一種模擬器三軸陀螺儀感應數據獲取方法及裝置的製作方法

2023-10-27 20:21:22 2

專利名稱：一種模擬器三軸陀螺儀感應數據獲取方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及模擬器技術領域，特別是涉及一種模擬器三軸陀螺儀感應數據獲取方法及裝置。
背景技術：
模擬器(emulator)也稱仿真器(simulator),是指通過軟體方式模擬硬體設備的功能和作業系統，建立起具有完整硬體功能的、運行在一個隔離環境中的虛擬系統。模擬器的形式多種多樣，常見的模擬器多是基於PC機的，例如在PC機中模擬各種遊戲機、便攜設備，甚至在PC機中模擬另外一臺或多臺PC機。模擬器的主要作用，一方面是使得在某種平臺上能夠運行其他平臺上的軟體，例如在PC機上玩遊戲機中的遊戲；另一方面是用軟體模擬的方式，提供用於測試設備的環境，以便於數據搜集，bug定位等等。對於遊戲機、手機等設備的模擬器而言，一個重要的功能就是實現操作方式的模擬，常見的方式是把遊戲機搖杆、按鍵、手機按鍵等映射到PC機上的鍵盤、滑鼠等操作設備，然而隨著技術的發展，現在各種設備上的輸入方式已經不僅僅限於簡單的按鍵操作，例如智慧型手機、平板電腦上的觸屏操作、軌跡球操作、感應操作等等都已經逐漸成為主流的操作方式。

目前，觸屏操作和軌跡球操作已經可以用鍵盤或滑鼠的方式模擬實現，但是，對於感應操作而言，需要依賴設備中內置的感應器硬體設備(例如重力感應器、磁力感應器、姿態感應器、三軸陀螺儀等等)來實現，在現有的模擬器軟體中，還無法實現對各類感應操作方式的模擬。

發明內容
為解決上述技術問題，本發明實施例提供一種模擬器三軸陀螺儀感應數據獲取方法及裝置，以實現在模擬器軟體中對三軸陀螺儀感應操作方式的模擬，技術方案如下:一種模擬器三軸陀螺儀感應數據獲取方法，包括:獲取模擬設備從第一姿態到第二姿態的姿態變化信息，所述姿態變化信息包括:在模擬設備自身坐標系下，第一姿態相對於基準姿態的三軸旋轉角度a 』、P 』、Y 』，第二姿態相對於基準姿態的三軸旋轉角度a 」、^ 」、Y 」，以及從第一姿態變化到第二姿態的時間間隔A t ;根據a 』、0 』、Y 』、a 」、0 」、Y 」計算得到模擬設備第二姿態相對於第一姿態的
坐標變換矩陣；利用模擬設備自身坐標系下，第二姿態相對於第一姿態的三軸旋轉角度A a、A ￠, A y表示所述坐標變換矩陣並構成方程組，求解得到A a、A 0、A Y，進一步利用
計算得到三軸陀螺儀感應數據；將三軸陀螺儀感應數據發送至模擬器的模擬設備作業系統模塊。根據本發明的一種實施方式，所述模擬設備自身坐標係為:
X軸從設備左側面指向右側面、Y軸從設備下側面指向上側面、Z軸從設備的背面指向正面。根據本發明的一種實施方式，所述a、P、Y分別為:設備圍繞X、Y、Z軸逆時針方向旋轉的角度。根據本發明的一種實施方式，所述根據a 』、P 』、Y 』、a 」、P 」、Y 」計算得到模擬
設備第二姿態相對於第一姿態的坐標變換矩陣，包括:根據a 』、0 』、Y 』計算得到模擬設備第一姿態相對於基準姿態的坐標變換矩陣Ri;根據a 」、^ 」、y 」計算得到模擬設備第二姿態相對於基準姿態的坐標變換矩陣R2 ；計算模擬設備第二姿態相對於第一姿態的坐標變換矩陣。一種模擬器三軸陀螺儀感應數據獲取裝置，包括:姿態信息獲取單元，用於獲取模擬設備從第一姿態到第二姿態的姿態變化信息，所述姿態變化信息包括:在模擬設備自身坐標系下，第一姿態相對於基準姿態的三軸旋轉角度a 』、0 』、Y 』，第二姿態相對於基準姿態的三軸旋轉角度a 」、^ 」、y 」，以及從第一姿態變化到第二姿態的時間間隔At ；變換矩陣計算單元，用於根據a 』、P 』、Y 』、a 」、P 」、Y 」計算得到模擬設備第二
姿態相對於第一姿態的坐標變換矩陣`；感應數據計算單元，用於利用模擬設備自身坐標系下，第二姿態相對於第一姿態的三軸旋轉角度A a、A 0、A Y表示所述坐標變換矩陣並構成方程組，求解得到A a、A 3、A Y，進一步利用A a、A 0、A Y和A t計算得到三軸陀螺儀感應數據；感應數據發送單元，用於將三軸陀螺儀感應數據發送至模擬器的模擬設備作業系統模塊。根據本發明的一種實施方式，所述模擬設備自身坐標係為:X軸從設備左側面指向右側面、Y軸從設備下側面指向上側面、Z軸從設備的背面指向正面。根據本發明的一種實施方式，所述a、P、Y分別為:設備圍繞X、Y、Z軸逆時針方向旋轉的角度。根據本發明的一種實施方式，所述變換矩陣計算單元，包括:第一計算子單元，用於根據a 』、P 』、Y 』計算得到模擬設備第一姿態相對於基準姿態的坐標變換矩陣R1 ；第二計算子單元，用於根據a 」、^ 」、Y 」計算得到模擬設備第二姿態相對於基準姿態的坐標變換矩陣R2 ；第三計算子單元，用於計算模擬設備第二姿態相對於第一姿態的坐標變換矩陣
R2Rl1。本發明還提供一種模擬器系統，包括如前所述的模擬器三軸陀螺儀感應數據獲取裝置以及模擬設備作業系統模塊；所述模擬設備作業系統模塊，用於調用所述模擬器三軸陀螺儀感應數據獲取裝置所發送的三軸陀螺儀感應數據，將三軸陀螺儀感應數據下發至運行於作業系統中的應用程式。本發明實施例所提供的技術方案，利用用戶輸入的模擬設備相對於標準姿態的三軸旋轉角度信息，計算得到模擬設備的第二姿態相對於第一姿態的三軸陀螺儀感應數據，該三軸陀螺儀感應數據可以直接發送至作業系統，供上層應用程式調用。相當於模擬了三軸陀螺儀感應器的功能，使得在模擬器軟體中，也可以實現對三軸陀螺儀感應操作方式的模擬。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明中記載的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為硬體設備的感應架構示意圖；圖2為本發明實施例的模擬器系統架構示意圖；圖3為本發明實施例的設備坐標系示意圖；圖4為本發明實施例模擬器三軸陀螺儀感應數據獲取方法流程圖；圖5為本發明實施例的坐標系變換示意圖；圖6為本發明實施例模擬器三軸陀螺儀感應數據獲取裝置的結構示意圖；圖7為Android設備的感應架構示意圖；圖8為本發明實施例的Android模擬器系統架構示意圖。
具體實施例方式為了使本領域技術人員更好地理解本發明中的技術方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行詳細地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本發明保護的範圍。圖1所示為正常硬體設備的感應架構示意圖:驅動層的作用是提供作業系統與感應器硬體的通信接口，獲取感應器所獲得的感應數據提供給應用程式進行調用。然而在模擬器中，並不具有感應器硬體，作業系統的驅動層無法獲取到相應的感應數據，因而無法直接對需要感應數據作為輸入的應用程式進行模擬運行或測試。為解決以上問題，本發明提供一種模擬器系統，如圖2所示，該系統包括模擬器感應數據獲取裝置110和模擬設備作業系統模塊120，其中模擬器感應數據獲取裝置110的作用是將用戶輸入的模擬設備姿態數據轉換為感應數據並傳入作業系統，相當於模擬了硬體感應器的功能。模擬設備作業系統模塊120則是以軟體的方式模擬了設備的作業系統。對於本發明而言，模擬器感應數據獲取裝置110的具體功能是將用戶輸入的模擬設備姿態數據轉換為三軸陀螺儀感應數據。三軸陀螺儀感應數據的含義為某一時刻的設備旋轉角速度。假設設備通過圍繞自身坐標系的三軸分別旋轉a、P、Y角度後，從姿態I改變為姿態2，此時a、0、Y與三軸陀螺儀感應數據的關係可以表示為:
權利要求
1.一種模擬器三軸陀螺儀感應數據獲取方法，其特徵在於，包括: 獲取模擬設備從第一姿態到第二姿態的姿態變化信息，所述姿態變化信息包括:在模擬設備自身坐標系下，第一姿態相對於基準姿態的三軸旋轉角度α 』、β 』、Y 』，第二姿態相對於基準姿態的三軸旋轉角度α」、β」、Y」，以及從第一姿態變化到第二姿態的時間間隔Δ t ； 根據α 』、β 』、Y 』、α 」、β 」、Y 」計算得到模擬設備第二姿態相對於第一姿態的坐標變換矩陣； 利用模擬設備自身坐標系下，第二姿態相對於第一姿態的三軸旋轉角度Λ α、Λ β、Δ Y表示所述坐標變換矩陣並構成方程組，求解得到Λ α、Λ β、Λ Y，進一步利用Λ α、Λ β、Λ Υ和At計算得到三軸陀螺儀感應數據； 將三軸陀螺儀感應數據發送至模擬器的模擬設備作業系統模塊。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述模擬設備自身坐標係為: X軸從設備左側面指向右側面、Y軸從設備下側面指向上側面、Z軸從設備的背面指向正面。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述α、β、Y分別為: 設備圍繞X、Y、Z軸逆時針方向旋轉的角度。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述根據α』、β 』、Y 』、α 」、β 」、Y 」計算得到模擬設備第二姿態相對於第一姿態的坐標變換矩陣，包括: 根據α 』、β 』、Υ 』計算得到模擬設備第一姿態相對於基準姿態的坐標變換矩陣R1 ； 根據α 」、β 」、Y 」計算得到模擬設備第二姿態相對於基準姿態的坐標變換矩陣R2 ; 計算模擬設備第二姿態相對於第一姿態的坐標變換矩陣。
5.一種模擬器三軸陀螺儀感應數據獲取裝置，其特徵在於，包括: 姿態信息獲取單元，用於獲取模擬設備從第一姿態到第二姿態的姿態變化信息，所述姿態變化信息包括:在模擬設備自身坐標系下，第一姿態相對於基準姿態的三軸旋轉角度α 』、β 』、Y 』，第二姿態相對於基準姿態的三軸旋轉角度α 」、β 」、y 」，以及從第一姿態變化到第二姿態的時間間隔At ； 變換矩陣計算單元，用於根據α 』、β 』、Υ 』、α 」、β 」、Υ 」計算得到模擬設備第二姿態相對於第一姿態的坐標變換矩陣； 感應數據計算單元，用於利用模擬設備自身坐標系下，第二姿態相對於第一姿態的三軸旋轉角度Λ α、Λ β、Λ Υ表示所述坐標變換矩陣並構成方程組，求解得到Λ α、Λ β、Δ Y，進一步利用Λ α、Λ β、Λ Υ和At計算得到三軸陀螺儀感應數據； 感應數據發送單元，用於將三軸陀螺儀感應數據發送至模擬器的模擬設備作業系統模塊。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述模擬設備自身坐標係為: X軸從設備左側面指向右側面、Y軸從設備下側面指向上側面、Z軸從設備的背面指向正面。
7.根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述α、β、Y分別為: 設備圍繞X、Y、Z軸逆時針方向旋轉的角度。
8.根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述變換矩陣計算單元，包括:第一計算子單元，用於根據a 』、0 』、Y 』計算得到模擬設備第一姿態相對於基準姿態的坐標變換矩陣R1 ; 第二計算子單元，用於根據a 」、^ 」、Y 」計算得到模擬設備第二姿態相對於基準姿態的坐標變換矩陣R2 ; 第三計算子單元，用於計算模擬設備第二姿態相對於第一姿態的坐標變換矩陣孕巧一1。
9.一種模擬器系統,其特徵在於，包括如權利要求6-10任一項所述的模擬器三軸陀螺儀感應數據獲取裝置以及模擬設備作業系統模塊； 所述模擬設備作業系統模塊，用於調用所述模擬器三軸陀螺儀感應數據獲取裝置所發送的三軸陀螺儀感應數據，將三 軸陀螺儀感應數據下發至運行於作業系統中的應用程式。
全文摘要
本發明公開了一種模擬器三軸陀螺儀感應數據獲取方法及裝置。一種模擬器三軸陀螺儀感應數據獲取方法包括獲取模擬設備從第一姿態到第二姿態的姿態變化信息，所述姿態變化信息包括在模擬設備自身坐標系下，第一姿態相對於基準姿態的三軸旋轉角度，第二姿態相對於基準姿態的三軸旋轉角度，以及從第一姿態變化到第二姿態的時間間隔Δt；計算得到模擬設備第二姿態相對於第一姿態的坐標變換矩陣；求解得到第二姿態相對於第一姿態的三軸旋轉角度Δα、Δβ、Δγ，進一步計算得到三軸陀螺儀感應數據；將三軸陀螺儀感應數據發送至模擬器的模擬設備作業系統模塊。應用本發明方案，使得在模擬器軟體中，也可以實現對三軸陀螺儀感應操作方式的模擬。
文檔編號G01C19/00GK103185573SQ201110457769
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者孫元臻, 冉放, 董海峰 申請人:百度在線網絡技術(北京)有限公司