本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种无线通信控制方法、无线通信设备以及无线通信控制系统。
背景技术
体感指的是人们可以直接使用肢体动作，结合周边的环境，在模拟的虚拟世界中，进行身临其境的互动。体感装置能够侦测用户的肢体动作并转换成相应的控制信号，实现电子设备的操控。目前的体感装置侦测用户肢体动作的技术原理主要是以光学原理结合传感器实现。比如说多个摄像头拍摄多组照片进行合成，并结合用户携带的三轴陀螺仪装置，再利用算法来判断用户的肢体动作。这种实现方法普遍精度不高，分辨率太差，而且响应慢，误判断较多。在慢速、简单的场景，还能勉强应付得上。若是模拟比较复杂的运动，或者是游戏中角色扮演，则上述实现方法无法满足判断精度以及响应延时的要求。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明主要解决的技术问题是提供一种无线通信控制方法、无线通信设备以及无线通信控制系统，能够提高发射端所处位置的侦测精度以及效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种无线通信控制方法，该无线通信控制方法包括：通过辐射不同指向的侦测波束，以接收发射端辐射出的目标信号；通过接收到目标信号时侦测波束的指向，确定发射端的相对方向，并通过目标信号的信号强度，确定发射端的相对位置。
在本发明的一实施例中，通过辐射不同指向的侦测波束，以接收发射端辐射出的目标信号的步骤具体包括：利用天线阵列中各天线不同相位的无线电信号整合出不同指向的侦测波束，用以接收发射端辐射出的目标信号；其中，侦测波束的指向变化符合预设规则。
在本发明的一实施例中，预设规则为侦测波束的指向逐行或逐列改变，用以扫描目标信号。
在本发明的一实施例中，通过目标信号的信号强度，确定发射端的相对位置的步骤具体包括：通过目标信号的rssi，确定与发射端之间的距离，并结合发射端的相对方向，以确定发射端的相对位置。
在本发明的一实施例中，侦测波束以及目标信号的无线电信号形式为毫米波。
在本发明的一实施例中，无线通信控制方法进一步包括：对目标信号进行解码，以获得目标信号携带的身份编码，从而确定发射端的身份信息。
为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种无线通信设备，该无线通信设备包括处理器、射频芯片以及天线阵列，处理器与射频芯片连接，射频芯片与天线阵列连接，处理器能够通过射频芯片向天线阵列输入不同相位的无线电信号，并控制射频芯片整合天线阵列中各天线不同相位的无线电信号，以使天线阵列辐射不同指向的侦测波束，以接收发射端辐射出的目标信号；处理器进一步用于通过接收到目标信号时侦测波束的指向，确定发射端的相对方向，并通过目标信号的信号强度，确定发射端的相对位置。
为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种无线通信控制方法，该无线通信控制方法包括：接收端通过辐射不同指向的侦测波束，以接收发射端辐射出的目标信号；接收端通过接收到目标信号时侦测波束的指向，确定发射端的相对方向，并通过目标信号的信号强度，确定发射端的相对位置。
为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种无线通信控制系统，该无线通信控制系统包括发射端以及接收端，发射端以及接收端能够实现上述实施例所阐述的无线通信控制方法。
在本发明的一实施例中，无线通信控制系统包括多个发射端，多个发射端分别对应有不同的身份编码，多个发射端以一预设时长为间隔轮流辐射目标信号。
在本发明的一实施例中，发射端包括多个目标天线，多个目标天线分别对应有不同的身份编码，发射端可控制多个目标天线以一预设时长为间隔轮流辐射目标信号。
在本发明的一实施例中，目标信号携带有身份编码。
本发明的有益效果是：区别于现有技术，本发明提供一种无线通信控制方法，通过辐射不同指向的侦测波束，以接收发射端辐射出的目标信号。通过接收到目标信号时侦测波束的指向，确定发射端的相对方向，并通过目标信号的信号强度，确定发射端的相对位置。本发明利用不同指向的侦测波束可以快速确定发射端的相对位置，从而提高发射端所处位置的侦测精度以及效率。
附图说明
图1是本发明无线通信控制方法第一实施例的流程示意图；
图2是本发明无线通信控制方法第二实施例的流程示意图；
图3是本发明侦测空间一实施例的结构示意图；
图4是本发明无线通信控制方法第三实施例的流程示意图；
图5是本发明无线通信设备一实施例的结构示意图；
图6是本发明无线通信控制方法第四实施例的流程示意图；
图7是本发明无线通信控制系统第一实施例的结构示意图；
图8是本发明无线通信控制系统第二实施例的结构示意图；
图9是本发明无线通信控制系统第三实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1，图1是本发明无线通信控制方法第一实施例的流程示意图。
s101：通过辐射不同指向的侦测波束，以接收发射端辐射出的目标信号；
在本实施例中，发射端为点信号源，其可以配备有点源天线，通过点源天线辐射全向型的目标信号。为侦测到发射端所辐射的目标信号，本实施例所采用的技术方案是利用波束成形技术，辐射不同指向的侦测波束，当侦测波束覆盖到发射端时，即可侦测到该目标信号，从而接收到发射端所辐射出的目标信号。
s102：通过接收到目标信号时侦测波束的指向，确定发射端的相对方向，并通过目标信号的信号强度，确定发射端的相对位置；
在本实施例中，由于侦测波束为指向型无线电波，当所辐射侦测波束覆盖到发射端时，根据此时侦测波束的指向，即可确定发射端的相对方向。而确定发射端的相对位置，还需要确定与发射端之间的距离。可以理解的是，距离发射端越近，则所接收到的目标信号的信号强度越强。有鉴于此，本实施例用于确定与发射端之间的距离所采用的技术方案是根据目标信号的信号强度，确定与发射端之间的距离，从而确定发射端的相对位置。
以上可以看出，本发明所提供的无线通信控制方法，通过辐射不同指向的侦测波束，以接收发射端辐射出的目标信号。通过接收到目标信号时侦测波束的指向，确定发射端的相对方向，并通过目标信号的信号强度，确定发射端的相对位置。本发明利用不同指向的侦测波束可以快速确定发射端的相对位置，从而提高发射端所处位置的侦测精度以及效率。
请参阅图2，图2是本发明无线通信控制方法第二实施例的流程示意图。
为解决现有技术中应用于体感的实现方法判断精度较低以及响应延时严重的技术问题，本实施例所阐述的无线通信控制方法能够快速确定发射端的相对位置，并且精度较高。因此本实施例所阐述的无线通信控制方法作为体感实现方法，能够提高判断精度以及减小响应延时。当然，本实施例所阐述的无线通信控制方法的适用环境包括但不限于体感应用，需要无线电波快速侦测目标电波信号的技术领域同样可以为本实施例所阐述的无线通信控制方法的适用环境，在此不做限定。
s201：通过辐射不同指向的侦测波束，以接收发射端辐射出的目标信号；
在本实施例中，发射端为点信号源，其可以配备有点源天线，通过点源天线辐射全向型的目标信号。为侦测到发射端所辐射的目标信号，本实施例所采用的技术方案是利用波束成形技术，辐射不同指向的侦测波束，当侦测波束覆盖到发射端时，即可侦测到该目标信号，从而接收到发射端所辐射出的目标信号。
波束成形(beamforming)是一种通用信号处理技术，用于控制传播的方向和射频信号的接收。波束成形是发射端对数据先加权再发送，形成窄的发射波束，将能量对准目标，从而提高目标的解调信噪比。
进一步地，侦测波束为指向型无线电波，实现辐射不同指向的侦测波束具体可以为利用天线阵列整合得到不同指向的侦测波束。天线阵列中包括有多个天线，利用各天线中不同相位的无线电信号，进行不同无线电信号的相位数理合成，整合出不同辐射角度的侦测波束，即不同指向的侦测波束。
侦测波束的指向可以按照预设规则进行变化，其指向变化符合预设规则，以保证侦测波束能够快速有效地扫描完所指定空间内的所有位置，避免遗漏局部区域导致影响侦测波束的扫描精度。预设规则可以是人为预先设定或是根据具体的应用环境以及侦测波束的扫描性能进行综合评估后确定。
举例而言，在发射端与接收端所组成的体感环境中，接收端通过接收发射端所辐射目标信号，确定发射端所处的位置，以实现体感互动。接收端可以朝其所处空间的任意方向辐射侦测波束，侦测波束的辐射范围为一球体。但在实际的体感环境中，发射端通常与接收端相对放置，发射端在接收端面朝方向的空间内移动，因此侦测波束无需全方位进行扫描。为降低接收端辐射侦测波束所消耗的功率，可以减小侦测波束的辐射范围，具体为：请参阅图3，在以接收端11为原点的三维坐标系中，沿x轴±45°角度方向以及沿y轴±45°角度方向所组成的侦测空间12为侦测波束13所需扫描的空间，该侦测空间12处于z轴正向所指示的一侧。而上文所述预设规则可以为在该侦测空间12内，侦测波束13的指向逐行或者是逐列改变并往复循环，以快速有效地扫描该侦测空间12内所有的区域，以捕捉该侦测空间12内的目标信号14。
在本发明的其他实施例中，侦测空间并不局限于上文所述，其沿x、y轴的角度方向可以为0°～90°中的任意角度，并且侦测波束的指向改变规则也不局限于上文所述的逐行或者逐列进行扫描目标信号，例如侦测波束可以沿侦测空间周向环绕并从外到内或从内到外扫描目标信号等。但需要说明的是，接收端仅需朝其靠近发射端的一侧空间内辐射侦测波束，由于缩减了侦测波束的辐射范围，能够提高侦测波束扫描目标信号的效率，同时降低接收端所消耗的功率。
s202：通过接收到目标信号时侦测波束的指向，确定发射端的相对方向；
在本实施例中，由于侦测波束为指向型无线电波，当所辐射侦测波束覆盖到发射端时，根据此时侦测波束的指向，即可确定发射端的相对方向。具体可以为：天线阵列整合得到并不断向外辐射不同辐射角度的侦测波束，当侦测波束覆盖到发射端时，能够检测到目标信号，此时认为侦测波束接收到目标信号。记录下此时侦测波束的辐射角度，发射端所处位置的相对角度方向即为此时侦测波束的辐射角度方向，从而确定发射端的相对方向。
s203：通过目标信号的信号强度，确定发射端的相对位置；
在本实施例中，确定发射端的相对方向之后，为确定发射端的相对位置，还需要确定与发射端之间的距离。可以理解的是，距离发射端越近，则所接收到的目标信号的信号强度越强。有鉴于此，本实施例用于确定与发射端之间的距离所采用的技术方案是根据目标信号的信号强度，确定与发射端之间的距离，从而确定发射端的相对位置。
具体为：接收到目标信号后，检测该目标信号的rssi(receivedsignalstrengthindication，接收信号强度指示)，目标信号的rssi值用以描述该目标信号的信号强度大小。rssi与距离d之间存在如下经验公式：
rssi＝a-10nlgd
其中，a为目标信号传输1米距离时接收该目标信号的功率，n为信号传播因子，n值取决于无线信号在空气中衰减、反射、多径效应等干扰。a以及n的取值根据本实施例所阐述无线通信控制方法的应用环境进行预设设定，即可根据所接收到的目标信号的rssi值，确定与目标信号源的相对距离，即与发射端的距离，结合前者所确定的发射端的相对方向，即可确定发射端的相对位置。
需要说明的是，本实施例所阐述的无线通信控制方法确定发射端相对位置的方法仅需记录侦测到目标信号时侦测波束的指向以及简单判断目标信号的rssi值，即可确定发射端的相对位置，因此处理效率较高，而实现算法本身的程序结构也较为简单，从而提高侦测发射端所处具体位置的效率。并且，本实施例中侦测波束以及目标信号的无线电信号形式为毫米波，凭借毫米波方向性强、指向精度高的优势，加以天线阵列结合波束成形技术，能够提高侦测波束在侦测空间内的扫描精度，从而提高侦测发射端所处位置的精度，有效避免误判断。同时毫米波延时较低，侦测波束与目标信号之间的响应速度快，再加上确定发射端的相对位置的实现算法本身结构简单，进一步提高响应速度，以进一步提高侦测发射端所处具体位置的效率。此外，由于毫米波的波长短，其所处60g的频段对应的波长只有5mm，因此毫米波对应的天线收发结构体积较小，即便采用天线阵列实现毫米波信号的收发，天线阵列本身的设计结构体积也可以趋于微型化。而对于毫米波本身的物理特性以及其在通信方面的应用在本领域技术人员的理解范围之内，在此就不再赘述。
本实施例所阐述的无线通信控制方法应用于体感场景中，通过侦测不同时刻下发射端所处的位置，发射端所处位置的连线即为发射端的运动轨迹。由于侦测波束的扫描速度较快(可以是微秒级别)，其远大于发射端的移动速度，因此可以保证准确获取发射端的运动轨迹，以实现体感场景中不同控制指令的输入(例如发射端左移调大电视机音量等)。
以上可以看出，本发明所提供的无线通信控制方法，通过辐射不同指向的侦测波束，以接收发射端辐射出的目标信号。通过接收到目标信号时侦测波束的指向，确定发射端的相对方向，并结合rssi测距原理，通过目标信号的信号强度，确定发射端的相对位置。本发明中所使用的侦测波束为毫米波结合波束成形技术，大大提高其侦测目标信号的扫描精度以及响应速度，并且发射端的相对位置确定算法架构简单，能够提高发射端所处位置的侦测效率。
请参阅图4，图4是本发明无线通信控制方法第三实施例的流程示意图。
s301：通过辐射不同指向的侦测波束，以接收发射端辐射出的目标信号；
在本实施例中，发射端为点信号源，其可以配备有点源天线，通过点源天线辐射全向型的目标信号。为侦测到发射端所辐射的目标信号，本实施例所采用的技术方案是利用波束成形技术，辐射不同指向的侦测波束，当侦测波束覆盖到发射端时，即可侦测到该目标信号，从而接收到发射端所辐射出的目标信号。
s302：通过接收到目标信号时侦测波束的指向，确定发射端的相对方向；
在本实施例中，由于侦测波束为指向型无线电波，当所辐射侦测波束覆盖到发射端时，根据此时侦测波束的指向，即可确定发射端的相对方向。具体可以为：天线阵列整合得到并不断向外辐射不同辐射角度的侦测波束，当侦测波束覆盖到发射端时，能够检测到目标信号，此时认为侦测波束接收到目标信号。记录下此时侦测波束的辐射角度，发射端所处位置的相对角度方向即为此时侦测波束的辐射角度方向，从而确定发射端的相对方向。
s303：通过目标信号的信号强度，确定发射端的相对位置；
在本实施例中，确定发射端的相对方向之后，为确定发射端的相对位置，还需要确定与发射端之间的距离。可以理解的是，距离发射端越近，则所接收到的目标信号的信号强度越强。有鉴于此，本实施例用于确定与发射端之间的距离所采用的技术方案是根据目标信号的信号强度，确定与发射端之间的距离，从而确定发射端的相对位置。
s304：对目标信号进行解码，以获得目标信号携带的身份编码，从而确定发射端的身份信息；
本实施例与上述实施例的不同之处在于，本实施例所阐述的无线通信控制方法还包括对目标信号进行解码操作，以得到其所携带的身份编码。在实际的应用场景中，可能存在多个发射端辐射目标信号。为区分不同发射端所辐射的目标信号，发射端在其辐射目标信号时，会将其所对应的身份编码编入该目标信号，并且不同发射端所对应的身份编码不同。在接收到目标信号后，对该目标信号进行解码工作，获得该目标信号所携带的身份编码，从而确定辐射该目标信号的发射端的身份信息，即确定该目标信号所属的发射端。通过以上方式，能够在具有多个发射端的应用场景中，分别确定不同发射端所处的位置，实现对多个发射端所处位置的同时侦测。
以上可以看出，本发明所提供的无线通信控制方法，通过辐射不同指向的侦测波束，以接收发射端辐射出的目标信号。通过接收到目标信号时侦测波束的指向，确定发射端的相对方向，并通过目标信号的信号强度，确定发射端的相对位置，能够提高发射端所处位置的侦测精度以及效率。并且利用身份编码区分不同发射端所辐射的目标信号，能够实现对多个发射端所处位置的同时侦测。
请参阅图5，图5是本发明无线通信设备一实施例的结构示意图。
在本实施例中，无线通信设备2包括处理器21、射频芯片22以及天线阵列23，处理器21与射频芯片22连接，射频芯片22与天线阵列23连接，处理器21能够通过射频芯片22向天线阵列23输入不同相位的无线电信号，并控制射频芯片22整合天线阵列23中各天线不同相位的无线电信号，以使天线阵列23辐射不同指向的侦测波束，以接收发射端辐射出的目标信号。处理器21进一步用于通过接收到目标信号时侦测波束的指向，确定发射端的相对方向，并通过目标信号的信号强度，确定发射端的相对位置。
需要说明的是，本实施例所阐述处理器21进行发射端相对位置的确定工作的过程以及原理已在上述实施例中进行了详细阐述，在此就不再赘述。
在本实施例中，处理器21集成有ieee802.11ad以及wigig的mac层、物理层，同时集成有具备独立计算能力的cpu，功耗较低，能够适用于便携式电子终端。处理器21支持bpsk、qpsk、qam等多种相位调制方式，同时支持usb3.0控制协议，支持uart、pwm、spi、gpio等调试及开发方式，可以适用于拓展多种外设，二次开发比较简单成熟。
射频芯片22采用零中频方式，具有低功耗，噪声低，灵敏度高等特点。并且射频芯片22支持波束成形技术，可以支持多根天线的相位变化，以使其具备整合不同相位的无线电信号的能力，从而得到不同指向的侦测波束，用于接收目标信号。射频芯片22与处理器21之间传输的信号采用iq解调通信，并且给予处理器21以时序信号，以控制无线通信设备2分时辐射目标信号。
请参阅图6，图6是本发明无线通信控制方法第四实施例的流程示意图。
s401：接收端通过辐射不同指向的侦测波束，以接收发射端辐射出的目标信号；
在本实施例中，发射端为点信号源，其可以配备有点源天线，通过点源天线辐射全向型的目标信号。为侦测到发射端所辐射的目标信号，本实施例所采用的技术方案是接收端利用波束成形技术，辐射不同指向的侦测波束，当侦测波束覆盖到发射端时，即可侦测到该目标信号，从而接收端接收到发射端所辐射出的目标信号。
s402：接收端通过接收到目标信号时侦测波束的指向，确定发射端的相对方向，并通过目标信号的信号强度，确定发射端的相对位置；
在本实施例中，由于侦测波束为指向型无线电波，当接收端所辐射侦测波束覆盖到发射端时，接收端根据此时侦测波束的指向，即可确定发射端的相对方向。而确定发射端的相对位置，还需要确定与发射端之间的距离。可以理解的是，接收端距离发射端越近，则接收端所接收到的目标信号的信号强度越强。有鉴于此，本实施例用于确定接收端与发射端之间的距离所采用的技术方案是根据目标信号的信号强度，确定接收端与发射端之间的距离，从而确定发射端的相对位置。
请参阅图7，图7是本发明无线通信控制系统第一实施例的结构示意图。
在本实施例中，无线通信控制系统3包括发射端31以及接收端32，发射端31以及接收端32能够实现上述实施例所阐述的无线通信控制方法，在此就不再赘述。
接收端32的各元件之间的连接关系以及功用已在上述实施例中详细阐述，在此就不再赘述。需要说明的是，发射端31与接收端32的设备结构类似，不同之处在于发射端31所包括的目标天线311结构不同于接收端32的天线阵列321，发射端31的目标天线311为点源全向天线，并不进行无线电信号的整合工作，仅是简单地按照需求辐射全向型的目标信号，但并不意味着发射端31不具备不同相位的无线电信号的整合功能，在此不做限定。
请参阅图8，图8是本发明无线通信控制系统第二实施例的结构示意图。
在本实施例中，无线通信控制系统4包括发射端41以及接收端42。与上述实施例的不同之处在于，无线通信控制系统4包括多个发射端41，各发射端41所对应的身份编码不同。而当多个发射端41同时辐射目标信号时，接收端42将同时接收到来自不同发射端41的不同目标信号，不同的目标信号相互干扰，致使接收端42无法进行目标信号的解码工作，导致无法确定目标信号所属发射端41的身份信息。
为避免上述情形，本实施例所阐述的无线通信控制系统4采用分时技术，即不同发射端41的射频芯片给予其对应的处理器以不同的时序信号(clk信号)，利用不同的时序信号，使得不同的发射端41以一预设时长为间隔轮流辐射目标信号，从而避免不同发射端41同时辐射目标信号所引起的信号干扰。
需要说明的是，预设时长可以为1～5ms，例如1ms等。不同的发射端41以预设时长为周期间隔轮流辐射目标信号的速度远大于发射端41的移动速度，因此不同发射端41所采用分时技术并不会影响发射端41与接收端42之间的信号收发。并且由于不同发射端41所辐射的目标信号相似，区别仅在于所携带的身份编码不同，旨在指示发射端41所处的具体位置，目标信号的辐射过程不需要传输复杂的数据，因此不需要复杂的同步过程，发射端41传输数据量小，结构可靠性高。
以下提供一个本实施例所阐述的无线通信控制系统4具体应用场景。无线通信控制系统4应用于电视机音量大小以及节目频道的调节。无线通信控制系统4包括至少两个发射端41，发射端41至少佩戴于使用者的左、右手。当使用者的左手往使用者的左边移动，接收端42根据使用者左手上的发射端41的身份编码，确定使用者左手上的发射端41不同时刻所处的位置，从而确定其运动轨迹为左移，因此向电视机输入控制指令，以调节电视机音量大小。而使用者右手所佩戴发射端41用于控制节目频道的调节，与音量大小调节同理。
请参阅图9，图9是本发明无线通信控制系统第三实施例的结构示意图。
在本实施例中，无线通信控制系统5包括发射端51以及接收端52。与上述实施例的不同之处在于，发射端51包括多个目标天线511，各目标天线511所对应的身份编码不同，并且目标天线511为无线通信控制系统5的使用者佩戴部件，各目标天线511通过电路走线与发射端51本体电性连接。而当多个目标天线511同时辐射目标信号时，接收端52将同时接收到来自不同目标天线511的不同目标信号，不同的目标信号相互干扰，致使接收端52无法进行目标信号的解码工作，导致无法确定目标信号所属目标天线511的身份信息。
为避免上述情形，本实施例所阐述的无线通信控制系统5采用分时技术，即射频芯片给予处理器以不同的时序信号(clk信号)。处理器根据不同的时序信号，将不同目标天线511所对应的目标信号通过iq信道传输至射频芯片，射频芯片将目标信号变频到毫米波频段，使得不同目标天线511以一预设时长为间隔轮流辐射目标信号，从而避免不同目标天线511同时辐射目标信号所引起的信号干扰。
需要说明的是，预设时长可以为1～5ms，例如1ms等。不同的目标天线511以预设时长为周期间隔轮流辐射目标信号的速度远大于目标天线511的移动速度，因此发射端51所采用分时技术并不会影响发射端51与接收端52之间的信号收发。并且由于不同目标天线511所辐射的目标信号相似，区别仅在于所携带的身份编码不同，旨在指示目标天线511所处的具体位置，目标信号的辐射过程不需要传输复杂的数据，因此不需要复杂的同步过程，发射端51传输数据量小，结构可靠性高。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。