二陀螺仪的角速度 确定所述空间鼠标的空间运动；
鼠标控制单元， 适于基于所述空间鼠标的空间运动控制鼠标的移动。
25. 如权利要求 24所述的鼠标控制装置， 其特征在于， 所述运动确定单 元包括：
第一积分单元，适于对所述第一陀螺仪的角速度按时间积分获得所述第一 陀螺仪的角度变化值
第一计算单元， 适于计算所述空间鼠标在所述第一轴的变化分量 ΔΑ, 其 中， AAzA-Acose , A为运动前空间鼠标在第一轴的分量， Acose 为运动后空 间鼠标在第一轴的分量；
第二积分单元，适于对所述第二陀螺仪的角速度按时间积分获得所述第二 陀螺仪的角度变化值 θ2; 第二计算单元， 适于计算所述空间鼠标在所述第二轴的变化分量 ΔΒ, 其 中， AB=B-Bcos02, B为运动前空间鼠标在第二轴的分量， Bcos02为运动后空 间鼠标在第二轴的分量。
26. 如权利要求 25所述的鼠标控制装置， 其特征在于， 所述鼠标控制单 元包括：
第一变化确定单元， 适于确定所述鼠标在 X轴的位移变化量 ΔΧ, 其中，
Figure imgf000029_0001
为第一陀螺仪的灵敏度系数， MF为鼠标的灵敏度系数； 第二变化确定单元， 适于确定所述鼠标在 Y轴的位移变化量 ΔΥ, 其中， AY=AB/(SF2*MF), SF2为第二陀螺仪的灵敏度系数， 所述 Y轴垂直于所述 X 轴；
移动控制单元， 适于基于所述鼠标在 X轴的位移变化量 ΔΧ和在 Y轴的 位移变化量 ΔΥ控制所述鼠标的移动。
27. 一种空间鼠标， 包括第一陀螺仪和第二陀螺仪， 其特征在于， 还包 括： 权利要求 18项所述的误差校正装置。
28. 如权利要求 27所述的空间鼠标， 其特征在于， 还包括： 角速度确定 单元，适于基于调整后的运动时第一陀螺仪的输出电压确定所述第一陀螺仪的 角速度，基于调整后的运动时第二陀螺仪的输出电压确定所述第二陀螺仪的角 速度。
29. 如权利要求 28所述的空间鼠标， 其特征在于， 所述角速度确定单元 包括：
第一角速度确定单元， 适于根据 V尸 a coi+bi确定所述第一陀螺仪的角速 度， 其中， V 为第一陀螺仪的输出电压， ωι为第一陀螺仪的角速度， ai、 bj 为常量；
第二角速度确定单元， 适于根据 V2=a2co2+b2确定所述第二陀螺仪的角速 度， 其中， V2为第二陀螺仪的输出电压， ω2为第二陀螺仪的旋转角速度， a2、 b2为常量。
30. 如权利要求 28所述的空间鼠标， 其特征在于， 还包括： 运动确定单 元，适于基于所述第一陀螺仪的角速度和第二陀螺仪的角速度确定所述空间鼠 标的空间运动。
31. 如权利要求 30所述的空间鼠标， 其特征在于， 还包括： 鼠标控制单 元， 适于基于所述空间鼠标的空间运动控制鼠标的移动。
32. 如权利要求 30所述的空间鼠标， 其特征在于， 所述运动确定单元包 括：
第一积分单元，适于对所述第一陀螺仪的角速度按时间积分获得所述第一 陀螺仪的角度变化值
第一计算单元， 适于计算所述空间鼠标在所述第一轴的变化分量 ΔΑ, 其 中， AAzA-Acose , A为运动前空间鼠标在第一轴的分量， Acose 为运动后空 间鼠标在第一轴的分量；
第二积分单元，适于对所述第二陀螺仪的角速度按时间积分获得所述第二 陀螺仪的角度变化值 θ2;
第二计算单元， 适于计算所述空间鼠标在所述第二轴的变化分量 ΔΒ, 其 中， AB=B-Bcos02, B为运动前空间鼠标在第二轴的分量， Bcos02为运动后空 间鼠标在第二轴的分量。
33. 如权利要求 32所述的空间鼠标， 其特征在于， 还包括：
第一变化确定单元， 适于确定所述鼠标在 X轴的位移变化量 ΔΧ, 其中，
Figure imgf000030_0001
*MF), 为第一陀螺仪的灵敏度系数， MF为鼠标的灵敏度系数； 第二变化确定单元， 适于确定所述鼠标在 Y轴的位移变化量 ΔΥ, 其中， AY=AB/(SF2*MF), SF2为第二陀螺仪的灵敏度系数， 所述 Y轴垂直于所述 X 轴。
34. 如权利要求 33所述的空间鼠标， 其特征在于， 还包括： 移动控制单 元， 适于基于所述鼠标在 X轴的位移变化量 ΔΧ和在 Y轴的位移变化量 ΔΥ 控制所述鼠标的移动。
35. 如权利要求 27所述的空间鼠标， 其特征在于， 所述第一陀螺仪和第 二陀螺仪分别包括：
检测臂；
位于检测臂中间的固定部；
分别位于所述检测臂两侧的第一驱动臂和第二驱动臂 ,以及连接所述检测 臂的固定部、第一驱动臂和第二驱动臂的连接部； 所述检测臂的电压为陀螺仪 的输出电压；
所述第一陀螺仪与所述第一轴的角度偏差为所述第一陀螺仪的检测臂与 所述第一轴的角度偏差，所述第二陀螺仪与所述第二轴的角度偏差为所述第二 陀螺仪的检测臂与所述第二轴的角度偏差。
36. 如权利要求 35所述的空间鼠标， 其特征在于， 静止时， 所述第一驱 动臂和第二驱动臂相对于所述检测臂振动， 检测臂静止； 运动时， 所述第一驱 动臂和第二驱动臂驱动检测臂振动。
37. 如权利要求 36所述的空间鼠标， 其特征在于， 所述第一陀螺仪的第 一驱动臂和第二驱动臂的振动频率与所述第二陀螺仪的第一驱动臂和第二驱 动臂的振动频率不同。
38. 如权利要求 29所述的空间鼠标， 其特征在于， 所述第一陀螺仪的基 准电压和第二陀螺仪的基准电压均为 1.35V, a^ a2均为 0.67 , ！^和！^均为
1350。
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一一 v
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图 10
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图 11
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图 12
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