CN101634888A - 整合式动作侦测系统 - Google Patents

Abstract

本发明为一种整合式动作侦测系统，是应用惯性感测技术与辨识演算法，并将之整合成一系统芯片或电子式机板，以应用在各种适用的载体中，以感测载体所产生的各方向动作，本发明受整合后，应用在具有各方向动作感测需求的产品，例如一种可操作电脑荧幕游标的手持式装置，利用特定脚位传输的方式，将感测结果以数字方式输出，免除产品核心技术开发成本，降低开发具有动作侦测需求的产品的门槛。

Description

整合式动作侦测系统

技术领域

本发明涉及一种动作侦测系统，特别涉及一种整合式动作侦测系统。

背景技术

现有技术中，有关物体的移动侦测、或肢体动作的辨识，大多数是以光学感测(例如利用红外线达成的光侦测、影像捕捉等)方式，配合电脑的演算法达成，这类系统的感测数据庞大，且环境变数对其整体感测结果的影响相当大，例如作业的环境中，过多的光噪音，即会造成感测结果失真，因此，此类的系统建置，往往需要强大复杂的演算设备及机制配合，其至少需包含感测输入装置及数据设备两大部分，因此，其应用时，是受限于上述原因，而需在固定的位置及场合方可达成，例如居家或一特定场所的门禁安全系统、防盗系统等；近年来，随着微机电元件(Mirco Elec-Mechanical Systems，MEMS)的发明及应用，以及加速计及陀螺仪等微惯性感测元件在功能上的改进，已使得有关动作、方向感测系统的设计，相对简单许多；惯性感测元件所感测的动作信号，相较于现有光学感测元件所感测的光学信号而言，较为可靠、稳定及易于处理，且感测输入装置本身体积小，更是其受广泛应用的一主要原因；再者，其所输出的感测信号即是真实的惯性运动数值，不需如影像式的复杂物理单位转换的演算过程，因此，配合适当的微处理器，便能实现系统小型化、可携性高的动作侦测应用，例如手握式的电脑游标操作、或电脑游戏操作装置；目前相关现有有关此类系统的惯性感测技术，多数专注于解决空间运动轨迹的问题(包含游标计算)，或则运动模式的判断方法等技术层面，所以，单一系统均采用单一开发的方式进行，无法有效通用其它的相关系统，如此，不仅延误了新产品的开发时程，也使开发成本居高不下。

发明内容

本发明的主要目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种整合式动作侦测系统。

为了达到上述目的及其它目的，本发明提供一种整合式动作侦测系统，装设在一电子装置的一载体中，其包括：

一微惯性感测单元，其包括至少一加速计或至少一陀螺仪，所述的微惯性感测单元用以感测所述载体的动作，并将感测结果以数字信号输出；

一微处理器单元，其储存有动作辨识演算法，所述的动作辨识演算法为一种程序执行码，所述的微处理器单元与所述微惯性感测单元呈电性连接，用以处理所述微惯性感测单元所输出的数字信号，并将所述的数字信号转换成一对应的动作码；以及

复数个电性脚位，分别电性连接于所述微处理器单元，其中一所述电性脚位输出所述动作码。

本发明的有益效果在于，本发明以最上层系统功能性包装的观点出发，能提升其实用性及降低系统整体的开发成本，且提供一种实用且易于实现的整合性动作侦测系统，可将之组设在一载体上，以使此载体产生动作的同时，其动作数据可被转换成一数字信号，并完成相关的输出。

附图说明

图1为本发明的组成示意图；

图2为本发明的另一较佳实施例(一)；

图3为本发明的另一较佳实施例(二)；

图4为本发明提供动作码的数字输出方式示意图；

图5为本发明的另一较佳实施例(三)；

图6为本发明的另一较佳实施例(四)。

附图标记说明：10-整合式动作侦测系统；101-微处理器单元；102-微惯性感测单元；103-电流输入脚位；104-电流输出脚位；105-操作装置连接脚位；106-原始数据输出脚位；107-动作码输出脚位；108-无线传输接口；109-重置信号输入脚位；20-驱动单元；21-RS-232连接口；22-C2/JATG接口；23-SPI连接口；30-遥控装置；301-无线传输模块；302-按键/开关模块；31-无线传输装置；311-无线传输模块；312-微芯片；40-电路板。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

请参阅图1，图中所示为本发明的组成示意图，如图中所示的整合式动作侦测系统10，其主要包括一微处理器单元101、一微惯性感测单元102，两者呈相互的电性连接，可整合成一电子芯片的形态，其中，微处理器单元101储存有一惯性感测数据，此数据组数可能从0至N，且其数据精度可能从0～1024(10bits)至0～4096(12bits)；微处理器单元101储存有一按键/开关状态，其数目可从0～n个；另外，微处理器单元101储存有一动作辨识码，其数目可从0～2^m-1；以及，微处理器单元101储存有一动作辨识演算法，其为一种程序执行码，主要功能为将数字化的多组连续惯性感测数据做分析判断，决定某一时间点时是否做了特定动作，并将此特定动作设定一动作码输出；微处理器单元101用以处理微惯性感测单元102所输出的数字信号，并将数字信号转换成一对应的动作码；再者，微惯性感测单元102主要由加速度计(可能为一至三轴)或陀螺仪(可能为一至三轴)或两者组合所构成；微惯性感测单元102用以感测所述载体的动作，并将感测结果以数字信号输出；还至少包含了复数个电性脚位，可包括一电流输入(电源正极)脚位103、一电流输出(电源接地)脚位104、一操作装置连接脚位105、一原始数据输出脚位106以及一动作码输出脚位107，如图所示，各脚位与微处理器单元101完成电性连接；其中，操作装置连接脚位105可供一操作装置进行电性连接，如一可承装本发明以进行操作的载体，例如，游戏机的按键、开辟等操作装置；原始数据(Raw data)输出脚位106，是可供电性连接一般处理器提供的同步序列周边接口(Serial Peripheral Interface，SPI)，或非同步序列传输接口(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART，RS232)；请搭配参照图2，图中所示为本发明的另一较佳实施(一)，如图中所示，动作码输出脚位107也可以被一无线传输接口(无线传输端)108取代，也即，可改成无线传输接口的用途，但需外接一无线传输模块，并配合增加微处理器的韧体演算法程序(本图中尚未绘示)；另一重置信号输入脚位109，可供电性连接一重置按键或重置装置，经操作后，可输入一重置信号；请搭配参照图1及图2，应用时，是将本发明整合式动作侦测系统预设为主动装置，另一连线的设备，则必需支援SPI传输接口，且需设定为从动装置，其数据格式如下：

11 22 ... NN R BBB    11 22 ... NN R BB

如上：

●11-NN-代表N个惯性感测数据(每个2bytes)；

●R-代表1byte的动作码；

●BBB-代表3bytes的按键/开关状态。

请参阅图3，图中所示，为本发明的另一较佳实施例(二)，如图中所示，UART(RS-232)的输出方式，是以图中的Tx脚位输出数据交换码(AmericanStandard Code Information Interchange，ASCII)的串列数据，传输协定为115200 baud rate、8bits、no parity check，数据格式如下：

“R11112222...nnnnrrbbb...bbbX”

●起头字元“R”代表输出原始数据(Raw data)；

●1111-nnnn-代表N个惯性感测数据，范围0000～4095；

●rr-代表0～(2^m-1)种动作码(例如m＝5时，值为00～31)；

●bbb...bbb-代表n个按键/开关状态(0或1)；

●结束字元“X”代表ASCII串列数据结束。

再请参阅图中所示，本发明与外界标准RS-232接口的连线方式，必需外接一个RS-232的驱动单元20，以作为信号电压转换，再连接一RS-232连接口21，若是外界连线装置为相同微处理器序列产品的UART接口，则不需电压转换。

请参阅图4，图中所示为本发明提供动作码的数字输出方式示意图，如图中所示，是适用于只须动作码数据的简单应用产品，其输出码可预设为0～31，以脚位标示数字输出有效期间，数据输出格式如图中所示，请参照；如上，动作码因预设为0～31，故最多可代表32种动作，有作用的编码需视动作辨识演算法开发程度而定，下列为基本编码的实施例：

0	没有动作	1	左挥	2	右挥
						3	上挥	4	下挥	5	左上挥
6	左下挥	7	右上挥	8	右下挥
						9	前刺	10	后拉	11	打勾
12	画圈

请参阅图5，图中所示为本发明的另一较佳实施例(三)，如图中所示，是将本发明应用在无线传输的遥控架构中，如图，应用时，是将承装有本发明整合式动作侦测系统10的一遥控装置30，作为控制装置(或称操作装置)，其中，是有一无线传输模块301及一按键/开关模块302，分别电性连接于整合式动作侦测系统10；一组设有一微芯片312及另一无线传输模块311的无线传输装置31，是与一电脑32完成电性连接，其中，无线传输装置31是以其微芯片312搭配一韧体演算法程序，用以接收由遥控装置30所发出的动作信号。

请参阅图6，图中所示为本发明的另一较佳实施例(四)，如图中所示，本发明在实施时，是可将所有装置整合在一电路板40上，并可以在电路设计中，预留一C2/JATG接口(Join Test Action Group，JATG)22，作为烧录程序用，原RS-232连接口21、及SPI连接口23，则作为数据序列输出用。

综合上述可知，本发明主要是应用惯性感测技术与辨识演算法，并将之整合成一系统芯片或电子式机板，以系统芯片而言，其至少包括一微处理器单元及一微惯性感测单元，且两者呈电性连接，并搭以复数支脚位，供以和相应用的电子装置呈电性连接，以产生相关的作动及数据传输，其中，微惯性感测单元主要是整合至少一多轴加速度计及一陀螺仪，以使其因电子装置的受操作的载体动作时，依其动作而输出相对应的动作信号，各输出的动作信号是经微处理器单元处理后，由其中一脚位或一个以上的脚位作输出，且输出的模式包括有线及无线；又如本发明所揭示，其也可将所有组成单元整合在一电子基板上，且可搭配多种的规格的输出接口，例如RS-232连接口、SPI连接口、无线传输界面等，以达到符合使用的需求，例如，可将本发明应用在电脑游戏的控制器、会议系统的控制装置、门禁系统的控制装置、汽车防盗系统的控制装置，以及其它与动作侦测相关的装置中；如上，本发明其实施后，确实可达到提供一种实用且易于实现的整合性动作侦测系统的目的，可将之组设在一载体上，以使此载体产生动作的同时，其动作的数据可被转换成一数字信号，并完成相关的输出。

综上所述，本发明具有实用性、新颖性与进步性；申请人依专利法的规定，提出发明专利申请。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种整合式动作侦测系统，装设在一电子装置的一载体中，其特征在于，其包括：

一微惯性感测单元，其包括至少一加速计或至少一陀螺仪，所述的微惯性感测单元用以感测所述载体的动作，并将感测结果以数字信号输出；

一微处理器单元，其储存有动作辨识演算法，所述的动作辨识演算法为一种程序执行码，所述的微处理器单元与所述微惯性感测单元呈电性连接，用以处理所述微惯性感测单元所输出的数字信号，并将所述的数字信号转换成一对应的动作码；以及

复数个电性脚位，其分别电性连接于所述微处理器单元，其中一所述电性脚位输出所述动作码。

2.根据权利要求1所述的整合式动作侦测系统，其特征在于，所述的微惯性感测单元、所述的微处理器单元与所述的复数个电性脚位整合成一电子芯片。

3.根据权利要求2所述的整合式动作侦测系统，其特征在于，所述电子芯片是组设在一电子基板上，并且所述的电子芯片有至少一个的传输接口电性连接于所述电子基板。

4.根据权利要求3所述的整合式动作侦测系统，其特征在于，所述传输接口为一RS-232连接口、SPI连接口或兼具所述RS-232和SPI两者功能的连接口。

5.根据权利要求3所述的整合式动作侦测系统其中，其特征在于，所述传输接口为一无线传输接口。

6.根据权利要求1所述的整合式动作侦测系统，其特征在于，所述至少一电性脚位为一操作装置连接脚位。

7.根据权利要求1所述的整合式动作侦测系统，其特征在于，所述至少一电性脚位为一原始数据输出脚位。

8.根据权利要求1所述的整合式动作侦测系统，其特征在于，所述至少一电性脚位为一动作码输出脚位。

9.根据权利要求1所述的整合式动作侦测系统，其特征在于，所述微处理器单元储存有一惯性感测数据，所述惯性感测数据组数从0至N，且所述惯性感测数据数据精度从10bits至12bits。

10.根据权利要求1所述的整合式动作侦测系统，其特征在于，所述微处理器单元储存有一动作辨识码，其数目从0～2^m-1；同时储存有一按键/开关状态，其数目从0～n个。

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