專利名稱：空中鼠標(biāo)及控制鼠標(biāo)指針移動的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及定位技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種空中鼠標(biāo)及控制鼠標(biāo)指針移動的方法與
裝置O
背景技術(shù)：
目前，計算機(jī)鼠標(biāo)指針的定位大多數(shù)都依靠光學(xué)傳感器或激光傳感器來實(shí)現(xiàn)，這些傳感器都基于物理光學(xué)原理，使得傳感器需要依靠桌面等平臺來實(shí)現(xiàn)。但是在很多場合， 例如在計算機(jī)多媒體教學(xué)中，用戶想在空中操控鼠標(biāo)指針或是通過在空中操控鼠標(biāo)指針來實(shí)現(xiàn)多媒體電視播放、網(wǎng)頁瀏覽等應(yīng)用，僅使用傳統(tǒng)的傳感器就無法實(shí)現(xiàn)，于是空中鼠標(biāo)應(yīng)運(yùn)而生?？罩惺髽?biāo)是一種輸入設(shè)備，像傳統(tǒng)鼠標(biāo)一樣操作屏幕光標(biāo)(鼠標(biāo)指針)，但卻不需要放在任何平面上，在空中晃動就能直接依靠空中運(yùn)動姿態(tài)的感知實(shí)現(xiàn)對鼠標(biāo)指針的控制。要實(shí)現(xiàn)空中運(yùn)動姿態(tài)的感知，一般在空中鼠標(biāo)內(nèi)設(shè)置慣性器件，利用慣性器件測量技術(shù)實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動載體姿態(tài)的跟蹤。利用慣性器件測量技術(shù)進(jìn)行運(yùn)動載體姿態(tài)的跟蹤具有非常廣闊的前景。慣性跟蹤系統(tǒng)的基本原理是在目標(biāo)初始位置和姿態(tài)已知的基礎(chǔ)上，依據(jù)慣性原理，利用陀螺儀傳感器、加速度傳感器等慣性器件測量物體運(yùn)動的角速度和直線加速度，然后通過積分獲得物體的位置和姿態(tài)。其中，陀螺儀基本原理是運(yùn)用物體高速旋轉(zhuǎn)時，強(qiáng)大的角動量使旋轉(zhuǎn)軸一直穩(wěn)定指向一個方向的性質(zhì)，所制造出來的定向儀器。當(dāng)運(yùn)動方向與轉(zhuǎn)軸指向不一致時，會產(chǎn)生相應(yīng)的偏角，再根據(jù)偏角與運(yùn)動的關(guān)系，得到目前運(yùn)動物體的運(yùn)動軌跡和位置，從而實(shí)現(xiàn)定位的功能。而加速度傳感器技術(shù)是慣性與力的檢測綜合體，目前在汽車電子和消費(fèi)電子領(lǐng)域有較多的應(yīng)用。加速度傳感器通過實(shí)時采集運(yùn)動物體加速度信號，通過二階積分的方式得到運(yùn)動的軌跡實(shí)現(xiàn)定位。另外，在器件處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)下，可以通過分析傳感器件自身重力加速度，得到目前器件的自身姿態(tài)。然而，由于陀螺儀傳感器技術(shù)以及加速度傳感器技術(shù)都存在運(yùn)動物體姿態(tài)與運(yùn)動狀態(tài)很難完全體現(xiàn)的不足，因此，通常將陀螺儀傳感器技術(shù)以及加速度傳感器技術(shù)結(jié)合，從而能實(shí)現(xiàn)空間定位的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。鼠標(biāo)的報點(diǎn)率(mouse report rate)又稱為報告率，是衡量鼠標(biāo)性能的一個重要指標(biāo)，報點(diǎn)率的單位是Hz，它能反映出一秒鐘內(nèi)鼠標(biāo)向系統(tǒng)(通常指計算機(jī)系統(tǒng)，也可指包含計算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備，例如計算機(jī)、數(shù)字電視機(jī)、投影儀等)發(fā)送數(shù)據(jù)(該數(shù)據(jù)一般指用于鼠標(biāo)指針定位的坐標(biāo)或坐標(biāo)的變化量)的頻率，即一秒鐘內(nèi)鼠標(biāo)傳送數(shù)據(jù)給系統(tǒng)的次數(shù)。 報點(diǎn)率當(dāng)然是越高越好，報點(diǎn)率越高鼠標(biāo)指針的定位也就越準(zhǔn)，因?yàn)閱挝粫r間內(nèi)傳送數(shù)據(jù)給系統(tǒng)的次數(shù)越多則表示鼠標(biāo)指針(光標(biāo))的移動更為細(xì)膩滑順，點(diǎn)擊也能更為精準(zhǔn)。一般地，普通USB接口的鼠標(biāo)最高可以達(dá)到125Hz的報點(diǎn)率，而一個PS/2接口的鼠標(biāo)卻只能在40Hz到90Hz之間徘徊，大多數(shù)為60Hz左右。但是，對于空中鼠標(biāo)來說，由于其向系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)(以控制鼠標(biāo)指針的移動)通常是通過一無線射頻模塊以發(fā)射無線信號的方式進(jìn)行的，每次發(fā)射的功耗較大，而單位時間內(nèi)傳送數(shù)據(jù)給系統(tǒng)的次數(shù)越多則意味著功耗越大，從而減少了空中鼠標(biāo)的待機(jī)時間(縮短了使用壽命，需要以更高頻率更換電池)。而且，空中鼠標(biāo)的報點(diǎn)率通常是預(yù)先設(shè)定好的，用戶使用空中鼠標(biāo)控制鼠標(biāo)指針移動時，只能以固定的報點(diǎn)率輸出數(shù)據(jù)，難以根據(jù)空中鼠標(biāo)的實(shí)際運(yùn)動情況動態(tài)調(diào)節(jié)報點(diǎn)率。另一方面，空中鼠標(biāo)需要確定其空間坐標(biāo)的變化，并將所述空間坐標(biāo)的變化除以一定的靈敏度系數(shù)后得到鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)變化，從而實(shí)現(xiàn)對鼠標(biāo)指針的控制。而現(xiàn)有技術(shù)中，無論是陀螺儀傳感器通過測量其敏感軸的角速度進(jìn)而利用積分運(yùn)算得出傾斜角以確定空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)變化，還是加速度傳感器通過測量各敏感軸的加速度分量進(jìn)而通過反三角函數(shù)運(yùn)算得出傾斜角以確定空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)變化，都需要進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算(積分運(yùn)算、反三角函數(shù)運(yùn)算等)，而且這些運(yùn)算中大多涉及浮點(diǎn)運(yùn)算，這對于空中鼠標(biāo)中的處理控制芯片來說，例如微控制器(MCU，Micro Control Unit)，如果選用處理能力相對較弱的 MCU，由于其有限的處理能力，在進(jìn)行復(fù)雜而大量的運(yùn)算時需要耗費(fèi)較多的資源，導(dǎo)致處理速度較慢，難以使空中鼠標(biāo)以較高的報點(diǎn)率輸出數(shù)據(jù)，而且具有較高的功耗，如果選用處理能力更強(qiáng)的MCU，又會使成本上升。相關(guān)技術(shù)還可參考公開號為W02005108119(A2)的國際專利申請，該專利申請公開了一種帶有傾斜補(bǔ)償和提高可用性的自由空間定位設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是現(xiàn)有技術(shù)中難以根據(jù)空中鼠標(biāo)的實(shí)際運(yùn)動情況動態(tài)調(diào)節(jié)報點(diǎn)率以控制鼠標(biāo)指針的移動。為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種控制鼠標(biāo)指針移動的方法，利用空中鼠標(biāo)控制鼠標(biāo)指針的移動，所述空中鼠標(biāo)包括至少一種慣性器件，所述慣性器件包括重力加速度傳感器，所述控制鼠標(biāo)指針移動的方法包括基于所述重力加速度傳感器的各個敏感軸的加速度輸出值的矢量和設(shè)定空中鼠標(biāo)的報點(diǎn)率；確定空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)；將所確定的空間坐標(biāo)或其變化量相應(yīng)轉(zhuǎn)換為鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)或其變化量；以設(shè)定的報點(diǎn)率輸出所述鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)或其變化量，以控制鼠標(biāo)指針的移動?？蛇x的，所述基于所述加速度輸出值的矢量和設(shè)定空中鼠標(biāo)的報點(diǎn)率包括按加速度由小到大依次設(shè)置多個檔次的加速度范圍，每一檔次的加速度范圍對應(yīng)一個報點(diǎn)率的設(shè)定范圍，根據(jù)所述加速度輸出值的矢量和所處加速度范圍的檔次確定對應(yīng)的報點(diǎn)率的設(shè)定范圍，所述加速度范圍的檔次越高，對應(yīng)的報點(diǎn)率的設(shè)定越高。可選的，所述確定空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)包括建立索引值與敏感軸的參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系，所述索引值與所述慣性器件的敏感軸的測量值所對應(yīng)，所述敏感軸的參數(shù)包括所述慣性器件的敏感軸的傾斜角及其三角函數(shù)值和/或基于所述敏感軸的傾斜角確定的所述慣性器件的敏感軸的坐標(biāo)值；獲取所述慣性器件的各個敏感軸的測量值；基于與所獲取的測量值對應(yīng)的索引值查詢所述對應(yīng)關(guān)系，確定所述空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)?？蛇x的，所述敏感軸的參數(shù)包括基于所述敏感軸的傾斜角確定的所述慣性器件的敏感軸的坐標(biāo)值；基于與所獲取的測量值對應(yīng)的索引值查詢所述對應(yīng)關(guān)系，確定所述空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)包括基于與所獲取的測量值對應(yīng)的索引值查詢所述對應(yīng)關(guān)系，獲得與所述索引值對應(yīng)的慣性器件的敏感軸的坐標(biāo)值；基于查詢到的慣性器件的敏感軸的坐標(biāo)值確定所述空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)?？蛇x的，所述敏感軸的參數(shù)包括所述慣性器件的敏感軸的傾斜角及其三角函數(shù)值；基于與所獲取的測量值對應(yīng)的索引值查詢所述對應(yīng)關(guān)系，確定所述空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)包括基于與所獲取的測量值對應(yīng)的索引值查詢所述對應(yīng)關(guān)系，獲得與所述索引值對應(yīng)的敏感軸的傾斜角及其三角函數(shù)值；基于查詢到的慣性器件的敏感軸的傾斜角及其三角函數(shù)值，確定所述空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)?？蛇x的，按傾斜角所對應(yīng)的斜率由大至小的順序逐步降低分割精度確定所述對應(yīng)關(guān)系中敏感軸的參數(shù)的配置?？蛇x的，將與所述索引值對應(yīng)的傾斜角的三角函數(shù)值擴(kuò)大預(yù)定倍數(shù)并取整?？蛇x的，所述確定空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)還包括以穩(wěn)定的敏感軸確定所述空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)；判斷敏感軸是否穩(wěn)定包括若緩存區(qū)內(nèi)不同的索引值的數(shù)量小于或等于第一閾值，且各索引值之間的差值均小于或等于第二閾值，則確定該敏感軸穩(wěn)定；所述緩存區(qū)存有每隔預(yù)定時間所獲取的索引值?？蛇x的，所述控制鼠標(biāo)指針移動的方法還包括以連續(xù)多個判斷出敏感軸穩(wěn)定后所獲取的索引值識別空中鼠標(biāo)的運(yùn)動趨勢，若所述運(yùn)動趨勢為直線運(yùn)動，則降低所述空中鼠標(biāo)的報點(diǎn)率?？蛇x的，所述以連續(xù)多個判斷出敏感軸穩(wěn)定后所獲取的索引值識別空中鼠標(biāo)的運(yùn)動趨勢包括若任意兩個連續(xù)的索引值之差小于或等于第三閾值，則識別出所述運(yùn)動趨勢為直線運(yùn)動?？蛇x的，所述控制鼠標(biāo)指針移動的方法還包括對至少兩個連續(xù)確定的空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)進(jìn)行插值運(yùn)算?？蛇x的，所述進(jìn)行插值運(yùn)算包括若所述運(yùn)動趨勢為直線運(yùn)動，則進(jìn)行線性插值運(yùn)算，否則進(jìn)行拋物線插值運(yùn)算。可選的，所述重力加速度傳感器為電容式重力加速度傳感器，所述測量值為所述電容式重力加速度傳感器的敏感軸的電容值?？蛇x的，所述慣性器件還包括陀螺儀傳感器，所述測量值為所述陀螺儀傳感器的敏感軸的電壓值?？蛇x的，所述重力加速度傳感器至少包括兩個相互垂直的敏感軸，其中一個敏感軸垂直于地平面。為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案還提供一種控制鼠標(biāo)指針移動的裝置，利用空中鼠標(biāo)控制鼠標(biāo)指針的移動，所述空中鼠標(biāo)包括至少一種慣性器件，所述慣性器件包括重力加速度傳感器，所述控制鼠標(biāo)指針移動的裝置包括報點(diǎn)率設(shè)定單元，用于基于所述重力加速度傳感器的各個敏感軸的加速度輸出值的矢量和設(shè)定空中鼠標(biāo)的報點(diǎn)率；坐標(biāo)確定單元，用于確定空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)；轉(zhuǎn)換單元，用于將所確定的空間坐標(biāo)或其變化量相應(yīng)轉(zhuǎn)換為鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)或其變化量；控制單元，用于以設(shè)定的報點(diǎn)率輸出所述鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)或其變化量，以控制鼠標(biāo)指針的移動。為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案還提供了一種包括上述控制鼠標(biāo)指針移動的裝置的空中鼠標(biāo)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)方案至少具有以下優(yōu)點(diǎn)通過基于重力加速度傳感器的各個敏感軸的加速度輸出值的矢量和設(shè)定空中鼠標(biāo)的報點(diǎn)率，將所確定的空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)或其變化量相應(yīng)轉(zhuǎn)換為鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)或其變化量，并以所設(shè)定的報點(diǎn)率輸出所述鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)或其變化量以控制鼠標(biāo)指針的移動，從而能實(shí)現(xiàn)根據(jù)空中鼠標(biāo)的實(shí)際運(yùn)動情況動態(tài)調(diào)節(jié)報點(diǎn)率，使空中鼠標(biāo)在加速度較大的運(yùn)動情況下以較高的報點(diǎn)率輸出數(shù)據(jù)，確保鼠標(biāo)指針的移動細(xì)膩平滑，在加速度較小的運(yùn)動情況下以較低的報點(diǎn)率輸出數(shù)據(jù)，降低了功耗。進(jìn)一步地，通過建立索引值與敏感軸的參數(shù)(傾斜角及其三角函數(shù)值和/或基于所述敏感軸的傾斜角確定的所述慣性器件的敏感軸的坐標(biāo)值)之間的對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)獲取到慣性器件的敏感軸的測量值后，基于與所述測量值對應(yīng)的索引值查詢所述對應(yīng)關(guān)系，能夠快速得到與所述索引值所對應(yīng)的傾斜角及其三角函數(shù)值和/或基于所述敏感軸的傾斜角確定的所述慣性器件的敏感軸的坐標(biāo)值，進(jìn)而快速確定空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)，由于避免了復(fù)雜而大量的計算(積分運(yùn)算、反三角函數(shù)運(yùn)算等)，因此能夠提高處理速度，從而使空中鼠標(biāo)能以較高的報點(diǎn)率輸出數(shù)據(jù)，而且使功耗降低。通過將與索引值對應(yīng)的傾斜角的三角函數(shù)值擴(kuò)大預(yù)定倍數(shù)并取整，避免了浮點(diǎn)運(yùn)算，從而能夠以相對低端的微控制器實(shí)現(xiàn)計算，降低了空中鼠標(biāo)的成本。此外，通過以連續(xù)多個判斷出敏感軸穩(wěn)定后所獲取的索引值識別空中鼠標(biāo)的運(yùn)動趨勢，在識別出所述運(yùn)動趨勢為直線運(yùn)動時，降低空中鼠標(biāo)的報點(diǎn)率，能夠在不影響鼠標(biāo)指針移動平滑度的情況下，降低功耗。進(jìn)一步地，根據(jù)識別出的空中鼠標(biāo)的運(yùn)動趨勢進(jìn)行相應(yīng)的插值運(yùn)算，能夠獲得更多的空間坐標(biāo)，確?？罩惺髽?biāo)能以更高的報點(diǎn)率輸出數(shù)據(jù)，使鼠標(biāo)指針的移動軌跡更為細(xì)膩平滑。


圖1是本發(fā)明實(shí)施方式提供的控制鼠標(biāo)指針移動的方法的流程示意圖；圖2是根據(jù)敏感軸的傾斜角確定空間坐標(biāo)的示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的確定空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)的方法的流程示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例一的傾斜角索引表中傾斜角的分割精度示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例一的重力加速度傳感器開啟后的空間姿態(tài)識別示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例一提供的控制鼠標(biāo)指針移動的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖6所示坐標(biāo)確定單元20的結(jié)構(gòu)示意9
圖8是本發(fā)明實(shí)施例二提供的控制鼠標(biāo)指針移動的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是圖8所示坐標(biāo)確定單元60的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是線性插值運(yùn)算的示意圖；圖11是拋物線插值運(yùn)算的示意圖；圖12是本發(fā)明實(shí)施例三提供的控制鼠標(biāo)指針移動的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)有技術(shù)中空中鼠標(biāo)通常只能以固定的報點(diǎn)率輸出數(shù)據(jù)，難以根據(jù)空中鼠標(biāo)的實(shí)際運(yùn)動情況動態(tài)調(diào)節(jié)報點(diǎn)率以控制鼠標(biāo)指針的移動。本技術(shù)方案通過基于重力加速度傳感器的各個敏感軸的加速度輸出值的矢量和設(shè)定空中鼠標(biāo)的報點(diǎn)率，將確定的空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)或其變化量相應(yīng)轉(zhuǎn)換為鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)或其變化量，并以所設(shè)定的報點(diǎn)率輸出所述鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)或其變化量以控制鼠標(biāo)指針的移動，從而能實(shí)現(xiàn)根據(jù)空中鼠標(biāo)的實(shí)際運(yùn)動情況動態(tài)調(diào)節(jié)報點(diǎn)率，使空中鼠標(biāo)在加速度較大的運(yùn)動情況下以較高的報點(diǎn)率輸出數(shù)據(jù) (鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)或其變化量)，確保鼠標(biāo)指針的移動細(xì)膩平滑，在加速度較小的運(yùn)動情況下以較低的報點(diǎn)率輸出數(shù)據(jù)，降低了功耗。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施方式
的限制。圖1是本發(fā)明實(shí)施方式提供的控制鼠標(biāo)指針移動的方法的流程示意圖。本發(fā)明實(shí)施方式中利用空中鼠標(biāo)控制鼠標(biāo)指針的移動，所述空中鼠標(biāo)包括至少一種慣性器件，所述慣性器件包括重力加速度傳感器，如圖1所示，所述控制鼠標(biāo)指針移動的方法包括步驟S10，基于所述重力加速度傳感器的各個敏感軸的加速度輸出值的矢量和設(shè)定空中鼠標(biāo)的報點(diǎn)率；步驟S20，確定空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)；步驟S30，將所確定的空間坐標(biāo)或其變化量相應(yīng)轉(zhuǎn)換為鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)或其變化量；步驟S40，以設(shè)定的報點(diǎn)率輸出所述鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)或其變化量，以控制鼠標(biāo)指針的移動。下面以三個具體實(shí)施例對上述控制鼠標(biāo)指針移動的方法作詳細(xì)說明。實(shí)施例一本實(shí)施例中，所述空中鼠標(biāo)包括至少一種慣性器件，所述慣性器件包括重力加速度傳感器，進(jìn)一步地，該重力加速度傳感器為電容式重力加速度傳感器，其至少包括兩個相互垂直的敏感軸，其中一個敏感軸垂直于地平面。具體實(shí)施時，一般選用的是三軸重力加速度傳感器，將垂直于地平面的敏感軸記為ζ軸，其余兩個敏感軸相互垂直且分別垂直于ζ 軸，分別記為χ軸、y軸，χ軸和y軸構(gòu)成的平面平行于地平面。由于目前空中鼠標(biāo)達(dá)到的要求僅為在屏幕上實(shí)現(xiàn)的實(shí)際上是二維的坐標(biāo)體系，因此采用三軸中任意兩軸即可達(dá)到所需要求(確定二維坐標(biāo)體系內(nèi)的坐標(biāo))，例如選取χ軸和ζ軸(χ軸和ζ軸構(gòu)成的平面平行于屏幕)，雖然在空間上實(shí)現(xiàn)的是三維動態(tài)，而在屏幕上只要求實(shí)現(xiàn)二維坐標(biāo)即可，故本實(shí)施例中暫未使用y軸。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，如果加入y軸則可以實(shí)現(xiàn)屏幕三維動態(tài)效果的處理(例如3D游戲中對鼠標(biāo)的控制)，此外，還可以使用y軸作為其他兩軸數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)。眾所周知，地球表面附近的物體，在僅受重力作用時具有的加速度叫做重力加速度，也叫自由落體加速度，用g表示(通常將g作為常數(shù)，一般為9. 8米/秒2)。而重力加速度傳感器的敏感軸的加速度輸出值通常以重力加速度g的倍數(shù)進(jìn)行表示(以g作為參考的加速度)，例如0. 5g、lg、2g、2. 5g、3. 8g等，并且，由于加速度為矢量，除了具有大小還有方向，因此重力加速度傳感器的敏感軸的加速度輸出值還以正負(fù)號表示其方向，例如 0. 5g、-0. 5g、2. 5g、-2. 5g等?？罩惺髽?biāo)在空中運(yùn)動的過程中，某一時間段內(nèi)運(yùn)動情況可分為加速運(yùn)動、減速運(yùn)動、勻速運(yùn)動，當(dāng)重力加速度傳感器具有1個以上敏感軸時，各種運(yùn)動情況可體現(xiàn)為各個敏感軸的加速度輸出值的矢量和的大小，例如，當(dāng)所述加速度輸出值的矢量和為2g時，則說明空中鼠標(biāo)以2g的加速度作加速運(yùn)動，當(dāng)所述加速度輸出值的矢量和為-2g時，則說明空中鼠標(biāo)以2g的加速度作減速運(yùn)動，當(dāng)所述加速度輸出值的矢量和為0 或接近0時，則說明空中鼠標(biāo)作勻速運(yùn)動。發(fā)明人考慮，當(dāng)空中鼠標(biāo)以較小的加速度(例如為0 2g的加速度)作加速或減速運(yùn)動時，其空間坐標(biāo)的變化量較小，因此可以向系統(tǒng)輸出相對較少的數(shù)據(jù)(用于鼠標(biāo)指針定位的坐標(biāo)點(diǎn))，反之，當(dāng)空中鼠標(biāo)以較大的加速度(例如為4g以上的加速度)作加速或減速運(yùn)動時，其空間坐標(biāo)的變化量較大，因此必須向系統(tǒng)輸出相對較多的數(shù)據(jù)才能確保鼠標(biāo)指針的移動能夠細(xì)膩平滑。所以，可以針對上述空中鼠標(biāo)的實(shí)際運(yùn)動情況，動態(tài)地調(diào)節(jié)空中鼠標(biāo)的報點(diǎn)率，使其在加速度較大的情況下以較高的報點(diǎn)率輸出數(shù)據(jù)，從而確保鼠標(biāo)指針的移動細(xì)膩平滑，而在加速度較小的情況下以較低的報點(diǎn)率輸出數(shù)據(jù)，以降低功耗。具體地，即執(zhí)行步驟S10，基于所述重力加速度傳感器的各個敏感軸的加速度輸出值的矢量和設(shè)定空中鼠標(biāo)的報點(diǎn)率。其中，所述基于所述加速度輸出值設(shè)定空中鼠標(biāo)的報點(diǎn)率具體包括按加速度由小到大依次設(shè)置多個檔次的加速度范圍，每一檔次的加速度范圍對應(yīng)一個報點(diǎn)率的設(shè)定范圍，根據(jù)所述加速度輸出值的矢量和所處加速度范圍的檔次確定對應(yīng)的報點(diǎn)率的設(shè)定范圍，所述加速度范圍的檔次越高，對應(yīng)的報點(diǎn)率的設(shè)定越高。具體地，本實(shí)施例按加速度的絕對值由小到大依次設(shè)置三檔加速度范圍，每一檔次的加速度范圍對應(yīng)一個報點(diǎn)率的設(shè)定范圍，分別為第一檔加速度范圍為0 2g(包括2g)，其對應(yīng)的報點(diǎn)率的設(shè)定范圍為50 60Hz ；第二檔加速度范圍為2g 4g(包括4g)，其對應(yīng)的報點(diǎn)率的設(shè)定范圍為80 IOOHz ；第三檔加速度范圍為4g以上，其對應(yīng)的報點(diǎn)率的設(shè)定范圍為120 150Hz。需要說明的是，第三檔加速度范圍在實(shí)際實(shí)施一般為4g 8g，至于大于8g的情況一般發(fā)生的可能性較小，故將其合并在第三檔加速度范圍內(nèi)處理，況且，120 150Hz的報點(diǎn)率的設(shè)定范圍也已經(jīng)屬于比較高了，基本能滿足控制鼠標(biāo)指針平滑移動的目的。此外，由于上述三檔加速度范圍是以加速度的絕對值進(jìn)行設(shè)置的，因此不管敏感軸的加速度分量的方向如何， 均以加速度輸出值的絕對值界定所處的加速度范圍的檔次，例如某敏感軸的加速度輸出值為-2. 5g，其絕對值為2. 5g，則應(yīng)該處于第二檔加速度范圍Qg 4g)。在其他實(shí)施例中，也可根據(jù)實(shí)際情況(例如根據(jù)加速度輸出值的預(yù)計輸出范圍)設(shè)置不同檔次的加速度范圍，并為每個檔次的加速度范圍設(shè)定對應(yīng)的報點(diǎn)率的范圍。如此，當(dāng)獲取到加速度傳感器的敏感軸的加速度輸出值的矢量和后，便可以判斷出所述加速度輸出值的矢量和所處的加速度范圍的檔次，再根據(jù)所處的加速度范圍的檔次確定對應(yīng)的報點(diǎn)率的設(shè)定范圍。當(dāng)然，在實(shí)際實(shí)施時，需要預(yù)先從報點(diǎn)率的設(shè)定范圍中選取其中一個報點(diǎn)率的值進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)憑借敏感軸的加速度輸出值的矢量和識別出空中鼠標(biāo)的運(yùn)動情況后，則切換到與當(dāng)前運(yùn)動情況相適應(yīng)的報點(diǎn)率。例如假設(shè)空中鼠標(biāo)從to至tl這段時間內(nèi)運(yùn)動，獲得的敏感軸的加速度輸出值的矢量和為1.5g，可以將空中鼠標(biāo)的報點(diǎn)率設(shè)定為50Hz，假設(shè)在tl至t2這段時間內(nèi)獲得的敏感軸的加速度輸出值的矢量和為2. 5g， 則將空中鼠標(biāo)的報點(diǎn)率動態(tài)地調(diào)整為80Hz?？傊?，空中鼠標(biāo)在用戶的操縱下在空中運(yùn)動，其報點(diǎn)率便會隨著其運(yùn)動情況作動態(tài)調(diào)節(jié)。除了進(jìn)行報點(diǎn)率的設(shè)定，還需要執(zhí)行步驟S20，確定空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)。因?yàn)橹挥挟?dāng)空中鼠標(biāo)在運(yùn)動過程中的空間坐標(biāo)被確定后，才能將所確定的空間坐標(biāo)或空間坐標(biāo)的變化量相應(yīng)轉(zhuǎn)換為鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)或鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)變化量，進(jìn)而以設(shè)定的報點(diǎn)率輸出所述鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)或鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)變化量以控制鼠標(biāo)指針的移動。而確定空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)的關(guān)鍵通常又在于重力加速度傳感器對傾斜角的測量。本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉，重力加速度傳感器以重力作為輸入矢量來決定物體在空間的方向，而傾斜角就是重力與其敏感軸的夾角，當(dāng)重力與其敏感軸垂直時，它對傾斜最敏感，在該方位上其對傾角的靈敏度最高。當(dāng)敏感軸與重力平行時，每傾斜1度都引起輸出加速度的變化。下面簡單介紹下重力加速度傳感器對傾斜角測量的原理。由于重力的方向是不變的，始終垂直地平面向下，當(dāng)加速度傳感器的某個敏感軸與重力形成傾斜角時，可以基于測量到的該敏感軸的加速度，通過三角函數(shù)，可以得出加速度和傾斜角之間的關(guān)系，例如在單個敏感軸(χ軸)的情況下Ax = gn*cos β上述表達(dá)式中，Ax為χ敏感軸的加速度輸出值；&1為以重力作為參考的加速度 (即重力加速度g) ； β為傾斜角度。所以，β的值可以通過反余弦函數(shù)方程求得，即β = arcC0S(Ax/gn)。當(dāng)然，也可以通過其他反三角函數(shù)計算出傾斜角。如果存在多個敏感軸時， 則可以根據(jù)各敏感軸與重力形成傾斜角以及各敏感軸的加速度分量確定空間坐標(biāo)。圖2是根據(jù)敏感軸的傾斜角確定空間坐標(biāo)的示意圖。如圖2所示，設(shè)原來坐標(biāo)軸數(shù)據(jù)分別為X、Y、 Ζ，變化后為Χ1、Υ1、Ζ1，ζ軸的傾斜角為α，χ軸的傾斜角為θ，明顯地，θ =90° -α，則Yl = YZl = Z氺cos α +X氺sin αXl = _Z氺sin α +X氺cos α通過矩陣關(guān)系表示為

權(quán)利要求
1.一種控制鼠標(biāo)指針移動的方法，利用空中鼠標(biāo)控制鼠標(biāo)指針的移動，所述空中鼠標(biāo)包括至少一種慣性器件，所述慣性器件包括重力加速度傳感器，其特征在于，包括基于所述重力加速度傳感器的各個敏感軸的加速度輸出值的矢量和設(shè)定空中鼠標(biāo)的報點(diǎn)率；確定空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)；將所確定的空間坐標(biāo)或其變化量相應(yīng)轉(zhuǎn)換為鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)或其變化量； 以設(shè)定的報點(diǎn)率輸出所述鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)或其變化量，以控制鼠標(biāo)指針的移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制鼠標(biāo)指針移動的方法，其特征在于，所述基于所述加速度輸出值的矢量和設(shè)定空中鼠標(biāo)的報點(diǎn)率包括按加速度由小到大依次設(shè)置多個檔次的加速度范圍，每一檔次的加速度范圍對應(yīng)一個報點(diǎn)率的設(shè)定范圍，根據(jù)所述加速度輸出值的矢量和所處加速度范圍的檔次確定對應(yīng)的報點(diǎn)率的設(shè)定范圍，所述加速度范圍的檔次越高，對應(yīng)的報點(diǎn)率的設(shè)定越高。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制鼠標(biāo)指針移動的方法，其特征在于，所述確定空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)包括建立索引值與敏感軸的參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系，所述索引值與所述慣性器件的敏感軸的測量值所對應(yīng)，所述敏感軸的參數(shù)包括所述慣性器件的敏感軸的傾斜角及其三角函數(shù)值和 /或基于所述敏感軸的傾斜角確定的所述慣性器件的敏感軸的坐標(biāo)值； 獲取所述慣性器件的各個敏感軸的測量值；基于與所獲取的測量值對應(yīng)的索引值查詢所述對應(yīng)關(guān)系，確定所述空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制鼠標(biāo)指針移動的方法，其特征在于，所述敏感軸的參數(shù)包括基于所述敏感軸的傾斜角確定的所述慣性器件的敏感軸的坐標(biāo)值；基于與所獲取的測量值對應(yīng)的索引值查詢所述對應(yīng)關(guān)系，確定所述空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)包括基于與所獲取的測量值對應(yīng)的索引值查詢所述對應(yīng)關(guān)系，獲得與所述索引值對應(yīng)的慣性器件的敏感軸的坐標(biāo)值；基于查詢到的慣性器件的敏感軸的坐標(biāo)值確定所述空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制鼠標(biāo)指針移動的方法，其特征在于，所述敏感軸的參數(shù)包括所述慣性器件的敏感軸的傾斜角及其三角函數(shù)值；基于與所獲取的測量值對應(yīng)的索引值查詢所述對應(yīng)關(guān)系，確定所述空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)包括基于與所獲取的測量值對應(yīng)的索引值查詢所述對應(yīng)關(guān)系，獲得與所述索引值對應(yīng)的敏感軸的傾斜角及其三角函數(shù)值；基于查詢到的慣性器件的敏感軸的傾斜角及其三角函數(shù)值，確定所述空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5任一項所述的控制鼠標(biāo)指針移動的方法，其特征在于，按傾斜角所對應(yīng)的斜率由大至小的順序逐步降低分割精度確定所述對應(yīng)關(guān)系中敏感軸的參數(shù)的配置。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至5任一項所述的控制鼠標(biāo)指針移動的方法，其特征在于，將與所述索引值對應(yīng)的傾斜角的三角函數(shù)值擴(kuò)大預(yù)定倍數(shù)并取整。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至5任一項所述的控制鼠標(biāo)指針移動的方法，其特征在于，所述確定空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)還包括以穩(wěn)定的敏感軸確定所述空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)；判斷敏感軸是否穩(wěn)定包括若緩存區(qū)內(nèi)不同的索引值的數(shù)量小于或等于第一閾值，且各索引值之間的差值均小于或等于第二閾值，則確定該敏感軸穩(wěn)定；所述緩存區(qū)存有每隔預(yù)定時間所獲取的索引值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制鼠標(biāo)指針移動的方法，其特征在于，還包括以連續(xù)多個判斷出敏感軸穩(wěn)定后所獲取的索引值識別空中鼠標(biāo)的運(yùn)動趨勢，若所述運(yùn)動趨勢為直線運(yùn)動，則降低所述空中鼠標(biāo)的報點(diǎn)率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制鼠標(biāo)指針移動的方法，其特征在于，所述以連續(xù)多個判斷出敏感軸穩(wěn)定后所獲取的索引值識別空中鼠標(biāo)的運(yùn)動趨勢包括若任意兩個連續(xù)的索引值之差小于或等于第三閾值，則識別出所述運(yùn)動趨勢為直線運(yùn)動。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制鼠標(biāo)指針移動的方法，其特征在于，還包括對至少兩個連續(xù)確定的空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)進(jìn)行插值運(yùn)算。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制鼠標(biāo)指針移動的方法，其特征在于，所述進(jìn)行插值運(yùn)算包括若所述運(yùn)動趨勢為直線運(yùn)動，則進(jìn)行線性插值運(yùn)算，否則進(jìn)行拋物線插值運(yùn)算。
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制鼠標(biāo)指針移動的方法，其特征在于，所述重力加速度傳感器為電容式重力加速度傳感器，所述測量值為所述電容式重力加速度傳感器的敏感軸的電容值。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制鼠標(biāo)指針移動的方法，其特征在于，所述慣性器件還包括陀螺儀傳感器，所述測量值為所述陀螺儀傳感器的敏感軸的電壓值。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制鼠標(biāo)指針移動的方法，其特征在于，所述重力加速度傳感器至少包括兩個相互垂直的敏感軸，其中一個敏感軸垂直于地平面。
16.一種控制鼠標(biāo)指針移動的裝置，利用空中鼠標(biāo)控制鼠標(biāo)指針的移動，所述空中鼠標(biāo)包括至少一種慣性器件，所述慣性器件包括重力加速度傳感器，其特征在于，包括報點(diǎn)率設(shè)定單元，用于基于所述重力加速度傳感器的各個敏感軸的加速度輸出值的矢量和設(shè)定空中鼠標(biāo)的報點(diǎn)率；坐標(biāo)確定單元，用于確定空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)；轉(zhuǎn)換單元，用于將所確定的空間坐標(biāo)或其變化量相應(yīng)轉(zhuǎn)換為鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)或其變化量；控制單元，用于以設(shè)定的報點(diǎn)率輸出所述鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)或其變化量，以控制鼠標(biāo)指針的移動。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制鼠標(biāo)指針移動的裝置，其特征在于，所述報點(diǎn)率設(shè)定單元按加速度由小到大依次設(shè)置多個檔次的加速度范圍，每一檔次的加速度范圍對應(yīng)一個報點(diǎn)率的設(shè)定范圍，根據(jù)所述加速度輸出值的矢量和所處加速度范圍的檔次確定對應(yīng)的報點(diǎn)率的設(shè)定范圍，所述加速度范圍的檔次越高，對應(yīng)的報點(diǎn)率的設(shè)定越高。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制鼠標(biāo)指針移動的裝置，其特征在于，所述坐標(biāo)確定單元包括對應(yīng)關(guān)系生成單元，用于建立索引值與敏感軸的參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系，所述索引值與所述慣性器件的各個敏感軸的測量值所對應(yīng)，所述敏感軸的參數(shù)包括所述慣性器件的敏感軸的傾斜角及其三角函數(shù)值和/或基于所述敏感軸的傾斜角確定的所述慣性器件的敏感軸的坐標(biāo)值；獲取單元，用于獲取所述慣性器件的各個敏感軸的測量值；定位單元，用于基于與獲取的測量值對應(yīng)的索引值查詢所述對應(yīng)關(guān)系，確定所述空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的控制鼠標(biāo)指針移動的裝置，其特征在于，所述敏感軸的參數(shù)包括基于所述敏感軸的傾斜角確定的所述慣性器件的敏感軸的坐標(biāo)值；所述定位單元包括第一查詢單元，用于基于與所獲取的測量值對應(yīng)的索引值查詢所述對應(yīng)關(guān)系，獲得與所述索引值對應(yīng)的慣性器件的敏感軸的坐標(biāo)值；第一確定單元，用于基于查詢到的慣性器件的敏感軸的坐標(biāo)值確定所述空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的控制鼠標(biāo)指針移動的裝置，其特征在于，所述敏感軸的參數(shù)包括所述慣性器件的敏感軸的傾斜角及其三角函數(shù)值；所述定位單元包括第二查詢單元，用于基于與所獲取的測量值對應(yīng)的索引值查詢所述對應(yīng)關(guān)系，獲得與所述索引值對應(yīng)的敏感軸的傾斜角及其三角函數(shù)值；第二確定單元，用于基于查詢到的慣性器件的敏感軸的傾斜角及其三角函數(shù)值，確定所述空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18至20任一項所述的控制鼠標(biāo)指針移動的裝置，其特征在于，所述對應(yīng)關(guān)系生成單元包括配置單元，用于按傾斜角所對應(yīng)的斜率由大至小的順序逐步降低分割精度確定所述對應(yīng)關(guān)系中敏感軸的參數(shù)的配置。
22.根據(jù)權(quán)利要求18至20任一項所述的控制鼠標(biāo)指針移動的裝置，其特征在于，所述對應(yīng)關(guān)系生成單元包括擴(kuò)值取整單元，用于將與所述索引值對應(yīng)的傾斜角的三角函數(shù)值擴(kuò)大預(yù)定倍數(shù)并取整。
23.根據(jù)權(quán)利要求18至20任一項所述的控制鼠標(biāo)指針移動的裝置，其特征在于，還包括穩(wěn)定判斷單元，用于判斷敏感軸是否穩(wěn)定，包括若緩存區(qū)內(nèi)不同的索引值的數(shù)量小于或等于第一閾值，且各索引值之間的差值均小于或等于第二閾值，則確定該敏感軸穩(wěn)定；所述緩存區(qū)存有每隔預(yù)定時間所獲取的索引值；所述定位單元以穩(wěn)定的敏感軸確定所述空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的控制鼠標(biāo)指針移動的裝置，其特征在于，還包括運(yùn)動趨勢識別單元，用于以連續(xù)多個判斷出敏感軸穩(wěn)定后所獲取的索引值識別空中鼠標(biāo)的運(yùn)動趨勢；所述報點(diǎn)率設(shè)定單元在所述運(yùn)動趨勢識別單元識別出所述運(yùn)動趨勢為直線運(yùn)動時，降低所述空中鼠標(biāo)的報點(diǎn)率。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的控制鼠標(biāo)指針移動的裝置，其特征在于，所述運(yùn)動趨勢識別單元當(dāng)任意兩個連續(xù)的索引值之差小于或等于第三閾值時，識別出所述運(yùn)動趨勢為直線運(yùn)動。
26.根據(jù)權(quán)利要求M所述的控制鼠標(biāo)指針移動的裝置，其特征在于，還包括插值單元， 用于對至少兩個連續(xù)確定的空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)進(jìn)行插值運(yùn)算。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的控制鼠標(biāo)指針移動的裝置，其特征在于，所述插值單元包括選擇單元、線性插值單元以及拋物線插值單元，所述選擇單元用于當(dāng)所述運(yùn)動趨勢識別單元識別出所述運(yùn)動趨勢為直線運(yùn)動時，選擇所述線性插值單元進(jìn)行插值運(yùn)算，否則選擇所述拋物線插值單元進(jìn)行插值運(yùn)算。
28.根據(jù)權(quán)利要求18所述的控制鼠標(biāo)指針移動的裝置，其特征在于，所述重力加速度傳感器為電容式重力加速度傳感器，所述測量值為所述電容式重力加速度傳感器的敏感軸的電容值。
29.根據(jù)權(quán)利要求18所述的控制鼠標(biāo)指針移動的裝置，其特征在于，所述慣性器件還包括陀螺儀傳感器，所述測量值為所述陀螺儀傳感器的敏感軸的電壓值。
30.一種空中鼠標(biāo)，其特征在于，包括權(quán)利要求16至四任一項所述的控制鼠標(biāo)指針移動的裝置。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的空中鼠標(biāo)，其特征在于，所述重力加速度傳感器至少包括兩個相互垂直的敏感軸，其中一個敏感軸垂直于地平面。
全文摘要
一種空中鼠標(biāo)及控制鼠標(biāo)指針移動的方法與裝置，所述空中鼠標(biāo)包括至少一種慣性器件，所述慣性器件包括重力加速度傳感器，所述控制鼠標(biāo)指針移動的方法包括基于所述重力加速度傳感器的各個敏感軸的加速度輸出值的矢量和設(shè)定空中鼠標(biāo)的報點(diǎn)率；確定空中鼠標(biāo)的空間坐標(biāo)；將所確定的空間坐標(biāo)或其變化量相應(yīng)轉(zhuǎn)換為鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)或其變化量；以設(shè)定的報點(diǎn)率輸出所述鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)或其變化量，以控制鼠標(biāo)指針的移動。本發(fā)明技術(shù)方案能實(shí)現(xiàn)根據(jù)空中鼠標(biāo)的實(shí)際運(yùn)動情況動態(tài)調(diào)節(jié)報點(diǎn)率，以控制鼠標(biāo)指針的移動。
文檔編號G06F3/033GK102262460SQ201110250670
公開日2011年11月30日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者嚴(yán)松, 劉正東, 唐元浩, 龍江, 龍濤 申請人:江蘇惠通集團(tuán)有限責(zé)任公司