面向军体拳教学系统的智能手机交互平台及其实现方法技术方案

本发明专利技术公开了面向军体拳教学系统的智能手机交互平台及其实现方法；该方法通过智能手机的方向及重力传感器获取手机的旋转角度和重力加速度，并建立手机与个人计算机之间的通信，将其转化成军体拳教学系统中场景的视点控制信息，使用户在远离屏幕和键鼠输入设备的情况下，能够通过对手机进行平移、旋转以及触摸控制等操作来改变场景视点；本发明专利技术为基于web浏览器的军体拳教学系统提供一种新的交互手段，提升交互体验，以达到更好的教学效果；该平台的设计基于移动计算平台，充分体现了普适计算交互性，用户不再使用传统的鼠标和键盘，而是使用智能手机，在空间中立体操控军体拳教学系统的虚拟场景，以获得一种良好的用户体验。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及了一种新的面向军体拳教学系统交互方式，尤其涉及了，属于智能手机的传感器应用和其与个人计算机的人机交互领域。
技术介绍
IPhone.Android智能手机的出现，手机已经从传统单一的通信工具成为各类服务应用的提供者，随之而来的是智能手机如何与传统个人计算机交互的新型应用。目前通过个人局域网，如WiFi，蓝牙技术，智能手机已经能够与个人计算机很好的通信，它们之间的信息共享使人们的日常生活和工作更加便捷。集成在智能手机上的各类传感器也为智能手机与个人计算机的交互提供了更好的接口。用户可以通过对手机的不同操作与计算机进行通讯，计算机也将用户操作的信息反馈给手机。智能手机作为未来通讯终端的发展方向， 可以预见的是，基于手机与个人计算机的新的交互方式将成为人机交互研究领域的一个热点ο
技术实现思路
本专利技术针对面向web军体拳教学系统的新型交互方式，构建了一个智能手机与个人计算机的交互平台，通过对智能手机的操控，间接实现对web浏览器中军体拳教学系统的操控，在使用军体拳教学系统方面获得一种更有趣的用户体验。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案面向军体拳教学系统的智能手机交互系统，它由智能手机作为客户模块、个人计算机作为服务器模块和通信模块三部分组成；其中智能手机端主要进行手机的运动数据处理，包括旋转角度和重力加速度的采集和计算；个人计算机模块主要进行数据处理工作，将采集的旋转变量和重力加速度变量转化为对鼠标响应事件的操作；通信模块主要进行手机与计算机之间的数据传输。所述智能手机端的数据采集包括一个滤波器，用来屏蔽用户使用中的自然抖动等噪音，进行信号平滑处理。所述的面向军体拳教学系统的智能手机交互系统的实现方法，该方法的实现步骤如下步骤1 用户手机信号的采集，通过采集智能手机搭载的内置陀螺仪信号，在一个固定的采样时间内，调用陀螺仪控制器事件监听器采样方法，获得操作手机的旋转角度及重力加速度数据，并表示为手机的原始运动信号绝对值r_ax、r_aY, r_aZ,因为此信息包含地球重力加速度G，无法直接转变为立体空间中的X、Y、Z三个轴向的线性加速度aX、aY、aZ，来表示用户对手机的操作；所以，原始信号数据需要通过以下公式进行转换，其中，R和P为陀螺仪朝向信息，D为旋转角度对应的弧长 gX = GXsin(RXD)； gY = G X sin(PXD)； gZ = sqrt (G - gX- gY )； aX = r_ax - gX ； aY = r_ay - gY ； aZ = r_az + gZ ；步骤2 手机将采集到的角度及加速度数据传输到计算机中； 步骤3 计算机接收到手机发送的旋转角度和重力加速度数据，当aX、aY、aZ不为0时， 将手机的沿屏幕法向的旋转操作，映射为沿Web军体拳系统ζ轴的鼠标拖拽事件；将手机沿长轴的旋转操作，映射为沿Web军体拳χ轴的鼠标拖拽事件；将手机的沿y轴的平移，映射为Web军体拳的鼠标滚轮事件，也就是远近推拉和复位；通过这种模型分解映射的方法降低手机在三维空间中产生的数据维数，转为二维平面上的模拟鼠标士X、士Y四方向的位移信息以及对应的鼠标响应事件，实现对三维场景的控制。所述步骤2中，手机将采集到的角度及加速度数据传输到计算机的过程如下手机首先将各种信号数据都统一的转化成字符串，利用TCP通信协议，通过无线路由器找到计算机的IP地址建立一个临时双向通信局域网，然后将字符串信息传给计算机，计算机据此重现用户的操作；同样的，计算机把各种反馈信息转为信号，通过socket找到手机的IP 地址，将信号传给手机。本专利技术的有益效果该平台的设计基于移动计算平台，充分体现了普适计算交互性，用户不再使用传统的鼠标和键盘，而是使用智能手机，在空间中立体操控军体拳教学系统的虚拟场景，以获得一种良好的用户体验。系统使用智能手机来代表人的视角，通过方向传感系统，捕捉用户在空间中对手机的位移变化，来模拟用户的视角变化。被捕捉的手机位移变化，通过个人局域网，输入给计算机。计算机将手机在立体空间中的位移变化，归化为计算机输入指令原语，与浏览器中原有的对鼠标、键盘事件的响应相应方法一一映射，通过这种函数映射，系统将表示用户的视角空间位移变化的原语，解释为对军体拳场景观察角度变化的控制指令，更新军体拳在客户端Web页上的渲染内容。附图说明图1是面向军体拳教学系统的智能手机交互平台； 图2是智能手机方向运动信息传递示意图3是系统工作流程图。具体实施例方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，面向军体拳教学系统的智能手机交互平台由智能手机作为客户模块、个人计算机作为服务器模块和通信模块三部分组成。智能手机端主要进行手机的运动数据处理，包括旋转角度和重力加速度的采集和计算，工作原理如图2所示。手机在进行旋转操作时，由旋转传感器记录参照角度，在一定频率的采样时间内，对两次不同的角度值做差即得到手机的旋转角度，旋转角度值即作为 Web场景旋转的输入变量；手机在进行移动操作时，由重力加速度传感器记录重力加速度， 由此作为场景远近推拉及复位操作的输入变量。在传感器进行数据采集的过程中，通过使用一个滤波器，用来屏蔽用户使用中的自然抖动等噪音，进行信号平滑处理，从而使采集的数据更加准确。个人计算机模块主要进行数据处理工作，将手机采集的旋转变量和重力加速度变量转化为对鼠标响应事件的操作。通信模块主要进行手机与计算机之间的数据传输。二者之间采用socket通信，各种信号数据(在本系统中所有的信号数据都统一的转化成字符串传输)使用TCP通信协议， 通过无线路由器找到计算机的IP地址(建立一个临时双向通信局域网)，被传给计算机，计算机据此重现用户的操作；同样的，计算机把各种反馈信息转为信号，通过socket找到手机的IP地址，将信号传给手机。如图3所示，为本专利技术的三个主要实现步骤1.用户手势信息的采集；2.手机与计算机通信；3.三维场景的控制。用户手势信息的采集。结合智能手机开发SDK，创建一个手机事件监听器对象。该程序通过采集智能手机搭载的内置陀螺仪信号，在一个固定的采样时间内(7Xe毫微秒)，调用陀螺仪控制器事件监听器采样方法，获得操作手机的角度及加速度数据，并表示为手机的原始运动信号绝对值(r_aX、r_aY、r_aZ)。因为此信息包含地球重力加速度(G)， 无法直接转变为立体空间中的X、Y、Z三个轴向的线性加速度(aX、aY、aZ)，来表示用户对手机的操作。所以，原始信号数据需要通过以下公式进行转换，其中，R和P为陀螺仪朝向信息，D为旋转角度对应的弧长。gX = GXsin(RXD) gY = G Xsin(PXD)gZ = sqrt(G - gX- gY ) aX = r_ax - gX aY = r_ay _ gY aZ = r_az + gZ之后通过与计算机的串行总线输入设备端口的通讯，输入给计算机操作系统。手机通过通讯地址搜寻的方法，与计算机的串行总线端口建立通信，形成临时数据连接，进行数据传输。数据的传输过程，在智能手机中的程序根据目标主机地址和端口号，通过一个数据输出流对象，将各类数据写入。计算机端创建数据接收对象，在数据到来的时候接收，无数据时候便会阻塞，当数据来临时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘力，杨承磊，孟祥旭，孙炳，左诗婉，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：