一种基于加速度计和陀螺仪传感器的无线头控鼠标,申请号CN201110443340.8-传众专利搜索

发明名称	一种基于加速度计和陀螺仪传感器的无线头控鼠标
摘要	一种基于加速度计和陀螺仪传感器的无线头控鼠标，包括采集模块、接收模块和电脑；所述采集模块由加速度计、陀螺仪、主控芯片和无线发射模块组成；所述接收模块由无线接收模块和USB接口芯片组成；所述主控芯片使用加权算法将所述加速度计的信号和所述陀螺仪的信号进行融合处理，获得最优的姿态角，并使用映射函数把姿态角的变化映射为鼠标移动距离，并消除了头无意识抖动对鼠标的影响。本发明中同时使用了加速度计和陀螺仪，因此更加稳定，精度更高。
申请公布号	CN102411440B	申请公布日期	2014.06.11
申请号	CN201110443340.8	申请日期	2011.12.27
申请人	上海大学	发明人	高同跃;沈春涛;高新闻;丁卫;饶进军;罗均;龚振邦
分类号	G06F3/0346(2013.01)I	主分类号	G06F3/0346(2013.01)I
代理机构	上海上大专利事务所(普通合伙) 31205	代理人	陆聪明
主权项	1.一种基于加速度计和陀螺仪传感器的无线头控鼠标，其特征在于：包括采集模块（5）、接收模块（8）和电脑（9）；所述采集模块（5）由加速度计（1）、陀螺仪（2）、主控芯片（3）和无线发射模块（4）组成；所述主控芯片（3）通过数字I2C接口与所述加速度计（1）和所述陀螺仪（2）连接，所述主控芯片（3）通过SPI接口与无线发射模块（4）连接；所述接收模块（8）由无线接收模块（6）和USB接口芯片（7）组成；所述USB接口芯片（7）通过SPI接口与所述无线接收模块（6）连接，并通过USB接口与所述电脑（9）连接；所述主控芯片（3）使用加权算法将所述加速度计（1）的信号和所述陀螺仪（2）的信号进行融合处理，获得最优的姿态角，并使用映射函数把姿态角的变化映射为鼠标移动距离，具体方法为：主控芯片通过一个映射函数，将最优俯仰角和翻滚角映射为两个字节的鼠标移动数据，映射函数的表达式为：当x大于0时<img file="930493DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE037.GIF" wi="70" he="25" />；当x小于0时<img file="428993DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE038.GIF" wi="74" he="25" />，其中x为姿态角度数据，Y为鼠标的移动数据，<img file="208730DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE039.GIF" wi="17" he="22" />为比例系数，<img file="603939DEST_PATH_915124DEST_PATH_IMAGE039.GIF" wi="17" he="22" />取1.5，该映射函数的作用主要是消除头无意识抖动而使鼠标产生的移动；所述加权算法如下：1)设所计算的姿态角为<img file="268651DEST_PATH_IMAGE001.GIF" wi="106" he="41" />，其中<img file="561092DEST_PATH_IMAGE003.GIF" wi="14" he="20" />为俯仰角，<img file="418190DEST_PATH_IMAGE005.GIF" wi="14" he="22" />为横滚角，姿态角的计算公式为：<img file="440373DEST_PATH_IMAGE006.GIF" wi="195" he="30" />；其中<img file="91934DEST_PATH_IMAGE007.GIF" wi="53" he="34" />为使用所述加速度计（1）数据计算得到的姿态角；<img file="137250DEST_PATH_IMAGE008.GIF" wi="59" he="35" />为使用所述陀螺仪（2）数据计算得到的姿态角；式中<img file="594776DEST_PATH_IMAGE009.GIF" wi="17" he="16" />为加权系数；2)<img file="143569DEST_PATH_IMAGE010.GIF" wi="52" he="33" />中所述加速度计（1）计算俯仰角<img file="231611DEST_PATH_IMAGE003.GIF" wi="14" he="20" />的公式为<img file="498644DEST_PATH_IMAGE011.GIF" wi="162" he="32" />；横滚角<img file="992817DEST_PATH_IMAGE005.GIF" wi="14" he="22" />的计算公式为<img file="661696DEST_PATH_IMAGE012.GIF" wi="170" he="32" />，其中<img file="920639DEST_PATH_IMAGE013.GIF" wi="26" he="22" />、<img file="471706DEST_PATH_IMAGE014.GIF" wi="22" he="22" />、<img file="474297DEST_PATH_IMAGE015.GIF" wi="24" he="22" />分别为加速度计X、Y、Z轴测得的加速度值，g为重力加速度；3)<img file="997683DEST_PATH_IMAGE016.GIF" wi="52" he="31" />中所述陀螺仪（2）计算俯仰角<img file="161948DEST_PATH_IMAGE003.GIF" wi="14" he="20" />的公式为<img file="200311DEST_PATH_IMAGE017.GIF" wi="178" he="35" />；横滚角<img file="741014DEST_PATH_IMAGE005.GIF" wi="14" he="22" />的计算公式为<img file="118905DEST_PATH_IMAGE018.GIF" wi="167" he="32" />（<i>k</i>=1，2，……，n，n为正整数），其中<img file="719651DEST_PATH_IMAGE019.GIF" wi="21" he="21" />和<img file="510889DEST_PATH_IMAGE020.GIF" wi="20" he="24" />为<i>k</i>时刻的俯仰角和翻滚角；<img file="855283DEST_PATH_IMAGE021.GIF" wi="57" he="36" />、<img file="353260DEST_PATH_IMAGE022.GIF" wi="57" he="41" />分别是绕X、Y轴的转动角速度；<img file="DEST_PATH_IMAGE023.GIF" wi="16" he="18" />为采样周期；4)加权系数的计算公式为：<img file="2011104433408100001DEST_PATH_IMAGE024.GIF" wi="111" he="34" />，其中<img file="DEST_PATH_IMAGE025.GIF" wi="14" he="16" />为衰减系数，<img file="DEST_PATH_IMAGE026.GIF" wi="157" he="35" />， g为重力加速度。
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