基于信号放大处理的光学动作捕捉相机传输系统的制作方法

本实用新型涉及一种光学动作捕捉相机传输系统，具体的说，是一种基于信号放大处理的光学动作捕捉相机传输系统。

背景技术：

光学动作捕捉主要采用标记点式光学动作捕捉相机，该光学动作捕捉相机一般由光学标识点(Markers)、存储器和信号传输系统组成。捕捉过程需要在运动物体关键部位(如人体的关节处等)粘贴Marker点，多个动作捕捉相机从不同角度实时探测Marker点，探测到的数据实时传输至控制平台，平台根据三角测量原理精确计算Marker点的空间坐标，进而获得运动物体的运动轨迹。

然而，现有的光学动作捕捉相机的传输系统存在信号数据传输率不稳定的问题，导致了数据信号的高频分量与低频分量的比例失衡，致使控制平台最终获得的运动物体的运动轨迹出现误差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有的光学动作捕捉相机的传输系统存在信号数据传输率不稳定的缺陷，提供的一种能对信号的频率进行增益、调谐处理的基于信号放大处理的光学动作捕捉相机传输系统。

本实用新型通过以下技术方案来实现：基于信号放大处理的光学动作捕捉相机传输系统，主要由串并转换器，分别与串并转换器相连接的信号输入接口和GFSK调制器，与GFSK调制器相连接的GFSK解制器，与GFSK解制器相连接的频率合成器，以及频率合成器相连接的信号输出接口组成；在串并转换器与GFSK调制器之间的还串接有基带处理单元；所述基带处理单元由信号增益调谐电路，分别与信号增益调谐电路相连接的环形混频器和同步滤波器，以及与环形混频器相连接的带通滤波器组成；所述环形混频器与串并转换器相连接；所述同步滤波器与GFSK调制器相连接。

所述信号增益调谐电路由频率增益电路和稳频电路组成；所述频率增益电路与环形混频器相连接；所述稳频电路与同步滤波器相连接。

进一步的，所述频率增益电路由三极管VT1，负极与环形混频器连接、正极与三极管VT1的基极相连接的极性电容C1，正极经电阻R1后与三极管VT1的基极相连接、负极与电阻R5后与三极管VT1的集电极相连接的极性电容C2，一端与极性电容C2的正极相连接、另一端与三极管VT1的集电极相连接的电感L1，负极经可调电阻R2后与三极管VT1的基极相连接、正极经电阻R4后与三极管VT1的发射极相连接的极性电容C5，以及一端与极性电容C5的正极相连接、另一端与极性电容C5的负极相连接的可调电阻R3组成；所述极性电容C2的正极与外部12V直流电源相连接，该极性电容C2的负极与稳频电路相连接；所述极性电容C5的负极接地。

所述稳频电路由三极管VT2，正极与极性电容C2的负极相连接、负极与三极管VT2的基极相连接的极性电容C3，正极经电阻R电感L2后与三极管VT2的基极相连接、负极接地的极性电容C4，一端与极性电容C4的正极相连接、另一端与极性电容C4的负极相连接的电阻R6，负极与三极管VT2的集电极相连接、正极与同步滤波器相连接的极性电容C7，正极与三极管VT2的集电极相连接、负极与极性电容C7的正极相连接的单联可变电容C6，一端与极性电容C7的正极相连接、另一端与三极管VT2的集电极相连接的电感L3，一端与三极管VT2的发射极相连接、另一端接地的可调电阻R7，正极与极性电容C7的正极相连接、负极接地的极性电容C8，以及一端与极性电容C7的正极相连接、另一端与极性电容C8的负极相连接的电感L4组成；所述极性电容C7的正极还与外部12V直流电源相连接。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型设置的基带处理单元能对信号的频率进行增益、调谐处理，有效的确保了数据信号的高频分量与低频分量的比例平衡度，从而确保了本实用新型的信号数据传输率的稳定性，很好的解决了现有的光学动作捕捉相机的传输系统存在信号数据传输率不稳定的问题，使控制平台最终获得的运动物体的运动轨迹与实际运动物体的运动轨迹一致。

(2)本实用新型的基带处理单元设置了信号增益调谐电路、环形混频器、同步滤波器和带通滤波器，其带通滤波器与环形混频器相结合，能对输入信号的干扰信号进行消除，并能对信号进行混频处理后得到一个稳定的中平信号；信号增益调谐电路能对信号的频率进行增益、调谐处理，有效的确保数据信号的高频分量与低频分量的比例平衡度。

(3)本实用新型的信号增益调谐电路设置了频率增益电路和稳频电路，其频率增益电路对信号的共振频率能达到28MHz，即实现对信号频率增大28倍的技术效果；而稳频电路能有效的改善数据信号的波形，使信号的波形更平稳。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构框图。

图2为本实用新型的基带处理单元的结构框图。

图3为本实用新型的信号增益调谐电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1、2、3所示，本实用新型主要由串并转换器，分别与串并转换器相连接的信号输入接口和GFSK调制器，与GFSK调制器相连接的GFSK解制器，与GFSK解制器相连接的频率合成器，以及频率合成器相连接的信号输出接口组成；在串并转换器与GFSK调制器之间的还串接有基带处理单元。所述的信号输出接口与外部的控制平台相连接。

具体的，本实用新型的信号输入接口和信号输出接口均优先采用SPI接口来实现。光学动作捕捉相机的信号转换器通过与信号输入接口相配合的SPI接头连接在一起，光学动作捕捉相机的信号转换器输出的数据信号则经信号输入接口传输给串并转换器，该串并转换器采用了单口RAM(SPRAM)来实现。串并转换器将输入的串行组成数据和字符的码元快速的转换为固定位数的数据和字符码元，以确保数据信号完整性，经串并转换器处理后的数据信号则传输给基带处理单元进行信号的频率增益、调谐处理，确保了数据信号的高频分量与低频分量的比例保持平衡，有效的提高了数据传输率的稳定性。基带处理单元将处理后的数据信号传输给GFSK调制器。

同时，该GFSK调制器将输入的数据信号进行滤波后，再进行信号的频谱宽度进行调整，使数据信号的高低频分量更稳定，该GFSK调制器并将进行频谱调整后的数据信号传输给GFSK解制器。GFSK解制器对输入的数据信号的高低频分量进行分解，使数据信号中的高低频率带分离，以提高信号传输的清晰度。GFSK解制器输出的高低频率带分离传输给频率合成器，该频率合成器对数据信号的高低频率的频率点进行逐点锁定，以得到高准确度和稳定的数据电荷信号，频率合成器将合成处理后通过信号输出接口传输给外部的控制平台，控制平台通过对接收的数据电荷信号进行换算处理后，便能准确的获得运动物体的现场实时动画。因此，通过本实用新型能恒好的解决现有的光学动作捕捉相机的传输系统存在数据传输率稳定性差的问题，有效的防止了控制平台得到的Marker点ID出现混淆，提高了控制平台最终获得的运动物体的现场实时动画演示效果。

本实用新型中所采用的串并转换器、GFSK调制器、GFSK解制器和频率合成器均为现有技术，因此，本实用新型未对其结构进行说明。

进一步地，所述基带处理单元如图2所示，其由信号增益调谐电路，分别与信号增益调谐电路相连接的环形混频器和同步滤波器，以及与环形混频器相连接的带通滤波器组成。当串并转换器传输信号给基带处理单元时，所述的带通滤波器对输入的数据信号中的无用信号进行消除，以确保数据信号能与基准信号齿一致，该带通滤波器为现有的普通的带通滤波器。带通滤波器滤波后的数据信号再传输给环形混频器，该环形混频器将数据信号的混频变成固定的中频，使数据信号的频率保持静止状态。而信号增益调谐电路对环形混频器输出的数据信号的中频进行循环式高增益的放大处理，因该数据信号的中频经环形混频器进行了固定处理，所以信号增益调谐电路能使数据信号始终保持一个高稳态，输出一个稳定的高稳态数据信号。同时，信号增益调谐电路输出的高稳态数据信号通过与其相连接的同步滤波器对高稳态数据信号中的干扰信号进行消除，使数据信号更准确、更平稳。因此，基带处理单元实现了对信号滤波处理、频带调整处理，有效的确保数据信号的最高频率分量与最低频率分量的比例的平衡性，很好的提高了本实用新型的数据传输率的稳定性。

其中，所述信号增益调谐电路如3所示，其由频率增益电路和稳频电路组成。其中，所述频率增益电路由三极管VT1，负极与环形混频器连接、正极与三极管VT1的基极相连接的极性电容C1，正极经电阻R1后与三极管VT1的基极相连接、负极与电阻R5后与三极管VT1的集电极相连接的极性电容C2，一端与极性电容C2的正极相连接、另一端与三极管VT1的集电极相连接的电感L1，负极经可调电阻R2后与三极管VT1的基极相连接、正极经电阻R4后与三极管VT1的发射极相连接的极性电容C5，以及一端与极性电容C5的正极相连接、另一端与极性电容C5的负极相连接的可调电阻R3组成；所述极性电容C2的正极与外部12V直流电源相连接，该极性电容C2的负极与稳频电路相连接；所述极性电容C5的负极接地。

具体的实施时，频率增益电路中的三极管VT1采用了信号为3DG12的放大管；电阻R1为15Ω的截流电阻，可调电阻R2采用电感值为100kΩ的可调电位器，电阻R3和电阻R4为10kΩ的截流电阻，可调电阻R3采用电感值为10kΩ的可调电位器，极性电容C1采用了容值为47pF的高频陶瓷电容，极性电容C2采用了容值为100pF的谐振电容，极性电容C5采用了容值为12μF的铝电解电容；电感L1采用了电感值为10μH的振荡电感。其中，可调电阻R2、可调电阻R3、电阻R4形成了静态偏置电阻器，用于频率增益调节。

该频率增益电路运行时，环形混频器输入的数据信号首先经极性电容C1进行高频消振，使三极管VT1的基极上得到一个正弦信号，此时，电感L1和极性电容C2的共振频率为28MHz，其三极管VT1的基极上的正弦频率≤28MHz，使三极管VT1的集电极输出正弦信号电压增大，使数据信号频率增大28倍。而极性电容C5为三极管VT1发射极旁路电容，有效地防止了三极管VT1的发射极上的可调电阻R3、电阻R4的电荷过大而引起信号频率增益下降的现象，以确保对数据信号频率增益能保持在一个稳定的点值上。同时，可通过调节可调电阻R2和可调电阻R3来实现对数据信号的频率增益的调节，因此，频率增益电路实现了对输入的数据信号频率的增益。

更进一步地，所述稳频电路如图3所示，其由三极管VT2，正极与极性电容C2的负极相连接、负极与三极管VT2的基极相连接的极性电容C3，正极经电阻R电感L2后与三极管VT2的基极相连接、负极接地的极性电容C4，一端与极性电容C4的正极相连接、另一端与极性电容C4的负极相连接的电阻R6，负极与三极管VT2的集电极相连接、正极与同步滤波器相连接的极性电容C7，正极与三极管VT2的集电极相连接、负极与极性电容C7的正极相连接的单联可变电容C6，一端与极性电容C7的正极相连接、另一端与三极管VT2的集电极相连接的电感L3，一端与三极管VT2的发射极相连接、另一端接地的可调电阻R7，正极与极性电容C7的正极相连接、负极接地的极性电容C8，以及一端与极性电容C7的正极相连接、另一端与极性电容C8的负极相连接的电感L4组成；所述极性电容C7的正极还与外部12V直流电源相连接。

实施时，稳频电路中的三极管VT2采用了信号为3DG12的放大管；电阻R6为100Ω的截流电阻，可调电阻R7采用电感值为1kΩ的可调电位器；极性电容C3采用了容值为12μF的铝电解电容，极性电容C4和极性电容C8均采用了容值为0.1μF的滤波电容，单联可变电容C6采用了容值为25pF的单联可变电容，极性电容C7采用了容值为120pF的铝电解电容；电感L2和电感L4均采用了电感值为10μH的陷波电感，电感L3采用了电感值为470μH的振荡电感。其中，电感L2、电阻R6、和极性电容C4形成负偏滤波器；电感L4和极性电容C8形成了回路滤波器。

运行时，数据信号经频率增益电路对其低频信号进行增益后，信号电荷达到1.6×10^-19C，使极性电容C3的电解值增加，电感L2产生电感效应，电阻R6与极性电容C4对信号中的负电荷进行吸收，三极管VT2的集电极与发射极之间产生负偏压，三极管VT2开始工作。此时，电感L3、单联可变电容C6和极性电容C7开始对信号频率进行谐振，数据信号中的高频分量与低频分量实现共振，直到单联可变电容C6的电解值处于静止，即高频分量与低频分量之间的差保持不变。其中，信号低频分量在共振过程中始终保持不变。通过共振后的数据信号经极性电容C8和电感L4进行滤波，以有效的改善数据信号的波形，使信号的波形更平稳。因此，频率增益电路与稳频电路结合，使信号增益调谐电路实现了对信号的频率增益、调谐处理，确保了数据信号的高频分量与低频分量的比例保持平衡，有效的提高了数据传输率稳定性。

按照上述实施例，即可很好的实现本实用新型。