CN117812328A - 一种基于移动终端重力感应的机顶盒操控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于移动终端重力感应的机顶盒操控方法及系统，涉及智能机顶盒技术领域，包括：首先通过NFC技术建立移动终端与机顶盒的无线连接；然后设置监测周期，并利用移动终端内置的传感器组获取每个周期间隔内的加速度和角速度数据；接着使用卡尔曼滤波器分析方法监测移动终端的位移和旋转动作，计算预测值并与实际监测数据结合，计算出实际的位移分量和旋转角度；对三个方向的位移分量和旋转角度设定阈值，根据计算结果判断是否发出对应的信号，若未超过对应的阈值则将技术栈中存储的前若干个监测周期的数据与当前数据结合进一步判断是否生成对应的信号。实现了一种智能的，高准确度的移动终端重力感应的机顶盒操控方法。

Description

一种基于移动终端重力感应的机顶盒操控方法及系统

技术领域

本发明涉及智能机顶盒技术领域，特别是一种基于移动终端重力感应的机顶盒操控方法及系统。

背景技术

随着科技的发展和人们生活水平的提高，智能家居系统越来越受到人们的青睐；其中，机顶盒作为家庭娱乐中心的核心设备，其操控方式的便捷性和智能化程度直接影响到用户体验；传统的机顶盒操控方式主要依赖于遥控器或按键操作，这种方式在某些情况下会显得不够方便和智能化；同时，移动终端如智能手机、平板电脑等在日常生活中的普及率越来越高，人们希望通过这些移动终端实现对机顶盒的智能操控；

在此背景下，基于移动终端重力感应的机顶盒操控方法逐渐受到研究者的关注；这种操控方法利用移动终端内置的重力传感器来监测机顶盒的位移动作和旋转动作，从而实现对其的智能操控。

尽管现有的移动终端具备了重力感应技术，但这些技术大多用于游戏控制或简单的应用程序操作，而未被广泛应用于机顶盒的操控；其中重要的一点原因为：对于移动终端的位移动作和旋转动作的监测与识别缺乏准确、高效的算法支持；此外，对与瞬时小幅度的位移分量或旋转角度对操控操作的触发也无法做到很好的避免。

发明内容

（一） 解决的技术问题

针对背景技术中的技术问题，本发明提出一种基于移动终端重力感应的机顶盒操控方法及系统，利用移动终端的重力感应传感器、NFC无线技术、卡尔曼滤波器和等待栈这些技术手段，实现了通过移动终端对机顶盒进行实时、灵活、精准的操控。这种方法极大地提高了用户体验，使机顶盒的操作更加便捷、智能化。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于移动终端重力感应的机顶盒操控方法，包括：

基于NFC技术建立移动终端与机顶盒的无线连接；

设置监测周期，利用移动终端内置的传感器组采集每个周期间隔内的加速度与角速度数据；

基于卡尔曼滤波器分析法对移动终端的位移动作以及旋转动作进行监测；根据物 理模型计算当前监测周期X、Y、Z三个方向上的位移分量和旋转角度的预测值，结合该监测 周期监测到的加速度数据和角速度数据以及计算出的预测值计算当前监测周期内移动终 端X、Y、Z三个方向的实际位移分量、和以及实际旋转度数；

设置三个方向上的位移分量阈值、和，以及旋转角度阈值；当一个监 测周期上的位移分量或旋转角度计算完成后，将计算出的结果与对应方向上的位移分量阈 值或旋转角度阈值进行比较，判断是否发出对应信号；设置X、Y、Z三个方向位移分量的等待 栈以及旋转角度的等待栈；X、Y、Z三个方向位移分量的等待栈存储未超过对应方向位移分 量阈值的前若干个监测周期计算出的对应方向上的位移分量，根据当前监测周期以及前若 干个监测周期位移分量的大小判断移动终端的位移方向；旋转角度的等待栈存储未超过旋 转角度阈值的前若干个监测周期计算出的旋转角度数据，根据当前监测周期以及前若干个 监测周期旋转角度的大小判断移动终端的旋转方向。

具体的，当用户将移动终端靠近机顶盒时，已经激活的感应器和天线会相互感应， 并建立一个临时的电磁感应环境，移动终端与机顶盒在这个电磁感应环境下开始传递数 据；利用移动终端内置的传感器组对移动设备进行移动或旋转操作以对机顶盒传输不同的 指令数据；当识别到移动终端传入终止连接指令或检测到时间内移动终端与机顶盒之间 没有数据传输时，自动释放连接，下一次连接需要重新激活各自的NFC芯片，为预设的释放 连接时间阈值。

具体的，设置监测周期，周期间隔为，在每个周期间隔内使用重力感应器采集移 动终端在X、Y、Z三个方向上的加速度数据；使用陀螺仪采集移动终端在X、Y、Z三 个方向的角速度数据。

进一步的，获取一个监测周期间隔的加速度数据与角速度数据数据后，对上一周期计算出的三个方向上的位移分量以及旋转角度进行初始化 操作；

对采集到的数据进行去操处理，并对处理后的角速度数据进行积分，得到俯仰角 、偏航角和滚动角；

根据物理模型预测当前监测周期各个方向的位移分量，得到各个方向上位移分量 的预测值、和以及旋转度数，表达式为：

其中，为监测周期长度，为重力加速度，为移动终端的质量，、、分别为 重力加速度作用在移动终端上，而对移动终端所产生的X方向、Y方向与Z方向上的力，具体 计算公式如下：

其中，、为俯仰角和偏航角。

进一步的，结合该监测周期监测到的加速度数据以及计算出的预测值计算当前监 测周期内移动终端X、Y、Z三个方向的实际位移分量、和以及实际旋转角度，表达式为；

其中，、、、分别为X方向、Y方向、Z方向位移分量以及旋转角度的卡尔曼 增益；位移分量的卡尔曼增益根据每个周期的过程噪声协方差与观测噪声协方差计算得 到，旋转角度的卡尔曼增益根据每个周期的状态协方差矩阵、旋转角度的状态向量以及测 量噪声协方差矩阵计算得到；

计算得到的、和即为当前监测周期内移动终端在各个方向上的实 际位移分量；若，则判断移动终端向右移动；若，则判断移动终端向左移 动；若，则判断移动终端向上移动；若，则判断移动终端向下移动；若，则判断移动终端向前移动；若，则判断移动终端向后移动；

计算得到的即为当前监测周期内移动终端在左右方向上的旋转角度，若，则判断移动终端向左转；若，则判断移动终端向右转。

进一步的，对于X方向的位移分量：若且，则表示移动终端 向右移动的距离超过了对应方向的位移分量阈值，生成“调高亮度”的指令；若且，则表示移动终端向左移动的距离超过了对应方向的位移分量阈 值，生成“调低亮度”的指令；若，则表示移动终端移动的距离未超过对应方向 的位移分量阈值，不生成任何指令；

对于Y方向的位移分量：若且，则表示移动终端向上移动的 距离超过了对应方向的位移分量阈值，生成“调高音量”的指令；若且，则表示移动终端向下移动的距离超过了对应方向的位移分量阈值，生成“调低音 量”的指令；若，则表示移动终端移动的距离未超过对应方向的位移分量阈 值，不生成任何指令；

对于Z方向的位移分量：若且，则表示移动终端向前移动的 距离超过了对应方向的位移分量阈值，生成“缩小屏幕”的指令；若且，则表示移动终端向下移动的距离超过了对应方向的位移分量阈值，生成“放大屏 幕”的指令；若，则表示移动终端移动的距离未超过对应方向的位移分量阈 值，不生成任何指令。

进一步的，若判断当前监测周期中某一方向上的位移分量低于对应的位移分量阈值，则先判断该方向对应的位移分量等待栈当前是否为空，若为空，则将当前监测周期内将该方向上的位移分量存入对应的等待栈中，继续进行下一监测周期的分析；若不为空，则取出等待栈中排在第一位的位移分量数据，并与当前周期的位移分量数据相加，将相加之和的绝对值与对应方向上的位移分量阈值相比较，若绝对值大于对应方向上的位移分量阈值，则根据具体数值发送相应的指令；若绝对值仍然小于对应方向上的位移分量阈值，则继续判断等待栈是否为空，并重复之前的操作；

若等待栈中的数据已经取完并且多个监测周期的位移分量之和的绝对值仍然小于对应方向上的位移分量阈值，则将等待栈中原有的数据连同当前监测周期计算得到的数据按照顺序放入等待栈中，并判断此时等待栈中排在末尾的数据来源周期与当前周期相差的周期间隔，若相差的周期间隔大于2，则删去末尾数据；当某一个方向对应的指令发出后，释放该方向对应的等待栈中的数据。

进一步的，对于旋转角度：若且，则表示移动终端向左旋转的 角度超过了旋转角度阈值，生成“切换上一个电视频道”的指令；若且， 则表示移动终端向右旋转的角度超过了旋转角度阈值，生成“切换下一个电视频道”的指 令；若，则表示移动终端旋转的角度未超过旋转角度阈值，则不生成任何指令。

进一步的，若判断当前监测周期中的旋转角度低于对应的旋转角度阈值，则先判断旋转角度等待栈当前是否为空，若为空，则将当前监测周期内将旋转角度值存入旋转角度等待栈中，并继续进行下一监测周期的分析；若不为空，则取出旋转角度等待栈中排在第一位的旋转角度数据，并与当前周期的旋转角度数据相加，将相加之和的绝对值与旋转角度阈值相比较，若绝对值大于旋转角度阈值，则根据具体数值发送相应的指令；若绝对值仍然小于旋转角度阈值，则继续判断等待栈是否为空，并重复之前的操作；

若等待栈中的数据已经取完并且多个监测周期的旋转角度之和的绝对值仍然小于旋转角度阈值，则将该等待栈中原有的旋转角度数据连同当前监测周期计算得到的旋转角度数据按照顺序放入该等待栈中，并判断此时旋转角度等待栈中排在末尾的数据来源周期与当前周期相差的周期间隔，若相差的周期间隔大于2，则删去末尾数据；当旋转角度对应的指令发出后，释放旋转角度等待栈中的数据。

一种基于移动终端重力感应的机顶盒操控系统，包括：

连接建立模块，基于NFC技术建立移动终端与机顶盒的无线连接；已经激活的感应 器和天线会相互感应，并建立一个临时的电磁感应环境，移动终端与机顶盒在这个电磁感 应环境下开始传递数据；当识别到移动终端传入终止连接指令或检测到时间内移动终端 与机顶盒之间没有数据传输时，自动释放连接；

数据采集模块，设置监测周期，在每个周期间隔内使用重力感应器采集移动终端 在X、Y、Z三个方向上的加速度数据；使用陀螺仪采集移动终端在X、Y、Z三个方向 的角速度数据；

动作分析模块，包括位移分量分析单元以及旋转角度分析单元；基于卡尔曼滤波器分析法对移动终端的位移动作以及旋转动作进行监测，根据物理模型计算当前监测周期各个方向上的位移分量的预测值，结合该监测周期监测到的加速度数据和角速度数据以及计算出的预测值计算当前监测周期内移动终端X、Y、Z三个方向的实际位移分量和实际旋转度数；

指令生成模块，包括位移分量指令生成单元以及旋转角度指令生成单元；将计算出的X、Y、Z方向上的实际位移分量和实际旋转角度与位移分量阈值或旋转角度阈值进行比较，判断是否发出对应信号；设置X、Y、Z三个方向位移分量的等待栈以及旋转角度的等待栈，存储未超过对应方向位移分量阈值的前若干个监测周期计算出的对应方向上的位移分量数据和旋转角度数据，根据当前监测周期以及前若干个监测周期位移分量的大小和旋转角度的大小判断移动终端的位移方向和选择方向。

（三）有益效果

本发明提供了一种基于移动终端重力感应的机顶盒操控方法及系统，具备以下有益效果：

1、利用NFC技术，移动终端与机顶盒之间可以快速、简便地建立无线连接，无需复杂的设置或线缆连接，为用户提供了便利；

2、通过利用移动终端内置的传感器组采集加速度和角速度数据，并结合卡尔曼滤波器分析法来监测移动终端的位移和旋转动作，可以有效地去除噪声，提取真实的位移和旋转信息，从而提高数据的准确性和可靠性；通过物理模型计算预测值和实际值，可以准确地计算出X、Y、Z三个方向上的位移分量和旋转角度；这样做可以提高操控的灵敏度和准确性，确保用户指令能够精确地传递给机顶盒；

3、设置了位移分量阈值和旋转角度阈值；在每个监测周期结束后，将计算出的实际位移分量和旋转角度与对应的阈值进行比较，以判断是否发出对应的操控信号；这样可以防止由于误触发或误操作引起的意外指令发送，提高操控的精确性和准确性；

4、通过等待栈的设计，可以对位移分量和旋转角度进行持续监测和积累，判断位移和旋转的连续性和稳定性；这样可以防止瞬时干扰或突发动作对操控结果的干扰；此外，等待栈的设计将当前监测周期的数据与等待栈中的历史监测数据结合起来进行阈值判定，提高了判定结果的稳定性；从而提高抗干扰能力。

附图说明

图1为本发明提供的基于移动终端重力感应的机顶盒操控方法的步骤流程图；

图2为本发明提供的基于移动终端重力感应的机顶盒操控系统的结构示意图。

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做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。

参考图1，本发明提供一种基于移动终端重力感应的机顶盒操控方法，包括：

S1、基于NFC技术建立移动终端与机顶盒的无线连接；

NFC技术是一种短距离无线通信技术，基于RFID技术的一种变种；它通过在13.56MHz的无线电频率上进行通信，并采用ISO/IEC 18092标准作为通信协议；这种技术的通信距离通常在几厘米范围内，以确保通信的安全性和稳定性；

NFC主要由两个设备组成，分别是读取器和标签；读取器可以是使用NFC功能的智能手机、平板电脑、电脑等设备，在本发明里读取器即为移动终端与机顶盒；标签可以是被动式或主动式的NFC芯片，在本发明里，移动终端内部的NFC芯片处于主动模式，用于发送不同的指令数据，而机顶盒内部的NFC芯片处于被动模式，用于接收不同的指令数据；NFC芯片都包含感应器和天线，当两个设备之间靠近并且各自的NFC模块都处于激活状态时，它们的感应器和天线会产生电磁场；

当用户将移动终端靠近机顶盒时，他们已经激活的感应器和天线会相互感应，并 建立一个临时的电磁感应环境，移动终端与机顶盒在这个电磁感应环境下开始传递数据； 利用移动终端内置的传感器组，用户可以通过对移动设备进行移动或旋转操作以对机顶盒 传输不同的指令数据；当识别到移动终端传入终止连接指令或检测到时间内移动终端与 机顶盒之间没有数据传输时，自动释放连接，下一次连接需要重新激活各自的NFC芯片，为 预设的释放连接时间阈值。

S2、设置监测周期，利用移动终端内置的传感器组采集每个周期间隔内的加速度与角速度数据；

移动终端内置的传感器组包括重力感应器和陀螺仪；重力感应器可以感知移动终端的加速度变化，进而检测移动终端的运动状态和方向；陀螺仪则能够测量设备在旋转时的旋转速度，包括检测设备的方向、倾斜角度和旋转速度，进而检测移动终端在三个轴向的旋转运动；

设置监测周期，周期间隔为，在每个周期间隔内使用重力感应器采集移动终端在 X、Y、Z三个方向上的加速度数据；使用陀螺仪采集移动终端在X、Y、Z三个方向的 角速度数据；收集的每个检测周期的数据用于后续卡尔曼滤波器分析法的数据 来源；

卡尔曼滤波器是一种利用线性系统状态方程，通过每个检测周期的观测数据，对系统状态进行最优估计的算法；其基本思想是采用一种递归的方法，将过去的状态估计和现在的测量信息相结合，即上一监测周期与当前检测周期结合，得到现在状态的最优估计。

S3、基于卡尔曼滤波器分析法对移动终端的位移动作以及旋转动作进行监测；根 据物理模型计算当前监测周期X、Y、Z三个方向上的位移分量和旋转角度的预测值，结合该 监测周期监测到的加速度数据和角速度数据以及计算出的预测值计算当前监测周期内移 动终端X、Y、Z三个方向的实际位移分量、和以及实际旋转度数；

通过监测移动终端在X、Y、Z三个方向上的位移，可以判断用户的操作意图并转化为相应的指令数据，从而实现机顶盒的控制；具体步骤为：

S301、获取一个监测周期间隔的加速度数据与角速度数据 数据后，对上一周期计算出的三个方向上的位移分量以及旋转角度进行初始化操作；

S302、对采集到的数据进行去操处理，并对处理后的角速度数据进行积分，得到俯 仰角、偏航角和滚动角，表达式为：

S303、根据物理模型预测当前监测周期各个方向的位移分量，得到各个方向上位 移分量的预测值、和以及旋转度数，表达式为：

其中，为监测周期长度，为重力加速度，为移动终端的质量，、、分别为 重力加速度作用在移动终端上，而对移动终端所产生的X方向、Y方向与Z方向上的力，具体 计算公式如下：

其中，、为俯仰角和偏航角；

S304、结合该监测周期监测到的加速度数据以及计算出的预测值计算当前监测周 期内移动终端X、Y、Z三个方向的实际位移分量、和以及实际旋转角度，表 达式为；

其中，、、、分别为X方向、Y方向、Z方向位移分量以及旋转角度的卡尔曼 增益，卡尔曼增益是用于融合观测数据和系统动态模型的权重因子；位移分量的卡尔曼增 益根据每个周期的过程噪声协方差与观测噪声协方差计算得到，旋转角度的卡尔曼增益根 据每个周期的状态协方差矩阵、旋转角度的状态向量以及测量噪声协方差矩阵计算得到；

上述公式计算得到的、和即为当前监测周期内移动终端在各个方 向上的实际位移分量；若，则判断移动终端向右移动；若，则判断移动终 端向左移动；若，则判断移动终端向上移动；若，则判断移动终端向下移 动；若，则判断移动终端向前移动；若，则判断移动终端向后移动；

上述公式计算得到的即为当前监测周期内移动终端在左右方向上的旋转角 度，若，则判断移动终端向左转；若，则判断移动终端向右转。

S4、设置三个方向上的位移分量阈值、和，以及旋转角度阈值；当一个 监测周期上的位移分量或旋转角度计算完成后，将计算出的结果与对应方向上的位移分量 阈值或旋转角度阈值进行比较，判断是否发出对应信号；设置X、Y、Z三个方向位移分量的等 待栈以及旋转角度的等待栈；X、Y、Z三个方向位移分量的等待栈存储未超过对应方向位移 分量阈值的前若干个监测周期计算出的对应方向上的位移分量，根据当前监测周期以及前 若干个监测周期位移分量的大小判断移动终端的位移方向；旋转角度的等待栈存储未超过 旋转角度阈值的前若干个监测周期计算出的旋转角度数据，根据当前监测周期以及前若干 个监测周期旋转角度的大小判断移动终端的旋转方向。

对于X方向的位移分量：若且，则表示移动终端向右移动的 距离超过了对应方向的位移分量阈值，生成“调高亮度”的指令；若且，则表示移动终端向左移动的距离超过了对应方向的位移分量阈值，生成“调低亮 度”的指令；若，则表示移动终端移动的距离未超过对应方向的位移分量阈 值，不生成任何指令；

对于Y方向的位移分量：若且，则表示移动终端向上移动的 距离超过了对应方向的位移分量阈值，生成“调高音量”的指令；若且，则表示移动终端向下移动的距离超过了对应方向的位移分量阈值，生成“调低音 量”的指令；若，则表示移动终端移动的距离未超过对应方向的位移分量阈 值，不生成任何指令；

对于Z方向的位移分量：若且，则表示移动终端向前移动的 距离超过了对应方向的位移分量阈值，生成“缩小屏幕”的指令；若且，则表示移动终端向下移动的距离超过了对应方向的位移分量阈值，生成“放大屏 幕”的指令；若，则表示移动终端移动的距离未超过对应方向的位移分量阈 值，不生成任何指令；

对于旋转角度：若且，则表示移动终端向左旋转的角度超过了 旋转角度阈值，生成“切换上一个电视频道”的指令；若且，则表示移动 终端向右旋转的角度超过了旋转角度阈值，生成“切换下一个电视频道”的指令；若，则表示移动终端旋转的角度未超过旋转角度阈值，则不生成任何指令；

上述三个方向位移变化指令与旋转角度变化指令的生成是互相独立的，不同方向对应的指令可以同时发出；

若判断当前监测周期中某一方向上的位移分量低于对应的位移分量阈值，则先判断该方向对应的位移分量等待栈当前是否为空，若为空，则将当前监测周期内将该方向上的位移分量存入对应的等待栈中，继续进行下一监测周期的分析；若不为空，则取出等待栈中排在第一位的位移分量数据，并与当前周期的位移分量数据相加，将相加之和的绝对值与对应方向上的位移分量阈值相比较，若绝对值大于对应方向上的位移分量阈值，则根据S305发送相应的指令；若绝对值仍然小于对应方向上的位移分量阈值，则继续判断等待栈是否为空，并再次进行上述的操作；若等待栈中的数据已经取完并且多个监测周期的位移分量之和的绝对值仍然小于对应方向上的位移分量阈值，则将等待栈中原有的数据连同当前监测周期计算得到的数据按照顺序放入等待栈中，并判断此时等待栈中排在末尾的数据来源周期与当前周期相差的周期间隔，若相差的周期间隔大于2，则删去末尾数据；当某一个方向对应的指令发出后，释放该方向对应的等待栈中的数据；

若判断当前监测周期中的旋转角度低于对应的旋转角度阈值，则先判断旋转角度等待栈当前是否为空，若为空，则将当前监测周期内将旋转角度值存入旋转角度等待栈中，并继续进行下一监测周期的分析；若不为空，则取出旋转角度等待栈中排在第一位的旋转角度数据，并与当前周期的旋转角度数据相加，将相加之和的绝对值与旋转角度阈值相比较，若绝对值大于旋转角度阈值，则根据S305发送相应的指令；若绝对值仍然小于旋转角度阈值，则继续判断等待栈是否为空，并再次进行上述的操作；若等待栈中的数据已经取完并且多个监测周期的旋转角度之和的绝对值仍然小于旋转角度阈值，则将该等待栈中原有的旋转角度数据连同当前监测周期计算得到的旋转角度数据按照顺序放入该等待栈中，并判断此时旋转角度等待栈中排在末尾的数据来源周期与当前周期相差的周期间隔，若相差的周期间隔大于2，则删去末尾数据；当旋转角度对应的指令发出后，释放旋转角度等待栈中的数据。

参考图2，本发明还提供一种基于移动终端重力感应的机顶盒操控系统，包括：

连接建立模块，基于NFC技术建立移动终端与机顶盒的无线连接；已经激活的感应 器和天线会相互感应，并建立一个临时的电磁感应环境，移动终端与机顶盒在这个电磁感 应环境下开始传递数据；当识别到移动终端传入终止连接指令或检测到时间内移动终端 与机顶盒之间没有数据传输时，自动释放连接；

数据采集模块，设置监测周期，在每个周期间隔内使用重力感应器采集移动终端 在X、Y、Z三个方向上的加速度数据；使用陀螺仪采集移动终端在X、Y、Z三个方向 的角速度数据；

动作分析模块，包括位移分量分析单元以及旋转角度分析单元；基于卡尔曼滤波器分析法对移动终端的位移动作以及旋转动作进行监测，根据物理模型计算当前监测周期各个方向上的位移分量的预测值，结合该监测周期监测到的加速度数据和角速度数据以及计算出的预测值计算当前监测周期内移动终端X、Y、Z三个方向的实际位移分量和实际旋转度数；

指令生成模块，包括位移分量指令生成单元以及旋转角度指令生成单元；将计算出的X、Y、Z方向上的实际位移分量和实际旋转角度与位移分量阈值或旋转角度阈值进行比较，判断是否发出对应信号；设置X、Y、Z三个方向位移分量的等待栈以及旋转角度的等待栈，存储未超过对应方向位移分量阈值的前若干个监测周期计算出的对应方向上的位移分量数据和旋转角度数据，根据当前监测周期以及前若干个监测周期位移分量的大小和旋转角度的大小判断移动终端的位移方向和选择方向。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程设备。计算机指令可以存储在计算机存储介质中，或者通过计算机存储介质进行传输。

计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如，同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如，红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如，固态硬盘(Solid StateDisk，SSD))等。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于移动终端重力感应的机顶盒操控方法，其特征在于：包括：

基于NFC技术建立移动终端与机顶盒的无线连接；

设置监测周期，利用移动终端内置的传感器组采集每个周期间隔内的加速度与角速度数据；

基于卡尔曼滤波器分析法对移动终端的位移动作以及旋转动作进行监测；根据物理模型计算当前监测周期X、Y、Z三个方向上的位移分量和旋转角度的预测值，结合该监测周期监测到的加速度数据和角速度数据以及计算出的预测值计算当前监测周期内移动终端X、Y、Z三个方向的实际位移分量、/>和/>以及实际旋转度数/>；

设置三个方向上的位移分量阈值、/>和/>，以及旋转角度阈值/>；当一个监测周期上的位移分量或旋转角度计算完成后，将计算出的结果与对应方向上的位移分量阈值或旋转角度阈值进行比较，判断是否发出对应信号；设置X、Y、Z三个方向位移分量的等待栈以及旋转角度的等待栈；X、Y、Z三个方向位移分量的等待栈存储未超过对应方向位移分量阈值的前若干个监测周期计算出的对应方向上的位移分量，根据当前监测周期以及前若干个监测周期位移分量的大小判断移动终端的位移方向；旋转角度的等待栈存储未超过旋转角度阈值的前若干个监测周期计算出的旋转角度数据，根据当前监测周期以及前若干个监测周期旋转角度的大小判断移动终端的旋转方向。

2.如权利要求1所述的一种基于移动终端重力感应的机顶盒操控方法，其特征在于：

当用户将移动终端靠近机顶盒时，已经激活的感应器和天线会相互感应，并建立一个临时的电磁感应环境，移动终端与机顶盒在这个电磁感应环境下开始传递数据；利用移动终端内置的传感器组对移动设备进行移动或旋转操作以对机顶盒传输不同的指令数据；当识别到移动终端传入终止连接指令或检测到时间内移动终端与机顶盒之间没有数据传输时，自动释放连接，下一次连接需要重新激活各自的NFC芯片，/>为预设的释放连接时间阈值。

3.如权利要求1所述的一种基于移动终端重力感应的机顶盒操控方法，其特征在于：

设置监测周期，周期间隔为，在每个周期间隔内使用重力感应器采集移动终端在X、Y、Z三个方向上的加速度数据/>；使用陀螺仪采集移动终端在X、Y、Z三个方向的角速度数据/>。

4.如权利要求3所述的一种基于移动终端重力感应的机顶盒操控方法，其特征在于：

获取一个监测周期间隔的加速度数据与角速度数据/>数据后，对上一周期计算出的三个方向上的位移分量以及旋转角度进行初始化操作；

对采集到的数据进行去操处理，并对处理后的角速度数据进行积分，得到俯仰角、偏航角/>和滚动角/>；

根据物理模型预测当前监测周期各个方向的位移分量，得到各个方向上位移分量的预测值、/>和/>以及旋转度数/>，表达式为：

；

；

其中，为监测周期长度，/>为重力加速度，/>为移动终端的质量，/>、/>、/>分别为重力加速度作用在移动终端上，而对移动终端所产生的X方向、Y方向与Z方向上的力，具体计算公式如下：

；

其中，、/>为俯仰角和偏航角。

5.如权利要求4所述的一种基于移动终端重力感应的机顶盒操控方法，其特征在于：

结合该监测周期监测到的加速度数据以及计算出的预测值计算当前监测周期内移动终端X、Y、Z三个方向的实际位移分量、/>和/>以及实际旋转角度/>，表达式为；

；

；

其中，、/>、/>、/>分别为X方向、Y方向、Z方向位移分量以及旋转角度的卡尔曼增益；位移分量的卡尔曼增益根据每个周期的过程噪声协方差与观测噪声协方差计算得到，旋转角度的卡尔曼增益根据每个周期的状态协方差矩阵、旋转角度的状态向量以及测量噪声协方差矩阵计算得到；

计算得到的、/>和/>即为当前监测周期内移动终端在各个方向上的实际位移分量；若/>，则判断移动终端向右移动；若/>，则判断移动终端向左移动；若/>，则判断移动终端向上移动；若/>，则判断移动终端向下移动；若，则判断移动终端向前移动；若/>，则判断移动终端向后移动；

计算得到的即为当前监测周期内移动终端在左右方向上的旋转角度，若/>，则判断移动终端向左转；若/>，则判断移动终端向右转。

6.如权利要求5所述的一种基于移动终端重力感应的机顶盒操控方法，其特征在于：

对于X方向的位移分量：若且/>，则表示移动终端向右移动的距离超过了对应方向的位移分量阈值，生成“调高亮度”的指令；若/>且/>，则表示移动终端向左移动的距离超过了对应方向的位移分量阈值，生成“调低亮度”的指令；若/>，则表示移动终端移动的距离未超过对应方向的位移分量阈值，不生成任何指令；

对于Y方向的位移分量：若且/>，则表示移动终端向上移动的距离超过了对应方向的位移分量阈值，生成“调高音量”的指令；若/>且/>，则表示移动终端向下移动的距离超过了对应方向的位移分量阈值，生成“调低音量”的指令；若/>，则表示移动终端移动的距离未超过对应方向的位移分量阈值，不生成任何指令；

对于Z方向的位移分量：若且/>，则表示移动终端向前移动的距离超过了对应方向的位移分量阈值，生成“缩小屏幕”的指令；若/>且/>，则表示移动终端向下移动的距离超过了对应方向的位移分量阈值，生成“放大屏幕”的指令；若/>，则表示移动终端移动的距离未超过对应方向的位移分量阈值，不生成任何指令。

7.如权利要求6所述的一种基于移动终端重力感应的机顶盒操控方法，其特征在于：

若判断当前监测周期中某一方向上的位移分量低于对应的位移分量阈值，则先判断该方向对应的位移分量等待栈当前是否为空，若为空，则将当前监测周期内将该方向上的位移分量存入对应的等待栈中，继续进行下一监测周期的分析；若不为空，则取出等待栈中排在第一位的位移分量数据，并与当前周期的位移分量数据相加，将相加之和的绝对值与对应方向上的位移分量阈值相比较，若绝对值大于对应方向上的位移分量阈值，则根据具体数值发送相应的指令；若绝对值仍然小于对应方向上的位移分量阈值，则继续判断等待栈是否为空，并重复之前的操作；

若等待栈中的数据已经取完并且多个监测周期的位移分量之和的绝对值仍然小于对应方向上的位移分量阈值，则将等待栈中原有的数据连同当前监测周期计算得到的数据按照顺序放入等待栈中，并判断此时等待栈中排在末尾的数据来源周期与当前周期相差的周期间隔，若相差的周期间隔大于2，则删去末尾数据；当某一个方向对应的指令发出后，释放该方向对应的等待栈中的数据。

8.如权利要求5所述的一种基于移动终端重力感应的机顶盒操控方法，其特征在于：

对于旋转角度：若且/>，则表示移动终端向左旋转的角度超过了旋转角度阈值，生成“切换上一个电视频道”的指令；若/>且/>，则表示移动终端向右旋转的角度超过了旋转角度阈值，生成“切换下一个电视频道”的指令；若/>，则表示移动终端旋转的角度未超过旋转角度阈值，则不生成任何指令。

9.如权利要求8所述的一种基于移动终端重力感应的机顶盒操控方法，其特征在于：

若判断当前监测周期中的旋转角度低于对应的旋转角度阈值，则先判断旋转角度等待栈当前是否为空，若为空，则将当前监测周期内将旋转角度值存入旋转角度等待栈中，并继续进行下一监测周期的分析；若不为空，则取出旋转角度等待栈中排在第一位的旋转角度数据，并与当前周期的旋转角度数据相加，将相加之和的绝对值与旋转角度阈值相比较，若绝对值大于旋转角度阈值，则根据具体数值发送相应的指令；若绝对值仍然小于旋转角度阈值，则继续判断等待栈是否为空，并重复之前的操作；

若等待栈中的数据已经取完并且多个监测周期的旋转角度之和的绝对值仍然小于旋转角度阈值，则将该等待栈中原有的旋转角度数据连同当前监测周期计算得到的旋转角度数据按照顺序放入该等待栈中，并判断此时旋转角度等待栈中排在末尾的数据来源周期与当前周期相差的周期间隔，若相差的周期间隔大于2，则删去末尾数据；当旋转角度对应的指令发出后，释放旋转角度等待栈中的数据。

10.一种基于移动终端重力感应的机顶盒操控系统，其特征在于：包括：

连接建立模块，基于NFC技术建立移动终端与机顶盒的无线连接；已经激活的感应器和天线会相互感应，并建立一个临时的电磁感应环境，移动终端与机顶盒在这个电磁感应环境下开始传递数据；当识别到移动终端传入终止连接指令或检测到时间内移动终端与机顶盒之间没有数据传输时，自动释放连接；

数据采集模块，设置监测周期，在每个周期间隔内使用重力感应器采集移动终端在X、Y、Z三个方向上的加速度数据；使用陀螺仪采集移动终端在X、Y、Z三个方向的角速度数据/>；

动作分析模块，包括位移分量分析单元以及旋转角度分析单元；基于卡尔曼滤波器分析法对移动终端的位移动作以及旋转动作进行监测，根据物理模型计算当前监测周期各个方向上的位移分量的预测值，结合该监测周期监测到的加速度数据和角速度数据以及计算出的预测值计算当前监测周期内移动终端X、Y、Z三个方向的实际位移分量和实际旋转度数；

指令生成模块，包括位移分量指令生成单元以及旋转角度指令生成单元；将计算出的X、Y、Z方向上的实际位移分量和实际旋转角度与位移分量阈值或旋转角度阈值进行比较，判断是否发出对应信号；设置X、Y、Z三个方向位移分量的等待栈以及旋转角度的等待栈，存储未超过对应方向位移分量阈值的前若干个监测周期计算出的对应方向上的位移分量数据和旋转角度数据，根据当前监测周期以及前若干个监测周期位移分量的大小和旋转角度的大小判断移动终端的位移方向和选择方向。