一种对终端设备进行体感遥控的遥控装置及方法

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一种对终端设备进行体感遥控的遥控装置及方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于遥控器技术领域，尤其涉及一种对终端设备进行体感遥控的遥控装置及方法。\n背景技术\n[0002] 随着智能电视逐渐普及，通过智能电视内置的浏览器访问互联网网站的用户日渐增多。但是，由于众多APP（第三方应用程序）和互联网网站并没有针对电视的屏幕和原生遥控器进行优化，所以目前的操作体验不是很理想，导致用户对于智能电视App的使用率降低。\n[0003] 多个公司已经研发用移动通讯设备终端来作为电视的遥控器，正如在专利申请号为200820079929.8的专利申请中描述的那样，操作者通过正常的手机操作或短消息等实现各种电器设备的控制或超视距控制，本发明基于移动通讯设备终端通过移动通讯设备终端的体感动作来实现遥控智能电视。提供了另一种不同的遥控方式。极大的改善了用户体验。\n发明内容\n[0004] 鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种对终端设备进行体感遥控的遥控装置，其包括以下器件：\n[0005] 三轴陀螺仪，包括重力感应器和加速度感应器，输出X、Y、Z三个轴向的重力加速度；\n[0006] 控制器，通过以下公式可计算出该遥控装置的倾斜角度：\n[0007] \n[0008] \n[0009] 得到的变量A，即为该遥控装置倾斜的角度，第一个公式为勾股定理，第二个公式为余弦定理，其中X、Z分别为X轴和Z轴的重力加速度；\n[0010] 比较器，将计算的变量A与临界角度相比较，当超过临界角度时，判断触发了定义的遥控指令；\n[0011] 发送装置，将遥控指令通过信息网络传送给需要控制的终端设备。\n[0012] 进一步，控制器通过还可以通过以下计算公式来计算该遥控装置的晃动幅度：\n[0013] S=abs(X+Y+Z-LX-LY-LZ)/T\n[0014] 其中变量S为晃动的幅度，abs函数为求绝对值函数，变量T为测试的间隔时间，X、Y、Z为测试间隔时间结束点的三个方向重力加速度，LX、LY、LZ为测试间隔时间开始时获取的X轴、Y轴、Z轴的重力加速度；\n[0015] 比较器，将计算的变量S与临界值C做比较判断，当超过临界值时判断触发了定义的遥控指令。\n[0016] 进一步，控制器根据如下式所示进行计算：\n[0017] \n[0018] CA＝A-SA\n[0019] 其中，变量A是根据X、Y、Z轴的重力加速度计算出的合成加速度，当遥控装置静止时，该加速度约等于地球的重力加速度；变量SA为标准的重力加速度，当变量A减去变量SA后，即当前的加速度CA；\n[0020] 比较器，当前加速度CA与预先设置的变量MA比较，MA即加速度变化的最大量，当CA大于MA时，判断用户晃动了该遥控装置，触发预先定义的遥控指令。\n[0021] 进一步，所述信息网络为局域网、互联网、蓝牙、红外传输网络。\n[0022] 本发明还提供了一种对终端设备进行体感遥控的方法，其特征在于包括以下步骤：\n[0023] 步骤（1）根据包括重力感应器和加速度感应器的三轴陀螺仪输出X、Y、Z三个轴向的重力加速度；\n[0024] 步骤（2）控制器通过以下公式可计算出遥控装置的倾斜角度：\n[0025] \n[0026] \n[0027] 得到的变量A，即为倾斜的角度，第一个公式为勾股定理，第二个公式为余弦定理，其中X、Z分别为X轴和Z轴的重力加速度；\n[0028] 步骤（3）比较器将计算的变量A与临界角度相比较，当超过临界角度时，判断触发了定义的遥控指令；\n[0029] 步骤（4）发送装置将遥控指令通过信息网络传送给需要控制的终端设备。\n[0030] 进一步，该方法还包括：步骤（5）控制器还可以通过以下计算公式来计算晃动幅度：\n[0031] S=abs(X+Y+Z-LX-LY-LZ)/T\n[0032] 其中变量S为晃动的幅度，abs函数为求绝对值函数，变量T为测试的间隔时间，X、Y、Z为测试间隔时间结束点的三个方向重力加速度，LX、LY、LZ为测试间隔时间开始时获取的X轴、Y轴、Z轴的重力加速度；\n[0033] 步骤（6）比较器将计算的变量S与临界值C做比较判断，当超过临界值时判断触发了定义的遥控指令。\n[0034] 进一步，该方法还包括：\n[0035] 步骤（7）控制器根据如下式所示进行计算：\n[0036] \n[0037] CA＝A-SA\n[0038] 其中，变量A是根据X、Y、Z轴的重力加速度计算出的合成加速度，当遥控装置静止时，该加速度约等于地球的重力加速度；变量SA为标准的重力加速度，当变量A减去变量SA后，即当前的加速度CA；\n[0039] 步骤（8）比较器当前加速度CA与预先设置的变量MA比较，MA即加速度变化的最大量，当CA大于MA时，判断用户晃动了遥控装置，触发预先定义的遥控指令。\n[0040] 进一步，所述信息网络为局域网、互联网、蓝牙、红外传输网络。\n[0041] 通过本发明，提供了一种通过遥控装置来进行体感遥控的方式，提高了用户体验，方便用户操控终端设备。\n附图说明\n[0042] 图1是根据本发明的遥控装置的轴向示意图。\n[0043] 图2是根据本发明的遥控装置的结构示意图。\n[0044] 图3是根据本发明的遥控方法的流程图。\n具体实施方式\n[0045] 为使本发明的上述目的、特征和优点更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：\n[0046] 与其由电视厂商去配套体感遥控器，不如让用户利用自己的遥控装置（诸如移动通讯设备终端，下文中以移动通讯设备终端为例）去实现体感遥控。本发明通过将移动通讯设备终端作为重力、磁力感应的接收传感器，实现体感操作。本发明通过移动通讯设备终端中的三轴陀螺仪和磁场传感器可以捕获用户对移动通讯设备终端的一系列特定动作，据此作为终端设备（诸如智能电视或机顶盒之类的视频终端设备）的遥控方式，可以极大改善用户操作体验不良的问题。捕获的特定动作例如：左右、上下摇动移动通讯设备终端；向某方向倾斜移动通讯设备终端，甚至翻转移动通讯设备终端；通过手臂的上下左右挥动移动通讯设备终端。可以实现的遥控指令包括：上下左右键、确定（OK）键、音量加减、播放、暂停、快进、快退、多屏切换、用户自定义键等。\n[0047] 具体的技术方案如下：\n[0048] 硬件层，如图2所示，主要使用移动通讯设备终端的“三轴陀螺仪”和“磁场”传感器。此外，还包括比较器，将计算的变量A与临界角度相比较，当超过临界角度时，判断触发了定义的遥控指令；发送装置，将遥控指令通过局域网、互联网、蓝牙、红外传输网络之类的信息网络传送给终端设备。\n[0049] 软件层分为两层：\n[0050] 1、软件底层，由系统SDK（软件开发工具包）提供对硬件的调用，包括：三轴陀螺仪（包括“重力感应器”和“加速度感应器”）、磁场感应器。\n[0051] 2、软件上层，根据如下具体的算法来实现捕获用户的动作。\n[0052] 算法一：向不同方向倾斜移动通讯设备终端时，触发不同的遥控指令。\n[0053] 如图1所示，“三轴陀螺仪”（即“重力感应器”和“加速度感应器”）能输出“X、Y、Z三个方向的重力加速度”。根据这三个方向的重力加速度，可计算出移动通讯设备终端旋转的方向。\n[0054] 算法举例：用户以正常方式“水平”拿起移动通讯设备终端，再向左旋转。移动通讯设备终端水平时，Z轴的重力加速度约为9.81m/s2（赤道处最小，高山上较平地小,实际过程中的微小抖动、倾斜会造成误差），X、Y轴约为0。当用户绕Y轴旋转时，X轴的重力加速度会增加，Z轴的重力加速度会减少，Y轴保持近似不变。当用户向左倾斜到移动通讯设备终端屏幕垂直于地面时，X轴的重力加速度约为9.81m/s2，Z、Y轴约为0。\n[0055] 类似的，当用户在操控移动通讯设备终端向左倾斜的“过程中”，可计算出倾斜的角度，公式为：\n[0056] \n[0057] \n[0058] 得到的变量A，即为倾斜的角度。第一个公式为勾股定理，第二个公式为余弦定理。\n其中X、Z分别为X轴和Z轴的重力加速度。\n[0059] 至此，即可根据X、Y、Z三个方向的重力加速度，捕获用户不同的动作：往左、右、上、下倾斜，甚至翻转移动通讯设备终端。当倾斜达到某个临界角度时（临界角度由系统指定，优选为45度以上），触发指令。最后定义不同方向的倾斜对应不同的遥控指令。\n[0060] 具体实现，可以用Android为例：可通过TYPE_ACCELEROMETER从SensorManager类中获取重力感应器和加速度感应器。在onSensorChanged监听函数中即可获取到X、Y、Z轴的数值。\n[0061] 算法二：晃动移动通讯设备终端实现触发遥控指令。\n[0062] 运用“三轴陀螺仪”，还可计算移动通讯设备终端晃动的幅度，当幅度大于某个临界值C时（临界值C由系统指定），即可算是触发了某个遥控指令。计算“晃动幅度”时，可有多种计算公式，以下列举两个：\n[0063] 简单的计算公式：\n[0064] S=abs(X+Y+Z-LX-LY-LZ)/T\n[0065] 变量S为晃动的幅度，与临界值C做判断。abs函数为求绝对值函数，变量T为测试的间隔时间，X、Y、Z为测试间隔时间结束点的三个方向重力加速度，LX、LY、LZ为测试间隔时间开始时获取的X轴、Y轴、Z轴的重力加速度。\n[0066] 优选的计算公式：\n[0067] 运用物理上重力加速度的合成与分解定理，再抵消重力加速度，得到“由于用户动作产生的加速度”，如下式所示。\n[0068] \n[0069] CA＝A-SA\n[0070] 其中，变量A是根据X、Y、Z轴的重力加速度计算出的合成加速度，当移动通讯设备终端静止时，该加速度约等于地球的重力加速度；当移动通讯设备终端被用户晃动时，该加速度A也会随之改变。变量SA为标准的重力加速度，约等于9.81m/S2，当变量A减去变量SA后，才是变量CA，即当前的加速度。（注：此处应该是矢量运算，简化时，也可做标量运算。）另外，还有一个预先设置的变量MA，即加速度变化的最大量，当CA大于MA时，可认为用户“晃动了移动通讯设备终端”，触发某个预先定义的遥控指令。\n[0071] 算法三：模拟体感，通过上下左右挥动移动通讯设备终端，触发不同的遥控指令。\n[0072] 移动通讯设备终端的方向感应由“磁场感应器”和“加速度感应器”共同计算获得。\n通过方向感应，我们能得到地球磁场的方向（东西南北）。地球磁场是一个固定系，移动通讯设备终端（及手持移动通讯设备终端的用户）是在这个固定系中运动的物体。那么，当用户使用移动通讯设备终端转动自己的手部或身体或挥动手臂时，能触发不同的遥控指令。但仅仅是使用磁场感应器并不够，因为“挥动手臂”和“原地旋转”两种情况，在传感器数值上无法区分，因此还应增加“加速度传感器”作为辅助。\n[0073] 算法举例，假设用户以正常姿态水平手持移动通讯设备终端，此时移动通讯设备终端头部朝“正北”向（其他角度类似，算法中只计算差值）：此时，从方向传感器中获取到X值为0/360度，取值范围是0-360，Y、Z值可忽略。\n[0074] 当用户将移动通讯设备终端挥向左侧时，移动通讯设备终端头部指向“正西”，X值减去90度，为270度，同时根据三轴重力加速度累加计算出总加速度，当总加速度也达到某个临界值时，可定义为遥控装置的“向左”指令。类似，移动通讯设备终端头部挥向“正东”，X值增加90度，为90度，同时总加速度达到某个临界值，可定义为遥控装置“向右”指令。但移动通讯设备终端头部不易直接朝向用户自己，此时，可定义当用户往上或往下挥动手臂时，移动通讯设备终端头部会朝向下或朝向上，Y轴分别是180度和-180度，同时总加速度达到某个临界值，可定义为遥控器“向上”或“向下”指令。当然，也可定义其他动作，定义不同的指令。\n[0075] 移动通讯设备终端操作系统（Android、Apple IOS）对三轴陀螺仪和磁力感应器的相关技术和接口可使用现有的Android系统和IOS系统的相关开发规范。\n[0076] 可以定义移动通讯设备终端的不同体感动作表示不同的遥控指令，其中包括：上下左右键、确定（OK）键、音量加减、播放、暂停、快进、快退、多屏切换、用户自定义键等，这是可以自由组合的。移动通讯设备终端与终端设备进行通信，通信方式可通过局域网、互联网、蓝牙、红外传输网络等信息网络，在上面传输标准或自定义的指令协议或定义命令。终端设备接收后转化为对相应的控制命令。\n[0077] 如图3所示，示出了根据本发明的遥控方法的流程图，具体流程如下：首先根据包括重力感应器和加速度感应器的三轴陀螺仪输出X、Y、Z三个轴向的重力加速度；控制器通过以下公式可计算出遥控装置的倾斜角度：\n[0078] \n[0079] \n[0080] 得到的变量A，即为倾斜的角度，第一个公式为勾股定理，第二个公式为余弦定理，其中X、Z分别为X轴和Z轴的重力加速度。\n[0081] 或者控制器根据以下公式计算晃动幅度：\n[0082] S=abs(X+Y+Z-LX-LY-LZ)/T\n[0083] 其中变量S为晃动的幅度，abs函数为求绝对值函数，变量T为测试的间隔时间，X、Y、Z为测试间隔时间结束点的三个方向重力加速度，LX、LY、LZ为测试间隔时间开始时获取的X轴、Y轴、Z轴的重力加速度。\n[0084] 或者控制器根据以下公式进行计算：\n[0085] \n[0086] CA＝A-SA\n[0087] 其中，变量A是根据X、Y、Z轴的重力加速度计算出的合成加速度，当遥控装置静止时，该加速度约等于地球的重力加速度；变量SA为标准的重力加速度，当变量A减去变量SA后，即当前的加速度CA。\n[0088] 比较器将计算的值与临界值相比较，当超过临界值时，判断触发了定义的遥控指令；\n[0089] 发送装置将遥控指令通过局域网、互联网、蓝牙、红外传输网络之类的信息网络传送给终端设备（诸如智能电视）。\n[0090] 以上是对本发明的优选实施例进行的详细描述，但本领域的普通技术人员应该意识到，在本发明的范围内和精神指导下，各种改进、添加和替换都是可能的，例如调整接口调用顺序、改变消息格式和内容、使用不同的编程语言（如C、C++、Java等）实现等。这些都在本发明的权利要求所限定的保护范围内。