技术领域
[0001] 本实用新型涉及UWB定位领域，特别涉及一种基于UWB的指向交互装置。
相关背景技术
[0002] 在会议或教学课程中，往往需要演讲人拿工具，在屏幕上做一些指引操作。目前大部分演讲人都是使用激光笔来作为指向的工具。然而，在现有技术中，激光笔并不能和展示屏幕做互动，以及对演示的内容进行标注。而如果采用空中鼠标的话，又存在指向不直观，佩戴和操作方式不便捷的问题。因此需要一种既可以像激光笔一样精准的指向、又可以和屏幕进行交互并在屏幕上进行标记的基于UWB的指向交互装置。实用新型内容
[0003] 本实用新型的主要目的是提供一种既可以像激光笔一样精准的指向、又可以和屏幕进行交互并在屏幕上进行标记的基于UWB的指向交互装置。
[0004] 本实用新型提出一种基于UWB的指向交互装置，包括接收装置以及指向装置；
[0005] 所述接收装置包括显示屏幕以及设置在所述显示屏幕四个角上的UWB锚点，所述指向装置包括指向装置本体以及设置在所述指向装置前侧和后侧上的前天线和后天线；
[0006] 通过所述UWB锚点设置的位置得到显示屏幕位置函数，通过所述前天线和所述后天线与所述UWB锚点通信分别获得所述前天线和所述后天线的位置坐标，从而得到所述指向装置的第一指向向量，通过所述第一指向向量以及所述显示屏幕位置函数，从而得到所述指向装置指向方向在所述显示屏幕上的点的第一指向点位置坐标。
[0007] 优选地，所述指向装置上还包括惯性传感器。
[0008] 本实用新型的基于UWB的指向交互装置的有益效果为：
[0009] 1、通过采用前天线和后天线与设置在屏幕上的UWB锚点通信的方法来获得前天线和后天线的坐标，从而能够很容易的实现指向装置指向方向在所述显示屏幕上的点的第一指向点位置坐标这一设计目的。
[0010] 2、UWB方式计算方差大，但是没有累计误差，惯性传感器方差小但是有累计误差，采用卡尔曼滤波器将两个计算得到的结果融合，能够使得最终的结果更加准确。
具体实施方式
[0015] 应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0016] 参照图1至图2，提出本实用新型的基于UWB的指向交互装置的一实施例：
[0017] 一种基于UWB的指向交互装置，包括接收装置1以及指向装置2。
[0018] 接收装置1包括显示屏幕以及设置在显示屏幕四个角上的UWB锚点11。
[0019] 指向装置2包括指向装置本体、设置在指向装置本体前侧和后侧上的前天21线和后天线22以及设置在指向装备本体内的主控芯片、UWB标签24、惯性传感器以及射频开关23，UWB标签24通过射频开关23分别与前天线21和后天线22连接，UWB标签24和惯性传感器分别和主控芯片连接。
[0020] 采用该基于UWB的指向交互装置的具体方法如下：
[0021] 1)接收装置1构建三维坐标系并得到四个UWB锚点11在三维坐标系下的坐标，从而得到显示屏幕的在三维坐标系下的显示屏幕位置函数；
[0022] 2)前天线21和后天线22分别与UWB锚点11通信，从而分别得到前天线21和四个UWB锚点11的距离da1、da2、da3和da4，后天线22和四个UWB锚点11的距离db1、db2、db3和db4；
[0023] 3)前天线21在三维坐标系下的位置为(xa、ya、za)，后天线22在三维坐标系下的位置为(xb、yb、zb),
[0024] 前天线21和UWB锚点11的距离：
[0025]
[0026] 后天线22和UWB锚点11的距离：
[0027]
[0028] 前天线21和后天线22的估计坐标 并通过估计坐标 来构造观测矩阵H：
[0029]
[0030] 4)采用最小二乘法得到前天线21和后天线22的估计坐标：
[0031]
[0032] 其中g为：
[0033]
[0034] 5)前天线21和后天线22的天线距离为d，天线距离为已知且预写入了指向装置内，天线距离d：
[0035]
[0036]
[0037]
[0038] 利用含有约束的最小二乘法估计得到更为准确的标签前天线21和后天线22的最终估计坐标
[0039]
[0040] 6)通过最终估计坐标 能够得到前天线21和后天线22组成的第一指向向量，通过第一指向向量和显示屏幕位置函数得到第一指向点位置坐标；
[0041] 7)通过惯性传感器的姿态结算能够得到第二指向向量，并根据第二指向向量得到第二指向点位置坐标，通过卡尔曼滤波器将第一指向点位置坐标和第二指向点位置坐标能够得到准确的第三指向点位置坐标，UWB方式计算方差大，但是没有累计误差，惯性传感器方差小但是有累计误差，采用卡尔曼滤波器将两个结果融合，能够使得最终的结果更加准确。
[0042] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
