虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)跟蹤技術(shù)-在線瀏覽
2025-03-07 19:55本頁面
【正文】 t a n ( 11 YX HH??? 運(yùn)動(dòng)物體處于傾斜狀態(tài)下姿態(tài)角的測(cè)量算法 31c o ss i n0s i nc o s0001c o s0s i n010s i n0c o sHH??????????????????????? ???????????????????????????????????c o sc o ss i nc o ss i ns i nc o ss i nc o ss i ns i nc o s33313313331ZYXZZYYZYXXHHHHHHHHHHH二、三自由度地磁定姿系統(tǒng) 環(huán)境磁場(chǎng)的影響及補(bǔ)償算法 由于定姿系統(tǒng)是通過測(cè)量地磁場(chǎng)的三軸分量來確定被跟蹤物體的姿態(tài)的，因此被跟蹤物體附近的永磁體或及帶電導(dǎo)線所產(chǎn)生的環(huán)境磁場(chǎng)將影響系統(tǒng)的測(cè)量精度。 二、三自由度地磁定姿系統(tǒng) 磁阻傳感器信號(hào)處理電路 信號(hào)放大與濾波 二、三自由度地磁定姿系統(tǒng) 磁阻傳感器信號(hào)處理電路 置位 /復(fù)位電路 二、三自由度地磁定姿系統(tǒng) 加速度傳感器概述 ? 壓電式加速度傳感器 具有很寬的頻率響應(yīng)范圍 ， 適用于高頻范圍的振動(dòng)測(cè)量和沖擊測(cè)量 。 ? 變電容式加速度傳感器 具有穩(wěn)態(tài)響應(yīng) 、 高靈敏度 、 低輸出阻抗 、 高線性度 、 抗過載能力高 、 體積小 、 重量輕 、 響應(yīng)快等不可多得的優(yōu)點(diǎn) 。 (222) (223) (224) HiHiHi MINMA Xa ??3HiHi aM A Xb ??? 4im e a iii bHaH ?? *GiGiGi MINMA Xa ??3GiGi aM A Xb ??? 4Gim e a iGii bGaG ?? *二、三自由度地磁定姿系統(tǒng) 頭部姿態(tài)變化跟蹤 二、三自由度地磁定姿系統(tǒng) 定姿系統(tǒng)誤差分析 oYX HH )/a r c t a n ( 11 ? 573/1/ 11 ?YX HHHmin=? A/D轉(zhuǎn)換誤差 ? 磁阻傳感器誤差 在磁阻傳感器的性能參數(shù)中，影響測(cè)量精度的因素除最小可測(cè)磁場(chǎng)之外，還包括傳感器的噪聲、線性度和重復(fù)性等，總的影響為 。為了克服溫度漂移的影響，在環(huán)境溫度變化較大的應(yīng)用場(chǎng)合我們采用了置位 /復(fù)位技術(shù)。 ? 傾斜角測(cè)量誤差的影響 傾斜角對(duì)航向測(cè)量誤差的影響與定姿系統(tǒng)所處的地理位置有關(guān)。能夠同時(shí)跟蹤位置和姿態(tài)的跟蹤器被稱為六自由度跟蹤器。姿態(tài)由另外三個(gè)參數(shù)俯仰角、橫滾角及航向角來確定，因此用于虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的方位跟蹤器至少需要獲得 6個(gè)自由度信息，即三個(gè)平移自由度和三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。環(huán)境中的金屬物體、電子設(shè)備、 CRT及環(huán)境磁場(chǎng)會(huì)對(duì)接收裝置造成干擾。在近距離內(nèi)非常精確且不受磁場(chǎng)和聲場(chǎng)的干擾，但要求光源與探測(cè)器可視，跟蹤的角度范圍有限并且現(xiàn)場(chǎng)其它光源會(huì)造成影響。機(jī)械裝置笨重、操作不便且易對(duì)操作者產(chǎn)生干擾，跟蹤范圍有限。不受環(huán)境磁場(chǎng)及鐵磁物體的影響，同時(shí)不產(chǎn)生電磁輻射、價(jià)格便宜。 ? 慣性跟蹤系統(tǒng) 慣性跟蹤器利用陀螺測(cè)量三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的角度變化，利用加速度計(jì)測(cè)量三個(gè)平動(dòng)自由度的位移。 三、六自由度電磁跟蹤系統(tǒng) 電磁式跟蹤系統(tǒng) 當(dāng)給一個(gè)線圈中通上電流后，在線圈的周圍將產(chǎn)生磁場(chǎng)。 三、六自由度電磁跟蹤系統(tǒng) 直流式電磁跟蹤系統(tǒng) 直流式電磁跟蹤系統(tǒng)主要由發(fā)射源、接收器和控制系統(tǒng)構(gòu)成。 ? 由于系統(tǒng)更新頻率僅為 30Hz， 無法迅速跟蹤干擾的變化。 ? 由于在接收端磁場(chǎng)的強(qiáng)度與接收器和發(fā)射線圈之間的距離的立方成反比，因此接收端的磁場(chǎng)強(qiáng)度隨距離增大衰減很快。 A/D轉(zhuǎn)換及計(jì)算 3軸發(fā)射 線圈 磁阻傳感器 帶通濾波器 交流驅(qū) 動(dòng)電路 u0(t) 儀表 放大器 交流 耦合 加速度計(jì) 三、六自由度電磁跟蹤系統(tǒng) 交流式電磁跟蹤系統(tǒng) fttu ?2c o s)(0 ???? ???????為其它值tkTkntTknftItin ,0,...3,2,1,0,)3()31(,2c os)( ?三、六自由度電磁跟蹤系統(tǒng) 數(shù)字相敏檢波器算法 (339) 32 )2c os ()( r ftNIAtH Q ? ??34)2c os ()(rftNI AtHI ????30 3 42c os22c os1?????? NIAf t dtftNIATHTQ ?? ?30 3 82c os42c os1?????? NI Af t dtftNI ATHTI ???? ???????? ? c os4)2c os (2 2c os1 30 3 NIAdtftftNIATH TQ ??? ? (344) )2c o s ()(1 ?? ?? fttr)2s i n ()(2 ?? ?? fttr三、六自由度電磁跟蹤系統(tǒng) 數(shù)字相敏檢波器算法 ??? c os4)/()/( 3111NI AfirfiHNfHsNi sQsQ ?? ????? s i n4)/()/( 3212NI AfirfiHNfHsNi sQsQ ?? ?? 32 22 1 4 ??NIAHHH Q ???iiHifirfiHiH Qss)1()1()/()/()( 111????iiHifirfiHiH Qss)1()1()/()/()( 222????三、六自由度電磁跟蹤系統(tǒng) 交流式電磁跟蹤系統(tǒng)跟蹤算法 033210002100014fTTN A ITTTTTf ???????????????????????????? ??????????????????????????? ???????????????????????????????222222233111c o s231c o ss i ns i n23c o ss i nc o s23c o ss i ns i n2321c o ss i n23c o ss i nc o s23s i nc o sc o s23c o ss i nc o s2321c o sc o s234N A IfTTTM)1(32c os 331 M?? ??32231ta n MM???三、六自由度電磁跟蹤系統(tǒng) 誤差分析及仿真結(jié)果 f t dtr ftNIATH TQ ?? ? 2c os2 2c os1 0 3??? ?? T dtftrNIAT 0 3 )2 4c os1(21 ?? )4 4s in1(4 3 fT fTrNI A ? ?? ?? 50 100 150 200 250 2 .5 2 1 .5 1
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