专利名称：一种智能空间书写型电视遥控器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电视机遥控设备，尤其是涉及一种通过空间书写形式实现功能输 入的智能空间书写型电视遥控器。
背景技术：
在电视技术不断发展的今天，电视机所具有的功能也越来越丰富。为方便用户的 使用，对新增的功能多采用单键单功能的直选控制方式。由此，相应的电视机遥控器按钮也 越来越多，操作越来越复杂，无法跟上现代交互式、多功能电视机的发展步伐。为了减少按 钮，方便操作，为用户提供更大的自主活动范围，国内外都提出许多改进电视机遥控器的新 技术。其中，公开号为CN1424851A的中国专利公开一种电视机遥控器小型化的设置方法和 装置，该遥控器的10个数字键(0 9)由2个单键代替，每个单独的功能控制键均表示2 个控制功能。每个单键分别代表奇数键和偶数键同时也代表5个数字键，数字的识别可以 由软件来判断，也可以由软件通过电视机遥控器的方向键选择来确认。这样做可以缩小电 视机遥控器的体积，减少按键数量，但却使操作变得繁琐复杂，使用不方便，也没有脱离按 键控制的本质。公开号为CN2728132Y的中国专利公开一种带有单键多功能开关的电视遥控器， 该遥控器设置有可控制频道和音量的多功能开关，该多功能开关实际上是操纵杆操作和按 动操作合二为一的旋钮开关，采用单个旋钮控制频道和音量调整。用这种操作方式，用户可 以只用一个键就实现对电视机的频道和音量的控制。但是这种改进实际上只是将常规遥控 器上的频道+/_和音量+/_四个键置换为旋转编码开关，操作的方便性提高不明显。公开号为CN200420085860. 1的中国专利公开一种带频道显示电视遥控器，在操 作时能显示频道电视台的中文名称，如“中央一台”。但是这种遥控器需要用户先查找电视 台与频道的对应关系再输入频道，当电视台数目较多时，显示屏上的列表庞大，翻找比较麻 烦，所以使用起来并不方便，而且在电视功能控制操作上并没有质的变化。公开号为CN201127066Y的中国专利公开一种基于加速度感应的电视机空间遥控 器。该遥控器通过加速度感应单元产生两维轴方向上的加速度，再转换为相对位移发送到 电视机，从而实现对电视机屏幕上光标的定位和控制。很明显，这种遥控器类似是一种变相 “鼠标”，电视的功能控制也是通过对电视机屏幕功能按键的“点击”来实现。虽然，该遥控 器有效地减小的按键数量，操作方式也与常规电视遥控器不同，但本质上是将遥控器上的 按键移植为屏幕上的虚拟按键，操作过程并不简化。而且该遥控器只能针对新型数字电视， 无法适用于常规电视机。很明显，目前的电视机遥控器技术只是作为一种电视功能控制的输入终端，将操 作者输入的信息(按键信息或“鼠标”移动信息)未加处理地转发给电视机。这类输入方 式无论在信号还是在操作本质上并没有简化，难以克服电视机自身越来越复杂的功能与使 用者“傻瓜”型操作需求之间的矛盾。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不仅具有体积小、按键少、操作灵活方便、与操作者日 常书写习惯相吻合、具有空间书写功能等优点，而且可以通过在空间中自由书写字符、汉字 或特定标示符(包括其它国家语言符号)来实现常规电视机的频道选择，音量色彩调节等 功能的智能空间书写型电视遥控器。本发明设有运动传感器、空间书写传感模块、按键模块、中央处理模块、无线通讯 模块和电源；所述空间书写传感模块和按键模块分别与中央处理模块相连，作为遥控器的 输入；无线通讯模块设有无线发射子模块和无线接收子模块，所述无线发射子模块的输入 端接中央处理模块无线编码输出端，无线发射子模块的调制信号输出端通过无线信号通道 将编码发送给无线接收子模块，无线接收子模块与外部主机相连；电源分别与运动传感器、 空间书写传感模块、按键模块、中央处理模块、无线通讯模块电连接。运动传感器用于感知遥控器在空间书写符号时所形成的特征信号。空间书写传感模块用于感知操作者用遥控器在空间书写过程中所产生的加速度、 角速度或角度等信号，空间书写传感模块的输入端接运动传感器的运动信号输出端，对运 动传感器输出的运动信号进行滤波降噪、整形、放大等信号调理，并将模拟信号转换为可处 理的数字信号输出给中央处理模块。按键模块用于实现必要的辅助功能信息，按键模块设有按键和检测电路，按键模 块输出的信息作为参考信息辅助中央处理模块进行判断。中央处理模块用于分析处理空间书写传感模块输出的空间运动信号，确定遥控器 运动轨迹，智能识别出操作者表达的控制意图，并结合按键模块的辅助参考信息，进一步生 成外部主机(包括电视机、机顶盒等)可接受的无线编码(包括协议、操作指令、地址编码、 校对码等)，输出给无线通讯模块进行无线传输；中央处理模块的输入端口接按键模块的 检测电路输出端；该模块在软件上包含两个主要功能一个是智能模式识别功能，主要提 取书写运动信号的特征，并进行智能模式识别，确定操作者书写的内容及表达的控制意图； 另一个是轨迹分析功能，主要用于分析处理空间书写传感模块输出的遥控器运动信号，通 过中央处理模块内置运动分析程序反求遥控器空间运动轨迹。无线通讯模块用于遥控器与外部主机(电视机、机顶盒等)的无线信息交互，无线 通讯模块设有无线发射子模块和无线接收子模块，所述无线发射子模块的输入端接中央处 理模块无线编码输出端，无线发射子模块的调制信号输出端通过无线信号通道将编码发送 给无线接收子模块，无线接收子模块将接收到的无线信号解调后，再将指令编码传输给外 部主机(电视机、机顶盒等)以实现功能控制及显示书写过程。所述运动传感器可采用加速度传感器、角速度传感器或陀螺仪等，最好采用1 3 维加速度传感器、角速度传感器或陀螺仪等。所述按键可设有电源键和开关键等；所述按键可采用机械式按键或触摸屏等。中央处理模块对特征信号进行智能模式识别，将操作者的书写意图转换为可被电 视机接受的控制指令。再对控制指令进行编码，并经由无线通讯模块传输到外部主机(电 视机、机顶盒等)，实现遥控操作。本发明具有以下突出的技术效果本发明从本质上改变了传统电视机遥控器的操作方式，克服了现有遥控器按键多
4和操作复杂等缺陷。利用本发明，操作者可方便地通过手持电视遥控器在空间自由书写字 符、汉字或特定标示符等实现电视机功能的控制，在操作上更为直接。同时，通过遥控器内 嵌的中央处理模块实现对操作者书写意图的智能识别，并转换为可被电视机接受的控制指 令，实现真正意义上的智能遥控。例如当选频道操作时，使用者只需手持遥控器在空中书写个“2”即可选定2频 道，写“22”即可选定22频道，写字母“fj”即可选定福建台。又如可定义向右书写的“一” 为音量提高，向左书写的“一”为音量降低，则在实际使用中左、右轻摆遥控器就可实现电视 音量控制。上述案例中用“2”选定2频道，用“fj”选定福建台等内容只是为了举例说明， 并非用以限定本专利。本发明的目的在于从本质上改变遥控器信息处理方式，通过内嵌在遥控器(但不 局限如此，也可内嵌在机顶盒等内部)中央处理模块的智能模式识别功能，对使用者的操 作动作进行分析与智能识别。因此，本发明能提供一种体积小，按键少，操作起来灵活方便 的遥控器，尤其是一种与操作者日常书写习惯相吻合的，具有空间书写功能的智能电视遥 控器。这种遥控器可以通过在空间中自由书写字符、汉字或特定标示符(包括其它国家语 言符号)来实现常规电视机的频道选择，音量色彩调节等功能。
图1是本发明实施例的原理结构框图。图2是本发明实施例的具体电路原理图。
具体实施例方式以下将结合附图对本发明作进一步的说明。如图1所示，本发明实施例包括以下组成空间书写传感模块A用于感知操作者用遥控器在空间书写过程中所产生的加速 度、角速度或角度等信号，空间书写传感模块A由加速度或角速度传感器Al与信号调理子 模块A2构成。加速度或角速度传感器Al主要用于检测运动信号，可选用1 3维加速度传感 器、1 3维角速度传感器或陀螺仪。信号调理子模块A2主要进行传感器的驱动及对其输 出信号的滤波降噪、整形、放大等处理，如果选用传感器输出为模拟量，则还包括A/D转换 器以将模拟信号转换为可处理的数字信号。按键模块B保留少数必需的按键，如电源键，开关键等，按键模块B由按键Bl和检 测电路B2构成，以实现必要的辅助功能信息输入。中央处理模块C用于分析处理空间书写传感模块输出的运动信号，确定遥控器运 动轨迹，智能识别出操作者表达的控制意图。并结合按键模块的辅助参考信息，进一步生成 外部主机可接受的无线编码。该模块软件功能主要包括智能模式识别功能和轨迹分析功 能。其中，智能模式识别功能是主要提取书写运动信号的特征，并进行智能模式识别，确定 操作者控制意图。轨迹分析功能是主要用于分析处理空间书写传感模块输出的空间书写运 动信号，通过中央处理模块内置运动分析软件反求遥控器空间运动轨迹。无线通讯模块D用于遥控器和外部主机(电视机、机顶盒等)P的无线信息交互，无线通讯模块D包括无线发射子模块Dl和无线接收子模块D2两部分。其中，无线发射子 模块Dl用于接受中央处理模块C输出的无线编码，调制后通过无线信号通道将编码发送给 无线接收子模块D2。无线接收子模块D2则将接收到的无线信号解调后，再将操作编码传输 给外部主机(电视机、机顶盒等)P以实现功能控制及显示书写过程。电源部分用于供各遥控器各部分所需电压及实现电源管理。空间书写传感模块A和按键模块B分别与中央处理模块C相连，作为遥控器的输 入；无线通讯模块D中的无线发射子模块Dl与中央处理模块C相连，作为遥控器的输出。 无线接收子模块D2与外部主机P相连，以接收遥控器发出的控制编码并实施控制功能。电 源E分别与空间书写传感模块A、按键模块B、中央处理模块C及无线通讯模块D中的无线 发射子模块Dl相连，以提供工作电压。本实施例中各部分的具体电路组成原理如图2所示。遥控器在空间书写过程中的运动信息由垂直放置的ADXL203型模拟二维MEMS加 速度传感器11测量得到。二维加速度传感器11垂直放置，X轴对应遥控器水平运动方向， Y轴对应其垂直运动方向。为了滤出供电电源产生的噪声，实施例中采用0. Iu和IOu电容 并联接入供电电路进行电源退藕，其它模块也有类似设计。信号滤波采集电路与ADXL203型加速度传感器11相连。X轴和Y轴的加速度测 量信号分别经LC低通滤波器后经TLC0834型A/D转换器电路12进行变换，被变换为可被 中央处理模块接收处理的串行数字信号。本实施例中选用ADXL203型加速度传感器11及 TLC0834A/D转换电路12只是为了举例说明，并非用以限制本发明。实施例中的按键模块由轻触开关13和HC148型按键编码器14构成。轻触开关13 采用1 8个独立按键形式，并通过上拉电阻排RP与按键编码器14相连。按键编码器14 通过实际按键产生的低电平脉冲确定是否有键按下，并对按下的键进行数字编码(键码)。 编码后通过数据总线的低3位传输给DSP微控制器21作为辅助信息输入。本实施例中按 键采用独立式轻触开关按键13及HC148型按键编码器14只是为了举例说明，并非用以限 制本发明。中央处理模块可以采用16位低功耗TMS320LF2407型DSP微控制器21，其主要连 接如图2。其内部软件主要包括两个功能——智能模式识别功能和轨迹分析功能。本实施 例中选用TMS320LF2407型16位DSP微控制器21只是为了举例说明，并非用以限制本发明。智能模式识别功能中使用小波多分辨率分析技术提取运动信号的模式特征，并将 该特征作为待识别样本的输入向量。再利用神经网络或K近邻等多聚类模型来识别该样本 所属的模式。进一步根据模式识别结果并结合按键模块的辅助参考信息，确定使用者欲表 达的操作代码。最后从DSP微控制器21内置的EPROM中提取该操作代码的无线编码。轨 迹分析功能分别对X轴和Y轴的加速度运动信号进行运算。利用离散时间序列积分技术， 由加速度信号求取遥控器运动的绝对速度变化量；再通过该积分技术可进一步求取遥控器 的绝对位移变化量。最后由DSP微控制器21内置的EPROM将位移变化量编码成标准的位 置坐标序列的无线编码，以形成书写轨迹。本实施例使用的具体相关软件功能(如小波分 析技术、神经网络、K近邻聚类、离散时间序列积分等)，只是为了举例说明，并非用以限制 本发明。无线通讯模块中的无线发射子模块和无线接收子模块分别采用433MHz单片射频
6nRF401无线发射电路31和nRF401无线接收电路32。无线发射电路31的Din端与DSP微 控制器21的SCITXD端口相连接，接收DSP微控制器21输出的无线编码，并进行调制，最后 通过433MHz无线电波将调制信号发送到无线通道中。nRF401无线接收电路32与外部主机 中控制芯片的串口 RXD相连，从433MHz无线通道中接收信号并进行解调，最后将解调后的 无线编码以标准串口格式传输给外部主机控制芯片进行解码，以实现电视机相应功能控制 及显示书写过程。本实施例中选用433MHz单片射频nRF401发射电路31及接收电路32只 是为了举例说明，并非用以限制本发明。电源部分由CN3052型充电电路41和锂充电电池42构成。充电电路41通过插座 将遥控器外部5伏电源引入，产生脉冲充电电流对锂电池42进行充放电管理。二维MEMS 加速度传感器11、A/D转换器电路12、轻触开关13、按键编码器14、DSP微控制器21、无线 发射电路31分别由锂充电电池42提供电力。在图2中，ADXL203型模拟二维MEMS加速度传感器11，TLC0834型A/D转换器电 路12，轻触开关13，HC148型按键编码器14 ；TMS320LF2407型DSP微控制器21 ；nRF401无 线发射电路31，nRF401无线接收电路32 ；CN3052型充电电路41，锂充电电池42。
权利要求
一种智能空间书写型电视遥控器，其特征在于设有运动传感器、空间书写传感模块、按键模块、中央处理模块、无线通讯模块和电源；所述空间书写传感模块和按键模块分别与中央处理模块相连，作为遥控器的输入；无线通讯模块设有无线发射子模块和无线接收子模块，所述无线发射子模块的输入端接中央处理模块无线编码输出端，无线发射子模块的调制信号输出端通过无线信号通道将编码发送给无线接收子模块，无线接收子模块与外部主机相连；电源分别与运动传感器、空间书写传感模块、按键模块、中央处理模块、无线通讯模块电连接。
2.如权利要求1所述的一种智能空间书写型电视遥控器，其特征在于所述运动传感器 为加速度传感器、角速度传感器或陀螺仪。
3.如权利要求2所述的一种智能空间书写型电视遥控器，其特征在于所述运动传感器 为1 3维加速度传感器、角速度传感器或陀螺仪。
4.如权利要求1所述的一种智能空间书写型电视遥控器，其特征在于所述按键模块设 有按键和检测电路，检测电路的输出端接中央处理模块的输入接口。
5.如权利要求4所述的一种智能空间书写型电视遥控器，其特征在于所述按键设有电 源键和开关键。
6.如权利要求4或5所述的一种智能空间书写型电视遥控器，其特征在于所述按键为 机械式按键或触摸屏。
全文摘要
一种智能空间书写型电视遥控器，涉及一种电视机遥控设备。提供一种不仅具有体积小、按键少、操作灵活方便、与操作者日常书写习惯相吻合、具有空间书写功能等优点，而且可通过在空间中自由书写字符、汉字或特定标示符来实现常规电视机的频道选择，音量色彩调节等功能的智能空间书写型电视遥控器。设有运动传感器、空间书写传感模块、按键模块、中央处理模块、无线通讯模块和电源；空间书写传感模块和按键模块分别与中央处理模块相连；无线通讯模块中的无线发射子模块与中央处理模块相连，无线接收子模块与外部主机相连；电源分别与运动传感器、空间书写传感模块、按键模块、中央处理模块、无线通讯模块电连接。
文档编号G01P15/09GK101951475SQ20101051037
公开日2011年1月19日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者吴德会, 张海荣, 王晓红, 鄢军 申请人:厦门大学