“空中鼠標(biāo)”是一款無線鼠標(biāo)，由于該款鼠標(biāo)內(nèi)置了某種類似姿態(tài)判斷和控制的系統(tǒng)，徹底擺脫了鼠標(biāo)必須在桌面上才能使用的操作模式。操作十分靈敏，能夠智能識(shí)別打字狀態(tài)還是在桌面上的狀態(tài)，更加快捷方便，從而發(fā)揮無線超空的作用。

　　“空中鼠標(biāo)”的原理

　　將空中鼠標(biāo)的X軸（Pitch）角速度和Z軸（Yaw）映射到鼠標(biāo)的移動(dòng)速度上。因此抓握設(shè)備的方式就事先要確定，比如哪面朝前，哪面朝上。靈敏度也需要通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行確定。如果能夠獲取屏幕的分辨率或者屏幕尺寸從而進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，則效果更佳。

　　抗靜態(tài)偏移

　　鼠標(biāo)在不移動(dòng)的時(shí)候，光標(biāo)自然是不能移動(dòng)的。但不得不指出，廉價(jià)的陀螺儀本身會(huì)有靜態(tài)輸出。有些甚至能達(dá)到20度/s。 好在偏移通常不會(huì)因?yàn)榄h(huán)境而發(fā)生變化。所以需要在出廠前進(jìn)行校正。這種問題比較容易解決。

　　平滑算法

　　消費(fèi)級(jí)陀螺儀由于成本所限，精度必然不會(huì)很高，數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)。通過提高采樣速率，即所謂的過采樣技術(shù)，對(duì)同一時(shí)刻多個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和平滑，從而盡可能準(zhǔn)確地反饋當(dāng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

　　運(yùn)動(dòng)平面不匹配

　　如上圖所示，如果以Z為軸，向Y方向旋轉(zhuǎn)，那么鼠標(biāo)會(huì)劃出一條水平的軌跡。但當(dāng)設(shè)備本身發(fā)生一定傾斜，如在X軸上有一個(gè)旋轉(zhuǎn)角，那么像剛才的移動(dòng)，就會(huì)劃出一條斜線。這可能會(huì)對(duì)用戶造成費(fèi)解。如果擁有加速度計(jì)，測(cè)量設(shè)備的傾斜程度，通過傳感器融合算法，就能相對(duì)而言避免這類問題。但算法要求較高。

　　旋轉(zhuǎn)，而不是位移

　　普通鼠標(biāo)都是基于位移的，移動(dòng)多少，光標(biāo)就移動(dòng)多少。但空鼠不是，空鼠是基于旋轉(zhuǎn)的。如果把空鼠在不旋轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，移動(dòng)一定距離，會(huì)發(fā)現(xiàn)光標(biāo)完全沒有變化（可能會(huì)因?yàn)橐恍└蓴_造成晃動(dòng)）。這會(huì)讓用戶費(fèi)解?？赡苡兴惴〞?huì)試圖通過所謂的加速度積分獲取位移來考慮水平或垂直運(yùn)動(dòng)。但這種算法肯定是不行的，因?yàn)閭鞲衅鞯木认拗茣?huì)非常不準(zhǔn)確，基本沒有解決的可能性。

　　防按鍵抖動(dòng)

　　普通鼠標(biāo)的按鍵基本都做在鼠標(biāo)的頂部，所以按鍵不會(huì)造成鼠標(biāo)位移。想象按鍵若做在鼠標(biāo)側(cè)面，而且按鍵很硬的話，可能就會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)。因此空中鼠標(biāo)對(duì)按鍵的要求很高，需要盡可能的軟，同時(shí)還能有明確的觸覺反饋。在按下去的時(shí)候，能盡量讓鼠標(biāo)不發(fā)生位移。最麻煩的是雙擊操作，雙擊時(shí)人點(diǎn)擊鼠標(biāo)的力量通常比單擊大不少。而且會(huì)有兩次連續(xù)的抖動(dòng)。如果位移過遠(yuǎn)，操作系統(tǒng)會(huì)將其認(rèn)為是一次拖拽操作，而非雙擊操作，這需要額外的處理。

　　手勢(shì)識(shí)別

　　這涉及到比較高級(jí)的問題，空鼠顯然脫離鍵盤，一些快捷操作無法實(shí)現(xiàn)，通過一定的手勢(shì)能夠檢測(cè)特定的動(dòng)作，從而觸發(fā)之前定義的操作。但這涉及到機(jī)器學(xué)習(xí)的話題，而且需要較高的用戶學(xué)習(xí)成本。同樣的操作，不同用戶做出來的特征可能完全不同。

　　休眠

　　電池供電系統(tǒng)，功耗是必須考慮的，可考慮在一定時(shí)間內(nèi)沒有檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)，則自動(dòng)進(jìn)入低功耗模式，間歇式的發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　面臨的問題

　　1、何保證高性能和成本控制的平衡：如果要實(shí)現(xiàn)高精度，需用DSP或者FPGA配合優(yōu)化的高效率圖像處理算法來降低運(yùn)算量，但這意味著高成本，而且需要投入很多精力放在算法研發(fā)上，開發(fā)周期更長(zhǎng)。最好的選擇是專用的ASIC配合成熟的技術(shù)解決方案。

　　2、干擾：由于圖像傳感器捕捉的是紅外光，所以像陽(yáng)光，燭光或者燈光的干擾會(huì)對(duì)最終控制的屏幕光標(biāo)有嚴(yán)重影響，例如在強(qiáng)陽(yáng)光下空中鼠標(biāo)無法使用，或者臺(tái)燈發(fā)出的光會(huì)讓光標(biāo)抖動(dòng)等等。

　　3、功耗：空中鼠標(biāo)屬于手持設(shè)備，需要電池供電，設(shè)計(jì)時(shí)既要保證足夠的使用距離，又要保證低功耗，這樣用戶才不會(huì)經(jīng)常更換電池或充電。

　　4、決影響用戶主觀感受的各種問題：因?yàn)槭髽?biāo)離開桌面拿在手中，人手不可避免的抖動(dòng)會(huì)讓光標(biāo)隨之顫動(dòng)，如何解決防抖問題，如何讓用戶有更好的體驗(yàn)感覺便成了關(guān)鍵。

　　結(jié)論

　　通過基本原理實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)單的空鼠并不困難，但用戶體驗(yàn)并不好。通過加入其它方法，能夠有效提升準(zhǔn)確性。但必須指出，解決運(yùn)動(dòng)平面不匹配的方法雖然能解決匹配問題，會(huì)降低實(shí)時(shí)性，產(chǎn)生類似時(shí)滯的感覺，所以取舍還需要具體分析。

　　不同傳感器和硬件設(shè)計(jì)，需要調(diào)節(jié)參數(shù)，通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)對(duì)比，確定合理的方案。