姿态感知鼠标指针的控制方法VIP专享VIP免费

第26卷第3期2009年3月机��电��工��程Mechanical&ElectricalEngineeringMagazineVo.l26No.3Mar.2009收稿日期:2008-09-16基金项目:浙江省新苗人计划资助项目(2007G60G2040080)作者简介:葛海江(1980-),男,浙江东阳人,主要从事无线人机交互和传感器应用技术方面的研究.E�mai:lgehaijiang@163.com姿态感知鼠标指针的控制方法*葛海江1,陶�姗2(1.杭州职业技术学院信电系,浙江杭州310018;2.杭州职业技术学院机电系,浙江杭州310018)摘�要:针对传统传感器无法实现鼠标指针空中运动姿态的感知,通过比较两轴加速度传感器和陀螺仪的差异性,提出了采用两轴陀螺仪来实现鼠标指针定位的方法。详细阐述了两轴陀螺仪静态时旋转角度的测量方法、动态旋转角度变化率的计算、指针灵敏度系数的优化及鼠标指针两维位移变化量(�X,�Y)的计算。考虑到在电压下降或环境温度变化后,陀螺仪会发生零点漂移,提出了一种动态自校正的算法,对零点进行自校正,对完成校正的时间进行了测量,并实现了满意的校正效果。该技术目前已应用于无线空中鼠标之中。关键词:两轴陀螺仪;旋转角度变化率;鼠标指针;漂移;动态自校正中图分类号:TP212.9����文献标识码:B文章编号:1001-4551(2009)03-0105-03ControlmethodofposturesensingmousepointerGEHai�jiang1,TAOShan2(1.DepartmentofCommunicationandElectronic,HangzhouVocationalandTechnicalCollege,Hangzhou310018,China;2.DepartmentofMechanicalandElectricalEngineering,HangzhouVocationalandTechnicalCollege,Hangzhou310018,China)Abstract:Aimingthattraditionalsensorcan�trealizetheposturesensingofmousepointer,bycomparingthedifferencesbetweenthetwo�axisaccelerationsensorandtwo�axisgyroscope,themousepointerlocalizationmethodusingtwo�axisgyroscopewasputforward.Themeasurementmethodforstatic�staterevolvingangleoftwo�axisgyroscope,thechangeratecalculationofthedynam�icrevolvingangleandtheoptimizationonthesensitivitycoefficientofthemousepointeraswellasthe�Xand�Ycalculationofthemousepointerwereexpoundedindetai.lConsideringthatthevoltagedropandthechangeofenvironmentaltemperaturewouldcausethezerodriftoftwo�axisgyroscope,anewalgorithmfordynamicself�tuningwaspresentedandsatisfactoryresultswerea�chieved.Thetechnologyhasbeenintegratedintotheproductionofwirelessairmouse.Keywords:two�axisgyroscope;revolvinganglechangingrate;mousepointer;drift;dynamicself�tuning0�引�言目前,计算机鼠标指针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。但是在许多场合,如:在计算机多媒体教学中,用户想在空中操控鼠标指针或是通过在空中操控鼠标指针来实现多媒体电视播放、网页浏览等,仅使用传统的传感器就无法实现。要实现空中运动姿态的感知,有2种方法:�采用加速度传感器,它感应速度的变化,对与重力作用方向垂直的运动不敏感,同时还有一个缺陷,运动中鼠标突然停顿时,等同于存在着一个反方向的加速度,不能与鼠标朝反方向运动的情况进行区别;采用陀螺仪,随着微机电系统(MEMS)技术的飞速发展和不断成熟,基于MEMS的陀螺仪应运而生,它感应空间的变化,与位置无关,能够检测运动过程中每个轴上旋转的角速度。在鼠标等应用上,陀螺仪技术明显比加速度传感器优越。本研究提出一种采用微机械陀螺仪实现鼠标指针定位的方法,目前微机械陀螺仪的设计方案有框架式、音叉式[1]、振动轮式、振动棒式、振动环式和四叶式等[2]。本研究选用的两轴陀螺仪属于音叉式,它通电后,两轴陀螺仪发生本征振动,运动时振动的方向发生变化,由于陀螺仪线圈切割磁力线,产生了两维分量输出。本研究通过对两维分量X,Y的数据进行参数转换和优化,得到鼠标指针的位移变化量�X和�Y。鉴于两轴陀螺仪在电压下降或环境温度变化后,将发生零点漂移,本研究提出一种动态自校正的算法,对零点进行自校正,取得理想的校正效果。1�两轴陀螺仪的数据处理和参数优化本研究...