一種適用於體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統的製作方法

2023-05-14 08:54:56

一種適用於體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種適用於體感或語音控制的超低功耗無線智能控制系統，包括可穿戴數據採集裝置、移動終端和智能設備；所述可穿戴數據採集裝置包括傳感器、低功耗模數轉換器ADC、低功耗微處理器、低功無線耗射頻模塊；所述傳感器分別與低功耗模數轉換器ADC、低功耗微處理器相連，所述低功無線耗射頻模塊分別與低功耗模數轉換器ADC、低功耗微處理器相連；本發明是一種無線智能控制環境下的除了鍵盤、滑鼠、觸摸等方式之外的一種新的低功耗低成本的控制指令輸入方式，採用可穿戴設備作為信號採集裝置，攜帶方便，操作簡單高效；設有待機休眠功能，具有低功耗的特點；同時成本低，使用方便，值得推廣。
【專利說明】一種適用於體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統

【技術領域】
[0001]本發明屬於智能控制【技術領域】，具體是一種適用於體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統。

【背景技術】
[0002]在物聯網大發展的背景下，一些新的應用場景和概念被相繼提出，如智能家居、智能工業控制、智能醫療等。在這些應用下，如何高效低成本的實現人機控制成為了新的命題。現有技術以移動終端(如手機、作為計算、通訊和控制節點，人通過移動終端的屏幕得到信息反饋，通過觸控螢幕操作下達控制指令，而移動終端通過無線通訊與控制對象進行交互。現有技術的不足在於人的指令下達/信息反饋都與移動終端的屏幕緊耦合。而此種控制方式存在不便，比如電燈的開關，本應一個動作實現控制，而在實際情況下，需要觸摸點擊多次；例如對無人飛行器控制，由於觸控螢幕是二維的，在需要對飛行器進行三維空間移動控制時，觸控螢幕控制存在先天的不便利性。
[0003]隨著傳感器和模式識別技術的發展，肢體感應(簡稱「體感」)或聲音信息作為新的輸入方式實現人機控制的應用受到越來越多的關注。目前，體感檢測的方式有兩類，一類是基於視覺圖像處理；另一類是基於傳感器。基於視覺圖像處理的技術具有識別率高、可識別的動作信息豐富等特點，但是對於識別的有效區域和環境光線具有較高的限制。基於傳感器的方式則不受環境和位置的限制，配以優化的模式識別算法，其具有較好的操作性。
[0004]本發明採用體感及聲音識別作為新的人機控制輸入方法，所涉及的體感檢測是基於傳感器(加速度計/陀螺儀/磁力計/音頻信號採集器等)的模式識別。
[0005]可穿戴設備是物聯網大環境下的產物，其具有(人體或外界的)信息採集、數據處理、數據收發等功能，面積功耗低、攜帶便捷等特點。目前，可穿戴設備仍然作為一個獨立的電子設備存在，其應用主要集中在人體生命體徵檢測、健康管理、運動信息評估等方面。
[0006]本發明利用可穿戴設備的設計概念，將其作為人肢體的一部分，利用其便攜性質和無線通信功能實時精確地捕捉特定的肢體或語音信號，並將該信號作為控制指令傳送到具有較強運算能力和無線收發功能的移動終端。


【發明內容】

[0007]本發明所要解決的技術問題是:針對現有技術的缺陷，提供一種適用於體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統，是一種無線智能控制環境下的除了鍵盤、滑鼠、觸摸等方式之外的一種新的低功耗低成本的控制指令輸入方式，採用可穿戴設備作為信號採集裝置，攜帶方便，操作簡單高效；設有待機休眠功能，具有低功耗的特點；同時成本低，使用方便，值得推廣。
[0008]本發明為實現上述應用將採用以下技術方案:
一種適用於體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統，包括可穿戴數據採集裝置、移動終端和智能設備； 所述可穿戴數據採集裝置包括傳感器、低功耗模數轉換器糹IX:、低功耗微處理器、低功無線耗射頻模塊；所述傳感器分別與低功耗模數轉換器八IX:、低功耗微處理器相連，所述低功無線耗射頻模塊分別與低功耗模數轉換器仙匕低功耗微處理器相連；
所述傳感器採集人體的動作和聲音信號，然後發送給低功耗模數轉換器八IX:，由低功耗模數轉換器八IX:將動作和聲音信號從模擬信號轉換為數位訊號，同時信號存入低功耗微處理器，低功耗模數轉換器八IX:將數位訊號發送到低功無線耗射頻模塊；
低功無線耗射頻模塊將處理後的信號進行發送，移動終端對信號進行接收，移動終端對信號進行分析，分析後對相應的智能設備進行控制。
[0009]作為本發明的進一步優化方案，所述傳感器包括加速度計、陀螺儀、磁力計和語音
^[目號米集器。
[0010]作為本發明的進一步優化方案，低功無線耗射頻模塊採用11？1、藍牙、21^66或
[0011]作為本發明的進一步優化方案，所述可穿戴數據採集裝置包括模式識別模塊、調用管理模塊、八?？端，所述模式識別模塊、調用管理模塊、仙？端依次相連。
[0012]作為本發明的進一步優化方案，所述移動終端為手機或？^1。
[0013]一種適用於體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統的方法，包括如下步驟:
步驟一:用戶通過移動終端發送喚醒脈衝或聲控指令，可穿戴數據採集設備中的低功耗微處理器採用中斷觸發的機制接收用戶的喚醒脈衝或聲控指令時，喚醒可穿戴數據採集設備中的各個模塊；
步驟二:傳感器實時感知人體的動作或聲音，採集體感信號經過低功耗模數轉換器八IX:將體感信號由模擬信號轉換為數位訊號，低功耗微處理器將低功耗模數轉換器八IX:輸出的數位訊號的先後、長度和序列的時間間隔為每組動作指令加入前導碼，然後經由低功無線耗射頻模塊發送；
步驟三:移動終端接收低功無線耗射頻模塊發送的信號，信號進入模式識別模塊，模式識別模塊中預先設有體感信號或聲音與控制智能設備的控制指令相對應的映射表，調用管理模塊提取模式識別模塊中的映射表解碼信號對應的控制指令，調用管理模塊將控制指令發送到對應的八?？端，八?？端控制相應的智能設備；
步驟四:低功耗微處理器再次檢測到外部的脈衝或聲音信號或在一定時間內為檢測到任何體感或聲音信號時，低功耗微處理器發出休眠指令，可穿戴信號採集裝備進入待機狀態，直到下一次的喚醒。
[0014]作為本發明的進一步優方案，所述步驟四中的一定時間為60秒。
[0015]本發明採用以上技術方案實現的應用與現有應用相比，具有以下優勢:
1、方便快捷:採用可穿戴設備作為信號採集裝置，其具有攜帶方便的特點；採用體感或聲音識別的方法進行人機控制，其具有操作簡單高效的特點。
[0016]2、低功耗:可穿戴設備只負責採集並傳送體感信號，其板級系統採用超低功耗設計，包括傳感器，功能優化定製的低功耗微處理器和低功無線耗射頻模塊；設備通常處於待機休眠狀態，只有收到按鍵或聲音喚醒信號後才處於工作狀態；超過一定時間無指令動作則自動進入休眠狀態，等待再次喚醒。
[0017]3、低成本:藉助手機或？八0等用戶已有的移動終端進行模式識別算，而不是放在可穿戴設備本身，大大降低了可穿戴設備的設計成本，從而降低了用戶的購買成本。
[0018]4、開放平臺:本發明所涉及的模式識別的驅動平臺為開放式平臺，可連接任何具有藍牙、21曲66、八階、11？1等無線通信功能的智能設備。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發明的應用場景說明圖。
[0020]圖2是本發明的系統框圖。
[0021]圖3是可穿戴數據採集設備的板級結構圖。
[0022]圖4是可穿戴數據採集設備低功耗工作流程圖。

【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明:
本發明公開一種適用於體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統，其應用場景說明如圖1所示，所述系統適用於任何具備無線通信功能的智能硬體，例如智能開關、智能插座、電視機、電腦、汽車等，這些家電可作為一個單獨的控制系統，如家電控制系統、們窗控制系統、燈光控制系統、影音控制系統、安防控制系統等，都可作為被監控對象連入本系統。
[0024]本發明的系統組成框圖如圖2所示。當可穿戴數據採集設備中的低功耗微處理器1⑶接收到用戶的喚醒脈衝或聲控指令時，發出068仏代啟動信號，喚醒板級系統上的所有晶片模塊:傳感器模塊實時感知手臂動作或聲音，檢測到的模擬信號經低功耗模數轉換器八IX:轉換為數位訊號，經低功無線耗射頻模塊發送。
[0025]本發明所涉及的可穿戴數據採集裝備的板級系統設計如圖3所示，由傳感器，如加速度計/陀螺儀/磁力計/音頻信號採集器等、低功耗模數轉換器八IX:、低功耗微處理器1⑶、低功耗無線射頻發射模塊，如低功耗藍牙等。其中，低功耗微處理器
採用中斷觸發的機制接收外部啟動指令，統一喚醒啟動板上其他模塊，根據低功耗模數轉換器(八00輸出的數位訊號的先後、長度和序列的時間間隔為每組動作指令加入前導碼；傳感器實時捕捉手臂動作和聲音信號；低功耗模數轉換器八IX:為高精度八IX:，將傳感器輸出的模擬信號轉換為數位訊號；低功耗無線射頻模塊可選用低功耗藍牙模塊、21曲66、八階等協議，將每條指令序列發射出去。
[0026]本發明所涉及的可穿戴信號採集裝備的板級系統低功耗工作流程如圖4所示。低功耗微處理器檢測到外部的觸發信號(脈衝或特定聲音信號)，喚醒板級所有模塊；當低功耗微處理器再次檢測到外部觸發信號(脈衝或特定聲音信號)或者傳感器在較長時間內(例如608)未檢測出任何體感或聲音信號時，微處理器發出休眠指令，整個板級系統進入待機狀態，直到下一次的喚醒。
[0027]本發明涉及的模式識別模塊的軟體算法平臺是一個可共享的算法驅動模塊，可以移植在2111(11*10(1/108等移動終端作業系統中，與其他應用程式(￡1卯)的接口對接。驅動算法查找體感或聲音庫裡資源，解碼出接收到的控制信號。算法驅動模塊中有3卯調用管理機制，為了節省運算的內存消耗，一個移動終端同時允許一個叩？對接。
[0028]上面結合附圖對本發明的實施方式作了詳細說明，但是本發明並不限於上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下做出各種變化。
【權利要求】
1.一種適用於體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統，其特徵在於，包括可穿戴數據採集裝置、移動終端和智能設備； 所述可穿戴數據採集裝置包括傳感器、低功耗模數轉換器ADC、低功耗微處理器、低功無線耗射頻模塊；所述傳感器分別與低功耗模數轉換器ADC、低功耗微處理器相連，所述低功無線耗射頻模塊分別與低功耗模數轉換器ADC、低功耗微處理器相連； 所述傳感器採集人體的動作和聲音信號，然後發送給低功耗模數轉換器ADC，由低功耗模數轉換器ADC將動作和聲音信號從模擬信號轉換為數位訊號，同時信號存入低功耗微處理器，低功耗模數轉換器ADC將數位訊號發送到低功無線耗射頻模塊； 低功無線耗射頻模塊將處理後的信號進行發送，移動終端對信號進行接收，移動終端對信號進行分析，分析後對相應的智能設備進行控制。
2.如權利要求1所述的一種適用於體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統，其特徵在於:所述傳感器包括加速度計、陀螺儀、磁力計和語音信號採集器。
3.如權利要求2所述的一種適用於體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統，其特徵在於:低功無線耗射頻模塊採用WiF1、藍牙、Zigbee或ANT。
4.如權利要求1所述的一種適用於體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統，其特徵在於:所述可穿戴數據採集裝置包括模式識別模塊、調用管理模塊、APP端，所述模式識別模塊、調用管理模塊、APP端依次相連。
5.如權利要求1所述的一種適用於體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統，其特徵在於:所述移動終端為手機或Pad。
6.如權利要求1所述的一種適用於體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統，其特徵在於: 該系統的方法，包括如下步驟: 步驟一:用戶通過移動終端發送喚醒脈衝或聲控指令，可穿戴數據採集設備中的低功耗微處理器採用中斷觸發的機制接收用戶的喚醒脈衝或聲控指令時，喚醒可穿戴數據採集設備中的各個模塊； 步驟二:傳感器實時感知人體的動作或聲音，採集體感信號經過低功耗模數轉換器ADC將體感信號由模擬信號轉換為數位訊號，低功耗微處理器將低功耗模數轉換器ADC輸出的數位訊號的先後、長度和序列的時間間隔為每組動作指令加入前導碼，然後經由低功無線耗射頻模塊發送； 步驟三:移動終端接收低功無線耗射頻模塊發送的信號，信號進入模式識別模塊，模式識別模塊中預先設有體感信號或聲音與控制智能設備的控制指令相對應的映射表，調用管理模塊提取模式識別模塊中的映射表解碼信號對應的控制指令，調用管理模塊將控制指令發送到對應的APP端，APP端控制相應的智能設備； 步驟四:低功耗微處理器再次檢測到外部的脈衝或聲音信號或在一定時間內為檢測到任何體感或聲音信號時，低功耗微處理器發出休眠指令，可穿戴信號採集裝備進入待機狀態，直到下一次的喚醒。
7.如權利要求6所述的一種適用於體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統，其特徵在於:所述步驟四中的一定時間為60秒。
【文檔編號】G05B19/042GK104503321SQ201410783488
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月18日 優先權日:2014年12月18日
【發明者】趙爽, 葉雲飛, 周立人, 褚軼景 申請人:趙爽