專利名稱：人體運(yùn)動參數(shù)采集及指令輸入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人體運(yùn)動參數(shù)采集及指令輸入方法，屬于計算機(jī)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在目前實際應(yīng)用中，計算機(jī)的人機(jī)界面采用的輸入技術(shù)通常采用鍵盤、 鼠標(biāo)，在計算機(jī)游戲中還采用有手柄、搖桿等輸入方式，其存在的主要問題 為計算機(jī)使用者在對計算機(jī)中的虛擬場景的輸入及控制只是使用手指的操 作，在計算機(jī)操作、虛擬游戲及計算機(jī)人體運(yùn)動教學(xué)情況下，不能對計算機(jī) 使用者提供人體實際運(yùn)動在計算機(jī)中的虛擬場景中的對應(yīng)顯示及過程的操 作控制，計算機(jī)使用者的人體實際運(yùn)動與計算機(jī)中的虛擬場景活動各自分 離，這樣容易對計算機(jī)使用者、游戲玩家及運(yùn)動教學(xué)者造成身心疲勞，且對 計算機(jī)使用者沒有實際上的人體運(yùn)動要求及運(yùn)動訓(xùn)練效果。
在目前實際應(yīng)用中，已經(jīng)有采用人體運(yùn)動傳感器對人體運(yùn)動進(jìn)行數(shù)據(jù)采 集并通過無線傳輸或有線傳輸?shù)姆绞捷斎氲接嬎銠C(jī)進(jìn)行人體動畫運(yùn)動軌跡 顯示及游戲操作控制的技術(shù)，但運(yùn)動傳感器的構(gòu)成較為復(fù)雜，價格較高，不 利于個人廣泛使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種基于無線定位原理的人體運(yùn)動參數(shù)采集及 指令輸入方法，實現(xiàn)對計算機(jī)使用者、游戲玩家及運(yùn)動教學(xué)者的人體在實際 運(yùn)動中不同的位置、姿勢、運(yùn)動速度、方向等數(shù)據(jù)采集及產(chǎn)生相應(yīng)的操作指 令輸入到計算機(jī)中，對其中的虛擬場景及人體運(yùn)動過程進(jìn)行顯示、操作及控制，使計算機(jī)使用者、游戲玩家及運(yùn)動教學(xué)者在計算機(jī)操作、虛擬游戲及運(yùn) 動訓(xùn)練操作中將人體的真實運(yùn)動姿態(tài)反映到計算機(jī)虛擬場景中，使計算機(jī)使 用者的人體實際運(yùn)動能夠在計算機(jī)及游戲機(jī)的在虛擬場景中顯示及產(chǎn)生對應(yīng) 的操作控制，將人體實際運(yùn)動與虛擬場景活動很好的結(jié)合起來，并實現(xiàn)其對 計算機(jī)、游戲及運(yùn)動過程的控制及運(yùn)動訓(xùn)練，且具有較低的價格，便于個人 廣泛使用。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明介紹一種由計算機(jī)系統(tǒng)、固定無線收發(fā)信機(jī)及 移動無線收發(fā)信機(jī)等組成的人體運(yùn)動參數(shù)采集及指令輸入方法，其特征在于 有一個固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器；固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器通過計算機(jī)接口
與計算機(jī)系統(tǒng)相連接；多個固定無線收發(fā)信機(jī)通過接口與固定無線收發(fā)信機(jī) 匯接器相連接；在固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器中設(shè)置移動無線收發(fā)信機(jī)相對位 置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)對應(yīng)操作指令表，并采用以下工作方法
(1) 固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器控制各個固定無線收發(fā)信機(jī)通過無線信標(biāo)收 發(fā)并測算固定無線收發(fā)信機(jī)之間的相對空間位置參數(shù)且存儲該參數(shù)；
(2) 各個移動無線收發(fā)信機(jī)定時向各個固定無線收發(fā)信機(jī)發(fā)送無線定位信 標(biāo)信號；
(3) 各個固定無線收發(fā)信機(jī)將接收到的各個移動無線收發(fā)信機(jī)發(fā)送的無線 定位信標(biāo)信號及對應(yīng)接收指標(biāo)參數(shù)傳輸?shù)焦潭o線收發(fā)信機(jī)匯接器， 固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器根據(jù)收到的無線定位信標(biāo)信號、對應(yīng)接收指 標(biāo)參數(shù)及存儲的固定無線收發(fā)信機(jī)之間的相對空間位置參數(shù)計算出對 應(yīng)的移動無線收發(fā)信機(jī)當(dāng)前的相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)；固定無線收 發(fā)信機(jī)匯接器將計算所得到的各個移動無線收發(fā)信機(jī)當(dāng)前的相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)輸入到計算機(jī)系統(tǒng)，并由計算機(jī)系統(tǒng)顯示各個移動無 線收發(fā)信機(jī)當(dāng)前的相對位置及其運(yùn)動軌跡；
(4)固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器根據(jù)移動無線收發(fā)信機(jī)相對位置參數(shù)及運(yùn)動
參數(shù)查詢移動無線收發(fā)信機(jī)相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)對應(yīng)操作指令表 得出該移動無線收發(fā)信機(jī)在當(dāng)前狀態(tài)下所對應(yīng)的操作指令并將其輸入
到計算機(jī)系統(tǒng)中；計算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器輸入的操 作指令進(jìn)行相應(yīng)的操作及顯示。 本發(fā)明的工作方式為基于無線定位原理所實現(xiàn)，固定無線收發(fā)信機(jī)按一 定的間距及分布進(jìn)行設(shè)置，在固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器中設(shè)置移動無線收發(fā) 信機(jī)相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)對應(yīng)操作指令表；在系統(tǒng)初始化時，固定無線 收發(fā)信機(jī)匯接器控制固定無線收發(fā)信機(jī)采用收發(fā)無線信標(biāo)的方式，計算出各 個固定無線收發(fā)信機(jī)之間的相對距離及位置參數(shù)，作為對各個移動無線收發(fā) 信機(jī)進(jìn)行空間定位的參考數(shù)據(jù)并予以存儲；各個移動無線收發(fā)信機(jī)設(shè)置在計 算機(jī)使用者人體的主要部位，如頭、手臂、軀干、腿及所攜帶的器械等運(yùn)動 部位，各個移動無線收發(fā)信機(jī)通過無線信道與各個固定無線收發(fā)信機(jī)進(jìn)行數(shù) 據(jù)通信連接，各個移動無線收發(fā)信機(jī)定時向各個固定無線收發(fā)信機(jī)發(fā)送無線 定位信標(biāo)，各個固定無線收發(fā)信機(jī)根據(jù)接收到的無線定位信標(biāo)、接收時間延 遲及時間差等對應(yīng)接收指標(biāo)參數(shù)及存儲的各個固定無線收發(fā)信機(jī)的相對空間 距離及位置參數(shù)，計算出對應(yīng)移動無線收發(fā)信機(jī)之間及與固定無線收發(fā)信機(jī) 之間的的相對空間位置、距離、運(yùn)動速度、加速度及運(yùn)動方向等相對位置參 數(shù)及運(yùn)動參數(shù)，且輸入到計算機(jī)中進(jìn)行顯示，并根據(jù)原始設(shè)置的移動無線收 發(fā)信機(jī)相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)對應(yīng)操作指令表，查出當(dāng)前的移動無線收發(fā)信機(jī)相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)所對應(yīng)的操作指令，將該對應(yīng)指令輸入到計算 機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的顯示及操作控制；這樣，就實現(xiàn)了人體實際運(yùn)動在計算機(jī)虛擬 環(huán)境中的相應(yīng)的顯示及操作控制。


圖l是本發(fā)明一實施例的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
圖2、圖3是本發(fā)明一實施例的移動無線收發(fā)信機(jī)相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù) 對應(yīng)操作指令表構(gòu)成圖。
圖4是本發(fā)明一實施例的人體運(yùn)動參數(shù)采集及指令輸入方法的系統(tǒng)工作流程 圖。
具體實施例方式
以下以附圖為例說明本發(fā)明的實施例。
圖1表示出一例應(yīng)用本發(fā)明的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成圖，其中 ①為計算機(jī)系統(tǒng)，采用個人計算機(jī)系統(tǒng)即可；②為固定無線收發(fā)信機(jī)匯 接器，采用微處理系統(tǒng)即可，并設(shè)置有與計算機(jī)系統(tǒng)接口與計算機(jī)相連，設(shè) 置有固定無線收發(fā)信機(jī)接口與多個固定無線收發(fā)信機(jī)相連接；③一1至③一4 為固定無線收發(fā)信機(jī)，采用常規(guī)單片無線收發(fā)信機(jī)即可，并通過無線收發(fā)信 機(jī)接口與固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器相連；④一1至 _4為移動無線收發(fā)信 機(jī)，采用常規(guī)單片無線收發(fā)信機(jī)即可，并通過無線信道與固定無線收發(fā)信機(jī) 相連；
圖2、圖3是本發(fā)明一實施例的移動無線收發(fā)信機(jī)相對位置參數(shù)及運(yùn)動 參數(shù)對應(yīng)操作指令表構(gòu)成圖，移動無線收發(fā)信機(jī)相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)對 應(yīng)操作指令表包含兩個方面的內(nèi)容，其中圖2為各個移動無線收發(fā)信機(jī)相對于固定無線收發(fā)信機(jī)之間的相對位置 及運(yùn)動參數(shù)對應(yīng)指令表；移動無線收發(fā)信機(jī)相對于固定無線收發(fā)信機(jī)之間的 相對位置參數(shù)采用坐標(biāo)系X， Y， Z方式表示，相對運(yùn)動參數(shù)采用速度V、 加速度VZ及運(yùn)動方向(a ， 0， e)等參數(shù)表示；圖3為各個移動無線收發(fā) 信機(jī)相互之間的相對位置及運(yùn)動參數(shù)對應(yīng)指令表；移動無線收發(fā)信機(jī)相對于 其他移動無線收發(fā)信機(jī)之間的相對位置參數(shù)采用對應(yīng)坐標(biāo)系X， Y， Z的差 值表示，相對運(yùn)動參數(shù)采用各個相關(guān)移動無線收發(fā)信所對應(yīng)的速度V、加速 度V2、運(yùn)動方向(a， e， e)等參數(shù)的差值表示；各個參數(shù)的下標(biāo)表示不 同的無線收發(fā)信機(jī)的編號及相對參考無線收發(fā)信機(jī)的編號；各個參數(shù)所對應(yīng) 的操作指令系采用F及G參數(shù)集表示，F(xiàn)及G參數(shù)的下標(biāo)表示各個對應(yīng)的操 作指令；移動無線收發(fā)信機(jī)相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)對應(yīng)操作指令表內(nèi)容的 多少數(shù)量按照系統(tǒng)設(shè)計的人體運(yùn)動參數(shù)采用量及操作指令集的數(shù)量來確定。
圖4是本發(fā)明一實施例的人體運(yùn)動參數(shù)采集及指令輸入方法的系統(tǒng)工作 流程圖,其中
在固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器中設(shè)置移動無線收發(fā)信機(jī)相對位置參數(shù)及運(yùn) 動參數(shù)對應(yīng)操作指令表；固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器測定并存儲各個固定無線 收發(fā)信機(jī)的相對距離及位置參數(shù)；移動無線收發(fā)信機(jī)定時發(fā)送無線定位信標(biāo) 信號；固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器通過固定無線收發(fā)信機(jī)接收并測試移動無線 收發(fā)信機(jī)的定位信標(biāo)信號的接收時間延遲及接收時間差，并根據(jù)各個固定無 線收發(fā)信機(jī)之間的相對距離及位置參數(shù)計算出各個移動無線收發(fā)信機(jī)之間及 與固定無線收發(fā)信機(jī)之間的相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)；固定無線收發(fā)信機(jī)匯 接器根據(jù)計算出來的各個移動無線收發(fā)信機(jī)的相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)査詢移動無線收發(fā)信機(jī)相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)對應(yīng)操作指令表，得出對應(yīng)操作 指令；計算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)移動無線收發(fā)信機(jī)相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)及其對應(yīng) 操作指令進(jìn)行相應(yīng)的顯示及操作。
按照如上所述配置各個功能模塊及編制軟件程序，即可完成本發(fā)明的實 施例。
此外，本發(fā)明還可以在各個移動無線收發(fā)信機(jī)中設(shè)置有揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)、 發(fā)光器及振動器件，固定無線收發(fā)信機(jī)根據(jù)計算機(jī)發(fā)出的指令信息向各個移 動無線收發(fā)信機(jī)發(fā)送響應(yīng)指令，移動無線收發(fā)信機(jī)根據(jù)接收到的響應(yīng)指令信 息產(chǎn)生相應(yīng)的聲、光及振動響應(yīng)，麥克風(fēng)通過移動無線收發(fā)信機(jī)及固定無線 收發(fā)信機(jī)的傳輸通道將語音信號傳輸至計算機(jī)系統(tǒng)；這樣，可以使計算機(jī)系 統(tǒng)中的一些操作過程回饋到移動無線收發(fā)信機(jī)中，讓計算機(jī)使用者感知道其 操作及效果，也可以通過計算機(jī)傳輸系統(tǒng)，使用麥克風(fēng)及揚(yáng)聲器與其他的計 算機(jī)使用者進(jìn)行語音交流，方便計算機(jī)使用者之間的雙向互動操作。
此外，本發(fā)明還可以在各個移動無線收發(fā)信機(jī)中設(shè)置有按鍵及對應(yīng)按鍵 指令，在固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器中設(shè)置按鍵指令與移動無線收發(fā)信機(jī)相對 位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)協(xié)同對應(yīng)計算機(jī)操作指令表，在進(jìn)行按鍵操作時，移動 無線收發(fā)信機(jī)將按鍵操作所對應(yīng)的按鍵指令發(fā)送給固定無線收發(fā)信機(jī)轉(zhuǎn)接至 固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器，固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器根據(jù)按鍵指令、當(dāng)前移 動無線收發(fā)信機(jī)相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)査詢按鍵指令與移動無線收發(fā)信機(jī) 相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)協(xié)同對應(yīng)計算機(jī)操作指令表，得出該移動無線收發(fā) 信機(jī)在當(dāng)前按鍵指令、相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)條件下所對應(yīng)的操作指令， 由計算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)該操作指令進(jìn)行相應(yīng)的操作及顯示；這樣可以使本發(fā)明的操作指令更為豐富及準(zhǔn)確，方便使用者操作使用。
此外，本發(fā)明還可以在計算機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置移動無線收發(fā)信機(jī)相對位置參 數(shù)及運(yùn)動參數(shù)對應(yīng)操作指令表，在計算機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置系統(tǒng)工作流程控制程序， 由計算機(jī)系統(tǒng)實施對固定無線收發(fā)信機(jī)及移動無線收發(fā)信機(jī)的相對位置參數(shù) 及運(yùn)動參數(shù)的計算、相應(yīng)的指令表査詢及相應(yīng)的操作、顯示及控制；這樣可 以使本發(fā)明的構(gòu)成更為簡單，便于實施。
此外，本發(fā)明還可以是固定無線收發(fā)信機(jī)與固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器或 計算機(jī)系統(tǒng)的通信連接采用無線通信的方式，這樣可以使本發(fā)明更予以實施 及應(yīng)用。
另外，本發(fā)明還可以作為游戲機(jī)的人體運(yùn)動參數(shù)采集及指令輸入方法， 這樣可以使本發(fā)明的用途更為廣泛。
本發(fā)明所介紹的人體運(yùn)動參數(shù)采集及指令輸入方法，提供了一種基于無 線定位技術(shù)的人體運(yùn)動參數(shù)采集及計算機(jī)指令輸入，可用于計算機(jī)或游戲機(jī) 使用者的人體實際運(yùn)動在計算機(jī)或游戲機(jī)的在虛擬場景中的顯示及操作控 制，并具有構(gòu)成簡單，費(fèi)用低，且使用方便的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1、一種由計算機(jī)系統(tǒng)、固定無線收發(fā)信機(jī)及移動無線收發(fā)信機(jī)等組成的人體運(yùn)動參數(shù)采集及指令輸入方法，其特征在于有一個固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器；固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器通過計算機(jī)接口與計算機(jī)系統(tǒng)相連接；多個固定無線收發(fā)信機(jī)通過接口與固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器相連接；在固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器中設(shè)置移動無線收發(fā)信機(jī)相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)對應(yīng)操作指令表，并采用以下工作方法(1)固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器控制各個固定無線收發(fā)信機(jī)通過無線信標(biāo)收發(fā)并測算固定無線收發(fā)信機(jī)之間的相對空間位置參數(shù)且存儲該參數(shù)；(2)各個移動無線收發(fā)信機(jī)定時向各個固定無線收發(fā)信機(jī)發(fā)送無線定位信標(biāo)信號；(3)各個固定無線收發(fā)信機(jī)將接收到的各個移動無線收發(fā)信機(jī)發(fā)送的無線定位信標(biāo)信號及對應(yīng)接收指標(biāo)參數(shù)傳輸?shù)焦潭o線收發(fā)信機(jī)匯接器，固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器根據(jù)收到的無線定位信標(biāo)信號、對應(yīng)接收指標(biāo)參數(shù)及存儲的固定無線收發(fā)信機(jī)之間的相對空間位置參數(shù)計算出對應(yīng)的移動無線收發(fā)信機(jī)當(dāng)前的相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)；固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器將計算所得到的各個移動無線收發(fā)信機(jī)當(dāng)前的相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)輸入到計算機(jī)系統(tǒng)，并由計算機(jī)系統(tǒng)顯示各個移動無線收發(fā)信機(jī)當(dāng)前的相對位置及其運(yùn)動軌跡；(4)固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器根據(jù)移動無線收發(fā)信機(jī)相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)查詢移動無線收發(fā)信機(jī)相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)對應(yīng)操作指令表得出該移動無線收發(fā)信機(jī)在當(dāng)前狀態(tài)下所對應(yīng)的操作指令并將其輸入到計算機(jī)系統(tǒng)中；計算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器輸入的操作指令進(jìn)行相應(yīng)的操作及顯示。
2、 如權(quán)利要求1所述的人體運(yùn)動參數(shù)采集及指令輸入方法，其特征在于 在各個移動無線收發(fā)信機(jī)中設(shè)置有揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)、發(fā)光器及振動器件；固定無線收發(fā)信機(jī)根據(jù)計算機(jī)發(fā)出的指令信息向各個移動無線收 發(fā)信機(jī)發(fā)送響應(yīng)指令，移動無線收發(fā)信機(jī)根據(jù)接收到的響應(yīng)指令信息 產(chǎn)生相應(yīng)的聲、光及振動響應(yīng)；麥克風(fēng)通過移動無線收發(fā)信機(jī)及固定無線收發(fā)信機(jī)的傳輸通道將語音信號傳輸至計算機(jī)系統(tǒng)。
3、 如權(quán)利要求l、 2所述的人體運(yùn)動參數(shù)采集及指令輸入方法，其特征在于在移動無線收發(fā)信機(jī)中設(shè)置有按鍵及對應(yīng)按鍵指令，在固定無線收 發(fā)信機(jī)匯接器中設(shè)置按鍵指令與移動無線收發(fā)信機(jī)相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)協(xié)同對應(yīng)計算機(jī)操作指令表；移動無線收發(fā)信機(jī)將按鍵操作所 對應(yīng)的按鍵指令發(fā)送給固定無線收發(fā)信機(jī)轉(zhuǎn)接至固定無線收發(fā)信機(jī)匯 接器；固定無線收發(fā)信機(jī)匯接器根據(jù)收到的按鍵指令、當(dāng)前移動無線 收發(fā)信機(jī)相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)査詢按鍵指令與移動無線收發(fā)信機(jī) 相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)協(xié)同對應(yīng)計算機(jī)操作指令表，得出該移動無 線收發(fā)信機(jī)在當(dāng)前按鍵指令、相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)條件下所對應(yīng) 的操作指令，由計算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)該指令進(jìn)行相應(yīng)的操作及顯示。
4、 如權(quán)利要求1、 2、 3所述的人體運(yùn)動參數(shù)采集及指令輸入方法，其特 征在于在計算機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置移動無線收發(fā)信機(jī)相對位置參數(shù)及運(yùn)動參 數(shù)對應(yīng)操作指令表及工作流程程序，由計算機(jī)系統(tǒng)實施對固定無線收 發(fā)信機(jī)及移動無線收發(fā)信機(jī)的相對位置參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)的計算及相應(yīng)<formula>formula see original document page 4</formula>
全文摘要
本發(fā)明所介紹的人體運(yùn)動參數(shù)采集及指令輸入方法，提供了一種基于無線定位技術(shù)的人體運(yùn)動參數(shù)采集及計算機(jī)指令輸入，可用于計算機(jī)或游戲機(jī)使用者的人體實際運(yùn)動在計算機(jī)或游戲機(jī)的在虛擬場景中的顯示及操作控制，并具有構(gòu)成簡單，費(fèi)用低，且使用方便的特點(diǎn)。
文檔編號G06F3/01GK101458563SQ20091005800
公開日2009年6月17日 申請日期2009年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月4日
發(fā)明者直 耿 申請人:直 耿