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    • 专利摘要:
    一種慣性感測輸入裝置包括運動感測模組、狀態判定模組、姿態估測模組、座標轉換模組、重力消除模組、積分運算模組、資料儲存模組、軌跡修正模組與軌跡去除模組。當慣性感測輸入裝置於運動時間區段時，座標轉換模組依據姿態估測模組所估測的旋轉姿態將運動感測模組所量測的相對加速度轉為絕對加速度。積分運算模組依據重力消除模組所校正的絕對加速度計算出速度與位移並儲存於資料儲存模組。當狀態判定模組檢測出第K個運動時間區段時，軌跡修正模組修正位移軌跡。軌跡去除模組移除位移軌跡的輔助軌跡，以輸出主要軌跡。其中，K為設定值。
    公开号:TW201314497A
    申请号:TW101111898
    申请日:2012-04-03
    公开日:2013-04-01
    发明作者:Chia-Yu Wang；Ching-Hsiang Tu；Chih-Tsung Chiang；Chih-Kai Chiu
    申请人:Ind Tech Res Inst；
    IPC主号:G06F3-00
    专利说明:
    慣性感測輸入裝置、系統及其方法
    本提案係關於一種慣性感測輸入裝置、系統及其方法，特別關於一種可應用於三維空間的慣性感測輸入裝置、系統及其方法。
    一般而言，資訊產品(Computer products)、通信產品(Communication products)與消費性電子產品(Consumer Electronics products)的輸入裝置種類有許多種，較為常見的是鍵盤、滑鼠或觸控面板。其中，輸入裝置多半限制於二維平面的操作。
    近幾年來，隨著科技產業的快速演進，各種產品皆朝向微小化發展。加速度計、陀螺儀等慣性感測裝置於體積上也逐漸趨向小型化，使得慣性感測裝置可整合至可攜式輸入裝置中，於是可攜式輸入裝置可以不需要額外連接感測元件即可直接進行量測與輸入。此外，三軸的慣性感測裝置可於三維空間中進行操作與量測。
    然而，習知小型化慣性感測裝置所量測的加速度估測位移軌跡的方法容易因加速度的量測誤差經由二次積分後造成估測位移軌跡的發散。當配置有習知小型化慣性感測裝置的可攜式輸入裝置應用於以文字書寫做為信息(data)輸入的資訊產品、通信產品或消費性電子產品時，存在因位移軌跡的發散而無法重現或辨識可攜式裝置所輸入的圖形或文字。因此，習知小型化慣性感測裝置於位移軌跡的估測有一定的困難度。
    鑒於以上問題，本提案提出一種慣性感測輸入裝置、系統及其方法，藉以解決先前技術因加速度的誤差經過二次積分運算而造成位移軌跡發散的問題。
    依據本提案所揭露之慣性感測輸入裝置的一實施例，慣性感測輸入裝置包括一運動感測模組、一狀態判定模組、一姿態估測模組、一座標轉換模組、一重力消除模組、一積分運算模組、一資料儲存模組與一軌跡修正模組。運動感測模組量測慣性感測輸入裝置的一運動信號，運動信號包括慣性感測輸入裝置的一相對加速度。狀態判定模組比較運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出慣性感測輸入裝置的至少一運動時間區段與運動時間區段的一第一時間與一第二時間。其中運動時間區段係為慣性感測輸入裝置於靜止狀態轉換成運動狀態的時間點至慣性感測輸入裝置於該運動狀態轉換成靜止狀態的時間點。其中，靜止狀態轉換成運動狀態的時間點為一第一時間，運動狀態轉換成靜止狀態的時間點為一第二時間。
    當慣性感測輸入裝置於運動時間區段時，姿態估測模組依據運動時間區段的運動信號估測慣性感測輸入裝置的一旋轉姿態。座標轉換模組依據運動時間區段的旋轉姿態將運動時間區段的相對加速度轉換成一絕對加速度。重力消除模組依據一重力加速度校正運動時間區段的絕對加速度，以去除重力的影響。積分運算模組依據校正後運動時間區段的絕對加速度、第一時間與第二時間計算慣性感測輸入裝置於運動時間區段的一速度與一位移。資料儲存模組儲存慣性感測輸入裝置於運動時間區段的第一時間、第二時間、速度與位移。當狀態判定模組檢測出第K個運動時間區段的第二時間時，資料儲存模組輸出K個運動時間區段的K個第一時間、K個第二時間、K個速度與K個位移至軌跡修正模組。軌跡修正模組依據K個第一時間、K個第二時間、K個速度與K個位移計算出慣性感測輸入裝置於K個運動時間區段的一位移軌跡，並進行一非線性修正。其中，K為一預先設定之正整數(即K為一設定值且K為大於或等於一的整數)，非線性修正係利用一N次方程式進行位移軌跡的修正，N為大於二的整數。
    依據本提案所揭露之慣性感測輸入裝置的一實施例，慣性感測輸入裝置包括一運動感測模組、一狀態判定模組、一姿態估測模組、一座標轉換模組、一重力消除模組、一積分運算模組、一資料儲存模組、一軌跡修正模組與一軌跡去除模組。運動感測模組量測慣性感測輸入裝置的一運動信號，運動信號包括慣性感測輸入裝置的一相對加速度。狀態判定模組比較運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出慣性感測輸入裝置的至少二運動時間區段與每一運動時間區段的一第一時間與一第二時間。其中每一運動時間區段係為慣性感測輸入裝置於靜止狀態轉換成運動狀態的第一時間至慣性感測輸入裝置於該運動狀態換成靜止狀態轉的第二時間。
    當慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段，姿態估測模組依據每一運動時間區段的運動信號估測慣性感測輸入裝置的一旋轉姿態。座標轉換模組依據每一運動時間區段的旋轉姿態將每一運動時間區段的相對加速度轉換成一絕對加速度，重力消除模組依據一重力加速度校正每一運動時間區段的絕對加速度，以去除重力的影響。積分運算模組依據校正後每一運動時間區段的絕對加速度、第一時間與第二時間計算慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段的一速度與一位移，資料儲存模組儲存慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段的第一時間、第二時間、速度與位移。當狀態判定模組檢測出第K個運動時間區段的第二時間時，資料儲存模組輸出K個運動時間區段的K個第一時間、K個第二時間、K個速度與K個位移至軌跡修正模組。軌跡修正模組依據K個第一時間、K個第二時間、K個速度與K個位移計算出慣性感測輸入裝置於K個運動時間區段的一位移軌跡，並進行一修正程序以修正位移軌跡。其中，K為一設定值且為大於或等於二的整數。軌跡去除模組移除修正後的位移軌跡中第K個運動時間區段的一輔助軌跡，以輸出一主要軌跡。
    依據本提案所揭露之慣性感測輸入裝置的一實施例，慣性感測輸入裝置包括一運動感測模組、一狀態判定模組、一資料儲存模組、一姿態估測模組、一座標轉換模組、一重力消除模組、一積分運算模組與一軌跡修正模組。運動感測模組量測慣性感測輸入裝置的一運動信號，運動信號包括慣性感測輸入裝置的一相對加速度。狀態判定模組比較運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出慣性感測輸入裝置的至少一運動時間區段與運動時間區段的一第一時間與一第二時間。其中，運動時間區段係為慣性感測輸入裝置於靜止狀態轉換成運動狀態的第一時間至慣性感測輸入裝置於該運動狀態換成靜止狀態轉的第二時間。當慣性感測輸入裝置於運動時間區段時，資料儲存模組儲存慣性感測輸入裝置於運動時間區段的第一時間、第二時間與運動信號。
    當狀態判定模組檢測出第K個運動時間區段的第二時間時，資料儲存模組輸出K個第一時間、K個第二時間與K個運動信號至姿態估測模組。姿態估測模組依據每一運動時間區段的運動信號估測慣性感測輸入裝置的一旋轉姿態，K為一預先設定之正整數(即K為一設定值且K為大於或等於一的整數)。座標轉換模組依據K個旋轉姿態將K個相對加速度轉換成K個絕對加速度。重力消除模組依據一重力加速度校正K個絕對加速度，以去除重力的影響，積分運算模組依據校正後的K個絕對加速度、K個第一時間與K個第二時間計算慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段的一速度與一位移。軌跡修正模組依據K個第一時間、K個第二時間、K個速度與K個位移計算出慣性感測輸入裝置於K個運動時間區段的一位移軌跡，並進行一非線性修正。其中，非線性修正係利用一N次方程式進行位移軌跡的修正，N為大於二的整數。
    依據本提案所揭露之慣性感測輸入裝置的一實施例，慣性感測輸入裝置包括一運動感測模組、一狀態判定模組、一資料儲存模組、一姿態估測模組、一座標轉換模組、一重力消除模組、一積分運算模組、一軌跡修正模組與一軌跡去除模組。運動感測模組量測該慣性感測輸入裝置的一運動信號，運動信號包括慣性感測輸入裝置的一相對加速度。狀態判定模組比較運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出慣性感測輸入裝置的至少二運動時間區段與每一運動時間區段的一第一時間與一第二時間。其中，每一運動時間區段係為慣性感測輸入裝置於靜止狀態轉換成運動狀態的第一時間至慣性感測輸入裝置於該運動狀態換成靜止狀態轉的第二時間。
    當慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段時，資料儲存模組儲存慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段的第一時間、第二時間與運動信號。當狀態判定模組檢測出第K個運動時間區段的第二時間時，資料儲存模組輸出K個運動信號至姿態估測模組。姿態估測模組依據K個運動時間區段的K個運動信號估測慣性感測輸入裝置的K個旋轉姿態，K為一設定值且為大於或等於二的整數。座標轉換模組依據K個旋轉姿態將K個相對加速度轉換成K個絕對加速度。重力消除模組依據一重力加速度校正K個絕對加速度，以去除重力的影響，積分運算模組依據校正後的K個絕對加速度、K個第一時間與K個第二時間計算慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段的一速度與一位移。軌跡修正模組依據K個第一時間、K個第二時間、K個速度與K個位移計算出慣性感測輸入裝置於K個運度時間區段的一位移軌跡，並進行一修正程序以修正位移軌跡。軌跡去除模組移除修正後的位移軌跡中第K個運動時間區段的一輔助軌跡，以輸出一主要軌跡。
    依據本提案所揭露之慣性感測輸入系統的一實施例，慣性感測輸入系統包括一啟動停止模組與一慣性感測輸入裝置。慣性感測輸入裝置包括一運動感測模組、一狀態判定模組、一資料儲存模組、一姿態估測模組、一座標轉換模組、一重力消除模組、一積分運算模組與一軌跡修正模組。啟動停止模組用以輸出一啟動信號與一停止信號。當啟動停止模組輸出啟動信號時，運動感測模組量測慣性感測輸入裝置的一運動信號，運動信號包括慣性感測輸入裝置的一相對加速度。狀態判定模組比較運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出慣性感測輸入裝置的至少一運動時間區段。其中，運動時間區段係為慣性感測輸入裝置於靜止狀態轉換成運動狀態的一第一時間至慣性感測輸入裝置於該運動狀態換成靜止狀態轉的一第二時間。
    當慣性感測輸入裝置於運動時間區段時，姿態估測模組依據運動時間區段的運動信號估測慣性感測輸入裝置的一旋轉姿態。座標轉換模組依據運動時間區段的旋轉姿態將運動時間區段的相對加速度轉換成一絕對加速度，重力消除模組依據一重力加速度校正運動時間區段的絕對加速度，以去除重力的影響。積分運算模組依據校正後運動時間區段的絕對加速度、第一時間與第二時間計算慣性感測輸入裝置於運動時間區段的一速度與一位移。資料儲存模組儲存慣性感測輸入裝置於運動時間區段的第一時間、第二時間、速度與位移。當啟動停止模組輸出停止信號時，軌跡修正模組依據狀態判定模組所檢測出的M個運動時間區段的M個第一時間、M個第二時間、M個速度與M個位移計算出慣性感測輸入裝置於M個運動時間區段的一位移軌跡，並進行一修正程序以修正位移軌跡。其中M係為慣性感測輸入裝置自啟動停止模組輸出啟動信號的時間點至啟動停止模組輸出停止信號的時間點所經過的運動時間區段數量。其中，啟動停止模組輸出啟動信號的時間點為一第三時間，啟動停止模組輸出停止信號的時間點為一第四時間。
    依據本提案所揭露之慣性感測輸入系統的一實施例，慣性感測輸入系統包括一啟動停止模組與一慣性感測輸入裝置。慣性感測輸入裝置包括一運動感測模組、一狀態判定模組、一資料儲存模組、一姿態估測模組、一座標轉換模組、一重力消除模組、一積分運算模組與一軌跡修正模組。啟動停止模組用以輸出一啟動信號與一停止信號。當啟動停止模組輸出啟動信號時，運動感測模組量測慣性感測輸入裝置的一運動信號，運動信號包括慣性感測輸入裝置的一相對加速度。狀態判定模組比較運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出慣性感測輸入裝置的至少一運動時間區段。其中，運動時間區段係為慣性感測輸入裝置於靜止狀態轉換成運動狀態的一第一時間至慣性感測輸入裝置於該運動狀態換成靜止狀態轉的一第二時間。
    當慣性感測輸入裝置於運動時間區段時，資料儲存模組儲存慣性感測輸入裝置於運動時間區段的運動信號。當啟動停止模組輸出停止信號時，姿態估測模組依據狀態判定模組所檢測出的M個運動時間區段的M個運動信號估測慣性感測輸入裝置的M個旋轉姿態。其中M係為慣性感測輸入裝置自啟動停止模組輸出啟動信號的一第三時間至啟動停止模組輸出停止信號的一第四時間所經過的運動時間區段數量。座標轉換模組依據M個旋轉姿態將M個相對加速度轉換成M個絕對加速度，重力消除模組依據重力加速度校正M個絕對加速度，以去除重力的影響。積分運算模組依據校正後的M個絕對加速度以及M個運動時間區段的M個第一時間與M個第二時間計算慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段的一速度與一位移。軌跡修正模組依據M個第一時間、M個第二時間、M個速度與M個位移計算出慣性感測輸入裝置於M個運動時間區段的一位移軌跡，並進行一修正程序以修正位移軌跡。
    依據本提案所揭露之慣性感測輸入方法的一實施例，慣性感測輸入方法包括藉由一運動感測模組量測一慣性感測輸入裝置的一運動信號，運動信號包括慣性感測輸入裝置的一相對加速度。藉由一狀態判定模組比較運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出慣性感測輸入裝置的至少一運動時間區段與運動時間區段的一第一時間與一第二時間，其中，運動時間區段係為慣性感測輸入裝置於靜止狀態轉換成運動狀態的第一時間至慣性感測輸入裝置於運動狀態換成靜止狀態轉的第二時間。當慣性感測輸入裝置於運動時間區段時，藉由一姿態估測模組依據運動時間區段的運動信號估測慣性感測輸入裝置的一旋轉姿態。藉由一座標轉換模組依據運動時間區段的旋轉姿態將運動時間區段的相對加速度轉換成一絕對加速度。藉由一重力消除模組依據一重力加速度校正運動時間區段的絕對加速度，以去除重力的影響。
    藉由一積分運算模組依據運動時間區段的絕對加速度、第一時間與第二時間計算慣性感測輸入裝置於運動時間區段的一速度與一位移。藉由一資料儲存模組儲存慣性感測輸入裝置於運動時間區段的第一時間、第二時間、速度與位移。當狀態判定模組檢測出第K個運動時間區段的第二時間時，資料儲存模組輸出K個運動時間區段的K個第一時間、K個第二時間、K個速度與K個位移至軌跡修正模組。軌跡修正模組依據K個第一時間、K個第二時間、K個速度與K個位移計算出慣性感測輸入裝置於K個運動時間區段的一位移軌跡，並進行一非線性修正。其中，K為一預先設定之正整數(即K為一設定值且K為大於或等於一的整數)，非線性修正係利用一N次方程式進行位移軌跡的修正，N為大於二的整數。
    依據本提案所揭露之慣性感測輸入方法的一實施例，慣性感測輸入方法包括藉由一運動感測模組量測一慣性感測輸入裝置的一運動信號，運動信號包括慣性感測輸入裝置的一相對加速度。藉由一狀態判定模組比較運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出慣性感測輸入裝置的至少二運動時間區段與每一運動時間區段的一第一時間與一第二時間。其中，每一運動時間區段係為慣性感測輸入裝置於靜止狀態轉換成運動狀態的第一時間至慣性感測輸入裝置於運動狀態換成靜止狀態轉的第二時間。當慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段，藉由一姿態估測模組依據每一運動時間區段的運動信號估測慣性感測輸入裝置的一旋轉姿態。
    藉由一座標轉換模組依據每一運動時間區段的旋轉姿態將每一運動時間區段的相對加速度轉換成一絕對加速度。藉由一重力消除模組依據一重力加速度校正每一運動時間區段的絕對加速度，以去除重力的影響。藉由一積分運算模組依據每一運動時間區段的絕對加速度、第一時間與第二時間計算慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段的的一速度與一位移。藉由一資料儲存模組儲存慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段的第一時間、第二時間、速度與位移。當狀態判定模組檢測出第K個運動時間區段的第二時間時，資料儲存模組輸出K個運動時間區段的K個第一時間、K個第二時間、K個速度與K個位移至一軌跡修正模組，藉由軌跡修正模組依據K個第一時間、K個第二時間、K個速度與K個位移計算出慣性感測輸入裝置於K個運動時間區段的一位移軌跡，並進行一修正程序以修正位移軌跡。其中K為一設定值且為大於或等於二的整數。藉由一軌跡去模組移除修正後的位移軌跡中第K個運動時間區段的一輔助軌跡，以輸出一主要軌跡。
    依據本提案所揭露之慣性感測輸入方法的一實施例，慣性感測輸入方法包括藉由一運動感測模組量測一慣性感測輸入裝置的一運動信號，運動信號包括慣性感測輸入裝置的一相對加速度。藉由一狀態判定模組比較運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出慣性感測輸入裝置的至少一運動時間區段與運動時間區段的一第一時間與一第二時間。其中，運動時間區段係為慣性感測輸入裝置於靜止狀態轉換成運動狀態的第一時間至慣性感測輸入裝置於運動狀態換成靜止狀態轉的第二時間，K為一預先設定之正整數(即K為一設定值且K為大於或等於一的整數)。當慣性感測輸入裝置於運動時間區段時，藉由一資料儲存模組儲存慣性感測輸入裝置於運動時間區段的第一時間、第二時間與運動信號。當狀態判定模組檢測出第K個運動時間區段的第二時間時，資料儲存模組輸出K個運動信號至一姿態估測模組，藉由姿態估測模組依據每一運動時間區段的運動信號估測慣性感測輸入裝置的一旋轉姿態。
    藉由一座標轉換模組依據K個旋轉姿態將K個相對加速度換成K個絕對加速度。藉由一重力消除模組依據一重力加速度校正K個絕對加速度，以去除重力的影響。藉由一積分運算模組依據校正後的K個絕對加速度以及K個運動時間區段的K個第一時間與K個第二時間計算慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段的一速度與一位移。藉由一軌跡修正模組依據K個第一時間、K個第二時間、K個速度與K個位移計算出慣性感測輸入裝置於K個運度時間區段的一位移軌跡，並進行一非線性修正。其中，非線性修正係利用一N次方程式進行位移軌跡的修正，N為大於二的整數。
    依據本提案所揭露之慣性感測輸入方法的一實施例，慣性感測輸入方法包括藉由一運動感測模組量測一慣性感測輸入裝置的一運動信號，運動信號包括慣性感測輸入裝置的一相對加速度。藉由一狀態判定模組比較運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出慣性感測輸入裝置的至少二運動時間區段與每一運動時間區段的一第一時間與一第二時間。其中，每一運動時間區段係為慣性感測輸入裝置於靜止狀態轉換成運動狀態的第一時間至慣性感測輸入裝置於運動狀態換成靜止狀態轉的第二時間。當慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段時，藉由一資料儲存模組儲存慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段的第一時間、第二時間與運動信號。當狀態判定模組檢測出第K個運動時間區段的第二時間時，資料儲存模組輸出K個運動信號至一姿態估測模組，藉由姿態估測模組依據每一運動時間區段的運動信號估測慣性感測輸入裝置的一旋轉姿態，K為一設定值且為大於或等於二的整數。
    藉由一座標轉換模組依據K個旋轉姿態將K個相對加速度轉換成K個絕對加速度。藉由一重力消除模組依據一重力加速度校正K個絕對加速度，以去除重力的影響。藉由一積分運算模組依據校正後的K個絕對加速度以及K個運動時間區段的K個第一時間與K個第二時間計算慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段的一速度與一位移。藉由一軌跡修正模組依據K個第一時間、K個第二時間、K個速度與K個位移計算出慣性感測輸入裝置於K個運度時間區段的一位移軌跡，並進行一修正程序以修正該位移軌跡。藉由一軌跡去模組移除修正後的位移軌跡中第K個運動時間區段的一輔助軌跡，以輸出一主要軌跡。
    依據本提案所揭露之慣性感測輸入方法的一實施例，慣性感測輸入方法包括當一啟動停止模組輸出一啟動信號時，藉由一運動感測模組量測一慣性感測輸入裝置的一運動信號，運動信號包括慣性感測輸入裝置的一相對加速度。藉由一狀態判定模組比較運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出慣性感測輸入裝置的至少一運動時間區段。其中，運動時間區段係為慣性感測輸入裝置於靜止狀態轉換成運動狀態的一第一時間至慣性感測輸入裝置於運動狀態換成該靜止狀態轉的一第二時間。當慣性感測輸入裝置於運動時間區段時，藉由一姿態估測模組依據運動時間區段的運動信號估測慣性感測輸入裝置的一旋轉姿態。藉由一座標轉換模組依據運動時間區段的旋轉姿態將運動時間區段的相對加速度轉換成一絕對加速度。藉由一重力消除模組依據一重力加速度校正運動時間區段的絕對加速度，以去除重力的影響。
    藉由一積分運算模組依據校正後運動時間區段的絕對加速度、第一時間與第二時間計算慣性感測輸入裝置於運動時間區段的一速度與一位移。儲存慣性感測輸入裝置於運動時間區段的第一時間、第二時間、速度與位移於一資料儲存模組。當啟動模組輸出一停止信號時，藉由一軌跡修正模組依據狀態判定模組所檢測出的M個運動時間區段的M個第一時間、M個第二時間、M個速度與M個位移計算出該慣性感測輸入裝置於M個運動時間區段的一位移軌跡，並進行一修正程序以修正位移軌跡。其中M係為慣性感測輸入裝置自啟動停止模組輸出啟動信號的時間點至啟動停止模組輸出停止信號的時間點所經過的運動時間區段數量。其中，啟動停止模組輸出啟動信號的時間點為一第三時間，啟動停止模組輸出停止信號的時間點為一第四時間。
    依據本提案所揭露之慣性感測輸入方法的一實施例，慣性感測輸入方法包括當一啟動停止模組輸出一啟動信號時，藉由一運動感測模組量測該慣性感測輸入裝置的一運動信號，運動信號包括慣性感測輸入裝置的一相對加速度。藉由一狀態判定模組比較運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出慣性感測輸入裝置的至少一運動時間區段。其中，運動時間區段係為慣性感測輸入裝置於靜止狀態轉換成運動狀態的一第一時間至慣性感測輸入裝置於運動狀態換成靜止狀態轉的一第二時間。當慣性感測輸入裝置於運動時間區段時，儲存慣性感測輸入裝置於運動時間區段的第一時間、第二時間與運動信號於一資料儲存模組。當啟動模組輸出一停止信號時，藉由姿態估測模組依據狀態判定模組所檢測出的M個運動時間區段的M個運動信號估測慣性感測輸入裝置的M個旋轉姿態。其中M係為慣性感測輸入裝置自啟動停止模組輸出啟動信號的一第三時間至啟動停止模組輸出停止信號的一第四時間所經過的運動時間區段數量。藉由一座標轉換模組依據M個旋轉姿態將M個相對加速度轉換成M個絕對加速度。藉由一重力消除模組依據一重力加速度校正M個絕對加速度，以去除重力的影響。藉由一積分運算模組依據校正後的M個絕對加速度以及M個運動時間區段的M個第一時間與M個第二時間計算慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段的一速度與一位移。藉由一軌跡修正模組依據M個第一時間、M個第二時間、M個速度與M個位移計算出慣性感測輸入裝置於M個運動時間區段的一位移軌跡，並進行一修正程序以修正位移軌跡。
    在慣性感測輸入裝置、系統及其方法的一實施例中，運動信號另可包括慣性感測輸入裝置的一角速度。
    在慣性感測輸入裝置、系統及其方法的一實施例中，運動信號另可包括慣性感測輸入裝置的一環境磁場。
    在慣性感測輸入裝置、系統及其方法的一實施例中，當狀態判定模組檢測出第K個運動時間區段的第二時間時，慣性感測輸入裝置位於慣性感測輸入裝置的一起始位置或一預設結束位置。
    在慣性感測輸入裝置、系統及其方法的一實施例中，當啟動停止模組輸出停止信號時，慣性感測輸入裝置位於慣性感測輸入裝置的一起始位置或一預設結束位置。
    依據本提案所揭露之慣性感測輸入裝置、系統及其方法，可藉由慣性感測輸入裝置於第K個運動時間區段的第二時間時位於起始位置或預設結束位置的設定，修正依據每一運動時間區段的速度與位移所計算出來的位移軌跡，以輸出精準度較高的位移軌跡。可藉由軌跡去除模組的設定，將多餘的輔助軌跡分離並移除，以輸出精準度較高的主要軌跡。可藉由啟動停止模組的設定，使得運動時間區段的數量不受限制，而增加慣性感測輸入裝置所輸出的位移軌跡之複雜度。
    以上關於本提案的內容說明及以下之實施方式的說明係用以示範及解釋本提案的精神及原理，並且提供本提案的專利申請範圍更進一步的解釋。
    本提案所揭露之慣性感測輸入裝置、系統及其方法可應用於數位筆、手機、遙控器或簡報器等任何可於三維空間運作的可攜式輸入裝置，然而為了方便說明，以下實施例係以慣性感測輸入裝置、系統及其方法應用於數位筆為例，但以下實施例並非用以限定本提案。
    請參照「第1圖」，係為依據本提案所揭露之慣性感測輸入裝置應用於數位筆的立體結構示意圖。在本實施例中，慣性感測輸入裝置100可應用於無線的數位筆50，數位筆50中具有由X’方向、Y’方向與Z’方向所組成的相對座標系統，相對座標系統係可利用數位筆50的筆尖為參考原點。數位筆50所在的三維空間具有由X方向、Y方向與Z方向所組成的絕對座標系統，絕對座標係以一固定位置(例如空間的任一點)為固定原點。其中X’方向、Y’方向與Z’方向相互垂直，X方向、Y方向與Z方向相互垂直。
    請參照「第2圖」，係為依據「第1圖」之慣性感測輸入裝置的第一實施例結構方塊示意圖。在本實施例中，慣性感測輸入裝置100包括運動感測模組102、姿態估測模組104、座標轉換模組106、重力消除模組108、狀態判定模組110、積分運算模組112、資料儲存模組113與軌跡修正模組114。運動感測模組102耦接狀態判定模組110、座標轉換模組106與姿態估測模組104，姿態估測模組104耦接座標轉換模組106，座標轉換模組106耦接重力消除模組108。重力消除模組108耦接積分運算模組112。資料儲存模組113耦接狀態判定模組110、積分運算模組112與軌跡修正模組114。狀態判定模組110耦接積分運算模組112。
    在本實施例中，運動感測模組102可包括但不限於加速度計，其中加速度計用以量測慣性感測輸入裝置100於相對座標系統中X’方向、Y’方向與Z’方向的相對加速度ax’、ay’與az’，但本實施例並非用以限定本提案。舉例而言，運動感測模組102亦可包括但不限於陀螺儀(Gyroscope)、磁力計(Magnetometer)或電子羅盤(Compass)，可依據實際需求進行調整。其中，陀螺儀用以量測慣性感測輸入裝置100於相對座標系統中X’方向、Y’方向與Z’方向的角速度bx’、by’與bz’。磁力計(Magnetometer)或電子羅盤(Compass)用以量測慣性感測輸入裝置100於相對座標系統中X’方向、Y’方向與Z’方向的環境磁場cx’、cy’與cz’。當運動感測模組102量測慣性感測輸入裝置100於相對座標系統中X’方向、Y’方向與Z’方向的資訊(例如但不限於角速度bx’、by’與bz’與環境磁場cx’、cy’與cz’)越多，越有利於慣性感測輸入裝置100的位移軌跡修正。
    請參照「第1圖」、「第2圖」與「第3圖」，「第3圖」係為依據「第2圖」之慣性感測輸入裝置的一實施例慣性感測輸入方法流程示意圖。慣性感測輸入方法包括：步驟202：藉由運動感測模組量測慣性感測輸入裝置的運動信號，運動信號包括慣性感測輸入裝置的相對加速度；步驟204：藉由狀態判定模組比較運動信號的變化量與預定值的大小，以判斷慣性感測輸入裝置為靜止狀態或運動狀態，並檢測出慣性感測輸入裝置的至少一運動時間區段與運動時間區段的第一時間與第二時間；步驟206：當慣性感測輸入裝置於運動時間區段，藉由姿態估測模組依據運動時間區段的運動信號估測慣性感測輸入裝置的旋轉姿態；步驟208：藉由座標轉換模組依據運動時間區段的旋轉姿態將運動時間區段的相對加速度轉換成絕對加速度；步驟210：藉由重力消除模組依據重力加速度校正運動時間區段的絕對加速度；步驟212：藉由積分運算模組依據校正後運動時間區段的絕對加速度、第一時間與第二時間計算慣性感測輸入裝置運動時間區段的速度與位移；步驟214：藉由資料儲存模組儲存慣性感測輸入裝置於運動時間區段的第一時間、第二時間、速度與位移；以及步驟216：當狀態判定模組檢測出第K個運動時間區段的第二時間時，資料儲存模組輸出K個運動時間區段的K個第一時間、K個第二時間、K個速度與K個位移至軌跡修正模組，軌跡修正模組依據K個第一時間、K個第二時間、K個速度與K個位移計算出慣性感測輸入裝置於K個運動時間區段的位移軌跡，並進行非線性修正以修正位移軌跡，其中，K為設定值且為大於或等於一的整數，非線性修正係利用N次方程式進行位移軌跡的修正，N為大於二的整數。
    上述步驟202所述之運動信號Sm可包括但不限於相對加速度ax’、ay’與az’。舉例而言，運動信號Sm亦可包括角速度bx’、by’與bz’或環境磁場cx’、cy’與cz’，可依據實際運動感測模組102的設定而進行調整。
    上述步驟204所述之靜止狀態與運動狀態的判定係利用運動信號Sm於時序上的變化量分別與預定值的大小進行比較。舉例而言，運作狀態的判定可只利用相對加速度ax’於時序上的變化量與預定值THs(ax’)進行比較，其中，相對加速度ax’於時序上的變化量可為但不限於或，其中假如i<l，則。當或時，狀態判定模組110判定慣性感測輸入裝置100為靜止狀態；當或時，狀態判定模組110判定慣性感測輸入裝置100為運動狀態，但本實施例並非用以限定本提案。換句話說，運作狀態的判定亦可利用運動信號Sm中相對加速度ax’、ay’與az’、角速度bx’、by’與bz’或環境磁場cx’、cy’與cz’其中之一以上個參數於時序上的變化量與相對應的預定值進行比較。當上述運動信號Sm中越多參數於時序上的變化量與相對應的預定值進行比較時，狀態判定模組110判定慣性感測輸入裝置100為靜止狀態或運動狀態的精準度越高。
    此外，上述步驟204所述之運動時間區段係為慣性感測輸入裝置100於靜止狀態轉換成運動狀態的第一時間TS至慣性感測輸入裝置100於運動狀態換成靜止狀態轉的第二時間TF。舉例而言，當慣性感測輸入裝置100於時間t0之前皆為靜止狀態，於時間t0至t1之間為運動狀態，於時間t1至t2為靜止狀態，於時間t2至t3為運動狀態，於時間t3至t4為靜止狀態時，則時間t0至t1之間與時間t2至t3之間為慣性感測輸入裝置100的運動時間區段，在本實施例中，運動時間區段的數量可為但不限於一個，也就是說，運動時間區段的數量亦可為三個。需注意的是，在本實施例中，慣性感測輸入裝置100於運動時間區段時才可執行步驟206至步驟214，若慣性感測輸入裝置100於非運動時間區段時則不進行任何步驟。
    當慣性感測輸入裝置100於運動時間區段(即慣性感測輸入裝置100的運作狀態為運動狀態)，姿態估測模組104係利用運動感測模組102所量測出的運動信號Sm計算慣性感測輸入裝置100的旋轉姿態(即步驟206)。其中，當慣性感測輸入裝置100的運作狀態為靜止狀態時，相對加速度ax’、ay’與az’等同於重力加速度在相對座標系統中X’方向、Y’方向與Z’方向的分量。
    於步驟208中，座標轉換模組106藉由相對座標系統與絕對座標系統之間的旋轉姿態轉換將相對加速度ax’、ay’與az’轉換成絕對加速度ax、ay與az。
    於步驟210中，重力加速度g亦會對運動感測模組102所輸出的相對加速度ax’、ay’與az’產生影響，故可於步驟208之後，藉由重力消除模組108校正絕對加速度ax、ay與az，以消除重力加速度g對絕對加速度ax、ay與az的影響，但本實施例並非用以限定本提案。也就是說，可於執行步驟208之前，先利用重力消除模組108校正相對加速度ax’、ay’與az’，再執行步驟208，以輸出不受重力加速度g影響的絕對加速度ax、ay與az。
    積分運算模組112係將被重力消除模組108校正後的絕對加速度ax、ay與az以及狀態判定模組110所檢測出運動時間區段的第一時間與第二時間進行一次積分與二次積分而分別計算出慣性感測輸入裝置100的速度vx、vy、vz與位移px、py、pz(即步驟212)。
    在本實施例中，K可等於1，因此，當狀態判定模組110檢測出P個運動時間區段時，慣性輸入裝置100則輸出P個修正後的位移軌跡，其中P為正整數，但本實施例並非用以限定本提案。換句話說，當K等於2且狀態判定模組110檢測出F個運動時間區段時，慣性輸入裝置100則輸出個修正後的位移軌跡，其中F為正數且為偶數。
    此外，步驟216所述之N次方程式可為但不限於f(t)=a0+a1(t-t0)+a2(t-t0)2+...+aN-1(t-t0)N-1+aN(t-t0) N ，其中a0、a1、a2、...、aN-1與aN為預定係數，t0為第一個運動時間區段的第一時間，N為大於二的整數。舉例而言，假設慣性感測輸入裝置100經由積分運算模組112所計算出的位移為p=(px,py,pz)，慣性感測輸入裝置100經由軌跡修正模組114修正位移軌跡後所計算出的位移為pm=(pmx,pmy,pmz)。因此，pm(t)-p(t)=f(t)。由於f(t)=a0+a1(t-t0)+a2(t-t0)2+...+aN-1(t-t0)N-1+ aN(t-t0) N 需符合起始條件f(t0)=pm(t0)-p(t0)=0與結束條件f(tn)=pm(tn)-p(tn)=pn-p(tn)，因此可選定a0=0。其中t0為起始位置p0的時間，即第一個運動時間區段的第一時間，tn為預定結束位置pn的時間，即第K個運動時間區段的第二時間。
    再者，由於a1、a2、...、aN-1與aN為預定係數，故可假設a1、a2、...、aN-2與aN-1等於0，而推導出aN=
    pm(t)=p(t)+(t-t0)N，進而計算出pm=(pmx,pmy,pmz)，但此舉例並非用以限定本提案。
    此外，當狀態判定模組110檢測出第K個運動時間區段的第二時間時，慣性感測輸入裝置100可位於慣性感測輸入裝置100的起始位置p0x、p0y、p0z或預設結束位置pnx、pny、pnz。其中，預設結束位置pnx、pny、pnz相對於起始位置p0x、p0y、p0z為預設向量dx、dy與dz。舉例而言，當預設結束位置pnx與起始位置p0x的距離為5公分(centimeter，cm)，預設結束位置pny與起始位置p0y的距離為0公分，預設結束位置pnz與起始位置p0z的距離為0公分時，即表示預設結束位置pnx、pny、pnz為起始位置p0x、p0y、p0z往X方向距離5公分。
    然而實際操作數位筆50時，多半沒有實際參考物體或尺寸，而是操作者手持具有慣性感測輸入裝置100的數位筆50進行操作，由操作者本身自行想像起始位置p0x、p0y、p0z或預設結束位置pnx、pny、pnz於空間中所在之位置，因此實際操作時，當狀態判定模組110檢測出第K個運動時間區段的第二時間時，慣性感測輸入裝置100的位置與起始位置p0x、p0y、p0z或預設結束位置pnx、pny、pnz可能會有偏差。儘管如此，由於無法得知慣性感測輸入裝置100實際所在的位置，使得執行步驟216所述之修正位移軌跡時仍需使用起始位置p0x、p0y、p0z或預設結束位置pnx、pny、pnz。上述方法雖然會影響步驟216所述之位移軌跡修正的準確率，但是仍然可以大幅改善先前技術所存在因二次積分而造成輸出軌跡發散的現象，進而提高數位筆50輸入文字的辨識率。
    在本實施例中，數位筆50係自起始位置開始移動撰寫文字，執行步驟202至步驟204。當慣性感測輸入裝置100於運動時間區段時，執行步驟206至步驟214。當狀態判定模組110檢測出第K個運動時間區段的第二時間時，執行步驟216，以使軌跡修正模組114依據資料儲存模組113所儲存的速度vx、vy、vz與位移px、py、pz輸出精確的文字之軌跡。
    此外，在本實施例中，步驟206至步驟214需於狀態判定模組110判斷慣性感測輸入裝置100於運動時間區段時才可執行，然而本實施例並非用以限定本提案。舉例而言，無論慣性感測輸入裝置100於靜止狀態或運動狀態時，姿態估測模組104、座標轉換模組106、重力消除模組108、狀態判定模組110、積分運算模組112、資料儲存模組113亦可執行步驟206至步驟214。
    再者，在本實施例中，步驟206至步驟212需於當狀態判定模組110檢測出第K個運動時間區段的第二時間前執行，K為設定值，但本實施例並非用以限定本提案。舉例而言，步驟206至步驟212亦可於狀態判定模組110檢測出第K個運動時間區段的第二時間時執行，詳細情形的描述如下。
    請參照「第4圖」，係為依據「第1圖」之慣性感測輸入裝置的第二實施例結構方塊示意圖。在本實施例中，慣性感測輸入裝置100包括運動感測模組102、姿態估測模組104、座標轉換模組106、重力消除模組108、狀態判定模組110、積分運算模組112、資料儲存模組113與軌跡修正模組114。運動感測模組102耦接狀態判定模組110與資料儲存模組113，狀態判定模組110耦接資料儲存模組113。姿態估測模組104耦接座標轉換模組106與資料儲存模組113，資料儲存模組113耦接座標轉換模組106與積分運算模組112。座標轉換模組106耦接重力消除模組108，重力消除模組108耦接積分運算模組112，積分運算模組112耦接軌跡修正模組114。
    請參照「第5圖」，係為依據「第4圖」之慣性感測輸入裝置的一實施例慣性感測輸入方法流程示意圖。慣性感測輸入方法包括：步驟402：藉由運動感測模組量測慣性感測輸入裝置的運動信號，運動信號包括慣性感測輸入裝置的相對加速度；步驟404：藉由狀態判定模組比較運動信號的變化量與預定值的大小，以判斷該慣性感測輸入裝置為靜止狀態或運動狀態，並檢測出慣性感測輸入裝置的至少一運動時間區段與運動時間區段的第一時間與第二時間；步驟406：當慣性感測輸入裝置於運動時間區段，藉由資料儲存模組儲存慣性感測輸入裝置於運動時間區段的第一時間、第二時間與運動信號；步驟408：當狀態判定模組檢測出第K個運動時間區段的第二時間時，資料儲存模組輸出K個運動信號至姿態估測模組，藉由姿態估測模組依據每一運動時間區段的運動信號估測慣性感測輸入裝置的旋轉姿態，K為設定值且為大於或等於一的整數；步驟410：藉由座標轉換模組依據K個旋轉姿態將K個相對加速度轉換成K個絕對加速度；步驟412：藉由重力消除模組依據重力加速度校正K個絕對加速度；步驟414：藉由積分運算模組依據校正後的K個絕對加速度、K個第一時間與K個第二時間計算慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段的速度與位移；以及步驟416：藉由軌跡修正模組依據K個速度與K個位移計算出慣性感測輸入裝置於K個運動時間區段的位移軌跡，並進行非線性修正以修正位移軌跡，其中非線性修正係利用N次方程式進行位移軌跡的修正，N為大於二的整數。
    本實施例所揭露之慣性感測輸入方法與「第3圖」所述之實施例的差異點在於當慣性感測輸入裝置100於運動時間區段，僅儲存運動感測模組102所量測的運動信號Sm，包括相對加速度ax’、ay’與az’，以及狀態判定模組110所檢測運動時間區段的第一時間與第二時間於資料儲存模組113。當狀態判定模組110檢測出第K個運動時間區段的第二時間時(即數位筆50需輸入的文字撰寫完畢時)，姿態估測模組104開始執行步驟408，座標轉換模組106開始執行步驟410，重力消除模組108開始執行步驟412，積分運算模組112開始執行步驟414。而「第3圖」所述之實施例的旋轉姿態、絕對加速度、速度與位移於每一運動時間區段中即時輸出，故需儲存於資料儲存模組113中，使得狀態判定模組110檢測出第K個運動時間區段的第二時間時(即數位筆50需輸入的文字撰寫完畢時)，資料儲存模組113可提供所儲存的K個第一時間、K個第二時間、K個速度與K個位移至軌跡修正模組114，以進行位移軌跡的修正。
    上述第一實施例與第二實施例的慣性感測輸入裝置100適用於數位筆50用以撰寫文字的結束點落於慣性感測輸入裝置100的起始位置或預設結束位置之文字，但由於數位筆所撰寫的文字不一定結束點皆落於慣性感測輸入裝置100的起始位置或預設結束位置，因此本提案提出慣性感測輸入裝置100的另一實施例，以使數位筆50撰寫文字的結束點可落於慣性感測輸入裝置100的起始位置或預設結束位置。
    此外，在本實施例中，步驟410至步驟416需於狀態判定模組110檢測出第K個運動時間區段的第二時間時才可執行，然而本實施例並非用以限定本提案。舉例而言，當K為大於或等於二的整數且狀態判定模組110檢測出至少一運動時間區段的第二時間時，姿態估測模組104、座標轉換模組106、重力消除模組108、狀態判定模組110、積分運算模組112、資料儲存模組113即可執行步驟410至步驟416。再者，無論慣性感測輸入裝置100於靜止狀態或運動狀態時，姿態估測模組104、座標轉換模組106、重力消除模組108、狀態判定模組110、積分運算模組112、資料儲存模組113亦可執行步驟410至步驟416。
    請參照「第6圖」，係為依據「第1圖」之慣性感測輸入裝置的第三實施例結構方塊示意圖。在本實施例中，慣性感測輸入裝置100包括運動感測模組102、姿態估測模組104、座標轉換模組106、重力消除模組108、狀態判定模組110、積分運算模組112、資料儲存模組113、軌跡修正模組114與軌跡去除模組116。運動感測模組102耦接狀態判定模組110、姿態估測模組104與座標轉換模組106，姿態估測模組104與座標轉換模組106耦接。座標轉換模組106與重力消除模組108耦接，重力消除模組108耦接積分運算模組112。狀態判定模組110耦接資料儲存模組113與積分運算模組112，軌跡去除模組116耦接軌跡修正模組114。資料儲存模組113耦接積分運算模組112與軌跡修正模組114。
    在本實施例中，運動感測模組102可包括但不限於加速度計，其中加速度計用以量測慣性感測輸入裝置100於相對座標系統中X’方向、Y’方向與Z’方向的相對加速度ax’、ay’與az’，但本實施例並非用以限定本提案。舉例而言，運動感測模組102亦可包括但不限於陀螺儀(Gyroscope)、磁力計(Magnetometer)或電子羅盤(Compass)，可依據實際需求進行調整。
    請參照「第1圖」、「第6圖」與「第7圖」，「第7圖」係為依據「第6圖」之慣性感測輸入裝置的一實施例慣性感測輸入方法流程示意圖。慣性感測輸入方法包括：步驟702：藉由運動感測模組量測慣性感測輸入裝置的運動信號，運動信號包括慣性感測輸入裝置的相對加速度；步驟704：藉由狀態判定模組比較運動信號的變化量與預定值的大小，以判斷慣性感測輸入裝置為靜止狀態或運動狀態，並檢測出慣性感測輸入裝置的至少二運動時間區段與每一運動時間區段的第一時間與第二時間；步驟706：當慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段，藉由姿態估測模組依據每一運動時間區段的運動信號估測慣性感測輸入裝置的旋轉姿態；步驟708：藉由座標轉換模組依據每一運動時間區段的旋轉姿態將每一運動時間區段的相對加速度轉換成絕對加速度；步驟710：藉由重力消除模組依據重力加速度校正每一運動時間區段的絕對加速度；步驟712：藉由積分運算模組依據校正後每一運動時間區段的絕對加速度、第一時間與第二時間計算慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段的速度與位移；步驟714：藉由資料儲存模組儲存慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段的第一時間、第二時間、速度與位移；步驟716：當狀態判定模組檢測出第K個運動時間區段的第二時間時，資料儲存模組輸出K個運動時間區段的K個第一時間、K個第二時間、K個速度與K個位移至軌跡修正模組，藉由軌跡修正模組依據K個第一時間、K個第二時間、K個速度與K個位移計算出慣性感測輸入裝置於K個運動時間區段的位移軌跡，並進行修正程序以修正位移軌跡，以修正位移軌跡，其中K為設定值且為大於或等於二的整數；以及步驟718：藉由軌跡去模組移除修正後的位移軌跡中第K個運動時間區段的輔助軌跡，以輸出主要軌跡。
    在本實施例中，步驟702至步驟714與步驟202至步驟214的差異點在於本實施例的運動時間區段數量需大於或等於2個。
    在本實施例中，K可等於2，因此，當狀態判定模組110檢測出R個運動時間區段時，慣性輸入裝置100則輸出個修正後的位移軌跡，其中R為正整數且為偶數，但本實施例並非用以限定本提案。換句話說，當K等於3且狀態判定模組110檢測出G個運動時間區段時，慣性輸入裝置100則輸出個修正後的位移軌跡，其中G為正整數且為3的倍數。
    上述步驟716所述之修正程序係可為但不限於利用線性方程式進行等比例的軌跡修正，線性方程式可為但不限於f(t)=a0+a1(t-t0)，其中a0與a1為預定係數，t0為第一個運動時間區段的第一時間。舉例而言，假設慣性感測輸入裝置100經由積分運算模組112所計算出的位移為p=(px,py,pz)，慣性感測輸入裝置100經由軌跡修正模組114修正位移軌跡後所計算出的位移為pm=(pmx,pmy,pmz)。因此，pm(t)-p(t)=f(t)。由於f(t)=a0+a1(t-t0)需符合起始條件f(t0)=pm(t0)-p(t0)=0與結束條件f(tn)=pm(tn)-p(tn)=pn-p(tn)，因此可選定a0=0。其中t0為起始位置p0的時間，即第一個運動時間區段的第一時間，tn為預定結束位置pn的時間，即第K個運動時間區段的第二時間。
    由於a0=0，推導出a1=，
    ，進而計算出pm=(pmx,pmy,pmz)，但此舉例並非用以限定本提案。
    換句話說，步驟716所述之修正程序係亦可利用非線性方程式進行軌跡修正，非線性方程式可為但不限於f(t)=a0+a1(t-t0)+a2(t-t0)2+...+aN-1(t-t0)N-1+aN(t-t0) N ，其中a0、a1、a2、...、aN-1與aN為預定係數，N為大於或等於二的整數。舉例而言，假設慣性感測輸入裝置100經由積分運算模組112所計算出的位移為p=(px,py,pz)，慣性感測輸入裝置100經由軌跡修正模組114修正位移軌跡後所計算出的位移為pm=(pmx,pmy,pmz)。因此，pm(t)-p(t)=f(t)。由於f(t)=a0+a1(t-t0)+a2(t-t0)2+...+aN-1(t-t0)N-1+aN(t-t0) N 需符合起始條件f(t0)=pm(t0)-p(t0)=0與結束條件f(tn)=pm(tn)-p(tn)=pn-p(tn)，因此可選定a0=0。其中t0為起始位置p0的時間，tn為預定結束位置pn的時間。
    再者，由於a1、a2、...、aN-1與aN為預定係數，故可假設a1、a2、...、aN-2與aN-1等於0，而推導出，
    ，進而計算出pm=(pmx,pmy,pmz)，但此舉例並非用以限定本提案。
    上述步驟718所述之主要軌跡係為慣性感測輸入裝置100的位移軌跡，而輔助軌跡係為文字結束點至特定位置的位移軌跡。換句話說，第1個運動時間區段至第K-1個運動時間區段為主要軌跡，而最後一個運動時間區段(第K個運動時間區段)為輔助軌跡。
    每一個文字的撰寫，都有一文字起始點與一文字結束點。文字結束點與文字起始點可能為同一點，例如數字“0”，也可能為不同點，例如數字“2”。在本實施例中，數位筆50係自起始位置(即文字起始點)開始移動撰寫文字，不管文字結束點落於何處，皆必須再次移動慣性感測輸入裝置100至起始位置或預定結束位置，軌跡去除模組116移除文字結束點至起始位置或預定結束位置的軌跡(即輔助軌跡)，以輸出精確的文字之軌跡。需注意的是，上述文字結束點倘若落在起始位置或預定結束位置時，數位筆50需移離文字結束點再回至起始位置或預定結束位置。
    舉例而言，請參照「第19A圖」與「第19B圖」，係分別為數字“0”的主要軌跡示意圖與數字“0”的主要軌跡與輔助軌跡示意圖。在本實施例中，K為正整數2，數位筆50於第1個運動時間區段的位移軌跡為數字“0”的主要軌跡42。由於數字“0”的文字結束點落在起始位置，因此數位筆50需移離文字結束點再回至起始位置(即數位筆50於第2個運動時間區段的位移軌跡為數字“0”的輔助軌跡62)，以使數位筆50完成數字“0”的撰寫。
    此外，請參照「第20A圖」與「第20B圖」，係分別為數字“2”的主要軌跡示意圖與數字“2”的主要軌跡與輔助軌跡示意圖。在本實施例中，K為正整數2，數位筆50於第1個運動時間區段的位移軌跡為數字“2”的主要軌跡40。由於數字“2”的文字結束點不是落於起始位置或預設結束位置，因此數位筆50僅需將數字“2”的文字結束點移回至起始位置或預設結束位置即可完成數字“2”的撰寫。也就是說，數位筆50於第1個運動時間區段的位移軌跡為數字“2”的主要軌跡40，於第2個運動時間區段的位移軌跡為數字“2”的輔助軌跡60，以使數位筆50完成數字“2”的撰寫。
    然而實際操作數位筆50時，多半沒有實際參考物體或尺寸，而是操作者手持具有慣性感測輸入裝置100的數位筆50進行操作，由操作者本身自行想像起始位置或預設結束位置於空間中所在之位置，因此實際操作時，當狀態判定模組110檢測出第K個運動時間區段的第二時間時，慣性感測輸入裝置的位置與起始位置或預設結束位置可能會有偏差。儘管如此，由於無法得知慣性感測輸入裝置實際所在的位置，使得執行步驟716所述之修正位移軌跡時仍需使用起始位置或預設結束位置。上述方法雖然會影響步驟716所述之位移軌跡修正的準確率，但是仍然可以大幅改善先前技術所存在因二次積分而造成輸出軌跡發散的現象，進而提高數位筆50輸入文字的辨識率。
    此外，在本實施例中，步驟706至步驟714需於狀態判定模組110判斷慣性感測輸入裝置100於運動時間區段時才可執行，然而本實施例並非用以限定本提案。舉例而言，無論慣性感測輸入裝置100於靜止狀態或運動狀態時，姿態估測模組104、座標轉換模組106、重力消除模組108、狀態判定模組110、積分運算模組112、資料儲存模組113亦可執行步驟706至步驟714。
    再者，在本實施例中，步驟706至步驟712需於當狀態判定模組110檢測出第K個運動時間區段的第二時間前執行，但本實施例並非用以限定本提案。步驟706至步驟712亦可於狀態判定模組110檢測出第K個運動時間區段的第二時間時執行，詳細情形的描述如下。
    請參照「第8圖」，係為依據「第1圖」之慣性感測輸入裝置的第四實施例結構方塊示意圖。在本實施例中，慣性感測輸入裝置100包括運動感測模組102、姿態估測模組104、座標轉換模組106、重力消除模組108、狀態判定模組110、積分運算模組112、資料儲存模組113、軌跡修正模組114與軌跡去除模組116。運動感測模組102耦接狀態判定模組110與資料儲存模組113，狀態判定模組110耦接資料儲存模組113。姿態估測模組104耦接座標轉換模組106與資料儲存模組113，資料儲存模組113耦接座標轉換模組106與積分運算模組112。座標轉換模組106耦接重力消除模組108，重力消除模組108耦接積分運算模組112。積分運算模組112耦接軌跡修正模組114，軌跡修正模組114耦接軌跡去除模組116。
    請參照「第9圖」，係為依據「第8圖」之慣性感測輸入裝置的一實施例慣性感測輸入方法流程示意圖。慣性感測輸入方法包括：步驟902：藉由運動感測模組量測慣性感測輸入裝置的運動信號，運動信號包括慣性感測輸入裝置的相對加速度；步驟904：藉由狀態判定模組比較運動信號的變化量與預定值的大小，以判斷該慣性感測輸入裝置為靜止狀態或運動狀態，並檢測出慣性感測輸入裝置的至少二運動時間區段與每一運動時間區段的第一時間與第二時間；步驟906：當慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段時，藉由資料儲存模組儲存慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段的第一時間、第二時間與運動信號；步驟908：當狀態判定模組檢測出第K個運動時間區段的第二時間時，資料儲存模組輸出K個運動信號至姿態估測模組，藉由姿態估測模組依據每一運動時間區段的運動信號估測慣性感測輸入裝置的旋轉姿態；步驟910：藉由座標轉換模組依據K個旋轉姿態將K個相對加速度轉換成K個絕對加速度；步驟912：藉由重力消除模組依據重力加速度校正K個絕對加速度；步驟914：藉由積分運算模組依據校正後的K個絕對絕對加速度、K個第一時間與K個第二時間計算慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段的速度與位移；步驟916：藉由軌跡修正模組依據K個第一時間、K個第二時間、K個速度與K個位移計算出慣性感測輸入裝置於K個運動時間區段的位移軌跡，並進行修正程序以修正位移軌跡；以及步驟918：藉由軌跡去模組移除修正後的位移軌跡中第K個運動時間區段的輔助軌跡，以輸出主要軌跡。
    本實施例所揭露之慣性感測輸入方法與「第7圖」所述之實施例的差異點在於當慣性感測輸入裝置100於每一運動時間區段時，僅儲存運動感測模組102所量測的運動信號Sm，包括相對加速度ax’、ay’與az’，以及狀態判定模組110所判斷每一運動時間區段的第一時間與第二時間於資料儲存模組113。當狀態判定模組110檢測出第K個運動時間區段的第二時間時，姿態估測模組104開始執行步驟708，座標轉換模組106開始執行步驟710，重力消除模組108開始執行步驟712，積分運算模組112開始執行步驟714。而「第7圖」所述之實施例的旋轉姿態、絕對加速度、速度與位移於每一運動時間區段中即時輸出，故需儲存於資料儲存模組113中，使得狀態判定模組110檢測出第K個運動時間區段的第二時間時(即數位筆50需輸入的文字撰寫完畢時)，資料儲存模組113可提供所儲存的K個第一時間、K個第二時間、K個速度與K個位移至軌跡修正模組114，以進行位移軌跡的修正。
    上述第三實施例與第四實施例係為利用輔助軌跡的設計，使得數位筆50撰寫文字的結束點可落於慣性感測輸入裝置100的起始位置或預設結束位置，但第三實施例與第四實施例並非用以限定本提案。
    此外，在本實施例中，步驟910至步驟918需於狀態判定模組110檢測出第K個運動時間區段的第二時間時才可執行，然而本實施例並非用以限定本提案。舉例而言，當狀態判定模組110檢測出至少一運動時間區段的第二時間時，姿態估測模組104、座標轉換模組106、重力消除模組108、狀態判定模組110、積分運算模組112、資料儲存模組113即可執行步驟910至步驟918。再者，無論慣性感測輸入裝置100於靜止狀態或運動狀態時，姿態估測模組104、座標轉換模組106、重力消除模組108、狀態判定模組110、積分運算模組112、資料儲存模組113亦可執行步驟910至步驟918。
    請參照「第10圖」，係為依據本提案所揭露之慣性感測輸入系統的一實施例結構方塊示意圖。在本實施例中，慣性感測輸入系統60包括啟動停止模組52與慣性感測輸入裝置200。慣性感測輸入裝置200包括運動感測模組202、姿態估測模組204、座標轉換模組206、重力消除模組208、狀態判定模組210、積分運算模組212、資料儲存模組213與軌跡修正模組214。啟動停止模組52耦接慣性感測輸入裝置200且用以輸出啟動信號E與停止信號T。運動感測模組202耦接狀態判定模組210、姿態估測模組204與座標轉換模組206，姿態估測模組204與座標轉換模組206耦接。座標轉換模組206與重力消除模組208耦接，重力消除模組208耦接積分運算模組212。狀態判定模組210耦接資料儲存模組213與積分運算模組212，資料儲存模組213耦接積分運算模組212與軌跡修正模組214。
    在本實施例中，運動感測模組202可包括但不限於加速度計，其中加速度計用以量測慣性感測輸入裝置200於相對座標系統中X’方向、Y’方向與Z’方向的相對加速度ax’、ay’與az’，但本實施例並非用以限定本提案。舉例而言，運動感測模組202亦可包括但不限於陀螺儀(Gyroscope)、磁力計(Magnetometer)或電子羅盤(Compass)，可依據實際需求進行調整。
    請參照「第10圖」與「第11圖」，「第11圖」係為依據「第10圖」之慣性感測輸入系統的一實施例慣性感測輸入方法流程示意圖。慣性感測輸入方法包括：步驟302：當啟動停止模組輸出啟動信號時，藉由運動感測模組量測慣性感測輸入裝置的運動信號，運動信號包括慣性感測輸入裝置的相對加速度；步驟304：藉由狀態判定模組比較運動信號的變化量與預定值的大小，以判斷慣性感測輸入裝置為靜止狀態或運動狀態，並檢測出慣性感測輸入裝置的至少一運動時間區段與運動時間區段的第一時間與第二時間；步驟306：當慣性感測輸入裝置於運動時間區段時，藉由姿態估測模組依據運動時間區段的運動信號估測慣性感測輸入裝置的旋轉姿態；步驟308：藉由座標轉換模組依據運動時間區段的旋轉姿態將運動時間區段的相對加速度轉換成絕對加速度；步驟310：藉由重力消除模組依據重力加速度校正運動時間區段的絕對加速度；步驟312：藉由積分運算模組依據校正後運動時間區段的絕對加速度、第一時間與第二時間計算慣性感測輸入裝置於運動時間區段的速度與位移；步驟314：儲存慣性感測輸入裝置於運動時間區段的第一時間、第二時間、速度與位移於資料儲存模組；以及步驟316：當啟動停止模組輸出停止信號時，藉由軌跡修正模組依據狀態判定模組所檢測出的M個運動時間區段的M個第一時間、M個第二時間、M個速度與M個位移計算出慣性感測輸入裝置於運動時間區段的位移軌跡，並進行修正程序以修正位移軌跡，其中M係為慣性感測輸入裝置自啟動停止模組輸出啟動信號的第三時間至啟動停止模組輸出停止信號的第四時間所經過的運動時間區段數量。
    在本實施例中，步驟304至步驟314與步驟204至步驟214相同。上述步驟302所述之啟動停止模組52可為人機介面、鍵盤、指撥開關或信號產生器。當啟動停止模組52輸出啟動信號E時，慣性感測輸入裝置200才開始運作。當啟動停止模組52輸出停止信號T時(即數位筆50撰寫完文字時)，軌跡修正模組214才開始計算出慣性感測輸入裝置200的位移軌跡。需注意的是，軌跡修正模組214開始計算位移軌跡時，慣性感測輸入裝置200所經過的運動時間區段數量M可由啟動停止模組52所控制。因此，本實施例所述之慣性感測輸入裝置200可用以輸出複雜度較高的位移軌跡。
    此外，在本實施例中，步驟306至步驟314需於狀態判定模組110判斷慣性感測輸入裝置100於運動時間區段時才可執行，然而本實施例並非用以限定本提案。舉例而言，無論慣性感測輸入裝置200於靜止狀態或運動狀態時，姿態估測模組204、座標轉換模組206、重力消除模組208、狀態判定模組210、積分運算模組212、資料儲存模組213亦可執行步驟306至步驟314。
    再者，在本實施例中，步驟306至步驟314需於啟動停止模組52輸出停止信號T前執行，但本實施例並非用以限定本提案。舉例而言，步驟306至步驟314亦可於啟動停止模組52輸出停止信號T時執行，詳細情形的描述如下。
    請參照「第12圖」，係為依據本提案所揭露之慣性感測輸入系統的另一實施例結構方塊示意圖。在本實施例中，慣性感測輸入系統60包括啟動停止模組52與慣性感測輸入裝置200。慣性感測輸入裝置200包括運動感測模組202、姿態估測模組204、座標轉換模組206、重力消除模組208、狀態判定模組210、積分運算模組212、資料儲存模組213與軌跡修正模組214。啟動停止模組52耦接慣性感測輸入裝置200且用以輸出啟動信號E與停止信號T。運動感測模組202耦接狀態判定模組210與資料儲存模組213，姿態估測模組204與座標轉換模組206以及資料儲存模組213耦接。座標轉換模組206與重力消除模組208以及資料儲存模組213耦接，重力消除模組208耦接積分運算模組212。狀態判定模組210耦接資料儲存模組213，資料儲存模組213耦接積分運算模組212。積分運算模組212耦接軌跡修正模組214。
    請參照「第13圖」，係為依據「第12圖」之慣性感測輸入系統的一實施例慣性感測輸入方法流程示意圖。慣性感測輸入方法包括：步驟502：當啟動停止模組輸出啟動信號時，藉由運動感測模組量測慣性感測輸入裝置的運動信號，運動信號包括該慣性感測輸入裝置的相對加速度；步驟504：藉由狀態判定模組比較運動信號的變化量與預定值的大小，以判斷慣性感測輸入裝置為靜止狀態或運動狀態，並檢測出慣性感測輸入裝置的至少一運動時間區段與運動時間區段的第一時間與第二時間；步驟506：當慣性感測輸入裝置於運動時間區段時，儲存慣性感測輸入裝置於運動時間區段的第一時間、第二時間與運動信號於資料儲存模組；步驟508：當啟動停止模組輸出停止信號時，藉由姿態估測模組依據狀態判定模組所檢測出的M個運動時間區段的M個運動信號估測慣性感測輸入裝置的M個旋轉姿態，其中M係為慣性感測輸入裝置自啟動停止模組輸出啟動信號的第三時間至啟動停止模組輸出停止信號的第四時間所經過的運動時間區段數量；步驟510：藉由座標轉換模組依據M個旋轉姿態將M個相對加速度轉換成M個絕對加速度；步驟512：藉由重力消除模組依據重力加速度校正M個絕對加速度；步驟514：藉由積分運算模組依據校正後的M個絕對加速度以及M個運動時間區段的M個第一時間與該M個第二時間計算慣性感測輸入裝置於每一運動時間區段的速度與位移；以及步驟516：藉由軌跡修正模組依據M個第一時間、M個第二時間、M個速度與M個位移計算出慣性感測輸入裝置於M個運動時間區段的位移軌跡，並進行修正程序以修正位移軌跡。
    本實施例所揭露之慣性感測輸入方法與「第11圖」所述之實施例的差異點在於當慣性感測輸入裝置200於每一運動時間區段時，僅儲存運動感測模組202所量測的運動信號Sm，包括相對加速度ax’、ay’與az’，以及狀態判定模組210所判斷每一運動時間區段的第一時間與第二時間於資料儲存模組213，當啟動停止模組52輸出停止信號T時(即數位筆50撰寫完文字時)，執行步驟508至步驟516。而「第11圖」所述之實施例的旋轉姿態、絕對加速度、速度與位移於每一運動時間區段中即時輸出，故需儲存於資料儲存模組213中，使得啟動停止模組52輸出停止信號T時(即數位筆50需輸入的文字撰寫完畢時)，資料儲存模組213可提供所儲存的第一時間、第二時間、速度與位移至軌跡修正模組214，以進行位移軌跡的修正。
    此外，在本實施例中，步驟508至步驟514需於啟動停止模組60輸出停止信號T時才可執行，然而本實施例並非用以限定本提案。舉例而言，當狀態判定模組210檢測出至少一運動時間區段的第二時間時，姿態估測模組204、座標轉換模組206、重力消除模組208、狀態判定模組210、積分運算模組212、資料儲存模組213即可執行步驟508至步驟514。再者，無論慣性感測輸入裝置200於靜止狀態或運動狀態時，姿態估測模組204、座標轉換模組206、重力消除模組208、狀態判定模組210、積分運算模組212、資料儲存模組213亦可執行步驟508至步驟514。
    上述慣性感測輸入系統60的實施例所述之修正程序係與慣性感測輸入裝置100的第三實施例與第四實施例相同，於此不再贅述。
    請參照「第14圖」，係為依據本提案所揭露之慣性感測輸入系統的又一實施例結構方塊示意圖。在本實施例中，慣性感測輸入系統60除了「第10圖」的元件外，慣性感測輸入裝置200另包括軌跡去除模組216，軌跡去除模組216耦接軌跡修正模組214。
    請參照「第14圖」與「第15圖」，「第15圖」係為依據「第14圖」之慣性感測輸入系統的一實施例慣性感測輸入方法流程示意圖。在本實施例中，慣性感測輸入方法除了步驟302至步驟316外，另包括：步驟602：藉由軌跡去除模組移除修正後的位移軌跡中第M個運動時間區段的輔助軌跡，以輸出主要軌跡，其中M為大於或等於二的整數。
    請參照「第16圖」，係為依據本提案所揭露之慣性感測輸入系統的再一實施例結構方塊示意圖。在本實施例中，慣性感測輸入系統60除了「第12圖」的元件外，慣性感測輸入裝置200另包括軌跡去除模組216，軌跡去除模組216耦接軌跡修正模組214。
    請參照「第16圖」與「第17圖」，「第17圖」係為依據「第16圖」之慣性感測輸入系統的一實施例慣性感測輸入方法流程示意圖。在本實施例中，慣性感測輸入方法除了步驟502至步驟516外，另包括：步驟802：藉由軌跡去除模組移除修正後的位移軌跡中第M個運動時間區段的輔助軌跡，以輸出主要軌跡，其中M為大於或等於二的整數。
    上述實施例皆為慣性感測輸入裝置100應用於數位筆50的實施例，但並非用以限縮慣性感測輸入裝置100的應用領域。換句話說，慣性感測輸入裝置100亦可應用於導航裝置或行車紀錄裝置。舉例而言，請參照「第18圖」，係為依據本提案所揭露之慣性感測輸入裝置的一實施例應用於導航裝置之導航裝置的結構方塊示意圖。在本實施例中，導航裝置400包括全球定位系統(Global Positioning System，GPS)裝置500、慣性感測輸入裝置100與顯示裝置600。全球定位系統裝置500用以定位導航裝置400的位置，慣性感測輸入裝置100用以建立導航裝置400的位移軌跡。當全球定位系統裝置500所接收的衛星信號(即GPS信號)消失而無法輸出導航裝置400的位置時，可藉由慣性感測輸入裝置100利用衛星信號消失的位置(即上述實施例的起始位置)與衛星信號恢復的位置(即上述實施例的特定位置)，進行軌跡修正程序，以繪製出精確的導航裝置400的位移軌跡。其中，導航裝置400可藉由顯示裝置600顯示出位移軌跡。
    依據本提案所揭露之慣性感測輸入裝置、系統及其方法，藉由慣性感測輸入裝置於第K個運動時間區段的第二時間時位於起始位置或預設結束位置的設定，修正軌跡修正模組所繪製出的位移軌跡，以輸出精準度較高的位移軌跡。可藉由軌跡去除模組的設定，將多餘的輔助軌跡分離並移除，以輸出精準度較高的主要軌跡。可藉由啟動停止模組的設定，使得運動時間區段的數量不受限制，而增加慣性感測輸入裝置所輸出的位移軌跡之複雜度。
    雖然本提案以前述的較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本提案，任何熟習相像技藝者，在不脫離本提案的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本提案的專利保護範圍須視本說明書所附的申請專利範圍所界定者為準。
    40、42．．．主要軌跡
    50．．．數位筆
    52．．．啟動停止模組
    60．．．慣性感測輸入系統
    60、62．．．輔助軌跡
    100．．．慣性感測輸入裝置
    102．．．運動感測模組
    104．．．姿態估測模組
    106．．．座標轉換模組
    108．．．重力消除模組
    110．．．狀態判定模組
    112．．．積分運算模組
    113．．．資料儲存模組
    114．．．軌跡修正模組
    116．．．軌跡去除模組
    200．．．慣性感測輸入裝置
    202．．．運動感測模組
    204．．．姿態估測模組
    206．．．座標轉換模組
    208．．．重力消除模組
    210．．．狀態判定模組
    212．．．積分運算模組
    213．．．資料儲存模組
    214．．．軌跡修正模組
    216．．．軌跡去除模組
    400．．．導航裝置
    500．．．全球定位系統裝置
    600．．．顯示裝置
    第1圖係為依據本提案所揭露之慣性感測輸入裝置應用於數位筆的立體結構示意圖。
    第2圖係為依據第1圖之慣性感測輸入裝置的第一實施例結構方塊示意圖。
    第3圖係為依據第2圖之慣性感測輸入裝置的一實施例慣性感測輸入方法流程示意圖。
    第4圖係為依據第1圖之慣性感測輸入裝置的第二實施例結構方塊示意圖。
    第5圖係為依據第4圖之慣性感測輸入裝置的一實施例慣性感測輸入方法流程示意圖。
    第6圖係為依據第1圖之慣性感測輸入裝置的第三實施例結構方塊示意圖。
    第7圖係為依據第6圖之慣性感測輸入裝置的一實施例慣性感測輸入方法流程示意圖。
    第8圖係為依據第1圖之慣性感測輸入裝置的第四實施例結構方塊示意圖。
    第9圖係為依據第8圖之慣性感測輸入裝置的一實施例慣性感測輸入方法流程示意圖。
    第10圖係為依據本提案所揭露之慣性感測輸入系統的一實施例結構方塊示意圖。
    第11圖係為依據第10圖之慣性感測輸入系統的一實施例慣性感測輸入方法流程示意圖。
    第12圖係為依據本提案所揭露之慣性感測輸入系統的另一實施例結構方塊示意圖。
    第13圖係為依據第12圖之慣性感測輸入系統的一實施例慣性感測輸入方法流程示意圖。
    第14圖係為依據本提案所揭露之慣性感測輸入系統的又一實施例結構方塊示意圖。
    第15圖係為依據第14圖之慣性感測輸入系統的一實施例慣性感測輸入方法流程示意圖。
    第16圖係為依據本提案所揭露之慣性感測輸入系統的再一實施例結構方塊示意圖。
    第17圖係為依據第16圖之慣性感測輸入系統的一實施例慣性感測輸入方法流程示意圖。
    第18圖係為依據本提案所揭露之慣性感測輸入裝置的一實施例應用於導航裝置之導航裝置的結構方塊示意圖。
    第19A圖係為數字“0”的主要軌跡示意圖。
    第19B圖係為數字“0”的主要軌跡與輔助軌跡示意圖。
    第20A圖係為數字“2”的主要軌跡示意圖。
    第20B圖係為數字“2”的主要軌跡與輔助軌跡示意圖。
    100．．．慣性感測輸入裝置
    102．．．運動感測模組
    104．．．姿態估測模組
    106．．．座標轉換模組
    108．．．重力消除模組
    110．．．狀態判定模組
    112．．．積分運算模組
    113．．．資料儲存模組
    114．．．軌跡修正模組
    116．．．軌跡去除模組
    权利要求:
    Claims (42)
    [1] 一種慣性感測輸入裝置，包括：一運動感測模組，量測該慣性感測輸入裝置的一運動信號，該運動信號包括該慣性感測輸入裝置的一相對加速度；一狀態判定模組，比較該運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷該慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出該慣性感測輸入裝置的至少一運動時間區段與該運動時間區段的一第一時間與一第二時間，其中該運動時間區段係為該慣性感測輸入裝置於該靜止狀態轉換成該運動狀態的該第一時間至該慣性感測輸入裝置於該運動狀態轉換成該靜止狀態的該第二時間；一姿態估測模組，當該慣性感測輸入裝置於該運動時間區段時，該姿態估測模組依據該運動時間區段的該運動信號估測該慣性感測輸入裝置的一旋轉姿態；一座標轉換模組，依據該運動時間區段的該旋轉姿態將該運動時間區段的該相對加速度轉換成一絕對加速度；一重力消除模組，依據一重力加速度校正該運動時間區段的該絕對加速度；一積分運算模組，依據校正後該運動時間區段的該絕對加速度以及該運動時間區段的該第一時間與該第二時間計算該慣性感測輸入裝置於該運動時間區段的一速度與一位移；一資料儲存模組，儲存該慣性感測輸入裝置於該運動時間區段的該第一時間、該第二時間、該速度與該位移；以及一軌跡修正模組，當該狀態判定模組檢測出第K個該運動時間區段的該第二時間時，該資料儲存模組輸出該K個運動時間區段的該K個第一時間、該K個第二時間、該K個速度與該K個位移至該軌跡修正模組，該軌跡修正模組依據該K個第一時間、該K個第二時間、該K個速度與該K個位移計算出該慣性感測輸入裝置於該K個運動時間區段的一位移軌跡，並進行一非線性修正，其中K為一設定值且K為大於或等於一的整數，該非線性修正係利用一N次方程式進行該位移軌跡的修正，N為大於二的整數。
    [2] 如請求項1所述之慣性感測輸入裝置，其中該運動信號另包括該慣性感測輸入裝置的一角速度。
    [3] 如請求項1所述之慣性感測輸入裝置，其中該運動信號另包括該慣性感測輸入裝置的一環境磁場。
    [4] 如請求項1所述之慣性感測輸入裝置，當該狀態判定模組檢測出第K個該運動時間區段的該第二時間時，該慣性感測輸入裝置位於該慣性感測輸入裝置的一起始位置或一預設結束位置。
    [5] 一種慣性感測輸入方法，包括：藉由一運動感測模組量測一慣性感測輸入裝置的一運動信號，該運動信號包括該慣性感測輸入裝置的一相對加速度；藉由一狀態判定模組比較該運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷該慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出該慣性感測輸入裝置的至少一運動時間區段與該運動時間區段的一第一時間與一第二時間，其中該運動時間區段係為該慣性感測輸入裝置於該靜止狀態轉換成該運動狀態的該第一時間至該慣性感測輸入裝置於該運動狀態轉換成該靜止狀態的該第二時間；當該慣性感測輸入裝置於該運動時間區段時，藉由一姿態估測模組依據該運動時間區段的該運動信號估測該慣性感測輸入裝置的一旋轉姿態；藉由一座標轉換模組依據該運動時間區段的該旋轉姿態將該運動時間區段的該相對加速度轉換成一絕對加速度；藉由一重力消除模組依據一重力加速度校正該運動時間區段的該絕對加速度；藉由一積分運算模組依據校正後該運動時間區段的該絕對加速度、該第一時間與該第二時間計算該慣性感測輸入裝置於該運動時間區段的一速度與一位移；藉由一資料儲存模組儲存該慣性感測輸入裝置於該運動時間區段的該第一時間、該第二時間、該速度與該位移；以及當該狀態判定模組檢測出第K個該運動時間區段的該第二時間時，該資料儲存模組輸出該K個運動時間區段的該K個第一時間、該K個第二時間、該K個速度與該K個位移至該軌跡修正模組，該軌跡修正模組依據該K個第一時間、該K個第二時間、該K個速度與該K個位移計算出該慣性感測輸入裝置於該K個運動時間區段的一位移軌跡，並進行一非線性修正，其中K為一設定值且K為大於或等於一的整數，該非線性修正係利用一N次方程式進行該位移軌跡的修正，N為大於二的整數。
    [6] 一種慣性感測輸入裝置，包括：一運動感測模組，量測該慣性感測輸入裝置的一運動信號，該運動信號包括該慣性感測輸入裝置的一相對加速度；一狀態判定模組，比較該運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷該慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出該慣性感測輸入裝置的至少二運動時間區段與每一該運動時間區段的一第一時間與一第二時間，其中每一該運動時間區段係為該慣性感測輸入裝置於該靜止狀態轉換成該運動狀態的該第一時間至該慣性感測輸入裝置於該運動狀態轉換成該靜止狀態的該第二時間；一姿態估測模組，當該慣性感測輸入裝置於每一該運動時間區段，該姿態估測模組依據每一該運動時間區段的該運動信號估測該慣性感測輸入裝置的一旋轉姿態；一座標轉換模組，依據每一該運動時間區段的該旋轉姿態將每一該運動時間區段的該相對加速度轉換成一絕對加速度；一重力消除模組，依據一重力加速度校正每一該運動時間區段的該絕對加速度；一積分運算模組，依據校正後的每一該運動時間區段的該絕對加速度、該第一時間與該第二時間計算該慣性感測輸入裝置於每一該運動時間區段的一速度與一位移；一資料儲存模組，儲存該慣性感測輸入裝置於每一該運動時間區段的該第一時間、該第二時間、該速度與該位移；一軌跡修正模組，當該狀態判定模組檢測出第K個該運動時間區段的該第二時間時，該資料儲存模組輸出該K個運動時間區段的該K個第一時間、該K個第二時間、該K個速度與該K個位移至該軌跡修正模組，該軌跡修正模組依據該K個第一時間、該K個第二時間、該K個速度與該K個位移計算出該慣性感測輸入裝置於該K個運動時間區段的一位移軌跡，並進行一修正程序以修正該位移軌跡，其中K為一設定值且為大於或等於二的整數；以及一軌跡去除模組，用以移除修正後的該位移軌跡中第K個該運動時間區段的一輔助軌跡，以輸出一主要軌跡。
    [7] 如請求項6所述之慣性感測輸入裝置，其中該運動信號另包括該慣性感測輸入裝置的一角速度。
    [8] 如請求項6所述之慣性感測輸入裝置，其中該運動信號另包括該慣性感測輸入裝置的一環境磁場。
    [9] 如請求項6所述之慣性感測輸入裝置，其中該軌跡修正模組以一線性等比例修正該位移軌跡。
    [10] 如請求項6所述之慣性感測輸入裝置，其中該軌跡修正模組以一非線性修正該位移軌跡。
    [11] 如請求項6所述之慣性感測輸入裝置，當該狀態判定模組檢測出第K個該運動時間區段的該第二時間時，該慣性感測輸入裝置位於該慣性感測輸入裝置的一起始位置或一預設結束位置。
    [12] 一種慣性感測輸入方法，包括：藉由一運動感測模組量測一慣性感測輸入裝置的一運動信號，該運動信號包括該慣性感測輸入裝置的一相對加速度；藉由一狀態判定模組比較該運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷該慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出該慣性感測輸入裝置的至少二運動時間區段與每一該運動時間區段的一第一時間與一第二時間，其中每一該運動時間區段係為該慣性感測輸入裝置於該靜止狀態轉換成該運動狀態的該第一時間至該慣性感測輸入裝置於該運動狀態轉換成該靜止狀態的該第二時間；當該慣性感測輸入裝置於每一該運動時間區段，藉由一姿態估測模組依據每一該運動時間區段的該運動信號估測該慣性感測輸入裝置的一旋轉姿態；藉由一座標轉換模組依據每一該運動時間區段的該旋轉姿態將每一該運動時間區段的該相對加速度轉換成一絕對加速度；藉由一重力消除模組依據一重力加速度校正每一該運動時間區段的該絕對加速度；藉由一積分運算模組依據校正後每一該運動時間區段的該絕對加速度、該第一時間與該第二時間計算該慣性感測輸入裝置於每一該運動時間區段的的一速度與一位移；藉由一資料儲存模組儲存該慣性感測輸入裝置於每一該運動時間區段的該第一時間、該第二時間、該速度與該位移；當該狀態判定模組檢測出第K個該運動時間區段的該第二時間時，該資料儲存模組輸出該K個運動時間區段的該K個第一時間、該K個第二時間、該K個速度與該K個位移至一軌跡修正模組，藉由該軌跡修正模組依據該K個第一時間、該K個第二時間、該K個速度與該K個位移計算出該慣性感測輸入裝置於該K個運動時間區段的一位移軌跡，並進行一修正程序以修正該位移軌跡，其中K為一設定值且為大於或等於二的整數；以及藉由一軌跡去模組移除修正後的該位移軌跡中第K個該運動時間區段的一輔助軌跡，以輸出一主要軌跡。
    [13] 一種慣性感測輸入裝置，包括：一運動感測模組，量測該慣性感測輸入裝置的一運動信號，該運動信號包括該慣性感測輸入裝置的一相對加速度；一狀態判定模組，比較該運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷該慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出該慣性感測輸入裝置的至少一運動時間區段與該運動時間區段的一第一時間與一第二時間，其中該運動時間區段係為該慣性感測輸入裝置於該靜止狀態轉換成該運動狀態的該第一時間至該慣性感測輸入裝置於該運動狀態轉換成該靜止狀態的該第二時間；一資料儲存模組，當該慣性感測輸入裝置於該運動時間區段時，該資料儲存模組儲存該慣性感測輸入裝置於該運動時間區段的該第一時間、該第二時間與該運動信號；一姿態估測模組，當該狀態判定模組檢測出第K個該運動時間區段的該第二時間時，該資料儲存模組輸出該K個第一時間、該K個第二時間與該K個運動信號至該姿態估測模組，該姿態估測模組依據每一該運動時間區段的該運動信號估測該慣性感測輸入裝置的一旋轉姿態，K為一設定值且K為大於或等於一的整數；一座標轉換模組，依據該K個旋轉姿態將該K個相對加速度轉換成K個絕對加速度；一重力消除模組，依據一重力加速度校正該K個絕對加速度；一積分運算模組，依據校正後的該K個絕對加速度、該K個第一時間與該K個第二時間計算該慣性感測輸入裝置於每一該運動時間區段的一速度與一位移；以及一軌跡修正模組，依據該K個第一時間、該K個第二時間、該K個速度與該K個位移計算出該慣性感測輸入裝置於該K個運動時間區段的一位移軌跡，並進行一非線性修正，其中該非線性修正係利用一N次方程式進行該位移軌跡的修正，N為大於二的整數。
    [14] 如請求項13所述之慣性感測輸入裝置，其中該運動信號另包括該慣性感測輸入裝置的一角速度。
    [15] 如請求項13所述之慣性感測輸入裝置，其中該運動信號另包括該慣性感測輸入裝置的一環境磁場。
    [16] 如請求項13所述之慣性感測輸入裝置，當該狀態判定模組檢測出第K個該運動時間區段的該第二時間時，該慣性感測輸入裝置位於該慣性感測輸入裝置的一起始位置或一預設結束位置。
    [17] 一種慣性感測輸入方法，包括：藉由一運動感測模組量測一慣性感測輸入裝置的一運動信號，該運動信號包括該慣性感測輸入裝置的一相對加速度；藉由一狀態判定模組比較該運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷該慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出該慣性感測輸入裝置的至少一運動時間區段與該運動時間區段的一第一時間與一第二時間，其中該運動時間區段係為該慣性感測輸入裝置於該靜止狀態轉換成該運動狀態的該第一時間至該慣性感測輸入裝置於該運動狀態轉換成該靜止狀態的該第二時間；當該慣性感測輸入裝置於該運動時間區段時，藉由一資料儲存模組儲存該慣性感測輸入裝置於該運動時間區段的該第一時間、該第二時間與該運動信號；當該狀態判定模組檢測出第K個該運動時間區段的該第二時間時，該資料儲存模組輸出該K個運動信號至一姿態估測模組，藉由該姿態估測模組依據每一該運動時間區段的該運動信號估測該慣性感測輸入裝置的一旋轉姿態，K為一設定值且K為大於或等於一的整數；藉由一座標轉換模組依據該K個旋轉姿態將該K個相對加速度換成K個絕對加速度；藉由一重力消除模組依據一重力加速度校正該K個絕對加速度；藉由一積分運算模組依據校正後的該K個絕對加速度、K個第一時間與該K個第二時間計算該慣性感測輸入裝置於每一該運動時間區段的一速度與一位移；以及藉由一軌跡修正模組依據該K個第一時間、該K個第二時間、該K個速度與該K個位移計算出該慣性感測輸入裝置於該K個運度時間區段的一位移軌跡，並進行一非線性修正，其中該非線性修正係利用一N次方程式進行該位移軌跡的修正，N為大於二的整數。
    [18] 一種慣性感測輸入裝置，包括：一運動感測模組，量測該慣性感測輸入裝置的一運動信號，該運動信號包括該慣性感測輸入裝置的一相對加速度；一狀態判定模組，比較該運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷該慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出該慣性感測輸入裝置的至少二運動時間區段與每一該運動時間區段的一第一時間與一第二時間，其中每一該運動時間區段係為該慣性感測輸入裝置於該靜止狀態轉換成該運動狀態的該第一時間至該慣性感測輸入裝置於該運動狀態轉換成該靜止狀態的該第二時間；一資料儲存模組，當該慣性感測輸入裝置於每一該運動時間區段時，該資料儲存模組儲存該慣性感測輸入裝置於每一該運動時間區段的該第一時間、該第二時間與該運動信號；一姿態估測模組，當該狀態判定模組檢測出第K個該運動時間區段的該第二時間時，該資料儲存模組輸出該K個運動信號至該姿態估測模組，該姿態估測模組依據該K個運動時間區段的該K個運動信號估測該慣性感測輸入裝置的K個旋轉姿態，K為一設定值且為大於或等於二的整數；一座標轉換模組，依據該K個旋轉姿態將該K個相對加速度轉換成K個絕對加速度；一重力消除模組，依據一重力加速度校正該K個絕對加速度；一積分運算模組，依據校正後的該K個絕對加速度、該K個第一時間與該K個第二時間計算該慣性感測輸入裝置於每一該運動時間區段的一速度與一位移；一軌跡修正模組，依據該K個第一時間、該K個第二時間、該K個速度與該K個位移計算出該慣性感測輸入裝置於該K個運度時間區段的一位移軌跡，並進行一修正程序以修正該位移軌跡；以及一軌跡去除模組，用以移除修正後的該位移軌跡中第K個該運動時間區段的一輔助軌跡，以輸出一主要軌跡。
    [19] 如請求項18所述之慣性感測輸入裝置，其中該運動信號另包括該慣性感測輸入裝置的一角速度。
    [20] 如請求項18所述之慣性感測輸入裝置，其中該運動信號另包括該慣性感測輸入裝置的一環境磁場。
    [21] 如請求項18所述之慣性感測輸入裝置，其中該軌跡修正模組以一線性等比例修正該位移軌跡。
    [22] 如請求項18所述之慣性感測輸入裝置，其中該軌跡修正模組以一非線性修正該位移軌跡。
    [23] 如請求項18所述之慣性感測輸入裝置，當該狀態判定模組檢測出第K個該運動時間區段的該第二時間時，該慣性感測輸入裝置位於該慣性感測輸入裝置的一起始位置或一預設結束位置。
    [24] 一種慣性感測輸入方法，包括：藉由一運動感測模組量測一慣性感測輸入裝置的一運動信號，該運動信號包括該慣性感測輸入裝置的一相對加速度；藉由一狀態判定模組比較該運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷該慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出該慣性感測輸入裝置的至少二運動時間區段與每一該運動時間區段的一第一時間與一第二時間，其中每一該運動時間區段係為該慣性感測輸入裝置於該靜止狀態轉換成該運動狀態的該第一時間至該慣性感測輸入裝置於該運動狀態轉換成該靜止狀態的該第二時間；當該慣性感測輸入裝置於每一該運動時間區段時，藉由一資料儲存模組儲存該慣性感測輸入裝置於每一該運動時間區段的該第一時間、該第二時間與該運動信號；當該狀態判定模組檢測出第K個該運動時間區段的該第二時間時，該資料儲存模組輸出該K個運動信號至一姿態估測模組，藉由該姿態估測模組依據每一該運動時間區段的該運動信號估測該慣性感測輸入裝置的一旋轉姿態，K為一設定值且為大於或等於二的整數；藉由一座標轉換模組依據該K個旋轉姿態將該K個相對加速度轉換成K個絕對加速度；藉由一重力消除模組依據一重力加速度校正該K個絕對加速度；藉由一積分運算模組依據校正後的該K個絕對加速度、該K個第一時間與該K個第二時間計算該慣性感測輸入裝置於每一該運動時間區段的一速度與一位移；藉由一軌跡修正模組依據該K個第一時間、該K個第二時間、該K個速度與該K個位移計算出該慣性感測輸入裝置於該K個運度時間區段的一位移軌跡，並進行一修正程序以修正該位移軌跡；以及藉由一軌跡去模組移除修正後的該位移軌跡中第K個該運動時間區段的一輔助軌跡，以輸出一主要軌跡。
    [25] 一種慣性感測輸入系統，包括：一啟動停止模組，用以輸出一啟動信號或一停止信號；以及一慣性感測輸入裝置，耦接該啟動停止模組，該慣性感測輸入裝置包括：一運動感測模組，當該啟動停止模組輸出該啟動信號時，該運動感測模組量測該慣性感測輸入裝置的一運動信號，該運動信號包括該慣性感測輸入裝置的一相對加速度；一狀態判定模組，比較該運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷該慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出該慣性感測輸入裝置的至少一運動時間區段，其中該運動時間區段係為該慣性感測輸入裝置於該靜止狀態轉換成該運動狀態的一第一時間至該慣性感測輸入裝置於該運動狀態轉換成該靜止狀態的一第二時間；一姿態估測模組，當該慣性感測輸入裝置於該運動時間區段時，該姿態估測模組依據該運動時間區段的該運動信號估測該慣性感測輸入裝置的一旋轉姿態；一座標轉換模組，依據該運動時間區段的該旋轉姿態將該運動時間區段的該相對加速度轉換成一絕對加速度；一重力消除模組，依據一重力加速度校正該運動時間區段的該絕對加速度；一積分運算模組，依據校正後該運動時間區段的該絕對加速度、該第一時間與該第二時間計算該慣性感測輸入裝置於該運動時間區段的一速度與一位移；一資料儲存模組，儲存該慣性感測輸入裝置於該運動時間區段的該第一時間、該第二時間、該速度與該位移；以及一軌跡修正模組，當該啟動停止模組輸出該停止信號時，該軌跡修正模組依據該狀態判定模組所檢測出的M個該運動時間區段的M個該第一時間、M個該第二時間、M個該速度與M個該位移計算出該慣性感測輸入裝置於該M個運動時間區段的一位移軌跡，並進行一修正程序以修正該位移軌跡，其中M係為該慣性感測輸入裝置自該啟動停止模組輸出該啟動信號的一第三時間至該啟動停止模組輸出該停止信號的一第四時間所經過的運動時間區段數量。
    [26] 如請求項25所述之慣性感測輸入系統，其中該運動信號另包括該慣性感測輸入裝置的一角速度。
    [27] 如請求項25所述之慣性感測輸入系統，其中該運動信號另包括該慣性感測輸入裝置的一環境磁場。
    [28] 如請求項25所述之慣性感測輸入系統，當該啟動停止模組輸出該停止信號時，該慣性感測輸入裝置位於該慣性感測輸入裝置的一起始位置或一預設結束位置。
    [29] 如請求項25所述之慣性感測輸入系統，其中該軌跡修正模組以一線性等比例修正該位移軌跡。
    [30] 如請求項25所述之慣性感測輸入系統，其中該軌跡修正模組以一非線性修正該位移軌跡。
    [31] 如請求項25所述之慣性感測輸入系統，其中該慣性感測輸入裝置另包括一軌跡去除模組，該軌跡去除模組用以移除修正後的該位移軌跡中第M個該運動時間區段的一輔助軌跡，以輸出一主要軌跡，其中M為大於或等於二的整數。
    [32] 一種慣性感測輸入方法，包括：當一啟動停止模組輸出一啟動信號時，藉由一運動感測模組量測一慣性感測輸入裝置的一運動信號，該運動信號包括該慣性感測輸入裝置的一相對加速度；藉由一狀態判定模組比較該運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷該慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出該慣性感測輸入裝置的至少一運動時間區段，其中該運動時間區段係為該慣性感測輸入裝置於該靜止狀態轉換成該運動狀態的一第一時間至該慣性感測輸入裝置於該運動狀態轉換成該靜止狀態的一第二時間；當該慣性感測輸入裝置於該運動時間區段時，藉由一姿態估測模組依據該運動時間區段的該運動信號估測該慣性感測輸入裝置的一旋轉姿態；藉由一座標轉換模組依據該運動時間區段的該旋轉姿態將該運動時間區段的該相對加速度轉換成一絕對加速度；藉由一重力消除模組依據一重力加速度校正該運動時間區段的該絕對加速度；藉由一積分運算模組依據校正後該運動時間區段的該絕對加速度、該第一時間與該第二時間計算該慣性感測輸入裝置於該運動時間區段的一速度與一位移；儲存該慣性感測輸入裝置於該運動時間區段的該第一時間、該第二時間、該速度與該位移於一資料儲存模組；以及當該啟動停止模組輸出一停止信號時，藉由一軌跡修正模組依據該狀態判定模組所檢測出的M個該運動時間區段的M個該第一時間、M個該第二時間、M個該速度與M個該位移計算出該慣性感測輸入裝置於該M個運動時間區段的一位移軌跡，並進行一修正程序以修正該位移軌跡，其中M係為該慣性感測輸入裝置自該啟動停止模組輸出該啟動信號的一第三時間至該啟動停止模組輸出該停止信號的一第四時間所經過的運動時間區段數量。
    [33] 如請求項32之慣性感測輸入方法，其中該慣性感測輸入方法另包括藉由一軌跡去除模組移除修正後的該位移軌跡中第M個該運動時間區段的一輔助軌跡，以輸出一主要軌跡，其中M為大於或等於二的整數。
    [34] 一種慣性感測輸入系統，包括：一啟動停止模組，用以輸出一啟動信號或一停止信號；以及一慣性感測輸入裝置，耦接該啟動停止模組，該慣性感測輸入裝置包括：一運動感測模組，當該啟動停止模組輸出該啟動信號時，該運動感測模組量測該慣性感測輸入裝置的一運動信號，該運動信號包括該慣性感測輸入裝置的一相對加速度；一狀態判定模組，比較該運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷該慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出該慣性感測輸入裝置的至少一運動時間區段，其中該運動時間區段係為該慣性感測輸入裝置於該靜止狀態轉換成該運動狀態的一第一時間至該慣性感測輸入裝置於該運動狀態轉換成該靜止狀態的一第二時間；一資料儲存模組，當該慣性感測輸入裝置於該運動時間區段時，該資料儲存模組儲存該慣性感測輸入裝置於該運動時間區段的該第一時間、該第二時間與該運動信號；一姿態估測模組，當該啟動停止模組輸出該停止信號時，該姿態估測模組依據該狀態判定模組所檢測出的M個該運動時間區段的M個該運動信號估測該慣性感測輸入裝置的M個旋轉姿態，其中M係為該慣性感測輸入裝置自該啟動停止模組輸出該啟動信號的一第三時間至該啟動停止模組輸出該停止信號的一第四時間所經過的運動時間區段數量；一座標轉換模組，依據該M個旋轉姿態將該M個相對加速度轉換成M個絕對加速度；一重力消除模組，依據一重力加速度校正該M個絕對加速度；一積分運算模組，依據校正後的該M個絕對加速度以及該M個運動時間區段的該M個第一時間與該M個第二時間計算該慣性感測輸入裝置於每一該運動時間區段的一速度與一位移；以及一軌跡修正模組，依據該M個第一時間、該M個第二時間、該M個速度與該M個位移計算出該慣性感測輸入裝置於該M個運動時間區段的一位移軌跡，並進行一修正程序以修正該位移軌跡。
    [35] 如請求項34所述之慣性感測輸入系統，其中該運動信號另包括該慣性感測輸入裝置的一角速度。
    [36] 如請求項34所述之慣性感測輸入系統，其中該運動信號另包括該慣性感測輸入裝置的一環境磁場。
    [37] 如請求項34所述之慣性感測輸入系統，當該啟動停止模組輸出該停止信號時，該慣性感測輸入裝置位於該慣性感測輸入裝置的一起始位置或一預設結束位置。
    [38] 如請求項34所述之慣性感測輸入系統，其中該軌跡修正模組以一線性等比例修正該位移軌跡。
    [39] 如請求項34所述之慣性感測輸入系統，其中該軌跡修正模組以一非線性修正該位移軌跡。
    [40] 如請求項34所述之慣性感測輸入系統，其中該慣性感測輸入裝置另包括一軌跡去除模組，該軌跡去除模組用以移除修正後的該位移軌跡中第M個該運動時間區段的一輔助軌跡，以輸出一主要軌跡，其中M為大於或等於二的整數。
    [41] 一種慣性感測輸入方法，包括：當一啟動停止模組輸出一啟動信號時，藉由一運動感測模組量測該慣性感測輸入裝置的一運動信號，該運動信號包括該慣性感測輸入裝置的一相對加速度；藉由一狀態判定模組比較該運動信號的一變化量與一預定值的大小，以判斷該慣性感測輸入裝置為一靜止狀態或一運動狀態，並檢測出該慣性感測輸入裝置的至少一運動時間區段，其中該運動時間區段係為該慣性感測輸入裝置於該靜止狀態轉換成該運動狀態的一第一時間至該慣性感測輸入裝置於該運動狀態轉換成該靜止狀態的一第二時間；當該慣性感測輸入裝置於該運動時間區段時，儲存該慣性感測輸入裝置於該運動時間區段的該第一時間、該第二時間與該運動信號於一資料儲存模組；當該啟動停止模組輸出一停止信號時，藉由一姿態估測模組依據該狀態判定模組所檢測出的M個該運動時間區段的M個該運動信號估測該慣性感測輸入裝置的M個旋轉姿態，其中M係為該慣性感測輸入裝置自該啟動停止模組輸出該啟動信號的一第三時間至該啟動停止模組輸出該停止信號的一第四時間所經過的運動時間區段數量；藉由一座標轉換模組依據該M個旋轉姿態將該M個相對加速度轉換成M個絕對加速度；藉由一重力消除模組依據一重力加速度校正該M個絕對加速度；藉由一積分運算模組依據校正後的該M個絕對加速度以及該M個運動時間區段的該M個第一時間與該M個第二時間計算該慣性感測輸入裝置於每一該運動時間區段的一速度與一位移；以及藉由一軌跡修正模組依據該M個第一時間、該M個第二時間、該M個速度與該M個位移計算出該慣性感測輸入裝置於該M個運動時間區段的一位移軌跡，並進行一修正程序以修正該位移軌跡。
    [42] 如請求項41所述之慣性感測輸入方法，其中該慣性感測輸入方法另包括藉由一軌跡去除模組移除修正後的該位移軌跡中第M個該運動時間區段的一輔助軌跡，以輸出一主要軌跡，其中M為大於或等於二的整數。
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