一種空間鼠標系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及鼠標，特別是空間鼠標。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前，隨著大屏幕設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)系越來越緊密，人們開始選擇使用大屏幕去 觀看電影、瀏覽網(wǎng)頁、游戲娛樂、交流演示等。然而如何在較大的室內(nèi)空間實現(xiàn)人機交互成 了最大的問題，因為傳統(tǒng)的鼠標無論是有線鼠標還是無線鼠標都必須在一個平面上移動來 實現(xiàn)對光標的控制，該對于較大的室內(nèi)空間里對大屏幕的控制是很不方便的。
[0003] 在室內(nèi)教學(xué)與展示中通常使用激光筆來指示大屏幕上的內(nèi)容，同時激光筆上有可W控制翻頁的按鍵，在PPT演示中起到很大作用，讓使用者能脫離講桌，有更大的活動空 間。但是激光筆的光點亮度比較微弱，在較亮的環(huán)境下不易看清。而且激光筆最大的缺陷 是不能代替光標進行選擇、拖動等比較復(fù)雜的人機交流。
[0004] 近年來市場上出現(xiàn)了一種空中鼠標，從功能上來看可W脫離桌面，在空中進行指 向，同時能控制光標進行選擇、放縮等操作，有些甚至帶有鍵盤。經(jīng)過資料收集發(fā)現(xiàn)該些空 中鼠標大多能分為紅外控制型和六軸控制型。紅外控制型的原理是用圖像傳感器（CMOS ImageSensor)來捕捉紅外圖像，利用圖像處理和模式識別技術(shù)計算運動物體位置信息，從 而控制屏幕光標。依靠該種工作原理的空中鼠標比較少，且價格昂貴。大多數(shù)的空中鼠標 為六軸控制型，其原理是利用電子巧螺儀和加速度儀來測量六項維度，從而確定光標位置。 但是該兩種空中鼠標都有一個局限，就是光標所在的位置并不是鼠標指向與屏幕的交點， 不具備與使用者感官一致的投射或照射效果，雖然通過位置的調(diào)節(jié)在實際使用過程中沒有 太大的影響，但是對于一些需要與使用者感官效果一致的能精確定位的應(yīng)用例如射擊游戲 會造成使用上的不便。此外，六軸控制型在使用一段時間之后光標位置會發(fā)生偏移，需要反 復(fù)矯正。
[0005] 在空中鼠標的應(yīng)用中，要實現(xiàn)SeePoint的功能需要較高的定位精度，必須達到毫 米級，空間定位技術(shù)是至關(guān)重要的。然而，在室外擁有廣泛應(yīng)用的GI^S定位系統(tǒng)由于室內(nèi)信 號弱且定位誤差相對較大（10米級），無法應(yīng)用在新型空中鼠標中。故空中鼠標的研發(fā)需要 一種比較可靠的高精度的室內(nèi)空間定位技術(shù)。
[0006] 目前，幾種比較成熟的室內(nèi)空間定位技術(shù)如下：
[0007] (1)藍牙定位技術(shù)
[000引藍牙室內(nèi)定位技術(shù)的原理是：利用在室內(nèi)安裝的若干個藍牙局域網(wǎng)接入點，把網(wǎng) 絡(luò)維持成基于多用戶的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接模式，并保證藍牙局域網(wǎng)接入點始終是該個微微網(wǎng) (piconet)的主設(shè)備，然后通過測量信號強度對新加入的盲節(jié)點進行=角定位。
[0009] 藍牙室內(nèi)定位技術(shù)的優(yōu)點是設(shè)備體積小、功耗低，容易集成在手機等移動設(shè)備中。 只要設(shè)備的藍牙功能開啟，就能夠?qū)ζ溥M行定位，且藍牙傳輸不受視距的影響。但對于復(fù)雜 的空間環(huán)境，藍牙系統(tǒng)的穩(wěn)定性稍差，受噪聲信號干擾大且藍牙器件和設(shè)備的價格比較昂 貴。
[0010] (2)射頻識別定位技術(shù)
[0011] 射頻識別室內(nèi)定位技術(shù)利用射頻方式，固定天線把無線電信號調(diào)成電磁場，附著 于物品的標簽經(jīng)過磁場后感應(yīng)電流生成把數(shù)據(jù)傳送出去，W多對雙向通信交換數(shù)據(jù)W達到 識別和S角定位的目的。
[0012] 射頻識別室內(nèi)定位技術(shù)作用距離很近，但它可W在幾毫秒內(nèi)得到厘米級定位精度 的信息，且由于電磁場非視距等優(yōu)點，傳輸范圍很大，而且裝置的體積比較小，造價比較低。 但其不具有通信能力，抗干擾能力較差，不便于整合到其他系統(tǒng)之中，且用戶的安全隱私保 障和國際標準化都不夠完善。
[0013] (3)紅外線室內(nèi)定位技術(shù)
[0014] 紅外線室內(nèi)定位有兩種，第一種是被定位目標使用紅外線IR標識作為移動點，發(fā) 射調(diào)制的紅外射線，通過安裝在室內(nèi)的光學(xué)傳感器接收進行定位；第二種是通過多對發(fā)射 器和接收器織紅外線網(wǎng)覆蓋待測空間，直接對運動目標進行定位。
[0015] 紅外線的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，用于室內(nèi)定位精度相對較高，但是由于紅外線只能 視距傳播，穿透性極差（可W參考家里的電視遙控器），當(dāng)標識被遮擋時就無法正常工作， 也極易受燈光、煙霧等環(huán)境因素影響。加上紅外線的傳輸距離不長，使其在布局上，無論哪 種方式，都需要在每個遮擋背后、甚至轉(zhuǎn)角都安裝接收端，布局復(fù)雜，使得成本提升，而定位 效果有限。
[0016] (4)Wi-Fi定位技術(shù)
[0017] Wi-Fi定位技術(shù)有兩種，一種是通過移動設(shè)備和S個無線網(wǎng)絡(luò)接入點的無線信號 強度，通過差分算法，來比較精準地對人和車輛的進行=角定位。另一種是事先記錄巨量的 確定位置點的信號強度，通過用新加入的設(shè)備的信號強度對比擁有巨量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫來確 定位置（"指紋"定位）。
[0018]Wi-Fi定位可W在廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)實現(xiàn)復(fù)雜的大范圍定位、監(jiān)測和追蹤任務(wù)，總 精度比較高，但是用于室內(nèi)定位的精度只能達到2米左右，無法達到毫米級精準定位。由于 Wi-Fi路由器和移動終端的普及，使得定位系統(tǒng)可W與其他客戶共享網(wǎng)絡(luò)，硬件成本很低， 而且Wi-Fi的定位系統(tǒng)可W降低了射頻（R巧干擾可能性。
[0019] (5)Zi濁ee室內(nèi)定位技術(shù)
[0020] Zi濁ee是一種新興的短距離、低速率無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，該些傳感器只需要很少的能 量，W接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個節(jié)點傳到另一個節(jié)點。作為一個低功耗和低 成本的通信系統(tǒng)，Zi濁ee的工作效率非常高。但Zi濁ee的信號傳輸受多徑效應(yīng)和移動的 影響都很大，而且定位精度取決于信道物理品質(zhì)、信號源密度、環(huán)境和算法的準確性，造成 定位軟件的成本較高，提高空間還很大。
[0021] (6)超寬帶室內(nèi)定位技術(shù)
[0022] 超寬帶技術(shù)是一種全新的、與傳統(tǒng)通信技術(shù)有極大差異的通信新技術(shù)。它不需要 使用傳統(tǒng)通信體制中的載波，而是通過發(fā)送和接收具有納秒或納秒級W下的極窄脈沖來傳 輸數(shù)據(jù)，從而具有GHz量級的帶寬。超寬帶可用于室內(nèi)精確定位，例如戰(zhàn)場±兵的位置發(fā) 現(xiàn)、機器人運動跟蹤等。
[0023] 超寬帶系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)相比，具有穿透力強、功耗低、抗多徑效果好、安全 性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供精確定位精度等優(yōu)點。因此，超寬帶技術(shù)可W應(yīng)用于室內(nèi)靜止 或者移動物體w及人的定位跟蹤與導(dǎo)航，且能提供十分精確的定位精度。但其成本較高，一 定程度上限制了其應(yīng)用。
[0024] (7)超聲波室內(nèi)定位技術(shù)
[0025]超聲波室內(nèi)定位技術(shù)有兩種類型。一種是反射式測距法，即發(fā)射超聲波并接收回 波，根據(jù)回波與發(fā)射波的時間差計算出待測距離，從而實現(xiàn)定位。另一種是采用單向測距 法，通過電磁波與超聲波傳播速度差來測定發(fā)射點到接收點的距離，再由多個位置固定的 信標節(jié)點和待定位的移動節(jié)點之間的距離推算出目標的位置。還有一種多超聲波定位技 術(shù)。該技術(shù)采用全局定位，可在移動機器人身上4個朝向安裝4個超聲波傳感器，將待定位 空間分區(qū)，由超聲波傳感器測距形成坐標，對數(shù)據(jù)融合處理，抗干擾性強，精度高，而且可W 解決機器人迷路問題，在自主式機器人上使用較多。
[0026]超聲波室內(nèi)定位整體精度很高，達到了厘米級，結(jié)構(gòu)相對簡單。但目前無論是反射 式測距法還是單向測距法都有響應(yīng)時間長的問題，且超聲波在空氣中的衰減較大，受空氣 溫度、濕度的影響較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0027]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種空間鼠標系統(tǒng)，該系統(tǒng)將S維空間信息 與姿態(tài)信息融合，能使所得到的光標位置處于指示器所指方向與屏幕的交匯點。
[002引本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用解決方案為：
[0029] 一種空間鼠標系統(tǒng)，它包括手持發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)；手持發(fā)射系統(tǒng)包括按鍵、無 線電信號發(fā)射器、超聲波信號發(fā)射器、=軸巧螺儀、=軸加速度儀、=軸電子羅盤、發(fā)射控制 單元；按鍵、=軸巧螺儀、=軸加速度儀、=軸電子羅盤的輸出信號輸入發(fā)射控制單元，發(fā)射 控制單元控制無線電信號發(fā)射器、超聲波信