一种空间轨迹记录装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及运动轨迹记录技术领域，特别涉及一种空间轨迹记录装置及其方法。
【背景技术】
[0002] 目前，通过GPS等定位方式记录轨迹信息时，轨迹信息的精度易受信号强度影响， 而且在郊外、地下等环境几乎无法实现位置信息的准确定位。在信号不稳定的情况下，造成 定位准确度的主要因素有：（1)信号穿过不确定介质造成的衰减无法确定。（2)信号通过介 质的深度越深误差越大。（3)电磁信号的干扰。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服在轨迹信息记录过程中，轨迹信息的精度易受信号强度的 影响。
[0004] 为了实现上述发明目的，本发明提供一种空间轨迹记录装置，用于固定在运动机 构上，记录运动机构运动的空间轨迹，其包括姿态信息采集模块，计程装置和处理模块，所 述姿态信息采集模块和所述计程装置分别与所述处理模块连接;其中，
[0005] 所述姿态信息采集模块，用于采集所述运动机构运动过程中的姿态信息；
[0006] 所述计程装置，用于记录所述运动机构运动过程中的行程信息；
[0007] 所述处理模块按照设定频率，同步获取所述行程信息与所述姿态信息，并根据所 述行程信息与所述姿态信息，实时地计算出位置信息，而且当运动机构每经过一个设定的 单位行程时，所述处理模块存储当前时刻的所述位置信息；
[0008] 运动机构的运动停止后，根据运动机构开始运动前所记录的静止时的位置信息和 所述处理模块存储的所述位置信息，而获得运动机构运动的空间轨迹。
[0009] 根据一种具体的实施方式，所述处理模块包括数字滤波器、处理器和存储器；其 中，
[0010]所述数字滤波器，用于对所述姿态信息进行滤波处理；
[0011] 所述处理器，用于对所述姿态信息进行融合计算，以获得横滚角、俯仰角和航向 角，并根据所述横滚角、所述俯仰角和所述航向角，对所述行程信息进行空间坐标计算，得 到所述空间位移矢量信息，以及在每得到一个所述空间位移矢量信息后，根据所述空间位 移矢量信息和上次计算出的所述位置信息，计算得到本次的所述位置信息；
[0012] 所述存储器，用于存储所述处理器的所述位置信息。
[0013] 根据一种具体的实施方式，所述姿态信息采集模块包括三轴加速度计，三轴陀螺 仪和三轴电子罗盘，并且所述姿态信息包括三轴加速度信息、三轴角速度信息和所述三轴 磁场信息，其中，
[0014] 所述三轴加速度计，用于采集所述三轴加速度信息；
[0015] 所述三轴陀螺仪，用于采集所述三轴角速度信息；
[0016] 所述三轴电子罗盘，用于采集所述三轴磁场信息。
[0017] 根据一种具体的实施方式，所述计程装置包括编码器和传动装置，并且所述编码 器通过所述传动装置与所述运动机构连接，以将所述运动机构的行程转换为所述行程信 息。
[0018] 根据一种具体的实施方式，所述处理器设置有数据接口，用于扩展SD卡或者U盘。
[0019] 基于同一发明构思，本发明还提供一种应用于本发明的空间轨迹记录装置的空间 轨迹记录方法，其包括，
[0020] S1:确定运动机构初始静止时的位置信息，并保存至存储介质中；
[0021] S2:按照设定频率，同步获取所述运动机构运动过程中的姿态信息与所述行程信 息，并根据每次获取的所述姿态信息与所述行程信息，实时地计算出位置信息；
[0022] S3:当运动机构每经过一个设定的单位行程时，所述处理模块存储当前时刻的所 述位置信息；
[0023] S4:判断运动机构是否静止，若未静止，则跳转至S2。
[0024] 根据一种具体的实施方式，对所述姿态信息进行融合计算，以获得横滚角、俯仰角 和航向角，并根据所述横滚角、所述俯仰角和所述航向角，对所述行程信息进行空间坐标计 算，得到所述空间位移矢量信息，以及在每得到一个所述空间位移矢量信息后，根据所述空 间位移矢量信息和上次计算出的所述位置信息，计算得到本次的所述位置信息。
[0025] 根据一种具体的实施方式，对所述姿态信息进行滤波处理后，再进行融合计算。
[0026] 根据一种具体的实施方式，计算得到所述位置信息后，将计算得到的所述位置信 息覆盖上次计算出的所述位置信息。
[0027] 与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0028] 本发明的装置可直接固定在运动机构上，在使用时，首先确定初始静止时的位置 信息，当运动机构运动时，本发明的装置按照设定频率，同步获取姿态信息和行程信息，并 经过一系列的运算和处理，获得当前位置信息，并将每次得到的位置信息保存在存储介质 中。本发明的装置由于没有采用GPS定位方式，所以不受外界环境的干扰，而影响轨迹信息 的精度。
【附图说明】
[0029]图1是本发明装置的结构示意图；
[0030]图2是本发明装置的各部件的连接示意图；
[0031 ]图3是本发明方法的流程图；
[0032]图4是本发明方法计算空间位移矢量原理示意图；
[0033]图5是本发明方法获得当前位置信息原理示意图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明 上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
【发明内容】
所实现的技术均属于本发明的范 围。
[0035] 结合图1所示的本发明的结构示意图，其中，本发明的空间轨迹记录装置，用于固 定在运动机构上，记录运动机构运动的空间轨迹，其包括姿态信息采集模块，计程装置和处 理模块，姿态信息采集模块和计程装置分别与处理模块连接。
[0036] 姿态信息采集模块在运动机构运动的过程中，记录运动机构的姿态信息。计程装 置在运动机构运动的过程中，记录运动机构的行程信息。
[0037] 处理模块按照设定频率，同步获取行程信息与姿态信息，并根据行程信息与姿态 信息，实时地计算出位置信息，而且当运动机构每经过一个设定的单位行程时，处理模块存 储当前时刻的位置信息。
[0038] 运动机构的运动停止后，根据运动机构开始运动前所记录的静止时的位置信息和 处理模块存储的位置信息，而获得运动机构运动的空间轨迹。
[0039] 结合图2所示的本发明装置的各部件连接示意图；其中，本发明中的处理模块包括 数字滤波器、处理器和存储器。
[0040] 数字滤波器，用于对所述姿态信息进行滤波处理。
[0041] 处理器，用于对姿态信息进行融合计算，以获得横滚角、俯仰角和航向角，并根据 横滚角、俯仰角和航向角，对行程信息进行空间坐标计算，得到空间位移矢量信息，以及在 每得到一个空间位移矢量信息后，根据空间位移矢量信息和上次计算出的位置信息，计算 得到本次的位置信息。
[0042]存储器，用于存储处理器的位置信息。
[0043]本发明中的姿态信息采集模块包括三轴加速度计，三轴陀螺仪和三轴电子罗盘， 并且姿态信息包括三轴加速度信息、三轴角速度信息和三轴磁场信息。
[0044]三轴加速度计用于采集三轴加速度信息。三轴陀螺仪，用于采集三轴角速度信息。 三轴电子罗盘，用于米集三轴磁场信息。
[0045] 本发明中的计程装置包括编码器和传动装置，并且编码器通过传动装置与运动机 构，以将运动机构的行程转换为行程信息。
[0046]在实施时，处理器设置有数据接口，该数据接口用于扩展SD卡或者U盘，使数据存 储更加灵活，且方便转移至其他设备上。
[0047] 基于同一发明构思，本发明还提供一种空间轨迹记录方法。分别结合图3所示的本 发明方法的流程图；其中，本发