姿态解算知识点4——挥动方向和大小

1.目标

• 手势挥动的方向α，-180°~ 180°
• 挥动力度大小intensity，0~10

2.已知量

• 欧拉角pitch，roll，yaw
• 地理坐标系的角速度 pitch_rate, roll_rate，yaw_rate

3.运动模型

目标体在空中挥动模型可以这样定义，把三维空间模型简化为二维空间模型，我们可以把目标体当做一个点，运动的空间当做一个XY二维坐标系，接下来我们只要分析这个点在XY坐标系下是怎么运动就可以了，空间中运动模型如下图：

        

         

从上图中可以看出，挥动角度为α ，挥动力度大小可以用向量 的模表示。因此：

那挥动时x，y坐标用什么表示呢？它们和角速率又是什么关系呢？

 

方式一：X，Y坐标如果选择用欧拉角表示时，X坐标为左右挥动即yaw角，Y坐标为上下挥动即pitch角；

方式二：X，Y坐标如果选择用欧拉角角速度表示时，X坐标为左右挥动即yaw_rate，Y坐标为上下挥动即pitch_rate；

对比方式一、二，因为欧拉角是经过了滤波融合算法，响应速度比较慢，所有这里选择角速度来计算，即方式二。因此上面的公式可以进一步表示为：

 

挥动时pitch_rate和yaw_rate是实时变化的，不适合做挥动计算，因此我们只需要获取挥动至高点时的角速度（也就是峰值）来计算。

4.角速度峰值检测以及源代码

手势挥动算法

5.数据曲线

• 挥动效果图一

     

红色曲线-挥动方向

蓝色曲线- yaw rate

棕色曲线- pitch_rate

• 挥动效果图二

      

红色曲线-挥动方向

蓝色曲线- yaw rate

棕色曲线- pitch_rate

 

1. 参考文献