WiSeMocap - беспроводная система захвата движения

WiSeMocap V.3 – система захвата движения на основе беспроводной сенсорной сети и инерциальных датчиков. Система является носимой – набор измерительных устройств крепятся к частям тела человека, движения которых нужно захватить. Наша команда разработала программные и аппаратные части  системы.

Для передачи данных от измерительных устройств к приемному устройству системы используется стандарт IEEE802.15.4.

Основные элементы системы:

  • Носимое измерительное устройство – используется для определения ориентации объектов. Для определения ориентации используются инерциальные модули, состоящие из трехосных датчиков: акселерометров, датчиков угловой скорости и магнитометров.
  • Приемное устройство – используется для формирования сети, управления носимыми измерительными устройствами и получения от них данных. Приемное устройство подключается к персональному компьютеру. С одним приемным устройством могут одновременно работать несколько носимых измерительных устройств.

В зависимости от решаемых задач узлы системы могут быть как автономными, так и соединены между собой проводными каналами связи.
Система может быть использована для отслеживания поворотов головы, рук, ног и других частей тела человека, а также различных технических устройств.

Преимущества системы:
система легко расширяема новыми измерительными устройствами, не требуется долгой подготовки для начала работы, не требуется специально подготовленного помещения для захвата движения. Система может быть легко встроена в существующие программные или аппаратные комплексы.

Области применения:

  • Виртуальная реальность.
  • Системы захвата движения (кинематограф и реклама).
  • Тренажерные комплексы.
  • Развлекательные и игровые приложения/аттракционы.
  • Робототехника.
  • Медицинские исследования.

Программное обеспечение:

  • Программная библиотека для разработчиков для встраивания в приложения и работы с данными об ориентации от измерительных устройств системы.
  • Программное обеспечение для визуализации движения на скелете человека – используется для визуализации движения от нескольких датчиков на иерархической трехмерной модели скелета человека.
  • Сервер VRPN для совместимости с существующими приложениями виртуальной реальности.
  • Пакет совместимости с игровым движком Unity3D – используется для быстрого встраивания системы в игровые проекты на движке Unity3D.
  • Программное обеспечение совместимости с Android используется для передачи данных об ориентации носимых измерительных устройств на смартфоны под управлением ОС Android по Wi-Fi, используя персональный компьютер.

Технические характеристики:

  • Носимое измерительное устройство:
    • Стандарт передачи данных: IEEE802.15.4.
    • Время непрерывной работы: не менее 4-х часов.
    • Размеры (OEM) ДхШхВ:
    • Вес (включая аккумулятор):
    • Дальность передачи данных: 10-25 м (в зависимости от расположения препятствий в помещении).
  • Инерциальный модуль:
    • Attitude & Heading:
      • Range: Heading, Roll: ±180 °
      • Range: Pitch: ±90 °
      • Static Accuracy (heading): < 2.0 °
      • Static Accuracy (pitch/roll): < 0.5 °
      • Angular Resolution: < 0.05 °
    • IMU - Angular Rate:
      • Range: ±2000 °/s
      • Linearity: < 0.1 % FS
      • Noise Density: 0.005 °/s /√Hz
      • Alignment Error: ±0.05 °
    • IMU – Magnetic:
      • Range: ±8 Gauss
      • Linearity: < 0.1 % FS
      • Noise Density: 140 µGauss/√Hz
      • Alignment Error: ±0.05 °
    • Accelerometer:
      • Acceleration: ±16 g
  • Приемное устройство:
    • Стандарт передачи данных: IEEE802.15.4.
    • Интерфейс: USB
    • Размеры (OEM) ДхШхВ:
    • Количество одновременно работающих носимых устройств: до 4 (в зависимости от частоты передачи данных по беспроводному каналу связи).

Проект поддержан Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.