基于空间定位的交互式电视遥控器

1.一种基于空间定位的交互式电视遥控器，其特征在于包括以下组成：
空间定位单元-用于感知并输出遥控器空间位置变化的模拟信号，并把该模拟信号转换为数字信号；
运动信息感知单元-用于感知并输出遥控器在运动过程中所产生的速度和加速度信号；
生理信息感知单元-用于感知并输出用户手持遥控器所产生的生理信号以与相应的互动应用服务进行交互；
按键单元-用于输出用户按下按键所产生的相应的功能信号；
中央处理单元-用于将空间定位单元所采集的遥控器空间位置变化数字信号，转换成遥控器的相对位移信号，并编码成电视屏幕坐标信号；处理其他信息采集单元所获得的数字信号及功能信号；
无线发射单元-用于接收中央处理单元处理后的信号，并发射到无线接收单元；
无线接收单元-用于接收无线发射单元输出的各种交互信息，并输出到相应的主机或电视处理模块中；
电源管理单元-用于供应所需要的电源；
所述空间定位单元、运动信息感知单元、生理信息感知单元以及按键单元分别连接到中央处理单元上，且分别与电源管理单元连接；所述电源管理单元、中央处理单元、无线发射单元、无线接收单元依次连接。
2.根据权利要求1所述的基于空间定位的交互式电视遥控器，其特征在于所述空间定位单元包括以下组成：
空间角速度或加速度传感器-用于感知遥控器的空间角度或速度的变化模拟信号，并输出到模数转换单元；
模数转换单位-用于将遥控器的空间角度或速度的变化模拟信号转换成数字信号，并输出到中央处理单元。
3.根据权利要求2所述的基于空间定位的交互式电视遥控器，其特征在于；所述空间角速度或加速度传感器为二维角速度传感器或二维加速度传感器；或者为三维角速度传感器或三维加速度传感器。
4.根据权利要求1所述的基于空间定位的交互式电视遥控器，其特征在于：所述运动信息感知单元包括：
加速度传感器-用于感测获取遥控器速度和加速度的模拟信号，并输送到模数转换单元；
模数转换单元-用于将加速度传感器测得的速度和加速度模拟信号转换成数字信号，作为运动信息输出到中央处理单元。
5.根据权利要求1所述的基于空间定位的交互式电视遥控器，其特征在于：所述生理信息感知单元包括用于感知用户生理模拟信号的脉搏传感器、血压传感器或握力传感器的一种或几种，以及用于将所述生理模拟信号转换成数字信号并将其输出到中央处理单元的模数转换单元。
6.根据权利要求1所述的基于空间定位的交互式电视遥控器，其特征在于：所述无线接收单元通过USB或COM接口模块与外部主机、电视机或电视机顶盒连接。
7.根据权利要求1所述的基于空间定位的交互式电视遥控器，其特征在于：所述电源管理单元还包括可充电池模块。

技术领域\n本发明涉及数字电视人机交互技术，尤其涉及一种基于空间定位的交互式电视遥控器。\n背景技术\n在全球不断普及的传统模拟电视向数字电视转化趋势下，电视机从原来只提供单一电视节目播放功能逐渐发展成为能够响应人机交互的多用途信息服务终端，即能够通过电视屏幕以交互方式向用户提供互动应用和服务。为适应基于电视的交互增值服务，对电视遥控器技术也提出了更高更新的要求。\n迄今为止，国内外都提出过许多改进电视遥控器的技术和思路。如中国专利公告号为CN2086027的“机械手式电视遥控器”，公开了一种用于选台的机械手式电视遥控器，由红外线发射器、安装在壳体内的接收机、继电器和电动机，以及皮带轮、皮带、螺杆、压轮座、压轮和定位架组成。壳体、皮带轮、皮带、螺杆、压轮座以及压轮通过定位架安装在电视机的选台按键处。红外线发射器为独立体，其发出的信号被接收机接收后，启动电动机，通过皮带驱动螺杆、螺母，使螺母上下移动，在螺母上的压轮即可把某一选台按键按下而达到选台的目的。\n中国专利公告为CN101005564的“并行电视遥控器、遥控系统及遥控电路”，公开了一种具有内置的微型电视屏幕和声音系统的遥控器，该遥控器支持主电视屏幕和微型电视屏幕之间的媒体交换，以及关联的声音系统的交换。遥控器上的用户接口允许媒体向导的查看和频道的选择，以便在主电视屏幕和遥控器上的微型电视屏幕两者上进行显示。并且可通过请求将媒体向导下载到或者缓存到遥控器，以在遥控器上的微型屏幕上显示。在该遥控器上，便可以查看并管理视频在关联的电视屏幕上的显示和设置，方便了操作和选择。\n显然，目前的电视遥控器技术，仍然以“上、下、左、右”的人机交互方式为主，用户的控制操作复杂，且不能满足电视遥控器越来越复杂的交互应用和服务需求，即不能通过空间定位技术形成通用的遥控器空间坐标反馈到电视屏幕中，不能感知运动加速度、角速度、轨迹等动态信息反馈到运动类交互内容服务中，不能感知人体脉搏、血压、血脂等人体生理信息并反馈到医疗类交互内容服务中。因此，难以支持基于电视屏幕和人机互动的交互内容服务的需求和实现。\n发明内容\n本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可感知和交互用户手部运动信息以及人体生理信息的基于空间定位的交互式电视遥控器，以形成通用的遥控器空间坐标反馈到电视屏幕中，实现电视屏幕焦点或光标的移动和定位，从而完成电视遥控器与电视机的无线数据传输，并满足基于电视屏幕的各项娱乐、教育、医疗、生活等互动应用和服务对人机交互操作和控制的需求。\n本发明的目的通过以下技术方案予以实现：\n本发明提供的一种基于空间定位的交互式电视遥控器，包括以下组成：\n空间定位单元—用于感知并输出遥控器空间位置变化的模拟信号，并把该模拟信号转换为数字信号；\n运动信息感知单元—用于感知并输出遥控器在运动过程中所产生的速度和加速度信号；\n生理信息感知单元—用于感知并输出用户手持遥控器所产生的生理信号；\n按键单元—用于输出用户按下按键所产生的相应的功能信号；\n中央处理单元—用于将空间定位单元所采集的遥控器空间位置变化数字信号，转换成遥控器的相对位移信号，并编码成电视屏幕坐标信号；处理其他信息采集单元所获得的数字信号及功能信号；\n无线发射单元—用于接收中央处理单元处理后的信号，并发射到无线接收单元；无线通讯技术可以采用2.4G无线技术、蓝牙无线技术、ZigBee技术或Wi-Fi无线技术等。\n无线接收单元—用于接收无线发射单元输出的各种交互信息，并输出到相应的主机或电视处理模块中；\n电源管理单元—用于供应所需要的电源；\n所述空间定位单元、运动信息感知单元、生理信息感知单元以及按键单元分别连接到中央处理单元上，且分别与电源管理单元连接；所述电源管理单元、中央处理单元、无线发射单元、无线接收单元依次连接。\n本发明通过空间定位单元、运动信息感知单元、生理信息感知单元以及按键单元，分别获取遥控器的空间位置变化信息、运动信息、用户的生理信息以及相应的按键功能信息，经过中央处理单元的处理后输出到无线发射单元，然后经过无线接收单元输出到外部主机、电视机或电视机顶盒。\n本发明所述的空间定位单元，其功能可通过以下组成实现：\n空间角速度或加速度传感器—用于感知遥控器的空间角度或速度的变化模拟信号，并输出到模数转换单元；\n模数转换单位—用于将遥控器的空间角度或速度的变化模拟信号转换成数字信号，并输出到中央处理单元。中央处理单元则将感测获取的角度变化(角速度)或速度变化(加速度)数字信号，通过计算得出遥控器的相对位移，再编码转换成电视屏幕坐标，从而实现遥控器的空间定位。\n其中所述空间角速度或加速度传感器可以为二维角速度传感器或二维加速度传感器；或者为三维角速度传感器或三维加速度传感器，用以产生二维或三维空间位置变化模拟信号。\n本发明所述运动信息感知单元可以包括：\n加速度传感器—用于感测获取遥控器速度和加速度的模拟信号，并输送到模数转换单元；\n模数转换单元—用于将加速度传感器测得的速度和加速度模拟信号转换成数字信号，作为运动信息输出到中央处理单元，从而实现运动信息(速度、加速度)的感知。\n本发明所述生理信息感知单元可以包括用于感知用户生理模拟信号的脉搏传感器、血压传感器或握力传感器的一种或几种，以便根据需要产生脉搏、血压、握力等生理信号，以及用于将所述生理模拟信号转换成数字信号并将其输出到中央处理单元的模数转换单元。\n本发明所述无线接收单元可以通过USB或COM接口模块与外部主机、电视机或电视机顶盒直接连接。所述电源管理单元还包括可充电池模块，用以增加遥控器的供电时间。\n本发明具有以下有益效果：\n突破了“上、下、左、右”的人机交互瓶颈，遥控器可快速移动和定位电视屏幕上的焦点或光标到任意布局的画面上，显著突出了用户控制和操作电视屏幕的简便性。同时，可实时获取用户手部甚至肢体的各种运动信息以及生理信息，使得界面更丰富多彩、内容更生动活泼、领域更广泛宽广的交互应用和服务得到有效的技术支持，从而扩展了基于电视屏幕和人机互动的交互内容服务，满足运动、游戏、娱乐、医疗、教育、生活等各类互动应用服务的需求。\n附图说明\n下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：\n图1是本发明实施例的结构原理框图；\n图2是本发明实施例的信号传输示意框图。\n图中：交互式电视遥控器1，电源管理10，信息采集模组11，MCU微控制器12，RF无线通讯模组(发射)13，RF无线通讯模组(接收)14，脉搏传感器111，模数转换A/D112，按键113，检测114，角速度传感器115，模数转换A/D116，加速度传感器117，模数转换A/D118，电可擦可编程只读存储器119\n具体实施方式\n图1和图2所示为本发明的实施例。如图1所示，包括以下组成：\n空间定位单元—用于感知并输出遥控器空间位置变化的模拟信号，并把该模拟信号转换为数字信号；\n运动信息感知单元—用于感知并输出遥控器在运动过程中所产生的速度和加速度信号；\n生理信息感知单元—用于感知并输出用户手持遥控器所产生的生理信号；\n按键单元—用于输出用户按下按键所产生的相应的功能信号；\n中央处理单元—用于将空间定位单元所采集的遥控器空间位置变化数字信号，转换成遥控器的相对位移信号，并编码成电视屏幕坐标信号；处理其他信息采集单元所获得的数字信号及功能信号；\n无线发射单元—用于接收中央处理单元处理后的信号，并发射到无线接收单元；\n无线接收单元—用于接收无线发射单元输出的各种交互信息，并输出到相应的主机或电视处理模块中；\n电源管理单元—用于供应所需要的电源；\n其中空间定位单元、运动信息感知单元、生理信息感知单元以及按键单元分别连接到中央处理单元上，且分别与电源管理单元连接；电源管理单元、中央处理单元、无线发射单元、无线接收单元依次连接。\n本实施例中各部分的具体组成及其信号的传输如图2所示。空间定位单元由角速度传感器115如陀螺仪(或者采用加速度传感器，如二维或三维微加速度感应芯片)，以及模数转换A/D116组成。该模数转换A/D116与角速度传感器115相连接，用以把角速度传感器115产生的角度变化模拟信号转换成数字信号。\n运动信息感知单元由加速度传感器117和模数转换A/D118组成，该模数转换A/D118与加速度传感器117相连接，用以把运动所产生的加速度模拟信号转换成数字信号。\n生理信息感知单元由脉搏传感器111和模数转换A/D112组成，该模数转换A/D112与脉搏传感器111相连接，用以把脉搏模拟信号转换成数字信号。\n按键单元由按键113和检测114组成，该检测114与按键113相连接，用以检测按键是否按下并输出各按键的功能信号。\n脉搏传感器111、按键113、角速度传感器115、加速度传感器117、EEPROM119，由电源管理10供应相应的电力。\n中央处理单元可以采用MCU微控制器12，无线发射单元和无线接收单元分别采用RF无线通讯模组(发射)13和RF无线通讯模组(接收)14。MCU微控制器12分别与模数转换A/D112、检测114、模数转换A/D116、模数转换A/D118、EEPROM119相连接，用以处理各种采集所得的数字信号；MCU微控制器12与RF无线通讯模组(发射)13相连接，用以把处理后的各种信息输送到RF无线通讯模组(发射)13中；RF无线通讯模组(发射)13通过2.4G无线协议把信息发射到RF无线通讯模组(接收)14中；RF无线通讯模组(接收)14通过USB接口与外部主机、数字电视机顶盒、电视机等相连接。\n其中，角速度传感器115如陀螺仪，通过侦测用户在挥动交互式电视遥控器1的过程中，产生的基于X、Y两轴水平方向角度的变化，经模数转换A/D116转换为数字信号。MCU微控制器12则将该变化的数字信号，通过反三角函数转换成相对于空间的位移变化，同时编码成标准的屏幕坐标信号，以实现电视屏幕焦点或光标的移动和定位，从而完成电视遥控器与电视机的无线数据传输。本实施例中的陀螺仪是为了举例说明，并非用以限定本发明。通过角速度传感器的角度变化或通过加速度传感器的速度变化，感知相对位移的变化，从而以实现电视屏幕焦点或光标的移动和定位，从而完成电视遥控器与电视机的无线数据传输，全面实现基于电视屏幕的交互应用服务。\n加速度传感器117可以采用三维微加速度感应芯片，通过侦测用户在挥动交互式电视遥控器1的过程中，产生的基于三维速度变化信息，通过模数转换A/D118的转换并输送到MCU12中进行处理。本实施例中的三维加速度传感器是为了举例说明，并非用以限定本发明。人体运动信息通过交互式电视遥控器获取，并跟相应的互动应用服务进行交互，使得大量基于人体运动信息，如速度、加速度等信息的运动、游戏、娱乐、教育类互动应用服务的使用成为可能。\n脉搏传感器111通过侦测用户手部的脉搏，从而获取用户人体脉搏生理信息，并通过模数转换A/D112的转换并输送到MCU微控制器12中进行处理。本实施例中的脉搏传感器是为了举例说明，并非用以限定本发明。人体生理信息通过交互式电视遥控器获取，并跟相应的互动应用服务进行交互，使得大量基于人体生理信息，如脉搏、血压、血脂、握力等信息的运动、医疗、教育类互动应用服务的使用成为可能。