一種基于室內(nèi)定位與電子羅盤的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與遠(yuǎn)程控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于室內(nèi)定位與電子羅盤的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與遠(yuǎn)程控制方法，以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的方式，為用戶提供一種便捷高效地智能家居設(shè)備的控制體驗(yàn)。在智能家居環(huán)境中，提前建立起三維坐標(biāo)系并將智能設(shè)備標(biāo)定在三維坐標(biāo)上作為識(shí)別目標(biāo)點(diǎn)，本發(fā)明基于普通智能家居中的無線與有線混合控制，無需考慮移動(dòng)智能端與被控設(shè)備之間是否存在障礙物，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，仍可在智能端的顯示設(shè)備上成像，顯示被控設(shè)備的位置，方便控制。其優(yōu)點(diǎn)包括：無需購買額外硬件設(shè)備與房屋三維虛擬結(jié)構(gòu)圖；操作界面不單一，按鈕搜索快速，操作簡單；無需記憶復(fù)雜的目錄結(jié)構(gòu)，不易誤觸；操作界面融合現(xiàn)實(shí)場景，直觀性與靈活性強(qiáng)。
【專利說明】-種基于室內(nèi)定位與電子羅盤的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與遠(yuǎn)程控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及智能家居，特別涉及一種基于室內(nèi)定位與電子羅盤的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與遠(yuǎn)程 控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 智能家居是以住宅為平臺(tái)，利用各種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（如無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、射頻識(shí) 別技術(shù)等），構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒 適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。
[0003] 智能家居是今后家居領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢，雖然市場推廣才剛剛開始，但行業(yè)的 競爭已經(jīng)很激烈。根據(jù)《中國智能家居設(shè)備行業(yè)發(fā)展環(huán)境與市場需求預(yù)測分析報(bào)告前瞻》分 析，目前我國智能家居產(chǎn)品與技術(shù)的百花齊放，市場開始明顯出現(xiàn)低、中、高不同產(chǎn)品檔次 的分水嶺，行業(yè)進(jìn)入快速成長期。面對(duì)中國龐大的需求市場，預(yù)計(jì)該行業(yè)將以年均19. 8%的 速率增長，在2015年產(chǎn)值達(dá)1240億元。
[0004] 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種同時(shí)包括虛擬世界和真實(shí)世界的環(huán)境（如Google眼鏡），其 目的是將真實(shí)世界中蘊(yùn)含的信息數(shù)據(jù)，與人們目視的場景實(shí)時(shí)融合，以增強(qiáng)對(duì)真實(shí)世界的 認(rèn)識(shí)?，F(xiàn)在該技術(shù)廣泛應(yīng)用于電影行業(yè)、地圖導(dǎo)航、泛在測繪等領(lǐng)域，但是還未在智能家居 領(lǐng)域應(yīng)用。
[0005] 為了提高智能家居的便捷性，很多智能家居系統(tǒng)利用移動(dòng)智能設(shè)備（如智能手 機(jī)、平板電腦、智能面板等）進(jìn)行互動(dòng)式控制智能家居的方式。但是由于智能家居設(shè)備過 多、協(xié)議不同、信息量大而復(fù)雜與控制方式多樣，傳統(tǒng)控制應(yīng)用具有兩大缺點(diǎn)：①界面按鈕 過多，操作繁瑣，容易誤觸；②目錄結(jié)構(gòu)層次多而復(fù)雜，不易記憶，搜索效率低。這帶來較大 的不便利，使得用戶體驗(yàn)極度降低，嚴(yán)重影響智能家居的便捷性。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)方案：
[0007] 專利一：一種互動(dòng)式控制智能家居設(shè)備的方法及家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
[0008] 專利號(hào)：CN2〇10101666〇9· 8
[0009] 內(nèi)容：本發(fā)明實(shí)施例公開了一種互動(dòng)式控制智能家居設(shè)備的方法，包括：通過手 持終端設(shè)備下發(fā)命令給集中控制設(shè)備獲取家庭網(wǎng)絡(luò)中智能家居設(shè)備的相關(guān)參數(shù)；根據(jù)所 述智能家居設(shè)備的相關(guān)參數(shù)向集中控制設(shè)備發(fā)送控制指令；集中控制設(shè)備在收到控制指令 后，分析所述控制指令中所關(guān)聯(lián)的智能家居設(shè)備信息，并將所述智能家居設(shè)備信息和所關(guān) 聯(lián)的控制指令下發(fā)到家庭網(wǎng)關(guān)中；家庭網(wǎng)關(guān)根據(jù)集中控制設(shè)備下發(fā)的控制指令向所關(guān)聯(lián)的 智能家居設(shè)備發(fā)送控制指令，使智能家居設(shè)備根據(jù)所述控制指令完成相應(yīng)的受控功能。本 發(fā)明實(shí)施例還公開了一種系統(tǒng)，通過本發(fā)明實(shí)施例，能夠方便用戶使用各種智能家居設(shè)備， 使得各種家電在更高的意義上實(shí)現(xiàn)家電的自動(dòng)化。該專利需要中間設(shè)備較多，且不根據(jù)不 同設(shè)備的協(xié)議轉(zhuǎn)換控制指令。
[0010] 專利二：一種基于移動(dòng)終端的智能家居遙控系統(tǒng)
[0011] 專利號(hào)：CN201210156434. 1
[0012] 內(nèi)容：本發(fā)明公開了一種基于移動(dòng)終端的智能家居遙控系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括具有 網(wǎng)絡(luò)通信功能的移動(dòng)終端和服務(wù)器，所述移動(dòng)終端進(jìn)一步包括：控制指令獲取模塊，用于根 據(jù)需要控制的家居電器的型號(hào)，通過網(wǎng)絡(luò)從所述服務(wù)器上獲取該家居電器的控制方式、控 制碼以及該家居電器控制面板的信息；連接建立模塊，用于根據(jù)獲得的家居電器的控制碼 以對(duì)應(yīng)的控制方式與該家居電器進(jìn)行控制指令的匹配和鏈接，建立所述移動(dòng)終端與該家居 電器的遠(yuǎn)程連接；遠(yuǎn)程控制模塊，通過按下相應(yīng)的按鍵圖標(biāo)發(fā)出控制指令來遠(yuǎn)程控制該需 要控制的家居電器。通過該系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)家居電器以移動(dòng)終端來進(jìn)行控制，并與網(wǎng) 絡(luò)進(jìn)行連接，獲得更加豐富的信息，且操作簡單方便。該專利僅羅列了所有受控設(shè)備對(duì)應(yīng)的 按鈕圖標(biāo)，若設(shè)備較多，用戶不易尋找目標(biāo)按鈕，且容易誤觸。
[0013] 專利三：一種智能家居控制系統(tǒng)中的萬能遙控器
[0014] 專利號(hào)：CN2〇〇92〇l65542· 9
[0015] 內(nèi)容：本實(shí)用新型公開了一種智能家居控制系統(tǒng)中的具有學(xué)習(xí)功能的遙控器，用 以為智能家居控制系統(tǒng)的整體控制提供可能。一種智能家居控制系統(tǒng)中的萬能遙控器，包 括：顯示模塊，用于顯示智能家居控制系統(tǒng)的操作控制界面；近距離無線通信模塊，用于實(shí) 現(xiàn)近距離無線通信；紅外信號(hào)接收模塊，用于接收智能家居設(shè)備的遙控器發(fā)出不同控制功 能的紅外編碼信號(hào)并轉(zhuǎn)發(fā)；第一嵌入式微處理器，通過IXD數(shù)據(jù)總線連接所述顯示單元，學(xué) 習(xí)并還原紅外編碼信號(hào)；第二嵌入式微處理器，分別通過串行接口連接在所述第一嵌入式 微處理器和近距離無線通信模塊單元之間，用于接收所述第一嵌入式微處理器輸出的控制 指令并通過近距離無線通信模塊發(fā)送。該專利外的設(shè)備（遙控器），且與現(xiàn)實(shí)場景毫無聯(lián) 系。
[0016] 專利四：一種智能家居控制裝置用戶操作界面的組建方法
[0017] 專利號(hào)：CN200910042078. 9
[0018] 本發(fā)明公開了一種能家居控制裝置用戶操作界面的組建方法，包括如下步驟：（1) 從圖庫中調(diào)用與住所格局一致的房屋三維結(jié)構(gòu)圖及可方便辨認(rèn)的表示住所中受控設(shè)備的 圖標(biāo)；(2)按照住所的裝修結(jié)構(gòu)，將對(duì)應(yīng)受控設(shè)備的圖標(biāo)放置在房屋三維結(jié)構(gòu)圖中的相應(yīng) 位置；（3)建立對(duì)應(yīng)受控設(shè)備的圖標(biāo)與住所中實(shí)際的受控設(shè)備的控制鏈接。此方法可實(shí)現(xiàn) 三維立體智能家居操作，增強(qiáng)操作界面的直觀性和靈活性。該專利需要構(gòu)建完整的房屋虛 擬三維結(jié)構(gòu)圖，需要一定的存儲(chǔ)空間與計(jì)算時(shí)間；雖然與現(xiàn)實(shí)場景有一定聯(lián)系，且把設(shè)備圖 表標(biāo)注在對(duì)應(yīng)位置；但是如果房屋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且設(shè)備分布雜亂；用戶尋找某個(gè)設(shè)備時(shí)，操作 較繁瑣且容易誤觸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷與不足，本發(fā)明提供一種基于室內(nèi)定位與電子羅盤的 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與遠(yuǎn)程控制方法。
[0020] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0021] 1. 一種基于室內(nèi)定位與電子羅盤的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與遠(yuǎn)程控制方法，其特征在于，包括 步驟：
[0022] 1)定位，在三維坐標(biāo)系中利用室內(nèi)定位技術(shù)定位移動(dòng)智能端坐標(biāo)A(x, y, z);
[0023] 2)確定朝向，利用移動(dòng)智能端的傳感器確定水平方向和傾斜角度而組成朝向向量 a ；
[0024] 3)捕獲點(diǎn)，當(dāng)移動(dòng)智能端A到識(shí)別目標(biāo)B的向量5，與朝向向量α之間的夾角β小 于閾值K時(shí)，則將識(shí)別目標(biāo)捕獲，否則丟棄識(shí)別目標(biāo)；
[0025] 4)讀取捕獲點(diǎn)信息，通過網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，讀取被捕獲識(shí)別目標(biāo)的全部或 局部信息，包括狀態(tài)信息與控制信息，使用顯示增強(qiáng)的方式，添加在后置攝像頭拍攝的實(shí)景 上；若沒有找到需要的目標(biāo)點(diǎn)，可直接移動(dòng)位置或更新朝向后，返回步驟1);
[0026] 5)選擇控制點(diǎn)，用戶點(diǎn)擊所需的識(shí)別目標(biāo)，進(jìn)入步驟6 ;
[0027] 6)點(diǎn)控制，移動(dòng)智能端將控制信息發(fā)送至服務(wù)器，服務(wù)器發(fā)送相關(guān)控制指令至相 應(yīng)的智能家居設(shè)備，智能家居設(shè)備根據(jù)控制指令完成相應(yīng)控制操作；控制完成后，可退回步 驟5選擇其他已捕獲對(duì)象進(jìn)行控制，或直接移動(dòng)位置或更新朝向后，返回步驟1。
[0028] 優(yōu)選的，步驟1所述的定位的步驟為：
[0029] 101)在建筑物中裝備至少3個(gè)無線路由器，并在三維坐標(biāo)系上標(biāo)定坐標(biāo)，令為 P (xp, yp, zp), Q (xq, yq, zq), R (xr, yr, zr)；
[0030] 102)檢測各無線路由器接收的信號(hào)強(qiáng)度指示值RSSI ;
[0031] 103)通過各無線路由器接收到的信號(hào)強(qiáng)弱，測定移動(dòng)智能端（令為A)與各無線路 由器的距離AP、AQ、AR;在已建立的三維坐標(biāo)系中，根據(jù)各無線路由的已知坐標(biāo)與移動(dòng)智能 端與各無線路由的距離，根據(jù)公式（1)，計(jì)算得移動(dòng)智能端A的定位坐標(biāo)（x a，ya，za)。

【權(quán)利要求】
1. 一種基于室內(nèi)定位與電子羅盤的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與遠(yuǎn)程控制方法，其特征在于，包括步 驟： 1) 定位，在三維坐標(biāo)系中利用室內(nèi)定位技術(shù)定位移動(dòng)智能端坐標(biāo)點(diǎn)A(x，y，z); 2) 確定朝向，利用移動(dòng)智能端的傳感器確定水平方向與傾斜角度而組成朝向向量5;; 3) 捕獲點(diǎn)，當(dāng)A到識(shí)別目標(biāo)B的向量?，與朝向向量5之間的夾角小于閾值時(shí)，則將識(shí) 別目標(biāo)捕獲，否則丟棄識(shí)別目標(biāo)； 4) 讀取捕獲點(diǎn)信息，通過網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，讀取被捕獲識(shí)別目標(biāo)的全部或局部 信息，包括狀態(tài)信息與控制信息，使用顯示增強(qiáng)的方式，添加在后置攝像頭拍攝的實(shí)景上； 若沒有找到需要的目標(biāo)點(diǎn)，則直接移動(dòng)位置或更新朝向后，返回步驟1); 5) 選擇控制點(diǎn)，用戶點(diǎn)擊所需的識(shí)別目標(biāo)，進(jìn)入步驟6 ; 6) 點(diǎn)控制，移動(dòng)智能端將控制信息發(fā)送至服務(wù)器，服務(wù)器發(fā)送相關(guān)控制指令至相應(yīng)的 智能家居設(shè)備，智能家居設(shè)備根據(jù)控制指令完成相應(yīng)控制操作；控制完成后，則退回步驟5 選擇其它已捕獲對(duì)象進(jìn)行控制，或直接移動(dòng)位置或更新移動(dòng)智能端朝向后，返回步驟1。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于室內(nèi)定位與電子羅盤的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與遠(yuǎn)程控制方法，其特 征在于，步驟1所述的定位的步驟為： 101) 在建筑物中裝備至少3個(gè)無線路由器，并在三維坐標(biāo)系上標(biāo)定坐標(biāo)，令為 P(xp,yp,zp),Q(xq,yq,zq),R(xr,yr,zr)； 102) 檢測各無線路由器接收的信號(hào)強(qiáng)度指示值RSSI; 103) 基于各無線路由器接收到的信號(hào)強(qiáng)弱，測定移動(dòng)智能端（令為A)與各無線路由器 的距離AP、AQ、AR;在已建立的三維坐標(biāo)系中，根據(jù)各無線路由的已知坐標(biāo)與移動(dòng)智能端與 各無線路由的距離，根據(jù)公式（1)，計(jì)算得移動(dòng)智能端A的定位坐標(biāo)（xa，ya，za)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于室內(nèi)定位與電子羅盤的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與遠(yuǎn)程控制方法，其特 征在于，步驟2所述的確定朝向有如下具體步驟： 201) 確定水平方向，通過電子羅盤確定移動(dòng)智能端的水平方向； 202) 確定傾斜角度，通過加速度計(jì)確定移動(dòng)智能端的垂直方向上的傾斜角度，即垂直 于移動(dòng)智能端屏幕直線與水平面之間的角度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于室內(nèi)定位與電子羅盤的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與遠(yuǎn)程控制方法， 其特征在于，所述步驟201具體為：通過電子羅盤確定移動(dòng)智能端的水平方向，用單位 向量？（X(I，yci，〇)表示；所述步驟202具體為：通過加速度計(jì)確定移動(dòng)智能端的垂直方向上 的傾斜角度β，即垂直于移動(dòng)智能端屏幕直線與水平面之間的角度；最后根據(jù)公式（2)，利 用傾斜角度β與水平向量？計(jì)算得朝向向量5 (xs,ys,Zs)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于室內(nèi)定位與電子羅盤的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與遠(yuǎn)程控制方法，其特 征在于，步驟6所述的點(diǎn)控制有如下具體步驟： 601) 獲取當(dāng)前狀態(tài)，首先獲取當(dāng)前的控制信息與狀態(tài)信息，并添加在后置攝像頭拍攝 的實(shí)景上； 602) 用戶操作，用戶通過相應(yīng)控制界面，對(duì)智能家居設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)控制操作； 603) 控制信息發(fā)送至服務(wù)器，根據(jù)用戶的操作，移動(dòng)智能端將設(shè)備坐標(biāo)與控制操作，組 成控制信息發(fā)送至服務(wù)器； 604) 服務(wù)器通過控制指令控制設(shè)備，服務(wù)器接收到控制信息后，根據(jù)設(shè)備坐標(biāo)，獲取設(shè) 備的相關(guān)協(xié)議及相關(guān)信息，再根據(jù)設(shè)備協(xié)議與控制操作編譯成相應(yīng)控制指令，最后發(fā)送相 應(yīng)控制指令至設(shè)備，完成相應(yīng)控制操作，并更新狀態(tài)，返回步驟601。
【文檔編號(hào)】G05B15/02GK104460330SQ201410613632
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】鮑淑娣, 王春巖, 盧陽, 張永平 申請(qǐng)人:寧波工程學(xué)院