三維慣性遙控裝置的輸入方法及三維慣性遙控裝置製造方法
2023-06-05 21:12:26 2
三維慣性遙控裝置的輸入方法及三維慣性遙控裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種三維慣性遙控裝置的輸入方法及三維慣性遙控裝置，其輸入方法包括步驟：確定三維慣性遙控裝置的固定指向，並記錄固定指向姿態數據；感測所述三維慣性遙控裝置的旋轉及位移變化，並記錄旋轉及位移變化的旋轉變化數據及位移變化數據；將固定指向姿態數據、旋轉變化數據及位移變化數據組合成一代碼，通過資料庫查找代碼對應的控制指令；發送所述三維慣性遙控裝置（100）的控制指令。該輸入方法利用固定指向姿態數據、旋轉變化數據及位移變化數據處理成控制指令，以實現對其控制的主機進行控制，可以有效減少按鍵使用的複雜度，使用簡單方便且應用範圍廣。
【專利說明】三維慣性遙控裝置的輸入方法及三維慣性遙控裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及遙控器及其遙控方法，尤其涉及一種三維慣性遙控裝置的輸入方法及三維慣性遙控裝置。
【背景技術】
[0002]現有的三維遙控器或三維遠程控制裝置等採用加速度傳感器和陀螺儀的組合體或加速度傳感器、陀螺儀和地磁傳感器的組合體來進行三維方向運動軌跡的感測。其中，力口速度傳感器是一種能夠測量重力加速度的電子設備，陀螺儀是一種用高速迴轉體的動量矩敏感殼體相對慣性空間繞正交於自轉軸的角運動感測裝置，地磁傳感器感測磁場和/或地磁場，為三維方向運動軌跡的感測提供絕對參考量。
[0003]在現有採用三軸重力加速度傳感器和三軸陀螺儀組合的六軸三維遙控器或三維遠程控制裝置等遙控裝置，由於沒有絕對參考量，使其不具有絕對方向定位能力。當遙控裝置以自體中心軸做左右旋轉的狀態下，是被遙控裝置視為不應該出現的「傾斜」，所以給出了傾斜補償的算法去做修正，這是因為遙控裝置不具備絕對定向能力，並且所能取得到的運動軌跡都是相對的，所以很難分辨這樣的旋轉行為是有意還是無意行為，因此太容易混淆而產生錯誤的指令。
[0004]為此，出現了利用三軸重力加速度傳感器、三軸陀螺儀和三軸地磁傳感器的九軸三維遙控器或三維遠程控制裝置等遙控裝置，可以解決上述六軸遙控裝置存在的問題，如2010年8月11日公布的申請號為200910105336.3、名稱為「控制方法及其裝置、系統」的專利，但該專利只是將旋轉轉化為控制命令，而在實際使用中不僅僅只有旋轉，還有直線位移、與可精確重複的特定方向的角度等，因此該專利公開的技術與實際使用有很大的不同，不僅應用範圍狹窄，而且使用中也會受到很多限制，沒辦法實現隨心所欲的地步。
[0005]此外，現有的三維遙控器或三維遠程控制裝置等均需要使用按鈕、輪和拔動開關來控制三維遙控器或三維遠程控制裝置選擇命令，如2013年7月24日公開的申請號為200710086109.1，名稱為控制圖形對象的移動的方法及使用該方法的控制裝置和2013年I月23日公開的申請號為201220137653.0，名稱為一種三維滑鼠和三維滑鼠系統等專利均需使用滾輪、按鍵等，相關滾輪、按鍵等與對應的指令的匹配增加用戶使用複雜度，導致用戶在使用過程中需要進一步尋找指令對應的滾輪、按鍵等，使用不方便。
【發明內容】
[0006]本發明要解決的技術問題在於提供一種應用範圍廣且使用方便的三維慣性遙控裝置的輸入方法及三維慣性遙控裝置。
[0007]本發明通過以下技術方案予以實現:一種三維慣性遙控裝置的輸入方法，通過內置於三維慣性搖控裝置中的三軸重力加速度傳感器、三軸地磁傳感器和/或三軸陀螺儀感測所述三維慣性遙控裝置在三維空間中的方位角數據、旋轉數據及位移數據；所述輸入方法包括以下步驟:[0008]S1:確定三維慣性遙控裝置的固定指向，並記錄固定指向姿態數據；
[0009]S2:感測所述三維慣性遙控裝置的旋轉及位移變化，並記錄旋轉及位移變化的旋轉變化數據及位移變化數據；
[0010]S3:將固定指向姿態數據、旋轉變化數據及位移變化數據組合成一代碼，通過資料庫查找代碼對應的控制指令；
[0011]S4:發送所述三維慣性遙控裝置的控制指令。
[0012]優選地，在所述步驟SI中，通過標定鍵確定所述三維慣性遙控裝置的固定指向；或者，
[0013]判斷所述三維慣性遙控裝置在一定時間段內是否處於靜止狀態，將所述三維慣性遙控裝置處於靜止狀態時的指向，設定為所述三維慣性遙控裝置的固定指向。
[0014]優選地，在所述步驟SI中，確定三維慣性遙控裝置的固定指向，將所述固定指向與預先設置的參考指向進行比對，根據比對結果確定所述三維慣性遙控裝置所要遙控的功倉泛。
[0015]優選地，所述對比結果包括所述固定指向相對位於所述參考指向的正前、正後、正右、正右、正上、正下以及45度角方向；並且，每一所述比對結果分別對應所述三維慣性遙控裝置所遙控的不同功能。
[0016]優選地，所述步驟S2包括:先感測所述三維慣性遙控裝置的旋轉變化數據以判斷命令的啟動和停止，再感測所述三維慣性遙控裝置的位移變化數據以確定命令大小；
[0017]其中，所述旋轉變化數據包括旋轉方向，所述位移變化數據包括位移方向及位移速度；記錄旋轉及位移變化的旋轉變化數據及位移變化數據。
[0018]優選地，所述步驟S2包括:先感測所述三維慣性遙控裝置的位移變化數據以判斷命令的啟動和停止，再感測所述三維慣性遙控裝置的旋轉變化數據以確定命令大小；
[0019]其中，所述位移變化數據包括位移方向，所述旋轉變化數據包括旋轉方向及旋轉角度；記錄旋轉及位移變化的旋轉變化數據及位移變化數據。
[0020]優選地，所述步驟S2包括:通過開關鍵控制命令的啟動和停止，同時感測所述三維慣性遙控裝置的旋轉變化數據及位移變化數據以確定命令大小；
[0021]其中，所述旋轉變化數據包括旋轉方向及旋轉角度；所述位移變化數據包括位移方向及位移大小，並記錄旋轉及位移變化的旋轉變化數據及位移變化數據。
[0022]本發明還提供一種三維慣性遙控裝置，包括:
[0023]姿態感測單元:用於感測所述三維慣性搖控裝置在三維空間中的方位角數據、旋轉數據及位移數據；
[0024]固定指向單元:用於確定三維慣性遙控裝置的固定指向，並記錄固定指向姿態數據；
[0025]運動感測單元:用於感測所述三維慣性遙控裝置的旋轉及位移變化，並記錄旋轉及位移變化的旋轉變化數據及位移變化數據；
[0026]數據處理單元:用於將固定指向姿態數據、旋轉變化數據及位移變化數據組合成一代碼，通過資料庫查找代碼對應的控制指令；
[0027]遙控信號發射單元:用於發送所述三維慣性遙控裝置的控制指令。
[0028]優選地，所述姿態感測單元包括三軸重力加速度傳感器、三軸地磁傳感器和/或三軸陀螺儀。
[0029]優選地，所述三維慣性遙控裝置還包括用於存儲所述代碼及其對應的控制指令的資料庫，所述資料庫與所述數據處理單元相連。
[0030]優選地，所述遙控信號發射單元通過有線數據接口和/或無線網絡與所述數據處理單元連接。
[0031]優選地，所述三維慣性遙控裝置為球型遙控器或球型可嵌於長條形手柄上的遙控器。
[0032]本發明的三維慣性遙控裝置的輸入方法及三維慣性遙控裝置相比於現有技術具有如下優點:利用三軸重力加速度傳感器、三軸地磁傳感器和/或三軸陀螺儀感測該三維慣性遙控裝置在三維空間中的方位角數據、旋轉數據及位移數據，並且在輸入過程中首先確定三維慣性遙控裝置的固定指向，使其具有絕對定向能力，保證其遙控定位的準確性，通過固定指向姿態數據、旋轉變化數據及位移變化數據組合成一代碼並查找其控制指令，以對其控制的主機實施控制，可以有效減少按鍵使用的複雜度，使用簡單方便且應用範圍廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中:
[0034]圖1是本發明三維慣性遙控裝置的輸入方法的流程圖。
[0035]圖2是本發明三維慣性遙控裝置的原理方框圖。
[0036]圖中:100、三維慣性遙控裝置；110、姿態感測單元；111、三軸重力加速度傳感器；112、三軸陀螺儀；113、三軸地磁傳感器；120、固定指向單元；130、運動感測單元；140、數據處理單元；150、遙控信號發射單元；160、資料庫；200、主機；210、遙控信號接收單元。
【具體實施方式】
[0037]為了對本發明的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本發明的【具體實施方式】。
[0038]圖1是本發明三維慣性遙控裝置的輸入方法的流程圖。本實施例中，三維慣性遙控裝置100上內置有三軸重力加速度傳感器111、三軸地磁傳感器113和/或三軸陀螺儀112。本方法中，利用三軸重力加速度傳感器111對重力加速度敏感的特性，使其作為感測垂直方向的絕對參考標準；利用三軸地磁傳感器113對地磁場敏感的特性，使其使用感測水平方向上的絕對參考標準；由於三軸重力加速度傳感器111和三軸地磁傳感器113能夠感測姿態、旋轉及位移，因此兩種傳感器就能夠實現本發明目的。利用三軸陀螺儀112感測三維慣性遙控裝置100的旋轉角速度或角加速度以感測方向的改變，將陀螺儀數據加入進行融合可以提高數據的精度，因此在三維空間上能夠確定具有絕對定向能力的參考坐標系，保證其定位精度。
[0039]在本發明的三維慣性遙控裝置100的輸入方法中，使用三軸重力加速度傳感器
111、三軸地磁傳感器113和/或三軸陀螺儀112感測三維慣性遙控器任意時刻在三維空間的方位角數據、旋轉數據及位移數據，並進行以下操作:
[0040]S1:確定三維慣性遙控裝置100的固定指向，並記錄固定指向姿態數據，用以確定三維慣性遙控裝置100所選擇的遙控功能。[0041]三維慣性遙控裝置100的固定指定可以通過以下兩種方式確定:
[0042]其一是通過標定鍵確定三維慣性遙控裝置100的固定指向，即在任意時刻按下標定鍵，此時三維慣性遙控裝置100中的三軸重力加速度傳感器111、三軸地磁傳感器113和/或三軸陀螺儀112即記錄其在三維空間坐標中的空間坐標及姿態角為固定指向姿態數據，記錄三維慣性遙控裝置100的方位角，方位角為沿遙控裝置100軸向的姿態角。
[0043]其二是通過判斷三維慣性遙控裝置100在一定時間段內是否處於靜止狀態，將三維慣性遙控裝置100處於靜止狀態時的指向，設定為三維慣性遙控裝置100的固定指向。即利用三軸重力加速度傳感器111、三軸地磁傳感器113和/或三軸陀螺儀112實時感測三維慣性遙控裝置100某一時刻在三維空間的空間坐標Al (xl，yl, zl)和姿態角，並持續感測一定時間(如3秒，當然該一定時間可以根據需要進行設置)內，三維慣性遙控裝置100在三維空間X、Y、Z三個軸上的偏移量均沒有超出預設值(如10mm，當然該預設值可以根據需要進行設置)，以及姿態角沒有變化超出預設值(如10度，當然該預設值可以根據需要進行設置)，則認為三維慣性遙控裝置100在三維空間上相對靜止，記錄此時三維慣性遙控裝置100的方位角，方位角為沿遙控裝置100軸向的姿態角。
[0044]在步驟SI中確定三維慣性遙控裝置100的固定指向後，將確定的固定指向與預先設置的參考指向進行比對，根據比對結果確定三維慣性遙控裝置100所要遙控的功能。具體地，該固定指向相對於參考指向的對比結果可以是相對位於參考指向的正前、正後、正右、正右、正上、正下以及45度角方向等多個方向，每一比對結果分別對應三維慣性遙控裝置100所遙控的不同功能，如可設置固定指向相對於參考指向的正前方為控制音量大小調節；正上方為控制選臺大小調節；正左為亮度大小調節等，還可以使其固定指向與滑鼠的滾輪、鍵盤上的任意鍵(如上下左右箭頭、上下翻頁鍵、前進後退鍵)等映像，使三維慣性遙控裝置100可以遙控多種功能。
[0045]S2:感測三維慣性遙控裝置100的旋轉及位移變化，並記錄旋轉及位移變化的旋轉變化數據及位移變化數據。具體地，若在一定時間(如I秒，當然該一定時間可以根據需要自主設置)內，感測到三維慣性遙控裝置100的三維空間坐標的變化超出預設值(如IOmm,該預設值可以根據需要自主設定)及姿態角的變化超出預設值(如5度，該預設值可以根據需要自主設定)，則認定三維慣性遙控裝置100發生旋轉及位移變化，並記錄旋轉及位移變化的旋轉變化數據及位移變化數據。
[0046]以下結合實施例1?3對步驟S2進行詳細描述:
[0047]實施例1
[0048]本實施例以固定指向相對於參考指向的正前方為例，以遙控控制音量大小。
[0049]S2-1:先感測三維慣性遙控裝置100的旋轉變化數據以判斷命令的啟動和停止，該旋轉變化數據為以固定指向為軸心的順時針或逆時針旋轉的旋轉方向，如以三維慣性遙控裝置100順時針旋轉啟動輸入命令，以停止順時針旋轉或逆時針旋轉為停止輸入命令操作。再感測三維慣性遙控裝置100的位移變化數據以確定命令大小，該位移變化數據包括位移方向及位移速度，如以向前方向位移為控制音量增加，以向後方向位移為控制音量降低，位移速度控制音量變化大小。最後記錄旋轉及位移變化過程中的旋轉變化數據及位移變化數據。該使用過程中，只需控制三維慣性遙控裝置100的旋轉方向及位移變化即可實現對音量大小的控制，而無需分別控制不同的滾輪、按鍵等，使用方便，不僅可以有效減少按鍵使用的複雜度，而且不會干擾使用中由於尋找按鍵而中斷的靈感或思維，讓用戶可以更自然順暢地體驗活動樂趣，並且讓遙控器真正做到無形的境界，以實現隨心所欲地控制主機200進行相關操作。
[0050]實施例2
[0051]本實施例以固定指向相對於參考指向的正上方為例，以控制選臺大小。
[0052]S2-2:先感測三維慣性遙控裝置100的位移變化數據以判斷命令的啟動和停止，該位移變化數據為位移方向，如以三維慣性遙控裝置100向正上方向的位移啟動輸入命令，以停止向上運動或向正下方向位移為輸入命令的停止。再感測三維慣性遙控裝置100的以固定指向為軸心的順時針或逆時針的旋轉變化數據以確定命令大小，該旋轉變化數據包括旋轉方向及旋轉角度、旋轉快慢，如以順時針方向旋轉為控制選臺頻道大小的增加，逆時針旋轉方向為控制選臺頻道的降低，以其旋轉角度控制選臺頻道大小，旋轉快慢控制控制頻道變化快慢。最後再記錄旋轉及位移變化的過程中旋轉變化數據及位移變化數據。此過程並沒有使用滾輪、按鍵等，因此無需用戶熟記相關滾輪、按鍵與相應控制指令，降低用戶使用的複雜度，從而避免出現在使用過程中用戶需尋找與控制指令相對應的滾輪、按鍵等，使用不方便的問題。當然，除了控制選臺，同樣可以用在其他方面，如控制音量、亮度、對
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[0053]實施例3
[0054]本實施例以固定指向相對於參考指向正左方為例，主要應用於遊戲界面的控制。
[0055]S2-3:本實施例中通過開關鍵控制命令的啟動和停止。再同時感測三維慣性遙控裝置100的旋轉變化數據及位移變化數據以確定命令大小，該旋轉變化數據包括旋轉方向及旋轉角度、旋轉快慢，該位移變化數據包括位移方向及位移大小和移動快慢，同時感測旋轉變化數據及位移變化數據可以有效地模擬遊戲界面中需要螺旋前進、螺旋後退、螺旋上升及螺旋下降等特別的拳擊動作等情況，避免現有的遊戲遙控裝置中需要同時控制向上、下、左、右四個方位及旋轉控制按鍵等操作帶來的不便，其操作簡單，可有效降低按鍵使用的複雜度，不會干擾使用中由於尋找按鍵而中斷的靈感或思維，使用戶可以更自動順暢地體驗活動樂趣，以實現隨心所欲地控制主機200進行相關操作。最後記錄旋轉及位移變化的旋轉變化數據及位移變化數據。
[0056]S3:將步驟SI中記錄的固定指向姿態數據、步驟S2中記錄的旋轉變化數據及位移變化數據組合成一代碼，通過內置於三維慣性搖控裝置的資料庫160查詢代碼組對應的與三維慣性搖控裝置運動對應的數字或仿真按鍵的控制指令。
[0057]具體地，由於步驟SI中的固定指向姿態數據中記錄的固定指向可以是相對位於參考指向的正前、正後、正右、正右、正上、正下以及45度角方向等多個方向，對應多種遙控功能，而且步驟S2中的旋轉變化數據及位移變化數據也有多種表現形式，每一固定指向姿態數據與每一旋轉變化數據及位移變化數據形成一代碼，如實施例1中記錄下的固定指定向前，順時針方向旋轉及逆時針方向旋轉，向正前方位移及位移速度形成一代碼，用以控制音量大小。在三維慣性遙控裝置100的運動感測過程中，其固定指向姿態數據、旋轉變化數據及位移變化數據均有多種情況，其相互結合形成多種代碼，每一代碼對應一控制指令，因而其應用範圍較廣，而且利用三維慣性遙控裝置100進行控制時，只需控制其運動，三維慣性遙控裝置100會根據其運動路徑記錄下的固定指向姿態數據、旋轉變化數據及位移變化數據做出判斷，並得出相應的控制指令，此過程並沒有使用滾輪、按鍵等，因此無需用戶熟記相關滾輪、按鍵與相應控制指令，降低用戶使用的複雜度，從而避免出現在使用過程中用戶需尋找與控制指令相對應的滾輪、按鍵等，幹擾使用中由於尋找按鍵而中斷的靈感或思維的情況的出現，讓用戶可以更自然順暢地體驗活動樂趣，並且讓遙控器真正做到無形的境界，以實現隨心所欲地控制主機200進行相關操作。
[0058]S4:向主機200發送三維慣性遙控裝置100的控制指令。可以理解地，主機200可以是電腦、電視等設備，該機200上設有用以接收控制指令的遙控信號接收單元210。
[0059]可以理解地，本方法中，步驟SI?S3中的一定時間(如3秒、I秒)、位移偏移量(如10mm)、方位角角度變化以及旋轉角度變化的預設值(如10度)等參數細節可以根據用戶使用習慣自主設定，以方便用戶的使用。具體地，其中的一定時間、偏移量、預設值以及本方案中提及的固定指向姿態數據、旋轉及位移變化數據、解析度、中心死區旋轉速度應對刻度等可以影響控制指令的參數可以通過遠程由被控系統經過無線或有線設置以控制三維慣性遙控裝置100中的控制方式中的細節參數的設置以確定。並且，細節參數的設置可以由主機200根據其應用軟體及應用環境的不同自主設置，以達到最好的體驗後果，如在遊戲界面中，需要使其遙控指令的操作更加快捷，因此可以通過設置相應參數細節，使其滿足用戶的需求。
[0060]更進一步地，為了避免旋轉控制功能、方位控制功能以及位移控制功能在用戶在不熟悉的狀況下容易出現混淆，還可以通過主機200控制三維慣性遙控裝置100單獨控制開啟或關閉旋轉控制功能、方位控制功能以及位移控制功能，以進一步方便用戶使用。具體地，由於三維慣性遙控裝置100是通過利用內置的三軸重力加速度傳感器111、三軸地磁傳感器113和/或三軸陀螺儀112感測方位角、旋轉及位移數據變化的連續數據，因此可以直接輸入連續數據或將連續數據通過設定門限值將其變成開關量以實現對其旋轉控制功能、方位控制功能以及位移控制功能的開啟或關閉的控制。
[0061]三維慣性遙控裝置100的輸入方法利用內置的三軸重力加速度傳感器111、三軸地磁傳感器113和/或三軸陀螺儀112感測三維慣性遙控裝置100在三維空間中的方位角數據、旋轉數據及位移數據，並且整個命令輸入過程首先確定三維慣性遙控裝置100的固定指向，使其具有絕對定向能力，保證其遙控定位的準確性。通過固定指向姿態數據、旋轉變化數據及位移變化數據組合成一代碼並查找其控制指令(如命令字)，以對其控制的目標裝置(主機200)實施控制，可以有效減少按鍵使用的複雜度，而且不會干擾在使用中由於尋找按鍵而中斷的靈感或思維，讓用戶更自然順暢地體驗活動樂趣，並且讓遙控器真正做到無形的境界，使用簡單方便且應用範圍廣。
[0062]本發明還提供一種三維慣性遙控裝置100，如圖2所示，三維慣性遙控裝置100包括順序連接的姿態感測單元110、固定指向單元120、運動感測單元130、數據處理單元140以及遙控信號發射單元150。使用姿態感測單元110實時感測三維慣性遙控裝置100的方位角數據、旋轉數據及位移數據，充分利用三維參數，保證其定位精度，利用固定指向單元120和運動感測單元130分別固定指向姿態數據、運動中旋轉及位移變化數據，再利用數據處理單元140將固定指向姿態數據、旋轉及位移變化處理成與三維慣性遙控裝置100運動對應的控制指令，其過程無需使用滾輪、按鍵與其對應的指令的匹配關係等，使用方便且應用範圍廣。[0063]姿態感測單元110為內置於三維慣性遙控裝置100上三軸重力加速度傳感器111、三軸地磁傳感器113和/或三軸陀螺儀112，用於感測三維慣性搖控裝置在三維空間中的方位角數據、旋轉數據及位移數據。三軸重力加速度傳感器111對重力加速度敏感的特性,使其作為感測垂直方向的絕對參考標準；利用三軸地磁傳感器113對地磁場敏感的特性，使其使用感測水平方向上的絕對參考標準，兩種數據融合計算，垂直和水平的姿態、旋轉、位移都能感測；當然要想得到更高精度，還可以再增加三維陀螺儀，利用三軸陀螺儀112感測三維慣性遙控裝置100的旋轉角速度或角加速度以感測方向的改變，因此在三維空間上能夠確定具有絕對定向能力的參考坐標系，保證其定位精度。在本發明的三維慣性遙控裝置100的輸入方法中，使用三軸重力加速度傳感器111、三軸地磁傳感器113和/或三軸陀螺儀112感測三維慣性遙控器任意時刻在三維空間的方位角數據、旋轉數據及位移數據。
[0064]固定指向單元120用於確定三維慣性遙控裝置100的固定指向，並記錄固定指向姿態數據，以確定三維慣性遙控裝置100所選擇的遙控功能。
[0065]三維慣性遙控裝置100的固定指定可以通過以下兩種方式確定:
[0066]其一是通過標定鍵確定三維慣性遙控裝置100的固定指向，即在任意時刻按下標定鍵，此時三維慣性遙控裝置100中的三軸重力加速度傳感器111、三軸地磁傳感器113和/或三軸陀螺儀112即記錄其在三維空間坐標中的空間坐標及姿態角為固定指向姿態數據，記錄三維慣性遙控裝置100的方位角，方位角為沿遙控裝置100軸向的姿態角。
[0067]其二是通過判斷三維慣性遙控裝置100在一定時間段內是否處於靜止狀態，將三維慣性遙控裝置100處於靜止狀態時的指向，設定為三維慣性遙控裝置100的固定指向。即利用三軸重力加速度傳感器111、三軸地磁傳感器113和/或三軸陀螺儀112實時感測三維慣性遙控裝置100某一時刻在三維空間的空間坐標Al (xl，yl, zl)和姿態角，並持續感測一定時間(如3秒，當然該一定時間可以根據需要進行設置)內，三維慣性遙控裝置100在三維空間X、Y、Z三個軸上的偏移量均沒有超出預設值(如10mm，當然該預設值可以根據需要進行設置)，以及姿態角沒有變化超出預設值(如10度，當然該預設值可以根據需要進行設置)，則認為三維慣性遙控裝置100在三維空間上相對靜止，記錄此時三維慣性遙控裝置100的方位角，方位角為沿遙控裝置100軸向的姿態角。
[0068]在利用固定指向單元120確定三維慣性遙控裝置100的固定指向後，將確定的固定指向與預先設置的參考指向進行比對，根據比對結果確定三維慣性遙控裝置100所要遙控的功能。具體地，該固定指向相對於參考指向的對比結果可以是相對位於參考指向的正前、正後、正右、正右、正上、正下以及45度角方向等多個方向，每一比對結果分別對應三維慣性遙控裝置100所遙控的不同功能，如可設置固定指向相對於參考指向的正前方為控制音量大小調節；正上方為控制選臺大小調節；正左為亮度大小調節等，還可以使其固定指向與滑鼠的滾輪、鍵盤上的任意鍵(如上下左右箭頭、上下翻頁鍵、如進後退鍵)等映像，使三維慣性遙控裝置100可以遙控多種功能。
[0069]運動感測單元130用於感測所述三維慣性遙控裝置100的旋轉及位移變化，並記錄旋轉及位移變化的旋轉變化數據及位移變化數據。具體地，若在一定時間(如I秒，當然該一定時間可以根據需要自主設置)內，感測到三維慣性遙控裝置100的三維空間坐標的變化超出預設值(如10_，該預設值可以根據需要自主設定)及姿態角的變化超出預設值(如5度，該預設值可以根據需要自主設定)，則認定三維慣性遙控裝置100發生旋轉及位移變化，並記錄旋轉及位移變化的旋轉變化數據及位移變化數據。
[0070]如在固定指向單元120確定正向前的用以控制音量大小的固定指向時，利用運動感測單元130先感測三維慣性遙控裝置100的旋轉變化數據以判斷命令的啟動和停止，該旋轉變化數據為以固定指向為軸心的順時針或逆時針旋轉的旋轉方向，如以三維慣性遙控裝置100順時針旋轉啟動輸入命令，以停止順時針旋轉或逆時針旋轉停止輸入命令操作。再感測三維慣性遙控裝置100的位移變化數據以確定命令大小，該位移變化數據包括位移方向及位移速度，如以向前方向位移為控制音量增加，以向後方向位移為控制音量降低，位移速度控制音量變化大小。最後記錄旋轉及位移變化過程中的旋轉變化數據及位移變化數據。該使用過程中，只需控制三維慣性遙控裝置100的旋轉方向及位移變化即可實現對音量大小的控制，該過程操作簡單，不會干擾使用中由於尋找按鍵而中斷的靈感或思維，讓用戶可以更自然順暢地體驗活動樂趣，並且讓遙控器真正做到無形的境界，以實現隨心所欲地控制主機200進行相關操作。
[0071]數據處理單元140:用於將利用固定指向單元120確定的固定指向姿態數據、運動感測單元130記錄的旋轉變化數據及位移變化數據組合成一代碼，通過內置於三維慣性搖控裝置的資料庫160查詢代碼組對應的與三維慣性搖控裝置運動對應的數字或仿真按鍵的控制指令。
[0072]由於固定指向單元120確定的固定指向可以是相對位於參考指向的正前、正後、正右、正右、正上、正下以及45度角方向等多個方向，對應多種遙控功能，而且運動感測單元130記錄的旋轉變化數據及位移變化數據也有多種表現形式，每一固定指向姿態數據與每一旋轉變化數據及位移變化數據形成一代碼，如數據處理單元140將固定指定向前，順時針方向旋轉及逆時針方向旋轉，向正前方位移及位移速度等特徵形成一代碼，用以控制音量大小。在三維慣性遙控裝置100的運動感測過程中，其固定指向姿態數據、旋轉變化數據及位移變化數據均有多種情況，其相互結合形成多種代碼，每一代碼對應一控制指令，因而其應用範圍較廣，而且利用三維慣性遙控裝置100進行控制時，只需控制其運動，三維慣性遙控裝置100會根據其運動路徑記錄下的固定指向姿態數據、旋轉變化數據及位移變化數據做出判斷，並得出相應的控制指令，此過程並沒有使用滾輪、按鍵等，因此無需用戶熟記相關滾輪、按鍵與相應控制指令，降低用戶使用的複雜度，從而避免出現在使用過程中用戶需尋找與控制指令相對應的滾輪、按鍵等，幹擾使用中由於尋找按鍵而中斷的靈感或思維的情況的出現，讓用戶可以更自然順暢地體驗活動樂趣，並且讓遙控器真正做到無形的境界，以實現隨心所欲地控制主機200進行相關操作。
[0073]三維慣性遙控裝置100上還設有用於存儲代碼及其對應的控制指令的資料庫160，資料庫160與數據處理單元140相連，使用數據處理單元140對固定指定姿態數據、旋轉及位移變化數據進行處理時得到代碼時，即可查詢到與其相對應的數字或仿真按鍵的控制指令。
[0074]遙控信號發射單元150通過有線數據接口和/或無線網絡與數據處理單元140連接，用於向主機200發送三維慣性遙控裝置100的控制指令。具體來說，數據處理單元140將固定指向姿態數據、旋轉及位移變化數據形成的代碼轉化形成控制指令後，使用與其通過有線數據接口和/或無線網絡連接的遙控信號發送給三維慣性遙控裝置100所控制的主機200，如電腦、電視等設備，此過程並沒有使用滾輪、按鍵等，因此無需用戶熟記相關滾輪、按鍵與相應控制指令，從而避免出現在使用過程中用戶需尋找與控制指令相對應的滾輪、按鍵等，使用不方便，無法實現隨心所欲地控制主機200的問題。
[0075]可以理解地，三維慣性遙控裝置100中的一定時間(如3秒、I秒)、位移偏移量(如10mm)、方位角角度變化以及旋轉角度變化的預設值(如10度)等參數細節可以根據用戶使用習慣自主設定，以方便用戶的使用。具體地，其中的一定時間、偏移量、預設值以及本方案中提及的固定指向姿態數據、旋轉及位移變化數據、解析度、中心死區旋轉速度應對刻度等可以影響控制指令的參數可以通過遠程由被控系統經過無線或有線設置以控制三維慣性遙控裝置100中的控制方式中的細節參數的設置以確定。而且細節參數的設置可以由主機200根據其應用軟體及應用環境的不同自主設置，以達到最好的體驗後果，如在遊戲界面中，需要使其遙控指令的操作更加快捷，因此可以通過設置相應參數細節，使其滿足用戶的需求。
[0076]更進一步地，為了避免旋轉控制功能、方位控制功能以及位移控制功能在用戶在不熟悉的狀況下容易出現混淆，還可以通過主機200控制三維慣性遙控裝置100單獨控制開啟或關閉旋轉控制功能、方位控制功能以及位移控制功能，以進一步方便用戶使用。具體地，由於三維慣性遙控裝置100是通過利用內置的三軸重力加速度傳感器111、三軸地磁傳感器113和/或三軸陀螺儀112感測其連續的方位角、旋轉及位移數據變化的連續數據，因此可以直接輸入連續數據或將連續數據通過設定門限值將其變成開關量以實現對其旋轉控制功能、方位控制功能以及位移控制功能的開啟或關閉的控制。
[0077]由於現有長條型遙控器在使用旋轉控制功能時若轉動角度大，而用戶又不太熟悉使用技巧時，會使用戶使用時感到彆扭。因此，本方案中提供的三維慣性遙控裝置100為球型遙控器或球型可嵌於長條形手柄上的遙控器，以避免使用常規的長條型遙控器其旋轉角度控制困難，用戶使用不方便。具體地，三維慣性遙控裝置100可以採用球型結構或將球型控制器放置在長條型遙控器一端的碗狀窟窿內，放置在長條型遙控器一端的碗狀窟窿內的球型控制器可沿水平方向左旋或右旋(即逆時針旋轉或順時針旋轉)，也可以沿垂直方向旋轉(即朝向地面方向左旋或右旋)，以避免長條型遙控器被手臂限制住旋轉角度的問題，可以輕易實現720度以上角度旋轉，如同現有的滑鼠滾輪一般滾動角度無限。本方案中採用球型或球型可嵌於長條形手柄的遙控器，使其方位角的角度變化以及旋轉角度有多種，並結合位移的變化，使其固定指定姿態數據、旋轉及位移變化數據有有多種組合，相應地，也有多種對應的控制指令，使其應用範圍廣。更進一步地，在三維慣性遙控裝置100不使用旋轉控制功能時，可由其主機200系統發出模式控制指令，將球型搖控器鎖定在長條型遙控器的窟窿中，直接拿起帶有球型控制器的長條形遙控器進行其他操控。
[0078]本發明是通過幾個具體實施例進行說明的，本領域技術人員應當明白，在不脫離本發明範圍的情況下，還可以對本發明進行各種變換和等同替代。另外，針對特定情形或具體情況，可以對本發明做各種修改，而不脫離本發明的範圍。因此，本發明不局限於所公開的具體實施例，而應當包括落入本發明權利要求範圍內的全部實施方式。
【權利要求】
1.一種三維慣性遙控裝置的輸入方法，其特徵在於:通過內置於三維慣性搖控裝置中的三軸重力加速度傳感器(111)、三軸地磁傳感器(113)和/或三軸陀螺儀(112)感測所述三維慣性遙控裝置(100)在三維空間中的方位角數據、旋轉數據及位移數據；所述輸入方法包括以下步驟: 51:確定三維慣性遙控裝置(100)的固定指向，並記錄固定指向姿態數據； 52:感測所述三維慣性遙控裝置(100)的旋轉及位移變化，並記錄旋轉及位移變化的旋轉變化數據及位移變化數據； 53:將固定指向姿態數據、旋轉變化數據及位移變化數據組合成一代碼，通過資料庫(160)查找代碼對應的控制指令； 54:發送所述三維慣性遙控裝置(100)的控制指令。
2.根據權利要求1所述的三維慣性遙控裝置的輸入方法，其特徵在於:在所述步驟SI中，通過標定鍵確定所述三維慣性遙控裝置(100)的固定指向；或者， 判斷所述三維慣性遙控裝置(100)在一定時間段內是否處於靜止狀態，將所述三維慣性遙控裝置(100 )處於靜止狀態時的指向，設定為所述三維慣性遙控裝置(100 )的固定指向。
3.根據權利要求1所述的三維慣性遙控裝置的輸入方法，其特徵在於:在所述步驟SI中，確定三維慣性遙控裝置(100)的固定指向，將所述固定指向與預先設置的參考指向進行比對，根據比對結果確定所述三維慣性遙控裝置(100)所要遙控的功能。
4.根據權利要求3所·述的三維慣性遙控裝置的輸入方法，其特徵在於:所述對比結果包括所述固定指向相對位於所述參考指向的正前、正後、正右、正右、正上、正下以及45度角方向；並且，每一所述比對結果分別對應所述三維慣性遙控裝置(100)所遙控的不同功倉泛。
5.根據權利要求1所述的三維慣性遙控裝置的輸入方法，其特徵在於:所述步驟S2包括:先感測所述三維慣性遙控裝置(100)的旋轉變化數據以判斷命令的啟動和停止，再感測所述三維慣性遙控裝置(100)的位移變化數據以確定命令大小； 其中，所述旋轉變化數據包括旋轉方向，所述位移變化數據包括位移方向及位移速度；記錄旋轉及位移變化的旋轉變化數據及位移變化數據。
6.根據權利要求1所述的三維慣性遙控裝置的輸入方法，其特徵在於:所述步驟S2包括:先感測所述三維慣性遙控裝置(100)的位移變化數據以判斷命令的啟動和停止，再感測所述三維慣性遙控裝置(100)的旋轉變化數據以確定命令大小； 其中，所述位移變化數據包括位移方向，所述旋轉變化數據包括旋轉方向及旋轉角度；記錄旋轉及位移變化的旋轉變化數據及位移變化數據。
7.根據權利要求1所述的三維慣性遙控裝置的輸入方法，其特徵在於:所述步驟S2包括:通過開關鍵控制命令的啟動和停止，同時感測所述三維慣性遙控裝置(100)的旋轉變化數據及位移變化數據以確定命令大小； 其中，所述旋轉變化數據包括旋轉方向及旋轉角度；所述位移變化數據包括位移方向及位移大小，並記錄旋轉及位移變化的旋轉變化數據及位移變化數據。
8.一種三維慣性遙控裝置，其特徵在於:包括: 姿態感測單元(110):用於感測所述三維慣性搖控裝置在三維空間中的方位角數據、旋轉數據及位移數據； 固定指向單元(120):用於確定三維慣性遙控裝置(100)的固定指向，並記錄固定指向姿態數據； 運動感測單元(130):用於感測所述三維慣性遙控裝置(100)的旋轉及位移變化，並記錄旋轉及位移變化的旋轉變化數據及位移變化數據； 數據處理單元(140):用於將固定指向姿態數據、旋轉變化數據及位移變化數據組合成一代碼，通過資料庫(160)查找代碼對應的控制指令； 遙控信號發射單元(150):用於發送所述三維慣性遙控裝置(100)的控制指令。
9.根據權利要求8所述的三維慣性遙控裝置，其特徵在於:所述姿態感測單元(110)包括三軸重力加速度傳感器(111)、三軸地磁傳感器(113)和/或三軸陀螺儀(112)。
10.根據權利要求8所述的三維慣性遙控裝置，其特徵在於:所述三維慣性遙控裝置(100)還包括用於存儲所述代碼及其對應的控制指令的資料庫(160)，所述資料庫(160)與所述數據處理單元(140)相連。
11.根據權利要求8所述的三維慣性遙控裝置，其特徵在於:所述遙控信號發射單元(150)通過有線數據接口和/或無線網絡與所述數據處理單元(140)連接。
12.根據權利要求8所述的三維慣性遙控裝置，其特徵在於:所述三維慣性遙控裝置(100)為球型遙控器或球 型可嵌於長條形手柄上的遙控器。
【文檔編號】G06F3/0346GK103713746SQ201310700408
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年12月18日
【發明者】羅富強 申請人:深圳市宇恆互動科技開發有限公司