遥控器空中鼠标操控系统及其实现方法
【专利摘要】本发明公开了一种遥控器空中鼠标操控系统及其实现方法，包括遥控器系统和电视系统，遥控器系统包括有主控处理器、加速度传感器、陀螺仪、按键和射频发送模块；所述主控处理器用于接收按键的按键信息，接收并读取陀螺仪和加速度传感器的数据信息，并同时对按键信息、数据信息进行处理、编码、打包操控，控制射频发送模块向外发射射频信号，所述加速度传感器、陀螺仪、按键和射频发送模块分别与主控处理器电通信连接；电视系统包括电视机主控处理器和与电视机主控处理器电通信连接的射频接收模块，射频接收模块与射频发送模块通过无线通信连接。本发明可以快速、高效的完成复杂算法，使空中遥控器像鼠标一样拥有流畅、精准的用户体验。
【专利说明】遥控器空中鼠标操控系统及其实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及遥控器控制【技术领域】和控制方法，尤其涉及一种遥控器空中鼠标操控系统及其实现方法。
【背景技术】
[0002]目前，随着电视网络化、系统化、娱乐化的发展趋势，与之配套的遥控器也从简单红外遥控器发展为射频遥控器，继而带空中鼠标的遥控器随之出现，并得到大范围的应用。
[0003]当前，带空中鼠标的遥控器系统大多由遥控器主控处理器、按键、MEMS传感器(角速度传感器陀螺仪、重力加速度传感器)、射频发射系统组成，结合电视机端的射频接收系统完成空中鼠标在电视端的操作。实现方法是由遥控器主控处理器采集MEMS传感器的数据，通过遥控器主控处理器对数据进行演算，通过算法算出MEMS传感器数据变动所对应的鼠标相对偏移量(ΛΧ, Λ Y)，后将相对偏移量(ΛΧ, Λ Y)通过射频发射系统发送到电视机射频接收模块。电视机接收模块将相对偏移量(Λ X，Λ Y)通过标准的USB Mouse InputReport上报给电视机，从而使遥控器实现鼠标功能。其核心是由遥控器上的主控处理器对变动的MEMS传感器数据通过一定的演算方法，计算出对应的鼠标数据的相对偏移量(ΔΧ, Λ Y)。
[0004]众所周知，遥控器系统本身是一个低速、低成本的系统，其主要完成按键扫描和一些简单的控制。所以其系统使用的主控处理器大多是低速、简单的处理器。以此类处理器来完成空中鼠标的算法，显然不能满足实际使用需求，无法达到流畅、精准的效果。当算法相对复杂时，此类主控处理器更是无法满足使用需求。为了实现遥控器主控处理器对空中算法的支持，必然要针对空中算法来选择高速、高性能的主控处理器，此必将带来遥控器成本的增加。考虑到成本和性能的平衡性，高速、高性能的主控处理器对复杂算法的支持也不能到达完美程度，导致最终实现的鼠标在流畅性、精准性、体验感上存在一定的不足；同时，遥控器系统多为电池系统，如何做到遥控器更省电就尤为重要。通过遥控器主控处理器来实现空中鼠标算法必然导致遥控器主控处理器的运算量增加；同时为了使算法效果更佳，必然采用相对更高的系统时钟，以上两点也必将导致遥控器功耗的增加。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种遥控器空中鼠标操控系统，该系统在遥控器系统上设有加速度传感器和陀螺仪，可以检测出遥控器在空中的移动数据信息，使得遥控器在空中实现鼠标操作功能。
[0006]本发明的目的通过下述技术方案实现:
[0007]一种遥控器空中鼠标操控系统，包括遥控器系统和电视系统，本发明的遥控器系统设置于遥控器内部，电视系统设置于电视机内部。遥控器系统包括有主控处理器、加速度传感器、陀螺仪、按键和射频发送模块；
[0008]所述主控处理器用于接收按键的按键信息，接收并读取陀螺仪和加速度传感器的数据信息，并同时对按键信息、数据信息进行处理、编码、打包操控，控制射频发送模块向外发射射频信号；
[0009]所述加速度传感器用于监控遥控器系统整体(即遥控器整体)沿着X、Y、Z轴移动所产生的加速度；
[0010]所述陀螺仪用于监控遥控器系统整体沿着X、Y、Z轴动所产生的角度变化量；
[0011 ] 所述按键用于实现人机操控输入控制信息，该控制信息为被主控处理器所接收的按键信息；
[0012]所述射频发送模块用于向外发射射频信号；
[0013]所述加速度传感器、陀螺仪、按键和射频发送模块分别与主控处理器电通信连接；
[0014]电视系统包括电视机主控处理器和与电视机主控处理器电通信连接的射频接收模块；
[0015]所述射频接收模块与射频发送模块通过无线通信连接，射频接收模块接收射频发送模块发射的射频信号，并将该射频信号传输至所述电视机主控处理器中；
[0016]电视机主控处理器用于处理该射频信号并通过该射频信号控制电视机。
[0017]进一步的技术方案是:所述射频接收模块与射频发送模块之间通过2.4GHz频段无线电波进行数据交互。
[0018]一种遥控器空中鼠标的实现方法，其实现方法的步骤如下:
[0019]a、电视系统内的电视机主控处理器存储有对按键的按键信息和陀螺仪、加速度传感器的数据信息进行运算的算法模块，该算法模块作为子函数控制系统加入电视机的主函数控制系统中，供电视机的主函数控制系统调用；
[0020]b、当遥控器系统通过按键扫描到遥控器的鼠标按键时，遥控器系统的主控处理器通过射频发送模块发送控制指令并控制电视机的主函数控制系统调用电视系统内的子函数控制系统，主控处理器通过I2C数据接口读取陀螺仪、加速度传感器的动态实时数据信息；
[0021]C、首先遥控器系统在控制器静态时采集陀螺仪、加速度传感器的静态零点数据信息，遥控器系统的主控处理器将实时采集的动态实时数据信息与陀螺仪、加速度传感器的静态零点数据信息做差值，得到变化数据信息；
[0022]d、所述遥控器系统的主控处理器将变化数据信息编码成数据帧并打包，并通过I2C数据接口传输给射频发送模块，射频发送模块将打包后的变化数据信息发送出去；
[0023]e、电视系统的射频发送模块接收来自射频发送模块发射的变化数据信息，经过电视机主控处理器数据处理后，然后通过子函数控制系统控制电视机。
[0024]本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
[0025]本发明通过电视机主控处理器来计算空中遥控器的相对偏移量，可以充分利用电视机主控处理器的多核、高速的性能，从而快速高效的完成复杂算法，使空中遥控器像鼠标一样拥有流畅、精准的用户体验。遥控器系统依然采用低速、低成本主控处理器，使遥控器成本得到降低，遥控器系统的主控处理器不参与算法的运算，这使得遥控器的功耗更低，延长了电池的使用寿命。通过将算法与遥控器分离的做法也增加了算法移植的灵活性以及算法选择的灵活性，任何经过验证的算法均可打包，作为接口函数供电视机主程序调用。【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为遥控器空中鼠标操控系统的结构示意图；
[0027]图2为遥控器空中鼠标的实现方法的流程示意图。
[0028]其中，附图中的附图标记所对应的名称为:
[0029]I 一遥控器系统，2 —电视系统，11 一主控处理器，12 —陀螺仪，13 —加速度传感器，14 一按键,15 一射频发送模块,21 —电视机主控处理器,22 —射频接收模块。
【具体实施方式】
[0030]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明:
[0031]实施例
[0032]如图1所示，一种遥控器空中鼠标操控系统，包括遥控器系统I和电视系统2，遥控器系统I设置于遥控器内部，是遥控器的内部控制系统，电视系统2内置于电视机内部，可以接收来自于遥控器系统I发射过来的数据信息。遥控器系统I包括有主控处理器11、力口速度传感器13、陀螺仪12、按键14和射频发送模块15。
[0033]该主控处理器11用于接收按键14的按键信息，接收并读取陀螺仪12和加速度传感器13的数据信息，并同时对按键信息、数据信息进行处理、编码、打包操控，控制射频发送模块15向外发射射频信号。本实施例的主控处理器11采用HOLTEK的遥控器专用微处理器，HT48RA0-6B，该微处理器是8位遥控器专用处理器，低速、低成本，该微处理器用来实现按键扫描、遥控器系统控制、数据采集、编码、打包。
[0034]加速度传感器13用于监控遥控器系统I整体(即遥控器整体)沿着X、Y、Z轴移动所产生的加速度，本实施例的加速度传感器13采用Kionix的KXTJ9-1007，KXTJ9-1007是12bit量程±8g的三轴重力加速度传感器。陀螺仪12为三轴陀螺仪，具体为InvenSense的MPU-3050C，MPU-3050C是16bit量程±2000° /sec的三轴陀螺仪，用于监控遥控器系统I整体沿着X、Y、Z轴动所产生的角度变化量。使用时，遥控器在三维空间内运动，陀螺仪12和加速度传感器13先定位一个静态位置信息(该静态位置信息就含有此位置状态下陀螺仪12的角度值和加速度传感器13的加速度值)，随着遥控器的运动，陀螺仪12和加速度传感器13能够实时监控出角度值和加速度值。
[0035]按键14用于实现人机操控输入控制信息，该控制信息为被主控处理器11所接收的按键信息，使用者在空中移动遥控器过程中，可以通过按键14来输入控制信息。
[0036]射频发送模块15用于向外发射射频信号，本实施例的射频发送模块15采用SYNIC的IA3S3芯片，该芯片是2.4g射频1C，该芯片是一个2.4g的收发系统，该芯片能够完成
2.4GHz频段无线电波信号的发送。
[0037]加速度传感器13、陀螺仪12、按键14和射频发送模块15分别与主控处理器11电通信连接。
[0038]电视系统2包括电视机主控处理器21和与电视机主控处理器21电通信连接的射频接收模块22。
[0039]射频接收模块22与射频发送模块15通过无线通信连接，射频接收模块22接收射频发送模块15发射的射频信号，并将该射频信号传输至电视机主控处理器21中。本实施例的射频接收模块22采用SYNIC的IA3S3芯片，该芯片是2.4g射频1C，该芯片是一个2.4g的收发系统，该芯片能够完成2.4GHz频段无线电波信号的发送。
[0040]电视机主控处理器21用于处理该射频信号并通过该射频信号控制电视机。
[0041 ] 本实施例的射频接收模块22与射频发送模块15之间通过2.4GHz频段无线电波进行数据交互。
[0042]如图2所示，一种遥控器空中鼠标的实现方法，其实现方法的步骤如下:
[0043]a、电视系统2内的电视机主控处理器21存储有对按键14的按键信息和陀螺仪12、加速度传感器13的数据信息进行运算的算法模块，该算法模块作为子函数控制系统加入电视机的主函数控制系统(即电视机的主程序)中，供电视机的主函数控制系统调用。该子函数控制系统为 Air_Mouse (Gyro_X, Gyro_Y, Gyro_Z ；Gsensor_X, Gsensor_Y, Gsensor_Z)，其中Gyro_X，Gyro_Y, Gyro_Z对应为陀螺仪12沿着X、Y、Z轴动所产生的角度变化坐标函数，其中Gsensor_X, Gsensor_Y, Gsensor_Z对应为加速度传感器13沿着X、Y、Z轴移动所产生的加速度坐标函数。
[0044]b、当遥控器系统I通过按键14扫描到遥控器的鼠标按键时，遥控器系统I的主控处理器11通过射频发送模块15发送控制指令并控制电视机的主函数控制系统调用电视系统2内的子函数控制系统，主控处理器11通过I2C数据接口读取陀螺仪12、加速度传感器13的动态实时数据信息。该动态实时数据信息为陀螺仪12的GyiO_Xs，Gyro_Ys, Gyro_Zs实时坐标值，和加速度传感器13的Gsensor_Xs, Gsensor_Ys, Gsensor_Zs实时坐标值。陀螺仪12和加速度传感器13共同构成动态实时数据信息:Gyro_Xs, Gyro_Ys, Gyro_Zs, Gsensor_Xs, Gsensor_Ys, Gsensor_Zs 坐标值。
[0045]c、首先遥控器系统I在控制器静态时采集陀螺仪12、加速度传感器13的静态零点数据信息，遥控器系统I的主控处理器11将实时采集的动态实时数据信息与陀螺仪12、力口速度传感器13的静态零点数据信息做差值，得到变化数据信息。做差值计算方法如下:
[0046]将陀螺仪12和加速度传感器13的动态实时数据信息(Gyro_Xs，Gyro_Ys, Gyro_Zs, Gsensor_Xs, Gsensor_Ys, Gsensor_Zs)与静态零点数据信息(Gyro_Xo, Gyro_Yo, Gyro_Zo, Gsensor_Xo, Gsensor_Yo, Gsensor_Zo)做差值，得到变化数据信息(Gyro_X, Gyro_Y, Gyro_Z, Gsensor_X, Gsensor_Y, Gsensor_Z)
[0047]d、遥控器系统I的主控处理器11将变化数据信息编码成数据帧并打包，并通过I2C数据接口传输给射频发送模块15，射频发送模块15将打包后的变化数据信息发送出去。结合“鼠标”的回报率，每8ms或者IOms读取一次陀螺仪12、加速度传感器13的变化数据信息并通过遥控器系统I的射频发送模块15发送一次。
[0048]e、电视系统2的射频发送模块15接收来自射频发送模块15发射的变化数据信息，经过电视机主控处理器21数据处理后，然后通过子函数控制系统控制电视机。
[0049]f、电视机系统2中的射频接收模块22接收到遥控器系统I传输过来的变化数据信息后，通过再组织，将数据组织成标准USB HID数据上报给电视机。
[0050]上报的HID数据格式如下表I。
【权利要求】
1.一种遥控器空中鼠标操控系统，其特征在于:包括遥控器系统(I)和电视系统(2)，遥控器系统(I)包括有主控处理器(11)、加速度传感器(13)、陀螺仪(12)、按键(14)和射频发送模块(15)； 所述主控处理器(11)用于接收按键(14)的按键信息，接收并读取陀螺仪(12)和加速度传感器(13)的数据信息，并同时对按键信息、数据信息进行处理、编码、打包操控，控制射频发送模块(15)向外发射射频信号； 所述加速度传感器(13)用于监控遥控器系统(I)整体沿着X、Y、Z轴移动所产生的加速度； 所述陀螺仪(12)用于监控遥控器系统(I)整体沿着X、Y、Z轴动所产生的角度变化量；所述按键(14)用于实现人机操控输入控制信息，该控制信息为被主控处理器(11)所接收的按键信息； 所述射频发送模块(15)用于向外发射射频信号； 所述加速度传感器(13)、陀螺仪(12)、按键(14)和射频发送模块(15)分别与主控处理器(11)电通信连接； 电视系统(2)包括电视机主控处理器(21)和与电视机主控处理器(21)电通信连接的射频接收模块(22); 所述射频接收模块(22)与射频发送模块(15)通过无线通信连接，射频接收模块(22)接收射频发送模块(15)发射的射频信号，并将该射频信号传输至所述电视机主控处理器(21)中； 电视机主控处理器(21)用于处理该射频信号并通过该射频信号控制电视机。
2.按照权利要求1所述的遥控器空中鼠标操控系统，其特征在于:所述射频接收模块(22)与射频发送模块(15)之间通过2.4GHz频段无线电波进行数据交互。
3.—种遥控器空中鼠标的实现方法，其特征在于:其实现方法的步骤如下: a、电视系统(2)内的电视机主控处理器(21)存储有对按键(14)的按键信息和陀螺仪(12)、加速度传感器(13)的数据信息进行运算的算法模块，该算法模块作为子函数控制系统加入电视机的主函数控制系统中，供电视机的主函数控制系统调用； b、当遥控器系统(I)通过按键(14)扫描到遥控器的鼠标按键时，遥控器系统(I)的主控处理器(11)通过射频发送模块(15)发送控制指令并控制电视机的主函数控制系统调用电视系统(2)内的子函数控制系统，主控处理器(11)通过I2C数据接口读取陀螺仪(12)、加速度传感器(13)的动态实时数据信息； C、首先遥控器系统(I)在控制器静态时采集陀螺仪(12)、加速度传感器(13)的静态零点数据信息，遥控器系统(I)的主控处理器(11)将实时采集的动态实时数据信息与陀螺仪(12)、加速度传感器(13)的静态零点数据信息做差值，得到变化数据信息； d、所述遥控器系统(I)的主控处理器(11)将变化数据信息编码成数据帧并打包，并通过I2C数据接口传输给射频发送模块(15)，射频发送模块(15)将打包后的变化数据信息发送出去； e、电视系统(2)的射频发送模块(15)接收来自射频发送模块(15)发射的变化数据信息，经过电视机主控处理器(21)数据处理后，然后通过子函数控制系统控制电视机。
【文档编号】G06F3/0346GK103428552SQ201310376317
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年8月26日 优先权日:2013年8月26日
【发明者】苏晓山, 牟剑, 邓剑 申请人:四川长虹器件科技有限公司