一种基于三维空间的惯性定位系统的制作方法

本实用新型属于电子通讯技术领域，特别是涉及一种基于三维空间的惯性定位系统。

背景技术：

现如今主要的定位方法是采用全球定位系统(Global Positioning System，GPS)。但是在实际使用的过程中GPS的信号非常容易受到限制和干扰，具有数据更新频率低的缺点。当GPS信号被障碍物遮挡、缺失尤其是在室内环境中的时候它的定位性能就会大大降低以至于无法使用GPS进行精确的定位，从而无法满足长时间处于室内环境中用户的定位需要，无法为用户提供有效的位置信息。惯性导航系统(INS-Inertial Navigetion System)主要是利用被测物体运动时的加速度数据和角速度数据并使用相应的算法计算出物体的位置信息，从而实现对被测物体的定位和导航。惯性导航系统具有工作独立、系统不容易受到外界干扰、能持续不间断工作、精确度较高的优点，是目前最重要的一种导航方式。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种新型的基于三维空间的惯性定位系统。

具体技术方案是所述基于三维空间的惯性定位系统，包括数据采集装置和客户终端所述数据采集装置包括九轴运动传感器和蓝牙模块；九轴运动传感器与蓝牙模块串口连接；所述九轴运动传感器包括一个32位微处理器、一个LDO电源芯片、一个三轴加速度传感器、一个三轴角速度传感器和一个磁场传感器；三轴加速度传感器、三轴角速度传感器和磁场传感器分别通过32位微处理器与LDO电源芯片连接；所述九轴运动传感器还包括4路扩展接口；扩展接口靠近内侧为全孔靠近外侧为半孔设置。首先通过九轴运动传感器来采集运动物体的三轴加速度、三轴角速度及磁场强度等信息，并将这些信息经过Kalman滤波处理来减少误差。然后通过蓝牙模块将处理过的信息传递给安装了OpenGL ES的客户终端，从而通过OpenGL ES来重建物体在三维空间中的运动轨迹。最终实现惯性定位系统能够对低速运动物体在三维空间中的定位。

进一步的所述客户终端为安卓手机。

进一步的所述客户终端为计算机。

进一步的九轴运动传感器还包括一个预留的气压传感器接口。

进一步的蓝牙模块为蓝牙BT901。

进一步的九轴运动传感器还包括SDA、SCL、GND、TX、RX和VCC脚引。

有益效果：1、通过九轴传感器的利用使运动物体定位更加准确，误差率更低；2、通过LDO电源芯片的设计可精确的为系统提供所需的电流和电压；3、通过4路扩展的设计使系统可以支持更多的连接输出；4、通过在客户终端上安装OpenGL ES，从而更加简单快捷的实现物体三维运动轨迹的构建；5、预留气压传感器接口的设计，可以使系统在需要时方便安装气压传感器，而在不需要时也不会造成浪费；6、通过扩展接口靠近内侧为全孔靠近外侧为半孔设置，即可实现焊接又可实现贴片安装，连接安装更加方便；7、蓝牙BT901的设计使整个系统耗电量更低，数据传输更加精确；8、SDA、SCL、GND、TX、RX和VCC脚引的设计可以实现设备更加方便的与计算机、单片机等设备连接。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，这些附图所直接得到的技术方案也应属于本实用新型的保护范围。

图1是本实用新型的结构框图。

图2是本实用新型的扩展接口结构示意图。

图3为运动物体楼梯实验数据图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本实用新型的具体实施方式做详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。

实施例1如图1、图2所示，其中32位微处理器、LDO电源芯片、LDO电源芯片、三轴加速度传感器、三轴角速度传感器和磁场传感器均为现有的器件，可以直接从市场上购买。所述基于三维空间的惯性定位系统包括数据采集装置和客户终端所述数据采集装置包括九轴运动传感器JY901B和蓝牙模块；九轴运动传感器JY901B与蓝牙模块串口连接；九轴运动传感器JY901B用于采集运动物体的加速度、角速度和磁场强度；蓝牙模块用于将采集处理过的信息传递给客户终端。所述九轴运动传感器JY901B包括一个32位微处理器、一个LDO电源芯片、一个三轴加速度传感器、一个三轴角速度传感器和一个磁场传感器；三轴加速度传感器、三轴角速度传感器和磁场传感器分别通过32位微处理器与LDO电源芯片连接；所述九轴运动传感器JY901B还包括4路扩展接口；扩展接口靠近内侧为全孔靠近外侧为半孔设置。首先通过九轴运动传感器JY901B来采集运动物体的三轴加速度、三轴角速度及磁场强度等信息，并将这些信息经过Kalman滤波处理来减少误差。然后通过蓝牙模块将处理过的信息传递给安装了OpenGL ES的客户终端，从而通过OpenGL ES来重建物体在三维空间中的运动轨迹。最终实现惯性定位系统能够对低速运动物体在三维空间中的定位。通过九轴运动传感器JY901B的利用使运动物体定位更加准确，误差率更低；通过在客户终端上安装OpenGLES，从而更加简单快捷的实现物体三维运动轨迹的构建；通过扩展接口靠近内侧为全孔靠近外侧为半孔设置，即可实现焊接又可实现贴片安装，连接安装更加方便。

实施例2如图1所示，进一步的在上述技术方案的基础上行所述客户终端为安卓手机，携带更加方便，使整个系统更加简单，应用更加便捷。

实施例3在上述实施例1的基础上行进一步的所述客户终端为计算机，通过蓝牙模块将数据采集装置采集到的信息通过蓝牙模块传递给计算机，然后通过计算机上安装三维软件来完成运动物体轨迹的重建。

实施例4在上述技术方案的基础上进一步的九轴运动传感器还包括一个预留的气压传感器接口。预留气压传感器接口的设计，可以使系统在需要时方便安装气压传感器，而在不需要时也不会造成浪费。

实施例5进一步的蓝牙模块为蓝牙BT901，蓝牙BT901的设计使整个系统耗电量更低，数据传输更加精确。

实施例6如图1、图2所示，所述基于三维空间的惯性定位系统包括数据采集装置和客户终端所述数据采集装置包括九轴运动传感器JY901B和蓝牙模块；九轴运动传感器JY901B与蓝牙模块串口连接；九轴运动传感器JY901B用于采集运动物体的加速度、角速度和磁场强度；蓝牙模块用于将采集处理过的信息传递给客户终端。所述九轴运动传感器JY901B包括一个32位微处理器、一个LDO电源芯片、一个三轴加速度传感器、一个三轴角速度传感器和一个磁场传感器；三轴加速度传感器、三轴角速度传感器和磁场传感器分别通过32位微处理器与LDO电源芯片连接；所述九轴运动传感器JY901B还包括4路扩展接口；扩展接口靠近内侧为全孔靠近外侧为半孔设置；进一步的九轴运动传感器JY901B还包括SDA、SCL、GND、TX、RX和VCC脚引。首先通过九轴运动传感器JY901B来采集运动物体的三轴加速度、三轴角速度及磁场强度等信息，并将这些信息经过Kalman滤波处理来减少误差。然后通过蓝牙模块将处理过的信息传递给安装了OpenGL ES的客户终端，从而通过OpenGL ES来重建物体在三维空间中的运动轨迹。最终实现惯性定位系统能够对低速运动物体在三维空间中的定位。通过九轴运动传感器JY901B的利用使运动物体定位更加准确，误差率更低；通过在客户终端上安装OpenGL ES，从而更加简单快捷的实现物体三维运动轨迹的构建；通过扩展接口靠近内侧为全孔靠近外侧为半孔设置，即可实现焊接又可实现贴片安装，连接安装更加方便。通过SDA、SCL、GND、TX、RX和VCC脚引的设计可以实现设备更加方便的与计算机、单片机等设备连接。

图3为运动物体在爬楼梯实验中形成的数据图。其中横向为时间纵向为运动物体的位移，该图是由安卓手机经过OpenGL ES形成的，其中三条线从0开使由上到下依次为位移、速度、加速度图。由图中数据可以得出，该基于三维空间的惯性定位系统能够准确实现低速运动物体在三维空间中的定位，并且精确度高。

下表1为九轴运动传感器JY901B的模块参数表。

表1

JY901B模块规定向右为X轴的方向，向上为Y轴的方向，垂直于纸面向外是Z轴的方向，三个坐标轴之间的关系满足右手法则。模块各个引脚的参数和功能如表2所示：

表2