空中鼠标指针定位信号采集与处理的研究
发布时间：2021-04-02 06:55
计算机被广泛应用于办公自动化和家庭娱乐等领域,鼠标是最常用的计算机输入设备之一,随着技术水平的发展和用户对鼠标操作要求的提高,改进人机交互方式的空中鼠标受到越来越多的关注,它可以通过在三维空间自由移动来完成鼠标指针定位,与传统鼠标相比,它不需要依赖平面进行操作,因此空中鼠标有很好的市场前景。本文的空中鼠标采用LSM303DLH加速度传感器和ITG-3200陀螺仪作为鼠标位移信号采集器件,以STM32F103作为核心处理器,使用数字滤波、多传感器数据融合、陀螺仪温度补偿等技术对传感器数据进行处理,生成鼠标的运动轨迹,实现鼠标指针的定位。本文的主要工作包括以下四个方面：（1）空中鼠标硬件结构及其原理。介绍硬件系统的信号采集模块和数据处理单元,针对系统可提供的三种位移信号采集的微惯性系统进行了分析比较,最后选择了加速度传感器和陀螺仪组合作为位移信号采集系统,在传统鼠标工作原理的基础上对空中鼠标的工作原理进行了阐述。（2）传感器采集数据校正。针对鼠标系统传感器的输出数据受到的系统内外噪声干扰,研究了算术平均滤波算法并进行多阶的仿真分析,经分析后采用阶数N为5的滑动平均值滤波对裸数据进行滤波,仿...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究目的和意义
1.3 相关领域的国内外研究现状
1.4 本文的研究内容与组织结构
1.4.1 本文的研究内容
1.4.2 本文的组织结构
第2章 空中鼠标硬件结构与工作原理
2.1 空中鼠标的硬件结构
2.1.1 信号采集模块
2.1.2 数据处理单元
2.2 位移信号采集系统分析
2.2.1 单陀螺仪系统
2.2.2 单加速度传感器系统
2.2.3 陀螺仪与加速度传感器组合
2.3 空中鼠标工作原理
2.3.1 传统鼠标工作原理
2.3.2 空中鼠标工作原理
2.4 本章小结
第3章 空中鼠标指针定位信号处理
3.1 数据校正
3.1.1 数字滤波算法
3.1.2 零点漂移的基准点动态自校正算法
3.2 数据融合算法的设计
3.2.1 数据融合技术
3.2.2 基于卡尔曼滤波器的数据融合
3.2.3 空中鼠标数据融合设计
3.3 陀螺仪温度补偿算法
3.3.1 常用的陀螺仪温度补偿
3.3.2 基于最小二乘法的温度补偿
3.3.3 空中鼠标中基于最小二乘法的改进温度补偿
3.4 本章小结
第4章 系统的设计、测试及功能扩展
4.1 鼠标协议
4.2 按键设计
4.3 软件系统设计
4.4 鼠标测试
4.5 空中鼠标功能扩展
4.6 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 全文工作总结
5.2 下一步工作展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅微陀螺仪零偏温度性能补控方法设计[J]. 夏敦柱,王寿荣,周百令. 东南大学学报(自然科学版). 2012(02)
[2]两轴模拟陀螺仪的空中鼠标指针控制方法研究[J]. 葛海江,张雪娟,沈海娟. 电子技术应用. 2010(11)
[3]基于MMA7455L加速度鼠标的研究[J]. 王鹏,黄冰,陈婷. 传感技术学报. 2010(07)
[4]关于用鼠标笔代替传统鼠标的人体工程学分析[J]. 李南. 机械. 2010(03)
[5]多传感器数据融合技术研究进展[J]. 黄漫国,樊尚春,郑德智,邢维巍. 传感器与微系统. 2010(03)
[6]基于BP神经网络的硅微陀螺仪温度补偿方法（英文）[J]. 夏敦柱,王寿荣,周百令. Journal of Southeast University（English Edition）. 2010(01)
[7]基于最小二乘曲线拟合的信号调理电路误差补偿方法[J]. 王伟斌,邱长泉. 计算机测量与控制. 2009(11)
[8]基于MEMS的微型无人机姿态仪的设计[J]. 赵鹏,沈庭芝,单宝堂. 火力与指挥控制. 2009(06)
[9]姿态感知鼠标指针的控制方法[J]. 葛海江,陶姗. 机电工程. 2009(03)
[10]基于卡尔曼滤波的数据融合技术在系统航迹中的研究与应用[J]. 张倩,欧壮杰,贺华. 航空科学技术. 2009(01)
硕士论文
[1]GPS/INS组合导航数据融合算法研究[D]. 胡世明.电子科技大学 2012
[2]基于MEMS加速度传感器的空间运动轨迹追踪系统设计与实现[D]. 胡三庆.华中科技大学 2009
[3]基于微加速度计的AIR-MOUSE的研究[D]. 姜晓波.上海交通大学 2008
[4]基于加速度传感器的定位系统研究[D]. 陈义华.厦门大学 2006
本文编号：3114811
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究目的和意义
1.3 相关领域的国内外研究现状
1.4 本文的研究内容与组织结构
1.4.1 本文的研究内容
1.4.2 本文的组织结构
第2章 空中鼠标硬件结构与工作原理
2.1 空中鼠标的硬件结构
2.1.1 信号采集模块
2.1.2 数据处理单元
2.2 位移信号采集系统分析
2.2.1 单陀螺仪系统
2.2.2 单加速度传感器系统
2.2.3 陀螺仪与加速度传感器组合
2.3 空中鼠标工作原理
2.3.1 传统鼠标工作原理
2.3.2 空中鼠标工作原理
2.4 本章小结
第3章 空中鼠标指针定位信号处理
3.1 数据校正
3.1.1 数字滤波算法
3.1.2 零点漂移的基准点动态自校正算法
3.2 数据融合算法的设计
3.2.1 数据融合技术
3.2.2 基于卡尔曼滤波器的数据融合
3.2.3 空中鼠标数据融合设计
3.3 陀螺仪温度补偿算法
3.3.1 常用的陀螺仪温度补偿
3.3.2 基于最小二乘法的温度补偿
3.3.3 空中鼠标中基于最小二乘法的改进温度补偿
3.4 本章小结
第4章 系统的设计、测试及功能扩展
4.1 鼠标协议
4.2 按键设计
4.3 软件系统设计
4.4 鼠标测试
4.5 空中鼠标功能扩展
4.6 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 全文工作总结
5.2 下一步工作展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅微陀螺仪零偏温度性能补控方法设计[J]. 夏敦柱,王寿荣,周百令. 东南大学学报(自然科学版). 2012(02)
[2]两轴模拟陀螺仪的空中鼠标指针控制方法研究[J]. 葛海江,张雪娟,沈海娟. 电子技术应用. 2010(11)
[3]基于MMA7455L加速度鼠标的研究[J]. 王鹏,黄冰,陈婷. 传感技术学报. 2010(07)
[4]关于用鼠标笔代替传统鼠标的人体工程学分析[J]. 李南. 机械. 2010(03)
[5]多传感器数据融合技术研究进展[J]. 黄漫国,樊尚春,郑德智,邢维巍. 传感器与微系统. 2010(03)
[6]基于BP神经网络的硅微陀螺仪温度补偿方法（英文）[J]. 夏敦柱,王寿荣,周百令. Journal of Southeast University（English Edition）. 2010(01)
[7]基于最小二乘曲线拟合的信号调理电路误差补偿方法[J]. 王伟斌,邱长泉. 计算机测量与控制. 2009(11)
[8]基于MEMS的微型无人机姿态仪的设计[J]. 赵鹏,沈庭芝,单宝堂. 火力与指挥控制. 2009(06)
[9]姿态感知鼠标指针的控制方法[J]. 葛海江,陶姗. 机电工程. 2009(03)
[10]基于卡尔曼滤波的数据融合技术在系统航迹中的研究与应用[J]. 张倩,欧壮杰,贺华. 航空科学技术. 2009(01)
硕士论文
[1]GPS/INS组合导航数据融合算法研究[D]. 胡世明.电子科技大学 2012
[2]基于MEMS加速度传感器的空间运动轨迹追踪系统设计与实现[D]. 胡三庆.华中科技大学 2009
[3]基于微加速度计的AIR-MOUSE的研究[D]. 姜晓波.上海交通大学 2008
[4]基于加速度传感器的定位系统研究[D]. 陈义华.厦门大学 2006
本文编号：3114811
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/3114811.html
