本發(fā)明涉及搖桿領(lǐng)域，尤其涉及一種具有方位采集的搖桿。

背景技術(shù)：

目前，各類電視游戲或電腦游戲多采用游戲于柄作為游戲控制的輸入設(shè)備。游戲手柄上用來控制游戲角色運動方向的搖桿模擬裝置包括有一個搖桿和垂直于手柄內(nèi)部的印刷電路板的兩個滑動變阻器。用戶通過左右、前后、上下以及任意角度方向上控制搖桿移動時，搖桿在X、Y軸上的位置會不斷的變化，從而分別使得兩個滑動變阻器輸出不同的分壓值，于柄內(nèi)的中央控制芯片根據(jù)搖桿在X、Y軸上移動產(chǎn)生不同的分壓值，再通過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換得到一個數(shù)字連續(xù)變化的模擬量，根據(jù)所述模擬量可控制游戲中對應(yīng)角色的移動方向以及移動速度等口另外，若將搖桿按下，可使得搖桿下面的開關(guān)閉合；若松開，則搖桿彈起，開關(guān)斷開，通過控制所述開關(guān)的閉合與斷開可對應(yīng)得到一個"1"和"0"的高低電平的開關(guān)量，經(jīng)過游戲操作設(shè)置可實現(xiàn)利用所述開關(guān)量對游戲角色動作的控制。另外，在沒有外力扳動搖桿的情況下，搖桿會通過搖桿內(nèi)產(chǎn)生的機械力自動回歸到原點即X、Y軸的中間位置。

現(xiàn)有技術(shù)中，在一些環(huán)境中，如高溫、或受到電磁波干擾的環(huán)境下，搖桿容易產(chǎn)生誤差，或執(zhí)行遲緩，這極大影響用戶的正常使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種具有方位采集的搖桿，包括：中央處理器、運動傳感器、陀螺儀、CAN總線通信模塊、環(huán)境獲取模塊、姿態(tài)輸出模塊；

所述運動傳感器包括：傾角角度檢測模塊、卡爾曼濾波模塊、速度位移映射模塊；

所述傾角角度檢測模塊，用于根據(jù)獲取到的重力加速度，按照三角函數(shù)算法，計算并轉(zhuǎn)換出傾角角度；

所述卡爾曼濾波模塊用于對傾角角度進行濾波，得到絕對角度；

所述速度位移映射模塊，用于根據(jù)所述絕對角度與時間的積分計算，確定絕對位移、絕對速度，并將絕對角度、絕對位移、絕對速度，通過CAN總線通信模塊發(fā)送至所述中央處理器；

所述陀螺儀包括：陀螺儀獲取模塊、陀螺儀處理芯片；

所述陀螺儀獲取模塊用于獲取移動的角加速度值；

所述陀螺儀處理芯片用于根據(jù)獲取的角加速度值與時間值的積分計算，得到搖桿在X軸、Y軸、Z軸上移動的位移數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)、角度數(shù)據(jù)，并通過CAN總線通信模塊將位移數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)、角度數(shù)據(jù)發(fā)送至所述中央處理器；

所述環(huán)境獲取模塊用于獲取搖桿的使用環(huán)境參數(shù)，并將環(huán)境參數(shù)發(fā)送至中央處理器；

所述中央處理器用于接收速度位移映射模塊發(fā)送的絕對角度、絕對位移、絕對速度以及陀螺儀處理芯片發(fā)送的位移數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)、角度數(shù)據(jù)，并根據(jù)環(huán)境獲取模塊獲取搖桿的使用環(huán)境參數(shù)，判別選取執(zhí)行運動傳感器獲取的絕對角度、絕對位移、絕對速度或選取執(zhí)行陀螺儀獲取的位移數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)、角度數(shù)據(jù)；

所述姿態(tài)輸出模塊用于根據(jù)所述中央處理器發(fā)送的數(shù)據(jù)動作參數(shù)，執(zhí)行相應(yīng)的姿態(tài)動作。

優(yōu)選地，所述環(huán)境獲取模塊包括：溫度傳感器；

所述中央處理器包括：運動溫度范圍設(shè)定單元、陀螺儀溫度范圍設(shè)定單元、溫度選取執(zhí)行單元；

所述溫度傳感器用于感應(yīng)搖桿周邊的環(huán)境溫度；

所述運動溫度范圍設(shè)定單元用于設(shè)定執(zhí)行運動傳感器獲取動作數(shù)據(jù)的溫度范圍；

所述陀螺儀溫度范圍設(shè)定單元用于設(shè)定執(zhí)行陀螺儀獲取動作數(shù)據(jù)的溫度范圍；

所述溫度選取執(zhí)行單元用于當搖桿周邊的環(huán)境溫度在所述運動溫度范圍設(shè)定單元設(shè)定的溫度范圍內(nèi)時，執(zhí)行運動傳感器獲取動作數(shù)據(jù)，或當搖桿周邊的環(huán)境溫度在所述陀螺儀溫度范圍設(shè)定單元設(shè)定的溫度范圍內(nèi)時，執(zhí)行陀螺儀獲取動作數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述環(huán)境獲取模塊包括：振動傳感器；

所述中央處理器包括：運動振動量設(shè)定單元、陀螺儀振動量設(shè)定單元、振動量選取執(zhí)行單元；

所述振動傳感器用于感應(yīng)搖桿的振動量；

所述運動振動量設(shè)定單元用于設(shè)定執(zhí)行運動傳感器獲取動作數(shù)據(jù)的振動量范圍；

所述陀螺儀振動量設(shè)定單元用于設(shè)定執(zhí)行陀螺儀獲取動作數(shù)據(jù)的振動量范圍；

所述振動量選取執(zhí)行單元用于當搖桿振動量在所述運動振動量設(shè)定單元設(shè)定的振動量范圍內(nèi)時，執(zhí)行運動傳感器獲取動作數(shù)據(jù)，或當搖桿振動量在所述陀螺儀振動量設(shè)定單元設(shè)定的振動量范圍內(nèi)時，執(zhí)行陀螺儀獲取動作數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述環(huán)境獲取模塊包括：電磁輻射傳感器；

所述中央處理器包括：運動電磁輻射量設(shè)定單元、陀螺儀電磁輻射量設(shè)定單元、電磁輻射量選取執(zhí)行單元；

所述電磁輻射傳感器用于感應(yīng)搖桿周邊環(huán)境的電磁輻射量；

所述運動電磁輻射量設(shè)定單元用于設(shè)定執(zhí)行運動傳感器獲取動作數(shù)據(jù)的電磁輻射量范圍；

所述陀螺儀電磁輻射量設(shè)定單元用于設(shè)定執(zhí)行陀螺儀獲取動作數(shù)據(jù)的電磁輻射量范圍；

所述電磁輻射量選取執(zhí)行單元用于當搖桿周邊環(huán)境電磁輻射量在所述運動電磁輻射量設(shè)定單元設(shè)定的電磁輻射量范圍內(nèi)時，執(zhí)行運動傳感器獲取動作數(shù)據(jù)，或當搖桿周邊環(huán)境電磁輻射量在所述陀螺儀電磁輻射量設(shè)定單元設(shè)定的電磁輻射量范圍內(nèi)時，執(zhí)行陀螺儀獲取動作數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，還包括：電源模塊；

所述電源模塊用于給予搖桿內(nèi)部元件供電。

優(yōu)選地，還包括：與電源模塊連接的電源濾波電路；

所述電源濾波電路包括：共模扼流圈、濾波電容一、濾波電容二；

濾波電容一和濾波電容二分別設(shè)置在共模扼流圈的兩側(cè)。

優(yōu)選地，還包括：搖桿殼體；

所述搖桿殼體表面上設(shè)有導(dǎo)電橡膠條和橡膠片。

優(yōu)選地，還包括：與電源模塊連接的穩(wěn)壓電路；

所述穩(wěn)壓電路包括：穩(wěn)壓芯片、穩(wěn)壓濾波電容、穩(wěn)壓電阻一、穩(wěn)壓電阻二。

優(yōu)選地，還包括：通信隔離模塊、通信濾波電阻和通信濾波電容；

所述通信隔離模塊與所述CAN總線通信模塊連接。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

搖桿設(shè)有環(huán)境獲取模塊，環(huán)境獲取模塊用于獲取搖桿的使用環(huán)境參數(shù)，并將環(huán)境參數(shù)發(fā)送至中央處理器；中央處理器判別選取執(zhí)行運動傳感器獲取的絕對角度、絕對位移、絕對速度或選取執(zhí)行陀螺儀獲取的位移數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)、角度數(shù)據(jù)；從而解決搖桿使用的誤差大，動作延遲的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對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(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為具有方位采集的搖桿的整體示意圖；

圖2為電源濾波電路電路圖；

圖3為穩(wěn)壓電路電路圖；

圖4為通信隔離濾波電路圖。

具體實施方式

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂，下面將運用具體的實施例及附圖，對本發(fā)明保護的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而非全部的實施例?；诒緦＠械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本專利保護的范圍。

本實施例提供一種具有方位采集的搖桿，請參閱圖1所示，包括：中央處理器1、運動傳感器2、陀螺儀3、CAN總線通信模塊4、環(huán)境獲取模塊5、姿態(tài)輸出模塊6；

運動傳感器2包括：傾角角度檢測模塊21、卡爾曼濾波模塊22、速度位移映射模塊23；

傾角角度檢測模塊21，用于根據(jù)獲取到的重力加速度，按照三角函數(shù)算法，計算并轉(zhuǎn)換出傾角角度；

卡爾曼濾波模塊22用于對傾角角度進行濾波，得到絕對角度；

速度位移映射模塊23，用于根據(jù)絕對角度與時間的積分計算，確定絕對位移、絕對速度，并將絕對角度、絕對位移、絕對速度，通過CAN總線通信模塊發(fā)送至中央處理器1；

陀螺儀3包括：陀螺儀獲取模塊31、陀螺儀處理芯片32；

陀螺儀獲取模塊31用于獲取移動的角加速度值；

陀螺儀處理芯片32用于根據(jù)獲取的角加速度值以及時間值，得到搖桿在X軸、Y軸、Z軸上移動的位移數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)、角度數(shù)據(jù)，并通過CAN總線通信模塊4將位移數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)、角度數(shù)據(jù)發(fā)送至中央處理器1；

環(huán)境獲取模塊5用于判別搖桿的使用環(huán)境參數(shù)，并將環(huán)境參數(shù)發(fā)送至中央處理器；

中央處理器1用于接收速度位移映射模塊23發(fā)送的絕對角度、絕對位移、絕對速度以及陀螺儀處理芯片32發(fā)送的位移數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)、角度數(shù)據(jù)，并根據(jù)環(huán)境獲取模塊獲取搖桿的使用環(huán)境參數(shù)，判別選取執(zhí)行運動傳感器獲取的絕對角度、絕對位移、絕對速度或選取執(zhí)行陀螺儀獲取的位移數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)、角度數(shù)據(jù)；

姿態(tài)輸出模塊6用于根據(jù)中央處理器1發(fā)送的數(shù)據(jù)動作參數(shù)，執(zhí)行相應(yīng)的姿態(tài)動作。

由于運動傳感器2和陀螺儀3在不同的使用環(huán)境下，具有不同的誤差和延遲量，為了解決這個問題，搖桿設(shè)有環(huán)境獲取模塊5，環(huán)境獲取模塊5用于獲取搖桿的使用環(huán)境參數(shù)，并將環(huán)境參數(shù)發(fā)送至中央處理器1；中央處理器1判別選取執(zhí)行運動傳感器獲取的絕對角度、絕對位移、絕對速度或選取執(zhí)行陀螺儀獲取的位移數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)、角度數(shù)據(jù)；從而解決搖桿使用的誤差大，動作延遲的問題。

傾角角度檢測模塊21，根據(jù)獲取到的重力加速度，按照三角函數(shù)算法，計算并轉(zhuǎn)換出傾角角度的公式可以采用：

Ax＝g·sin(α)

Ay＝g·sin(β)

其中；Ax、Ay分別表示重力加速度輸出，

α、β分別表示傾斜角度。

α＝sin^-1(Ax/g)

β＝sin^-1(Ay/g)

這里還可以采用角度與時間的積分計算，

其中：表示為角度；表示為角速度；t表示為時間。

具體計算方式這里不做限定。

本實施例中，環(huán)境獲取模塊5包括：溫度傳感器；

中央處理器1包括：運動溫度范圍設(shè)定單元、陀螺儀溫度范圍設(shè)定單元、溫度選取執(zhí)行單元；

溫度傳感器用于感應(yīng)搖桿周邊的環(huán)境溫度；運動溫度范圍設(shè)定單元用于設(shè)定執(zhí)行運動傳感器獲取動作數(shù)據(jù)的溫度范圍；陀螺儀溫度范圍設(shè)定單元用于設(shè)定執(zhí)行陀螺儀獲取動作數(shù)據(jù)的溫度范圍；

溫度選取執(zhí)行單元用于當搖桿周邊的環(huán)境溫度在運動溫度范圍設(shè)定單元設(shè)定的溫度范圍內(nèi)時，執(zhí)行運動傳感器獲取動作數(shù)據(jù)，或當搖桿周邊的環(huán)境溫度在陀螺儀溫度范圍設(shè)定單元設(shè)定的溫度范圍內(nèi)時，執(zhí)行陀螺儀獲取動作數(shù)據(jù)。

具體的，例如在環(huán)境溫度為25℃時，分別對運動傳感器2和陀螺儀3進行的誤差量試驗，結(jié)果為運動傳感器2比陀螺儀3的誤差大，所以在環(huán)境溫度為25℃時，執(zhí)行陀螺儀3的獲取數(shù)據(jù)。在環(huán)境溫度為45℃和-15℃時，分別對運動傳感器2和陀螺儀3進行的誤差量試驗，結(jié)果為運動傳感器2比陀螺儀3的誤差大，所以環(huán)境溫度的改變，陀螺儀3影響較小，中央處理器1均采用陀螺儀3的獲取參數(shù)。

本實施例中，環(huán)境獲取模塊5包括：振動傳感器；

中央處理器1包括：運動振動量設(shè)定單元、陀螺儀振動量設(shè)定單元、振動量選取執(zhí)行單元；振動傳感器用于感應(yīng)搖桿的振動量；運動振動量設(shè)定單元用于設(shè)定執(zhí)行運動傳感器獲取動作數(shù)據(jù)的振動量范圍；陀螺儀振動量設(shè)定單元用于設(shè)定執(zhí)行陀螺儀獲取動作數(shù)據(jù)的振動量范圍；

振動量選取執(zhí)行單元用于當搖桿振動量在運動振動量設(shè)定單元設(shè)定的振動量范圍內(nèi)時，執(zhí)行運動傳感器獲取動作數(shù)據(jù)，或當搖桿振動量在陀螺儀振動量設(shè)定單元設(shè)定的振動量范圍內(nèi)時，執(zhí)行陀螺儀獲取動作數(shù)據(jù)。

具體的，例如搖桿在受到具有一定頻率，一定持續(xù)時間的振動時，搖桿在獲取參數(shù)時，受到振動干擾，這時，在受到相同振幅、相同頻率的振動條件下，運動傳感器2比陀螺儀3的誤差小，運動傳感器2影響較小，在受到振動的環(huán)境條件下，中央處理器1采用運動傳感器2的獲取參數(shù)。

本實施例中，環(huán)境獲取模塊5包括：電磁輻射傳感器；

中央處理器1包括：運動電磁輻射量設(shè)定單元、陀螺儀電磁輻射量設(shè)定單元、電磁輻射量選取執(zhí)行單元；電磁輻射傳感器用于感應(yīng)搖桿周邊環(huán)境的電磁輻射量；運動電磁輻射量設(shè)定單元用于設(shè)定執(zhí)行運動傳感器獲取動作數(shù)據(jù)的電磁輻射量范圍；陀螺儀電磁輻射量設(shè)定單元用于設(shè)定執(zhí)行陀螺儀獲取動作數(shù)據(jù)的電磁輻射量范圍；

電磁輻射量選取執(zhí)行單元用于當搖桿周邊環(huán)境電磁輻射量在運動電磁輻射量設(shè)定單元設(shè)定的電磁輻射量范圍內(nèi)時，執(zhí)行運動傳感器獲取動作數(shù)據(jù)，或當搖桿周邊環(huán)境電磁輻射量在陀螺儀電磁輻射量設(shè)定單元設(shè)定的電磁輻射量范圍內(nèi)時，執(zhí)行陀螺儀獲取動作數(shù)據(jù)。

具體的，例如搖桿在受到電磁場輻射的環(huán)境下使用時，搖桿在獲取參數(shù)時，受到電磁場輻射干擾，這時，在受到相同電磁場輻射條件下，運動傳感器2比陀螺儀3的誤差小，運動傳感器2影響較小，在受到電磁場輻射的環(huán)境條件下，中央處理器1采用運動傳感器2的獲取參數(shù)。

本實施例中，還包括：電源模塊8；電源模塊8用于給予搖桿內(nèi)部元件供電。

請參閱圖2所示，還包括：與電源模塊8連接的電源濾波電路；

電源濾波電路包括：共模扼流圈7、濾波電容一71、濾波電容二72；濾波電容一71和濾波電容二72分別設(shè)置在共模扼流圈7的兩側(cè)。這樣，電源中存在雜波或干擾波時，共模扼流圈7、濾波電容一71、濾波電容二72組成低通濾波器，可以有效的限制或濾除雜波。

本實施例中，請參閱圖3所示，還包括：與電源模塊連接的穩(wěn)壓電路；穩(wěn)壓電路包括：穩(wěn)壓芯片9、穩(wěn)壓濾波電容93、穩(wěn)壓電阻一91、穩(wěn)壓電阻二92。

本實施例中，參閱圖4所示，還包括：通信隔離模塊41、通信濾波電阻42和通信濾波電容43；通信隔離模塊41與CAN總線通信模塊4連接。

CAN總線通信是Controller Area Network的縮寫，即是控制器局域網(wǎng)，是一種串行通信協(xié)議，CAN能夠適應(yīng)各種惡劣的現(xiàn)場環(huán)境。

通信隔離模塊41采用CTM8250D通信隔離模塊，CTM8250D的主要功能是將CAN控制器的邏輯電平轉(zhuǎn)換為CAN總線的差分電平并且具有DC2500V的隔離功能，并且隔離CPU的CAN收發(fā)器與CAN總線。

本實施例中，還包括：搖桿殼體；搖桿殼體表面上設(shè)有導(dǎo)電橡膠條和橡膠片。這樣有效的屏蔽外界對搖桿自身的干擾。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參考即可

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。