专利名称：一种基于加速度感应的电视机空间遥控器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种遥控器，具体是一种基于加速度感应的电视机空 间遥控器。
技术背景现今科技的进步，使得电视机采用遥控器远距离控制电视机的各项功 能和操作的方法多样化。传统遥控器采用编码脉冲方式，不同的按键对应 触发不同编码的脉冲信号，然后使用无线通信方式(大部分釆用红外调制 定向通信，个别采用电磁波调制无向性通信)，将脉沖信号发至电视机。电 视机接收到信号后，对应控制事先设定的电视机各项功能。传统遥控器上的按键主要分为两类， 一类是快捷功能键，用于直接控 制电视机特定功能的启闭，包括开关电源、信号输入模式转换、屏幕格式 选择等。此种遥控方式使得电视机的许多常用功能在遥控器上都有 一个快 捷功能键对应，快捷功能键的数量往往与电视机的功能复杂度呈正比。另一类是公共焦点(Focus)的水平平移和垂直平移控制键，每按动一次，就 会控制电视机中的相关参数改变一个单位。例如，当控制电视频道选择时， 就会向前或向后移动一个频道；当控制音量时，就会变大或变'J、一个音量； 当控制系统参数调节时，就会控制参数表中的焦点移动一个位置。焦点只 限于按照水平和垂直两个方向逐格平移，不能在整个电视屏幕范围内随意 移动。对于功能简单的电视机，这种编码脉冲遥控方式已经能够满足功能 操控的需要。然而，对于通过机顶盒(Se tTopBox )、电脑主机或电视机内部数字控 制处理模块，在电视机的屏幕上以交互方式显示数字化内容，由于数字化 内容复杂的互动和应用需要，电视机屏幕的遥控复杂度在不断增加。例如， 要求通过遥控器的非接触式空间运动，控制电视机屏幕上的光标，使光标能够移动到屏幕上任意布局的控制条目上，激活屏幕中的菜单和控制对象； 要求遥控器能够操控光标在屏幕上任意描画轨迹，实现类似涂鸦或区域选 择功能；要求能够识别遥控器运动的空间坐标和加速度等参数，控制电视 机屏幕中的动漫游戏的三维动作等。对于电视机，特别是数字电视和以电视机为显示屏幕的各种新增互动 服务的控制要求，传统按键触发编码脉冲的遥控方式，只能使用快捷功能 键和焦点平移等方法控制电视机的功能，不但会造成遥控器的按键数量增 加、使用难度加大、屏幕操作繁复，而且由于控制方式只与按键有关，致 使许多与空间相关的特色服务和功能无法实现，严重限制了互动服务和功 能的发展。 发明内容针对上述现有遥控器所存在的技术和功能限制，本实用新型改变传统 按键触发编码脉沖控制电视机功能和互动服务的方式，引入空间加速度感 应技术，通过感知遥控器在空间的加速度变量，转换为遥控器在空间的位 移，再转换成电视机屏幕上的坐标，传送到电视机，从而控制电视机屏幕 中光标的同步移动，实现可对屏幕上任意布局的对象进行控制和定位的空 间遥控器。为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是 一种基于加速度 感应的电视机空间遥控器，用以控制电视机，上述遥控器包括一按键输入单元，用以产生相应的控制信号； 一信号处理单元，用以转换并输出按^:输 入单元产生的控制信号；以及一无线通讯单元，用以和所述电视机建立一 无线通讯通道；其特点是还包括有一加速度感应单元，用以感知遥控器所 产生的加速度并转换成为模拟电压，所述加速度感应单元至少可产生两维 轴方向加速度的模拟电压，模拟电压输送到信号处理单元，经信号处理单 元转换成相对位移的数字信号，数字信号再经无线通讯单元发送到电视机， 实现控制和定位屏幕上的显示内容。本实用新型的加速度感应单元为一微机电装置，并根据加速度产生一对应的模拟电压。所述加速度感应单元可以产生两维方向加速度的模拟电 压，也可以产生三维或是更多维方向加速度的模拟电压。此外，本实用新 型所述的信息处理单元包括有差分放大单元、模数转换单元、二次积分单 元及编码单元，而所述无线通讯单元通过无线通讯技术与电4见机建立无线 通讯通道，该无线通讯技术建立的通讯通道可以是无线电频率(RF)、蓝牙 (Bluetooth )、 Wi-Fi 、 ZigBee等。本实用新型由于利用加速度感应技术制作了空间遥控器，从而使遥控 器实现了能够感知遥控器在空中挥动时产生的加速度，并将所产生的加速 度通过信息处理单元及无线通讯单元转成电视机屏幕上光标的坐标，从而 实现定位和控制，最终实现了空间相关的特色服务和功能，同时也克服了 传统遥控器按键触发编码脉冲的遥控方式所造成的按键数量增加、使用难 度加大以及屏幕操作繁杂等问题，不仅可更便捷地操控光标，激活屏幕中 的菜单和控制对象，还可以在屏幕上实现区域选择功能，甚至可以控制电 视机屏幕中的动漫游戏的三维动作等，完全满足各种电视机特别是数字电 视新增互动服务控制的需要。本实用新型空间遥控器的问世使互动服务和功能有了更进一步的发展。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的空间遥控器的结构示意框图； 图2是本实用新型的空间遥控器与电视机的系统关系示意图。
具体实施方式
如图1所示的结构才匡图中，本实施例的空间遥控器由加速度感应单元 1、按键输入单元2、信号处理单元3、无线通讯单元4组成。当空间遥控 器运动时，加速度感应单元1产生代表X、 Y维轴两个方向加速度的模拟电 压，加速度感应单元1产生模拟电压输送到信号处理单元3，变换成空间遥 控器在电视机7屏幕上的坐标数字信号输出；坐标数字信号经过无线通讯 单元4发送给遥控信号4妻收处理单元6。按键输入单元2根据本空间遥控器 使用者所按的按键，产生相应的控制信号，该控制信号经过信号处理单元3 的模数转换单元32,车lr出到无线通讯单元4,再经无线通讯单元4发送给 遥控信号接收处理单元6。本实施例中的X、 Y两维轴向加速度变量只是为 了举例说明，并非用以限定本实用新型，本实用新型的空间遥控器可根据 实际需要将加速度感应单元1设计成可产生三维轴方向加速度的模拟电压 或者更多维轴方向加速度的模拟电压。本实施例的信号处理单元3中的差分放大单元31将加速度感应单元1 输出的X, Y两维轴向加速度的模拟电压过虑并放大，过虑放大后的模拟电 压送入模数转换单元32,实时转换成加速度数字信号；加速度数字信号送 入二次积分单元33，通过二次积分近似算法转换成空间遥控器在X、 Y两 维轴向位移数据，位移凄t据再通过编码单元34转换成空间遥控器在电视机7屏幕上的坐标数据，输出到无线通讯单元4中。下面以X维轴向为例，假设数据采样序号为N、釆样间隔时间为T，本 实施例假设每一次加速度采样间隔T内空间遥控器做匀加速度运动，则加 速度感应单元1输出的实际加速度为A、速度为V、位移为S。近似二次积分公式为 ' .S (N) =V (N) xT + A (N) xTxT/2 而V (N) =V (N_l) +A (N-l) xTV(l) =V(0)+A(0) xT 其中V (0) =0,于是V(N) =A(0) xT + A(l) xT + A(2) xT+......+A(N-1) xT=(A(O) + A(1) +A(2) +……+ A(N-1" xT 因此S(N) = (A(O) + A(1) + A(2) +……十A(N-l)) x丁xT + A(N) x T x T/2=(A(O) +A(1) +......十A(N-l) +A(N)/2) x丁xT最后得出X维轴向坐标X (S) =X (S-1) +乂维轴象素乂3 (N) /X维轴空间遥 控器最大移动范围。本实施例的采样频率为1000次/秒，即每1ms采样一次加速度感应单 元1的加速度数据，同时每25ms向无线通讯单元4输出一次坐标数据，以 保证电视机屏幕上光标运动的精确和平滑。每一次报告的数据包含25次对 加速度感应单元1采样的数据，因此采用上述近似算法来对加速度数据进行二次积分，得到相应的位移数据并转换成坐标数据。本实施例中的采样频率1000次/秒和发送坐标数据频率25次是为了举例说明，并非用以限定 本专利。本实施例的差分放大单元31具有差分和放大两种功能，其中差分作用 是把加速度感应单元1在加速度为G时的输出电压用差分信号过滤掉，放 大作用是将差分后的加速度电压信号放大到与模数转换的参考电压相匹配 的电压。本实施例的加速度感应单元1输出的实际加速度A是加速度感应 单元1的输出电压减去加速度为0时的输出电压所产生的加速度，因为差 分作用，加速度为0的输出电压^皮过滤掉了，故加速度感应单元1输出的 实际加速度A就为经过差分放大单元31差分作用后加速度感应单元1的输 出电压所产生的加速度，再通过放大作用把加速度感应单元1输出的模拟 电压转换成与模数转换相匹配的电压，并输出到模数转换单元32中。本实施例的模数转换单元32有两个转换功能，其一是把差分放大单元 31输出的模拟电压通过模数转换32转换成加速度数字信号，并输出到二次 积分单元33中；其二是把按键输入单元2输出的控制信号通过模数转换32 转换成按^t控制数字信号，并直接输出到无线通讯单元4中，如图1所示。本实施例的二次积分单元33的功能在于通过二次积分的近似算法，把 模数转换单元32输出的加速度数字信号转换成位移数据，并实现采样叠加， 输出到编码单元34中。而编码单元34的功能在于把二次积分单元33输出 的位移数据进行编码，并转换成遥控信号接收处理单元6可识别的坐标数 据，输出到无线通讯单元4中，如图1所示。图2是本实施例的空间遥控器与电视机的系统关系示意图，其中包括 空间遥控器、无线通讯通道5、遥控信号接收处理单元6和电视机7。空间遥控器通过无线通讯通道5，将遥控器的坐标数据和控制4姿键指令传送到遥控信号接收处理单元6，通过遥控信号接收处理单元6控制电视机7屏幕上 的光标，并根据空间遥控器在空间的移动控制电视机7屏幕中光标的同步 移动，再根据空间遥控器上按键指令选择任何布局的控制条目及激活菜单。 无线通讯通道5指包括无线电频率(RF )、蓝牙(Bluetooth )、 Wi-Fi 、 ZigBee 等任一无线通讯技术所建立的通讯通道。本实施例的空间遥控器能够感知遥控器的空间移动，实现对电视机屏 幕光标的定位和控制，即使用者通过在空中随意挥动空间遥控器，电视机 屏幕上的光标将实时随之做相应的移动，从而实现电视机屏幕光标的定位； 通过按键输入单元2的按键输入，实现对电视机7屏幕光标的控制。综上 所述，本实用新型的空间遥控器，可以克服上述传统遥控器按键触发编码 脉冲的遥控方式所造成的按键数量增加、使用难度加大、屏幕操作繁复以 及与空间相关的特色服务和功能无法实现的问题，故适应各种电视机特别 是数字电视新增互动服务控制的需要，在遥控器的控制方式和使用方式上 带来革命性的改变。尽管本实用新型是参照具体实施例来描述，但这种描述并不意味着对 本实用新型构成限制。参照本实用新型的描述，所公开的实施例的其他变 化，对于本领域技术人员都是可以预料的，这种的变化应属于所属权利要 求所限定的范围内。
权利要求1、一种基于加速度感应的电视机空间遥控器，用以控制一电视机(7)，包括一按键输入单元(2)，用以产生相应的控制信号；一信号处理单元(3)，用以转换并输出按键输入单元(2)产生的控制信号；以及一无线通讯单元(4)，用以和所述电视机(7)建立一无线通讯通道(5)；其特征在于还包括有一加速度感应单元(1)，用以感知遥控器所产生的加速度并转换成为模拟电压，所述加速度感应单元(1)至少可产生两维轴方向加速度的模拟电压，模拟电压输送到信号处理单元(3)，经信号处理单元(3)转换成相对位移的数字信号，数字信号再经无线通讯单元(4)发送到电视机(7)实现控制其显示内容和操作。
2、 根据权利要求1所述的基于加速度感应的电视机空间遥控器，其特 征在于所述加速度感应单元(1)为一微机电装置，感知运动加速度并对应 产生模拟电压。
3、 根据权利要求2所述的基于加速度感应的电视机空间遥控器，其特 征在于所述加速度感应单元(1)可产生两维轴向加速度的模拟电压。
4、 根据权利要求2所述的基于加速度感应的电视机空间遥控器，其特 征在于所述加速度感应单元(1)可产生至少两维轴向加速度的模拟电压。
5、 根据权利要求1所述的基于加速度感应的电视机空间遥控器，其特 征在于所述信息处理单元(3)包括一差分放大单元(31 )，用以过滤或放大加速度感应单元(1 )产生的 模拟输出电压；一模拟转换单元(32 )，用以将差分放大单元(31 )放大的模拟电压转换为加速度数字信号；一二次积分单元(33),用以将模拟转换单元(32 )输出的加速度数字 信号转化为位移数据；以及一编码单元(34 ),用以将二次积分单元(33)转化后的位移数据转换 为相对于电视机(7)屏幕上的坐标数据。
6、根据权利要求1所述的基于加速度感应的电视机空间遥控器，其特 征在于所述无线通讯单元(4 )通过无线通讯技术与电视机(7 )建立上述 的无线通讯通道(5 )。
专利摘要本实用新型提供一种基于加速度感应的电视机空间遥控器，用以控制电视机，包括有按键输入单元、信号处理单元及无线通讯单元，其特点是还包括有一加速度感应单元，所述加速度感应单元至少可产生两维轴方向的加速度，该加速度转换成的相对位移被最终发送到电视机，实现控制电视机的显示内容和操作。本实用新型由于利用加速度感应技术制作了空间遥控器，能够感知遥控器在空中的位移，实现对电视机屏幕上光标的定位和控制，并使遥控器增加了与空间相关的特色服务和功能。本实用新型的空间遥控器可满足各种电视机特别是数字电视新增互动服务控制的需要，它的问世使互动服务和功能有了更进一步的发展。
文档编号H04N5/44GK201127066SQ200720061719
公开日2008年10月1日 申请日期2007年12月18日 优先权日2007年12月18日
发明者勇 付, 卢志雄, 汪红兵, 陈晓东 申请人:广州市弘元互动数字技术开发有限公司