CN113504749B - 基于uwb的设备控制方法和装置、控制设备、存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于UWB的设备控制方法和装置、控制设备、存储介质，其中方法包括：获取控制设备的指向方向；接收周围环境中响应设备发送的UWB信号；根据UWB信号和指向方向确定控制设备所指向的响应设备以作为主响应设备，并向主响应设备发送控制指令，以便主响应设备根据控制指令对自身以及其它响应设备进行相应控制。由此由此，能够实现响应设备之间的智能切换，实现设备的智能控制，进而提高用户体验满意度。

Description

基于UWB的设备控制方法和装置、控制设备、存储介质

技术领域

本申请涉及物联网控制技术领域，特别是涉及一种基于UWB的设备控制方法和装置、控制设备、存储介质。

背景技术

传统的控制设备与响应设备之间主要采用一对一的控制方式，例如一个遥控器控制一个设备。但是对于物联网网络来说，设备种类和数量都急剧增加，因此采用传统的一个控制设备对应一个响应设备的方式，会存在响应设备之间切换不方便的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够实现响应设备之间的智能切换的基于UWB的设备控制方法和装置、控制设备、存储介质。

本申请实施例提供了一种基于UWB的设备控制方法，应用于控制设备，方法包括：获取控制设备的指向方向；接收周围环境中响应设备发送的UWB信号；根据UWB信号和指向方向确定控制设备所指向的响应设备以作为主响应设备，并向主响应设备发送控制指令，以便主响应设备根据控制指令对自身以及其它响应设备进行相应控制。

在一个实施例中，控制设备中设置有磁场传感器，获取控制设备的指向方向，包括：根据磁场传感器的输出信号，获取控制设备的指向方向。

在一个实施例中，根据UWB信号和指向方向确定控制设备所指向的响应设备以作为主响应设备，包括：根据UWB信号获取响应设备相对控制设备的角度和距离；如果距离处于预设距离范围内、且角度与指向方向对应的角度之间的差值处于预设角度范围内，则确定该响应设备为控制设备所指向的响应设备，并将该响应设备作为主响应设备。

在一个实施例中，在向主响应设备发送控制指令之前，还包括：根据UWB信号获取主响应设备相对控制设备的角度和距离；根据角度和距离获取控制指令。

在一个实施例中，根据角度和距离获取控制指令，包括：对角度和距离加权求和；根据加权求和结果获取控制指令。

在一个实施例中，根据加权求和结果获取控制指令，包括：对加权求和结果进行控制指令映射，得到控制指令。

在一个实施例中，采用线性插值算法对加权求和结果进行控制指令映射，得到控制指令。

本申请实施例提供了一种基于UWB的设备控制装置，应用于控制设备，装置包括：获取模块，用于获取控制设备的指向方向；通信模块，用于接收周围环境中响应设备发送的UWB信号；确定模块，用于根据UWB信号和指向方向确定控制设备所指向的响应设备以作为主响应设备；控制模块，用于向主响应设备发送控制指令，以便主响应设备根据控制指令对自身以及其它响应设备进行相应控制。

本申请实施例提供了一种控制设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的基于UWB的设备控制方法的步骤。

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的基于UWB的设备控制方法的步骤。

上述基于UWB的设备控制方法和装置、控制设备、存储介质，通过获取控制设备的指向方向，并接收周围环境中响应设备发送的UWB信号，以及根据UWB信号和指向方向确定控制设备所指向的响应设备以作为主响应设备，并向主响应设备发送控制指令，以便主响应设备根据控制指令对自身以及其它响应设备进行相应控制，由此，能够实现响应设备之间的智能切换，实现设备的智能控制，进而提高用户体验满意度。

附图说明

图1为一个实施例中基于UWB的设备控制方法方法的应用环境图；

图2为一个实施例中基于UWB的设备控制方法的流程示意图；

图3为一个实施例中基于UWB的设备控制装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供的基于UWB(Ultra-Wide Band，超宽带)的设备控制方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，控制设备102基于UWB技术可以与多个响应设备104进行通信。控制设备102获取自身的指向方向，并接收周围环境中响应设备104发送的UWB信号，以及根据UWB信号和指向方向确定自身所指向的响应设备104以作为主响应设备，并向主响应设备发送控制指令，以便主响应设备根据控制指令对自身以及其它响应设备进行相应控制。其中，控制设备102是指通过发送指令控制其它设备按要求工作的设备，可以但不限于是遥控器、个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备，响应设备104是指接收控制设备的指令，实现相应功能的设备，可以但不限于是各种空调、冰箱、窗帘等设备，并且控制设备102和响应设备104均支持UWB测距功能。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种基于UWB的设备控制方法，以该方法应用于图1中的控制设备为例进行说明，可包括以下步骤：

步骤S202，获取控制设备的指向方向。

需要说明的是，本申请的基于UWB的设备控制方法包括设备智能切换，设备智能切换是指无需用户操作响应设备，通过控制设备自动完成响应设备之间的切换。

具体来说，当一个控制设备控制多个响应设备时，只需用户将控制设备从原响应设备朝向新的响应设备即可，如图1所示，当用户想要通过控制设备控制最左侧的响应设备时，只需用户将控制设备从原响应设备(即当前正在控制的响应设备，如最右侧的响应设备)朝向最左侧的响应设备即可，该最左侧的响应设备即为新的响应设备。在控制设备朝向新的响应设备时，控制设备获取自身的指向方向。

作为一种示例，控制设备中设置有磁场传感器，获取控制设备的指向方向，包括：根据磁场传感器的输出信号，获取控制设备的指向方向。具体来说，当控制设备转向时，控制设备内设置的磁场传感器会感应到周围的磁场变化，并将磁信号转换为电信号输出，此时控制设备根据磁场传感器输出的电信号即可获得自身的指向方向。

步骤S204，接收周围环境中响应设备发送的UWB信号。

具体来说，响应设备可以一直通过自身所携带的UWB芯片向周围广播UWB信号，向周围广播UWB信号的响应设备可以是一个，也可以是多个。控制设备可以通过扫描接收周围环境中各响应设备所广播的UWB信号。

步骤S206，根据UWB信号和指向方向确定控制设备所指向的响应设备以作为主响应设备，并向主响应设备发送控制指令，以便主响应设备根据控制指令对自身以及其它响应设备进行相应控制。

具体来说，控制设备在接收到周围环境中各响应设备所广播的UWB信号后，可先计算出各UWB信号的角度以及距离，而后与自身的指向方向进行匹配，确定自身指向的响应设备，并将该响应设备作为主响应设备，而后向主响应设备发送控制指令，使主响应设备根据控制指令对自身以及其它响应设备进行相应控制。

在一些实施例中，根据UWB信号和指向方向确定控制设备所指向的响应设备以作为主响应设备，包括：根据UWB信号获取响应设备相对控制设备的角度和距离；如果距离处于预设距离范围内、且角度与指向方向对应的角度之间的差值处于预设角度范围内，则确定该响应设备为控制设备所指向的响应设备，并将该响应设备作为主响应设备。

具体来说，控制设备在接收到周围环境中各响应设备所广播的UWB信号后，可根据UWB信号获取各响应设备相对于自身的角度和距离，具体可根据TOA(Time Of Arrival，到达时间)、PDOA(Phase Difference Of Arrival，到达相位差)或者TDOA(Time Differenceof Arrival，到达时间差)等算法，计算获得各响应设备相对于自身的角度和距离。而后，控制设备判断各响应设备相对于自身的角度和距离是否满足预设条件，即判断各响应设备相对于自身的角度与自身的指向方向对应的角度之间的差值是否处于预设角度范围内，并判断各响应设备相对于自身的距离是否处于预设距离范围内。如果某一响应设备相对于自身的距离处于预设距离范围内、且角度与自身的指向方向对应的角度之间的差值处于预设角度范围内，则确定该响应设备为控制设备所指向的响应设备，将该响应设备作为主响应设备。而后，可根据用户操作向该主响应设备发送控制指令，使主响应设备根据控制指令对自身以及其它响应设备进行相应控制。

需要说明的是，在控制设备确定自身所指向的响应设备的过程中，各响应设备还可根据控制设备广播的UWB信号确定自身是否被控制设备所指，具体可根据UWB信号，通过TOA、PDOA和TDOA等算法计算得到控制设备相对于自身的角度和距离，进而根据角度和距离确定控制设备是否指向自身。当然，响应设备也可以不用确定控制设备是否指向自身，在控制设备发送的控制指令中携带有用于指示主响应设备的相关信息即可，这样各响应设备根据该信息即可确定控制设备是否指向自身，如果是，则变为主响应设备。进一步的，由于UWB技术不仅可以测距，还可以通讯，因此主响应设备在接收到控制设备的控制指令后，可根据控制指令对自身控制，并按需对其它响应设备进行控制，以达到用户期望的举动，例如关闭原响应设备或者调整原响应设备的相关功能项等，从而实现一个控制设备对多个响应设备的无缝切换控制，达到设备智能切换的目的。

作为一个具体示例，通常蓝牙切换需要先手动关闭原响应设备的蓝牙功能，再手动开启新响应设备的蓝牙功能，这样控制设备才能链接至新响应设备，而在本申请中，只需将控制设备由原响应设备朝向新响应设备，并向新响应设备发送蓝牙链接指令，此时新响应设备作为主响应设备，在接收到蓝牙链接指令后，将基于UWB技术告知原响应设备使其关闭蓝牙功能，而后将自身蓝牙功能打开，这样新响应设备的蓝牙就自动链接上了，从而实现了响应设备的无缝切换，且无需人工参与，实现了设备的智能控制。更为具体的，开始使用电脑蓝牙播放音乐，现需要电视蓝牙播放音乐，目前需要先手动关闭电脑蓝牙，再手动关闭电视蓝牙，而后才能链接到电视蓝牙，而在本申请中，只需将控制设备指向电视，并向电视发送蓝牙播放音乐指令，此时电视作为主响应设备，通知电脑先关闭蓝牙功能，再开启自身蓝牙功能，这样蓝牙就自动链接到电视了，由电视蓝牙播放音乐。

本申请的基于UWB的设备控制方法，通过结合UWB技术，利用其短距离精确测距以及通讯特性，实现了响应设备之间的智能切换，实现了设备的智能控制，进而提高了用户体验满意度。

在一些实施例中，在向主响应设备发送控制指令之前，还包括：根据UWB信号获取主响应设备相对控制设备的角度和距离；根据角度和距离获取控制指令。

需要说明的是，本申请的基于UWB的设备控制方法还包括设备智能跟随，设备智能跟随是指控制设备智能跟随用户的习惯来智能调节响应设备的功能。

具体来说，在控制设备向主响应设备发送控制指令之前，控制设备可先根据UWB信号获取主响应设备相对于自身的角度和距离，而后根据角度和距离获取相应的控制指令。

进一步地，根据角度和距离获取控制指令可包括：对角度和距离加权求和；根据加权求和结果获取控制指令。

举例来说，绝大多数场景(比如对家居设备的操作)，用户对设备的操作都是一贯的，是有规律的，重复性的，因此可进行回归建模，具体可由控制设备通过一段时间(比如1周或1月)的学习，再结合用户手动校正，得到一个线性回归模型，比如：y＝a0+b1*x1+b2*x2，其中，a0是起点数据(比如2m左右才开始起作用)，x1表示测得的主响应设备相对于控制设备的距离，步进可以设置(比如0.5m取一个点，步进越小，控制越精确)，b1是回归系数也即权重，用于表示距离对输出y的解释力度，x2表示测得的主响应设备相对于控制设备的角度，步进也可以设置(比如0.5度)，b2是回归系数也即权重，用于表示角度对输出y的解释力度，输出y为对角度和距离加权求和的结果。一般情况下，b1大于b2，即距离对输出的权重更大，而后控制设备根据加权求和结果获取控制指令。

在一些实施例中，根据加权求和结果获取控制指令，包括：对加权求和结果进行控制指令映射，得到控制指令。也就是说，控制设备需要将上述输出y映射到响应设备的取值，进而驱动响应设备实现某个功能。可选的，可采用线性插值算法对加权求和结果进行控制指令映射，得到控制指令。需要说明的是，也可采用其他算法，不仅限于线性插值算法。

举例来说，可先将响应设备的取值范围划分为多个取值区间，而后根据置信度确定响应设备的有效取值区间。需要说明的是，设置置信度的目的是因为在响应设备支持的取值范围内，用户常用的可能只是其中的一部分，例如，空调可以使用的温度取值范围为-50～+50度，而用户常用的取值范围为20～28度，因此可利用置信度确定响应设备的有效取值区间。例如，可将空调的温度取值范围-50～+50度划分为10个取值区间，而后根据置信度确定响应设备的有效取值区间，其中，当置信度为1时，表示整个取值范围均为用户常用，此时有效取值区间的个数为10个；当置信度小于1时，表示整个取值范围仅有部分为用户常用，此时有效区间的个数为置信度*10个，如有效取值区间的个数为7个。

假设响应设备的有效取值区间的个数为N个，控制设备回归模型输出的y值的个数为M个，那么当M≥N时，采用M的N分位数，并经四舍五入取整，得到每个分位数内的M值对应一个N值，例如N＝[1,2,3]，M＝[1,2,3,4,5,6,7]，此时M的1和2对应N的1，M的3和4对应N的2，M的4、5和6对应N的3；当M＜N时，采用N的M分位数，并经四舍五入取整，得到N的每个分位数内的一个值，该值可以是最大值、最小值或中间值，例如M＝[1,2,3]，N＝[1,2,3,4,5,6,7]，此时M的1对应N的1和2中的一个值，M的2对应N的3和4中的一个值，M的3对应N的4、5和6中的一个值。这样就可以实现控制设备的控制指令与响应设备的取值范围的同步，进而可以根据距离和角度智能控制响应设备，例如，控制设备越靠近空调，室内风机转速越低，远离空调，室内风机转速增加；又如，控制设备越靠近灯，灯就越亮，远离灯，灯就越暗。

本申请的基于UWB的设备控制方法，通过结合UWB技术，利用其短距离精确测距特性，实现了响应设备的智能跟随，实现了设备的智能控制，进而提高了用户体验满意度。

综上所述，根据本发明实施例的基于UWB的设备控制方法，通过获取控制设备的指向方向，并接收周围环境中响应设备发送的UWB信号，以及根据UWB信号和指向方向确定控制设备所指向的响应设备以作为主响应设备，并向主响应设备发送控制指令，以便主响应设备根据控制指令对自身以及其它响应设备进行相应控制，由此，能够实现响应设备之间的智能切换，实现设备的智能控制，进而提高用户体验满意度。

在一些实施例中，提供了一种基于UWB的设备控制装置，应用于控制设备，参考图3所示，该设备控制装置20可包括：获取模块21、通信模块22、确定模块23、控制模块24。

其中，获取模块21用于获取控制设备的指向方向；通信模块22用于接收周围环境中响应设备发送的UWB信号；确定模块23用于根据UWB信号和指向方向确定控制设备所指向的响应设备以作为主响应设备；控制模块24用于向主响应设备发送控制指令，以便主响应设备根据控制指令对自身以及其它响应设备进行相应控制。

在一些实施例中，控制设备中设置有磁场传感器，获取模块21具体用于：根据磁场传感器的输出信号，获取控制设备的指向方向。

在一些实施例中，确定模块23具体用于：根据UWB信号获取响应设备相对控制设备的角度和距离；如果距离处于预设距离范围内、且角度与指向方向对应的角度之间的差值处于预设角度范围内，则确定该响应设备为控制设备所指向的响应设备，并将该响应设备作为主响应设备。

在一些实施例中，控制模块24还用于：在向主响应设备发送控制指令之前，根据UWB信号获取响应设备相对控制设备的角度和距离，并根据角度和距离获取控制指令。

在一些实施例中，控制模块24具体用于：对角度和距离加权求和；根据加权求和结果获取控制指令。

在一些实施例中，控制模块24具体用于：对加权求和结果进行控制指令映射，得到控制指令。

在一些实施例中，控制模块24具体用于：采用线性插值算法对加权求和结果进行控制指令映射，得到控制指令。

需要说明的是，关于本申请中基于UWB的设备控制装置的描述，请参考本申请中关于基于UWB的设备控制方法的描述，具体这里不再赘述。

根据本发明实施例的UWB的设备控制装置，通过获取模块获取控制设备的指向方向，并通过通信模块接收周围环境中响应设备发送的UWB信号，以及通过确定模块根据UWB信号和指向方向确定控制设备所指向的响应设备以作为主响应设备，并通过控制模块向主响应设备发送控制指令，以便主响应设备根据控制指令对自身以及其它响应设备进行相应控制，由此，能够实现响应设备之间的智能切换，实现设备的智能控制，进而提高用户体验满意度。

在一些实施例中，还提供了一种控制设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的基于UWB的设备控制方法的步骤。

根据本发明实施例的控制设备，通过上述基于UWB的设备控制方法，能够实现响应设备之间的智能切换，实现设备的智能控制，进而提高用户体验满意度。

在一些实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的基于UWB的设备控制方法的步骤。

根据本发明实施例的计算机可读存储介质，通过上述的基于UWB的设备控制方法，能够实现响应设备之间的智能切换，实现设备的智能控制，进而提高用户体验满意度。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种基于UWB的设备控制方法，其特征在于，应用于控制设备，所述方法包括：

获取所述控制设备的指向方向；

接收周围环境中响应设备发送的UWB信号；

根据所述UWB信号和所述指向方向确定所述控制设备所指向的响应设备以作为主响应设备，基于所述UWB信号获取所述响应设备相对所述控制设备的角度和距离，并向所述主响应设备发送控制指令，以便所述主响应设备根据所述控制指令对自身以及其它响应设备进行相应控制，当所述距离处于预设距离范围内、且所述角度与所述指向方向对应的角度之间的差值处于预设角度范围内时，该响应设备为所述控制设备所指向的响应设备，并将该响应设备作为所述主响应设备；

其中，所述控制设备中设置有磁场传感器，所述获取所述控制设备的指向方向，包括：

根据所述磁场传感器的输出信号，获取所述控制设备的指向方向。

2.根据权利要求1中任一项所述的基于UWB的设备控制方法，其特征在于，在向所述主响应设备发送控制指令之前，还包括：

根据所述UWB信号获取所述主响应设备相对所述控制设备的角度和距离；

根据所述角度和所述距离获取所述控制指令。

3.根据权利要求2所述的基于UWB的设备控制方法，其特征在于，所述根据所述角度和所述距离获取所述控制指令，包括：

对所述角度和所述距离加权求和；

根据加权求和结果获取所述控制指令。

4.根据权利要求3所述的基于UWB的设备控制方法，其特征在于，所述根据加权求和结果获取所述控制指令，包括：

对所述加权求和结果进行控制指令映射，得到所述控制指令。

5.根据权利要求4所述的基于UWB的设备控制方法，其特征在于，采用线性插值算法对所述加权求和结果进行控制指令映射，得到所述控制指令。

6.一种基于UWB的设备控制装置，其特征在于，应用于控制设备，所述装置包括：

获取模块，用于获取所述控制设备的指向方向；

通信模块，用于接收周围环境中响应设备发送的UWB信号；

确定模块，用于根据所述UWB信号和所述指向方向确定所述控制设备所指向的响应设备以作为主响应设备，基于所述UWB信号获取所述响应设备相对所述控制设备的角度和距离，所述距离需处于预设距离范围内、且所述角度与所述指向方向对应的角度之间的差值需处于预设角度范围内，确定该响应设备为所述控制设备所指向的响应设备，并将该响应设备作为所述主响应设备；

控制模块，用于向所述主响应设备发送控制指令，以便所述主响应设备根据所述控制指令对自身以及其它响应设备进行相应控制；

其中，所述控制设备中设置有磁场传感器，所述获取所述控制设备的指向方向，包括：根据所述磁场传感器的输出信号，获取所述控制设备的指向方向。

7.一种控制设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述基于UWB的设备控制方法。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的基于UWB的设备控制方法。

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