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伴随着显示器技术的发展,各种大屏幕终端在我们的生活中应用越来越广泛,基于传统鼠标的WIMP交互方式在使用时须要二维平面作为载体,当人们希望能够在三维空间中自由活动来与这些终端进行交互时,这种交互方式并不能给用户较好的交互体验。本文分析研究了国内外有关空中鼠标技术的研究现状,并分析总结了各种实现方式的优缺点。使用MEMS惯性传感器实现的空中鼠标硬件成本较低,对使用环境要求不高且用户体验良好,但是相关硬件一旦设计生产之后很难进行扩展,功能单一。便携式智能终端十分普及,硬件性能强大且搭载有智能系统,便于扩展,本文使用搭载的MEMS三轴陀螺仪、加速度计、磁强计,触摸屏的便携式智能终端作为客户端载体,分析用户的交互习惯,设计空中鼠标系统。对于低精度的MEMS陀螺仪,由于其精度有限在长时间运行后会产生较大的累积误差。本文对MEMS陀螺仪的输出数据进行采样分析,总结国内外现有的MEMS陀螺仪误差处理方法,分析几种MEMS陀螺仪误差处理算法:卡尔曼滤波、互补滤波、启发式漂移消减法的原理及其优缺点。针对设计的空中鼠标系统的特点设计了改进的算法:设置阈值来判断载体的姿态变化,当小于阈值时判定载体为静止状态,将此时陀螺仪的输出与加速度计和磁强计结算出来的输出差值作为陀螺仪误差,并更新启发式漂移消减法的补偿参数对陀螺仪的误差进行补偿,用滤除误差的陀螺仪数据与加速度计和磁强计解算出来的数据通过互补滤波进行融合。之后根据实际应用特点,设计动态实验和静态实验来验证算法效果,实验结果和数据分析都证明了改进后的算法有效地减小了MEMS陀螺仪输出的随机漂移,提高了空中鼠标系统长时间运行的稳定性。分析传统鼠标的交互行为,考虑用户的交互习惯,本文定义了用户常用的交互操作,设计用户交互事件流,通过纹理映射法根据用户的交互习惯设计交互映射。最后,以搭载Android系统的智能设备作为客户端载体,以个人电脑作为服务端载体设计实现空中鼠标系统,测试结果表明设计的空中鼠标系统使用方便、定位精确。