CN105549408A - 可穿戴设备、智能家居服务器及其控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了可穿戴设备、智能家居服务器及其控制方法和系统，该可穿戴设备包括：手势识别模块通过传感器采集得到佩戴者的待识别特征数据，识别佩戴者当前的手势动作，将该手势动作发送给设备配置模块；设备配置模块根据获取的各家电设备的信息，建立各家电设备的控制命令与相应的手势动作间的对应关系并保存；以及当收到手势动作时，利用对应关系查找该手势动作匹配的家电设备及控制命令，根据匹配的信息生成控制报文，将控制报文发送给无线连接模块；无线连接模块接收控制报文并将其无线发送至智能家居服务器。本发明通过采集可穿戴设备的佩戴者的手势动作，根据手势动作控制家电设备的状态，更便捷了与家电的交互，增强了用户体验。

Description

可穿戴设备、智能家居服务器及其控制方法和系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种可穿戴设备、智能家居服务器及其控制方法和系统。

背景技术

目前，随着技术的进步和人们生活水平的提高，智能家居技术得到了快速地发展。它利用先进的计算机技术、嵌入式技术、网络通讯技术等将与家居生活有关的各种子系统(如智能家电控制、智能灯光控制、智能安防)有机地结合在一起，各个子系统由家庭控制中心进行统一协调和控制。然而，现有的智能家居控制方案中，控制方式通常还采用传统的按键或触摸方式，操作相对繁琐，智能化的程度还比较低，用户体验较差。

发明内容

本发明提供了一种可穿戴设备、智能家居服务器及其控制方法和系统，以解决现有的智能家居控制方案的控制方式繁琐导致用户体验差的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种可穿戴设备，该可穿戴设备包括：手势识别模块、无线连接模块和设备配置模块；

手势识别模块，用于通过传感器采集得到佩戴者的待识别特征数据，识别出佩戴者当前的手势动作，将该手势动作发送给设备配置模块；

设备配置模块，用于根据获取到的各家电设备的信息，建立各家电设备的控制命令与相应的手势动作间的对应关系并保存；以及，用于当接收到手势识别模块发送的手势动作时，利用保存的对应关系查找该手势动作匹配的家电设备以及控制命令，根据匹配的家电设备以及控制命令生成控制报文，将生成的控制报文发送给无线连接模块；

无线连接模块，用于接收设备配置模块发送的控制报文并将控制报文无线发送至智能家居控制服务器，以使得智能家居控制服务器根据控制报文控制家电设备的状态。

根据本发明的另一个方面，提供了一种智能家居控制服务器，该智能家居控制服务器包括：连接控制模块，命令解析模块和家电设备控制模块：

连接控制模块，用于与可穿戴设备建立无线连接，并接收可穿戴设备发送的控制报文，将该控制报文发送给命令解析模块；

命令解析模块，用于对接收的控制报文进行解析，将解析得到的家电设备信息以及控制命令发送给家电设备控制模块；

家电设备控制模块，用于根据接收到的家电设备信息查找对应的家电设备，并将控制命令发送给该家电设备执行，以实现对家电设备状态的控制。

根据本发明的又一个方面，提供了一种智能家居控制系统，该智能家居控制系统包括：如本发明一个方面的可穿戴设备，如本发明另一个方面的智能家居控制服务器，以及，与智能家居控制服务器之间无线连接的多个家电设备；

可穿戴设备基于用户的手势动作向智能家居控制服务器发送控制命令，智能家居控制服务器通过该无线连接将控制命令发送各家电设备，从而实现对各家电设备的控制。

根据本发明的再一个方面，提供了一种可穿戴设备的控制方法，该可穿戴设备中设置有传感器，方法包括：

通过传感器采集佩戴者的待识别特征数据，识别出佩戴者当前的手势动作；

利用预先保存的相应手势动作与家电设备的控制命令间的对应关系，对当前的手势动作进行匹配，根据匹配到的家电设备信息以及控制命令生成控制报文；

将生成的控制报文无线发送至智能家居控制服务器，以使得智能家居控制服务器根据控制报文控制家电设备的状态。

根据本发明的再一个方面，提供了一种智能家居控制服务器的控制方法，该方法包括：

接收可穿戴设备无线发送的控制报文；

对控制报文进行解析，得到家电设备信息以及控制命令；

根据家电设备信息查找对应的家电设备，并将控制命令发送至查找到的家电设备执行，实现对家电设备状态的控制。

本发明的有益效果是：本发明实施例的可穿戴设备能够通过内置的传感器采集佩戴者的手势数据，识别出手势动作，并通过该手势动作控制相应的家电设备的状态，从而实现了：第一，佩戴者只需做出相应的手势动作(如画个圆形)就可以对不同的智能家居设备进行方便直观的控制，避免了通过遥控器、智能手机等其它终端设备相对繁琐的控制方式。第二，可穿戴设备一般都会长期戴在用户身上，这样佩戴者随时可以通过执行一定的手势动作控制智能家居，与传统控制方式相比，不需要寻找控制终端，节省了时间、提升了效率，增强了用户体验。另外，本发明还提供了与该可穿戴设备交互通信的智能家居控制服务器，上述可穿戴设备的控制方法，智能家居控制服务器的控制方法，以及智能家居控制系统。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一种可穿戴设备的结构框图；

图2是本发明又一个实施例的智能手表的结构框图；

图3是本发明一个实施例的手势识别的流程示意图；

图4是本发明一个实施例的智能手表的工作流程图；

图5是本发明再一个实施例的智能家居控制服务器的结构框图；

图6是本发明一个实施例的智能家居控制服务器的工作流程图；

图7是本发明一个实施例的智能家居控制系统的网络结构图；

图8是本发明一个实施例的智能家居控制系统的结构框图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：针对现有的智能家居控制方式中存在的操作繁琐用户体验差的问题，本发明提供了一种可穿戴设备(如智能手表)在智能手表中嵌入多种MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统)传感器，如加速度计、陀螺仪等，对基于传感器的手势识别提供软硬件支持。并且考虑到智能手表一般都会长期戴在用户腕部，通过将智能手表作为智能家电设备的控制器，佩戴者只需执行一定的手势动作就可发出不同的控制命令，以控制家电设备的状态，更便捷直观地实现了佩戴者与家电设备的交互，增强了用户体验。

实施例一

图1是本发明一个实施例的一种可穿戴设备的结构框图，参见图1，该可穿戴设备10的包括：

手势识别模块101，用于通过传感器采集得到佩戴者的待识别特征数据，识别出佩戴者当前的手势动作，将该手势动作发送给设备配置模块102；

设备配置模块102，用于根据获取到的各家电设备的信息，建立各家电设备的控制命令与相应的手势动作间的对应关系并保存；以及，用于当接收到手势识别模块101发送的手势动作时，利用保存的对应关系查找该手势动作匹配的家电设备以及控制命令，根据匹配的家电设备以及控制命令生成控制报文，将生成的控制报文发送给无线连接模块103；

无线连接模块103，用于接收设备配置模块102发送的控制报文并将控制报文无线发送至智能家居控制服务器，以使得智能家居控制服务器根据控制报文控制家电设备的状态。

本实施例中，设备配置模块103中设置有默认手势动作，设备配置模块103具体建立各家电设备的控制命令与默认手势动作间的对应关系后保存；或者，设备配置模块103接收佩戴者通过可穿戴设备的交互界面输入的自选手势动作，并建立各家电设备的控制命令与自选手势动作间的对应关系后保存。

通过图1所示的可穿戴设备，实现与智能家居设备之间的连接和控制。当佩戴者有某种手势动作发生时，可以自动检测出来并发送相应的控制命令给智能家居的控制中心，进而控制相应的家电设备的状态，从而方便直观地实现与家电设备的控制。

除此之外，在智能手表等可穿戴设备上实现对智能家居的控制，还必须克服以下技术困难：

(1)基于可穿戴设备的手势识别需要考虑计算量和功耗的问题。智能手表等是资源受限的设备，在手势识别过程中，对动作的持续感知需要消耗不少的能量，因而需要进一步采取有效方案，在降低算法的复杂性、减少计算量的同时，保证手势动作识别的可靠性。

(2)如何通过不同的手势动作分别访问相应的家电设备，并对相应的家电设备进行控制。

(3)需要解决采用手势识别对智能家居控制的安全性问题，防止外人采用同样的可穿戴设备对家电设备进行控制。

以下结合本发明其他实施例，对本发明技术方案中克服上述技术困难而采取的技术手段进行具体说明。

实施例二

图2是本发明一个实施例的智能手表的结构框图，本实施例中主要是对智能手表的结构进行说明，其他内容参见本发明的其他实施例。

首次使用智能手表对不同的家电设备进行控制时，先将智能手表通过BLE(BluetoothLowEnergy，蓝牙低功耗)等无线方式与智能家居控制服务器建立连接，然后对于智能家居控制服务器所连接的不同家电设备进行控制，更具体的，智能手表建立自选手势动作或默认手势动作与家电设备的控制命令间的对应关系，自选手势动作可以由佩戴者在智能手表的家电配置界面中自定义。默认的手势动作预先保存在智能手表中，而不需要用户自己设计。

本实施例中，智能手表控制端20包括：手势识别模块201，设备配置模块202以及无线连接模块203；

在具体应用过程中，佩戴者执行一定的手势动作，手势识别模块201识别出该手势动作后，从预先保存的相应手势动作与家电设备以及控制命令的对应关系中查询出该手势对应的家电设备和控制命令，将家电设备ID和控制命令信息组成控制报文，然后由无线连接模块203将控制报文以蓝牙低能耗BLE无线方式发送到智能家居控制服务器。以下结合图2对智能手表控制端各模块的功能说明如下：

手势识别模块201

该模块主要用于创建手势模板、执行用户手势识别功能，从而为用户提供一种自然直观的手势控制方式。该模块使用MEMS传感器采集佩戴者的手势数据并进行手势识别。

功能一，手势模板的创建

本实施例在创建手势动作模板时考虑如下两个因素：一是手势应尽量简单，用户可以很轻松地掌握和使用；二是手势易被识别和区分。由于本实施例中主要用于控制电灯、电视、空调等家电设备，根据这些家电设备的特点预先设计几种默认的手势并保存，参见下表1，表1是手势动作与不同类型的家电设备的控制命令间的对应关系表。

表1

在表1中，定义了将顺时针方向的画矩形的手势动作和逆时针方向的画矩形的手势动作分别对应于第一类型家电设备(如电视)的开启控制命令和关闭控制命令；将顺时针方向的画圆形的手势动作和逆时针方向的画圆形的手势动作分别对应于第二类型家电设备(如电灯)的开启控制命令和关闭控制命令；将从上到下方向的画折线的手势动作和从下到上方向的画折线的手势动作分别对应于第三类型家电设备(如空调)的开启控制命令和关闭控制命令。

需要说明的是，表1只是示意性的示出了几种默认的手势动作，实际应用时还可以在设备配置模块，具体配置家电设备与手势动作的对应关系时由用户自定义。

功能二，手势识别；

为了满足智能手表等可穿戴设备对资源和功耗的要求，在本实施例中通过MEMS传感器采集到待识别特征数据后，首先采用PCA(PrincipalComponentAnalysis，主成分分析)算法降低数据维数。

通过采用主成分分析，可以根据计算过程中的特征值大小来决定各独立成分的重要性，并选择最重要的成分，将原始加速度信号降至一维，在降低计算复杂度的同时，可以去除一部分噪声，并降低对用户执行手势时的姿态要求。然后再对降维后的数据进一步执行识别算法(模板匹配或机器学习等算法)，在降低计算复杂度的同时实现准确的手势识别。

图3是本发明一个实施例的手势识别的流程示意图；参见图3，采用基于加速度传感器(或角速度传感器)的手势识别包括预处理、主成分分析处理、特征提取、手势匹配等过程。为了降低计算量，本实施例采用了PCA方法将三维加速度数据降为一维再进行处理。对于手势模板和测试序列的具体处理过程如下：

步骤S31，通过加速度传感器采集数据，得到模板序列(或测试序列)；

步骤S32，预处理，对采集到的三维加速度传感器数据进行预处理，可以采用均值滤波、Butterworth滤波等处理方法，以滤除干扰噪声。

步骤S330，对于模板序列，将三维加速度序列进行PCA处理，得到降维后的一维模板数据，并得到主成分的特征向量空间。步骤S331，对于测试序列，将三维加速度序列投影到模板序列的主成分特征向量空间，得到降维后的一维测试数据。

步骤S34，对获得的一维数据提取特征(如，相邻数据点的均值、方差，或直接提取波形变化特征)，得到模板序列或测试序列的特征序列，其中，模板特征序列可以保存到模板库中用于手势匹配。将测试特征序列与各模板特征序列进行匹配(如，采用模板匹配或机器学习方法匹配识别，)，得到识别结果。

手势动作识别更详细的计算过程可以参见现有技术中的主成分分析的相关内容，本实施例中不再赘述。

需要说明的是，本实施例中采用主成分分析对采集的原始加速度信号进行特征提取和数据降维，但不限于此，在其他实施例中也可以采取其他的降维手段。

设备配置模块202

设备配置模块负责将智能家居设备注册到家居控制系统中，使得用户可以通过手势对其进行控制。一种实现方式是，智能手表与智能家居控制服务器通过BLE建立连接并登录后，在执行配置操作时，通过无线连接模块从智能家居控制服务器获取智能家居控制服务器连接的所有家电设备的信息列表。然后在智能手表的交互界面上呈现，方便佩戴者随时登录配置界面对相关的家电设备和手势进行修改。例如，通过设备配置模块，接收佩戴者在智能手表的交互界面呈现的家电设备信息列表中选择的添加或删除家电设备的指令，然后根据佩戴者的添加指令建立添加的家电设备的控制命令与手势动作间的对应关系后保存；或者，根据佩戴者的删除指令，解除删除的家电设备的控制指令与手势动作间的对应关系后保存。

通过在本实施例的智能手表的交互界面上，呈现家电设备列表，接收用户从该家电设备列表中选择的想要进行手势控制的家电设备，然后基于用户的这一添加操作，建立添加的家电设备的控制命令对应的手势动作，或者接收用户在智能手表的交互界面上输入的从已进行手势控制的家电设备列表中删除家电设备的操作，并基于用户的这一删除操作，解除该删除操作对应的家电设备的控制命令与手势动作的对应关系，这样，一方面更加个性化，增强用户的参与感，优化用户使用体验。另一方面，每个手势动作可以重复使用控制多个家电设备，例如，用户一段时间内经常使用某个家电设备，可以通过添加操作把这家电设备添加进行手势控制，然后如果后续不再经常使用该家电设备可以删除该家电设备并解除家电设备与手势动作的对应关系，这样，同一个手势动作也可以被重复使用，避免了多次设计不同的手势动作。

通过将不同家电设备的控制命令与相应的手势(默认手势动作或自选手势动作)进行关联，然后将家电设备的配置信息保存到数据库中以方便后续进行手势动作查找、匹配。

配置成功后，智能手表即可通过设定的不同手势动作控制相对应的家电设备。

无线连接模块203

无线连接模块203主要用于同智能家居控制服务器进行无线通信。

为了保证手势控制智能家居设备的安全性，在首次使用智能手表进行控制时，与智能家居控制服务器建立BLE连接后，通过智能手表将智能手表的注册信息以及佩戴者的身份信息发送到智能家居控制服务器，智能家居控制服务器对该可穿戴设备以及佩戴者进行验证，经过认证后完成智能手表以及佩戴者的注册。通过对智能手表以及佩戴者的身份信息进行验证，防止外人采用同样的可穿戴设备对家电设备进行控制，保证了采用手势识别对智能家居控制的安全性。

为了方便用户的操作，验证成功后再次连接到智能家居控制服务器时，智能手表与智能家居控制服务器建立了BLE连接后，就可以发送登录信息到智能家居控制服务器，实现自动登录，而不需要再次进行验证，只要建立蓝牙连接后发送登录信息即可。

在本发明的其他实施例中，为进一步保证安全性，还智能手表还可以对服务器进行验证，即进行双向验证，智能手表获取服务器的注册信息并保存，后续使用过程中，向注册的服务器发送登录请求；服务器获取智能手表以及智能手表佩戴者的注册信息并保存，后续使用过程中，只接受注册的智能手表和佩戴者的控制命令，如此，防止其他用户使用智能手表控制家电设备，保证了智能手表控制家电设备的安全性。

本实施例中，无线连接模块203接收到设备配置模块202发送的包含手势动作对应的家电设备唯一标识ID以及控制命令的控制报文后，将这一控制报文发送到智能家居控制服务器，智能家居控制服务器再根据控制报文实现对指定家电设备的状态控制。

另外，无线连接模块203还用于接收智能家居控制服务器发送来的反馈信息(如控制成功与否，所控制的家电设备当前状态)，将该反馈信息发送给智能手表的设备配置模块，使得设备配置模块控制输出相应的提醒信息给佩戴者。

图4是本发明一个实施例的智能手表的工作流程图；参见图4，智能手表的一次控制过程包括如下步骤S41至步骤S46：

步骤S41，传感器采集数据；

通过传感器采集佩戴者的待识别特征数据，这里的传感器包括加速度传感器和角速度传感器(如陀螺仪)，通过三轴加速度传感器或三轴角速度传感器采集得到佩戴者的待识别三轴加速度数据序列或三轴角速度数据序列。

步骤S42，判断是否为手势数据，是则执行步骤S43，否则执行步骤S41；

具体的，以加速度传感器为例，当采集到三轴加速度数据信号后，对该三轴加速度数据信号先降低数据维数处理，降至一维，从而降低计算复杂度，减少噪声，然后再对一维的加速度信号进行模板匹配，确定采集的加速度信号是否为手势动作。由于实际应用过程中佩戴者可能发生误操作，所以需要进行判断是否为手势数据，如果不是手势数据即可不进行下面的处理环节节省功耗，也保证了控制的准确性。

步骤S43，手势动作识别；

利用预先保存的相应手势动作与家电设备的控制命令间的对应关系，对当前的手势动作进行匹配，根据匹配到的家电设备信息以及控制命令生成控制报文。具体的，本步骤中需要将步骤S42的手势数据序列和预先保存的手势动作模板中的手势动作序列进行匹配，确定出手势动作的类型。

步骤S44，判断是否为有效手势动作；是则，执行步骤S45，否则执行步骤S41；

可选地，本实施例中还提供了判断是否为有效手势动作的步骤，以进一步保证手势动作控制的准确性。由于实际应用时，用户可通过智能手表的交互界面上对手势动作与家电设备以及控制指令的对应关系进行修改，这时可能出现基于手势动作模板识别出的手势动作中已经过时的情况，例如，在修改前打开电视这一控制命令对应的手势动作为顺时针画圆，在后续使用时佩戴者将这一控制命令修改为顺时针画矩形。如果此时智能手表识别出用户当前的手势动作为顺时针画圆，则，判断该手势动作为无效手势动作，(即与当前保存的手势动作与家电设备以及控制命令的对应关系不符合)。

步骤S45，查询保存的对应关系；

这里智能手表端预先建立相应手势动作与家电设备以及家电设备的控制命令间的对应关系，并将对应关系保存到数据库中。在收到步骤S44确定的有效手势动作后，查询保存的对应关系，从而找到该手势动作匹配的家电设备的ID以及家电设备的控制命令。这里的控制命令包括：开启家电设备的命令或关闭家电设备的命令，或者还包括：调整家电设备的相应状态的命令(如调整智能电视的音量)，对此不做限制。

步骤S46，生成控制报文并发送；

将生成的控制报文无线发送至智能家居控制服务器，以使得智能家居控制服务器根据控制报文控制家电设备的状态。具体的，在得到家电设备的ID以及控制命令后，根据该家电设备ID以及控制命令制作生成控制报文，并将控制报文发送给无线连接模块，至此完成了一次控制。然后返回重复步骤S41至步骤S46。

实施例三

图5是本发明一个实施例的智能家居控制服务器的结构框图，本实施例中主要是对智能家居控制服务器的结构进行说明，其他内容参见本发明的其他实施例。

本实施例中，智能家居控制服务器502包括三个模块，分别是连接控制模块501、命令解析模块502、家电设备控制模块503。智能家居控制服务器50监听并收到智能手表控制端发送过来的控制报文后，从控制报文中解析出家电设备ID和相应的控制命令，根据家电设备ID在预先保存的家电设备信息列表中查询出相应的设备网络地址和端口号，然后再将控制指令发送给网络地址和端口号对应的家电设备，从而实现根据智能手表佩戴者的手势动作控制家电设备状态的有益效果，另外，在其他实施例中，智能家居控制服务器50还可以将相关的反馈信息发送给智能手表端，使得智能手表端可以向用户输出提醒信息，提示用户及时了解针对手势动作的执行结果。

下面结合图5对智能家居控制服务器50的每个模块分别进行说明：

连接控制模块501

该模块用于与智能手表的无线连接模块建立无线连接，接收和发送通信数据，功能具体包括：建立与智能手表间的蓝牙低功耗BLE等无线连接；在首次使用智能手表控制家电设备时，验证智能手表，完成智能手表的注册；

具体的，连接控制模块501在与智能手表首次建立无线连接后，接收智能手表发送的智能手表的注册信息以及佩戴者的身份信息，然后对注册信息以及身份信息进行验证，并在验证通过时返回登录页面给智能手表，接收智能手表输入的登录信息。

经过身份认证后监听智能手表的连接请求，进一步接收智能手表发送的家电设备控制报文，并交给命令解析模块502进行处理；向智能手表控制端发送相关的反馈信息。

命令解析模块502

该模块主要用于从无线连接模块接收控制报文，并对收到的控制报文进行解析，获取控制报文中的家电设备ID和控制命令信息后，将这些信息传输给家电设备控制模块503做进一步处理。

家电设备控制模块503

该模块根据命令解析模块502获得的家电设备ID，从保存的家电设备信息列表中查询得到家电设备ID对应的网络地址和端口号，并判断该家电设备ID和控制命令是否为有效ID和控制命令。如果无效则不做处理，直接通过连接控制模块502将反馈信息(如，家电设备ID无效)发送给智能手表端。如果有效，则根据家电设备ID对应的网络地址和端口号将控制命令及其参数发送给相应的家电设备执行相应的控制命令，实现控制功能。

可选地，家电设备控制模块503还可以返回家电设备当前的状态信息给连接控制模块502，并通过连接控制模块502将反馈信息发送至智能手表控制端。

图6是本发明又一个实施例的智能家居控制服务器的工作流程图，参见图6，本实施例中，智能家居控制服务器的一次控制流程包括如下步骤S61至步骤S66：

步骤S61，监听和接收智能手表端的控制报文；

接收可穿戴设备无线发送的控制报文，具体的，智能家居控制服务器建立与智能手表端之间的蓝牙低功耗BLE等无线连接，并监听连接状态，获取智能手表端发送来的控制报文。

步骤S62，解析获得家电设备ID和控制命令；

对控制报文进行解析，得到家电设备信息以及控制命令；具体的，对接收到的控制报文进行解析，得到家电设备ID和控制命令。

步骤S63，根据ID查询家电设备地址和端口号；

根据家电设备信息查找对应的家电设备，具体的，根据步骤S62中解析得到的家电设备ID在预先保存的家电设备信息列表中查询家电设备ID对应的家电设备的网络地址和端口号。

步骤S64，判断是否为有效家电设备ID和控制命令；

可选地，本实施例中还包括判断解析得到的家电设备ID和控制命令是否有效的操作，例如，在预先保存的家电设备信息列表中查找解析得到的ID是否存在，如果存在则确定该解析得到的家电设备ID为有效，否则，则确定解析得到的家电设备ID为无效，如果家电设备ID无效，智能家居控制服务器可以向智能手表端返回相应的信息(如，该家电设备ID无效的信息)，以提醒智能手表端对发送的家电设备ID进行确认。

步骤S65，发送控制命令到指定家电设备；

根据步骤S63中查询到的家电设备ID对应的家电设备的网络地址和端口号，将控制命令发送给相应的家电设备执行，以实现对家电设备的状态的控制。

步骤S66，给智能手表端发送反馈信息。

在执行完成后，智能家居控制服务器可以从家电设备处获取执行结果，并将执行结果反馈给智能手表端，使得智能手表端可以根据反馈信息，从而输出相应的提醒信息以提醒佩戴者。如，智能手表控制内置的振动马达发出预定频率的振动提醒佩戴者，家电设备控制失败。

实施例四

图7是本发明一个实施例的智能家居控制系统的网络结构图，图8是本发明一个实施例的智能家居控制系统的结构框图，本实施例中主要是结合图7和图8对智能家居控制服务器的结构进行说明，其他内容参见本发明的其他实施例。

参见图7，智能家居控制系统包括智能家居控制服务器(即包括图7中示出的中央控制器以及与中央控制器连接的电脑主机)，与智能家居控制服务器无线连接的多个智能家电设备(电视、空调和照明)，这些智能家电设备通过Wi-Fi或ZigBee等无线方式连接到智能家居控制服务器，组成了一个家庭的内部网络，并由智能家居控制服务器统一控制、协调和管理。为了方便用户对智能家居的控制操作，本实施例的智能家居控制系统中通过智能手表的佩戴者执行一定的手势动作实现对家电设备进行控制。

参见图7，在家庭网络内部，智能手表通过BLE无线方式与智能家居控制服务器建立连接，利用智能手表中的MEMS传感器获取待识别数据，采用匹配识别算法识别用户执行的手势动作，并基于该手势动作发出相应的控制命令给智能家居控制服务器。然后，智能家居控制服务器根据所接收的手势控制命令，实现对匹配到的家电设备进行相应的控制。

如图8所示，该智能家居控制系统包括：智能手表控制端80和和位于中央控制器上的智能家居控制服务器81。其中，智能手表控制端80包括手势识别模块801、设备配置模块802以及无线连接模块803；智能家居控制服务器81包括连接控制模块811、命令解析模块812、家电设备控制模块813。

智能手表控制端80的手势识别模块801具体通过传感器采集佩戴者的待识别特征数据，识别出佩戴者当前的手势动作；设备配置模块802利用预先保存的相应手势动作与家电设备的控制命令间的对应关系，对当前的手势动作进行匹配，根据匹配到的家电设备信息以及控制命令生成控制报文；无线连接模块803将生成的控制报文无线发送至智能家居控制服务器81。

智能家居控制服务器81的连接控制模块811，与可穿戴设备建立无线连接，并接收可穿戴设备发送的控制报文，将该控制报文发送给命令解析模块812；命令解析模块812，对接收的控制报文进行解析，将解析得到的家电设备信息以及控制命令发送给家电设备控制模块813；家电设备控制模块813，根据接收到的家电设备信息查找对应的家电设备，并将控制命令发送给该家电设备执行，以实现对家电设备状态的控制。

需要说明的是，本发明实施例中的智能家居控制系统包括的智能手表端的具体工作过程、智能家居控制服务器的工作过程可以参见本发明其他实施例中的相关描述，在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例的技术方案利用可穿戴设备进行家电设备的控制，这样佩戴者通过执行一定的手势动作即可对不同的家电设备进行方便直观的控制，避免了通过智能手机等其它设备相对繁琐的控制方式。可穿戴设备中内置MEMS传感器，这种基于MEMS传感器的手势识别灵活可靠，不受环境、光线的影响，系统实现简单。

另外，可穿戴设备一般都会长期戴在用户身上，佩戴者随时可以通过执行手势动作发出不同的控制命令，更便捷地实现佩戴者与家电设备的交互，不需要寻找遥控器和智能手机等控制终端，与传统控制方式相比，节省了时间、提升了效率，增强了用户体验。

而且，本实施例的技术方案对手势动作识别进行了改进，通过采用主成分分析PCA将原始加速度信号降至一维，与现有技术的手势识别直接在三维数据上分别进行操作相比，降低了计算复杂度；另外，由于三维数据变成了一维，降低了对用户执行手势时的姿态要求，用户可以相对随意地执行手势动作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (13)

1.一种可穿戴设备，其特征在于，该可穿戴设备包括：手势识别模块、无线连接模块和设备配置模块；

所述手势识别模块，用于通过传感器采集得到佩戴者的待识别特征数据，识别出佩戴者当前的手势动作，将该手势动作发送给所述设备配置模块；

所述设备配置模块，用于根据获取到的各家电设备的信息，建立各家电设备的控制命令与相应的手势动作间的对应关系并保存；以及，用于当接收到手势识别模块发送的手势动作时，利用保存的对应关系查找该手势动作匹配的家电设备以及控制命令，根据匹配的家电设备以及控制命令生成控制报文，将生成的控制报文发送给所述无线连接模块；

所述无线连接模块，用于接收所述设备配置模块发送的控制报文并将所述控制报文无线发送至所述智能家居控制服务器，以使得智能家居控制服务器根据所述控制报文控制家电设备的状态。

2.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，

所述设备配置模块中设置有默认手势动作，所述设备配置模块，建立各家电设备的控制命令与默认手势动作间的对应关系后保存；

或者，所述设备配置模块，接收佩戴者通过可穿戴设备的交互界面输入的自选手势动作，并建立各家电设备的控制命令与自选手势动作间的对应关系后保存。

3.根据权利要求2所述的可穿戴设备，其特征在于，所述设备配置模块具体通过如下方式设置默认手势动作与各家电设备的控制命令间的对应关系：

将顺时针方向的画矩形的手势动作和逆时针方向的画矩形的手势动作分别对应于第一类型家电设备的开启控制命令和关闭控制命令；

将顺时针方向的画圆形的手势动作和逆时针方向的画圆形的手势动作分别对应于第二类型家电设备的开启控制命令和关闭控制命令；

将从上到下方向的画折线的手势动作和从下到上方向的画折线的手势动作分别对应于第三类型家电设备的开启控制命令和关闭控制命令。

4.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，

所述无线连接模块，还用于在首次连接到智能家居控制服务器时，将该可穿戴设备的注册信息以及佩戴者的身份信息发送给所述智能家居控制服务器，使得该智能家居控制服务器对该可穿戴设备以及佩戴者进行验证；

以及用于在验证成功后再次连接到智能家居控制服务器时，发送登录信息至智能家居控制服务器。

5.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，

所述手势识别模块，具体用于通过三轴加速度传感器或三轴角速度传感器采集得到佩戴者的待识别三轴加速度数据序列或三轴角速度数据序列；

利用主成分分析对所述三轴加速度数据序列或三轴角速度数据序列进行特征提取，降低所述三轴加速度数据序列或三轴角速度数据序列的数据维数至一维；

将降维后的一维加速度数据序列或一维角速度数据序列与对应的模板特征数据序列进行比较，以识别出佩戴者当前的手势动作；其中，所述模板特征数据序列包括加速度模板数据序列和角速度模板数据序列，并且加速度模板数据序列的数据维数和角速度模板数据序列的数据维数也为一维。

6.根据权利要求2所述的可穿戴设备，其特征在于，

所述设备配置模块，接收佩戴者在可穿戴设备的交互界面呈现的家电设备信息列表中选择的添加或删除家电设备的指令，并根据佩戴者的添加指令建立添加的家电设备的控制命令与手势动作间的对应关系后保存；或者，根据佩戴者的删除指令，解除删除的家电设备的控制指令与手势动作间的对应关系后保存。

7.一种智能家居控制服务器，其特征在于，该智能家居控制服务器包括：连接控制模块，命令解析模块和家电设备控制模块：

所述连接控制模块，用于与可穿戴设备建立无线连接，并接收可穿戴设备发送的控制报文，将该控制报文发送给命令解析模块；

所述命令解析模块，用于对接收的控制报文进行解析，将解析得到的家电设备信息以及控制命令发送给家电设备控制模块；

所述家电设备控制模块，用于根据接收到的家电设备信息查找对应的家电设备，并将所述控制命令发送给该家电设备执行，以实现对家电设备状态的控制。

8.根据权利要求7所述的智能家居控制服务器，其特征在于，

所述命令解析模块，从接收的控制报文中解析出家电设备的唯一标识ID，将解析得到的家电设备ID以及控制命令发送给家电设备控制模块；

所述家电设备控制模块，接收到家电设备ID以及控制命令后，在保存的家电设备信息列表中查找是否存在该家电设备ID；若存在，则将控制命令发送至该家电设备ID对应的家电设备执行；

以及，接收家电设备反馈的执行结果，将该执行结果经所述连接控制模块发送至可穿戴设备，使得所述可穿戴设备根据执行结果向用户输出提醒信息。

9.一种智能家居控制系统，其特征在于，该智能家居控制系统包括：

权利要求1-6任一项所述的可穿戴设备，权利要求7-8任一项所述的智能家居控制服务器，以及，与所述智能家居控制服务器之间无线连接的多个家电设备；

所述可穿戴设备基于用户的手势动作向智能家居控制服务器发送控制命令，智能家居控制服务器通过该无线连接将控制命令发送各家电设备，从而实现对各家电设备的控制。

10.一种可穿戴设备的控制方法，其特征在于，所述可穿戴设备中设置有传感器，该方法包括：

通过传感器采集佩戴者的待识别特征数据，识别出佩戴者当前的手势动作；

利用预先保存的相应手势动作与家电设备的控制命令间的对应关系，对当前的手势动作进行匹配，根据匹配到的家电设备信息以及控制命令生成控制报文；

将生成的控制报文无线发送至智能家居控制服务器，以使得智能家居控制服务器根据所述控制报文控制家电设备的状态。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述传感器为三轴加速度传感器或三轴角速度传感器；

所述通过传感器采集佩戴者的待识别特征数据，识别出佩戴者当前的手势动作包括：

通过三轴加速度传感器或三轴角速度传感器采集得到佩戴者的待识别三轴加速度数据序列或三轴角速度数据序列；

利用主成分分析对所述三轴加速度数据序列或三轴角速度数据序列进行特征提取，降低所述三轴加速度数据序列或三轴角速度数据序列的数据维数至一维；

将降维后的一维加速度数据序列或一维角速度数据序列与对应的模板特征数据序列进行比较，识别出佩戴者当前的手势动作；其中，所述模板特征数据序列包括加速度模板数据序列和角速度模板数据序列，并且加速度模板数据序列的数据维数和角速度模板数据序列的数据维数也为一维；

所述方法还包括：

在首次连接到智能家居控制服务器时，发送可穿戴设备的注册信息以及佩戴者的身份信息给所述智能家居控制服务器，以使得该智能家居控制服务器对该可穿戴设备以及佩戴者进行验证；

以及在验证成功后再次连接到智能家居控制服务器时，发送登录信息至智能家居控制服务器。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该方法还包括：通过如下方式建立相应手势动作与家电设备的控制命令间的对应关系：

接收佩戴者在可穿戴设备的交互界面呈现的家电设备信息列表中选择的添加或删除家电设备的指令，并根据佩戴者的添加指令建立添加的家电设备的控制命令与手势动作间的对应关系；或者，根据佩戴者的删除指令，解除删除的家电设备的控制指令与手势动作间的对应关系；

其中，所述相应手势动作包括：默认手势动作和自选手势动作；

通过如下方式设置默认手势动作与家电设备的控制命令间的对应关系：

将顺时针方向的画矩形的手势动作和逆时针方向的画矩形的手势动作分别对应于第一类型家电设备的开启控制命令和关闭控制命令；

将顺时针方向的画圆形的手势动作和逆时针方向的画圆形的手势动作分别对应于第二类型家电设备的开启控制命令和关闭控制命令；

将从上到下方向的画折线的手势动作和从下到上方向的画折线的手势动作分别对应于第三类型家电设备的开启控制命令和关闭控制命令；

以及，通过如下方式设置自选手势动作与家电设备的控制命令间的对应关系：

在可穿戴设备的交互界面上接收用户输入的自选手势动作，并建立自选手势动作与家电设备的控制命令间的对应关系。

13.一种智能家居控制服务器的控制方法，其特征在于，该方法包括：

接收可穿戴设备无线发送的控制报文；

对所述控制报文进行解析，得到家电设备信息以及控制命令；

根据所述家电设备信息查找对应的家电设备，并将控制命令发送至查找到的家电设备执行，实现对家电设备状态的控制。