CN107885109A - 一种无线控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无线控制器，设置手持端和接收端，手持端与接收端无线通信，在手持端设有检测模块，通过陀螺仪、加速度计和角速度计分别检测手持端的三轴角度、三轴加速度、三轴角速度，为获取手持端的三维姿态提供数据基础，在手持端还设有输入模块，通过摇杆电位器、键盘、触摸板和轨迹球向手持端控制器模块输入信息，通过读取输入模块的操作以及检测手持端三维姿态，实现无线式、立体式的人机交互，且具有准确度高的特点，给人们生活带来方便；检测模块还设置近距离传感器、磁力计、气压传感器，为获取实际三维姿态以及提供补充判断提供数据基础，有助于提高无线控制的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及人机交互技术领域，具体涉及一种无线控制器。
背景技术
人机交互是指通过输入、输出设备以有线的方式实现人与终端的对话。人机交互输入设备，通常是通过鼠标、键盘、遥控器、操纵杆等设备，以有线的形式将用户控制指令发送至终端，又或者单独以无线的方式将用户控制指令发送至终端。有线形式的输入，缺点在于是一种平面式、有线式的操作，不能满足使用需求，且使用不方便；单独的无线式输入，缺点在于是非一体化式的，成本高且使用不方便。因此，有必要提出一种无线式、立体式而且具有相同甚至更高控制准确度的无线控制器。
发明内容
本发明提供一种无线控制器，解决现有技术存在的使用不方便的问题。
本发明通过以下技术方案解决上述问题：
一种无线控制器，包括手持端和接收端；所述手持端与接收端无线连接；所述手持端包括检测模块、输入模块、手持端无线通信模块以及手持端控制器模块；所述检测模块包括陀螺仪、加速度计以及角速度计；所述陀螺仪的输出端与手持端控制器模块连接；所述加速度计的输出端与手持端控制器模块连接；所述角速度计的输出端与手持端控制器模块连接；所述输入模块包括摇杆电位器、键盘、触摸板以及轨迹球；所述摇杆电位器的输出端与手持端控制器模块连接；所述键盘的输出端与手持端控制器模块连接；所述触摸板的输出端与手持端控制器模块连接；所述轨迹球的输出端与手持端控制器模块连接；所述手持端控制器模块通过手持端无线通信模块向接收端发送信息；所述接收端主要包括接收端无线通信模块、接收端控制器模块以及通信接口；所述接收端无线通信模块接收手持端无线通信模块传输来的信息；所述接收端控制器模块通过通信接口与外部终端连接，向外部终端发送信息。
进一步地，所述检测模块还包括近距离传感器；所述近距离传感器的输出端与手持端控制器模块连接。
进一步地，所述检测模块还包括磁力计；所述磁力计的输出端与手持端控制器模块连接。
进一步地，所述检测模块还包括气压传感器；所述气压传感器的输出端与手持端控制器模块连接。
进一步地，所述手持端还包括显示模块；所述显示模块与手持端控制器模块连接。
进一步地，所述手持端还包括电源模块；所述电源模块由充电电路、充电电池以及稳压电路组成；所述充电电路接收外部市电，为充电电池充电，充电电池输出的信号经稳压电路后为检测模块、输入模块、手持端控制器模块以及手持端无线通信模块供电。
进一步地，所述接收端还包括稳压模块；所述通信接口的输出信号经稳压模块处理后，为接收端控制器模块和接收端无线通信模块供电。
与现有技术相比，具有如下特点：
1、设置手持端和接收端，手持端与接收端无线通信，在手持端设有检测模块，通过陀螺仪、加速度计和角速度计分别检测手持端的三轴角度、三轴加速度、三轴角速度，为获取手持端的三维姿态提供数据基础，在手持端还设有输入模块，通过摇杆电位器、键盘、触摸板和轨迹球向手持端控制器模块输入信息，通过读取输入模块的操作以及检测手持端三维姿态，实现无线式、立体式的人机交互，且具有准确度高的特点，给人们生活带来方便；
2、检测模块还设有近距离传感器，用于检测手持端与手持端的距离，当手持端与终端距离较大时，可能会影响无线控制的准确性，该距离可用做判断是否需要对控制信息进行距离补偿，近距离传感器的设置，为距离补偿提供数据基础，有助于提高无线控制的准确性；
3、检测模块还设有磁力计，测量手持端与南北方向的角度，结合陀螺仪、加速度计、角速度计的数据，可获取手持端相对地面的实际的三维姿态，磁力计的设置，为获取实际的三维姿态提供数据基础，有助于提高无线控制的准确性；
4、检测模块还设有气压传感器，用作测量手持端所在的海拔高度，在不同的海拔高度，手持端的重力加速度有所差异，设置气压传感器，为各姿态数据的融合提供数据参考，有助于提高无线控制的准确性。
附图说明
图1为本发明结构原理框图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
一种无线控制器，包括手持端和接收端；所述手持端与接收端无线连接；所述手持端包括检测模块、输入模块、手持端无线通信模块以及手持端控制器模块；所述检测模块包括陀螺仪、加速度计以及角速度计；所述陀螺仪的输出端与手持端控制器模块连接；所述加速度计的输出端与手持端控制器模块连接；所述角速度计的输出端与手持端控制器模块连接；所述输入模块包括摇杆电位器、键盘、触摸板以及轨迹球；所述摇杆电位器的输出端与手持端控制器模块连接；所述键盘的输出端与手持端控制器模块连接；所述触摸板的输出端与手持端控制器模块连接；所述轨迹球的输出端与手持端控制器模块连接；所述手持端控制器模块通过手持端无线通信模块向接收端发送信息；所述接收端主要包括接收端无线通信模块、接收端控制器模块以及通信接口；所述接收端无线通信模块接收手持端无线通信模块传输来的信息；所述接收端控制器模块通过通信接口与外部终端连接，向外部终端发送信息。
陀螺仪是用于测量手持端水平、垂直、俯仰、航向的传感器。陀螺仪为三轴陀式螺仪，可以测量三个方向上的旋转角度向量值，输出为模拟电压值，为保证采样数字化模拟电压不出现混叠现象，对陀螺仪输出的模拟电压信号进行RC低通滤波，再通过模数转换后输入至手持端控制器模块。
加速度计主要包括三轴加速度传感器，用于测量手持端的线加速度，加速度计主要由敏感轴、支撑、电位器、阻尼器组成。手持端的加速度是空间矢量，要了解其运动状态，必须测得三个方向上的加速度矢量，为计算手持端三维姿态提供数据基础。加速度计输出的信号经低通滤波器、放大电路、模数转换电路之后输入至手持端控制器模块。
角速度计主要包括三轴角速度传感器，用于测量手持端的角速度，角速度数据用作判断手持端的三维姿态。
输入模块中设置摇杆电位器，主要应用在游戏机手柄中，用户旋转、推动、按下摇杆电位器，会产生不同的模拟电压信号，手持端控制器模块根据摇杆电位器的操作方式，控制光标在个方向上移动。
输入模块中设置键盘，包括有至少6个按键。6个按键分别代表左键功能按键、右键功能按键、音量增加按键、音量减小按键、确认按键、姿态模式开启按键。用户在键盘按下相应按键时，相当于向手持端控制器模块发送控制命令，未按下姿态模式开启按键时，左键功能按键、右键功能按键、音量增加按键、音量减小按键、确认按键中任一按键按下时，代表按下左键、按下邮件、音量增加、音量减小、确认的命令便传输至接收端。按下太模式开启按键时，手持端控制器模块便开始接收检测模块的数据，用作判断手持端的三维姿态。
输入模块中设置触摸板，用户的手指接触触摸板，触摸板自身的电容发生改变，转换为坐标，是利用手指的滑动来移动游标的输入装置。触摸板的设置，使得本发明可应用在平板电脑、笔记本等终端中。
输入模块设置轨迹球，用户拨动轨迹球来改变鼠标的移动，通过检测轨迹球的姿态信息，来获取其运动轨迹。
接收端无线通信模块接收来自手持端无线通信模块传输来的数据信息，如三维姿态信息以及输入信息。在接收端控制器模块的控制下，上述信息通过通信接口传输至外部终端。通信接口为USB接口。
本发明的检测模块还包括近距离传感器；所述近距离传感器的输出端与手持端控制器模块连接。近距离传感器采用红外线进行测距，测量手持端与接收端的距离，该距离信息输入至手持端控制器模块中，用于在距离超过预设值时，进行姿态运算时进行距离补偿。
所述检测模块还包括磁力计；所述磁力计的输出端与手持端控制器模块连接。磁力计用于测量三个维度与南北方向的夹角，结合陀螺仪、加速度计以及角速度计提供的角度、加速度以及角速度信息，可计算出手持端相对于地面的实际三维姿态。磁力计的输出信号为计算实际三维姿态提供数据基础，相比于仅仅使用陀螺仪、加速度计和角速度计，更有利于提供无线控制的准确性。
所述检测模块还包括气压传感器；所述气压传感器的输出端与手持端控制器模块连接。气压传感器检测手持端所在地的环境气压，用于计算海拔高度，由于我国各个地区的海拔不一样，重力加速度不一样，在不同地地区体现出来的加速度差量对应的电压变化也不一样，因此，有必要对当地气压进行检测，为海拔补偿提供数据基础，有助于提高无线控制的准确性。
进一步地，所述手持端还包括显示模块；所述显示模块与手持端控制器模块连接。显示模块用于显示输入模块的操作信息、手持端的三维姿态等信息。
所述手持端还包括电源模块；所述电源模块由充电电路、充电电池以及稳压电路组成；所述充电电路接收外部市电，为充电电池充电，充电电池输出的信号经稳压电路后为检测模块、输入模块、手持端控制器模块、显示模块以及手持端无线通信模块供电。
所述接收端还包括稳压模块；所述通信接口的输出信号经稳压模块处理后，为接收端控制器模块和接收端无线通信模块供电。在通信接口的输出端引出电压为接收端控制器模块和接收端无线通信模块，避免重新设置电源电压转换的麻烦。
本发明的工作过程为：
输入模块中的的姿态模式开启按键未按下时，手持端控制器模块接收左键功能按键、右键功能按键、音量增加按键、音量减小按键和确认按键的键值，并将相应的功能控制信息通过手持端无线传输模块传输至接收端无线传输模块，并在接收端控制器模块的控制下，将功能信息通过USB接口输入至外部终端；
入模块中的的姿态模式开启按键按下时，手持端控制器模块开始接收输入模块的摇杆电位器、其它按键、触摸板、轨迹球的输入信息，并接收检测模块的角度、加速度、角速度、磁力、距离、气压信息，上述信息为计算手持端实际三维姿态提供数据基础，上述信息同样通过手持端无线传输模块传输至接收端无线传输模块，并在接收端控制器模块的控制通过USB接口输入至外部终端；
显示模块显示输入模块的操作信息以及操作记录等。
Claims (7)
1.一种无线控制器，其特征在于：
包括手持端和接收端；所述手持端与接收端无线连接；
所述手持端包括检测模块、输入模块、手持端无线通信模块以及手持端控制器模块；所述检测模块包括陀螺仪、加速度计以及角速度计；所述陀螺仪的输出端与手持端控制器模块连接；所述加速度计的输出端与手持端控制器模块连接；所述角速度计的输出端与手持端控制器模块连接；所述输入模块包括摇杆电位器、键盘、触摸板以及轨迹球；所述摇杆电位器的输出端与手持端控制器模块连接；所述键盘的输出端与手持端控制器模块连接；所述触摸板的输出端与手持端控制器模块连接；所述轨迹球的输出端与手持端控制器模块连接；所述手持端控制器模块通过手持端无线通信模块向接收端发送信息；
所述接收端主要包括接收端无线通信模块、接收端控制器模块以及通信接口；所述接收端无线通信模块接收手持端无线通信模块传输来的信息；所述接收端控制器模块通过通信接口与外部终端连接，向外部终端发送信息。
2.根据权利要求1所述的一种无线控制器，其特征在于：
所述检测模块还包括近距离传感器；所述近距离传感器的输出端与手持端控制器模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种无线控制器，其特征在于：
所述检测模块还包括磁力计；所述磁力计的输出端与手持端控制器模块连接。
4.根据权利要求1所述的一种无线控制器，其特征在于：
所述检测模块还包括气压传感器；所述气压传感器的输出端与手持端控制器模块连接。
5.根据权利要求1所述的一种无线控制器，其特征在于：所述手持端还包括显示模块；所述显示模块与手持端控制器模块连接。
6.根据权利要求1所述的一种无线控制器，其特征在于：
所述手持端还包括电源模块；所述电源模块由充电电路、充电电池以及稳压电路组成；所述充电电路接收外部市电，为充电电池充电，充电电池输出的信号经稳压电路后为检测模块、输入模块、手持端控制器模块以及手持端无线通信模块供电。
7.根据权利要求1所述的一种无线控制器，其特征在于：所述接收端还包括稳压模块；所述通信接口的输出信号经稳压模块处理后，为接收端控制器模块和接收端无线通信模块供电。
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