一種空間軌跡記錄裝置及其方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及運動軌跡記錄技術領域，特別涉及一種空間軌跡記錄裝置及其方法。
【背景技術】
[0002] 目前，通過GPS等定位方式記錄軌跡信息時，軌跡信息的精度易受信號強度影響， 而且在郊外、地下等環境幾乎無法實現位置信息的準確定位。在信號不穩定的情況下，造成 定位準確度的主要因素有：（1)信號穿過不確定介質造成的衰減無法確定。（2)信號通過介 質的深度越深誤差越大。（3)電磁信號的干擾。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于克服在軌跡信息記錄過程中，軌跡信息的精度易受信號強度的 影響。
[0004] 為了實現上述發明目的，本發明提供一種空間軌跡記錄裝置，用于固定在運動機 構上，記錄運動機構運動的空間軌跡，其包括姿態信息采集模塊，計程裝置和處理模塊，所 述姿態信息采集模塊和所述計程裝置分別與所述處理模塊連接;其中，
[0005] 所述姿態信息采集模塊，用于采集所述運動機構運動過程中的姿態信息；
[0006] 所述計程裝置，用于記錄所述運動機構運動過程中的行程信息；
[0007] 所述處理模塊按照設定頻率，同步獲取所述行程信息與所述姿態信息，并根據所 述行程信息與所述姿態信息，實時地計算出位置信息，而且當運動機構每經過一個設定的 單位行程時，所述處理模塊存儲當前時刻的所述位置信息；
[0008] 運動機構的運動停止后，根據運動機構開始運動前所記錄的靜止時的位置信息和 所述處理模塊存儲的所述位置信息，而獲得運動機構運動的空間軌跡。
[0009] 根據一種具體的實施方式，所述處理模塊包括數字濾波器、處理器和存儲器；其 中，
[0010]所述數字濾波器，用于對所述姿態信息進行濾波處理；
[0011] 所述處理器，用于對所述姿態信息進行融合計算，以獲得橫滾角、俯仰角和航向 角，并根據所述橫滾角、所述俯仰角和所述航向角，對所述行程信息進行空間坐標計算，得 到所述空間位移矢量信息，以及在每得到一個所述空間位移矢量信息后，根據所述空間位 移矢量信息和上次計算出的所述位置信息，計算得到本次的所述位置信息；
[0012] 所述存儲器，用于存儲所述處理器的所述位置信息。
[0013] 根據一種具體的實施方式，所述姿態信息采集模塊包括三軸加速度計，三軸陀螺 儀和三軸電子羅盤，并且所述姿態信息包括三軸加速度信息、三軸角速度信息和所述三軸 磁場信息，其中，
[0014] 所述三軸加速度計，用于采集所述三軸加速度信息；
[0015] 所述三軸陀螺儀，用于采集所述三軸角速度信息；
[0016] 所述三軸電子羅盤，用于采集所述三軸磁場信息。
[0017] 根據一種具體的實施方式，所述計程裝置包括編碼器和傳動裝置，并且所述編碼 器通過所述傳動裝置與所述運動機構連接，以將所述運動機構的行程轉換為所述行程信 息。
[0018] 根據一種具體的實施方式，所述處理器設置有數據接口，用于擴展SD卡或者U盤。
[0019] 基于同一發明構思，本發明還提供一種應用于本發明的空間軌跡記錄裝置的空間 軌跡記錄方法，其包括，
[0020] S1:確定運動機構初始靜止時的位置信息，并保存至存儲介質中；
[0021] S2:按照設定頻率，同步獲取所述運動機構運動過程中的姿態信息與所述行程信 息，并根據每次獲取的所述姿態信息與所述行程信息，實時地計算出位置信息；
[0022] S3:當運動機構每經過一個設定的單位行程時，所述處理模塊存儲當前時刻的所 述位置信息；
[0023] S4:判斷運動機構是否靜止，若未靜止，則跳轉至S2。
[0024] 根據一種具體的實施方式，對所述姿態信息進行融合計算，以獲得橫滾角、俯仰角 和航向角，并根據所述橫滾角、所述俯仰角和所述航向角，對所述行程信息進行空間坐標計 算，得到所述空間位移矢量信息，以及在每得到一個所述空間位移矢量信息后，根據所述空 間位移矢量信息和上次計算出的所述位置信息，計算得到本次的所述位置信息。
[0025] 根據一種具體的實施方式，對所述姿態信息進行濾波處理后，再進行融合計算。
[0026] 根據一種具體的實施方式，計算得到所述位置信息后，將計算得到的所述位置信 息覆蓋上次計算出的所述位置信息。
[0027] 與現有技術相比，本發明的有益效果：
[0028] 本發明的裝置可直接固定在運動機構上，在使用時，首先確定初始靜止時的位置 信息，當運動機構運動時，本發明的裝置按照設定頻率，同步獲取姿態信息和行程信息，并 經過一系列的運算和處理，獲得當前位置信息，并將每次得到的位置信息保存在存儲介質 中。本發明的裝置由于沒有采用GPS定位方式，所以不受外界環境的干擾，而影響軌跡信息 的精度。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發明裝置的結構示意圖；
[0030]圖2是本發明裝置的各部件的連接示意圖；
[0031 ]圖3是本發明方法的流程圖；
[0032]圖4是本發明方法計算空間位移矢量原理示意圖；
[0033]圖5是本發明方法獲得當前位置信息原理示意圖。
【具體實施方式】
[0034] 下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明 上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發明內容】
所實現的技術均屬于本發明的范 圍。
[0035] 結合圖1所示的本發明的結構示意圖，其中，本發明的空間軌跡記錄裝置，用于固 定在運動機構上，記錄運動機構運動的空間軌跡，其包括姿態信息采集模塊，計程裝置和處 理模塊，姿態信息采集模塊和計程裝置分別與處理模塊連接。
[0036] 姿態信息采集模塊在運動機構運動的過程中，記錄運動機構的姿態信息。計程裝 置在運動機構運動的過程中，記錄運動機構的行程信息。
[0037] 處理模塊按照設定頻率，同步獲取行程信息與姿態信息，并根據行程信息與姿態 信息，實時地計算出位置信息，而且當運動機構每經過一個設定的單位行程時，處理模塊存 儲當前時刻的位置信息。
[0038] 運動機構的運動停止后，根據運動機構開始運動前所記錄的靜止時的位置信息和 處理模塊存儲的位置信息，而獲得運動機構運動的空間軌跡。
[0039] 結合圖2所示的本發明裝置的各部件連接示意圖；其中，本發明中的處理模塊包括 數字濾波器、處理器和存儲器。
[0040] 數字濾波器，用于對所述姿態信息進行濾波處理。
[0041] 處理器，用于對姿態信息進行融合計算，以獲得橫滾角、俯仰角和航向角，并根據 橫滾角、俯仰角和航向角，對行程信息進行空間坐標計算，得到空間位移矢量信息，以及在 每得到一個空間位移矢量信息后，根據空間位移矢量信息和上次計算出的位置信息，計算 得到本次的位置信息。
[0042]存儲器，用于存儲處理器的位置信息。
[0043]本發明中的姿態信息采集模塊包括三軸加速度計，三軸陀螺儀和三軸電子羅盤， 并且姿態信息包括三軸加速度信息、三軸角速度信息和三軸磁場信息。
[0044]三軸加速度計用于采集三軸加速度信息。三軸陀螺儀，用于采集三軸角速度信息。 三軸電子羅盤，用于米集三軸磁場信息。
[0045] 本發明中的計程裝置包括編碼器和傳動裝置，并且編碼器通過傳動裝置與運動機 構，以將運動機構的行程轉換為行程信息。
[0046]在實施時，處理器設置有數據接口，該數據接口用于擴展SD卡或者U盤，使數據存 儲更加靈活，且方便轉移至其他設備上。
[0047] 基于同一發明構思，本發明還提供一種空間軌跡記錄方法。分別結合圖3所示的本 發明方法的流程圖；其中，本發