一种运动姿态检测方法及可穿戴式设备与流程

技术特征：

1.一种运动姿态检测方法，其特征在于，应用于可穿戴式设备中，所述可穿戴式设备包括加速度测量装置和角速度测量装置，所述方法包括：

获取所述加速度测量装置和角速度测量装置分别对测量对象测量的加速度和角速度；

根据所述加速度和角速度计算所述测量对象分别对于所述测量对象所在的第一坐标系中各个轴的第一旋转角度，第二旋转角度及第三旋转角度；

根据所述第一旋转角度，第二旋转角度及第三旋转角度确定所述测量对象的运动姿态信息；

输出所述测量对象的运动姿态信息，或根据所述运动姿态信息进行提示。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述加速度和角速度计算所述测量对象分别对于所述测量对象所在的第一坐标系中各个轴的第一旋转角度，第二旋转角度及第三旋转角度，具体包括：

分别根据所述加速度和角速度计算所述测量对象对于所述加速度测量装置和角速度测量装置所在的第二坐标系中各个轴的初始旋转角度值；

根据所述初始旋转角度值确定旋转参数，一个所述旋转参数用于表示一个旋转轴和一个旋转角度；

将所述旋转参数转换为所述第一旋转角度，第二旋转角度和第三旋转角度。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述可穿戴式设备还包括磁感应强度测量装置，所述方法还包括：获取所述磁感应强度测量装置对所述测量对象测量的磁感应强度；

所述分别根据所述加速度和角速度计算所述测量对象对于所述加速度测量装置和角速度测量装置所在的第二坐标系中各个轴的初始旋转角度值，具体包括：分别根据所述加速度、角速度及磁感应强度计算所述测量对象对于所述第二坐标系中各个轴的初始旋转角度值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述根据所述加速度计算所述测量对象对于所述加速度测量装置和角速度测量装置所在的第二坐标系中各个轴的初始旋转角度值，具体包括：根据如下公式计算得到测量对象对于所述第二坐标系中X轴，Y轴和Z轴分别对应的第一初始旋转角度值ρ，η和γ：

其中，A_x，A_y和A_z分别为所述加速度测量装置测量的X轴，Y轴和Z轴的加速度分量；

所述根据所述角速度计算所述测量对象对于所述加速度测量装置和角速度测量装置所在的第二坐标系中各个轴的初始旋转角度值，具体包括：将测量对象对于所述第二坐标系中任一轴的第二初始旋转角度值θ_k确定为：θ_k＝(ω_k－ωbias_k)dt+θ_k-1，其中，θ_k-1为前一时刻的旋转角度值，ω_k为所述角速度测量装置测量的当前时刻的角速度，ωbias_k为当前时刻角速度的偏移量，dt为角速度的采样周期；

所述根据所述磁感应强度计算所述测量对象对于所述第二坐标系中各个轴的初始旋转角度值，具体包括：将测量对象对于所述第二坐标系中Z轴的第三初始旋转角度值α确定为：α＝arctan(Hy/Hx)，其中，Hy和Hx分别为所述磁感应强度测量装置测量的Y轴和X轴的磁感应强度值。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述旋转参数为四元数q，其中，q＝w+xi+yj+zk，i，j和k表示一个旋转轴；

所述将所述旋转参数转换为所述第一旋转角度，第二旋转角度和第三旋转角度，具体包括：

根据如下任一公式得到所述测量对象分别对于所述第二坐标系中各个轴的最终旋转角度值θ和Ψ；

如果所述第一坐标系和第二坐标系重叠，将所述最终旋转角度值θ和Ψ分别作为所述第一旋转角度，第二旋转角度和第三旋转角度。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述初始旋转参数转换为所述第一旋转角度，第二旋转角度和第三旋转角度，还包括：

如果所述第一坐标系和第二坐标系不重叠，将所述旋转角度值θ和Ψ，与转换矩阵相乘得到的值作为所述第一旋转角度，第二旋转角度和第三旋转角度。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述加速度测量装置和角速度测量装置集成在同一传感器芯片上，在所述可穿戴式设备装在所述测量对象时，所述传感器芯片在所述第一坐标系中的竖直位置上；

所述转换矩阵为：

8.如权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，所述运动姿态信息包括某一运动姿态的持续时间，某一运动姿态的幅度信息。

9.一种可穿戴式设备，其特征在于，包括：加速度测量装置和角速度测量装置，还包括：

测量值获取单元，用于获取所述加速度测量装置和角速度测量装置分别对测量对象测量的加速度和角速度；

角度计算单元，用于根据所述加速度和角速度计算所述测量对象分别对于所述测量对象所在的第一坐标系中各个轴的第一旋转角度，第二旋转角度及第三旋转角度；

姿态信息确定单元，用于根据所述第一旋转角度，第二旋转角度及第三旋转角度确定所述测量对象的运动姿态信息；

姿态处理单元，用于输出所述测量对象的运动姿态信息，或根据所述运动姿态信息进行提示。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述角度计算单元具体包括：

初始计算单元，用于分别根据所述加速度和角速度计算所述测量对象对于所述加速度测量装置和角速度测量装置所在的第二坐标系中各个轴的初始旋转角度值；

参数确定单元，用于根据所述初始旋转角度值确定旋转参数，一个所述旋转参数用于表示一个旋转轴和一个旋转角度；

转换单元，用于将所述旋转参数转换为所述第一旋转角度，第二旋转角度和第三旋转角度。

11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述设备还包括磁感应强度测量装置；

所述测量值获取单元，还用于获取所述磁感应强度测量装置对所述测量对象测量的磁感应强度；

所述初始计算单元，具体用于分别根据所述加速度、角速度及磁感应强度计算所述测量对象对于所述第二坐标系中各个轴的初始旋转角度值。

12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，

所述初始计算单元，具体用于根据如下公式计算得到测量对象对于所述第二坐标系中X轴，Y轴和Z轴分别对应的第一初始旋转角度值ρ，η和γ：

其中，A_x，A_y和A_z分别为所述加速度测量装置测量的X轴，Y轴和Z轴的加速度分量；

或，所述初始计算单元，具体用于将测量对象对于所述第二坐标系中任一轴的第二初始旋转角度值θ_k确定为：θ_k＝(ω_k－ωbias_k)dt+θ_k-1，其中，θ_k-1为前一时刻的旋转角度值，ω_k为所述角速度测量装置测量的当前时刻的角速度，ωbias_k为当前时刻角速度的偏移量，dt为角速度的采样周期；

或，所述初始计算单元，具体用于将测量对象对于所述第二坐标系中Z轴的第三初始旋转角度值α确定为：α＝arctan(Hy/Hx)，其中，Hy和Hx分别为所述磁感应强度测量装置测量的Y轴和X轴的磁感应强度值。

13.如权利要求10所述的设备，其特征在于，

所述参数确定单元确定的旋转参数为四元数q，其中，q＝w+xi+yj+zk，i，j和k表示一个旋转轴；

所述转换单元，具体用于根据如下任一公式得到所述测量对象分别对于所述第二坐标系中各个轴的最终旋转角度值θ和Ψ；

如果所述第一坐标系和第二坐标系重叠，将所述最终旋转角度值θ和Ψ分别作为所述第一旋转角度，第二旋转角度和第三旋转角度。

14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述转换单元，还用于如果所述第一坐标系和第二坐标系不重叠，将所述旋转角度值θ和Ψ，与转换矩阵相乘得到的值作为所述第一旋转角度，第二旋转角度和第三旋转角度。

15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述加速度测量装置和角速度测量装置集成在同一传感器芯片上，在所述可穿戴式设备装在所述测量对象时，所述传感器芯片在所述第一坐标系中的竖直位置上；

所述转换矩阵为：

16.如权利要求9至15任一项所述的设备，其特征在于，所述运动姿态信息包括某一运动姿态的持续时间，某一运动姿态的幅度信息。