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基于MEMS惯性传感器的空中输入笔研究
资料介绍
笔式交互技术是人们追求更加自然的交互方式的产物。传统的笔式输入设备有手写板和激光笔。激光笔功能简单只能完成翻页功能，手写板价格昂贵而且携带不方便。本文研究并开发了一种基于MEMS惯性传感器的空中输入笔系统，该系统可以在三维空间中随意输入，能够实现虚拟键盘的字符输入和画线标记功能。
系统包括含惯性传感器的无线输入笔、无线接收器和PC界面显示程序。其中，无线输入笔用于采集和处理加速度传感器和陀螺仪数据，完成输入笔的运动信息估计后，将估计结果发送给PC接收，PC将运动信息在界面上进行显示。
基于惯性传感器的运动信息描述方法通常包括位移描述法和姿态描述法。考虑到输入笔有限的计算资源以及本应用中输入操作以手腕和肘部转动为主的特点，本文选择以姿态角来对输入笔的运动状态进行描述。根据输入笔姿态角的变化以及人机输入的距离估计出输入笔的运动弧线，进而获得屏幕上的光标相对初始位置的位移。
针对加速度传感器的检测姿态角时出现的抖动高频噪声和陀螺仪检测姿态角时出现的温度漂移现象，本文在单片机上分别实现了两种基于传感器融合的姿态角检测算法：基于互补滤波的姿态角检测算法和基于卡尔曼滤波的姿态角检测算法，并分析了两种算法在本应用中的性能优劣。最后，本文通过控制输入笔进行画线画圈两种基本操作对两种算法进行测试。测试结果表明：两种算法的实时性都比较高，但是卡尔曼滤波算法的精确度要高于互补滤波算法的精确度。
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| 基于MEMS惯性传感器的空中输入笔研究.pdf | 1M |
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