CN103713746B - 三维惯性遥控装置的输入方法及三维惯性遥控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维惯性遥控装置的输入方法及三维惯性遥控装置，其输入方法包括步骤：确定三维惯性遥控装置的固定指向，并记录固定指向姿态数据；感测所述三维惯性遥控装置的旋转及位移变化，并记录旋转及位移变化的旋转变化数据及位移变化数据；将固定指向姿态数据、旋转变化数据及位移变化数据组合成一代码，通过数据库查找代码对应的控制指令；发送所述三维惯性遥控装置（100）的控制指令。该输入方法利用固定指向姿态数据、旋转变化数据及位移变化数据处理成控制指令，以实现对其控制的主机进行控制，可以有效减少按键使用的复杂度，使用简单方便且应用范围广。

Description

三维惯性遥控装置的输入方法及三维惯性遥控装置

技术领域

本发明涉及遥控器及其遥控方法，尤其涉及一种三维惯性遥控装置的输入方法及三维惯性遥控装置。

背景技术

现有的三维遥控器或三维远程控制装置等采用加速度传感器和陀螺仪的组合体或加速度传感器、陀螺仪和地磁传感器的组合体来进行三维方向运动轨迹的感测。其中，加速度传感器是一种能够测量重力加速度的电子设备，陀螺仪是一种用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的角运动感测装置，地磁传感器感测磁场和/或地磁场，为三维方向运动轨迹的感测提供绝对参考量。

在现有采用三轴重力加速度传感器和三轴陀螺仪组合的六轴三维遥控器或三维远程控制装置等遥控装置，由于没有绝对参考量，使其不具有绝对方向定位能力。当遥控装置以自体中心轴做左右旋转的状态下，是被遥控装置视为不应该出现的“倾斜”,所以给出了倾斜补偿的算法去做修正,这是因为遥控装置不具备绝对定向能力，并且所能取得到的运动轨迹都是相对的,所以很难分辨这样的旋转行为是有意还是无意行为，因此太容易混淆而产生错误的指令。

为此，出现了利用三轴重力加速度传感器、三轴陀螺仪和三轴地磁传感器的九轴三维遥控器或三维远程控制装置等遥控装置，可以解决上述六轴遥控装置存在的问题，如2010年8月11日公布的申请号为200910105336.3、名称为“控制方法及其装置、系统”的专利，但该专利只是将旋转转化为控制命令，而在实际使用中不仅仅只有旋转，还有直线位移、与可精确重复的特定方向的角度等，因此该专利公开的技术与实际使用有很大的不同，不仅应用范围狭窄，而且使用中也会受到很多限制，没办法实现随心所欲的地步。

此外，现有的三维遥控器或三维远程控制装置等均需要使用按钮、轮和拔动开关来控制三维遥控器或三维远程控制装置选择命令，如2013年7月24日公开的申请号为200710086109.1，名称为控制图形对象的移动的方法及使用该方法的控制装置和2013年1月23日公开的申请号为201220137653.0，名称为一种三维鼠标和三维鼠标系统等专利均需使用滚轮、按键等，相关滚轮、按键等与对应的指令的匹配增加用户使用复杂度，导致用户在使用过程中需要进一步寻找指令对应的滚轮、按键等，使用不方便。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种应用范围广且使用方便的三维惯性遥控装置的输入方法及三维惯性遥控装置。

本发明通过以下技术方案予以实现：一种三维惯性遥控装置的输入方法，通过内置于三维惯性摇控装置中的三轴重力加速度传感器、三轴地磁传感器和/或三轴陀螺仪感测所述三维惯性遥控装置在三维空间中的方位角数据、旋转数据及位移数据；所述输入方法包括以下步骤：

S1：确定三维惯性遥控装置的固定指向，并记录固定指向姿态数据；

S2：感测所述三维惯性遥控装置的旋转及位移变化，并记录旋转及位移变化的旋转变化数据及位移变化数据；

S3：将固定指向姿态数据、旋转变化数据及位移变化数据组合成一代码，通过数据库查找代码对应的控制指令；

S4：发送所述三维惯性遥控装置的控制指令。

优选地，在所述步骤S1中，通过标定键确定所述三维惯性遥控装置的固定指向；或者，

判断所述三维惯性遥控装置在一定时间段内是否处于静止状态，将所述三维惯性遥控装置处于静止状态时的指向，设定为所述三维惯性遥控装置的固定指向。

优选地，在所述步骤S1中，确定三维惯性遥控装置的固定指向，将所述固定指向与预先设置的参考指向进行比对，根据比对结果确定所述三维惯性遥控装置所要遥控的功能。

优选地，所述对比结果包括所述固定指向相对位于所述参考指向的正前、正后、正右、正右、正上、正下以及45度角方向；并且，每一所述比对结果分别对应所述三维惯性遥控装置所遥控的不同功能。

优选地，所述步骤S2包括：先感测所述三维惯性遥控装置的旋转变化数据以判断命令的启动和停止，再感测所述三维惯性遥控装置的位移变化数据以确定命令大小；

其中，所述旋转变化数据包括旋转方向，所述位移变化数据包括位移方向及位移速度；记录旋转及位移变化的旋转变化数据及位移变化数据。

优选地，所述步骤S2包括：先感测所述三维惯性遥控装置的位移变化数据以判断命令的启动和停止，再感测所述三维惯性遥控装置的旋转变化数据以确定命令大小；

其中，所述位移变化数据包括位移方向，所述旋转变化数据包括旋转方向及旋转角度；记录旋转及位移变化的旋转变化数据及位移变化数据。

优选地，所述步骤S2包括：通过开关键控制命令的启动和停止，同时感测所述三维惯性遥控装置的旋转变化数据及位移变化数据以确定命令大小；

其中，所述旋转变化数据包括旋转方向及旋转角度；所述位移变化数据包括位移方向及位移大小，并记录旋转及位移变化的旋转变化数据及位移变化数据。

本发明还提供一种三维惯性遥控装置，包括：

姿态感测单元：用于感测所述三维惯性摇控装置在三维空间中的方位角数据、旋转数据及位移数据；

固定指向单元：用于确定三维惯性遥控装置的固定指向，并记录固定指向姿态数据；

运动感测单元：用于感测所述三维惯性遥控装置的旋转及位移变化，并记录旋转及位移变化的旋转变化数据及位移变化数据；

数据处理单元：用于将固定指向姿态数据、旋转变化数据及位移变化数据组合成一代码，通过数据库查找代码对应的控制指令；

遥控信号发射单元：用于发送所述三维惯性遥控装置的控制指令。

优选地，所述姿态感测单元包括三轴重力加速度传感器、三轴地磁传感器和/或三轴陀螺仪。

优选地，所述三维惯性遥控装置还包括用于存储所述代码及其对应的控制指令的数据库，所述数据库与所述数据处理单元相连。

优选地，所述遥控信号发射单元通过有线数据接口和/或无线网络与所述数据处理单元连接。

优选地，所述三维惯性遥控装置为球型遥控器或球型可嵌于长条形手柄上的遥控器。

本发明的三维惯性遥控装置的输入方法及三维惯性遥控装置相比于现有技术具有如下优点：利用三轴重力加速度传感器、三轴地磁传感器和/或三轴陀螺仪感测该三维惯性遥控装置在三维空间中的方位角数据、旋转数据及位移数据，并且在输入过程中首先确定三维惯性遥控装置的固定指向，使其具有绝对定向能力，保证其遥控定位的准确性，通过固定指向姿态数据、旋转变化数据及位移变化数据组合成一代码并查找其控制指令，以对其控制的主机实施控制，可以有效减少按键使用的复杂度，使用简单方便且应用范围广。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明三维惯性遥控装置的输入方法的流程图。

图2是本发明三维惯性遥控装置的原理方框图。

图中：100、三维惯性遥控装置；110、姿态感测单元；111、三轴重力加速度传感器；112、三轴陀螺仪；113、三轴地磁传感器；120、固定指向单元；130、运动感测单元；140、数据处理单元；150、遥控信号发射单元；160、数据库；200、主机；210、遥控信号接收单元。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1是本发明三维惯性遥控装置的输入方法的流程图。本实施例中，三维惯性遥控装置100上内置有三轴重力加速度传感器111、三轴地磁传感器113和/或三轴陀螺仪112。本方法中，利用三轴重力加速度传感器111对重力加速度敏感的特性，使其作为感测垂直方向的绝对参考标准；利用三轴地磁传感器113对地磁场敏感的特性，使其使用感测水平方向上的绝对参考标准；由于三轴重力加速度传感器111和三轴地磁传感器113能够感测姿态、旋转及位移，因此两种传感器就能够实现本发明目的。利用三轴陀螺仪112感测三维惯性遥控装置100的旋转角速度或角加速度以感测方向的改变，将陀螺仪数据加入进行融合可以提高数据的精度，因此在三维空间上能够确定具有绝对定向能力的参考坐标系，保证其定位精度。

在本发明的三维惯性遥控装置100的输入方法中，使用三轴重力加速度传感器111、三轴地磁传感器113和/或三轴陀螺仪112感测三维惯性遥控器任意时刻在三维空间的方位角数据、旋转数据及位移数据，并进行以下操作：

S1：确定三维惯性遥控装置100的固定指向，并记录固定指向姿态数据，用以确定三维惯性遥控装置100所选择的遥控功能。

三维惯性遥控装置100的固定指定可以通过以下两种方式确定：

其一是通过标定键确定三维惯性遥控装置100的固定指向，即在任意时刻按下标定键，此时三维惯性遥控装置100中的三轴重力加速度传感器111、三轴地磁传感器113和/或三轴陀螺仪112即记录其在三维空间坐标中的空间坐标及姿态角为固定指向姿态数据，记录三维惯性遥控装置100的方位角，方位角为沿遥控装置100轴向的姿态角。

其二是通过判断三维惯性遥控装置100在一定时间段内是否处于静止状态，将三维惯性遥控装置100处于静止状态时的指向，设定为三维惯性遥控装置100的固定指向。即利用三轴重力加速度传感器111、三轴地磁传感器113和/或三轴陀螺仪112实时感测三维惯性遥控装置100某一时刻在三维空间的空间坐标A1（x1,y1,z1）和姿态角，并持续感测一定时间（如3秒，当然该一定时间可以根据需要进行设置）内，三维惯性遥控装置100在三维空间X、Y、Z三个轴上的偏移量均没有超出预设值（如10mm，当然该预设值可以根据需要进行设置），以及姿态角没有变化超出预设值（如10度，当然该预设值可以根据需要进行设置）,则认为三维惯性遥控装置100在三维空间上相对静止，记录此时三维惯性遥控装置100的方位角，方位角为沿遥控装置100轴向的姿态角。

在步骤S1中确定三维惯性遥控装置100的固定指向后，将确定的固定指向与预先设置的参考指向进行比对，根据比对结果确定三维惯性遥控装置100所要遥控的功能。具体地，该固定指向相对于参考指向的对比结果可以是相对位于参考指向的正前、正后、正右、正右、正上、正下以及45度角方向等多个方向，每一比对结果分别对应三维惯性遥控装置100所遥控的不同功能，如可设置固定指向相对于参考指向的正前方为控制音量大小调节；正上方为控制选台大小调节；正左为亮度大小调节等，还可以使其固定指向与鼠标的滚轮、键盘上的任意键（如上下左右箭头、上下翻页键、前进后退键）等映像，使三维惯性遥控装置100可以遥控多种功能。

S2：感测三维惯性遥控装置100的旋转及位移变化，并记录旋转及位移变化的旋转变化数据及位移变化数据。具体地，若在一定时间（如1秒，当然该一定时间可以根据需要自主设置）内，感测到三维惯性遥控装置100的三维空间坐标的变化超出预设值（如10mm,该预设值可以根据需要自主设定）及姿态角的变化超出预设值（如5度，该预设值可以根据需要自主设定），则认定三维惯性遥控装置100发生旋转及位移变化，并记录旋转及位移变化的旋转变化数据及位移变化数据。

以下结合实施例1～3对步骤S2进行详细描述：

实施例1

本实施例以固定指向相对于参考指向的正前方为例，以遥控控制音量大小。

S2-1：先感测三维惯性遥控装置100的旋转变化数据以判断命令的启动和停止，该旋转变化数据为以固定指向为轴心的顺时针或逆时针旋转的旋转方向，如以三维惯性遥控装置100顺时针旋转启动输入命令，以停止顺时针旋转或逆时针旋转为停止输入命令操作。再感测三维惯性遥控装置100的位移变化数据以确定命令大小，该位移变化数据包括位移方向及位移速度，如以向前方向位移为控制音量增加，以向后方向位移为控制音量降低，位移速度控制音量变化大小。最后记录旋转及位移变化过程中的旋转变化数据及位移变化数据。该使用过程中，只需控制三维惯性遥控装置100的旋转方向及位移变化即可实现对音量大小的控制，而无需分别控制不同的滚轮、按键等，使用方便，不仅可以有效减少按键使用的复杂度，而且不会干扰使用中由于寻找按键而中断的灵感或思维，让用户可以更自然顺畅地体验活动乐趣，并且让遥控器真正做到无形的境界，以实现随心所欲地控制主机200进行相关操作。

实施例2

本实施例以固定指向相对于参考指向的正上方为例，以控制选台大小。

S2-2：先感测三维惯性遥控装置100的位移变化数据以判断命令的启动和停止，该位移变化数据为位移方向，如以三维惯性遥控装置100向正上方向的位移启动输入命令，以停止向上运动或向正下方向位移为输入命令的停止。再感测三维惯性遥控装置100的以固定指向为轴心的顺时针或逆时针的旋转变化数据以确定命令大小，该旋转变化数据包括旋转方向及旋转角度、旋转快慢，如以顺时针方向旋转为控制选台频道大小的增加，逆时针旋转方向为控制选台频道的降低，以其旋转角度控制选台频道大小，旋转快慢控制控制频道变化快慢。最后再记录旋转及位移变化的过程中旋转变化数据及位移变化数据。此过程并没有使用滚轮、按键等，因此无需用户熟记相关滚轮、按键与相应控制指令，降低用户使用的复杂度，从而避免出现在使用过程中用户需寻找与控制指令相对应的滚轮、按键等，使用不方便的问题。当然，除了控制选台，同样可以用在其他方面，如控制音量、亮度、对比度等等。

实施例3

本实施例以固定指向相对于参考指向正左方为例，主要应用于游戏界面的控制。

S2-3:本实施例中通过开关键控制命令的启动和停止。再同时感测三维惯性遥控装置100的旋转变化数据及位移变化数据以确定命令大小，该旋转变化数据包括旋转方向及旋转角度、旋转快慢，该位移变化数据包括位移方向及位移大小和移动快慢，同时感测旋转变化数据及位移变化数据可以有效地模拟游戏界面中需要螺旋前进、螺旋后退、螺旋上升及螺旋下降等特别的拳击动作等情况，避免现有的游戏遥控装置中需要同时控制向上、下、左、右四个方位及旋转控制按键等操作带来的不便，其操作简单，可有效降低按键使用的复杂度，不会干扰使用中由于寻找按键而中断的灵感或思维，使用户可以更自动顺畅地体验活动乐趣，以实现随心所欲地控制主机200进行相关操作。最后记录旋转及位移变化的旋转变化数据及位移变化数据。

S3：将步骤S1中记录的固定指向姿态数据、步骤S2中记录的旋转变化数据及位移变化数据组合成一代码，通过内置于三维惯性摇控装置的数据库160查询代码组对应的与三维惯性摇控装置运动对应的数字或仿真按键的控制指令。

具体地，由于步骤S1中的固定指向姿态数据中记录的固定指向可以是相对位于参考指向的正前、正后、正右、正右、正上、正下以及45度角方向等多个方向，对应多种遥控功能，而且步骤S2中的旋转变化数据及位移变化数据也有多种表现形式，每一固定指向姿态数据与每一旋转变化数据及位移变化数据形成一代码，如实施例1中记录下的固定指定向前，顺时针方向旋转及逆时针方向旋转，向正前方位移及位移速度形成一代码，用以控制音量大小。在三维惯性遥控装置100的运动感测过程中，其固定指向姿态数据、旋转变化数据及位移变化数据均有多种情况，其相互结合形成多种代码，每一代码对应一控制指令，因而其应用范围较广，而且利用三维惯性遥控装置100进行控制时，只需控制其运动，三维惯性遥控装置100会根据其运动路径记录下的固定指向姿态数据、旋转变化数据及位移变化数据做出判断，并得出相应的控制指令，此过程并没有使用滚轮、按键等，因此无需用户熟记相关滚轮、按键与相应控制指令，降低用户使用的复杂度，从而避免出现在使用过程中用户需寻找与控制指令相对应的滚轮、按键等，干扰使用中由于寻找按键而中断的灵感或思维的情况的出现，让用户可以更自然顺畅地体验活动乐趣，并且让遥控器真正做到无形的境界，以实现随心所欲地控制主机200进行相关操作。

S4：向主机200发送三维惯性遥控装置100的控制指令。可以理解地，主机200可以是电脑、电视等设备，该机200上设有用以接收控制指令的遥控信号接收单元210。

可以理解地，本方法中，步骤S1～S3中的一定时间（如3秒、1秒）、位移偏移量（如10mm）、方位角角度变化以及旋转角度变化的预设值（如10度）等参数细节可以根据用户使用习惯自主设定，以方便用户的使用。具体地，其中的一定时间、偏移量、预设值以及本方案中提及的固定指向姿态数据、旋转及位移变化数据、分辨率、中心死区旋转速度应对刻度等可以影响控制指令的参数可以通过远程由被控系统经过无线或有线设置以控制三维惯性遥控装置100中的控制方式中的细节参数的设置以确定。并且，细节参数的设置可以由主机200根据其应用软件及应用环境的不同自主设置，以达到最好的体验后果，如在游戏界面中，需要使其遥控指令的操作更加快捷，因此可以通过设置相应参数细节，使其满足用户的需求。

更进一步地，为了避免旋转控制功能、方位控制功能以及位移控制功能在用户在不熟悉的状况下容易出现混淆，还可以通过主机200控制三维惯性遥控装置100单独控制开启或关闭旋转控制功能、方位控制功能以及位移控制功能，以进一步方便用户使用。具体地，由于三维惯性遥控装置100是通过利用内置的三轴重力加速度传感器111、三轴地磁传感器113和/或三轴陀螺仪112感测方位角、旋转及位移数据变化的连续数据，因此可以直接输入连续数据或将连续数据通过设定门限值将其变成开关量以实现对其旋转控制功能、方位控制功能以及位移控制功能的开启或关闭的控制。

三维惯性遥控装置100的输入方法利用内置的三轴重力加速度传感器111、三轴地磁传感器113和/或三轴陀螺仪112感测三维惯性遥控装置100在三维空间中的方位角数据、旋转数据及位移数据，并且整个命令输入过程首先确定三维惯性遥控装置100的固定指向，使其具有绝对定向能力，保证其遥控定位的准确性。通过固定指向姿态数据、旋转变化数据及位移变化数据组合成一代码并查找其控制指令（如命令字），以对其控制的目标装置（主机200）实施控制，可以有效减少按键使用的复杂度，而且不会干扰在使用中由于寻找按键而中断的灵感或思维，让用户更自然顺畅地体验活动乐趣，并且让遥控器真正做到无形的境界，使用简单方便且应用范围广。

本发明还提供一种三维惯性遥控装置100，如图2所示，三维惯性遥控装置100包括顺序连接的姿态感测单元110、固定指向单元120、运动感测单元130、数据处理单元140以及遥控信号发射单元150。使用姿态感测单元110实时感测三维惯性遥控装置100的方位角数据、旋转数据及位移数据，充分利用三维参数，保证其定位精度，利用固定指向单元120和运动感测单元130分别固定指向姿态数据、运动中旋转及位移变化数据，再利用数据处理单元140将固定指向姿态数据、旋转及位移变化处理成与三维惯性遥控装置100运动对应的控制指令，其过程无需使用滚轮、按键与其对应的指令的匹配关系等，使用方便且应用范围广。

姿态感测单元110为内置于三维惯性遥控装置100上三轴重力加速度传感器111、三轴地磁传感器113和/或三轴陀螺仪112，用于感测三维惯性摇控装置在三维空间中的方位角数据、旋转数据及位移数据。三轴重力加速度传感器111对重力加速度敏感的特性，使其作为感测垂直方向的绝对参考标准；利用三轴地磁传感器113对地磁场敏感的特性，使其使用感测水平方向上的绝对参考标准，两种数据融合计算，垂直和水平的姿态、旋转、位移都能感测；当然要想得到更高精度，还可以再增加三维陀螺仪，利用三轴陀螺仪112感测三维惯性遥控装置100的旋转角速度或角加速度以感测方向的改变，因此在三维空间上能够确定具有绝对定向能力的参考坐标系，保证其定位精度。在本发明的三维惯性遥控装置100的输入方法中，使用三轴重力加速度传感器111、三轴地磁传感器113和/或三轴陀螺仪112感测三维惯性遥控器任意时刻在三维空间的方位角数据、旋转数据及位移数据。

固定指向单元120用于确定三维惯性遥控装置100的固定指向，并记录固定指向姿态数据，以确定三维惯性遥控装置100所选择的遥控功能。

三维惯性遥控装置100的固定指定可以通过以下两种方式确定：

其一是通过标定键确定三维惯性遥控装置100的固定指向，即在任意时刻按下标定键，此时三维惯性遥控装置100中的三轴重力加速度传感器111、三轴地磁传感器113和/或三轴陀螺仪112即记录其在三维空间坐标中的空间坐标及姿态角为固定指向姿态数据，记录三维惯性遥控装置100的方位角，方位角为沿遥控装置100轴向的姿态角。

其二是通过判断三维惯性遥控装置100在一定时间段内是否处于静止状态，将三维惯性遥控装置100处于静止状态时的指向，设定为三维惯性遥控装置100的固定指向。即利用三轴重力加速度传感器111、三轴地磁传感器113和/或三轴陀螺仪112实时感测三维惯性遥控装置100某一时刻在三维空间的空间坐标A1（x1,y1,z1）和姿态角，并持续感测一定时间（如3秒，当然该一定时间可以根据需要进行设置）内，三维惯性遥控装置100在三维空间X、Y、Z三个轴上的偏移量均没有超出预设值（如10mm，当然该预设值可以根据需要进行设置），以及姿态角没有变化超出预设值（如10度，当然该预设值可以根据需要进行设置）,则认为三维惯性遥控装置100在三维空间上相对静止，记录此时三维惯性遥控装置100的方位角，方位角为沿遥控装置100轴向的姿态角。

在利用固定指向单元120确定三维惯性遥控装置100的固定指向后，将确定的固定指向与预先设置的参考指向进行比对，根据比对结果确定三维惯性遥控装置100所要遥控的功能。具体地，该固定指向相对于参考指向的对比结果可以是相对位于参考指向的正前、正后、正右、正右、正上、正下以及45度角方向等多个方向，每一比对结果分别对应三维惯性遥控装置100所遥控的不同功能，如可设置固定指向相对于参考指向的正前方为控制音量大小调节；正上方为控制选台大小调节；正左为亮度大小调节等，还可以使其固定指向与鼠标的滚轮、键盘上的任意键（如上下左右箭头、上下翻页键、前进后退键）等映像，使三维惯性遥控装置100可以遥控多种功能。

运动感测单元130用于感测所述三维惯性遥控装置100的旋转及位移变化，并记录旋转及位移变化的旋转变化数据及位移变化数据。具体地，若在一定时间（如1秒，当然该一定时间可以根据需要自主设置）内，感测到三维惯性遥控装置100的三维空间坐标的变化超出预设值（如10mm,该预设值可以根据需要自主设定）及姿态角的变化超出预设值（如5度，该预设值可以根据需要自主设定），则认定三维惯性遥控装置100发生旋转及位移变化，并记录旋转及位移变化的旋转变化数据及位移变化数据。

如在固定指向单元120确定正向前的用以控制音量大小的固定指向时，利用运动感测单元130先感测三维惯性遥控装置100的旋转变化数据以判断命令的启动和停止，该旋转变化数据为以固定指向为轴心的顺时针或逆时针旋转的旋转方向，如以三维惯性遥控装置100顺时针旋转启动输入命令，以停止顺时针旋转或逆时针旋转停止输入命令操作。再感测三维惯性遥控装置100的位移变化数据以确定命令大小，该位移变化数据包括位移方向及位移速度，如以向前方向位移为控制音量增加，以向后方向位移为控制音量降低，位移速度控制音量变化大小。最后记录旋转及位移变化过程中的旋转变化数据及位移变化数据。该使用过程中，只需控制三维惯性遥控装置100的旋转方向及位移变化即可实现对音量大小的控制，该过程操作简单，不会干扰使用中由于寻找按键而中断的灵感或思维，让用户可以更自然顺畅地体验活动乐趣，并且让遥控器真正做到无形的境界，以实现随心所欲地控制主机200进行相关操作。

数据处理单元140：用于将利用固定指向单元120确定的固定指向姿态数据、运动感测单元130记录的旋转变化数据及位移变化数据组合成一代码，通过内置于三维惯性摇控装置的数据库160查询代码组对应的与三维惯性摇控装置运动对应的数字或仿真按键的控制指令。

由于固定指向单元120确定的固定指向可以是相对位于参考指向的正前、正后、正右、正右、正上、正下以及45度角方向等多个方向，对应多种遥控功能，而且运动感测单元130记录的旋转变化数据及位移变化数据也有多种表现形式，每一固定指向姿态数据与每一旋转变化数据及位移变化数据形成一代码，如数据处理单元140将固定指定向前，顺时针方向旋转及逆时针方向旋转，向正前方位移及位移速度等特征形成一代码，用以控制音量大小。在三维惯性遥控装置100的运动感测过程中，其固定指向姿态数据、旋转变化数据及位移变化数据均有多种情况，其相互结合形成多种代码，每一代码对应一控制指令，因而其应用范围较广，而且利用三维惯性遥控装置100进行控制时，只需控制其运动，三维惯性遥控装置100会根据其运动路径记录下的固定指向姿态数据、旋转变化数据及位移变化数据做出判断，并得出相应的控制指令，此过程并没有使用滚轮、按键等，因此无需用户熟记相关滚轮、按键与相应控制指令，降低用户使用的复杂度，从而避免出现在使用过程中用户需寻找与控制指令相对应的滚轮、按键等，干扰使用中由于寻找按键而中断的灵感或思维的情况的出现，让用户可以更自然顺畅地体验活动乐趣，并且让遥控器真正做到无形的境界，以实现随心所欲地控制主机200进行相关操作。

三维惯性遥控装置100上还设有用于存储代码及其对应的控制指令的数据库160，数据库160与数据处理单元140相连，使用数据处理单元140对固定指定姿态数据、旋转及位移变化数据进行处理时得到代码时，即可查询到与其相对应的数字或仿真按键的控制指令。

遥控信号发射单元150通过有线数据接口和/或无线网络与数据处理单元140连接，用于向主机200发送三维惯性遥控装置100的控制指令。具体来说，数据处理单元140将固定指向姿态数据、旋转及位移变化数据形成的代码转化形成控制指令后，使用与其通过有线数据接口和/或无线网络连接的遥控信号发送给三维惯性遥控装置100所控制的主机200，如电脑、电视等设备，此过程并没有使用滚轮、按键等，因此无需用户熟记相关滚轮、按键与相应控制指令，从而避免出现在使用过程中用户需寻找与控制指令相对应的滚轮、按键等，使用不方便，无法实现随心所欲地控制主机200的问题。

可以理解地，三维惯性遥控装置100中的一定时间（如3秒、1秒）、位移偏移量（如10mm）、方位角角度变化以及旋转角度变化的预设值（如10度）等参数细节可以根据用户使用习惯自主设定，以方便用户的使用。具体地，其中的一定时间、偏移量、预设值以及本方案中提及的固定指向姿态数据、旋转及位移变化数据、分辨率、中心死区旋转速度应对刻度等可以影响控制指令的参数可以通过远程由被控系统经过无线或有线设置以控制三维惯性遥控装置100中的控制方式中的细节参数的设置以确定。而且细节参数的设置可以由主机200根据其应用软件及应用环境的不同自主设置，以达到最好的体验后果，如在游戏界面中，需要使其遥控指令的操作更加快捷，因此可以通过设置相应参数细节，使其满足用户的需求。

更进一步地，为了避免旋转控制功能、方位控制功能以及位移控制功能在用户在不熟悉的状况下容易出现混淆，还可以通过主机200控制三维惯性遥控装置100单独控制开启或关闭旋转控制功能、方位控制功能以及位移控制功能，以进一步方便用户使用。具体地，由于三维惯性遥控装置100是通过利用内置的三轴重力加速度传感器111、三轴地磁传感器113和/或三轴陀螺仪112感测其连续的方位角、旋转及位移数据变化的连续数据，因此可以直接输入连续数据或将连续数据通过设定门限值将其变成开关量以实现对其旋转控制功能、方位控制功能以及位移控制功能的开启或关闭的控制。

由于现有长条型遥控器在使用旋转控制功能时若转动角度大，而用户又不太熟悉使用技巧时，会使用户使用时感到别扭。因此，本方案中提供的三维惯性遥控装置100为球型遥控器或球型可嵌于长条形手柄上的遥控器，以避免使用常规的长条型遥控器其旋转角度控制困难，用户使用不方便。具体地，三维惯性遥控装置100可以采用球型结构或将球型控制器放置在长条型遥控器一端的碗状窟窿内，放置在长条型遥控器一端的碗状窟窿内的球型控制器可沿水平方向左旋或右旋（即逆时针旋转或顺时针旋转），也可以沿垂直方向旋转（即朝向地面方向左旋或右旋），以避免长条型遥控器被手臂限制住旋转角度的问题，可以轻易实现720度以上角度旋转，如同现有的鼠标滚轮一般滚动角度无限。本方案中采用球型或球型可嵌于长条形手柄的遥控器，使其方位角的角度变化以及旋转角度有多种，并结合位移的变化，使其固定指定姿态数据、旋转及位移变化数据有有多种组合，相应地，也有多种对应的控制指令，使其应用范围广。更进一步地，在三维惯性遥控装置100不使用旋转控制功能时，可由其主机200系统发出模式控制指令，将球型摇控器锁定在长条型遥控器的窟窿中，直接拿起带有球型控制器的长条形遥控器进行其他操控。

本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换和等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (7)

1.一种三维惯性遥控装置的输入方法，其特征在于：通过内置于三维惯性摇控装置中的三轴重力加速度传感器(111)、三轴地磁传感器(113)和/或三轴陀螺仪(112)感测所述三维惯性遥控装置(100)在三维空间中的方位角数据、旋转数据及位移数据；所述输入方法包括以下步骤：

S1：确定三维惯性遥控装置(100)的固定指向，并记录固定指向姿态数据；

S2：感测所述三维惯性遥控装置(100)的旋转及位移变化，并记录旋转及位移变化的旋转变化数据及位移变化数据；

S3：将固定指向姿态数据、旋转变化数据及位移变化数据组合成一代码，通过数据库(160)查找代码对应的控制指令；

S4：发送所述三维惯性遥控装置(100)的控制指令；

其中，在所述步骤S1中，通过标定键确定所述三维惯性遥控装置(100)的固定指向；或者，

判断所述三维惯性遥控装置(100)在一定时间段内是否处于静止状态，将所述三维惯性遥控装置(100)处于静止状态时的指向，设定为所述三维惯性遥控装置(100)的固定指向；

且在所述步骤S1中，确定三维惯性遥控装置(100)的固定指向，将所述固定指向与预先设置的参考指向进行比对，根据比对结果确定所述三维惯性遥控装置(100)所要遥控的功能；

其中，所述对比结果包括所述固定指向相对位于所述参考指向的正前、正后、正右、正右、正上、正下以及45度角方向；并且，每一所述比对结果分别对应所述三维惯性遥控装置(100)所遥控的不同功能。

2.根据权利要求1所述的三维惯性遥控装置的输入方法，其特征在于：所述步骤S2包括：先感测所述三维惯性遥控装置(100)的旋转变化数据以判断命令的启动和停止，再感测所述三维惯性遥控装置(100)的位移变化数据以确定命令大小；

其中，所述旋转变化数据包括旋转方向，所述位移变化数据包括位移方向及位移速度；记录旋转及位移变化的旋转变化数据及位移变化数据。

3.根据权利要求1所述的三维惯性遥控装置的输入方法，其特征在于：所述步骤S2包括：先感测所述三维惯性遥控装置(100)的位移变化数据以判断命令的启动和停止，再感测所述三维惯性遥控装置(100)的旋转变化数据以确定命令大小；

其中，所述位移变化数据包括位移方向，所述旋转变化数据包括旋转方向及旋转角度；记录旋转及位移变化的旋转变化数据及位移变化数据。

4.根据权利要求1所述的三维惯性遥控装置的输入方法，其特征在于：所述步骤S2包括：通过开关键控制命令的启动和停止，同时感测所述三维惯性遥控装置(100)的旋转变化数据及位移变化数据以确定命令大小；

其中，所述旋转变化数据包括旋转方向及旋转角度；所述位移变化数据包括位移方向及位移大小，并记录旋转及位移变化的旋转变化数据及位移变化数据。

5.一种三维惯性遥控装置，其特征在于：包括：

姿态感测单元(110)：用于感测所述三维惯性摇控装置在三维空间中的方位角数据、旋转数据及位移数据；

固定指向单元(120)：用于确定三维惯性遥控装置(100)的固定指向，并记录固定指向姿态数据；

运动感测单元(130)：用于感测所述三维惯性遥控装置(100)的旋转及位移变化，并记录旋转及位移变化的旋转变化数据及位移变化数据；

数据处理单元(140)：用于将固定指向姿态数据、旋转变化数据及位移变化数据组合成一代码，通过数据库(160)查找代码对应的控制指令；

遥控信号发射单元(150)：用于发送所述三维惯性遥控装置(100)的控制指令；

其中，所述姿态感测单元(110)包括三轴重力加速度传感器(111)、三轴地磁传感器(113)和/或三轴陀螺仪(112)；

所述三维惯性遥控装置(100)还包括用于存储所述代码及其对应的控制指令的数据库(160)，所述数据库(160)与所述数据处理单元(140)相连。

6.根据权利要求5所述的三维惯性遥控装置，其特征在于：所述遥控信号发射单元(150)通过有线数据接口和/或无线网络与所述数据处理单元(140)连接。

7.根据权利要求5所述的三维惯性遥控装置，其特征在于：所述三维惯性遥控装置(100)为球型遥控器或球型可嵌于长条形手柄上的遥控器。