基于FPGA的虚拟现实定位技术的研究

摘要

虚拟现实技术是目前计算机信息科学中的前沿学科,它集计算机图像处理、计算机心理学、人工智能、人机交互技术、传感器技术、网络等多种信息学科于一身。本文主要对虚拟现实技术中的定位传感器技术进行的研究,利用HMC5883L(三维磁阻传感器芯片)和ADXL345(三维重力加速度传感器芯片)对虚拟场景中物体的方位和朝向进行确定并通过以太网给虚拟场景主机发送数据。文中对硬件电路的设计提供了思路,并且对相应的电路模块进行了划分,最终成功设计了虚拟现实定位系统的硬件测量电路。
　　本文还讲述了利用了FPGA来驱动数据采集芯片的方法,同时介绍了使用以太网控制芯片LAN8700将采集的数据以UDP包的形式发送给上位机的详细软件设计过程。由于数据在不同姿态、地磁和重力加速度的情况下会出现误差,文章提出了详细的对于角度的修正方法和补偿算法,并且能通过FPGA对数据进行微调。
　　经过数据处理的修正,测试实验结果显示,目前定位硬件系统已经能够稳定工作并将定位精度控制在1度左右,达到了虚拟场景中定位物体姿态和方位的目的。

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1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外虚拟场景以及定位发展现状

1.3 课题研究内容

2 硬件定位系统原理介绍

2.1 三维磁阻传感器的原理

2.2 三轴重力加速度测量原理

2.3 本章小结

3 虚拟现实定位系统的硬件电路设计

3.1 FPGA核心处理模块

3.2 硬件电源模块

3.3 场景数据处理模块

3.4 以太网传输模块

3.5 虚拟场景系统电路PCB设计

3.6 本章小结

4 虚拟现实定位系统的软件代码设计

4.1 FPGA开发设计流程

4.2 HMC5883L数据采集模块

4.3 ADXL345数据采集模块

4.4 场景数据分析

4.5 以太网驱动模块

4.6 本章小结

5 结 论

参考文献

致谢