基于ott电视的智能遥控系统及其控制方法
【专利摘要】本发明提供一种基于OTT电视的智能遥控系统及其控制方法，其中，该控制系统包括遥控片及其OTT盒子；所述遥控片包括MCU主控器、3轴加速度计传感器、3轴陀螺仪传感器、3轴磁力计传感器、蓝牙发送模块，所述MCU主控器连接分别与3轴加速度计传感器、3轴陀螺仪传感器、3轴磁力计传感器、蓝牙发送模块连接；所述OTT盒子包括控制芯片、蓝牙接收模块，所述控制芯片与蓝牙接收模块连接。本发明提供的基于OTT电视的智能遥控系统及其控制方法。不再需要传统的机械按键，而是通过集成语音识别和手势识别技术，既能语音输入，又能结合传感器控制屏幕光标的移动、识别一系列简单到复杂的手势，从而进一步实现更丰富的内容。
【专利说明】基于OTT电视的智能遥控系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信【技术领域】，尤其涉及一种基于OTT电视的智能遥控系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]OTT盒子是一个小型的计算终端设备，只要简单的通过HDMI或色差线等技术将其与传统电视连接，就能在传统电视上实现网页浏览、网络视频播放、应用程序安装，甚至能将手机、平板中的照片和视频投射到家中的大屏幕电视当中。OTT盒子必须配套遥控器来使用，目前传统的遥控方式主要有两种:一种是基于传统的按键式红外线遥控器，一种是基于手机遥控器app。手机遥控器app是通过模拟按键的方式来实现的，其本上与传统遥控器是一样的，这种机械式的按键方式在用户体验上相对较差。鉴于此，人们开始思考用体感的方式取代传统遥控器，目前市面上新兴的飞鼠遥控器已经基本实现了利用遥控器的运动来实现其在互联网电视屏幕上作为光标进行移动的控制，并在体感游戏中充当游戏手柄，但是该飞鼠遥控器仅仅能实现其作为光标在屏幕上的移动，而且操作灵敏度不高，并且现有技术的遥控器无法实现手势的识别，即无法根据遥控器的运动状态使OTT盒子来执行相应的操作命令。
[0003]综上所述，传统遥控器基于按键原理，其操作方式过于机械化；现有的体感遥控器虽然能够实现光标的控制，但由于控制光标的移动数据存在较大的误差，因此，操作不够灵敏，体验较差；而且现有的体感遥控器无法实现手势的识别，用户体现不佳。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种不但能够精准控制光标移动，还能够实现手势识别的OTT智能盒子遥控片。
[0005]一种基于OTT电视的智能遥控系统，包括遥控片及其OTT盒子；
[0006]所述遥控片包括MCU主控器、与MCU主控器分别连接的3轴加速度计传感器、3轴陀螺仪传感器、3轴磁力计传感器、蓝牙发送模块、电容式触摸开关、LED指示灯、电池电压检测电路、MIC语音输入模块；
[0007]所述OTT盒子包括控制芯片、与控制芯片连接的蓝牙接收模块。
[0008]进一步地，如上所述的基于OTT电视的智能遥控系统，所述遥控片包括MIC语音输入模块，所述MIC语音输入模块与MCU主控器连接。
[0009]进一步地，如上所述的基于OTT电视的智能遥控系统，所述遥控片包括电池电压检测电路，所述MCU主控器与电池电压检测电路连接。
[0010]进一步地，如上所述的基于OTT电视的智能遥控系统，所述OTT盒子包括摄像头，所述摄像头与控制芯片连接。
[0011]一种基于OTT电视的智能遥控系统控制方法，采用互补滤波法对3轴陀螺仪传感器的数据进行修正，具体包括以下步骤:
[0012](I)、MCU主控器根据遥控片的运动状态，分别获取3轴加速度计、3轴陀螺仪、3轴磁力计的原始测量值，其中表示三轴加速度原始测量值、g0(x；y；z)表示三轴角速度原始测量值、表示三轴磁场原始测量值；
[0013](2)、MCU主控器根据获取的原始测量值aQ(x，y，z)、gQ(x，y，z)、mQ(x，y，z)计算归一化后的值，分别表示为 ax，y，z、gx，y，z、mx y，z ；
[0014](3)、MCU 主控器根据 ax，y，z、gx，y，z、mx，y，z 计算误差向量 ex，y，z,
Bm - (a, — a孝 vr — m ^ wr)
[0015]= (a_ * v; — Ot * Vr) + (m: * u’t — mx * h: ) ( I );
e2 = (a.: *vt-ay * vv) + (mx * η.γ — mf * Wv)
[0016]式中，vx，y，z为加速度参考矢量，即地理坐标系下的重力单位矢量转换到机体坐标系后的值，设当前时刻四元数矢量表示为Q = qo+qii+qj+q#，其中四元数Qo，Q2^ Q3分别初始化为1，O, O, O,则vx，y，z计算公式如下:
[0017]' v, = 2*( (ΙΛ?、( 2 )；
Λ—1WI1: (1--+--
[0018]wx；y；z为磁场参考矢量，是地理坐标系下的磁场单位矢量转换到机体坐标系后的值，地理坐标系下的磁场单位矢量设为bx，y，z，则计算公式如下:
β繼^^+%(?2) + 2/nJg^+-f2f,))2
b' ^ —.1 +{2mz(q2q, -qSiq,} + Imx+f0f3) + 2,iir(0,5 —f,f, —f3ft))2 ( 3 )；
[0019]Iby=Q
h = 級,—f0f2) + 2氣(-- +f0f,) +2?,(0,5-ftf, ^q2CJ2)
u; = Ibx (0,5 — ￠/,￠/, - q,q2) + Ibj (猶—qnq,)
[0020]i Wy = Ihx(q}q2 — q(fh ) + 2bz (f,? + q3q2)( 4 );
3= 2% (?% + 嶋)+ 2b: (0.5 — qlqi — q2q2)
[0021](4)、MCU主控器利用误差向量ex，y，z对陀螺仪数据进行滤波，得到修正后的三轴角速度测量值，表示为g' U’
gL = &, + K*ex + ejnt + ex*K,*Ti2
[0022]- gf0y = g0y +Kp% + erInt +ey*K*Ti2 ( 5 )；
gL = &, + K P + e Int + es*K*T!2
[0023]式中，ex,y,zInt为三轴陀螺仪误差积分，T为采样间隔，常系数Ki表示控制陀螺仪零偏收敛速率的积分增益，Kp表示控制加速度计和磁力计收敛速率的比例增益。
[0024]进一步地，如上所述的基于OTT电视的智能遥控系统控制方法，其包括以下步骤:
[0025](I)、MCU主控器根据互补滤波法得到的角速度值g' u计算采样间隔T内显示屏上的屏幕光标在X轴上的移动距离Λ X和在Y轴上的移动Λ y
A._gti r * speed ___ mod e
=............................................ΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠΠ................................................Semncntat1ns 帛 control sensitivity
[0026] , — ( 6 )；
gQv 參 speed _m0.de........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................_ ' Segmeniat1m * mntmi _ semhh-1ty
[0027]其中speed_mode和Segmentat1ns是传感器融合算法的预定义常数，control_sensitivity表示陀螺仪灵敏度；
[0028](2)、MCU主控器将屏幕光标在X轴上的移动距离Λ χ、屏幕光标在Y轴上的移动Δ y通过蓝牙发送模块发送给OTT盒子的蓝牙接收模块，OTT盒子的控制芯片根据接收的Δ χ、Λ y执行遥控片在屏幕上的相对位移距离。
[0029]进一步地，如上所述的基于OTT电视的智能遥控系统控制方法，包括以下步骤:
[0030](I)、用户手持遥控片在空中划出一个手势，遥控片的三轴陀螺仪传感器根据该遥控片的运动状态输出原始三轴角速度测量值；
[0031](2)、MCU主控器利用互补滤波法对g(l(x，y，z)进行滤波处理，得到g' _，y，z)；
[0032](3)、MCU主控器根据g, 0(x,y,z)利用四元数微分方程更新得到四元数微分
ft, O -sL —&L iL
[0033]^ 4 ‘ ° f^(7)；
§2 ~ Soy Soi O Sox
￠3 _8θζ Sl)y Sdx 0 ￠3
[0034](4)、MCU主控器将上述结果积分后得到当前时刻下的四元数q(UA3，从而进行姿态解算，得到3个姿态角，即航向角横滚角λ，俯仰角Θ，
φ = -arc ian(:殳先—*二 )
1-2q7q2-1q3Cj3
[0035].θ = arcsin(-2i///; + 2q,,q,)(8);
Λ = arc taoj---
[0036](5)、MCU主控器将横滚角λ经过蓝牙发送至OTT盒子，控制芯片计算手势发生时间内横滚角变化量Λ λ，判定当-180° < Λ λ <-90°时左旋，当90° < Λ λ < 180°时为右旋，并根据判定结果执行相应命令。
[0037]进一步地，如上所述的基于OTT电视的智能遥控系统控制方法，包括以下步骤:
[0038](I)、用户手持遥控片在空中划出一个手势，遥控片的各传感器根据该遥控片的运动轨迹输出原始三轴加速度测量值三轴角速度测量值&(?，ζ)、三轴磁场测量值
?0(x, y, z);
[0039](2)、MCU主控器根据aQ(x，y，z)、g0(x；y，z)、m0(x；y，z)计算出互补滤波后的角速度值 ο(?，ζ)，蓝牙发送模块将^ 0(x,y,Z)以及三轴加速度测量值无线传输给OTT盒子；
[0040](3)、0ΤΤ盒子的控制芯片基于接收到的加速度％(?,ζ)和角速度g' ‘p)，实现复杂手势的识别或者实现遥控片作为体感游戏手柄的功能。
[0041]一种基于OTT电视的智能遥控系统控制方法，包括以下步骤:
[0042](I)、用户手持遥控片在空中划出一个手势，遥控片的三轴加速度传感器根据该遥控片的运动状态输出原始三轴加速度测量值；
[0043](2)、MCU主控器利用四元数将％(?，ζ)从机体坐标系转换到地理坐标系a' 0(x,y,z),转换公式为:
^Ux
[0044]a；lr =Q* a0), *Q* ( 9 );
[0045](3)、MCU主控器将a ' 0(x；y；z)通过蓝牙无线发送给OTT盒子，控制芯片根据a' 0(x,y,z)与预先定义的一个阈值进行比较，根据比较结果来判定遥控片的运动方向，然后根据运动方向来执行相应的命令；所述阈值包括前后左右上下6个方向分别所对应的取值区间。
[0046]一种基于OTT电视的智能遥控系统控制方法，包括O以下步骤:
[0047](I)、遥控片上的MIC语音输入模块采集用户输入的语音信息，并对其进行模数转换，蓝牙发送模块将转换后的语音信息发送至OTT盒子；
[0048](2) ,OTT盒子控制芯片将接收到的语音信息与事先预存在存储器中的语音库进行模板匹配，找出相应的语音，从而执行相应的指令。
[0049]本发明提供的基于OTT电视的智能遥控系统及其控制方法，由于在遥控片上集成了 3轴加速度计传感器、3轴陀螺仪传感器和3轴磁力计传感器，先在MCU主控器上利用互补滤波技术来消除陀螺仪的误差，再基于处理后的传感器数据，实现更加精确的遥控。本发明提供的基于OTT电视的智能遥控系统能够对屏幕光标的移动进行控制，识别一系列简单到复杂的手势，还支持语音输入，可以充当游戏手柄，在外接摄像头的基础上还可以实现现实增强，从而使遥控器进一步实现更丰富的内容。另外，本发明所述遥控片外观小巧精致，可以手拿，也可以扣在配套的手环或者指环上使用，进一步提高了用户体验。
【专利附图】
【附图说明】
[0050]图1为本发明基于OTT电视的智能遥控系统结构示意图；
[0051]图2为本发明OTT盒子智能遥控片俯视图；
[0052]图3为本发明OTT盒子智能遥控片立体图；
[0053]图4为语音识别原理图；
[0054]图5为低电压检测原理图。
【具体实施方式】
[0055]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0056]图1为本发明基于OTT电视的智能遥控系统结构示意图，如图1所示，本发明提供的基于OTT电视的智能遥控系统，包括遥控片及其OTT盒子；
[0057]所述遥控片包括MCU主控器、与MCU主控器分别连接的3轴加速度计传感器、3轴陀螺仪传感器、3轴磁力计传感器、蓝牙发送模块、电容式触摸开关、LED指示灯；
[0058]所述OTT盒子包括控制芯片、与控制芯片连接的蓝牙接收模块，所述蓝牙接收模块与遥控片内集成的蓝牙发送模块对应。
[0059]本发明提供的基于OTT电视的智能遥控，由于在所述遥控片上同时集成了 3轴加速度计传感器、3轴陀螺仪传感器和3轴磁力计传感器，遥控片的MCU主控器根据3轴加速度计传感器、3轴陀螺仪传感器和3轴磁力计传感器分别测量原始加速度Btlfcy，z)、角速度
、和磁场测量值并采用互补滤波技术对3轴陀螺仪传感器的测量的原始数据g0(x,y,z)进行修正，然后将修正后的角速度^ U通过蓝牙发送模块发送给OTT盒子，OTT盒子的控制芯片根据g, 0(x,y,Z)以及其他传感器测量出来的数据实现以下几个能:
[0060]1、基于滤波后的角速度值实现屏幕光标移动的控制；
[0061]具体地，MCU主控器利用采用滤波修正后的角速度g' 0(x,y,z)计算在一个采样间隔T内，屏幕光标在X轴上的移动距离Λ X和在Y轴上的移动Λ y,然后、MCU主控器将屏幕光标在X轴上的移动距离Λ χ、屏幕光标在Y轴上的移动Ay通过蓝牙发送模块发送给OTT盒子的蓝牙接收模块，OTT盒子的控制芯片根据接收的ΛΧ、Ay执行遥控片在屏幕上的相对位移距离，从而，用户就可以看到光标在屏幕上的移动了，由于本发明采用了互补滤波技术，因此，光标的移动更加精确灵敏了。
[0062]2、基于加速度值实现上下左右前后6个方向简单手势的识别，基于滤波后的角速度值实现左旋右旋2个方向简单手势的识别，然后根据这8个方向的运动来执行相应的命令。
[0063]具体地，用户手持遥控片在空中划出一个手势，遥控片的三轴加速度传感器根据该遥控片的运动状态输出原始三轴加速度测量值％(!￡，“ ；、MCU主控器利用四元数将a0(x,y,z)从机体坐标系转换到地理坐标系a' 0(x,y,z), MCU主控器将a' 0(x,y,z)通过蓝牙无线发送给OTT盒子，OTT盒子预先存储了一个阈值(该阈值包括前后左右上下6个方向的阀值，每个阀值在X、1、z轴分别设有一个对应的取值区间)，将OTT盒子接收a' 0(x；y；z)与对应坐标轴的取值区间阈值进行比较，然后根据比较结果来判定遥控片的运动方向，然后OTT盒子的控制芯片根据判定的运动方向来执行相应的命令。
[0064]3、基于加速度值和滤波后的角速度值，利用现有的复杂手势识别技术进行复杂手势识别，用户可以为不同的手势自定义相应的执行命令。
[0065]4、基于加速度值、磁场值和滤波后的角速度值来作为体感游戏的输入值，使遥控片充当游戏手柄的角色。
[0066]具体地，该功能的实现包括以下步骤:
[0067](I)用户手持遥控片在空中划出一个手势，遥控片的各传感器根据该遥控片的运动轨迹输出原始三轴加速度测量值三轴角速度测量值&(?，ζ)、三轴磁场测量值
m〇(x，y，z) ?
[0068](2) MCU主控器根据aQ(x，y，z)、gQ(x，y，z)、mQ(x，y，z)计算出互补滤波后的角速度值 ο(χ，P)，蓝牙发送模块将^ 0(x,y,Z)以及三轴加速度测量值无线传输给OTT盒子；
[0069](3)OTT盒子的控制芯片基于接收到的加速度ao(x’y’z)和角速度g' C10^z),实现复杂手势的识别或者实现遥控片作为体感游戏手柄的功能。
[0070]进一步地，为了提高用于体现，本发明在所述OTT电视的智能遥控系统的基础上，所述遥控片包括电池电压检测电路，所述MCU主控器与电池电压检测电路连接。所述OTT盒子包括摄像头，所述摄像头与控制芯片连接。
[0071]图5为低电压检测原理图，如图5所示，遥控片主控器具有电池电量检测的AD转换电路，通过程序设置其电池电压报警值和低电压睡眠值。当检测得到的电压数值低于低电压报警值时，遥控片通过让指示灯闪烁来提醒用户电池电量不足。当检测得到的电压数值低于低压睡眠值时，遥控片会自动睡眠，在睡眠前指示灯会长亮一段时间，以提醒用户充电。
[0072]本发明利用MIC语音输入模块采集用户语音输入信息，并发送至OTT盒子中，利用现有的语音识别技术对用户语音进行识别。当OTT盒子外接摄像头的情况下，可以对遥控片进行画面捕捉和定位，利用现有的现实增强技术对遥控片在屏幕上的显示方式进行变化和控制。为了实现遥控片和OTT盒子的无线传输，本发明采用蓝牙技术进行数据传输。为了提高遥控片的续航能力，本发明在遥控片中加入电量管理机制。
[0073]OTT盒子智能遥控片外观精致，只有表盘大小，不附加任何机械按键，可以手拿，也可以扣在配套的手环或者指环上，作为智能可穿戴设备来进行遥控。其上集成了 9轴传感器模块、微处理器、蓝牙模块、麦克风、LED指示灯、电池电压检测电路和一个电容式触摸开关，在遥控片休眠状态下，触摸该开关即可唤醒遥控片，在工作状态下，触摸该开关可以一键进入主菜单，相当于“ home ”键。
[0074]OTT盒子智能遥控片及OTT盒子硬件框图如图1所示，外观设计3D效果图如图2、3所示，其中遥控片顶层中间下凹部分为触摸开关，四周为指示灯泛光区。
[0075]本发明还提供一种基于OTT电视的智能遥控系统控制方法。
[0076]具体地，9轴传感器包括用于测量加速度的3轴加速度计传感器、用于测量角速度的3轴陀螺仪传感器，和用于测量磁场的3轴磁力计传感器，3轴加速度计传感器和3轴陀螺仪传感器测量的是传感器(也就是遥控片)的加速度和角速度，3轴陀螺仪传感器测量的是遥控片所处的地磁场，由于陀螺仪测量到的原始角速度含有漂移误差，如果直接应用是会导致较大的误差，因此，首先需要MCU主控器对原始角速度进行滤波，本发明采用互补滤波技术对角速度进行修正，具体实施步骤如下:
[0077](I)、MCU主控器根据遥控片的运动状态，分别获取3轴加速度计、3轴陀螺仪、3轴磁力计的原始测量值，其中表示三轴加速度原始测量值、g0(x；y；z)表示三轴角速度原始测量值、表示三轴磁场原始测量值；
[0078](2)、MCU主控器根据获取的原始测量值aQ(x，y，z)、gQ(x，y，z)、m0(x；y；z)计算归一化后的值，分别表示为 ax，y，z、gx，y，z、mx y，z ；
[0079](3)、MCU 主控器根据 ax，y，z、gx，y，z、mx，y，z 计算误差向量 ex，y，z,
?\: (αν 伞* \-γ) + (my * η..~~ms*wv)
[0080]' e, 二 (a:: * vx — av * v::) + (m:: * wx — Wv * W7 > ( I )；
e—=(見 * Vi a, * v,) f (M1 * Ui1 Wi ^ Wi )
[0081]式中，vx，y，z为加速度参考矢量,即地理坐标系下的重力单位矢量转换到机体坐标系后的值，设当前时刻四元数矢量表示为Q = Qo+Q1 i+qj+q# (其中四元数Qc^qpqyq3分别初始化为1，O, O, O),则vx，y，z计算公式如下:
V2-CinCiJ
[0082]^ Vy - 2 Qifll(2);
Λ =(ΙΛ —αΛ—+
[0083]wx；y；z为磁场参考矢量，是地理坐标系下的磁场单位矢量转换到机体坐标系后的值，地理坐标系下的磁场单位矢量设为bx，y，z，则计算公式如下:
^ _ Qm-Xq+ q0q2) + 2m知而—qnc/3”” 2mx(0.5 — q.q, — q2q2)Y
' V+(2m (q.q, ^q^ + lmjq^ +^) + 2^,,(0.5^^/, ^q,gs))2
1'( 3 )*
[0084]j 6,,=0’
K = 2mJqiqj -q(iq2) +ImfAq1Ch -qt)ch) + Imz(0.5-f,f, -qzq2)
η., — 2b、(0.5 — q,qt — i/3r/,) — 2h AqsCll — ￠///,)
[0085]] ?V = 2hri(h(h — Uh、+ 21I (iHiIn ’)( 4 );
、v1._ = 2b、Uj'q' + <./,.</_,) + 2AJ0.5 — </,(/, ?
[0086](4)、MCU主控器利用误差向量ex，y，z对陀螺仪数据进行滤波，得到修正后的三轴角速度测量值，表示为g' o(x,y,z)，
sL = Sox +Kp*ex+ eM + & * JTi * Γ / 2
[0087]* gor = g?r + Κ P* eV + eVlnt +ey*K*Ti2
gL = Bi), + κP*e: + (Int+e^K*!H( 5 )
[0088]式中，ex,y,zInt为三轴陀螺仪误差积分，T为采样间隔，常系数Ki表示控制陀螺仪零偏收敛速率的积分增益，Kp表示控制加速度计和磁力计收敛速率的比例增益。
[0089]基于上述对角速度的修正补偿，本发明还提供了控制屏幕光标移动的方法。
[0090]具体地，光标的移动只需要用到两个方向的陀螺仪传感器数据，其中，滤波后的角速度^ 0z表示航向角变化速率，以此决定屏幕光标在T时间间隔内在χ轴上的移动距离Λχ，滤波后的角速度f Cly表示俯仰角变化速率，以此决定屏幕光标在T时间间隔内在Y轴上的移动Ay，由此可以根据移动距离与角速度之间的比例关系来确定AX，y:
Ag:” ^speeii mod ^
Λ y ___*■- !._￡_—-
?^Λ —
SegmetUaihns * control __ sensitivity
_1] jg:H* speed modi*(6)
=-
Segmeniai1m * amirol 一 sensiiivUy
[0092]该公式是角速度与光标移动的定量比例关系计算公式，其中speed_mode和Segmentat1ns是传感器融合算法的预定义常数，control_sensitivity表示陀螺仪灵敏度。
[0093]本发明还提供了一种关于预定义的简单手势识别的方法，含预定义的简单手势识别包括8个简单手势运动方向的识别，即上下左右前，以及左旋右旋。
[0094]①上下左右前后运动方向的判断
[0095]对三轴的加速度设定相应阈值即可判断出用户手势移动的方向(上下左右前后)，对加速度值进行积分还可以计算出手势在空间中移动的位移量，若将手势移动轨迹实时显示在屏幕上即可实现在屏幕上做标记、画图等。
[0096]预定义6个移动方向的功能如下:
[0097]上:选台菜单弹出后，用于增加电视频道数，频道数的增加与位移量成一定的比例，增加到向上手势停止为止；
[0098]下:选台菜单弹出后，用于减小电视频道数，频道数的减小与位移量成一定的比例，减小到向下手势停止为止；
[0099]左:屏幕中内容向左移动(滚动)；
[0100]影视、音乐播放时，减小音量到手势停止为止，音量的减小与位移量成一定的比例；
[0101]电子资料阅览或PPT演示模式时，向左翻页；
[0102]右:屏幕中内容向右移动(滚动)；
[0103]影视、音乐播放时，增加音量到手势停止为止，音量的增加与位移量成一定的比例；
[0104]电子资料阅览或PPT演示模式时，向右翻页；
[0105]前:图片、文字等放大直到手势停止为止，放大比例与位移量成一定的比例；
[0106]后:图片、文字等缩小直到手势停止为止，缩小比例与位移量成一定的比例；
[0107]实现时首先利用四元数将三轴加速度矢量从机体坐标系转换到地理坐标系下，然后根据0(x,y,z)来判断遥控片移动方向(如表I所示)。
[0108]MCU主控器利用四元数将a(l(x，y，z)从机体坐标系转换到地理坐标系a' ，转换公式为:
aOx I j aOx
[0109]a'u =&*( ββ>.*Q" ( 9 );.? J 1°βι ,
[0110]表I上下左右前后的判断依据
[0111]
【权利要求】
1.一种基于OTT电视的智能遥控系统，其特征在于，包括遥控片及其OTT盒子； 所述遥控片包括MCU主控器、与MCU主控器分别连接的3轴加速度计传感器、3轴陀螺仪传感器、3轴磁力计传感器、蓝牙发送模块、电容式触摸开关、LED指示灯、电池电压检测电路、MIC语音输入模块； 所述OTT盒子包括控制芯片、与控制芯片连接的蓝牙接收模块。
2.根据权利要求1所述的基于OTT电视的智能遥控系统，其特征在于，所述遥控片包括MIC语音输入模块，所述MIC语音输入模块与MCU主控器连接。
3.根据权利要求1所述的基于OTT电视的智能遥控系统，其特征在于，所述遥控片包括电池电压检测电路，所述MCU主控器与电池电压检测电路连接。
4.根据权利要求1所述的基于OTT电视的智能遥控系统，其特征在于，所述OTT盒子包括摄像头，所述摄像头与控制芯片连接。
5.一种基于OTT电视的智能遥控系统控制方法，其特征在于，采用互补滤波法对3轴陀螺仪传感器的数据进行修正，具体包括以下步骤: (1)、MCU主控器根据遥控片的运动状态，分别获取3轴加速度计、3轴陀螺仪、3轴磁力计的原始测量值，其中表示三轴加速度原始测量值、g0(x,y,z)表示三轴角速度原始测量值、mQ(x，y，z)表示三轴磁场原始测量值； (2)、MCU主控器根据获取的原始测量值％(?，ζ)、g(l(x，y，z)、计算归一化后的值，分别表不为 ax，y，z、gx，y，z、mx，y，z ；
(3)、MCU主控器根据 ax，y，z、gx，y，z、mx，y，z 计算误差向量 ex，y，z,
式中，为加速度参考矢量，即地理坐标系下的重力单位矢量转换到机体坐标系后的值，设当前时刻四元数矢量表示为Q = qo+qii+qd+q#,其中四元数qQ, q1; q2, q3分别初始化为1，O, O, 0，则vx，y，z计算公式如下:
Wx，y，z为磁场参考矢量，是地理坐标系下的磁场单位矢量转换到机体坐标系后的值，地理坐标系下的磁场单位矢量设为bx，y，z，则计算公式如下:
H', = 2hx(0.5 — q.q.— q2qz) + 2b_ (她—qnq,)
< Wv = Ibx (q、qz — quq3) + 2k (輸 + q3q2}.w: = 26,{qSi + ) + 26 (0.5 — qxqx — q2q.)( 4 ), (4)、MCU主控器利用误差向量ex，y，z对陀螺仪数据进行滤波，得到修正后的三轴角速度测量值，表示为^
0(x, y, z)， IgL^g^ + K^+eJni + e^K^Tfl
I&r = + K f,*er + eM +et*K*TI2 ?‘ = +Kp% +ejnt + e^*^ *Τ/2⑴.式中，ex，y，zInt为三轴陀螺仪误差积分，T为采样间隔，常系数Ki表示控制陀螺仪零偏收敛速率的积分增益，Kp表示控制加速度计和磁力计收敛速率的比例增益。
6.根据权利要求5所述的基于OTT电视的智能遥控系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)、MCU主控器根据互补滤波法得到的角速度值g'0(x,y,z)计算采样间隔T内显示屏上的屏幕光标在X轴上的移动距离Λ X和在Y轴上的移动Λ y
_gj * speed — mod e /\Χ.~ -
Segmentat1ns 傘 control — sensitivity
■!
g,h! * speed ^modeAy =-:- _ Segmentat1ns * control _ sensitivity(6); 其中speed_mode和Segmentat1ns是传感器融合算法的预定义常数，control_sensitivity表示陀螺仪灵敏度； (2)、MCU主控器将屏幕光标在X轴上的移动距离ΛX、屏幕光标在Y轴上的移动Ay通过蓝牙发送模块发送给OTT盒子的蓝牙接收模块，OTT盒子的控制芯片根据接收的ΛΧ、Ay执行遥控片在屏幕上的相对位移距离。
7.根据权利要求5所述的基于OTT电视的智能遥控系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)、用户手持遥控片在空中划出一个手势，遥控片的三轴陀螺仪传感器根据该遥控片的运动状态输出原始三轴角速度测量值; (2)、MCU主控器利用互补滤波法对g(l(x，y，z)进行滤波处理，得到g'
0(x，y，z) ? (3)、MCU主控器根据g'0(x,y,z)利用四元数微分方程更新得到四元数微分 ft O -Si ~~g0r -Si fe]
ft ___ I Si)x 0 So: So y ￠1 €2 2 gn r —0 &λ % ￠3Si)；； Sn V ?~&j V/7V (4)、MCU主控器将上述结果积分后得到当前时刻下的四元数qcu，2，3，从而进行姿态解算，得到3个姿态角，即航向角”横滚角λ，俯仰角Θ，
(5)、MCU主控器将横滚角λ经过蓝牙发送至OTT盒子，控制芯片计算手势发生时间内横滚角变化量Λ λ，判定当-180° < Δ λ <-90°时左旋，当90° < Λ λ <180°时为右旋，并根据判定结果执行相应命令。
8.根据权利要求5所述的基于OTT电视的智能遥控系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)、用户手持遥控片在空中划出一个手势，遥控片的各传感器根据该遥控片的运动轨迹输出原始三轴加速度测量值aQ(x，y，z)、三轴角速度测量值gQ(x，y，z)、三轴磁场测量值mQ(x，y，z)；
(2)、MCU主控器根据aQ(x，y，z)、gQ(x，y，z)、mQ(x，y，z)计算出互补滤波后的角速度值g'Q(x，y，z)，蓝牙发送模块将g' 0(x,y,z)以及三轴加速度测量值无线传输给OTT盒子； (3)、0ΤΤ盒子的控制芯片基于接收到的加速度％(?，ζ)和角速度g'_，〃)，实现复杂手势的识别或者实现遥控片作为体感游戏手柄的功能。
9.一种基于OTT电视的智能遥控系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)、用户手持遥控片在空中划出一个手势，遥控片的三轴加速度传感器根据该遥控片的运动状态输出原始三轴加速度测量值; (2)、MCU主控器利用四元数将从机体坐标系转换到地理坐标系a'，转换公式为:
(3)、MCU主控器将a'通过蓝牙无线发送给OTT盒子，控制芯片根据a' 0(x,y,z)与预先定义的一个阈值进行比较，根据比较结果来判定遥控片的运动方向，然后根据运动方向来执行相应的命令；所述阈值包括前后左右上下6个方向分别所对应的取值区间。
10.一种基于OTT电视的智能遥控系统控制方法，(其)特征在于，包括以下步骤: (1)、遥控片上的MIC语音输入模块采集用户输入的语音信息，并对其进行模数转换，蓝牙发送模块将转换后的语音信息发送至OTT盒子； (2),OTT盒子控制芯片将接收到的语音信息与事先预存在存储器中的语音库进行模板匹配，找出相应的语音，从而执行相应的指令。
【文档编号】G06F3/01GK104185050SQ201410371357
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】张钦宇, 林威, 汪翠, 田彬, 刘昆, 张绍君 申请人:哈尔滨工业大学深圳研究生院