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1、第27卷第2期计算机仿真2010年2月文章编号:1006-9348(2010)02-0303-05虚拟训练动作获取系统软件设计李伟,景占荣,张继光,黄爱萍(西北工业大学,电子信息学院,陕西西安710129)摘要:针对目前虚拟训练软件常用的输入设备逼真度不足的问题,为虚拟训练软件设计了一种新的人性化接口设备(HumanInterfaceDevice,HID)-基于MEMS器件的虚拟训练动作获取系统。系统将微惯性测量原理应用于人体姿态检测,选用微机电系统(MicroElectroMechanicalSystems,MEMS)惯性器件构建微惯性测量单元(MicroInertialMeasureme
2、ntUnit,MIMU)作为人体训练动作的硬件采集设备;采用VC++设计上位机系统软件,完成人体动作获取与识别算法,系统软件通过软件接口驱动虚拟训练软件。通过对原理样机测试,测试结果表明系统运行稳定可靠,解算精度在3°以内,满足虚拟训练的要求,且其操作体验较鼠标键盘操作更为逼真,沉浸感更强。该研究首次将微惯性测量单元应用于人体动作检测,拓展了MEMS器件的应用领域,极大增强了虚拟训练的真实感和训练效果,具有广阔的市场前景。关键词:微机电系统;动作获取;虚拟训练;惯性测量单元中图分类号:TP216文献标识码:ASoftwareDesignofVirtualTrainingMotionAcqui
3、sitionSystemLIWei,JINGZhan-rong,ZHANGJi-guang,HUANGAi-ping(SchoolofElectronicsandInformation,NorthwesternPolytechnicalUniversity,XipanShanxi710129,China)ABSTRACT:ThisresearchwasconductedtodesignaHumanInterfaceDevice(HID)forthevirtualtrainingsoft2waretoimprovetheeffectofvirtualtraining.Withtheprinci
4、pleofStrap-downInertialNavigationSystem,MicroIn2ertialMeasurementUnit(MIMU)isdesignedwithMicroElectroMechanicalSystems(MEMS)devicesasthedataacquisitionunittomeasurethehumantrainingmotion.Systemalgorithmisdesignedtoacquirehumantrainingmo2tion.ThesystemsoftwareisprogrammedwithVC++,whichusingsoftwarei
5、nterfacetocommunicatewiththevirtualtrainingsoftware.Aftertestingthemodelmachine,theresultsshowthattheresolvingprecision,whichis3°atleast,satisfiestherequirementofthevirtualtrainingsoftware.ThisresearchexpanclstheapplicationrealmofMEMSde2vices,improvestheeffectofthevirtualtraining,andthenhasawidemar
6、ketfuture.KEYWORDS:MEMS;Motionacquisition;Virtualtraining;Inertialmeasurementunit道。本文针对人体动作特点,在国内首次将惯性测量技术应1引言用于人体姿态的测量,从而为三维虚拟训练软件开发出一种随着计算机图形技术和虚拟仿真技术的发展,为缩短训新型的基于MIMU的虚拟训练动作获取系统,以期提高虚拟练周期,节约训练费用,三维虚拟训练软件广泛应用于武警、训练的逼真程度和训练效果。本文研究了基于捷联惯导消防、水下作业等各高风险领域。然而目前此类软件大多仍(Strap-downInertialNavigationSystem
7、,SINS)原理下的人体采用鼠标、键盘作为动作输入设备,逼真程度和训练效果有姿态解算算法,设计了系统上位机解算软件,验证了该系统限。虽然部分软件配备有专用模拟器、数据手套等动作输入作为虚拟训练软件输入设备的可行性。设备,但往往价格昂贵难以广泛应用。由MEMS器件构成的2系统功能及组成MIMU是一种小体积、低成本的捷联惯导系统,广泛应用于惯性导航和航姿测量领域。虽然国外已开始了将惯性器件作为虚拟训练软件的输入设
