郝 琰, 张 斌, 李智熙

(桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院,广西 桂林 541000)

空中手写作为一种流行的人机交互方式,与传统的平面手写相比,手可以自由地在三维空间中进行操作,提高了用户体验与便携性,对虚拟现实技术的普及有很大意义。随着微机电系统(MESM)惯性传感器快速发展,由于MEMS传感器体积小、成本低等,被更多的空间手写设备作为输入环节。但由于生产和使用过程中,MEMS传感器产生的数据存在误差和噪声,且加速度计精度在短时间内较低,陀螺仪精度在长时间内会生成积累误差[1],从而导致姿态角的精度低和空间轨迹的变形。

针对陀螺仪产生的误差,许多研究人员使用多位置校正的方法来获得确定的误差,但需要对旋转台进行操作,价格高且操作复杂[2-4]。因此,许多学者使用姿态误差模型来减少陀螺仪的误差,但在运动的情况下,模型的处理效果较差[5-7]。大量的研究者从建模的角度来处理误差,如基于艾伦方差与自回归滑动平均的模型,但操作复杂,且需要的数据量较多[8-10]。也有研究者采用互补滤波算法进行姿态估算,运算速度较快,但因滤波系数是不变的,容易受到传感器噪声的影响,精度不高。文献[11-13]将互补滤波算法与卡尔曼滤波算法相结合,在校正无人机的姿态中应用效果较好[11-13]。对于位移定位算法,牛伟萌等[14]用加速度传感器设计了一种位移测量系统,在加速度积分时采用多项式拟合方法来提高精度,但其系统只适用于平面,不能对空间的位移进行计算,应用范围有限。……