本实用新型涉及照明工业产品的制造及其应用技术领域，特别是涉及一种多功能手电筒。
背景技术：
手电筒是一种常见的照明装置，通常包括发光件、电源以及供手持用的筒体。目前的手电筒只具备照明功能，功能比较单一，难以满足用户在特定条件下的需求，例如在野外勘测时，不仅需要照明，还需要解决勘测过程中行走的方向问题等。可见，现有的手电筒功能单一，无法满足用户的其他需求，从而降低了用户体验。
因此，如何提供一种能解决上述技术问题的方案，是本领域的技术人员目前需要解决的问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种多功能手电筒，与目前的手电筒相比，不仅具有照明功能，还具备导航功能，更适合用户野外活动的需求，带来了更好的用户体验。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种多功能手电筒，包括筒体，还包括：
第一舵机；
内置发光件、与所述第一舵机连接的灯头；
用于采集姿态数据的采集装置，所述姿态数据包括线加速度数据和角加速度数据；
用于确定所述手电筒的空间位置的定位装置；
分别与所述第一舵机、所述采集装置和所述定位装置连接的处理器，所述处理器用于根据预先获取的路线信息、所述空间位置和所述姿态数据控制所述第一舵机带动所述灯头转动，以便所述发光件的光线方向发生改变。
优选地，所述采集装置为MPU6050传感器。
优选地，该多功能手电筒还包括：
与所述处理器连接、用于指示方向的电子罗盘。
优选地，该多功能手电筒还包括：
分别与所述采集装置和所述处理器连接、用于对所述姿态数据进行滤波处理的滤波器。
优选地，该多功能手电筒还包括：
与所述处理器连接、用于显示所述路线信息的显示装置。
优选地，该多功能手电筒还包括：
与所述处理器连接、用于将所述路线信息进行投影的投影装置。
优选地，该多功能手电筒还包括：
与所述处理器连接、用于检测投影图像与地面之间的角度的仰角检测模块；
则所述处理器还用于根据所述角度和预设规则校正所述投影图像。
优选地，该多功能手电筒还包括：
第二舵机；
与所述第二舵机连接、用于当所述第二舵机转动时带动其转动以调整所述角度的投影角度调节装置；
则所述处理器还用于确定所述角度并控制所述第二舵机转动至与所述角度对应的位置。
优选地，该多功能手电筒还包括：
用于用户查看和/或修改所述采集装置的参数的终端；
分别与所述终端和所述处理器连接、用于将所述采集装置的参数发送至所述终端的通信装置；
则所述处理器还用于获取并发送所述采集装置的参数。
优选地，所述处理器为嵌入式Linux设备。
本实用新型提供了一种多功能手电筒，包括筒体，还包括第一舵机；内置发光件、与第一舵机连接的灯头；用于采集姿态数据的采集装置，姿态数据包括线加速度数据和角加速度数据；用于确定手电筒的空间位置的定位装置；分别与第一舵机、采集装置和定位装置连接的处理器，处理器用于根据预先获取的路线信息、空间位置和姿态数据控制第一舵机带动灯头转动，以便发光件的光线方向发生改变。
由此可见，本实用新型的手电筒通过处理器获取的路线信息、手电筒的当前空间位置和采集装置采集的姿态数据确定出用户的下一步动作和路线，处理器控制第一舵机的转向，从而带动灯头转动至相应方向，这样手电筒的光线方向也就会相应地改变为用户的下一步路线的方向，用户只需跟着光线方向就可到达目的地，从而实现了手电筒的导航功能，与目前的手电筒相比，不仅具有照明功能，还具备导航功能，更适合用户野外活动的需求，带来了更好的用户体验。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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，对于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他的附图。
图1为本实用新型所提供的一种多功能手电筒的结构示意图；
图2为本实用新型所提供的一种多功能手电筒的外观结构示意图；
图3为图2所提供的一种多功能手电筒处于导航时的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种多功能手电筒，与目前的手电筒相比，不仅具有照明功能，还具备导航功能，更适合用户野外活动的需求，带来了更好的用户体验。
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参照图1，图1为本实用新型所提供的一种多功能手电筒的结构示意图，包括筒体，还包括：
第一舵机4；
内置发光件、与第一舵机4连接的灯头5；
用于采集姿态数据的采集装置1，姿态数据包括线加速度数据和角加速度数据；
用于确定手电筒的空间位置的定位装置2；
分别与第一舵机4、采集装置1和定位装置2连接的处理器3，处理器3用于根据预先获取的路线信息、空间位置和姿态数据控制第一舵机4带动灯头5转动，以便发光件的光线方向发生改变。
具体地，考虑到背景技术中提到的问题，为了使手电筒具有更多的功能，更适合用户的户外活动，本实用新型的多功能手电筒实现了导航功能，导航过程具体如下：处理器3根据采集装置1采集的数据，例如陀螺仪的数据和加速度计的数据，可以得到手电筒在传感器坐标系下的X、Y、Z三轴上产生的偏移分量，三维坐标系也会相对于物体运动的空间坐标系发生转动，在可接受的时间延迟内三维坐标系可以实时展现手电筒的姿态变化(转动方向和角度)，也即姿态数据。根据姿态数据可进一步得到手电筒的三轴的姿态角。根据测试计算的实验数据可知，重力加速度的偏移分量可忽略，可见，本实用新型能够实时跟踪手电筒的空间姿态，由此得到姿态矩阵，可进一步推算出用户的位移和速度。具体计算可以参考基于线加速度的位移算法，根据惯性微分方程对线加速度进行二次积分可以得到用户的位移，本实用新型中通过采集装置1采集手电筒在空间三轴的加速度，并通过对加速度的积分运算得到用户的运动轨迹和瞬时速度，再通过分析预先获取的导航的路线信息，结合实际路线地图的情况，模拟出用户的最先动作和路线信息，处理器3不断控制手电筒，控制第一舵机4转动至相应的方向，第一舵机4转动的同时带动灯头5转动，灯头5内的发光件发出的光线方向也随着灯头5的转动而改变，最终光线方向为用户的下一步路线的方向，例如，灯光方向为左，用户向左边前行即可，通过上述方式实现了导航功能。
需要说明的是，灯头5可以通过螺纹与第一舵机4进行连接，采用复位弹簧的结构，用手按下灯头5，灯头5可以被弹起或者按下(如图2所示)，针对上述结构，本实用新型在此不做限定。处理器3、第一舵机4、采集装置1和定位装置2等可以在筒体内部设置，也可以在筒体外，本实用新型在此不做限定。筒体前端可以为中空的横截面穿透的圆柱形结构，方便布局，减小手电筒的体积。筒体后端可以设置可拆卸的电池结构，例如锂电池，电池结构内嵌螺纹和筒体(手柄)进行咬合，筒体后端还可以设置USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口，用于给手电筒的电池进行充电，本实用新型在此不做限定。此外，定位装置2可以为GPS(Global Positioning System，全球定位系统)收发机，也可以为其他，本实用新型在此不做特别的限定。
本实用新型提供了一种多功能手电筒，包括筒体，还包括第一舵机；内置发光件、与第一舵机连接的灯头；用于采集姿态数据的采集装置，姿态数据包括线加速度数据和角加速度数据；用于确定手电筒的空间位置的定位装置；分别与第一舵机、采集装置和定位装置连接的处理器，处理器用于根据预先获取的路线信息、空间位置和姿态数据控制第一舵机带动灯头转动，以便发光件的光线方向发生改变。
由此可见，本实用新型的手电筒通过处理器获取的路线信息、手电筒的当前空间位置和采集装置采集的姿态数据确定出用户的下一步动作和路线，处理器控制第一舵机的转向，从而带动灯头转动至相应方向，这样手电筒的光线方向也就会相应地改变为用户的下一步路线的方向，用户只需跟着光线方向就可到达目的地，从而实现了手电筒的导航功能，与目前的手电筒相比，不仅具有照明功能，还具备导航功能，更适合用户野外活动的需求，带来了更好的用户体验。
在上述实施例的基础上：
作为一种优选的实施例，采集装置1为MPU6050传感器。
具体地，如图2所示，考虑到通常的采集装置1采用的传感器存在误差累积，导致捷联惯导的精确度不高，本实用新型的采集装置1选用MPU6050传感器(6轴运动处理组件，由三轴陀螺仪，三轴线加速度和三轴辅助扩展的数字运动处理器组成)，MPU6050传感器消除了组合陀螺仪与加速器时间轴之差的问题，减少了大量的封装空间，精确度高，并自带数字运动处理器硬件加速引擎，还可以使用与其配套的运动处理资料库，非常方便的实现姿态解算，降低了运动处理运算对处理器3的负荷，同时大大降低了开发难度。
需要说明的是，获取MPU6050加速度传感器和陀螺仪的数据，可以从USART接口获取的数据帧进行解析，并根据数据帧中设置的校验位进行数据校验，保证姿态数据的准确性。处理器3根据解析的姿态数据，在可接受的误差范围内，还原MPU6050传感器的姿态变化(包括位移、转动方向和角度)。
当然，采集装置1除了上述介绍的MPU6050传感器以外，还可以为其他，本实用新型在此不做限定。
作为一种优选的实施例，还包括：
与处理器3连接、用于指示方向的电子罗盘。
具体地，考虑到实际应用中存在恶劣的环境导致定位装置2无法准确定位，本实用新型通过电子罗盘来辅助指示方向，电子罗盘与传统指针式和平衡架结构罗盘相比能耗低、体积小、重量轻、精度高、可微型化，其输出信号通过处理可以实现数码显示，不仅可以用来指向，其数字信号可直接控制自动舵。本实用新型实现惯性导航，增加指向功能，减少使用者参考地图图像的频率，可以提高勘测过程中行走的效率。
当然，电子罗盘多种多样，可以为三轴捷联磁阻式数字磁罗盘，也可以为其他，本实用新型在此不做限定。
作为一种优选的实施例，还包括：
分别与采集装置1和处理器3连接、用于对姿态数据进行滤波处理的滤波器。
具体地，为了消除环境等带来的干扰，提高导航的精确性，本实用新型对姿态数据进行滤波处理，可以采用硬件滤波，当然也可以通过软件进行滤波，例如卡尔曼滤波处理，将经过滤波处理后的姿态数据用于计算用户的速度和位移，从而使导航更精确。此外，滤波器的种类多种多样，本实用新型在此不做限定。
作为一种优选的实施例，还包括：
与处理器3连接、用于显示路线信息的显示装置6。
具体地，请参见图2，为了使预先获取的路线信息方便用户进行查看，本实用新型还具备显示路线信息的显示装置6，从图2可以看出，显示装置6体积较小，这是考虑到手电筒的整体体积过大会带来不便，可以将路线信息缩小显示或者只显示当前位置的局部路线信息，显示装置6可以动态图像显示，可以为液晶显示屏，也可以为其他，本实用新型在此不做限定。
作为一种优选的实施例，还包括：
与处理器3连接、用于将路线信息进行投影的投影装置。
具体地，考虑到很多时候用户有在室外进行投影的需求，本实用新型将投影技术整合到手电筒上，搭载了微型投影仪结构，形成多功能投影手电，实现室外的定点投影。在实际应用中，投影包含投影动态图像的处理和自动梯形畸变矫正。可以利用预先移植的OpenCV库，对输入的路线信息图像进行曲线矢量化处理和矫正，确保放大或缩小显示图像时，路线信息不会发生失真。处理器3将矢量化和矫正后的图像输出到手电筒的投影部分，进而实现对图像投影，同时，为保证输出图像的稳定，还可以采用姿态角消除抖动。
此外，为了保证投影图像的质量，本实用新型的手电筒还具备了梯形畸变校正功能，让投影到地面的影像形状校正成为矩形，而不会因为手电筒与地面有一定的俯仰角而影响它的图像变成梯形。
本实用新型可用于室外车辆导航地图投影，可以将导航地图投射到前方玻璃上，更好地为用户提供行驶的建议，提高行驶的安全，不需要频繁地低头与抬头，可以降低眼睛焦距需要不断调整带来的延迟与不适。
作为一种优选的实施例，还包括：
与处理器3连接、用于检测投影图像与地面之间的角度的仰角检测模块；
则处理器3还用于根据角度和预设规则校正投影图像。
具体地，请参考图3，图3为图2所提供的一种多功能手电筒处于导航时的结构示意图，本实用新型的多功能手电筒通过仰角检测模块检测手电筒投影的图像的与地面之间的仰角的不断变化。在该角度停止变化时，说明仰角调节结束，基于仰角检测结果并根据仰角对输入图像进行自动梯形畸变校正，图像输出的形状由梯形优化成了矩形，从而使导航地图根据地形地貌进行调整，让地图图像趋于平缓，从梯形变形为矩形，有利于使用者的察看。
作为一种优选的实施例，还包括：
第二舵机；
与第二舵机连接、用于当第二舵机转动时带动其转动以调整角度的投影角度调节装置7；
则处理器3还用于确定角度并控制第二舵机转动至与角度对应的位置。
具体地，为了使本实用新型在投影时更适合户外的投影环境，例如地面等，还需要投影角度调节装置7来调节投影图像，通过这种方式，可以保证投影图像不发生倾斜，投影图像位置为最适合位置，投影角度调节装置7与筒体内部的第二舵机相连，投影角度调节装置7与灯头5分别位于筒体的上下侧，如图2所示，投影角度调节装置7可以通过一个万向轮镶嵌在筒体外壳中间，可手动或自动(通过处理器3设置)调节角度，第二舵机可以通过一个转向轮和嵌有投影角度调节装置7的万向轮根部纽扣在一起，再用螺丝镶嵌在筒体前端，整体结构如图2所示。
此外，还可以在筒体外表面设置电源开关和选择键，同时，也可以在筒体外表面设置信号指示灯或者其他的按键，本实用新型在此不做限定。
作为一种优选的实施例，还包括：
用于用户查看和/或修改采集装置1的参数的终端；
分别与终端和处理器3连接、用于将采集装置1的参数发送至终端的通信装置；
则处理器3还用于获取并发送采集装置1的参数。
具体地，考虑到不同的环境下采集装置1的参数可能不同，需要人为调整，本实用新型通过终端，例如在手机或者平板电脑等，安装相应的APP来实现参数的调整，而且还可以通过终端向手电筒传输路线信息，或者投影该动态路线图像，投影到地面进行导航，在终端的APP上查看和/或修改手电筒内置传感器参数，便于用户更好地使用导航等功能，更适合用户野外的需求，此外，还可以采用“云”，让用户在云端一次性保存多个导航任务路线，在用户需要时进行提取，提供更人性化的服务。
相应地，通过终端的APP，可以实现基本路线规划、手电筒与终端的连接、手电筒内置传感器参数获取、上传路线信息、云端数据服务连接(目的是获取地图导航信息)、固件更新、同屏投送(屏幕共享)以及手电筒模式切换等。
本实用新型可以利用AR(Augmented reality，增强现实)技术，用户通过终端可以使用基于IEEE 802.11标准通信服务，例如Wi-Fi，以及基于MAC(Media Access Control，媒体介入控制层)层的通信协议，例如ble4.0 Xbee等物联网常用组网技术，进行数据传输以及组网，然后连接到手电筒上的处理器3，并向其传输需要被投影的图像信息或离线导航包，再由处理器3接收并处理数据，最后输出为背光投影，在指定平面上便可显示相应的图像信息，如导航地图、产品说明图、结构图等影像信息。手电筒根据终端向处理器3提供的内容，与手电筒搭载的传感器和功能模块配合，显示地图信息，提供地图导航功能和指向功能，并且提供便捷的增强现实导航功能。针对上述的通信过程，本实用新型并不限于以上的说明，具体可根据实际情况而定。
作为一种优选的实施例，处理器3为嵌入式Linux设备。
具体地，本实用新型的处理器3是基于The secondary development of the API和嵌入式微型Linux设备，例如树莓派，将路线信息链接到或者保存到手电筒的控制主板上，既延续了手电筒的便携性，又能够动态显示导航路线，同时，手电筒还具有自动梯形畸变校正特性，这种自动梯形畸变校正使没有经验的用户在倾斜投影的过程中能够容易地获得校正的梯形畸变的图像，有利于使用者的察看。嵌入式微型Linux设备的处理速度快，有利于实时导航，性能好，且硬件功能多，体积小，从而使手电筒携带方便。
本实用新型可以有效地解决在勘测过程时用户找不到有效的图像呈现工具的问题，勘测中的照明问题，以及勘测行走过程的导航，方向问题，功能多，更适合户外活动。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。