CN110225198A - 一种基于智能手机惯性传感器的家用电器控制方法 - Google Patents

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张乐
李向伟
陆泽通
王娟
郑刚
程彦玲
王渊
史学宪
傅玺霏
姚群
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Abstract

本发明公开了一种基于智能手机惯性传感器的家用电器控制方法，包括步骤：智能手机内置的惯性传感器采集智能手机运动轨迹数据；将采集到的智能手机运动轨迹数据进行预处理；构建基于智能手机运动轨迹数据的数据集；建立智能手机运动轨迹识别模型，训练智能手机运动轨迹识别模型；智能手机运动轨迹识别模型识别用户在三维空间画出的阿拉伯数字，转换为控制信号，并且将所述控制信号发送到连接家用电器的控制器。本发明可以解决家用电器或家庭照明设备被快速打开或关闭的功能，解决了紧急情况需要开启或关闭家庭设备的需求，利用手势识别算法改变传统家用设备依靠机械式开关的作法，使家用设备智能化，增强用户体验的效果。

Description

一种基于智能手机惯性传感器的家用电器控制方法
技术领域
本发明涉及智能家电领域，尤其涉及一种基于智能手机惯性传感器的家用电器控制方法。
背景技术
目前，家用电器设备的控制主要有三类：机械按钮开关、声控开关和光控开关。其中，机械按钮开关因其高稳定性和低成本，而被广泛地应用于实际生活中，但其必须要用户近距离操作，用户体验差，缺乏人性化；声控开关及光控开关对外界环境较为依赖，容易受到环境因素的干扰，难以得到广泛应用。
发明内容
为克服现有技术的不足，解决家用电器设备快速打开或关闭的问题，解决紧急情况需要开启或关闭的需求，本发明提出一种基于智能手机惯性传感器的家用电器控制系统，利用手势识别算法改变传统家用电器设备依靠机械式开关的作法，使家用电器设备智能化，增强用户体验的效果。
本发明的技术方案是这样实现的：一种基于智能手机惯性传感器的家用电器控制方法，包括步骤
S1：用户手握智能手机在三维空间画出阿拉伯数字，智能手机内置的惯性传感器采集智能手机运动轨迹数据；
S2：将采集到的智能手机运动轨迹数据进行预处理，剔除无关数据，进行数据规整，将数据归一化，去除重力和加速度分量；
S3：构建基于智能手机运动轨迹数据的数据集；
S4：利用TensorFlow建立智能手机运动轨迹识别模型，使用所述基于智能手机运动轨迹数据的数据集训练智能手机运动轨迹识别模型；
S5：内置于智能手机的智能手机运动轨迹识别模型识别用户在三维空间画出的阿拉伯数字，转换为控制信号，并且将所述控制信号发送到连接家用电器的控制器。
进一步地，步骤S1-S5中所述智能手机至少包括三轴加速度传感器和三轴陀螺仪。
进一步地，步骤S1中所述阿拉伯数字为“1”或者“0”，其中“0”为开启动作，“1”为关闭动作。
进一步地，步骤S5所述的连接家电设备的控制器通过蓝牙模块或者WiFi模块连接所述智能手机。
进一步地，步骤S1所述阿拉伯数字为多个，每个阿拉伯数字代表不同的家电设备的开关状态和/或家用电器的不同的工作状态。
进一步地，步骤S5中所述家用电器为家庭照明设备。
更进一步地，步骤S1中所述阿拉伯数字为“1”或者“0”，其中“0”为开灯动作，“1”为关灯动作。
更进一步地，步骤S1所述阿拉伯数字为多个，每个阿拉伯数字代表不同的照明设备的开关状态和/或照明设备的不同的发光模式。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明可以解决家电设备被快速打开或关闭的功能，解决了紧急情况需要开启设备或关闭的需求，同时，可以利用手势识别算法改变传统家电设备依靠机械式开关的作法，使家用电器智能化，增强用户体验的效果。
附图说明
图1是本发明一种基于智能手机惯性传感器的家用电器控制方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以本发明的一个实施例，对家庭照明设备的控制为例，请参见图1，本发明一种基于智能手机惯性传感器的家庭照明设备控制方法，包括步骤
S1：用户手握智能手机在三维空间画出阿拉伯数字，智能手机内置的惯性传感器采集智能手机运动轨迹数据；
S2：将采集到的智能手机运动轨迹数据进行预处理，剔除无关数据，进行数据规整，将数据归一化，去除重力和加速度分量；
S3：构建基于智能手机运动轨迹数据的数据集；
S4：利用TensorFlow建立智能手机运动轨迹识别模型，使用所述基于智能手机运动轨迹数据的数据集训练智能手机运动轨迹识别模型；
S5：内置于智能手机的智能手机运动轨迹识别模型识别用户在三维空间画出的阿拉伯数字，转换为控制信号，并且将所述控制信号发送到连接照明设备的控制器。
在本发明的一个实施例中，步骤S1中所述阿拉伯数字为“1”或者“0”，其中“0”为开灯动作，“1”为关灯动作。可以理解的是，阿拉伯数字可以为多个，每个阿拉伯数字都可以代表照明设备的开关状态或发光模式，如发光强度由低到高，或者发出的光为红光、绿光、蓝光等。
下面以步骤S1中阿拉伯数字为阿拉伯数字为“1”或者“0”为例，对本发明的具体实施方式进行说明。
1.智能手机运动轨迹数据采集
数据采集人员手握智能手机在三维空间中画阿拉伯数字‘0’，‘1’，智能手机内置的惯性传感器(三轴加速度传感器和三轴陀螺仪)采集智能手机运动轨迹数据。所述采集人员可以为用户，用户不同，其在三维空间内画出阿拉伯数字的习惯也不同，可以理解的是，采集到的智能手机运动轨迹数据可以是特定用户的特殊习惯画出的三维空间数字信息数据。，可以理解的是，每个阿拉伯数字也可以代表一种家用电器的开关状态或照明设备的开关状态或发光模式。
2.数据预处理和构建智能手机运动轨迹数据集
将采集的智能手机运动轨迹数据进行一系列数据预处理：剔除无关数据，数据规整，归一化，去除重力，加速度分量。
3.构建基于智能手机运动轨迹数据的数据集。
4.利用TensorFlow建立模型并训练模型
建立智能手机运动轨迹识别模型，并用构建的智能手机运动轨迹数据集训练模型，最终得到能够识别智能手机运动轨迹的识别模型。
当家电设备关闭的时候，智能手机仅仅保持惯性传感器处于待机模式，当使用者手持智能手机画阿拉伯数字‘0’的的时候，智能手机开始采集自身运动轨迹并且运行手势识别模型进行识别，通过自身WiFi(或蓝牙)的功能将识别的内容发送到照明设备控制器的WiFi(或蓝牙)接收模块上，接收模块将接收到的内容发送到家电设备的控制器上，启动所述控制器，控制器最终接收到阿拉伯数字‘0’(‘0’表示控制器将执行“开灯”的动作)，家电设备被全部唤醒进入工作模式；反之，照明设备处于工作状态的时候，使用者手持智能手机画阿拉伯数字‘1’的时候，智能手机开始采集自身运动轨迹并且运行手势识别模型进行识别，通过自身WiFi(或蓝牙)功能将识别的内容发送到家电设备控制器的WiFi(或蓝牙)接收模块上，接收模块将接收到的内容发送到家电设备的控制器上，启动所述控制器，控制器执行接收到的阿拉伯数字‘1’(‘1’表示控制器将执行“关灯”的动作)，家电设备的控制系统会进入睡眠状态，智能手机仅保留极低功耗的所述加速度计在待机模式感知行为动作的中断。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于智能手机惯性传感器的家用电器控制方法，其特征在于，包括步骤
S1：用户手握智能手机在三维空间画出阿拉伯数字，智能手机内置的惯性传感器采集智能手机运动轨迹数据；
S2：将采集到的智能手机运动轨迹数据进行预处理，剔除无关数据，进行数据规整，将数据归一化，去除重力和加速度分量；
S3：构建基于智能手机运动轨迹数据的数据集；
S4：利用TensorFlow建立智能手机运动轨迹识别模型，使用所述基于智能手机运动轨迹数据的数据集训练智能手机运动轨迹识别模型；
S5：内置于智能手机的智能手机运动轨迹识别模型识别用户在三维空间画出的阿拉伯数字，转换为控制信号，并且将所述控制信号发送到连接家用电器的控制器。
2.如权利要求1所述的基于智能手机惯性传感器的家用电器控制方法，其特征在于，步骤S1-S5中所述智能手机至少包括三轴加速度传感器和三轴陀螺仪。
3.如权利要求1所述的基于智能手机惯性传感器的家用电器控制方法，其特征在于，步骤S1中所述阿拉伯数字为“1”或者“0”，其中“0”为开启动作，“1”为关闭动作。
4.如权利要求1所述的基于智能手机惯性传感器的家用电器控制方法，其特征在于，步骤S5所述的连接家电设备的控制器通过蓝牙模块或者WiFi模块连接所述智能手机。
5.如权利要求1所述的基于智能手机惯性传感器的家用电器控制方法，其特征在于，步骤S1所述阿拉伯数字为多个，每个阿拉伯数字代表不同的家电设备的开关状态和/或家用电器的不同的工作状态。
6.如权利要求1所述的基于智能手机惯性传感器的家用电器控制方法，其特征在于，步骤S5中所述家用电器为家庭照明设备。
7.如权利要求6所述的基于智能手机惯性传感器的家用电器控制方法，其特征在于，步骤S1中所述阿拉伯数字为“1”或者“0”，其中“0”为开灯动作，“1”为关灯动作。
8.如权利要求6所述的基于智能手机惯性传感器的家用电器控制方法，其特征在于，步骤S1所述阿拉伯数字为多个，每个阿拉伯数字代表不同的照明设备的开关状态和/或照明设备的不同的发光模式。
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