CN102622082A - 一种基于手机传感器控制电脑的方法 - Google Patents
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Abstract
基于手机传感器控制电脑的方法，建立智能手机与计算机控制信息交互的系统；在智能手机端，首先从手机传感器得到相应的数据，进行数据的过滤拟合，得到动作命令，通过蓝牙传输至电脑端接口；手机主传感器打包消息，通过消息机制，利用流水线pipeline技术，将数据从传感器模块传递给当前模式控制器模块的动作拟合器模块；动作拟合器在初始化时已将预定义的动作初始化并存入动作池中，动作拟合器模块对传感器数据进行动作生成；动作拟合器接收通过消息队列由传感器模块产生的数据消息，并解析为实数数组，对数据通过算法抽象出动作；而在电脑端，通过编辑配置文件，将特定的动作或消息指令映射到某个键盘、鼠标或其他硬件操作，实现手机传感器控制电脑操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于手机传感器的控制电脑的方法。在这种开发方法中，用户手握手机做出相应动作，手机端传感器接收到相应数据，处理器将数据转为抽象的动作接口，利用蓝牙技术传至接收端，控制电脑操作。该方法致力于在不增加硬件设备，不编写额外控制代码的条件下，改善传统的人机交互模式。
背景技术
从硬件条件上看，带有传感器的智能手机不断普及，新一代的智能手机上大多内置了多种传感器，典型的如重力传感器、速度传感器和倾角传感器甚至配置微型陀螺仪，并且提供了良好的接口调用，并且提供了良好的接口调用；这些传感器的信号可以通过接口输出。智能手机中传感器的种类和精度都在不断增加。手机内置传感器的迅猛发展为手机控制电脑提供了良好的硬件支持。现有技术已经就传感器动作等相关数据进行了识别计算和输出。
从软件应用上看，传感器只是把动作等相关数据输出，但最关键的是如何应用好这些数据。现有的用智能手机传感器控制电脑的软件都仅局限于特定的应用内，没有一套能通过简单配置，就能适用于多种应用的手机动作控制电脑的方法。
因此，本方法致力于建立一种能在不增加其他硬件设备的条件下，实现用手机动作控制电脑操作的通用方法。它主要利用将手机动作映射到键盘上某些键的操作，或者鼠标操作的方式实现手机动作对电脑操作的控制。
参考文献如下：
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发明内容
本发明目的是，提出致力于建立一种能在不增加其他硬件设备的条件下，实现用手机动作控制电脑操作的通用方法。它主要利用将手机动作映射到键盘上某些键的操作，或者鼠标操作的方式实现手机动作对电脑操作的控制。尤其是建立智能手机与计算机交互的框架，用手机传感器控制电脑操作。本发明目的在于不增加硬件设备，不编写额外控制代码的条件下，改善传统的人机交互模式。同时，该方法提出一种实现手机动作在计算机端的及时反馈的机制，提供常用的手机端接口，给出一套连接手机和电脑端的接口标准，用户手握手机做出相应动作，手机端传感器接收到相应数据，处理器将数据转为抽象的动作命令接口，利用蓝牙技术传至接收端，控制电脑操作，快速开发如用手机传感器控制电脑游戏、控制幻灯片放映等众多应用。
本发明目的还在于提高智能手机与计算机数据处理与传输的效率，实现手机动作在计算机端的及时反馈、提高智能手机与计算机交互软件开发效率。
为实现本发明的所述目的，本发明技术方案是：基于手机传感器控制电脑的方法，包括如下步骤：
1)建立智能手机与计算机控制信息交互的系统；
到动作命令，通过蓝牙传输至电脑端接口；
步骤1-1.启动手机端系统，
步骤1-2.初始化手机端系统的解释器、蓝牙和控制模块；
步骤1-3.控制模块从传感器模块获取数据；
步骤1-3.1控制模块接受传感器模块的主传感器、若干辅助传感器对应的数据；
步骤1-3.2辅助传感器获得辅助传感器相应数据，给主传感器；
步骤1-3.3主传感器获得本身数据，并通过当前模式获得辅助数据；
步骤1-3.4主传感器打包消息，通过消息机制，利用流水线pipeline技术，将数据从传感器模块传递给当前模式控制器模块的动作拟合器模块；
步骤1-4动作拟合器在初始化时已将预定义的动作初始化并存入动作池中，动作拟合器模块对传感器数据进行动作生成；动作拟合器接收通过消息队列由传感器模块产生的数据消息，并解析为实数数组，对数据通过算法进行处理抽象出动作；
一个简单的例子——如何判断手机倾斜：获取加速度传感器数据，判断重力加速度在某个方向上的分量大小，就可以判断其在某个方向上的倾斜程度；当然也可以使用方向传感器判断倾斜程度；
步骤1-5.动作拟合器模块通过蓝牙传送给电脑端
步骤1-5.1从拟合器获取动作或消息指令，建立一个传输队列；
步骤1-5.2将动作或指令信息通过蓝牙模块传递到电脑端，同时使用了消息机制和流水线pipeline技术；
鼠标或其他硬件操作，实现手机传感器控制电脑操作；
步骤2-1.启动电脑端系统；
步骤2-2.初始化电脑端的解释器、蓝牙和配置模块；
步骤2-3.配置模块对系统文件读取并解析，初始化游戏配置；
步骤2-4.系统从蓝牙模块获取手机端的动作或信息指令
步骤2-5.解释器模块进行解析完成对应动作。
2)提高数据处理与传输的效率，手机动作在计算机端的及时反馈，
为了提高数据处理的效率，该方法采用流水线的技术，即数据获取，数据处理以及数据蓝牙传输交错并行执行，其中每个部分之间的信息传输使用消息队列机制完成的。
本发明的有益效果是：克服现有的用智能手机传感器控制电脑仅局限于特定的应用内，实现一套能通过简单配置，就能适用于多种应用的手机动作控制电脑的方法。在不增加硬件设备，不编写额外控制代码的条件下，改善传统的人机交互模式。另外，该方法还规定了手机动作在计算机端的及时反馈的机制，提高数据处理与传输的效率，实现手机传感器对电脑操作的精确控制。本发明提出的一种基于手机传感器的控制电脑的方法。在这种开发方法中，用户手握手机做出相应动作，手机端传感器接收到相应数据，处理器将数据转为抽象的动作接口，利用蓝牙技术传至接收端，控制电脑操作。在不增加硬件设备，不编写额外控制代码的条件下，改善传统的人机交互模式。同时，该方法提出一种实现手机动作在计算机端的及时反馈的机制，提高数据处理与传输的效率，实现手机传感器对电脑操作的精确控制。
附图说明
图1.手机端系统状态转换图。
图2.电脑端系统转换图。
图3.手机端处理流程图。
图4.电脑端处理流程图。
图5.电脑端模块图。
图6.手机端模块图。
图7.主从传感器协作控制图。
图8.消息队列示意图。
图9.消息定义形式图说明。
具体实施方式
图1说明：
1、系统启动，进行蓝牙连接
2、进行系统设置，包括游戏选择，游戏的按键设置，然后进入游戏
3、传感器在流水线同步机制下产生数据、处理数据，而后将动作信息传给电脑
4、最终断开蓝牙，系统停止。
电脑端系统转换图(图2)说明：
1、系统启动
2、读取配置文件，配置系统信息，配置各游戏动作信息；消息解释器就绪
3、蓝牙连接
4、消息解释器获取数据，并解析，获得动作名称及其数据，根据动作信息以及电脑端配置做出相应动作；以此循环往复。
5、蓝牙断开，系统停止。
消息定义主要用于封装动作、系统行为等信息，并通过蓝牙传送至电脑端。类型包括“系统”和“动作”两种类型，分别表示系统信息和动作信息；“系统”类型的子类型包括“开始游戏”，“终止游戏”等子类型；“动作”类型包括“鼠标动作”，“键盘动作”等子类型；参数为该动作的其他信息。
●手机端软件体系结构
本方法分为手机端部分和电脑端部分，两部分互相合作，完成方法期望达到的目的。本节将从模块层次上描述手机端部分的体系结构
本方法的手机端分为6个模块，分别为启动模块，模式控制模块，蓝牙模块，拟合器模块，消息或动作模块以及传感器模块。模块图如图1所示：各模块分工合作，完成系统任务。系统从启动模块启动，初始化解释器，蓝牙以及控制模块；控制模块从传感器模块获得各种传感器数据，使用拟合模块进行动作拟合，生成某种动作，并通过蓝牙传输给电脑端软件。
本发明的手机端的处理流程图如图3所示
步骤3-1：启动模块负责模块启动系统；
步骤3-2：初始化解释器、蓝牙和控制模块3部分。
步骤3-3：控制模块通过手机传感器模块获得各种传感器数据。
主从传感器协作控制图：
如图7表示传感器间的协作关系，这里传感器模块，有主传感器和辅助传感器2种类型，主传感器负责向模式控制模块传递某时刻各个传感器的数据，辅助传感器仅仅负责提供辅助传感器数据，由主传感器一并传与模式控制器。每个模式包含一个主传感器和若干辅助传感器。传感器获得数据后通过打包为一条消息，并传递给当前模式控制器。例：以主传感器为加速度传感器，辅助传感器为方向传感器为例，由于加速度传感器获得的数据并非为手机运动的实际加速度，而是实际运动加速度与重力加速度(9.8m/s2)在各个方向上的加和，因此我们需要方向信息来消除重力加速度的影响。最终传给模式控制器的传感器数据是一个实数类型的数组，分别为加速度传感器的3个方向上的数据、方向传感器在3个方向上的数据以及一个时间戳。由模式控制器进行计算，进一步获得动作信息。
图8表示传感器与模式控制器之间的数据传递部分，为了提高数据处理的效率，这里采用了流水线的思想，即数据获取，数据处理以及数据蓝牙传输并行执行，其中每个部分之间的信息传输按照图8所示的消息队列机制完成。
图9定义了消息的具体形式。即，一条消息由一个消息头(类型及其子类型)，消息参数(由参数间隔符相隔)以及消息尾构成。
数据的获取来源于传感器模块，模式控制模块在注册传感器后，传感器便可产生数据，通过消息队列，传给控制模块进行处理，在此期间继续获取数据。
数据处理后，将产生的动作交由下一个消息队列，由蓝牙模块进行传输。
通过结构化的、紧凑的协议定义，一方面方便了手机与计算机的信息处理，另一方面提高了信息处理的速度。
步骤3-4：拟合器模块对各种数据进行动作的拟合，生成对应的某种动作或消息。这里使用了享元模式，为动作的产生封装一系列的算法。
步骤3-5：通过蓝牙模块传输给电脑端，这里同样采用了消息队列的思想。
●电脑端软件体系结构
模块图
如图5，电脑端部分分为4个主要模块，分别为系统启动模块，配置模块，蓝牙模块以及消息或动作模块。各模块分工合作，完成系统任务。
系统从主模块启动，初始化解释器，蓝牙以及配置模块；配置模块通过对系统配置文件的读取与解析，启动系统，初始化各个应用的配置，包括各个动作；系统从蓝牙模块获得从手机端接收到的消息，交由解释器模块进行解析，并作出相应操作。
本发明的电脑端的处理流程图如图4。
步骤4-1：主模块负责启动电脑端系统。
步骤4-2：初始化解释器、蓝牙和配置模块。
步骤4-3：配置模块通过对系统配置文件的读取与解析并启动系统，初始化各个应用的配置。动作映射及其他资源设置均配置在xml文件中，xml配置文件的使用，使得系统的可扩展性大大增强。
使用XML配置的方式实现动作与硬件操作的映射，如键盘按键、鼠标移动等。组合动作由简单动作组合而成。手机端在产生动作时，会给每个动作制定一个名字，这个名字与xml配置文件中的名字一致，从而使得手机动作与电脑端的键盘、鼠标等操作对应。
步骤4-4：通过蓝牙模块获取手机端的消息。
步骤4-5：通过解释器模块进行解析和完成相应的系统功能或硬件动作，如键盘按键、鼠标移动等。
本发明方法致力于在不增加任何硬件设备的条件下，改善传统人机交互模式，通过用户自身的运动参与到应用当中，让人有身临其境的感觉，适合普通家庭的娱乐休闲活动。该方法的另一个优点在于我们改变了现有应用软件，而不是特别开发的应用软件的键盘和鼠标控制法，给现有应用软件注入了新的生命力。
Claims (8)
1.基于手机传感器控制电脑的方法，其特征是包括如下步骤：
1)建立智能手机与计算机控制信息交互的系统；
步骤1-1.启动手机端系统，
步骤1-2.初始化手机端系统的解释器、蓝牙和控制模块；
步骤1-3.控制模块从传感器模块获取数据；
步骤1-3.1控制模块接受传感器模块的主传感器、若干辅助传感器对应的数据；
步骤1-3.2辅助传感器获得辅助传感器相应数据，给主传感器；
步骤1-3.3主传感器获得本身数据，并通过当前模式获得辅助数据；
步骤1-3.4主传感器打包消息，通过消息机制，利用流水线pipeline技术，将数据从传感器模块传递给当前模式控制器模块的动作拟合器模块；
步骤1-4.动作拟合器在初始化时已将预定义的动作初始化并存入动作池中，动作拟合器模块对传感器数据进行动作生成；动作拟合器接收通过消息队列由传感器模块产生的数据消息，并解析为实数数组，对数据通过算法进行处理抽象出动作；
步骤1-5.模式控制器通过蓝牙传送由动作拟合器产生的动作给电脑端
步骤1-5.1从动作拟合器获取动作或消息指令，建立一个传输队列；
步骤1-5.2将动作或指令信息通过蓝牙模块传递到电脑端，同时使用了消息机制和流水线pipeline技术；
步骤2-1.启动电脑端系统；
步骤2-2.初始化电脑端的解释器、蓝牙和配置模块；
步骤2-3.配置模块对系统文件读取并解析，初始化游戏配置；
步骤2-4.系统从蓝牙模块获取手机端的动作或信息指令
步骤2-5.解释器模块进行解析完成对应动作。
2.根据权利要求1所述的基于手机传感器的控制电脑的方法，其特征是采用流水线的技术，即数据获取，数据处理以及数据蓝牙传输交错并行执行，其中每个部分之间的信息传输使用消息队列机制完成的。
3.根据权利要求1或2所述的基于手机传感器的控制电脑的方法，其特征是手机端设有6个模块，分别为启动模块，模式控制模块，蓝牙模块，拟合器模块，消息或动作模块以及传感器模块；系统从启动模块启动，初始化解释器，蓝牙以及控制模块；控制模块从传感器模块获得各种传感器数据，使用拟合模块进行动作拟合，生成某种动作，并通过蓝牙传输给电脑端：
步骤3-1：启动模块负责模块启动系统；
步骤3-2：初始化解释器、蓝牙和控制模块3部分；
步骤3-3：控制模块通过手机传感器模块获得各种传感器数据。
4.基于权利要求1或2所述的基于手机传感器的控制电脑的方法，其特征是主从传感器协作控制方法：传感器模块中有主传感器和辅助传感器2种类型，主传感器负责向模式控制模块传递某时刻各个传感器的数据，辅助传感器仅仅负责提供辅助传感器数据，由主传感器一并传与模式控制器。每个模式包含一个主传感器和若干辅助传感器。传感器获得数据后通过打包为一条消息，并传递给当前模式控制器。
5.根据权利要求4所述的基于手机传感器的控制电脑的方法，其特征是传感器与模式控制器之间的数据传递部分，数据处理以及数据蓝牙传输并行执行，每个部分之间的信息传输按消息队列机制完成。
6.根据权利要求4所述的基于手机传感器的控制电脑的方法，其特征是数据的获取来源于传感器模块，模式控制模块在注册传感器后，传感器便可产生数据，通过消息队列，传给控制模块进行处理，在此期间继续获取数据；数据处理后，将产生的动作交由下一个消息队列，由蓝牙模块进行传输。
7.根据权利要求4或5所述的基于手机传感器的控制电脑的方法，其特征是配置模块通过对系统配置文件的读取与解析并启动系统，初始化各个应用的配置；动作映射及其他资源设置均配置在xml文件中；使用XML配置的方式实现动作与硬件操作的映射，如键盘按键、鼠标移动；组合动作由简单动作组合而成；手机端在产生动作时，会给每个动作制定一个名字，这个名字与xml配置文件中的名字一致，从而使得手机动作与电脑端的键盘、鼠标等操作对应。
8.根据权利要求4或5所述的基于手机传感器的控制电脑的方法，其特征是以主传感器为加速度传感器，辅助传感器为方向传感器为例，加速度传感器获得的数据并非为手机运动的实际加速度，实际运动加速度与重力加速度(9.8m/s2)在各个方向上的加和，因此需要方向信息来消除重力加速度的影响；最终传给模式控制器的传感器数据是一个实数类型的数组，分别为加速度传感器的3个方向上的数据、方向传感器在3个方向上的数据以及一个时间戳；由模式控制器进行计算，获得动作信息。
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