用于空间手势输入的无陀螺微惯性测量单元设计.pdfVIP

第27卷 第2期 传 感 技 术 学 报 V01．27 No．2 2014年 2月 CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS Feb．2014 DesignofGyroscope-FreeMicroInertialMeasurementUnitforGesture-BasedInterfaces WANGXiangluo ．YANGChunlei．ZHENGRuijuan (1．DepartmentofInformationTechnology，LuoyangNormalUniversity，LuoyangHe’nan471022，China； 2．DepartmentofInformationEngineering，HenanUniversityofScienceandTechnology，LuoyangHe’nan471000，China) Abstract：Consideringthepeculiaritiesofthegesture·based interfaces，asymmetricalconfigurationschemeofdual MEMSaccelerometersispresented，andtherelativealgorithm forcalculatingangularvelocityandlinearacceleration isdescribed．Thegyro—freemicroinertialmeasurementunitisconstructedfrom twotriaxialMEMS accelerometers withthesymmetricallayout，itsangularvelocityandlinearaccelerationofthecenterisobtainedbyintegralmethod． Meanwhile，theredundantformulaheldbythismethodisusedofrestimatingandcompensatingtheiterativeerror． Byemployingthesymmetricalstructureonthemajoraxis，theunitissmallandna~ow，itisconvenientofrholding． Therelativealgorithm withlow overheadsisapplicabletothesituationofmeasuringspatialgesturecharacteristics， asthesamplingtimeisshortandrollanglevariesslightly．Thesimulationresultsshow thefeasibilityofthescheme andtheefficiencyofthealgorithm． Keywords：gesture—basedinterface；microinertialmeasurementunit；MEMSaccelerometer；errorcompensation EEACC：7320E；7320 doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2014．02．012 用于空间手势输入的无陀螺微惯性测量单元设计冰 王祥雒 ，杨春蕾 ，郑瑞娟 (1．洛阳师范学院信息技术学院，河南 洛阳471022；2．河南科技大学信息T程学院，河南 洛阳471000) 摘 要：针对三维空间手势输入的特点，提出了一种基于双路三轴MEMS加速度计的对称配置方案及角速度、线加速度解算 方法 该方法使用两个三轴 MEMS加速度计以及对称的硬件布局构成无陀螺微惯性测量单元，基于积分法计算测量单元的 角速度和质心处线加速度 ，利用角速度解析式中的冗余信息对解算积累误差进行估计并实施误差补偿。该方案避免使用陀 螺组件 ，两路加速度计在长轴方向上的对称编排方式保证了测量单元的小体积、狭长几何特征，便于手持；相应的角速度解算 方法形式简单，适用于采样时长短、测量单元横滚角变化量小的三维空间手势特征提取和识别领域。仿真实验证明了该方案 的可行性和有效性。 关键词 ：手势输入；微惯性测量单元；MEM