一种基于 UWB 的家电智能遥控方法、 系统和设备 技术领域 本发明涉及数字家庭技术领域， 具体涉及一种基于 UWB 的家电智能遥控方法、 系 统和设备。
背景技术 随着科学技术与经济的高速发展， 家用电器的品种和数量也日益增多， 每种家用 电器配置不同遥控器， 于是不停地换用遥控器， 以及遥控器的使用距离也就成为一个问题。
UWB(Ultra-Wideband， 超宽带 ) 脉冲无线传输技术是近两三年在国际上兴起的一 种无线通信革命性的通信技术， 与其他无线通信技术相比有很大不同 ： 不需要使用载波， 而 是依靠持续的、 时间非常短的基带脉冲信号 ( 通常情况下 ) 传输数据， 因而占用的频带非常 宽， 通常在几 GHz 量级。由于 UWB 通信技术优良独特的技术特性， 越来越受到通信学术界和 产业界的重视， 并且也为社会各界所关注， 目前已经在小范围和室内大容量高速率无线多 媒体通信、 雷达、 精密定位、 穿墙透地探测、 成像和测量等领域获得日益广泛的应用。
同时， 随着计算机和手机的普及， ADSL 等低成本宽带网进入社区， 消费者对家电进 行远程控制的需求在逐渐地增强， 而目前的遥控器还不能满足人们的这种需求。 目前， 国内 外企业对远程控制家电的研究有很多， 而把研究成果真正推向市场的却很少， 究其原因主 要有 3 个方面 ： ①互联网的普及程度还不够 ； ②实现成本太高， 如某公司曾展示过一台网络 冰箱， 它是将一台工业用平板机镶嵌在冰箱的门上， 通过 Internet 对冰箱进行控制， 而平 板机的价格在 2 万余元， 成本可想而知 ； ③家电企业没有统一的技术协议， 要制订成千上万 家电器制造商的数据交换协议非常困难。
因此， 人们希望能提供一种基于 UWB 的家电智能遥控系统和设备。
发明内容 本发明要解决的技术问题是提供一种基于 UWB 的家电智能遥控方法、 系统和设 备， 使得用户可以通过 Internet 或者电话网络以及手持终端对电视机、 空调、 冰箱、 洗衣 机、 电饭煲、 电风扇等家用电器各种功能实现远程控制和状态检测。
本发明技术方案如下 ：
本发明提供一种基于 UWB 的家电智能遥控方法， 包括以下步骤 ：
1) 用户使用个人终端和用户卡通过互联网或公共电话网登陆家庭网关， 输入用户 和密码， 向嵌入在家庭网关中的用户认证体系发出访问申请 ；
2) 用户认证体系接收到访问申请后进行身份识别 ；
3) 用户通过认证后， 登录到家庭网关， 通过 UWB 模块访问万能遥控器， 并向万能遥 控器发送控制指令 ；
4) 万能遥控器接收到指令后对其进行识别和处理， 将家电运行信息通过 UWB 模块 反馈到用户或者对家电发送控制指令 ；
5) 家电通过 UWB 模块接收到万能遥控器的控制指令后， 进行相应的操作。
可 选 的， 家 庭 网 关 与 外 部 网 络 实 现 连 接 转 换 功 能， 向家庭外部提供区域网 Ethemet， CableModem， ADsL 的接口， 使家庭网络高速接入 Internet， 向家庭内部提供以太 网连网方式， 同时用来连接 PC 机、 家电控制子网和其它网络设备。
可选的， 当用户进行远程控制访问时， 包括以下几个步骤 ：
(1) 首先要求读入用户身份信息， 个人终端上的读卡器读取用户卡信息 ；
(2) 用户输入用户名和密码并予以确认， 确认成功后用户通过 Internet 或者电话 网向嵌入在家庭网关中的用户认证体系发出访问申请 ；
(3) 用户卡信息和用户个人信息经用户卡认证体系进行确认， 确认成功后， 远端用 户便可以通过家庭网关对家用电器设备进行控制操作。
本发明提供一种基于 UWB 的家电智能遥控系统 ：
包括用于鉴别用户身份的用户卡， 还包括 ：
用于处理数据的微处理器 ；
用于存储用户信息的存储器 ；
用于管理和实现功能的固化于卡片上的用户卡操作系统 ；
用于执行操作的万能遥控器。
本发明提供一种 UWB 的家电智能遥控设备， 包括 ： 用于接收数据和指令并进行分析、 加工处理并转换为相应控制指令的中央处理器； 用于接收和发送来自家庭网关和各种家电信号的 UWB 模块 ；
用于为用户在家手持遥控器时提供友好的人机对话界面从而实现对家电控制的 液晶屏和触摸屏。
可选的， 还包括 ：
用于记录并存储家电工作信息供日后用户查看的 flash 存储器 ；
用于进行全面控制和处理数据且处理速度快、 操作间单的 ARM7 系统 ；
用于将家电运行状况的数据导出的 USB 模块。
从上述技术方案可以看出， 本发明具有以下有益效果 ：
(1) 使用本发明技术方案， 即便在异地也可以通过 Internet 网络或者手持终端控 制家电器工作状态， 并得到家电工作即时的反馈信息。
(2) 用户可使用可视化万能遥控器对家电实现 “一摇多机” 控制， 距离可以达到 100 米。
(3) 用户可以使用家庭电脑接入遥控器对家电进行控制。
(4) 用户能够从遥控器提取家电某段时间的运行状态信息， 从数据中得到最优的 管理方案。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以 根据这些附图获得其它的附图。图 1 是本发明的系统和设备总的结构组成框图 ； 图 2 是本发明中用户卡的逻辑结构图 ； 图 3 是本发明中万能遥控器的硬件结构图 ； 图 4 是本发明中万能遥控器的逻辑结构图 ； 图 5 是本发明的工作流程图。具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它 实施例， 都属于本发明保护的范围。
本 发 明 提 供 一 种 基 于 UWB 的 家 电 智 能 遥 控 系 统 和 设 备， 使得用户可以通过 Internet 或者电话网络以及手持终端对电视机、 空调、 冰箱、 洗衣机、 电饭煲、 电风扇等家用 电器各种功能实现远程控制和状态检测。 本发明是一种能够在未来数字家庭中管理和控制 所有家电， 取代现有传统 “一机一摇” 模式实现多点智能无线遥控， 能满足未来住宅电器的 网络化、 智能化、 个性化， 并达到随心控制、 操作人性化， 充分享受 “数字家庭智能化” 的新概 念。
为了便于理解， 下面结合附图对新型家电智能遥控系统和设备做进一步的详细描 述：
图 1 是本发明的系统和设备总的结构组成框图 ； 图 2 是本发明中用户卡的逻辑结 构图 ； 图 3 是本发明中万能遥控器的硬件结构图 ； 图 4 是本发明中万能遥控器的逻辑结构 图； 图 5 是本发明的工作流程图。
如图 1 所示， 用户先使用个人终端， 再将用户卡插入到个人终端设备 ( 个人电脑或 者笔记本以及支持此功能的手持设备 )， 个人终端上的读卡器读取用户卡信息， 用户输入用 户名和密码并予以确认， 确认成功后用户通过 Internet 或者电话网向嵌入在家庭网关中 的用户认证体系发出访问申请 ； 用户认证体系接收到访问申请后进行身份识别， 如识别成 功则可进一步操作， 如不成功认证系统忽略其操作 ； 确认成功后， 远端用户便可以登录到家 庭网关， 在通过家庭网关的 UWB 模块接入到万能遥控器， 并向万能遥控器发送控制指令 ； 万 能遥控器接收到指令后对其进行识别和处理处理， 将家电运行信息通过 UWB 模块反馈到用 户或者对家电发送控制指令 ； 相应的家电通过 UWB 模块接收到万能遥控器的控制指令后进 行相应的操作。
具体的 ：
本发明提供的新型的家电智能遥控系统， 采用用户卡识别系统， 通过网络远程访 问控制家电， 采用基于 UWB 技术的可视化万能遥控器控制并实施检测家电状态， 包括以下 步骤 ：
a. 用户使用个人终端和用户卡通过 Internet 或公共电话网登陆家庭网关， 输入 用户和密码向嵌入在家庭网关中的用户认证体系发出访问申请 ；
b. 用户认证体系接收到访问申请后进行身份识别， 如识别成功则可进一步操作， 如不成功认证系统忽略其操作 ；c. 用户通过认证后， 登录到家庭网关， 通过 UWB 模块访问主控设备即万能遥控器， 并向万能遥控器发送控制指令 ；
d. 万能遥控器接收到指令后对其进行识别和处理处理， 将家电运行信息通过 UWB 模块反馈到用户或者对家电发送控制指令 ；
e. 相应的家电通过 UWB 模块接收到万能遥控器的控制指令后进行相应的操作。
本发明的流程首先是从用户开始发起操作， 核心在于万能遥控器的中央处理器， 外围是个人终端、 用户卡、 家庭网关以及 UWB 模块。
本发明家电智能控制设备是通过以下技术方案实现 ：
本发明的新型的家电智能遥控设备包括用户卡和用户认证体系。图 2 是本发明中 用户卡的逻辑结构图。
具体有以下几个步骤 ：
(1) 首先要求读入用户身份信息， 个人终端上的读卡器读取用户卡信息 ；
(2) 用户输入用户名和密码并予以确认， 确认成功后用户通过 Internet 或者电话 网向嵌入在家庭网关中的用户认证体系发出访问申请 ；
(3) 用户卡信息和用户个人信息经用户卡认证体系进行确认， 确认成功后， 远端用 户便可以通过家庭网关对家用电器设备进行控制操作。 用户卡将具有存储、 加密及数据处理能力的集成电路芯片镶嵌于塑料基片上制成 的卡片。其硬件主要由微处理器和存储器两部分构成， 加上固化于卡中的用户卡操作系统 及应用软件， 一张用户卡即构成了一台抗损、 便携的微型计算机。 其操作系统的主要功能是 控制用户卡和外界的信息交换， 管理用户卡内的存储器并在卡内部完成各种命令的处理。 用户卡硬件的不可复制性可以保证用户身份不会被仿冒。用户卡由合法用户随身携带， 登 录时必须将用户卡插入专用的读卡器读取其中的信息， 以验证用户的身份， 用户不能仅凭 PIN 或仅凭用户卡获取访问权， 在尝试输入 PIN 失败若干次之后 (3 次 ) 用户卡锁定。用户 卡的基本特性是为数据和程序提供一个安全的环境。 正是这种特性使得用户卡系统能够被 嵌入到智能家庭网关， 以利用其特有的安全技术来增强家庭网络的安全能力。
本发明一种新型的家电智能遥控设备还包括万能遥控器。 具体实现有以下几个步 骤：
(1) 中央处理器通过 UWB 模块接收到用户通过 Internet 网络发送的控制命令
(2) 中央处理器再从接收到的信息中提取操作指令， 根据用户指令完成相应的操 作 ( 操控家用电器、 查询家电的运行情况等 ) ；
(3) 控制器再通过 UWB 射频发射模块以指令形式发送给家电， 同时以消息的形式 将指令的执行结果反馈到用户终端。
(4) 此万能遥控器还可通过定时扫描方式查看各家电的工作状态， 当有紧急或危 险状况出现时， 万能遥控器可及时采取必要的保护措施， 并通过网络向用户发送报警信息。
图 3 是本发明中万能遥控器的硬件结构图 ； 图 4 是本发明中万能遥控器的逻辑结 构图。
实现以上步骤和特定功能， 此万能遥控器包括 ：
用于接收数据和指令并进行分析、 加工处理并转换为相应控制指令的中央处理 器；
用于进行全面控制和处理数据且处理速度快、 操作间单的 ARM7 ；
用于记录并存储家电工作信息供日后用户查看的 flash 存储器 ；
用于接收和发送来自家庭网关和各种家电信号的 UWB 模块 ；
用于为用户在家手持遥控器时提供友好的人机对话界面从而实现对家电控制的 液晶屏和触摸屏， 并可自动显示家电的状态 ；
以及键盘， 电压转换模块， 网络控制等模块均连接到中央处理器， 中央处理器在通 过网络适配器连接到 UWB 网络。
远程监控时， 由于该遥控器和家庭网关连接， 家庭网关接入 Internet， 用户可以在 任意地方通过访问家庭网关接入遥控器， 了解家用电器的状态并发送控制指令， 遥控器识 别指令从而启动应用程序达到控制家用电器的目的， 也就是所谓的可移动控制服务代理。 现场控制时， 用户可以通过键盘和触摸屏进行控制， 控制器依靠 UWB 无线射频遥控家用电 器， 同时家用电器的状态又可以通过射频信号反馈到万能遥控器， 用户根据遥控器的显示 进行调整 ；
本发明中万能遥控器还具有以下功效 ： ①用户在家时可手持遥控器， 通过友好的 人机界面实现对家电的遥控， 因该遥控器具有液晶屏和触摸屏， 故可自动显示家电的状态 ； ②用户可通过互联网来访问遥控器， 可以登陆到遥控器的用户界面， 远程观测家电的工作 状态， 并可改变家电的工作状态 ； ③用户还可通过手机来访问 Internet 接入遥控器， 故可 以接收信息控制电器的工作状态 ； ④用户还可以通过万能遥控器的 USB 接口导出家电最近 的工作状态信息， 从数据分析中得到最优的管理方案， 节省能源 ； ⑤遥控器还留有功能扩展 接口， 以便日后应用于防火防盗等功能。 本发明中， 用户在使用个人家用电脑时， 还可以直接通过电脑访问万能遥控器对 检测家电的运行状态并对其进行控制， 不需要离开电脑中断娱乐或者工作， 达到方便人性 化的效果。
从上述技术方案可以看出， 本发明具有以下有益效果 ：
(1) 使用本发明技术方案， 即便在异地也可以通过 Internet 网络或者手持终端控 制家电器工作状态， 并得到家电工作即时的反馈信息。
(2) 用户可使用可视化万能遥控器对家电实现 “一摇多机” 控制， 距离可以达到 100 米。
(3) 用户可以使用家庭电脑接入遥控器对家电进行控制。
(4) 用户能够从遥控器提取家电某段时间的运行状态信息， 从数据中得到最优的 管理方案。
以上对本发明实施例所提供的一种基于 UWB 的家电智能遥控系统和设备， 进行了 详细介绍， 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例的 说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想 ； 同时， 对于本领域的一般技术人员， 依 据本发明的思想， 在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处， 综上所述， 本说明书内容 不应理解为对本发明的限制。