基于VR设备中IMU的头部姿态感知算法研究

摘要：

随着头戴式显示设备的发展,基于虚拟现实(VR)的教育培训随之流行开来;在基于VR设备的教育培训中,存在用户与设备间进行交互的场景;在这些场景中,VR设备对使用者头部姿态的感知尤为重要;为了保证较高的姿态解算精度,同时降低系统的计算量,设计了4种基于头戴式惯性测量单元(IMU)的姿态解算方法,并对比了这4种算法的姿态解算精度和运算效率;实验结果表明,相比于其他三种算法,使用四元数微分方程的三阶泰勒展开递推式更新四元数,同时利用间接扩展卡尔曼滤波器融合地磁信息进行修正的姿态解算方法保证了较高的解算精度和较少的运算时间;该基于地磁修正+三阶泰勒展开法的头部姿态感知算法计算所得欧拉角与SBG公司生产的IG-500N型号IMU中提供的姿态角具有1.1×10-2度的总体平均偏差,且该算法使用Matlab R2013a平台计算14 000组数据的耗时为5.1 s.

关键词：虚拟现实、惯性测量单元、姿态解算、三阶泰勒展开递推式、间接扩展卡尔曼滤波器、地磁融合

所属期刊栏目：28

分类号：TP398(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家科技重大专项2018ZX06906012

在线出版日期：2021-02-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：139-143