CN202838201U - 一种基于重力加速度传感器实现运动传感的空中鼠标 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于重力加速度传感器实现运动传感的空中鼠标，该空中鼠标由手持端和接收端组成：所述手持端包括鼠标壳体，设置在壳体表面上的多个功能键，以及设置在壳体内部的重力加速度传感器、数据信息处理电路和无线收发模块；所述接收端包括USB接口、无线收发模块和用于用于根据所接收信息来执行鼠标指针定位和按键动作操作的驱动模块。通过本实用新型，无需具备体积较大的光电模块，整体尺寸缩小，并可方便设计成符合人体工程学便于携带的各种外形；此外，整体装置耗电量少、待机时间长、不需要辅助装置且携带方便，更适合无线应用，并能够方便地执行多级高亮显示和局部放大等常规演示动作。

Description

一种基于重力加速度传感器实现运动传感的空中鼠标

技术领域

本实用新型属于计算机人机交互接口设备领域，更具体地，涉及一种基于重力加速度传感器来实现运动传感，由此实现空间操作并具备多种控制功能的空中鼠标。

背景技术

现今教学与演讲中演示幻灯片的使用已非常普遍，而教学者或演讲者在教学、演讲的过程中无法保证时刻都在计算机的面前。当其在演示中进行空中操控鼠标指针以及操控指针实现文件的读取、网页的浏览等功能时，便需要能够在任何场所尤其在空中也能进行相应便捷操作的鼠标等设备，以便实现上述方面的控制。目前，计算机鼠标指针的定位大多数依靠光学传感器或者激光传感器实现，但是这些传感器都基于物理光学原理，使得传感器需要依靠桌面等平台来实现，无法实现上述脱离桌面在空中对鼠标的控制，这时就相应出现了空中鼠标。

空中鼠标是一种输入设备，像传统鼠标一样操作鼠标指针，但不需要放在任何平面上，在空中晃动就能直接依靠空中运动姿态的感知实现对鼠标指针的控制。空中鼠标的定位主要是基于陀螺仪原理，通常包括以下基本类型：即单纯采用陀螺仪传感器技术（或结合光学感测）来获取鼠标位置和姿势；以及同时结合陀螺仪传感器技术和加速度传感器来测量鼠标运动的角速度和直线加速度，然后通过具体的运算来获得鼠标的位置和姿势。对于前者，往往只能适用于自由空间而无法在平面上使用，此外还存在体积较大而且误差高的缺陷；对于后者，虽然能实现较高准确性的空间定位，但由于其定位过程依赖于大量的数据传送及数据运算处理，因此存在成本高、功耗大需要频繁更换电池等方面的不足。

对于空中鼠标在实践中的常用场合如教学或会议的幻灯片演示、多媒体家庭娱乐系统的操控等，用户的需求往往集中在相对较小的体积、便于携带和待机时间长等方面；此外，现有的空中鼠标在其本体上通常只具备左右两个功能键或者额外带有滚轮，但对于演示过程中经常会采用的其他常见操作如高亮显示、局部放大等，则不具备相应的功能，相应降低了空中鼠标在上述场合下的使用方便性。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或技术需求，本实用新型的目的在于提供一种基于重力加速度传感器实现运动传感的空中鼠标，其能够准确执行目标定位，并具备体积小、待机时间长、能够方便地执行多级高亮显示和局部放大等演示动作等特点。

按照本实用新型，提供了一种基于重力加速度传感器实现运动传感的空中鼠标，该空中鼠标由手持端和接收端组成，其特征在于：

所述手持端包括：

鼠标壳体；

设置在鼠标壳体表面上的多个功能键，这些功能键包括用于实现鼠标左右键功能的左右键、用于实现对鼠标所选中区域的不同亮度显示的多个显示键，以及用于实现对鼠标所选中区域的多级放大功能的多个放大键；

设置在鼠标壳体内部的重力加速度传感器、数据信息处理电路和无线收发模块，其中所述重力加速度传感器用于感测鼠标在空间运动过程中的重力加速度，所述数据信息处理电路用于在所述重力加速度传感器、多个功能键和无线收发模块之间实现信号连接和传递，所述无线收发模块用于在所述手持端与接收端之间执行信息接收和发送；

所述接收端包括：

用于与计算机终端相连的USB接口；

无线收发模块，该无线收发模块用于执行接收端与手持端之间的信息接收和发送；

驱动模块，该驱动模块用于根据接收端的无线收发模块所接收的信息，执行鼠标指针的定位和相应按键动作的操作。

作为进一步优选地，设置在鼠标壳体表面上的所述功能键还包括用于实现鼠标空中定位功能开启/关闭的开关键。

作为进一步优选地，所述多个显示键的数量为4个，它们横向并列设置在鼠标壳体的正面，并依次分别用于对鼠标所选中区域执行四种亮度等级的显示操作，其中第一亮度等级为标准亮度，第二至第四亮度等级分别在标准亮度的基础上依次增加一至三倍数的亮度。

作为进一步优选地，所述放大键的数量同样为4个，它们横向并列设置在鼠标壳体的正面并处于所述显示键的下侧，依次分别用于对鼠标所选中区域执行四种放大倍数的放大操作，其中第一倍数执行50%的放大，第二倍数执行100%的放大，第三倍数执行200%的放大，第四倍数执行400%的放大。

作为进一步优选地，所述鼠标壳体由锥形体头部和呈圆柱体结构的尾部共同构成，并由ABS工程塑料制成。

总体而言，按照本实用新型的空中鼠标与现有技术相比，其优点主要体现为：

1、由于基于重力加速度传感器来执行鼠标空中位置的检测，无需具备体积较大的光电模块，相应在获得精确位置检测的同时，整体尺寸大大缩小，并可方便设计成符合人体工程学便于携带的各种外形；

2、通过对多个功能键的设计和布局，能够方便地执行多级高亮显示和局部放大等演示动作，同时考虑到一些常规应用场合的情况，对高亮显示及放大倍数加以符合实际需求的限定，因而能够为当前教学、演讲中的演示提供较大的便利；

3、整体装置耗电量少、待机时间长、不需要辅助装置且携带方便，更适合无线应用，因此具备很好的应用推广价值。

附图说明

图1是按照本实用新型的空中鼠标手持端的整体结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-壳体  11-锥形体头部  12-尾部  21-左键  22-右键  23-显示键24-放大键  25-定位开关键

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是按照本实用新型的空中鼠标手持端的整体结构示意图。如图1中所示，按照本实用新型的空中鼠标手持端主要包括壳体1、设置在壳体1表面上的多个功能键，以及设置在壳体1内部分别起到空中位置检测、信号收发及处理的功能组件。整个鼠标手持端呈大致的笔状结构，因此体积小、便于使用者携带，并适用于教学、演讲等场合下的幻灯片演示等操作。

壳体1由相对较短的锥形体头部11和呈圆柱体结构的尾部12共同构成，并譬如由ABS工程塑料制成，由此可以减轻重量并保证强度和抗摔性能；为了进一步提高美观效果和使用舒适性，还可以对其执行镜面处理。在锥形体头部11的正面，设置有用于实现普通鼠标左右键功能的左右键21、22；在尾部12的正面中央区域，譬如以横向并列的方式设置有4个显示键23，并通过它们来实现对鼠标所选中区域的不同亮度显示。例如，可以将第一个显示键（图中处于最左侧的显示键）设置为以标准亮度对所选中区域予以高亮显示，而第二至第四亮度等级分别在该标准亮度的基础上依次增加一至三倍数的亮度，这样能够根据使用者的需求，将屏幕中需要强调的地方选中并方便地分别予以高亮显示及进行对比。在壳体1正面处于显示键23下侧的位置，同样以横向并列的方式有4个放大键24，并通过它们来实现对鼠标所选中区域的放大操作。例如，可以将第一个放大键24（图中处于最左侧的放大键）设置为对所选中区域执行50%的放大，而从左到右的第二至第四个放大镜依次分别用于对所选中区域执行100%、200%和400%的放大操作。通过以上构造，当使用者手持鼠标时，能够在讲授的同时很方便地就能执行演示过程中经常会采用的高亮显示、局部放大等操作，并且可以根据需要获得不同的高亮显示和放大效果。

在一个优选实施例中，设置在鼠标壳体1表面上的功能键还可以包括用于实现鼠标空中定位功能开启/关闭的定位开关键25。这样当不需要使用空中鼠标时，可以取消其空中定位等功能，由此可以避免不必要的耗电，进一步提高空中鼠标的持航能力。

设置在壳体1内部的功能组件主要包括重力加速度传感器、数据信息处理电路和无线收发模块等，其中重力加速度传感器用于感测鼠标在空间运动过程中的重力加速度，将其分解为X轴和Y轴方向上相对精确的加速度信号，并通过无线收发模块予以同时输出，由此可根据其输出值的变换来感测鼠标空间方向的变化。数据信息处理电路用于在重力加速度传感器、多个功能键和无线收发模块之间实现信号连接和传递，例如当按下鼠标左键21时，其动作讯号由数据信息处理电路进行转换处理，然后经由无线收发模块发送给上位机段，由此能够直接被识别为鼠标信号。无线收发模块的作用在于将检测到的重力加速度信息、以及鼠标的所有控制信号发送至鼠标接收端的无线收发模块，以便按照USB协议的编码方式编码并与上位机进行通讯。

作为按照本实用新型的空中鼠标的另外一个重要组成部件，还包括与手持端配合使用的接收端。该接收端包括USB接口、无线收发模块和驱动模块。其中USB接口用于与譬如计算机终端的上位端功能相连，无线收发模块用于与鼠标手持端的无线收发模块之间相互交换信息，而驱动模块用于根据无线收发模块所接收的信息，相应执行空中鼠标的定位和按键动作的操作。

下面将具体描述按照本实用新型的空中鼠标的工作原理及过程。

首先，鼠标手持端的重力加速度传感器探测鼠标的重力加速度信息，并将所探测到的重力加速度信息经由数据信息处理电路处理后传递给无线收发模块，无线收发模块接着将信息发送安装于上位机端的鼠标接收端，并由接收端的无线收发模块予以接受；接着，鼠标接收端的无线收发模块将信息传送给驱动模块进行处理，其具体过程包括执行系统初始化、设置空间坐标、计算所采样数据的轨迹，以及映射屏幕轨迹等步骤，由此完成鼠标的定位，并由上位机将处理后的信息反馈发送至鼠标手持端。

当按下鼠标手持端的功能键例如某个显示键或放大键时，其动作讯号由手持端的数据信息处理电路进行处理，经由无线收发模块发送至安装于上位机段的鼠标接收端，并由接收端的无线收发模块予以接受；接着，鼠标接收端的无线收发模块将信息传送给驱动模块进行处理，例如按照微软扩展的Intellimouse协议进行编码，由此能够直接被识别为鼠标信号并相应执行高亮显示或者局部放大操作，并由上位机调用相应程序，将处理后的信息反馈发送置鼠标手持端。其中驱动模块的处理功能信息数据的具体过程包括执行系统初始化、设置空间坐标、驱动菜样数据所描述的屏幕范围，以及对该屏幕范围内的内容执行显示亮度调整或放大显示灯步骤。

本实用新型所提供的基于重力加速度传感器实现运动传感的空中鼠标不仅可以在任意虚拟屏幕上进行书写，还可以方便地实现演示过程中经常会采用的多级高亮显示和局部放大等操作；此外，由于它没有大体积的光电模块，尺寸上可以得到大大地缩减，并且外观的设计可以更为多样化，能够更符合个人不同的书写及使用习惯；通过对其工作原理及其具体构造的设计，这种空中鼠标耗电量少，节能，更适合无线应用；不需要辅助装置，携带方便，为当前教学、演讲中的演示提供了极大的便利，因而具备很好的应用推广价值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于重力加速度传感器实现运动传感的空中鼠标，该空中鼠标由手持端和接收端组成，其特征在于：

所述手持端包括：

鼠标壳体；

设置在鼠标壳体表面上的多个功能键，这些功能键包括用于实现鼠标左右键功能的左右键、用于实现对鼠标所选中区域的不同亮度显示的多个显示键，以及用于实现对鼠标所选中区域的多级放大功能的多个放大键；

设置在鼠标壳体内部的重力加速度传感器、数据信息处理电路和无线收发模块，其中所述重力加速度传感器用于感测鼠标在空间运动过程中的重力加速度，所述数据信息处理电路用于在所述重力加速度传感器、多个功能键和无线收发模块之间实现信号连接和传递，所述无线收发模块用于在所述手持端与接收端之间执行信息接收和发送；

所述接收端包括：

用于与计算机终端相连的USB接口；

无线收发模块，该无线收发模块用于执行接收端与手持端之间的信息接收和发送；

驱动模块，该驱动模块用于根据接收端的无线收发模块所接收的信息，执行鼠标指针的定位和相应按键动作的操作。

2.如权利要求1所述的空中鼠标，其特征在于，设置在鼠标壳体表面上的所述功能键还包括用于实现鼠标空中定位功能开启/关闭的开关键。

3.如权利要求1或2所述的空中鼠标，其特征在于，所述多个显示键的数量为4个，它们横向并列设置在鼠标壳体的正面，并依次分别用于对鼠标所选中区域执行四种亮度等级的显示操作，其中第一亮度等级为标准亮度，第二至第四亮度等级分别在标准亮度的基础上依次增加一至三倍数 的亮度。

4.如权利要求3所述的空中鼠标，其特征在于，所述放大键的数量同样为4个，它们横向并列设置在鼠标壳体的正面并处于所述显示键的下侧，依次分别用于对鼠标所选中区域执行四种放大倍数的放大操作，其中第一倍数执行50%的放大，第二倍数执行100%的放大，第三倍数执行200%的放大，第四倍数执行400%的放大。

5.如权利要求1或2所述的空中鼠标，其特征在于，所述鼠标壳体由锥形体头部和呈圆柱体结构的尾部共同构成，并由ABS工程塑料制成。 

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