专利名称：人体运动参数采集及指令输入方法
技术领域：
本发明涉及一种人体运动参数采集及指令输入方法，属于计算机领域。
背景技术：
在目前实际应用中，计算机的人机界面采用的输入技术通常采用键盘、 鼠标，在计算机游戏中还采用有手柄、摇杆等输入方式，其存在的主要问题 为计算机使用者在对计算机中的虚拟场景的输入及控制只是使用手指的操 作，在计算机操作、虚拟游戏及计算机人体运动教学情况下，不能对计算机 使用者提供人体实际运动在计算机中的虚拟场景中的对应显示及过程的操 作控制，计算机使用者的人体实际运动与计算机中的虚拟场景活动各自分 离，这样容易对计算机使用者、游戏玩家及运动教学者造成身心疲劳，且对 计算机使用者没有实际上的人体运动要求及运动训练效果。
在目前实际应用中，已经有采用人体运动传感器对人体运动进行数据采 集并通过无线传输或有线传输的方式输入到计算机进行人体动画运动轨迹 显示及游戏操作控制的技术，但运动传感器的构成较为复杂，价格较高，不 利于个人广泛使用。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于无线定位原理的人体运动参数采集及 指令输入方法，实现对计算机使用者、游戏玩家及运动教学者的人体在实际 运动中不同的位置、姿势、运动速度、方向等数据采集及产生相应的操作指 令输入到计算机中，对其中的虚拟场景及人体运动过程进行显示、操作及控制，使计算机使用者、游戏玩家及运动教学者在计算机操作、虚拟游戏及运 动训练操作中将人体的真实运动姿态反映到计算机虚拟场景中，使计算机使 用者的人体实际运动能够在计算机及游戏机的在虚拟场景中显示及产生对应 的操作控制，将人体实际运动与虚拟场景活动很好的结合起来，并实现其对 计算机、游戏及运动过程的控制及运动训练，且具有较低的价格，便于个人 广泛使用。
为达到上述目的，本发明介绍一种由计算机系统、固定无线收发信机及 移动无线收发信机等组成的人体运动参数采集及指令输入方法，其特征在于 有一个固定无线收发信机汇接器；固定无线收发信机汇接器通过计算机接口
与计算机系统相连接；多个固定无线收发信机通过接口与固定无线收发信机 汇接器相连接；在固定无线收发信机汇接器中设置移动无线收发信机相对位 置参数及运动参数对应操作指令表，并采用以下工作方法
(1) 固定无线收发信机汇接器控制各个固定无线收发信机通过无线信标收 发并测算固定无线收发信机之间的相对空间位置参数且存储该参数；
(2) 各个移动无线收发信机定时向各个固定无线收发信机发送无线定位信 标信号；
(3) 各个固定无线收发信机将接收到的各个移动无线收发信机发送的无线 定位信标信号及对应接收指标参数传输到固定无线收发信机汇接器， 固定无线收发信机汇接器根据收到的无线定位信标信号、对应接收指 标参数及存储的固定无线收发信机之间的相对空间位置参数计算出对 应的移动无线收发信机当前的相对位置参数及运动参数；固定无线收 发信机汇接器将计算所得到的各个移动无线收发信机当前的相对位置参数及运动参数输入到计算机系统，并由计算机系统显示各个移动无 线收发信机当前的相对位置及其运动轨迹；
(4)固定无线收发信机汇接器根据移动无线收发信机相对位置参数及运动
参数查询移动无线收发信机相对位置参数及运动参数对应操作指令表 得出该移动无线收发信机在当前状态下所对应的操作指令并将其输入
到计算机系统中；计算机系统根据固定无线收发信机汇接器输入的操 作指令进行相应的操作及显示。 本发明的工作方式为基于无线定位原理所实现，固定无线收发信机按一 定的间距及分布进行设置，在固定无线收发信机汇接器中设置移动无线收发 信机相对位置参数及运动参数对应操作指令表；在系统初始化时，固定无线 收发信机汇接器控制固定无线收发信机采用收发无线信标的方式，计算出各 个固定无线收发信机之间的相对距离及位置参数，作为对各个移动无线收发 信机进行空间定位的参考数据并予以存储；各个移动无线收发信机设置在计 算机使用者人体的主要部位，如头、手臂、躯干、腿及所携带的器械等运动 部位，各个移动无线收发信机通过无线信道与各个固定无线收发信机进行数 据通信连接，各个移动无线收发信机定时向各个固定无线收发信机发送无线 定位信标，各个固定无线收发信机根据接收到的无线定位信标、接收时间延 迟及时间差等对应接收指标参数及存储的各个固定无线收发信机的相对空间 距离及位置参数，计算出对应移动无线收发信机之间及与固定无线收发信机 之间的的相对空间位置、距离、运动速度、加速度及运动方向等相对位置参 数及运动参数，且输入到计算机中进行显示，并根据原始设置的移动无线收 发信机相对位置参数及运动参数对应操作指令表，查出当前的移动无线收发信机相对位置参数及运动参数所对应的操作指令，将该对应指令输入到计算 机进行相应的显示及操作控制；这样，就实现了人体实际运动在计算机虚拟 环境中的相应的显示及操作控制。
图l是本发明一实施例的系统构成图。
图2、图3是本发明一实施例的移动无线收发信机相对位置参数及运动参数 对应操作指令表构成图。
图4是本发明一实施例的人体运动参数采集及指令输入方法的系统工作流程 图。
具体实施例方式
以下以附图为例说明本发明的实施例。
图1表示出一例应用本发明的系统网络构成图，其中 ①为计算机系统，采用个人计算机系统即可；②为固定无线收发信机汇 接器，采用微处理系统即可，并设置有与计算机系统接口与计算机相连，设 置有固定无线收发信机接口与多个固定无线收发信机相连接；③一1至③一4 为固定无线收发信机，采用常规单片无线收发信机即可，并通过无线收发信 机接口与固定无线收发信机汇接器相连；④一1至 _4为移动无线收发信 机，采用常规单片无线收发信机即可，并通过无线信道与固定无线收发信机 相连；
图2、图3是本发明一实施例的移动无线收发信机相对位置参数及运动 参数对应操作指令表构成图，移动无线收发信机相对位置参数及运动参数对 应操作指令表包含两个方面的内容，其中图2为各个移动无线收发信机相对于固定无线收发信机之间的相对位置 及运动参数对应指令表；移动无线收发信机相对于固定无线收发信机之间的 相对位置参数采用坐标系X， Y， Z方式表示，相对运动参数采用速度V、 加速度VZ及运动方向(a ， 0， e)等参数表示；图3为各个移动无线收发 信机相互之间的相对位置及运动参数对应指令表；移动无线收发信机相对于 其他移动无线收发信机之间的相对位置参数采用对应坐标系X， Y， Z的差 值表示，相对运动参数采用各个相关移动无线收发信所对应的速度V、加速 度V2、运动方向(a， e， e)等参数的差值表示；各个参数的下标表示不 同的无线收发信机的编号及相对参考无线收发信机的编号；各个参数所对应 的操作指令系采用F及G参数集表示，F及G参数的下标表示各个对应的操 作指令；移动无线收发信机相对位置参数及运动参数对应操作指令表内容的 多少数量按照系统设计的人体运动参数采用量及操作指令集的数量来确定。
图4是本发明一实施例的人体运动参数采集及指令输入方法的系统工作 流程图,其中
在固定无线收发信机汇接器中设置移动无线收发信机相对位置参数及运 动参数对应操作指令表；固定无线收发信机汇接器测定并存储各个固定无线 收发信机的相对距离及位置参数；移动无线收发信机定时发送无线定位信标 信号；固定无线收发信机汇接器通过固定无线收发信机接收并测试移动无线 收发信机的定位信标信号的接收时间延迟及接收时间差，并根据各个固定无 线收发信机之间的相对距离及位置参数计算出各个移动无线收发信机之间及 与固定无线收发信机之间的相对位置参数及运动参数；固定无线收发信机汇 接器根据计算出来的各个移动无线收发信机的相对位置参数及运动参数査询移动无线收发信机相对位置参数及运动参数对应操作指令表，得出对应操作 指令；计算机系统根据移动无线收发信机相对位置参数及运动参数及其对应 操作指令进行相应的显示及操作。
按照如上所述配置各个功能模块及编制软件程序，即可完成本发明的实 施例。
此外，本发明还可以在各个移动无线收发信机中设置有扬声器、麦克风、 发光器及振动器件，固定无线收发信机根据计算机发出的指令信息向各个移 动无线收发信机发送响应指令，移动无线收发信机根据接收到的响应指令信 息产生相应的声、光及振动响应，麦克风通过移动无线收发信机及固定无线 收发信机的传输通道将语音信号传输至计算机系统；这样，可以使计算机系 统中的一些操作过程回馈到移动无线收发信机中，让计算机使用者感知道其 操作及效果，也可以通过计算机传输系统，使用麦克风及扬声器与其他的计 算机使用者进行语音交流，方便计算机使用者之间的双向互动操作。
此外，本发明还可以在各个移动无线收发信机中设置有按键及对应按键 指令，在固定无线收发信机汇接器中设置按键指令与移动无线收发信机相对 位置参数及运动参数协同对应计算机操作指令表，在进行按键操作时，移动 无线收发信机将按键操作所对应的按键指令发送给固定无线收发信机转接至 固定无线收发信机汇接器，固定无线收发信机汇接器根据按键指令、当前移 动无线收发信机相对位置参数及运动参数査询按键指令与移动无线收发信机 相对位置参数及运动参数协同对应计算机操作指令表，得出该移动无线收发 信机在当前按键指令、相对位置参数及运动参数条件下所对应的操作指令， 由计算机系统根据该操作指令进行相应的操作及显示；这样可以使本发明的操作指令更为丰富及准确，方便使用者操作使用。
此外，本发明还可以在计算机系统中设置移动无线收发信机相对位置参 数及运动参数对应操作指令表，在计算机系统中设置系统工作流程控制程序， 由计算机系统实施对固定无线收发信机及移动无线收发信机的相对位置参数 及运动参数的计算、相应的指令表査询及相应的操作、显示及控制；这样可 以使本发明的构成更为简单，便于实施。
此外，本发明还可以是固定无线收发信机与固定无线收发信机汇接器或 计算机系统的通信连接采用无线通信的方式，这样可以使本发明更予以实施 及应用。
另外，本发明还可以作为游戏机的人体运动参数采集及指令输入方法， 这样可以使本发明的用途更为广泛。
本发明所介绍的人体运动参数采集及指令输入方法，提供了一种基于无 线定位技术的人体运动参数采集及计算机指令输入，可用于计算机或游戏机 使用者的人体实际运动在计算机或游戏机的在虚拟场景中的显示及操作控 制，并具有构成简单，费用低，且使用方便的特点。
权利要求
1、一种由计算机系统、固定无线收发信机及移动无线收发信机等组成的人体运动参数采集及指令输入方法，其特征在于有一个固定无线收发信机汇接器；固定无线收发信机汇接器通过计算机接口与计算机系统相连接；多个固定无线收发信机通过接口与固定无线收发信机汇接器相连接；在固定无线收发信机汇接器中设置移动无线收发信机相对位置参数及运动参数对应操作指令表，并采用以下工作方法(1)固定无线收发信机汇接器控制各个固定无线收发信机通过无线信标收发并测算固定无线收发信机之间的相对空间位置参数且存储该参数；(2)各个移动无线收发信机定时向各个固定无线收发信机发送无线定位信标信号；(3)各个固定无线收发信机将接收到的各个移动无线收发信机发送的无线定位信标信号及对应接收指标参数传输到固定无线收发信机汇接器，固定无线收发信机汇接器根据收到的无线定位信标信号、对应接收指标参数及存储的固定无线收发信机之间的相对空间位置参数计算出对应的移动无线收发信机当前的相对位置参数及运动参数；固定无线收发信机汇接器将计算所得到的各个移动无线收发信机当前的相对位置参数及运动参数输入到计算机系统，并由计算机系统显示各个移动无线收发信机当前的相对位置及其运动轨迹；(4)固定无线收发信机汇接器根据移动无线收发信机相对位置参数及运动参数查询移动无线收发信机相对位置参数及运动参数对应操作指令表得出该移动无线收发信机在当前状态下所对应的操作指令并将其输入到计算机系统中；计算机系统根据固定无线收发信机汇接器输入的操作指令进行相应的操作及显示。
2、 如权利要求1所述的人体运动参数采集及指令输入方法，其特征在于 在各个移动无线收发信机中设置有扬声器、麦克风、发光器及振动器件；固定无线收发信机根据计算机发出的指令信息向各个移动无线收 发信机发送响应指令，移动无线收发信机根据接收到的响应指令信息 产生相应的声、光及振动响应；麦克风通过移动无线收发信机及固定无线收发信机的传输通道将语音信号传输至计算机系统。
3、 如权利要求l、 2所述的人体运动参数采集及指令输入方法，其特征在于在移动无线收发信机中设置有按键及对应按键指令，在固定无线收 发信机汇接器中设置按键指令与移动无线收发信机相对位置参数及运动参数协同对应计算机操作指令表；移动无线收发信机将按键操作所 对应的按键指令发送给固定无线收发信机转接至固定无线收发信机汇 接器；固定无线收发信机汇接器根据收到的按键指令、当前移动无线 收发信机相对位置参数及运动参数査询按键指令与移动无线收发信机 相对位置参数及运动参数协同对应计算机操作指令表，得出该移动无 线收发信机在当前按键指令、相对位置参数及运动参数条件下所对应 的操作指令，由计算机系统根据该指令进行相应的操作及显示。
4、 如权利要求1、 2、 3所述的人体运动参数采集及指令输入方法，其特 征在于在计算机系统中设置移动无线收发信机相对位置参数及运动参 数对应操作指令表及工作流程程序，由计算机系统实施对固定无线收 发信机及移动无线收发信机的相对位置参数及运动参数的计算及相应<formula>formula see original document page 4</formula>
全文摘要
本发明所介绍的人体运动参数采集及指令输入方法，提供了一种基于无线定位技术的人体运动参数采集及计算机指令输入，可用于计算机或游戏机使用者的人体实际运动在计算机或游戏机的在虚拟场景中的显示及操作控制，并具有构成简单，费用低，且使用方便的特点。
文档编号G06F3/01GK101458563SQ20091005800
公开日2009年6月17日 申请日期2009年1月4日 优先权日2009年1月4日
发明者直 耿 申请人:直 耿