智能设备交互方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种智能设备交互方法以及系统，通过对立体空间区域进行三维测量，以及实时接收无线信号发射器的三维坐标，实时计算控制器所处的位置，然后，判断智能设备是否在所述控制器的指向区域内的方式，来自动选取需要控制的智能设备，使得智能设备的控制更加智能化，也简化了操作步骤，提高了用户体验度，便于产品的推广与应用。
【专利说明】智能设备交互方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于物联网【技术领域】，尤其涉及一种智能设备交互方法及系统。
【背景技术】
[0002] 将日常事物连接到互联网的物联网技术迅速发展，正步入家庭时代。使用智能手 机和平板电脑使人们可以在任何时间从任何地点监控他们的"东西"。消费类产品将最终推 动物联网市场放量，而一个成功的互联网消费类产品必须满足：低成本、易于使用。
[0003] 现有技术中，已经开始使用智能手机或者平板电脑或者其他控制器来控制智能设 备技术。当控制的智能设备较多时，若需要通过控制器对某个智能终端进行控制时，通常采 取在控制器进行选取的方式，从列表中选取要进行操作的智能终端，然后，通过智能终端来 显示被选取的智能设备信息，包括：当前是否开启、当前的工作模式等。利用现有技术，提高 了设备操作的便利性，但是，也存在着一些不足：在进行操作控制时，由于显示区域受限，当 可控制的智能设备较多时，利用列表进行选择，操作较为繁琐，用户体验度较差，不利于产 品的推广应用。
[0004] 鉴于此，迫切需要一种智能设备交互方法及系统，以解决现有技术中存在的上述 问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种智能设备交互方法及系统，以解决现有技术中存在的上 述问题。
[0006] 为了实现本发明的目的，本发明提供了一种智能设备交互方法，所述方法包括如 下步骤：
[0007] 步骤a，对安装有控制器、智能设备以及无线信号发射器的立体空间区域进行三维 测量，获取所述智能设备的三维坐标和设备名称，将所述立体空间区域的三维测量数据、所 述智能设备的三维坐标和设备名称、所述无线信号发射器的三维坐标进行保存；
[0008] 步骤b，所述无线信号发射器向所述控制器发送无线信号；步骤c，所述控制器接 收所述无线信号，同时，获取所述无线信号的信号强度；
[0009] 步骤d，所述控制器根据所述信号强度计算出其自身三维坐标，并根据所述自身三 维坐标、通过自身配置的自身传感器确定的自身姿态，判断所述控制器是否指向智能设备， 若是，执行步骤e ;若否，执行步骤f ;
[0010] 步骤e，完成所述智能设备的选择过程，通过所述控制器展现被选择的所述智能设 备的状态信息，或者通过所述控制器发送控制命令，控制被选择的所述智能设备；
[0011] 步骤f，继续执行步骤C。
[0012] 相应地，本发明还提供了一种智能设备交互系统，所述系统包括：安装在立体空间 区域内的控制器、智能设备以及无线信号发射器，
[0013] 所述控制器用于，将所述立体空间区域的三维测量数据、所述智能设备的三维坐 标和设备名称、所述无线信号发射器的三维坐标保存到所述控制器中；还用于，接收所述无 线信号发射器的无线信号，同时，获取所述无线信号的信号强度；还用于，根据所述信号强 度计算出其自身三维坐标，并根据所述自身三维坐标、通过自身配置的三轴加速度传感器 和磁力传感器、方向传感器确定的自身姿态，从而判断所述控制器是否指向智能设备；还用 于完成所述智能设备的选择过程，展现被选择的所述智能设备的状态信息，或者通过发送 控制命令，控制被选择的所述智能设备；
[0014] 所述无线信号发射器用于，按固定间隔向所述控制器发送所述无线信号发射器的 三维坐标或者向控制器发送控制命令。
[0015] 本发明，与现有技术相比，通过对立体空间区域进行三维测量，以及实时接收无线 信号发射器的三维坐标，实时计算控制器所处的位置，然后，判断智能设备是否在所述控制 器的指向区域内的方式，来自动选取需要控制的智能设备，使得智能设备的控制更加智能 化，也简化了操作步骤，提高了用户体验度，便于产品的推广与应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是本发明的方法流程图；
[0017] 图2是本发明的系统结构图；
[0018] 图3是本发明实施例的示意图；
[0019] 图中，31-窗帘，32-第一无线信号传感器，33-第二无线信号传感器，34-第三无线 信号传感器，35-音响，36-灯。
【具体实施方式】
[0020] 为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本 发明进行进一步详细说明。应当理解为此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限制本发明的保护范围。
[0021] 本发明中的控制器可以为手机或平板电脑，或者具有可操作屏幕的其它智能设 备，进一步地，所述控制器内置蓝牙4. Oble接收模块、所述三轴加速度传感器和磁力传感 器、方向传感器等，其通过触摸屏或者语音识别或者手势识别接收输入的命令，通过蓝牙或 者红外或者wifi或者串口控制所述智能设备。。
[0022] 本发明中的智能设备，包括的智能空调、电视机、智能电灯、智能窗帘等应用于家 居环境中的带有可执行命令程序的电子设备。
[0023] 本发明中的无线信号发射器，可以用ZigBee，通过其发射信号的RSSI信号的强度 可以确定信号源与接收器之间的距离，当然也可以用蓝牙模块或其他的设备实现，进一步 地，可以是通过蓝牙4. Oble协议发送广播信号的依靠纽扣电池供电的蓝牙模块或者为通 过zigbee协议发送广播信号的靠纽扣电池供电zigbee模块。
[0024] 如图1所示，本发明提供了一种智能设备交互方法，所述方法包括如下步骤：
[0025] 步骤S101，对安装有控制器、智能设备以及无线信号发射器的立体空间区域进行 三维测量，获取所述智能设备的三维坐标和设备名称，将所述立体空间区域的三维测量数 据、所述智能设备的三维坐标和设备名称、所述无线信号发射器的三维坐标进行保存；
[0026] 上述进行保存可以指，对于控制器端（例如：Android系统可以借助 sharedpreferences将相应的数据存放在XML文件或者通过sqlitedatabase将数据存放于 数据库，当然也可以借助hibernate, dbutils，JDBC等将数据存放于服务器端）。
[0027] 步骤S102,所述无线信号发射器向所述控制器发送无线信号；
[0028] 所述无线信号可以为按固定间隔向所述控制器发送的所述无线信号发射器的三 维坐标或者向所述控制器发送的控制命令。
[0029] 步骤S103,所述控制器接收所述无线信号，同时，获取所述无线信号的信号强度；
[0030] 控制器既可以通过接收的数据获取无线信号发射器的坐标信息，也可以通过无线 信号的RSSI值计算出无线信号发射器的坐标信息和自己的坐标信息。
[0031] 步骤S104,所述控制器根据所述信号强度计算出其自身三维坐标，并根据所述自 身三维坐标、通过自身配置的自身传感器确定的自身姿态，判断所述控制器是否指向智能 设备，若是，执行步骤S105 ;若否，执行步骤S106 ;
[0032] 上述自身传感器包括三轴加速度传感器和磁力传感器，
[0033] 步骤S105,完成所述智能设备的选择过程，通过所述控制器展现被选择的所述智 能设备的状态信息，或者通过所述控制器发送控制命令，控制被选择的所述智能设备； [0034] 上述智能设备接收所述控制器智能设备接收控制命令通过下述方式之一：红外 线、蓝牙、射频、wifi、zigbee、串口等相关协议。
[0035] 上述步骤中，通过所述控制器发送控制命令通过下述方式：通过手指操作所述控 制器上的触摸屏上的图标或者按钮，或者通过手指操作所述控制器上的物理按键，或者通 过手指操作所述控制器上的物理旋钮。
[0036] 上述步骤中，在完成所述智能设备的选择过前，所述控制器与所述智能设备的距 离小于预设阀值，所述控制器作出选择确认提示，包括声音提示或者通过内置的屏幕给出 该智能设备描述的方式；若有多个所述智能设备与所述控制器的距离小于所述预设阀值， 通过提示的方式，让用户自行选择需要的所述智能设备。
[0037] 上述步骤中，对于控制器，控制器本身装有三轴加速度传感器，方向传感器，磁力 传感器等相关的传感器。通过传感器的相关参数可以推算出控制器自身的状态信息，进而 可以获取传感器所指的智能设备或者最接近的智能设备，如果无法确定选择了哪个智能 设备，可以通过提示的方式告诉用户（例如：在Android系统中可以通过Toast, Alert, dialog等方式告诉用户），让用户自行的选择。当用户完成智能设备的选择以后，就可以通 过控制器显示该智能设备的信息（例如：对于空调可以显示：当前是否开启，当前的工作模 式，风速，温度，湿度等），对于显示的该信息，用户可以同时与智能设备进行交互（例如在 Android系统中可以通过Button, CheckBox，Radio, ProgressBar,旋钮等相关的组件，实现 用户通过控制器与智能设备的交互）。当然用户通过控制器与智能设备进行交互也可以通 过语音，按键，无线遥控，手势等相关的方式。通过手指操作控制器上的触摸屏上的图标或 者按钮，发送出控制令。在具体应用中，可通过手指操作控制器上的物理按键来发送开关电 灯的控制命令，还可通过手指操作控制器上的物理旋钮来发送调节电灯亮度、设定空调温 度或者窗帘开合程度的控制命令。
[0038] 步骤S106,继续执行步骤S103。
[0039] 本发明，通过对立体空间区域进行三维测量，以及实时接收无线信号发射器的三 维坐标，实时计算控制器所处的位置，然后，判断智能设备是否在所述控制器的指向区域内 的方式，来自动选取需要控制的智能设备，使得智能设备的控制更加智能化，也简化了操作 步骤，提高了用户体验度，便于产品的推广与应用。
[0040] 如图2所述，与智能设备交互方法相对应地，本发明还提供了一种智能设备交互 系统，所述系统包括：安装在立体空间区域内的控制器、智能设备以及无线信号发射器，
[0041] 所述控制器用于，将所述立体空间区域的三维测量数据、所述智能设备的三维坐 标和设备名称、所述无线信号发射器的三维坐标保存到所述控制器中；还用于，接收所述无 线信号发射器的无线信号，同时，获取所述无线信号的信号强度；还用于，根据所述信号强 度计算出其自身三维坐标，并根据所述自身三维坐标、通过自身配置的三轴加速度传感器 和磁力传感器、方向传感器等确定的自身姿态，从而判断所述控制器是否指向智能设备；还 用于完成所述智能设备的选择过程，展现被选择的所述智能设备的状态信息，或者通过发 送控制命令，控制被选择的所述智能设备；
[0042] 所述无线信号发射器用于，按固定间隔向所述控制器发送所述无线信号发射器的 三维坐标或者向控制器发送控制命令。
[0043] 当然，本发明中提供的智能设备交互系统，可以依据上述智能设备交互方法的全 部步骤进行执行，这里不再一一阐述。
[0044] 如图3所示，以一间房间作为基本的实验环境，来实施上述智能设备交互方法及 系统。具体如下：
[0045] 1.选择一间房间作为基本的实验环境。在该房间部署可以接收控制命令的各种 智能设备，比如智能空调、电视机、智能电灯、智能窗帘等（所谓的智能设备是以住宅为平 台，利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居系统设计方案安全防范技术、自动控制技 术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理 系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境）。
[0046] 2.对该房间进行三维模型设计，对房间的空间位置进行三维测量，也就是把该房 间放到一个三维空间坐标系中，测量并记录房间的各个角落的三维坐标。显示在下面的控 制器上。（例如可以将三维模型显示在平板电脑或者手机上）。对于三维模型的显示可以 通过openGl显示，不论是Android系统还是I0S系统都可以很好的支持openGl显示房间 的三维模型。
[0047] 3.对于1中提及的智能家电分别获取智能家电的设备名称，三维坐标数据等相 关的详细信息，对于控制器端（例如：Android系统可以借助sharedpreferences将相应 的数据存放在XML文件或者通过sqlitedatabase将数据存放于数据库，当然也可以借助 hibernate, dbutils，JDBC等将数据存放于服务器端）。
[0048] 4.在房间合适的位置部署无线信号反射器（对于该信号发射器：简称无线信号发 射器，要求至少布置三个无线信号发射器，可以在房间的四个角上个布置一个，实现物体位 置的定位需要至少三个点，记录每个无线信号发射器的部署位置的三维坐标，例如可以用 ZigBee，通过其发射信号的RSSI信号的强度可以确定信号源与接收器之间的距离，当然也 可以用蓝牙模块或其他的设备实现。）该无线信号发射器周期性的向控制器发送自己的坐 标数据（例如：可以采用json的方式，它作为一种轻量级的数据交换语言，以文字为基础， 且易于让人阅读。在Android或者web端都提供了很方便的解析json的封装）。无线信号 发射器向控制器发送信号，控制器接收后，来计算自己移动的位置。
[0049] 5.无线信号发射器发送的数据传送到控制器端，控制器既可以通过接收的数据获 取无线信号发射器的坐标信息，也可以通过信号的RSSI值计算出无线信号发射器的坐标 信息和自己的坐标信息。
[0050] 6.控制器本身装有三轴加速度传感器、方向传感器、磁力传感器等相关的传感器。 通过传感器的相关参数可以推算出控制器自身的状态信息，进而可以获取传感器所指的智 能设备或者最接近的智能设备，如果无法确定选择了哪个智能设备，可以通过提示的方式 告诉用户（例如：在Android系统中可以通过Toast, Alert, dialog等方式告诉用户），让 用户自行的选择。当用户完成智能设备的选择以后，就可以通过控制器显示该智能设备的 信息（例如：对于空调可以显示：当前是否开启，当前的工作模式，风速，温度，湿度等），对 于显示的该信息，用户可以同时与智能设备进行交互（例如在Android系统中可以通过 Button,CheckBox，Radio,ProgressBar,旋钮等相关的组件，实现用户通过控制器与智能设 备的交互）。当然用户通过控制器与智能设备进行交互也可以通过语音，按键，无线遥控， 手势等相关的方式，可以通过手指操作控制器上的触摸屏上的图标或者按钮，发送出控制 令；可通过手指操作控制器上的物理按键来发送开关电灯的控制命令；可通过手指操作控 制器上的物理旋钮来发送调节电灯亮度、设定空调温度或者窗帘开合程度的控制命令。
[0051] 7.对于控制器与智能设备之间的通信方式，可以通过蓝牙，射频，红外，串口，WiFi 等方式通信。（当以WiFi方式时，由于房间中的每一个智能家电都有一个唯一的IP地址， 控制器与智能设备的通信协议可以采用http或https请求的方式，数据的格式仍可以采用 json的方式，智能无线信号发射器收到指令以后执行相应的命令，控制器与智能无线信号 发射器的通信也可以通过串口的方式进行通信，可以方便的利用网线作为通信的介质进行 通信，当智能无线信号发射器收到串口发送的数据后，解析数据，执行命令）。
[0052] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种智能设备交互方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤： 步骤a，对安装有控制器、智能设备以及无线信号发射器的立体空间区域进行三维测 量，获取所述智能设备的三维坐标和设备名称，将所述立体空间区域的三维测量数据、所述 智能设备的三维坐标和设备名称、所述无线信号发射器的三维坐标进行保存； 步骤b，所述无线信号发射器向所述控制器发送无线信号； 步骤c，所述控制器接收所述无线信号，同时，获取所述无线信号的信号强度； 步骤d，所述控制器根据所述信号强度计算出其自身三维坐标，并根据所述自身三维 坐标、通过自身配置的自身传感器确定的自身姿态，判断所述控制器是否指向智能设备，若 是，执行步骤e ;若否，执行步骤f ; 步骤e，完成所述智能设备的选择过程，通过所述控制器展现被选择的所述智能设备的 状态信息，或者通过所述控制器发送控制命令，控制被选择的所述智能设备； 步骤f，继续执行步骤c。
2. 根据权利要求1所述的智能设备交互方法，其特征在于，在步骤b中，所述无线信号 包括按固定间隔向所述控制器发送所述无线信号发射器的三维坐标或者向所述控制器发 送控制命令。
3. 根据权利要求1所述的智能设备交互方法，其特征在于，在步骤d中，所述自身传感 器包括三轴加速度传感器和磁力传感器、方向传感器。
4. 根据权利要求1所述的智能设备交互方法，其特征在于，在步骤a中，将所述立体空 间区域的三维测量数据、所述智能设备的三维坐标和设备名称、所述无线信号发射器的三 维坐标进行保存，包括保存到所述控制器中或者数据库中，所述控制器可以通过网络访问 数据库获取数据。
5. 根据权利要求1所述的智能设备交互方法，其特征在于，在步骤e中，还包括所述智 能设备接收所述控制器控制命令的步骤，所述智能设备接收所述控制器智能设备接收控制 命令通过下述方式之一：红外线、蓝牙、射频、wifi、zigbee、串口。
6. 根据权利要求1所述的智能设备交互方法，其特征在于，所述无线信号发射器，可 以是通过蓝牙4. 0 ble协议发送广播信号的依靠纽扣电池供电的蓝牙模块或者为通过 zigbee协议发送广播信号的靠纽扣电池供电zigbee模块。
7. 根据权利要求1所述的智能设备交互方法，其特征在于，所述控制器为手机或者平 板电脑，其内置蓝牙4. Oble接收模块、所述三轴加速度传感器和磁力传感器，其通过触摸 屏或者语音识别或者手势识别接收输入的命令，通过蓝牙或者红外或者wifi或者串口控制 所述智能设备。
8. 根据权利要求1所述的智能设备交互方法，其特征在于，在步骤e中，所述通过所述 控制器发送控制命令通过下述方式：通过手指操作所述控制器上的触摸屏上的图标或者按 钮，或者通过手指操作所述控制器上的物理按键，或者通过手指操作所述控制器上的物理 旋钮。
9. 根据权利要求1所述的智能设备交互方法，其特征在与，在步骤e中，在完成所述智 能设备的选择过前，所述控制器与所述智能设备的距离小于预设阀值，所述控制器作出选 择确认提示，包括声音提示或者通过内置的屏幕给出该智能设备描述的方式；若有多个所 述智能设备与所述控制器的距离小于所述预设阀值，通过提示的方式，让用户自行选择需 要的所述智能设备。
10. -种智能设备交互系统，其特征在于，所述系统包括：安装在立体空间区域内的控 制器、智能设备以及无线信号发射器， 所述控制器用于，将所述立体空间区域的三维测量数据、所述智能设备的三维坐标和 设备名称、所述无线信号发射器的三维坐标保存到所述控制器中；还用于，接收所述无线信 号发射器的无线信号，同时，获取所述无线信号的信号强度；还用于，根据所述信号强度计 算出其自身三维坐标，并根据所述自身三维坐标、通过自身配置的三轴加速度传感器和磁 力传感器、方向传感器确定的自身姿态，从而判断所述控制器是否指向智能设备；还用于完 成所述智能设备的选择过程，展现被选择的所述智能设备的状态信息，或者通过发送控制 命令，控制被选择的所述智能设备； 所述无线信号发射器用于，按固定间隔向所述控制器发送所述无线信号发射器的三维 坐标或者向控制器发送控制命令。
【文档编号】G06F3/01GK104122999SQ201410307179
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】赵树乔 申请人:赵树乔