一種適用于體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于體感或語音控制的超低功耗無線智能控制系統(tǒng)，包括可穿戴數(shù)據(jù)采集裝置、移動終端和智能設(shè)備；所述可穿戴數(shù)據(jù)采集裝置包括傳感器、低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、低功耗微處理器、低功無線耗射頻模塊；所述傳感器分別與低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、低功耗微處理器相連，所述低功無線耗射頻模塊分別與低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、低功耗微處理器相連；本發(fā)明是一種無線智能控制環(huán)境下的除了鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸等方式之外的一種新的低功耗低成本的控制指令輸入方式，采用可穿戴設(shè)備作為信號采集裝置，攜帶方便，操作簡單高效；設(shè)有待機休眠功能，具有低功耗的特點；同時成本低，使用方便，值得推廣。
【專利說明】一種適用于體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種適用于體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在物聯(lián)網(wǎng)大發(fā)展的背景下，一些新的應(yīng)用場景和概念被相繼提出，如智能家居、智能工業(yè)控制、智能醫(yī)療等。在這些應(yīng)用下，如何高效低成本的實現(xiàn)人機控制成為了新的命題?，F(xiàn)有技術(shù)以移動終端(如手機、作為計算、通訊和控制節(jié)點，人通過移動終端的屏幕得到信息反饋，通過觸摸屏操作下達控制指令，而移動終端通過無線通訊與控制對象進行交互。現(xiàn)有技術(shù)的不足在于人的指令下達/信息反饋都與移動終端的屏幕緊耦合。而此種控制方式存在不便，比如電燈的開關(guān)，本應(yīng)一個動作實現(xiàn)控制，而在實際情況下，需要觸摸點擊多次；例如對無人飛行器控制，由于觸摸屏是二維的，在需要對飛行器進行三維空間移動控制時，觸摸屏控制存在先天的不便利性。
[0003]隨著傳感器和模式識別技術(shù)的發(fā)展，肢體感應(yīng)(簡稱“體感”)或聲音信息作為新的輸入方式實現(xiàn)人機控制的應(yīng)用受到越來越多的關(guān)注。目前，體感檢測的方式有兩類，一類是基于視覺圖像處理；另一類是基于傳感器?；谝曈X圖像處理的技術(shù)具有識別率高、可識別的動作信息豐富等特點，但是對于識別的有效區(qū)域和環(huán)境光線具有較高的限制?；趥鞲衅鞯姆绞絼t不受環(huán)境和位置的限制，配以優(yōu)化的模式識別算法，其具有較好的操作性。
[0004]本發(fā)明采用體感及聲音識別作為新的人機控制輸入方法，所涉及的體感檢測是基于傳感器(加速度計/陀螺儀/磁力計/音頻信號采集器等)的模式識別。
[0005]可穿戴設(shè)備是物聯(lián)網(wǎng)大環(huán)境下的產(chǎn)物，其具有(人體或外界的)信息采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)收發(fā)等功能，面積功耗低、攜帶便捷等特點。目前，可穿戴設(shè)備仍然作為一個獨立的電子設(shè)備存在，其應(yīng)用主要集中在人體生命體征檢測、健康管理、運動信息評估等方面。
[0006]本發(fā)明利用可穿戴設(shè)備的設(shè)計概念，將其作為人肢體的一部分，利用其便攜性質(zhì)和無線通信功能實時精確地捕捉特定的肢體或語音信號，并將該信號作為控制指令傳送到具有較強運算能力和無線收發(fā)功能的移動終端。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種適用于體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統(tǒng)，是一種無線智能控制環(huán)境下的除了鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸等方式之外的一種新的低功耗低成本的控制指令輸入方式，采用可穿戴設(shè)備作為信號采集裝置，攜帶方便，操作簡單高效；設(shè)有待機休眠功能，具有低功耗的特點；同時成本低，使用方便，值得推廣。
[0008]本發(fā)明為實現(xiàn)上述應(yīng)用將采用以下技術(shù)方案:
一種適用于體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統(tǒng)，包括可穿戴數(shù)據(jù)采集裝置、移動終端和智能設(shè)備； 所述可穿戴數(shù)據(jù)采集裝置包括傳感器、低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器纟IX:、低功耗微處理器、低功無線耗射頻模塊；所述傳感器分別與低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器八IX:、低功耗微處理器相連，所述低功無線耗射頻模塊分別與低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器仙匕低功耗微處理器相連；
所述傳感器采集人體的動作和聲音信號，然后發(fā)送給低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器八IX:，由低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器八IX:將動作和聲音信號從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，同時信號存入低功耗微處理器，低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器八IX:將數(shù)字信號發(fā)送到低功無線耗射頻模塊；
低功無線耗射頻模塊將處理后的信號進行發(fā)送，移動終端對信號進行接收，移動終端對信號進行分析，分析后對相應(yīng)的智能設(shè)備進行控制。
[0009]作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，所述傳感器包括加速度計、陀螺儀、磁力計和語音
^[目號米集器。
[0010]作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，低功無線耗射頻模塊采用11？1、藍牙、21^66或
[0011]作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，所述可穿戴數(shù)據(jù)采集裝置包括模式識別模塊、調(diào)用管理模塊、八?？端，所述模式識別模塊、調(diào)用管理模塊、仙？端依次相連。
[0012]作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，所述移動終端為手機或？^1。
[0013]一種適用于體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統(tǒng)的方法，包括如下步驟:
步驟一:用戶通過移動終端發(fā)送喚醒脈沖或聲控指令，可穿戴數(shù)據(jù)采集設(shè)備中的低功耗微處理器采用中斷觸發(fā)的機制接收用戶的喚醒脈沖或聲控指令時，喚醒可穿戴數(shù)據(jù)采集設(shè)備中的各個模塊；
步驟二:傳感器實時感知人體的動作或聲音，采集體感信號經(jīng)過低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器八IX:將體感信號由模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，低功耗微處理器將低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器八IX:輸出的數(shù)字信號的先后、長度和序列的時間間隔為每組動作指令加入前導(dǎo)碼，然后經(jīng)由低功無線耗射頻模塊發(fā)送；
步驟三:移動終端接收低功無線耗射頻模塊發(fā)送的信號，信號進入模式識別模塊，模式識別模塊中預(yù)先設(shè)有體感信號或聲音與控制智能設(shè)備的控制指令相對應(yīng)的映射表，調(diào)用管理模塊提取模式識別模塊中的映射表解碼信號對應(yīng)的控制指令，調(diào)用管理模塊將控制指令發(fā)送到對應(yīng)的八?？端，八?？端控制相應(yīng)的智能設(shè)備；
步驟四:低功耗微處理器再次檢測到外部的脈沖或聲音信號或在一定時間內(nèi)為檢測到任何體感或聲音信號時，低功耗微處理器發(fā)出休眠指令，可穿戴信號采集裝備進入待機狀態(tài)，直到下一次的喚醒。
[0014]作為本發(fā)明的進一步優(yōu)方案，所述步驟四中的一定時間為60秒。
[0015]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案實現(xiàn)的應(yīng)用與現(xiàn)有應(yīng)用相比，具有以下優(yōu)勢:
1、方便快捷:采用可穿戴設(shè)備作為信號采集裝置，其具有攜帶方便的特點；采用體感或聲音識別的方法進行人機控制，其具有操作簡單高效的特點。
[0016]2、低功耗:可穿戴設(shè)備只負(fù)責(zé)采集并傳送體感信號，其板級系統(tǒng)采用超低功耗設(shè)計，包括傳感器，功能優(yōu)化定制的低功耗微處理器和低功無線耗射頻模塊；設(shè)備通常處于待機休眠狀態(tài)，只有收到按鍵或聲音喚醒信號后才處于工作狀態(tài)；超過一定時間無指令動作則自動進入休眠狀態(tài)，等待再次喚醒。
[0017]3、低成本:借助手機或？八0等用戶已有的移動終端進行模式識別算，而不是放在可穿戴設(shè)備本身，大大降低了可穿戴設(shè)備的設(shè)計成本，從而降低了用戶的購買成本。
[0018]4、開放平臺:本發(fā)明所涉及的模式識別的驅(qū)動平臺為開放式平臺，可連接任何具有藍牙、21曲66、八階、11？1等無線通信功能的智能設(shè)備。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的應(yīng)用場景說明圖。
[0020]圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
[0021]圖3是可穿戴數(shù)據(jù)采集設(shè)備的板級結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖4是可穿戴數(shù)據(jù)采集設(shè)備低功耗工作流程圖。

【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細(xì)說明:
本發(fā)明公開一種適用于體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統(tǒng)，其應(yīng)用場景說明如圖1所示，所述系統(tǒng)適用于任何具備無線通信功能的智能硬件，例如智能開關(guān)、智能插座、電視機、電腦、汽車等，這些家電可作為一個單獨的控制系統(tǒng)，如家電控制系統(tǒng)、們窗控制系統(tǒng)、燈光控制系統(tǒng)、影音控制系統(tǒng)、安防控制系統(tǒng)等，都可作為被監(jiān)控對象連入本系統(tǒng)。
[0024]本發(fā)明的系統(tǒng)組成框圖如圖2所示。當(dāng)可穿戴數(shù)據(jù)采集設(shè)備中的低功耗微處理器1⑶接收到用戶的喚醒脈沖或聲控指令時，發(fā)出068仏代啟動信號，喚醒板級系統(tǒng)上的所有芯片模塊:傳感器模塊實時感知手臂動作或聲音，檢測到的模擬信號經(jīng)低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器八IX:轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，經(jīng)低功無線耗射頻模塊發(fā)送。
[0025]本發(fā)明所涉及的可穿戴數(shù)據(jù)采集裝備的板級系統(tǒng)設(shè)計如圖3所示，由傳感器，如加速度計/陀螺儀/磁力計/音頻信號采集器等、低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器八IX:、低功耗微處理器1⑶、低功耗無線射頻發(fā)射模塊，如低功耗藍牙等。其中，低功耗微處理器
采用中斷觸發(fā)的機制接收外部啟動指令，統(tǒng)一喚醒啟動板上其他模塊，根據(jù)低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器(八00輸出的數(shù)字信號的先后、長度和序列的時間間隔為每組動作指令加入前導(dǎo)碼；傳感器實時捕捉手臂動作和聲音信號；低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器八IX:為高精度八IX:，將傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；低功耗無線射頻模塊可選用低功耗藍牙模塊、21曲66、八階等協(xié)議，將每條指令序列發(fā)射出去。
[0026]本發(fā)明所涉及的可穿戴信號采集裝備的板級系統(tǒng)低功耗工作流程如圖4所示。低功耗微處理器檢測到外部的觸發(fā)信號(脈沖或特定聲音信號)，喚醒板級所有模塊；當(dāng)?shù)凸奈⑻幚砥髟俅螜z測到外部觸發(fā)信號(脈沖或特定聲音信號)或者傳感器在較長時間內(nèi)(例如608)未檢測出任何體感或聲音信號時，微處理器發(fā)出休眠指令，整個板級系統(tǒng)進入待機狀態(tài)，直到下一次的喚醒。
[0027]本發(fā)明涉及的模式識別模塊的軟件算法平臺是一個可共享的算法驅(qū)動模塊，可以移植在2111(11*10(1/108等移動終端操作系統(tǒng)中，與其他應(yīng)用程序(￡1卯)的接口對接。驅(qū)動算法查找體感或聲音庫里資源，解碼出接收到的控制信號。算法驅(qū)動模塊中有3卯調(diào)用管理機制，為了節(jié)省運算的內(nèi)存消耗，一個移動終端同時允許一個叩？對接。
[0028]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統(tǒng)，其特征在于，包括可穿戴數(shù)據(jù)采集裝置、移動終端和智能設(shè)備； 所述可穿戴數(shù)據(jù)采集裝置包括傳感器、低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、低功耗微處理器、低功無線耗射頻模塊；所述傳感器分別與低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、低功耗微處理器相連，所述低功無線耗射頻模塊分別與低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、低功耗微處理器相連； 所述傳感器采集人體的動作和聲音信號，然后發(fā)送給低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，由低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC將動作和聲音信號從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，同時信號存入低功耗微處理器，低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC將數(shù)字信號發(fā)送到低功無線耗射頻模塊； 低功無線耗射頻模塊將處理后的信號進行發(fā)送，移動終端對信號進行接收，移動終端對信號進行分析，分析后對相應(yīng)的智能設(shè)備進行控制。
2.如權(quán)利要求1所述的一種適用于體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器包括加速度計、陀螺儀、磁力計和語音信號采集器。
3.如權(quán)利要求2所述的一種適用于體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統(tǒng)，其特征在于:低功無線耗射頻模塊采用WiF1、藍牙、Zigbee或ANT。
4.如權(quán)利要求1所述的一種適用于體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述可穿戴數(shù)據(jù)采集裝置包括模式識別模塊、調(diào)用管理模塊、APP端，所述模式識別模塊、調(diào)用管理模塊、APP端依次相連。
5.如權(quán)利要求1所述的一種適用于體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述移動終端為手機或Pad。
6.如權(quán)利要求1所述的一種適用于體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統(tǒng)，其特征在于: 該系統(tǒng)的方法，包括如下步驟: 步驟一:用戶通過移動終端發(fā)送喚醒脈沖或聲控指令，可穿戴數(shù)據(jù)采集設(shè)備中的低功耗微處理器采用中斷觸發(fā)的機制接收用戶的喚醒脈沖或聲控指令時，喚醒可穿戴數(shù)據(jù)采集設(shè)備中的各個模塊； 步驟二:傳感器實時感知人體的動作或聲音，采集體感信號經(jīng)過低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC將體感信號由模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，低功耗微處理器將低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC輸出的數(shù)字信號的先后、長度和序列的時間間隔為每組動作指令加入前導(dǎo)碼，然后經(jīng)由低功無線耗射頻模塊發(fā)送； 步驟三:移動終端接收低功無線耗射頻模塊發(fā)送的信號，信號進入模式識別模塊，模式識別模塊中預(yù)先設(shè)有體感信號或聲音與控制智能設(shè)備的控制指令相對應(yīng)的映射表，調(diào)用管理模塊提取模式識別模塊中的映射表解碼信號對應(yīng)的控制指令，調(diào)用管理模塊將控制指令發(fā)送到對應(yīng)的APP端，APP端控制相應(yīng)的智能設(shè)備； 步驟四:低功耗微處理器再次檢測到外部的脈沖或聲音信號或在一定時間內(nèi)為檢測到任何體感或聲音信號時，低功耗微處理器發(fā)出休眠指令，可穿戴信號采集裝備進入待機狀態(tài)，直到下一次的喚醒。
7.如權(quán)利要求6所述的一種適用于體感或聲音控制的超低功耗無線智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述步驟四中的一定時間為60秒。
【文檔編號】G05B19/042GK104503321SQ201410783488
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月18日
【發(fā)明者】趙爽, 葉云飛, 周立人, 褚軼景 申請人:趙爽