姿态采集设备和姿态同步系统
阅读：870发布：2020-05-11
专利汇可以提供姿态采集设备和姿态同步系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种 姿态 采集设备和姿态同步系统，包括 信号 转换组件和工作时设置于待测目标的预设 位置 上的采集组件；采集组件包括 底板 和 焊接 于底板上的空间速度采集 电路 、空间 磁场 采集电路、第一控 制芯 片和第一无线通信器；空间速度采集电路采集预设位置的空间 加速 度值和空间 角 速度 值；空间磁场采集电路采集预设位置的空间磁场值；外部分析设备对待测目标的动作姿态进行重建。采用本 申请 的技术方案，能够实时采集待测目标的预设位置上的空间加速度值、空间角速度值和空间磁场值等数据信息，实现了对于多 自由度 的关节运动捕捉，大大提高了采集 精度 ，而且本申请的采集组件设置在待测目标的预设位置上，不易受到外部环境的影响。，下面是姿态采集设备和姿态同步系统专利的具体信息内容。
1.一种姿态采集设备，其特征在于，包括信号转换组件和工作时设置于待测目标的预设位置上的采集组件；
所述采集组件包括底板和焊接于所述底板上的空间速度采集电路、空间磁场采集电路、第一控制芯片和第一无线通信器；
所述空间速度采集电路、所述空间磁场采集电路和所述第一无线通信器分别与所述第一控制芯片相连；
所述第一无线通信器和所述信号转换组件通过无线网络相连；
所述信号转换组件还与外部分析设备相连；
所述空间速度采集电路采集所述预设位置的空间加速度值和空间角速度值；
所述空间磁场采集电路采集所述预设位置的空间磁场值；
所述第一控制芯片控制所述第一无线通信器将所述空间加速度值、所述空间角速度值和所述空间磁场值发送给所述信号转换组件；
所述信号转换组件将所述空间加速度值、所述空间角速度值和所述空间磁场值转换后发送给所述外部分析设备，以使所述外部分析设备对所述待测目标的动作姿态进行重建。
2.根据权利要求1所述的姿态采集设备，其特征在于，所述采集组件还包括保护壳、隔离板和导热板；
所述隔离板、所述底板、所述空间速度采集电路、所述空间磁场采集电路、所述第一控制芯片和所述第一无线通信器分别设置在所述保护壳内；
所述隔离板的第一侧与所述底板上未焊接所述空间速度采集电路、所述空间磁场采集电路、所述第一控制芯片和所述第一无线通信器的一侧粘合，所述隔离板的第二侧与所述导热板的第一侧粘合，所述隔离板上设置有导热孔；
所述导热板的第二侧穿过所述保护壳，延伸至所述保护壳外，将所述保护壳内的热量散出。
3.根据权利要求2所述的姿态采集设备，其特征在于，所述采集组件还包括固定带；
所述保护壳可拆卸地设置在所述固定带上；
所述固定带的一端设置有粘带，所述固定带的另一端设置有与所述粘带对应的粘扣。
4.根据权利要求1所述的姿态采集设备，其特征在于，所述采集组件还包括电源管理器；
所述电源管理器焊接于所述底板上；
所述电源管理器包括拨动开关、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容和稳压芯片；
所述拨动开关的第一端和所述第一电容的第一端作为所述电源管理器的输入端连接供电电池；
所述拨动开关的第二端分别与所述第一电阻的第一端、所述第二电容的第一端、所述第三电容的第一端、所述稳压芯片的第一端和所述稳压芯片的第二端相连；
所述第一电阻的第二端分别与所述第一电容的第二端和所述第二电阻的第一端相连；
所述第一电容的第二端还与所述第一控制芯片相连；
所述第二电阻的第二端分别与所述第一电容的第一端、所述第二电容的第二端、所述第三电容的第二端、所述第四电容的第一端、所述第五电容的第一端和所述稳压芯片的第三端相连；
所述稳压芯片的第四端分别与所述第四电容的第二端和所述第五电容的第二端相连；
所述第五电容的第二端作为所述电源管理器的输出端，分别与所述空间速度采集电路、所述空间磁场采集电路、所述第一控制芯片和所述第一无线通信器相连，为所述空间速度采集电路、所述空间磁场采集电路、所述第一控制芯片和所述第一无线通信器提供驱动电源。
5.根据权利要求4所述的姿态采集设备，其特征在于，所述空间速度采集电路包括速度传感器芯片、第六电容、第七电容、第八电容和第九电容；
所述速度传感器芯片的第一端与所述第一控制芯片相连；
所述速度传感器芯片的第二端连接所述第六电容后接地；
所述速度传感器芯片的第三端与所述第七电容的第一端相连，所述速度传感器芯片的第四端与所述第七电容的第二端相连；
所述第七电容的第一端接地，所述第七电容的第二端与所述第五电容的第二端相连，接入所述驱动电源；
所述速度传感器芯片的第五端与所述第九电容的第一端相连，所述速度传感器芯片的第七端与所述第八电容的第一端相连；
所述速度传感器芯片的第六端分别与所述第九电容的第二端和所述第八电容的第二端相连后接地；
所述第八电容的第一端还与所述第五电容的第二端相连，接入所述驱动电源。
6.根据权利要求4所述的姿态采集设备，其特征在于，所述空间磁场采集电路包括磁场传感器芯片、第十电容、第十一电容、第十二电容和第十三电容；
所述磁场传感器芯片的第一端与所述述第一控制芯片相连；
所述磁场传感器芯片的第二端与所述第五电容的第二端相连，接入所述驱动电源；
所述第十电容的第一端与所述磁场传感器芯片的第二端相连，所述第十电容的第二端接地；
所述第十一电容的第一端与所述磁场传感器芯片的第五端相连，所述第十一电容的第二端分别与所述磁场传感器芯片的第四端和磁场传感器芯片的第六端相连后接地；
所述第十二电容的第一端与所述磁场传感器芯片的第三端相连，所述第十二电容的第二端与所述磁场传感器芯片的第七端相连；
所述磁场传感器芯片的第八端分别与所述磁场传感器芯片的第九端和所述第五电容的第二端相连，接入所述驱动电源；
所述第十三电容的第一端与所述磁场传感器芯片的第八端相连，所述第十三电容的第二端接地。
7.根据权利要求4所述的姿态采集设备，其特征在于，所述采集组件还包括状态指示灯；
所述状态指示灯分别与所述第五电容的第二端和所述第一控制芯片相连。
8.根据权利要求1所述的姿态采集设备，其特征在于，所述信号转换组件包括连接转换器、第二控制芯片和第二无线通信器；
所述连接转换器和所述第二无线通信器分别与所述第二控制芯片相连；
所述第一无线通信器和所述第二无线通信器通过无线网络相连；
所述连接转换器与所述外部分析设备相连。
9.根据权利要求1-8任一项所述的姿态采集设备，其特征在于，所述采集组件包括额头采集组件、腹部采集组件、背部采集组件、左大臂采集组件、左小臂采集组件、左手采集组件、左大腿采集组件、左小腿采集组件、左脚采集组件、右大臂采集组件、右小臂采集组件、右手采集组件、右大腿采集组件、右小腿采集组件和右脚采集组件。
10.一种姿态同步系统，其特征在于，包括上位机和如权利要求1-9任一项所述的姿态采集设备；
所述姿态采集设备的信号转换组件与所述上位机相连。
姿态采集设备和姿态同步系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及姿态同步技术领域，具体涉及一种姿态采集设备和姿态同步系统。
背景技术
[0002] 姿态采集设备是同步捕捉人或其他物体动作的设备，在产品推广、影视娱乐、军事、医疗等行业有广泛的应用。一般地，姿态采集设备包括机械采集设备、声学采集设备以及光学采集设备。其中机械采集设备通过对运动轨迹的测量与跟踪实现姿态采集，但是机械采集设备难以实现对于多自由度的关节运动捕捉，难以采集到精度较高的姿态信息；声学采集设备包括声波发送组件、声波接收组件和声波处理组件，通过声波对被测目标进行采集，但是由于声波的延迟，同样使得姿态采集的精度较低；而光学采集设备系统价格昂贵，系统使用过程中容易受到环境影响。
[0003] 因此，如何提高姿态采集设备的采集精度，降低环境对采集过程的影响，是本领域技术人员亟待解决的问题。实用新型内容
[0004] 有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种姿态采集设备和姿态同步系统，以克服目前姿态采集设备的采集精度低，外部环境对采集过程影响大的问题。
[0005] 为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：
[0008] 所述空间速度采集电路、所述空间磁场采集电路和所述第一无线通信器分别与所述第一控制芯片相连；
[0009] 所述第一无线通信器和所述信号转换组件通过无线网络相连；
[0010] 所述信号转换组件还与外部分析设备相连；
[0012] 所述空间磁场采集电路采集所述预设位置的空间磁场值；
[0013] 所述第一控制芯片控制所述第一无线通信器将所述空间加速度值、所述空间角速度值和所述空间磁场值发送给所述信号转换组件；
[0014] 所述信号转换组件将所述空间加速度值、所述空间角速度值和所述空间磁场值转换后发送给所述外部分析设备，以使所述外部分析设备对所述待测目标的动作姿态进行重建。
[0015] 进一步地，以上所述的姿态采集设备，所述采集组件还包括保护壳、隔离板和导热板；
[0016] 所述隔离板、所述底板、所述空间速度采集电路、所述空间磁场采集电路、所述第一控制芯片和所述第一无线通信器分别设置在所述保护壳内；
[0017] 所述隔离板的第一侧与所述底板上未焊接所述空间速度采集电路、所述空间磁场采集电路、所述第一控制芯片和所述第一无线通信器的一侧粘合，所述隔离板的第二侧与所述导热板的第一侧粘合，所述隔离板上设置有导热孔；
[0018] 所述导热板的第二侧穿过所述保护壳，延伸至所述保护壳外，将所述保护壳内的热量散出。
[0019] 进一步地，以上所述的姿态采集设备，所述采集组件还包括固定带；
[0020] 所述保护壳可拆卸地设置在所述固定带上；
[0021] 所述固定带的一端设置有粘带，所述固定带的另一端设置有与所述粘带对应的粘扣。
[0022] 进一步地，以上所述的姿态采集设备，所述采集组件还包括电源管理器；
[0023] 所述电源管理器焊接于所述底板上；
[0025] 所述拨动开关的第一端和所述第一电容的第一端作为所述电源管理器的输入端连接供电电池；
[0026] 所述拨动开关的第二端分别与所述第一电阻的第一端、所述第二电容的第一端、所述第三电容的第一端、所述稳压芯片的第一端和所述稳压芯片的第二端相连；
[0027] 所述第一电阻的第二端分别与所述第一电容的第二端和所述第二电阻的第一端相连；
[0028] 所述第一电容的第二端还与所述第一控制芯片相连；
[0029] 所述第二电阻的第二端分别与所述第一电容的第一端、所述第二电容的第二端、所述第三电容的第二端、所述第四电容的第一端、所述第五电容的第一端和所述稳压芯片的第三端相连；
[0030] 所述稳压芯片的第四端分别与所述第四电容的第二端和所述第五电容的第二端相连；
[0031] 所述第五电容的第二端作为所述电源管理器的输出端，分别与所述空间速度采集电路、所述空间磁场采集电路、所述第一控制芯片和所述第一无线通信器相连，为所述空间速度采集电路、所述空间磁场采集电路、所述第一控制芯片和所述第一无线通信器提供驱动电源。
[0033] 所述速度传感器芯片的第一端与所述第一控制芯片相连；
[0034] 所述速度传感器芯片的第二端连接所述第六电容后接地；
[0035] 所述速度传感器芯片的第三端与所述第七电容的第一端相连，所述速度传感器芯片的第四端与所述第七电容的第二端相连；
[0036] 所述第七电容的第一端接地，所述第七电容的第二端与所述第五电容的第二端相连，接入所述驱动电源；
[0037] 所述速度传感器芯片的第五端与所述第九电容的第一端相连，所述速度传感器芯片的第七端与所述第八电容的第一端相连；
[0038] 所述速度传感器芯片的第六端分别与所述第九电容的第二端和所述第八电容的第二端相连后接地；
[0039] 所述第八电容的第一端还与所述第五电容的第二端相连，接入所述驱动电源。
[0040] 进一步地，以上所述的姿态采集设备，所述空间磁场采集电路包括磁场传感器芯片、第十电容、第十一电容、第十二电容和第十三电容；
[0041] 所述磁场传感器芯片的第一端与所述述第一控制芯片相连；
[0042] 所述磁场传感器芯片的第二端与所述第五电容的第二端相连，接入所述驱动电源；
[0043] 所述第十电容的第一端与所述磁场传感器芯片的第二端相连，所述第十电容的第二端接地；
[0044] 所述第十一电容的第一端与所述磁场传感器芯片的第五端相连，所述第十一电容的第二端分别与所述磁场传感器芯片的第四端和磁场传感器芯片的第六端相连后接地；
[0045] 所述第十二电容的第一端与所述磁场传感器芯片的第三端相连，所述第十二电容的第二端与所述磁场传感器芯片的第七端相连；
[0046] 所述磁场传感器芯片的第八端分别与所述磁场传感器芯片的第九端和所述第五电容的第二端相连，接入所述驱动电源；
[0047] 所述第十三电容的第一端与所述磁场传感器芯片的第八端相连，所述第十三电容的第二端接地。
[0048] 进一步地，以上所述的姿态采集设备，所述采集组件还包括状态指示灯；
[0049] 所述状态指示灯分别与所述第五电容的第二端和所述第一控制芯片相连。
[0050] 进一步地，以上所述的姿态采集设备，所述信号转换组件包括连接转换器、第二控制芯片和第二无线通信器；
[0051] 所述连接转换器和所述第二无线通信器分别与所述第二控制芯片相连；
[0052] 所述第一无线通信器和所述第二无线通信器通过无线网络相连；
[0053] 所述连接转换器与所述外部分析设备相连。
[0054] 进一步地，以上所述的姿态采集设备，所述采集组件包括额头采集组件、腹部采集组件、背部采集组件、左大臂采集组件、左小臂采集组件、左手采集组件、左大腿采集组件、左小腿采集组件、左脚采集组件、右大臂采集组件、右小臂采集组件、右手采集组件、右大腿采集组件、右小腿采集组件和右脚采集组件。
[0055] 另一方面，本申请还提供了一种姿态同步系统，包括上位机和上述的姿态采集设备；
[0056] 所述姿态采集设备的信号转换组件与所述上位机相连。
[0057] 本实用新型的姿态采集设备和系统，包括信号转换组件和工作时设置于待测目标的预设位置上的采集组件；采集组件包括底板和焊接于底板上的空间速度采集电路、空间磁场采集电路、第一控制芯片和第一无线通信器；空间速度采集电路、空间磁场采集电路和第一无线通信器分别与第一控制芯片相连；第一无线通信器和信号转换组件通过无线网络相连；信号转换组件还与外部分析设备相连；空间速度采集电路采集预设位置的空间加速度值和空间角速度值；空间磁场采集电路采集预设位置的空间磁场值；第一控制芯片控制第一无线通信器将空间加速度值、空间角速度值和空间磁场值发送给信号转换组件；信号转换组件将空间加速度值、空间角速度值和空间磁场值转换后发送给外部分析设备，以使外部分析设备对待测目标的动作姿态进行重建。采用本申请的技术方案，能够实时采集待测目标的预设位置上的空间加速度值、空间角速度值和空间磁场值等数据信息，不仅没有信号延迟，还能够对待测目标不同的预设位置的数据信息进行采集，实现了对于多自由度的关节运动捕捉，大大提高了采集精度，而且本申请的采集组件设置在待测目标的预设位置上，直接获取预设位置的数据信息，不易受到外部环境的影响。附图说明
[0058] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0059] 图1是本实用新型姿态采集设备实施例一提供的电路图；
[0060] 图2是本实用新型姿态采集设备中采集组件的结构图；
[0061] 图3是本实用新型姿态采集设备实施例二提供的电路图；
[0062] 图4是图3中第一控制芯片的电路图；
[0063] 图5是图3中电源管理器的电路图；
[0064] 图6是图3中空间速度采集电路的电路图；
[0065] 图7是图3中空间磁场采集电路的电路图；
[0066] 图8是图3中状态指示灯的电路图；
[0067] 图9是图3中第一无线通信器的电路图；
具体实施方式
[0069] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
[0070] 图1是本实用新型姿态采集设备实施例一提供的电路图，图2是本实用新型姿态采集设备中采集组件的结构图。请参阅图1和图2，本实施例的姿态采集设备包括信号转换组件11和工作时设置于待测目标的预设位置上的采集组件12，采集组件12可以采集待测目标的预设位置的姿态数据，本实施例优选将人体作为待测目标，人的额头、腹部、背部、左大臂、左小臂、左手、左大腿、左小腿、左脚、右大臂、右小臂、右手、右大腿、右小腿和右脚共十五个位置作为预设位置。
[0071] 具体地，采集组件12包括底板1205和焊接于底板1205上的空间速度采集电路1201、空间磁场采集电路1202、第一控制芯片1203和第一无线通信器1204。其中，空间速度采集电路1201、空间磁场采集电路1202和第一无线通信器1204分别与第一控制芯片1203相连；第一无线通信器1204和信号转换组件11通过无线网络相连，信号转换组件11还与外部分析设备21相连。本实施例中，第一无线通信器1204优选2.4G无线通讯模组。
[0072] 本实施例中，空间速度采集电路1201可以采集额头、腹部、背部、左大臂、左小臂、左手、左大腿、左小腿、左脚、右大臂、右小臂、右手、右大腿、右小腿和右脚的空间加速度值和空间角速度值，空间磁场采集电路1202可以采集额头、腹部、背部、左大臂、左小臂、左手、左大腿、左小腿、左脚、右大臂、右小臂、右手、右大腿、右小腿和右脚的空间磁场值。第一控制芯片1203可以控制第一无线通信器1204将空间加速度值、空间角速度值和空间磁场值发送给信号转换组件11，信号转换组件11将空间加速度值、空间角速度值和空间磁场值等数据信息进行转换，转换完成后将空间加速度值、空间角速度值和空间磁场值发送给外部分析设备21，以使外部分析设备21可以根据转换后的额头、腹部、背部、左大臂、左小臂、左手、左大腿、左小腿、左脚、右大臂、右小臂、右手、右大腿、右小腿和右脚处的空间加速度值、空间角速度值和空间磁场值对人体的动作姿态进行重建。
[0073] 本实施例的姿态采集设备，包括信号转换组件11和工作时设置于待测目标的预设位置上的采集组件12；采集组件12包括底板1205和焊接于底板1205上的空间速度采集电路1201、空间磁场采集电路1202、第一控制芯片1203和第一无线通信器1204；空间速度采集电路1201采集预设位置的空间加速度值和空间角速度值；空间磁场采集电路1202采集预设位置的空间磁场值；信号转换组件11将空间加速度值、空间角速度值和空间磁场值转换后发送给外部分析设备21，以使外部分析设备21对待测目标的动作姿态进行重建。采用本申请的技术方案，能够实时采集待测目标的预设位置上的空间加速度值、空间角速度值和空间磁场值等数据信息，不仅没有信号延迟，还能够对待测目标不同的预设位置的数据信息进行采集，实现了对于多自由度的关节运动捕捉，提高了采集精度，而且本申请的采集组件12设置在待测目标的预设位置上，直接获取预设位置的数据信息，不易受到外部环境的影响。
[0074] 图3是本实用新型姿态采集设备实施例二提供的结构图。请参阅图2和图3，本实施例的采集组件12还包括保护壳1206、隔离板1207和导热板1208。
[0075] 其中，隔离板1207、底板1205、空间速度采集电路1201、空间磁场采集电路1202、第一控制芯片1203和第一无线通信器1204分别设置在保护壳1206内。保护壳1206可以避免各元器件在使用、存储或者转运过程中被损坏，还能降低尘土、光照等外部环境的影响，提高姿态采集设备的使用寿命。
[0076] 本实施例的底板1205一侧焊接有空间速度采集电路1201、空间磁场采集电路1202、第一控制芯片1203和第一无线通信器1204，另一侧与隔离板1207的第一侧粘合，隔离板1207的第二侧与导热板1208的第一侧粘合，为了使焊接在底板1205上各元器件产生的热量能够快速传递至导热板1208上，可以在隔离板1207上设置导热孔1209。导热板1208的第二侧可以穿过保护壳1206延伸至保护壳1206外，将保护壳1206内产生的热量散出，降低保护壳1206内的温度，导热板1208可以使用铝板等导热快的材料。
[0077] 进一步地，本实施例的采集组件12还包括固定带1210，保护壳1206可以可拆卸的设置在固定带1210上，因此在对固定带1210进行清洁或消毒时可以将保护壳1206拆卸下来，避免保护壳1206内的元器件由于沾水受潮而损坏，在运输过程中也可以将保护壳1206拆卸下来分开储运，能够节省储运空间，节省储运成本。
[0078] 本实施例的固定带1210一端可以设置粘带12101，固定带1210的另一端可以设置与粘带12101对应的粘扣12102，而且固定带1210可以使用弹性透气材质，本实施例可以根据待测目标的体型调节粘带12101和粘扣12102的重合长度，进而调节固定带1210的松紧度，因此可以适应不同身型的待测目标。
[0079] 图4是图3中第一控制芯片的电路图。请参阅图4，本实施例的第一控制芯片1203可以包括单片机U1、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十二电容C22、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和晶振Y。
[0080] 本实施例中，单片机U1的型号优选为STM32F401CBU6。单片机U1包括1-49号引脚，每个引脚的类型、通讯方式以及单片机U1与第一控制芯片1203中其他元器件的连接关系请参考图4。
[0081] 需要注意的是，本实施例中，第十五电容C15和第十六电容C16优选为10pF，第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、第二十一电容C21和第二十二电容C23优选为0.1μF，第二十电容C20优选为10μF；晶振Y优选为8M；第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8优选为10KR 5％。
[0082] 进一步地，本实施例的采集组件12还包括电源管理器1211，电源管理器1211同样可以焊接于底板1205上。
[0083] 本实施例中，电源管理器1211的输入端可以连接供电电池，本实施例中，供电电池优选为聚合物锂电池；电源管理器1211的输出端可以分别与空间速度采集电路1201、空间磁场采集电路1202、第一控制芯片1203和第一无线通信器1204相连，为空间速度采集电路1201、空间磁场采集电路1202、第一控制芯片1203和第一无线通信器1204提供驱动电源。
[0084] 具体地，图5是图3中电源管理器的电路图，请参阅图5，本实施例的电源管理器1211包括拨动开关K、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和稳压芯片U2。本实施例中，稳压芯片U2的型号优选为RT9013，包括1-5号引脚，稳压芯片U2的1号引脚为IN，作为本实施例中稳压芯片U2的第一端，稳压芯片U2的2号引脚为EN，作为本实施例中稳压芯片U2的第二端，稳压芯片U2的3号引脚为GND，作为本实施例中稳压芯片U2的第三端，稳压芯片U2的4号引脚为OUT，作为本实施例中稳压芯片U2的第四端，稳压芯片U2的5号引脚为NC。
[0085] 其中，拨动开关K的第一端和第一电容C1的第一端作为电源管理器1211的输入端连接供电电池其中，拨动开关K的第一端连接供电电池正极VBAT+，第一电容C1的第一端连接供电电池负极VBAT-；拨动开关K的第二端与第一电阻R1的第一端、第二电容C2的第一端、第三电容C3的第一端、稳压芯片U2的第一端和稳压芯片U2的第二端相连；第一电阻R1的第二端和第一电容C1的第二端、第二电阻R2的第一端相连；第一电容C1的第二端还与第一控制芯片1203相连，本实施例中，优选第一电容C1的第二端与第一控制芯片1203中单片机U1的10号引脚相连；第二电阻R2的第二端分别与第一电容C1的第一端、第二电容C2的第二端、第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端、第五电容C5的第一端和稳压芯片U2的第三端相连；稳压芯片U2的第四端分别与第四电容C4的第二端和第五电容C5的第二端相连。
[0086] 其中，第五电容C5的第二端可以作为电源管理器1211的输出端，分别与空间速度采集电路1201、空间磁场采集电路1202、第一控制芯片1203和第一无线通信器1204相连，为空间速度采集电路1201、空间磁场采集电路1202、第一控制芯片1203和第一无线通信器1204提供驱动电源。本实施例中，第五电容C5的第二端与第一控制芯片1203连接时，优选与图4中的端点A相连。本实施例的电源管理器1211的输出端输出的电压优选为3V。
[0087] 本实施例中，第一电容C1优选为0.1μF，第二电容C2和第五电容C5优选为10μF，第三电容C3和第四电容C4优选为1μF，第一电阻R1和第二电阻R2优选为50KR。
[0088] 进一步地，图6是图3中空间速度采集电路的电路图。请参阅图6，本实施例的空间速度采集电路1201可以包括速度传感器芯片U3、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9。本实施例中，速度传感器芯片U3的型号优选为MPU6050。MPU6050作为全球首例整合性6轴运动处理组件，相较于多组件方案，免除了组合陀螺仪与加速器时间轴之差的问题，减少了大量的封装空间，采用MPU6050芯片能够有效减小本实施例的姿态采集设备的尺寸，使用户携带更方便，对用户的运动影响更小。本实施例的速度传感器芯片U3包括1-24号引脚，每个引脚的类型和通讯方式请参阅图6，此处不做赘述。
[0089] 其中，速度传感器芯片U3的第一端与第一控制芯片1203相连，本实施例的速度传感器芯片U3的第一端包括速度传感器芯片U3的11号引脚、速度传感器芯片U3的12号引脚、速度传感器芯片U3的23号引脚和速度传感器芯片U3的24号引脚，示例性地，速度传感器芯片U3的11号引脚可以与第一控制芯片1203中单片机U1的25号引脚相连，速度传感器芯片U3的12号引脚可以与第一控制芯片1203中单片机U1的26号引脚相连，速度传感器芯片U3的23号引脚可以与第一控制芯片1203中单片机U1的42号引脚相连，速度传感器芯片U3的24号引脚可以与第一控制芯片1203中单片机U1的43号引脚相连。
[0090] 具体地，速度传感器芯片U3的20号引脚作为本实施例速度传感器芯片U3的第二端；速度传感器芯片U3的18号引脚作为本实施例速度传感器芯片U3的第三端，速度传感器芯片U3的13号引脚作为本实施例速度传感器芯片U3的第四端；速度传感器芯片U3的10号引脚作为本实施例速度传感器芯片U3的第五端；速度传感器芯片U3的9号引脚作为本实施例速度传感器芯片U3的第六端；速度传感器芯片U3的8号引脚作为本实施例速度传感器芯片U3的第七端。
[0091] 速度传感器芯片U3的第二端连接第六电容C6后接地；速度传感器芯片U3的第三端与第七电容C7的第一端相连，速度传感器芯片U3的第四端与第七电容C7的第二端相连；第七电容C7的第一端接地，第七电容C7的第二端与第五电容的第二端相连，接入驱动电源；速度传感器芯片U3的第五端与第九电容C9的第一端相连，速度传感器芯片U3的第七端与第八电容C8的第一端相连；速度传感器芯片U3的第六端分别与第九电容C9的第二端和第八电容C8的第二端相连后接地；第八电容C8的第一端还与第五电容C5的第二端相连，接入驱动电源。
[0092] 本实施例中，第六电容C6优选为2.2nF，第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9优选为0.1μF。
[0093] 进一步地，图7是图3中空间磁场采集电路的电路图。请参阅图7，本实施例的空间磁场采集电路1202包括磁场传感器芯片U4、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12和第十三电容C13。本实施例中，磁场传感器芯片U4的型号优选为HMC5883，HMC5883是一种表面贴装的高集成模块，并带有数字接口的弱磁传感器芯片HMC5883包括最先进的高分辨率HMC118X系列磁阻传感器，并附带霍尼韦尔专利的集成电路包括放大器、自动消磁驱动器、偏差校准、能使罗盘精度控制在1°～2°的12位模数转换器、简易的I2C系列总线接口。HMC5883是采用无铅表面封装技术，尺寸为3.0×3.0×0.9mm，采用HMC5883芯片同样也能够有效减小本实施例的姿态采集设备的尺寸，对用户的运动影响小。本实施例的磁场传感器芯片U4包括1-16号引脚，每个引脚的类型和通讯方式请参阅图7，此处不做赘述。
[0094] 其中，磁场传感器芯片U4的第一端与第一控制芯片1203相连。本实施例的磁场传感器芯片U4的第一端包括磁场传感器芯片U4的1号引脚、磁场传感器芯片U4的15号引脚和磁场传感器芯片U4的16号引脚，示例性地，磁场传感器芯片U4的1号引脚可以与第一控制芯片1203中单片机U1的42号引脚相连，磁场传感器芯片U4的16号引脚可以与第一控制芯片1203中单片机U1的43号引脚相连，磁场传感器芯片U4的15号引脚可以与第一控制芯片1203中单片机U1的27号引脚相连。
[0095] 具体地，本实施例中磁场传感器芯片U4的13号引脚作为本实施例磁场传感器芯片U4的第二端，磁场传感器芯片U4的12号引脚作为本实施例磁场传感器芯片U4的第三端，磁场传感器芯片U4的11号引脚作为本实施例磁场传感器芯片U4的第四端，磁场传感器芯片U4的10号引脚作为本实施例磁场传感器芯片U4的第五端，磁场传感器芯片U4的9号引脚作为本实施例磁场传感器芯片U4的第六端，磁场传感器芯片U4的8号引脚作为本实施例磁场传感器芯片U4的第七端，磁场传感器芯片U4的4号引脚作为本实施例磁场传感器芯片U4的第八端。
[0096] 磁场传感器芯片U4的第二端与第五电容C5的第二端相连，接入驱动电源；第十电容C10的第一端与磁场传感器芯片U4的第二端相连，第十电容C10的第二端接地；第十一电容C11的第一端与磁场传感器芯片U4的第五端相连，第十一电容C11的第二端分别与磁场传感器芯片U4的第四端和磁场传感器芯片U4的第六端相连后接地；第十二电容C12的第一端与磁场传感器芯片U4的第三端相连，第十二电容C12的第二端与磁场传感器芯片U4的第七端相连；磁场传感器芯片U4的第八端分别与磁场传感器芯片U4的第九端和第五电容C5的第二端相连，接入驱动电源；第十三电容C13的第一端与磁场传感器芯片U4的第八端相连，第十三电容C13的第二端接地。
[0097] 本实施例中，第十电容C10和第十三电容C13优选为0.1μF，第十一电容C11优选为4.7μF，第十二电容C12优选为0.22μF。
[0098] 进一步地，本实施例的采集组件12还包括状态指示灯1212，状态指示灯1212分别与第五电容的第二端和所述第一控制芯片1203相连。图8是图3中状态指示灯1212的电路图，请参阅图8，本实施例的状态指示灯1212可以包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、红光二极管Red、绿光二极管Greer和蓝光二极管Blue。
[0099] 其中，红光二极管Red的第一端、绿光二极管Greer的第一端和蓝光二极管Blue的第一端均与第五电容C5的第二端相连，输入3V的电流。红光二极管Red的第二端通过第三电阻R3与第一控制芯片1203的11号引脚相连；绿光二极管Greer的第二端通过第四电阻R4与第一控制芯片1203的12号引脚相连；蓝光二极管Blue的第二端通过第四电阻R4与第一控制芯片1203的13号引脚相连。
[0100] 本实施例中，红光二极管Red、绿光二极管Greer和蓝光二极管Blue的型号优选为0603RGB，第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5优选为1KR。
[0101] 图9是图3中第一无线通信器的电路图。请参阅图9，本实施例的第一无线通信器1204包括无线模组RF和第十四电容C14。
[0102] 本实施例的无线模组RF优选型号为E01-ML01SP2的射频模块。具体地，本实施例的无线模组RF可以包括1-8号引脚，对应的，1号引脚为VCC引脚、2号引脚为CE引脚、3号引脚为CSN引脚、4号引脚为SCK引脚、5号引脚为MOSI引脚、6号引脚为MISO引脚、7号引脚为IRO引脚、8号引脚为GND引脚，无线模组RF每个引脚的通讯方式请参阅图9，此处不做赘述。其中，第十四电容C14的第一端与无线模组RF的1号引脚相连，第十四电容C14的第二端与无线模组RF的8号引脚相连后接地。无线模组RF的1号引脚还与第五电容C5的第二端相连，接入驱动电源。
[0103] 示例性地，本实施例中单片机U1使用SPI接口与无线模组RF进行数据交互，具体地，无线模组RF的2号引脚可以与第一控制芯片1203中单片机U1的33号引脚相连，无线模组RF的3号引脚可以与第一控制芯片1203中单片机U1的29号引脚相连，无线模组RF的4号引脚可以与第一控制芯片1203中单片机U1的15号引脚相连，无线模组RF的5号引脚可以与第一控制芯片1203中单片机U1的17号引脚相连，无线模组RF的6号引脚可以与第一控制芯片1203中单片机U1的16号引脚相连，无线模组RF的7号引脚可以与第一控制芯片1203中单片机U1的32号引脚相连。
[0104] 本实施例中，第十四电容C14优选为1μF。
[0105] 进一步地，本实施例的信号转换组件11包括连接转换器111、第二控制芯片112和第二无线通信器113，连接转换器111和第二无线通信器113分别与第二控制芯片112相连，第一无线通信器1204和第二无线通信器113通过无线网络相连，连接转换器111与外部分析设备21相连。
[0106] 第二无线通信器113可以与第一无线通信器1204通过无线射频网络进行数据交互，接收第一无线通信器1204发送的空间加速度值、空间角速度值和空间磁场值等数据信息。本实施例的第二控制芯片112控制连接转换器111将空间加速度值、空间角速度值和空间磁场值等数据信息进行转换，转换完成后将转换后的空间加速度值、空间角速度值和空间磁场值发送给外部分析设备21，以使外部分析设备21可以根据转换后的空间加速度值、空间角速度值和空间磁场值对待测目标的动作姿态进行重建。
[0107] 本实施例的信号转换组件11还包括转换指示灯114和转换电源管理器115，转换指示灯114和转换电源管理器115分别与第二控制芯片112相连，转换电源管理器115还分别与连接转换器111、第二无线通信器113和指示灯114相连，为连接转换器111、第二控制芯片112、第二无线通信器113和指示灯114提供驱动电源。
[0108] 具体地，本实施例中第二控制芯片112、第二无线通信器113、转换指示灯114和转换电源管理器115的电路图以及各元器件的型号分别与第一控制芯片1203、第一无线通信器1204、状态指示灯1212和电源管理器1211对应相同，此部分可以参考图3、图4、图5、图8和图9，本实施例不做赘述。
[0109] 图10是图3中连接转换器的与外部分析设备通讯接口的电路图。请参阅图10，需要注意的是，本实施例的连接转换器111优选为UART接口，UART接口进一步采用TTL连接转换器与外部分析设备21相连。UART接口包括1-6号引脚，UART接口的1号引脚与转换电源管理器115的输出端相连，接入3V电流。连接转换器的与外部分析设备通讯接口电路请参阅图10。
[0110] 进一步地，本实施例的采集组件包括额头采集组件、腹部采集组件、背部采集组件、左大臂采集组件、左小臂采集组件、左手采集组件、左大腿采集组件、左小腿采集组件、左脚采集组件、右大臂采集组件、右小臂采集组件、右手采集组件、右大腿采集组件、右小腿采集组件和右脚采集组件，可以采集人体额头、腹部、背部、左大臂、左小臂、左手、左大腿、左小腿、左脚、右大臂、右小臂、右手、右大腿、右小腿和右脚共十五个位置的空间加速度值、空间角速度值和空间磁场值，通过对不同的预设位置的数据信息进行采集，实现了对于多自由度的关节运动捕捉，使得数据采集的过程精度更高，姿态同步精度更高。
[0111] 本实施例的姿态采集设备包括保护壳1206，可以保护元器件不受损坏，保护壳1206可拆卸设置在固定带1210上，可以避免在清洁固定带1210时元器件沾水受潮，还能够节省储运空间，采集组件12还包括导热板1208，可以将保护壳1206内产生的热量散出，降低保护壳1206内的温度；本实施例的采集组件12还包括电源管理器1211，为其他元器件提供驱动电源，本实施例的采集组件12还包括状态指示灯1212，通过状态指示灯1212可以指示采集组件12的工作状态，使工作人员进一步了解数据信息采集情况。采用本申请的技术方案，还能够实时采集待测目标的预设位置上的空间加速度值、空间角速度值和空间磁场值等数据信息，不仅没有信号延迟，还能够对待测目标不同的预设位置的数据信息进行采集，实现了对于多自由度的关节运动捕捉，提高了采集精度，而且本申请的采集组件12设置在待测目标的预设位置上，直接获取预设位置的数据信息，不易受到外部环境的影响。
[0112] 进一步地，本实施例还提供了一种姿态同步系统，包括上位机和以上实施例的姿态采集设备。其中姿态采集设备的信号转换组件与上位机通过无线网络相连，进行数据传输。
[0113] 本实施例中，姿态采集设备可以采集待测目标的预设位置的空间加速度值、空间角速度值和空间磁场值，具体地，本实施例的姿态采集设备包括额头采集组件、腹部采集组件、背部采集组件、左大臂采集组件、左小臂采集组件、左手采集组件、左大腿采集组件、左小腿采集组件、左脚采集组件、右大臂采集组件、右小臂采集组件、右手采集组件、右大腿采集组件、右小腿采集组件和右脚采集组件，可以采集人体额头、腹部、背部、左大臂、左小臂、左手、左大腿、左小腿、左脚、右大臂、右小臂、右手、右大腿、右小腿和右脚共十五个预设位置的空间加速度值、空间角速度值和空间磁场值，并将空间加速度值、空间角速度值和空间磁场值发送给上位机。
[0114] 上位机可以基于惯性捷联算法，根据空间加速度值、空间角速度值和空间磁场值对待测目标的额头、腹部、背部、左大臂、左小臂、左手、左大腿、左小腿、左脚、右大臂、右小臂、右手、右大腿、右小腿和右脚的动作姿态进行重建，并通过unity3显示3D人体动画效果，准确还原人体动作。
[0115] 本实施例的姿态同步系统，包括上位机和以上实施例的姿态采集设备。其中姿态采集设备的信号转换组件与上位机通过无线网络相连，进行数据传输。采用本实施例的技术方案，能够实时采集待测目标的预设位置上的空间加速度值、空间角速度值和空间磁场值等数据信息，不仅没有信号延迟，还能够对待测目标不同的预设位置的数据信息进行采集，实现了对于多自由度的关节运动捕捉，大大提高了采集精度，而且本申请的采集组件设置在待测目标的预设位置上，直接获取预设位置的数据信息，不易受到外部环境的影响。
[0116] 可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
[0117] 需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
[0118] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0119] 尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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