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1、10申请公布号CN102023731A43申请公布日20110420CN102023731ACN102023731A21申请号201010624289622申请日20101231G06F3/03320060171申请人北京邮电大学地址100876北京市海淀区西土城路10号72发明人吴帆刘元安唐碧华黎淑兰袁东明胡鹤飞李娜安静怡杨洋范文浩54发明名称一种适用于移动终端的无线微型指环鼠标57摘要一种适用于移动终端的无线微型指环鼠标，体积微小，无线传输，利用手指倾斜角度和方向的变化来控制光标移动，可通用于任何具有对外数据接口的移动终端。该鼠标包括带在手指上的佩戴终端和插在移动终端数据接口上的适配器两部。
2、分，佩戴终端内置三轴动作传感器。该鼠标将三轴动作传感器输出的三轴实时加速度信息区分为由移动造成的动态加速度信息和由倾斜造成的静态加速度信息，滤除由移动造成的动态加速度信息，仅以静态加速度信息为输入确定手指倾斜角度和方向的变化，通过非线性转换算法，基于加速度与位移的转换公式，实现加速度信息到位移信息的非线性转换。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图4页CN102023745A1/1页21一种适用于移动终端的无线微型指环鼠标，其特征是所述鼠标为两个分离的部分，分别为带在手指上的佩戴终端及插在移动终端上的适配器，所述佩戴终端包括一个纽扣式主体和一。
3、个可调节长短的佩带，所述佩带位于纽扣式主体的下方，与纽扣式主体连为一体，用于将佩戴终端环绕于手指上；所述纽扣式主体外壳上嵌入一个按键、一个滚轮、两个指示灯，按键和滚轮并列位于纽扣式主体侧面，指示灯位于纽扣式主体的上表面；所述纽扣式主体包括微型电池、三轴动作传感器、控制电路、佩戴终端天线；所述适配器与移动终端的连接通过数据接口实现，包括一个对应移动终端的接口及一个主体部分，主体部分包括控制电路、适配器天线；所述鼠标采用无线传输方式，将微型指环佩戴于手指上，通过倾斜手指控制光标移动，由手指的倾斜方向控制光标的移动方向，由手指的倾斜角度控制光标的移动速度；所述手指倾斜方向分为前后左右四个方向，分别对。
4、应控制光标的前后左右四个移动方向；所述手指倾斜角度为在前述四个倾斜方向上倾斜幅度的大小，控制光标在对应方向上移动的速度。2如权利要求1所述的无线微型指环鼠标，通过内置三轴动作传感器感知手指的动作，映射为光标的移动，所述三轴为相对于传感芯片正面水平放置情况的X、Y、Z轴方向，其特征在于所述鼠标将动作传感器输出的三轴实时加速度信息区分为由移动造成的动态加速度信息和由倾斜造成的静态加速度信息；滤除由移动造成的动态加速度信息，仅以静态加速度信息为输入确定手指倾斜角度和方向的变化，将静态加速度信息转化为光标移动的位移信息；由静态加速度信息转化为光标位移信息的具体方法为将该鼠标重力加速度分解为在芯片X、Y。
5、、Z轴上的分量，将芯片X轴映射为光标在屏幕上移动的X轴，将芯片Y轴映射为光标在屏幕上移动的Y轴；若其中AX为芯片X轴上的实时加速度，AY为芯片Y轴上的实时加速度，AZ为芯片Z轴上的实时加速度，G为常规的重力加速度，则至少在芯片三轴方向之一含有动态加速度信息，则佩戴终端的控制模块将信息滤除；若则佩戴终端的主控制模块对AX和AY进行采样，通过非线性转换算法，基于加速度与位移的转换公式，实现加速度信息到位移信息的非线性转换。3如权利要求1所述的无线微型指环鼠标，具有开启/休眠机制，其特征是以佩带终端的按键为启动/休眠机制的开关，以长按动作为触发动作，将佩戴终端的射频模块在开启/休眠状态中进行切换，当。
6、佩戴终端的主控制模块通过I/O模块检测到按键的长按状态时，再检测实时的射频模块状态，若射频模块处于开启状态，则关闭射频模块，使鼠标休眠；若射频模块处于关闭状态，则开启射频模块，使鼠标开启；或以移动终端的键盘输入状态为开关，以键盘输入为触发动作，适配器的控制模块通过接口模块监测移动终端的键盘输入状态，若检测有键盘输入，则控制模块生成休眠信息由射频模块发送至佩戴终端，佩带终端的主控制模块关闭射频模块，使鼠标休眠。权利要求书CN102023731ACN102023745A1/6页3一种适用于移动终端的无线微型指环鼠标技术领域0001本发明涉及一种移动终端鼠标，尤指通过无线传输方式，利用手指倾斜角度和。
7、方向的变化来控制光标移动，可通用于任何具有对外数据接口的移动终端，体积微小，佩带于手指之上的无线微型指环鼠标。背景技术0002移动终端通常指的是可移动的便携式终端设备，包括智能手机、MP3/MP4播放器、掌上游戏机PSP、掌上电脑PDA、平板电脑等。目前，移动终端上普逼使用键盘、滚轮或触摸方式在屏幕上移动鼠标指针，为移动终端配备专门鼠标在市场上还没有出现。随着网络通信和电子科技的飞速发展，移动终端的功能已经越来越多样化，有的移动终端已经集成了摄像头、投影仪等更丰富的功能，并提供多种外围设备接口如USB。随着移动终端的功能性飞速增强，其未来的应用范围将会急剧扩张到更多的行业和领域，仅靠按键和触摸。
8、屏不能满足应用，需要光标移动的需求将越来越大，因此，为移动终端配备一个小巧、灵活、便于使用的鼠标是非常有必要的。0003公知的鼠标是为个人电脑设计的，分为有线和无线两种。无线鼠标虽然摆脱了传输线的限制，但仍然存在的问题是采用光学原理，使用时需要寻找一块固定平坦的地方来放置和移动鼠标，当空间有限或放置区域不平整时，鼠标的使用不方便，且影响光标定位；体积较大，重量较重，不宜携带。还有一种不常见的无线鼠标，采用触摸板方式，通过手指在触摸板上移动的方式实现鼠标指针移动。基于以上两种方式，也有可佩戴于手指上的无线鼠标，由于其实现原理与传统鼠标一致，因此仍未摆脱传统鼠标的问题采用光学原理的手指鼠标使用时仍。
9、需要一块固定平坦的地方来放置和移动，采用触摸板方式的手指鼠标需要在极小范围的触摸板上通过触摸实现光标的移动，不易使用，且体积仍然较大，没有得到广泛推广。0004另外，在个人电脑的无线鼠标中，除以上所述的光电鼠标、触摸鼠标两种之外，还有一种利用三轴动作传感器的鼠标，其基本原理是利用三轴动作传感器采集动作信息，转换为位移信息，计算光标移动，具体来讲，如将其佩带于手指上，是采集动态加速度信息记录手指在某个方向上移动产生的加速度。但是，由移动产生的加速度信息不够精确，这是因为手指移动的瞬时加速度较大，而在移动过程中速度平缓，加速度信息很小，光标的移动不够精确。发明内容0005为了配合移动终端的便携、灵。
10、活特性，克服现有鼠标的以上不足，本发明提供一种无线微型指环鼠标，该鼠标采用无线方式与移动终端通信，将微型指环佩戴于手指上，通过倾斜手指，改变手指的倾斜方向和角度，不借助任何物体表面，也无需借助触摸板，就能控制光标移动。使用过程具体来讲，改变手指的倾斜方向控制光标的移动方向，改变手指的倾斜角度控制光标的移动速度；所述手指倾斜方向分为前后和左右四个说明书CN102023731ACN102023745A2/6页4方向，分别对应控制移动终端屏幕上光标的前后左右四个移动方向；所述手指倾斜角度为在前述四个倾斜方向上倾斜幅度的大小，控制光标在对应方向上移动的速度。0006该鼠标在外形结构上包括两个分离的部分。
11、，即带在手指上的佩戴终端和插在移动终端数据接口上的适配器。佩带终端和适配器之间采用无线通信方式，佩带终端与适配器间的信息传送是双向的，包括两部分，分别为由佩戴终端发送至适配器的光标位移信息、按键和滚轮信息，以及由适配器发送至佩戴终端的移动终端键盘输入信息。0007佩戴终端包括一条可调节长短的佩带和一个纽扣式主体，其中可调节长短的佩带位于纽扣式主体的下方，与纽扣式主体连为一体，用于将此佩戴终端固定于手指上；纽扣式主体内部放置微型电池，安装三轴动作传感器、控制电路、佩戴终端天线；纽扣式主体外壳上嵌入滚轮、按键和左右两个指示灯，滚轮和按键并列位于纽扣式主体的侧面，指示灯位于纽扣式主体的上表面。适配器。
12、包括对应移动终端的接口及主体部分，主体部分内部安装控制电路、适配器天线。0008佩戴终端的控制电路分为主控制模块、感应模块、I/O模块、射频模块。主控制模块与各模块相连，协调控制各部分有序工作；感应模块与三轴动作传感器相连，对三轴动作传感器的输出进行采样，并将采样数据送至主控制模块；I/O模块与按键、滚轮、指示灯相连，当有键按下或滚轮滚动时，唤醒主控制模块对按键动作进行处理，并根据当前状态控制指示灯的显示；射频模块与佩戴终端天线相连，一方面将主控制模块传来的数据打包，通过佩戴终端天线将其发送出去，另一方面接收从适配器发送过来的移动终端工作状态数据包，并根据移动终端工作状态控制佩戴终端的工作和休。
13、眠状态。0009适配器的控制电路分为控制模块、射频模块、接口模块。控制模块分别与接口模块和射频模块相连，协调控制各部分有序工作；射频模块与适配器天线连接，接收佩戴终端发送过来的数据，再将数据交给控制模块；控制模块对数据进行处理，将其转化为光标的移动信息，交给接口模块；接口模块与对应移动终端的接口相连，通过接口将处理结果输入移动终端，控制光标移动；同时，适配器的控制模块通过接口模块检测移动终端的实时工作状态，将不同的工作状态打包为不同的数据包，交给射频模块，通过天线将其发送至佩戴终端，控制佩戴终端的工作和休眠状态。0010该鼠标的动作感知原理为佩带终端内置三轴动作传感器，其输出有三组模拟信号，分。
14、别是相对于传感芯片正面水平放置情况的X左右、Y前后、Z上下轴的实时加速度信息；该鼠标将所述实时加速度信息区分为两个不同部分由移动造成的动态加速度和由倾斜造成的静态加速度；所述两种加速度信息的区别在于动态加速度信息由佩戴鼠标手指在某个方向上的平行移动产生，能够记录手指平行移动的方向和速度变化；静态加速度信息由佩戴鼠标手指的倾斜产生，能够记录手指在原来位置上的倾斜方向和倾斜角度。0011该鼠标的动作感知算法为滤除芯片X、Y、Z轴上的动态加速度，仅以静态加速度为输入，将静态加速度信息转化为控制光标移动的位移信息。通过静态加速度信息来感知手指倾斜角度和方向的变化，继而通过固化在鼠标内部的非线性转换算法。
15、，映射为鼠标指针的移动，所述非线性转换算法基于加速度与位移的转换公式，实现加速度到位移的非线性转换。由静态加速度至光标位移信息的具体操作方法为将重力加速度分解为在芯片X、Y、Z轴上的分量，将芯片X轴映射为光标移动的X轴，将芯片Y轴映说明书CN102023731ACN102023745A3/6页5射为光标移动的Y轴，不计芯片Z轴，仅通过芯片X、Y轴的分量来计算光标在屏幕X、Y轴上的位移信息。0012该鼠标在通过手指倾斜控制光标移动的操作过程中，也可能出现手指平移的情况。为避免手指平移对光标移动造成的影响，在佩戴终端的控制模块中设计一个动态加速度信息的滤除方法，设定一个判定准则，过滤掉动态加速度信。
16、息。判决条件为其中，AX为芯片X轴上的实时加速度，AY为芯片Y轴上的实时加速度，AZ为芯片Z轴上的实时加速度，G为常规的重力加速度，正常情况下其值为98。若则至少在芯片三轴方向之一含有动态加速度信息，则佩戴终端的控制模块将信息滤除；若则佩戴终端的主控制模块对AX和AY进行采样，通过非线性转换算法，基于加速度与位移的转换公式，实现加速度信息到位移信息的非线性转换。0013该鼠标的佩戴终端佩戴于手指之上，可能会出现以下问题无需移动光标的时候，由于手指的自然活动，可能导致光标在屏幕上无意识移动。为了避免光标失控，该鼠标具有开启/休眠机制，分别为两个独立操作的机制，功能上互为补充，达到光标可控、且节约。
17、电池能量的目标。0014机制一以佩带终端的按键为启动/休眠机制的开关，以长按动作为触发动作，将佩戴终端的射频模块在开启/休眠状态中进行切换。通过启动/休眠机制，控制佩戴终端的状态，保证该鼠标在使用过程中的易用性。上述机制具体描述为在佩戴终端正常工作的状态下，通过长按按键，佩戴终端进入休眠状态，手指的活动不再对光标移动造成影响；在佩带终端休眠状态下，长按按键，佩戴终端进入正常工作状态，手指的倾斜映射为光标移动，同时按键的短按、滚轮滚动都可正常工作。实现过程为佩戴终端的主控制模块通过I/O模块检测到按键的长按状态，再检测实时的射频模块状态，若射频模块处于开启状态，则关闭射频模块，使鼠标休眠；若射频。
18、模块处于关闭状态，则开启射频模块，使鼠标开启。0015机制二在佩戴终端正常工作的状态下，如果移动终端需要通过自身按键或者键盘键入信息，那么这种情况下光标的移动会造成信息输入的不便。以移动终端的键盘输入状态为开关，有键盘输入为触发动作，将佩戴终端的射频模块置于休眠状态，则移动终端的光标停止移动。实现过程为适配器的控制模块通过接口模块监测移动终端的键盘输入状态，若检测有信息输入，则控制模块生成休眠信息由射频模块发送至佩戴终端，佩带终端的主控制模块关闭射频模块，使鼠标休眠。0016该鼠标的有益效果是为移动终端配备微型的鼠标设备，增加移动终端使用的便利性。摆脱了传统鼠标对空间和介质的要求，通过在空中倾。
19、斜手指、不借助任何物体表面就能控制光标移动，灵活性很高。在拇指和食指间操作，使用时只需倾斜手指就能控制鼠标指针移动，简单易操作。附图说明0017下面结合附图和实施例对该鼠标进一步说明。说明书CN102023731ACN102023745A4/6页60018图1为无线微型指环鼠标的系统组成框图。0019图2为无线微型指环鼠标的结构示意图。0020图3为无线微型指环鼠标的佩戴终端倾斜方向示意图。0021图4为无线微型指环鼠标启动/休眠机制佩戴终端的状态示意图。0022图5为无线微型指环鼠标启动/休眠机制适配器的状态示意图。0023图6为静态加速度信息转位移的非线性转换算法示意图。具体实施方式002。
20、4下面结合附图对该鼠标作进一步描述0025参照图1和图2，该鼠标包括带在手指上的佩戴终端19和插在移动终端21上的适配器20两部分。佩戴终端19包括纽扣式主体22和可调节长短的佩带23，其中纽扣式主体内部安装三轴动作传感器1、控制电路7、佩戴终端天线2；纽扣式主体外壳上嵌入滚轮4、按键3、左指示灯5和右指示灯6，滚轮4和左键3并列位于纽扣式主体22侧面，左指示灯5和右指示灯6位于纽扣式主体22的上表面。控制电路7包括感应子模块8、射频子模块9、I/O子模块10和主控制模块11；适配器20包括适配器天线12、控制电路13和与移动终端的接口14。适配器20和佩戴终端19之间的双向折线箭头18表示适。
21、配器20和佩戴终端19之间进行双向信息传送。适配器的控制模块13通过与移动终端的接口14检测移动终端的工作状态如键盘输入状态，并将检测到的状态信息打包，通过适配器天线12发送至佩戴终端19，控制佩戴终端19的工作状态。佩戴终端19检测手指倾斜信息及鼠标按键状态信息，并将其打包发送至适配器20，通过适配器20转发至移动终端，控制光标移动。当适配器20的控制模块13检测到移动终端有按键信息输入时，适配器20将该检测信息打包，并通过适配器天线12发送至佩戴终端19，佩戴终端19的主控制模块11将射频模块9置于休眠状态；佩戴终端19通过佩戴终端天线2将生成的鼠标移动控制信息发送至适配器20，控制光标移。
22、动。0026参照图3佩戴终端倾斜方向示意图，通过可调节长度的佩带将佩戴终端固定于右手食指，图中X、Y、Z轴是相对于芯片水平正面放置的，其中Y轴为佩戴时手指进入指环扣的方向。X轴与Y轴垂直，当手指绕Y轴倾斜时，重力加速度在X轴上的分量发生变化，由固化在鼠标内部的非线性转换算法将静态加速度转化为位移信息，控制屏幕上的光标左右移动；绕Y轴向X轴的正方向旋转时，光标向左移动，向X轴的负方向旋转时，光标向右移动。同理，当手指绕X轴旋转时，重力加速度在Y轴上的分量发生变化，向Y轴的正方向旋转时，光标向上移动，向Y轴的负方向旋转时，光标向下移动。并且，在某一方向上倾斜的幅度越大，此方向的静态加速度的绝对值就。
23、越大，通过非线性转换算法转换所得的位移就越大，屏幕上的光标移动速度越快。0027参照图4，佩带终端启动/休眠机制佩戴终端的状态转换如下0028该鼠标的佩带终端的主控制模块实时监测射频模块的工作状态，射频模块若处于关闭状态，0029I当I/O模块10检测到滚轮滚动及按键短按时，主控制模块11不做出任何说明书CN102023731ACN102023745A5/6页7反应。0030II当I/O模块10检测到按键长按，主控制模块11则唤醒射频模块9，进入开启状态。0031该鼠标的佩带终端的主控制模块实时监测射频模块的工作状态，射频模块若处于开启状态，0032I主控制模块11则开始监测三轴动作传感器1的。
24、输出，首先产生时钟信号开始计时，以固定的采样间隔时间控制感应模块8分别对重力加速度信息在三轴动作传感器1X、Y轴方向上的分量输出进行连续采样，每次采样结束后，主控制模块将采样的结果传送至射频模块9。射频模块9将此次采样数据加上包头、包尾，通过佩戴终端天线2将数据包发送到该鼠标的适配器20。适配器天线12接收到数据包后，将其传送到控制模块13。控制模块13首先将数据包的包头和包尾去掉，提取采样数据，根据加速度计算出光标位移，并将此位移通过与移动终端的接口14传送到移动终端21，控制光标移动。0033II当I/O模块10检测到滚轮滚动时，主控制模块11发送滚动表示符及滚动的方向速度信息至射频模块9。
25、，由射频模块9将滚动表示符发送到该鼠标的适配器20，由适配器的控制模块16将其转换成移动终端21可识别的滚动表示，传送到移动终端21，实现页面的滚动操作。0034III当I/O模块10检测到按键短按，类似滚动处理流程，发送单击表示符至射频模块9，由射频模块9将单击表示符发送到该鼠标的适配器20，由适配器的控制模块16将其转换成移动终端21可识别的单击表示，传送到移动终端21，实现光标位置上的单击操作。0035IV当I/O模块10检测到按键按下后，如果是长按，关闭佩戴终端的射频模块9，佩戴终端进入休眠状态。0036参照图5，佩带终端启动/休眠机制适配器的状态转换如下适配器20的接口模块15通过与。
26、移动终端的接口14监测移动终端21的键盘状态，当监测到有键盘录入的时候，接口模块15发送该信息至控制模块16，控制模块16生成休眠表示符由射频模块17经适配器天线12发送至佩带终端19，佩戴终端的射频模块9进入休眠状态；若监测没有键盘录入的时候，返回监测状态，继续监测。0037参照图6，图中平面为移动终端屏幕上光标移动平面，图中的上下左右标识为光标移动的四个方向。通过非线性转换算法，将三轴动作传感器感知的静态加速度转换为在屏幕X、Y轴方向上的位移信息，控制光标移动。0038三轴动作传感器感知的静态加速度由佩戴鼠标手指的倾斜产生，倾斜的角度和方向对应控制感知的静态加速度的大小和方向。手指的倾斜分。
27、为前后左右四个方向，分别一一对应控制光标的上下左右四个移动方向。鼠标指针移动的左右方向为X轴方向，其中右为正方向，上下方向为Y轴方向，其中上为正方向。当手指左右倾斜时，产生X轴正负方向的加速度，当手指前后倾斜时，产生Y轴正负方向的加速度。在固定方向上倾斜的幅度越大，感知的静态加速度的绝对值就越大，鼠标在该方向上的移动速度也就越大。0039固化在鼠标内部的非线性转换算法基于加速度与位移的转换公式，实现加速度说明书CN102023731ACN102023745A6/6页8到位移的非线性转换，具体实现为如下以鼠标开始移动的时刻为零时刻，假设零时刻T00鼠标在X、Y轴的移动速度和位移均为零，T为采样间。
28、隔，T0、T1TN1、TN为采样时刻，A0、A1AN1、AN为每个采样时刻的加速度。依据加速度计算TN时刻的速度和位移的公式为VNVN1ANT和运用迭代算法可计算出TN时刻无线鼠标在X、Y轴方向上的速度和以及TN1到TN时间内无线鼠标在X、Y轴方向上的移动距离SXN和SYN，将此位移映射到屏幕上鼠标指针的位移，便可得知TN时刻鼠标指针的位置，从而得知鼠标指针的移动轨迹。0040以上所述，仅为本发明的优选实例而已，非因此即局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效变化，均理同包含于本发明的权利要求范围内。说明书CN102023731ACN102023745A1/4页9图1说明书附图CN102023731ACN102023745A2/4页10图2图3说明书附图CN102023731ACN102023745A3/4页11图4图5说明书附图CN102023731ACN102023745A4/4页12图6说明书附图CN102023731A。