姿态是一个坐标系相对于另一个坐标系的位置关系,步伐识别属于虚拟现实技术中姿态估计的一部分,在虚拟现实技术的发展过程中,姿态估计识别是替代传统的桌面鼠标键盘进行人机交互方法的延伸,其在航天、军事领域应用最早并且在该领域取得了一定的研究成果。虚拟现实技术在船舶方面的应用,传统的桌面模拟器缺乏沉浸式体验,文章基于体感技术进行情景交互的虚拟轮机系统搭建进行了研究与应用。针对现有的轮机虚拟现实交互技术中,使用的光电传感器采集实训人员姿态,要求参与者动作幅度不能太小,导致了交互过程中人员的疲惫。此外只能在光电传感器感应区域内进行训练,距离过远灵敏度下降。文中基于欧拉角法,利用加速度计和陀螺仪获得三轴加速度以及三轴角速率数据,由于陀螺仪在静态情况下输出的三轴角速率信息中包含常值以及随机漂移误差,借鉴卡尔曼滤波算法思想,设计出一种开环的融合加速度值与陀螺仪值算法,估计出当前时刻的角度最优值,采用欧拉角法表示出现实世界中的人员步伐姿态角,实验计算出权重得到最优的步伐姿态估计。然后用一种三维建模软件MAYA建立虚拟的工人运动模型并导入Unity3D环境中,编写模型的视景相机的交互脚本文件最终实现现实中实训人员的步伐姿态与虚拟现实场景中工人/摄像机一致的效果。最后设计硬件装置,包含加速度计和陀螺仪微机械传感器、红外传感器距离提醒、MCU,使用编写设计的算法、避碰提醒和通信程序,将设计的步伐识别装置穿在脚上,实现对现实世界中的实训人员步伐姿态检测,将步伐姿态信息封装后无线发送至上位机与虚拟现实机舱系统情景交互。