CN202385158U - 基于传感器和移动定位技术的多移动设备实时交互系统 - Google Patents

Abstract

一种基于传感器和移动定位技术的多移动设备实时交互系统，包括多个带有加速度传感器模块、陀螺仪模块、移动通信模块、GPS定位模块、WIFI/WAPI模块的移动设备和用于实时交互判断计算的服务器，移动设备通过网络通信模块，将加速度感应数据、陀螺仪角速度数据、WIFI热点探测数据、基站信息和GPS数据发送至服务器，服务器根据接收到的数据计算当前设备的位置，判断多设备在某一时刻是否处于同一活动区域，进而对处于该活动区域的设备的当前的物理空间位置、姿态、运动轨迹和状态变化进行匹配，判断多设备是否正在进行交互。本实用新型具有以下优点：更真实的交互，通过移动设备在物理空间中的运动方式匹配达成交互，让交互的过程更有真实的体验感；更便捷的交互，直接而简单的交互方式，让交互的过程更加便捷流畅；实时的操作感，现实物理空间中的操作实时反应到应用间的交互。

Description

基于传感器和移动定位技术的多移动设备实时交互系统

技术领域

本实用新型涉及加速度传感器技术应用、陀螺仪技术应用和移动定位技术实现领域，尤其是一种基于传感器和移动定位技术的多移动设备实时交互系统。 

背景技术

现有的加速度传感器和陀螺仪技术已经非常成熟，并广泛应用于多种电子设备，在移动电子设备上基本成为标准配置之一。 

目前，市场上针对移动设备的加速度传感器和陀螺仪设计和开发的应用，主要集中在提升应用的娱乐性方面，而缺乏在提升交互的真实感和便捷性方面的应用。 

实用新型内容

为实现多设备的实时交互，本实用新型提供一种基于传感器和移动定位技术的多移动设备实时交互系统。 

一种基于传感器和移动定位技术的多移动设备实时交互系统，包括多个带有加速度传感器模块、陀螺仪模块、移动通信模块、GPS定位模块、WIFI/WAPI模块的移动设备和用于实时交互判断计算的服务器，所述移动设备包括电源和相互电路连接的主电路板、中央处理元、存储器单元、WIFI/WAPI模块、移动通信模块、加速度感应器、陀螺仪，所述WIFI/WAPI包括相互电路连接的WIFI/WAPI芯片和WIFI/WAPI天线，所述移动通信模块包括GSM、GPRS、EDGE、3G、HSDPA、LTE通信模块； 

所述多个移动设备通过网络通信模块，将加速度感应数据、陀螺仪角速度数据、WIFI热点探测数据、基站信息和GPS数据自定义数据流发送至服务器，服务器根据收到的位置数据进行位置匹配计算，获取处于同一时刻在同一活动区域的设备列表，通过对列表中设备的加速度感应数据和陀螺仪角速度数据进行曲线拟合后，匹配设备在物理空间中的运动方式判断设备之间是否正在进行交互，并将交互结果发送至客户端。 

所述基于传感器和移动定位技术的多移动设备实时交互系统中，带有加速度传感器模块、陀螺仪模块、移动通信模块、GPS定位模块、WIFI/WAPI模块的移 动设备包括手机、PDA、平板电脑和便携式游戏机。 

所述基于传感器和移动定位技术的多移动设备实时交互系统中的移动设备和服务器之间，通过HTTP协议、UDP协议和Socket连接进行网络数据的传输。 

本实用新型采用的实现方法，包括以下步骤： 

步骤一：移动设备在某一段时间内，通过加速度传感器模块获取加速度感应数据，通过陀螺仪模块获取角速度数据，通过WIFI/WAPI模块探测热点数据，通过GPS模块获取GPS数据，通过移动通信模块获取基站信息，将所有信息以自定义数据流发送至服务端； 

步骤二：服务器接收到客户端发送过来的自定义数据流，根据收到的位置数据进行位置匹配计算，获取某一时刻处于同一活动区域的设备列表，通过对该区域中设备的加速度感应数据和陀螺仪角速度数据进行曲线拟合后，通过设备在物理空间中的运动方式判断设备之间是否正在进行交互，并将交互结果发送至客户端设备； 

步骤三：循环步骤一和二，直至客户端退出。 

作为本实用新型的优选技术方案，所述自定义数据流传输方法，其特征是：所述步骤一、二、三中，客户端与服务器端通过网络协议进行连接和数据传输。作为本实用新型的优选技术方案，所述特定匹配算法，其特征是：所述步骤二中，服务端接收到客户端发送过来的自定义数据流，通过以下步骤进行处理： 

1)解析自定义数据流，获取基站信息，通过基站定位技术定位客户端设备所处位置； 

2)解析自定义数据流，如果包含WIFI热点数据，通过WIFI热点数据计算客户端设备所处位置，并对步骤1中得到的地理位置进行校正； 

3)解析自定义数据流，如果包含GPS数据，通过GPS计算模块计算客户端设备所处地理位置，并对步骤1和步骤2中获取的地理位置进行校正； 

4)通过已有的设备位置信息，针对每个接入该系统的设备进行空间拓扑查询，获取与该设备之间的空间位置距离处于某阈值区间内的设备列表； 

5)分析步骤4中获取的设备列表中设备发送过来的加速度感应数据，分别对设备在X，Y，Z方向上的加速度值变化进行曲线拟合，针对拟合后生成曲线进行模糊模式匹配，获取当前自态相似的设备列表； 

6)分析步骤5中获取到的设备列表中的设备的陀螺仪角速度数据，对设备的自态进行校准，并得到设备当前的运动方式和前进方向、角度等，在空间中模拟还原设备的自态和运动方式，得出客户端设备在真实物理空间中的运动状态变化曲线，然后分析设备运动状态的变化曲线，进行模糊匹配，判断设备之间是否在进行交互，并将交互结果反馈至客户端。 

本实用新型具有以下优点：1、更真实的交互，通过移动设备在物理空间中的运动方式匹配达成交互，让交互的过程更有真实的体验感；2、更便捷的交互，直接而简单的交互方式，让交互的过程更加便捷流畅；3、实时的操作感，让现实物理空间的操作感直接作用于设备间虚拟的交互。 

附图说明

图1是本实用新型基于传感器和移动定位技术的多移动设备实时交互系统的拓扑图； 

图2是带有加速度传感器模块、陀螺仪模块、移动通信模块、GPS定位模块、WIFI/WAPI模块的移动设备的电路框图； 

图3是本实用新型客户端程序流程图； 

图4是本实用新型服务端程序流程图。 

具体实施方式

下面结合实例对于本实用新型基于传感器和移动定位技术的多移动设备实时交互系统做详尽的说明。 

如图1所示，基于传感器和移动定位技术的多移动设备实时交互系统，包括多个带有加速度传感器模块、陀螺仪模块、移动通信模块、GPS定位模块、WIFI/WAPI模块的移动设备和多个用于实时交互判断计算的服务器，其中每个移动设备包括电源和相互电路连接的主电路板、中央处理元、存储器单元、WIFI/WAPI模块、移动通信模块，所述WIFI/WAPI包括相互电路连接的WIFI/WAPI芯片和WIFI/天线，所述移动通信模块包括GSM、GPRS、EDGE、3G、HSDPA、LTE通信模块，多个移动设备通过网络通信模块将加速度感应数据、陀螺仪角速度数据、WIFI热点探测数据、基站信息和GPS数据发送至服务器，服务器根据收到的数据进行计算，获取在某一时刻同一区域中设备列表，针对列表中设备的加速度感应数据和陀螺仪角速度数据，对设备进行物理空间位置和运动状态变化进行 拟合，分析和对比设备的物理运动状态变化，判断用户是否在交互，最终将用户交互的结果发送至客户端。本实例中，所述带有加速度传感器模块、陀螺仪模块、移动通信模块、GPS定位模块、WIFI/WAPI模块的移动设备包括手机、PDA、平板电脑和便携式游戏机。 

基于传感器和移动定位技术的多移动设备实时交互系统，该方法主要包括以下步骤： 

步骤一：如图1中设备1，2在某一时刻在某一区域内通过某种物理空间交互方式(例如：碰撞、挥动等)进行了物理空间上的交互，当设备发生物理空间位置和状态上的变化超过某阈值时，主动向服务器发送加速度感应数据、陀螺仪角速度数据、基站信息、WIFI热点数据和GPS数据的自定义数据流，并发送交互请求发送至服务器端，例如互相传输文件，； 

步骤二：服务器端接收到设备1，2发送过来的自定义数据流中地理位置信息对移动设备进行定位，判定当前设备是否处于某一区域内，然后通过设备的加速度感应数据和陀螺仪角速度数据，通过指定算法对设备在实际物理空间中的位置、姿态和运动轨迹和状态变化进行拟合，并综合分析和对比设备1和设备2的在空间的位置、姿态、运动轨迹和状态的变化，判断设备1和设备2是否正在进行交互，如果条件匹配，分析设备1和设备2的交互请求，确认双方需要交互后，将双方需要交互的数据上传至服务器，然后通过服务器将数据(例如文件数据)分别发送对方设备。 

步骤三：循环步骤一、二，直至客户端退出。 

本实施例中，所述自定义数据流传输方法，其特征是：所述步骤一、二、三中，设备1，2与服务端使用HTTP协议进行连接和数据传输。 

本实施例中，所述指定算法，其特征是：所述步骤二中服务端接收到客户端设备1，2发送过来的自定义数据流，通过以下步骤进行处理： 

1)解析自定义数据流，获取基站信息，通过基站定位技术定位客户端设备1，2所处的位置； 

2)解析自定义数据流，如果包含WIFI热点数据，通过WIFI热点数据计算客户端设备1，2所处的位置，并对步骤1中得到的地理位置进行校正； 

3)解析自定义数据流，如果包含GPS数据，通过GPS计算模块计算客户端 设备1，2所处地理位置，并对步骤1和步骤2中获取的地理位置进行校正； 

4)通过设备1，2的位置信息，针对每个设备进行空间拓扑查询，获取与该设备之间的空间位置距离处于某阈值区间内的设备列表，如图1中设备1，2； 

5)分析步骤4中获取的设备列表中设备1，2发送过来的加速度感应数据，分别对设备1，2在X，Y，Z方向上的加速度值变化进行曲线拟合，针对拟合后生成曲线进行模糊模式匹配，获取当前自态相似的设备列表； 

6)分析步骤5中获取到的设备列表中的设备1，2的陀螺仪角速度数据，对设备的自态进行校准，并得到设备1，2当前的运动方式和前进方向、角度等，在空间中模拟还原设备1，2的自态和运动方式，得出客户端设备1，2在真实物理空间中的运动状态变化曲线，然后分析设备运动状态的变化曲线，进行模糊匹配，判断设备1，2之间是否在进行交互，并将交互结果反馈至客户端设备1，2。 

本实用新型的工作流程如下，如图3所示，首先在设备1，2启动客户端，连接至应用服务器；提示用户是否开启WIFI/WAPI和GPS模块，用户选择“是”之后，开启WIFI/WAPI和GPS模块，并开始收集WIFI热点数据、GPS数据、加速度感应数据和陀螺仪角速度数据，当用户使用设备进行物理交互时(例如：碰撞、挥动等)，将该时刻的基站信息、WIFI热点数据、GPS数据、加速度感应和陀螺仪角速度数据以自定义数据流的方式发送给服务器，并请求与其他设备进行交互，如设备1请求传输文件A给设备2，设备2请求传输文件B给设备1；然后等待服务端返回确认交互信息，选择确认后，执行交互请求(例如：设备1将文件A传输给设备2，设备2将文件B传输给设备1)；如此循环直到用户退出客户端，还原到初始状态。 

如图4所示，首先启动服务端，监听客户端连接和数据传输；接收到设备1和设备2中客户端发送过来的数据后，根据数据中基站信息粗略定位设备所在位置区域，然后通过WIFI热点数据和GPS数据进行校正，得到较为精准的位置信息，并判断设备1和设备2是否在同一时刻处于同一区域内，并分别针对设备1和设备2的物理空间位置、姿态、运动轨迹和状态变化进行拟合，综合分析对比设备1和设备2在真实物理空间中的运动状态变化拟合曲线，判断双方是否正在发生交互(例如发生了碰撞)，如果条件匹配，则将双方交互的数据通过服务器传输给对方设备，例如设备1将文件A传输给设备2，设备2将文件B传输给设 备1，完成一次文件传输交换的交互；如此循环，直至服务器端关闭。 

Claims (3)

1.一种基于传感器和移动定位技术的多移动设备实时交互系统，包括多个带有加速度传感器模块、陀螺仪模块、移动通信模块、GPS定位模块、WIFI/WAPI模块的移动设备和用于实时交互判断计算的服务器，所述移动设备包括电源和相互电路连接的主电路板、中央处理元、存储器单元、WIFI/WAPI模块、移动通信模块、加速度感应器、陀螺仪，所述WIFI/WAPI包括相互电路连接的WIFI/WAPI芯片和WIFI/WAPI天线，所述移动通信模块包括GSM、GPRS、EDGE、3G、HSDPA、LTE通信模块；

所述多个移动设备通过网络通信模块，将加速度感应数据、陀螺仪角速度数据、WIFI热点探测数据、基站信息和GPS数据自定义数据流发送至服务器，服务器根据收到的位置数据进行位置匹配计算，获取处于同一时刻在同一活动区域的设备列表，通过对列表中设备的加速度感应数据和陀螺仪角速度数据进行曲线拟合后，匹配设备在物理空间中的运动方式判断设备之间是否正在进行交互，并将交互结果发送至客户端。

2.根据权利要求1所述的基于传感器和移动定位技术的多移动设备实时交互系统，其特征是：所述带有加速度传感器模块、陀螺仪模块、移动通信模块、GPS定位模块、WIFI/WAPI模块的移动设备包括手机、PDA、平板电脑和便携式游戏机。

3.根据权利要求1所述的基于传感器和移动定位技术的多移动设备实时交互系统，其特征是：移动设备和服务器之间进行数据传输的网络通信方式，包括HTTP协议、UDP协议和Socket连接。 

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