一種基于位置索引的選中系統(tǒng)和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明通常涉及一種基于位置索引的選中物體的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明不依賴于聲標信號到達各接收機設備的準確時刻來實現(xiàn)終端設備隸屬范圍的確定，不依賴于確定的終端設備的位置，也不依賴于通過終端設備的確定位置和指向來確認要選中物體。
【背景技術】
[0002]有關技木
在消費電子領域用于選中遠距離物體的技術是很常見的，諸如，在具有廣闊市場前景的家用電子領域很多家電設備都配備有專用的紅外遙控便于用戶控制對應的家電設備，用戶通過遙控器可以調(diào)整家電設備的開關狀態(tài)或?qū)译娫O備的工作模式進行設定。另外，還存在一些公知的選中物體獲取相關信息的技術，諸如通過掃描槍指向條形碼實現(xiàn)對條形碼信息的掃描。甚至也有通過在戶外布置大面積廣告，提供二維碼以供人們遠距離使用手機掃描，人們從而獲得對應的詳細介紹信息或者對應的網(wǎng)絡鏈接信息。但是這樣通過的不同的遙控器控制不同的設備、通過手機圖像捕捉獲取二維碼的信息。這樣無論是在適用性上來講，還是從操作的角度來講都不是經(jīng)濟的、簡單的。
[0003]聲源定位技術
在本發(fā)明的方法中，使用了新型的基于聲波的位置范圍確定技術，但是這種位置范圍確定方法雖然采用了聲波作為載體，但不存在現(xiàn)有聲源定位技術的依賴，具備了現(xiàn)有聲波定位技術沒有的優(yōu)點，同樣也存在多個位置解的這樣的缺點，但是從隨后的描述中，對于我們這個選中系統(tǒng)而言這種缺點被巧妙的克服。本發(fā)明的新型的基于聲波的位置范圍確定技術的技術方案與選中物體的方法兩者相成相輔，利用了以前定位技術沒有采用的原理和特點實現(xiàn)了本選中系統(tǒng)，降低了實現(xiàn)的難度和成本。
[0004]在本領域公知的基于聲波確定位置或范圍的各種技術，這些技術有時稱為聲源定位技術。柯昆提供了對聲源定位技術的發(fā)展的一些總結?？吕?，聲源定位技術，碩士論文，西安電子科技大學，2010.1
基于可控波束形成的源定位
基于可控波束形成技術的聲源定位方法是出現(xiàn)較早且已應用于實際的一種定位方法，該方法的基本思想是對麥克風陣列所采集到的聲源信號濾波并加權求和來形成波束，然后通過搜索聲源可能的位置來引導波束，得到使波束有最大輸出功率的方位即為聲源的方位。這樣的定位技術的示例包括由，汪祖民等公開的(CN103630872A)、盧奐采等公開的(CN102901950)。本領域當前普遍理解的方式用于可控波束形成檢測聲源方位的以及其改進的方法的聲源定位系統(tǒng)、王智等公開的(CN102749614A) “一種基于靜態(tài)聲源輔助的聲陣列網(wǎng)絡自定位方法”。以及基于可控波束形成技術發(fā)展起來的新的定位技術和方法，比如由宋濤等公開的(CN102866385A) “一種基于球麥克風陣列的多聲源定位方法”。
[0005]基于時延估計的源定位通過捕獲聲標信號到達各聲傳感器的時間差，并結合空氣聲速得到剩余距各個聲傳感器的聲程差，然后就可以算出目標的方位角。兩組聲傳感器僅能計算出二維區(qū)間內(nèi)目標的方向角，配合多組聲傳感器可以計算出目標的空間坐標。采用這種時差定位的專利有:張?zhí)m等公開的(CN103645462) “一種聲波定位方法和終端”、崔瑋瑋等公開的(CN1952684A)“利用麥克風定位聲源的方法和裝置”、楊鵬等公開的(CN103064061A) “三維空間聲源定位方法”、毛彥杰等公開的(CN101295015A) “聲源定位系統(tǒng)及聲源定位方法”、范京等公開的(CN1020332233A) “使用麥克風陣列對聲源定位的方法”、楊毅等公開的(CN102103200A)“一種分布式非同步聲傳感器的聲源空間定位方法”、孫濤公開的(CN103841357A) “基于視頻跟蹤的麥克風陣列聲源定位方法、裝置及系統(tǒng)”、彭迎標等公開的(CN102854494A) “一種聲源定位方法及裝置”、劉海亮等公開的(CN102411139A) “一種室內(nèi)聲源智能定位方法”、L.董等公開的(CN102149329A)用于聲源定位的方法和系統(tǒng)。其中孫濤公開的開的(CN103841357A) “基于視頻跟蹤的麥克風陣列聲源定位方法、裝置及系統(tǒng)”雖然專利名中包含“麥克風陣列”，但根據(jù)該專利的權利要求1中所述的:“統(tǒng)計麥克風陣列中多個麥克風獲取當前語音的時間差信息”可知該專利也是通過時間差來實現(xiàn)對聲源的定位的。另外其中由范京等公開的(CN102033223A) “使用麥克風陣列的聲源定位的方法”同樣也是采用時間差來實現(xiàn)的。據(jù)發(fā)明者所知上述專利采用的都是通過每個接收機準確的捕獲聲波信號到達的準確時刻，間接的獲取時間差來實現(xiàn)定位的。為了準確地捕捉到聲波信號的到達時刻，接收機需要具備響應及時的聲傳感器還需要復雜的算法對聲波信號到達接收機時刻的采集到的信號的特征進行提取從而進行精確的劃分。而且如果因為噪聲干擾在本輪的定位操作中接收機沒有正確捕捉到聲波信號到達時刻，那么就意味本輪定位的失敗(除非有多余的接收機作為替補接收機，并且恰巧沒有受到噪聲干擾而正確地捕捉到了聲波信號的到達時刻)，就需要再次發(fā)起新的一輪的定位操作，降低定位的效率。
[0006]容易與本專利位置索引確定部分混淆的專利
由凌陽科技股份有限公司公開的(CN1808171A)“聲源定位裝置及其方法及采用該裝置電子設備”中的權利要求1中提到:“聲源相位處理器，用于比較前述多個信號預處理電路產(chǎn)生的電平信號之間的相位差，得到外部聲源方位”似乎與本專利的權利要求2沖突，但是其實不然。從實現(xiàn)的角度來看，由該專利的圖5可以看到，該專利所謂的“相位”只不過是以一標準時刻為起點的延時時間長度的另一種描述罷了，歸根到底該專利采用其實還是時間差(該發(fā)明的圖10的流程圖也能說明這一點)。根據(jù)專利法的規(guī)定，專利的權利要求書必須以專利說明書為依據(jù)，在上述專利的專利說明書中并不能找到與本發(fā)明相似或相同的相位方法，上述專利說明書中對相位的說明更是對時差的另一種指代，并沒有暗示其為接收到的波形的真正的相位差(比如聲波經(jīng)由拾音器轉(zhuǎn)換后的正弦波)。上述專利的“相位”僅僅是時差概念對詞語“相位”的一種借用描述罷了。所以上述專利的相位概念與本發(fā)明專利的相位概念并不存在法律上的等效，從嚴格的法律意義的角度來講兩者是完全不同的概念。
[0007]本發(fā)明限定參照接收機設備距離其他接收機設備之間的距離d不大于終端設備發(fā)出的聲標信號的最小波長L的兩倍，從數(shù)學上可以證明，本發(fā)明的方法可以通過兩個接收機設備接收到聲標信號的相位差從而唯一地確定聲源距離兩個接收機的距離差，進而得到終端設備可能存在的雙葉雙曲面的唯一數(shù)學描述。
[0008]所以本發(fā)明的方法只需要在各接收機穩(wěn)定接收信號時捕捉其他接收機設備接收波形相對于參照接收機的相位差，不需要復雜識別算法來準確地識別聲波到達的時刻來獲得時差。前文所引述的各發(fā)明不同，前文所引述的各發(fā)明并沒有說明或者暗示以接收機為參照接收機，參照接收機距離其他接收機的距離d不超過聲源發(fā)出聲信號的最小波長L的兩倍。因為它們沒有依賴于參照接收機設備距離其他設備的距離d小于聲源發(fā)出聲標信號的最小波長L這一點，所以引述的各發(fā)明從數(shù)學原理上來講是不可能通過在接收聲標信號穩(wěn)定時兩個接收機設備接收到波形的相位差來唯一確定聲源所在的雙曲面的，引述的各發(fā)明只能通過復雜的軟硬件解決方案捕捉聲源信號的到達各接收機設備的時差，來能唯一地確定距離差，并最終確定聲源所在的雙葉雙曲面。
[0009]就發(fā)明者所知，現(xiàn)有技術的聲源定位和追蹤要么依賴于可控波束的源定位，要么依賴于到達時差的定位。甚至諸如公開(CN1808171A)的發(fā)明者，雖然在說明上借用了“相位”詞，而實際上默認和使用的都是聲標信號到達的時差。沒有發(fā)明者已知的現(xiàn)有的技術利用接收機之間的距離d小于聲源發(fā)出聲波的最小波長L的兩倍的情況下，根據(jù)各接收機接收到聲波信號的相位差和接收到的聲波波長唯一地確定聲源所在的雙葉雙曲面，根據(jù)復數(shù)對這樣的雙葉雙曲面組合可以求得聲源所在的位置索引范圍。本發(fā)明的終端設備的位置范圍確定部分的方法充分地利用了這一點，并且沒有現(xiàn)有聲源定位系統(tǒng)中提到的依賴和缺點。另外雖然本發(fā)明的聲源范圍確定方法限制了各接收機設備距離參照接收機設備之間的d要小于聲源發(fā)出聲標信號的最小波長L的兩倍，增加了本方法的依賴，雖然本發(fā)明的方法對接收機設備之間的幾何拓撲做出了一定要求，但是明顯地，本發(fā)明的方法不依賴于準確提取聲波信號到達接收機的準確時刻，各接收機可以擇取接收到聲標信號比較穩(wěn)定良好的時間片段通過模擬鑒相器或者數(shù)字鑒相算法的方式獲得相位差，再以相位差獲得聲程差，從而唯一地決定聲源所在的雙葉雙曲面。由專利法原文，關于“創(chuàng)造性”描述:“國際上普遍采用的創(chuàng)造性判斷方式是將‘實質(zhì)性特點’和‘進步’這兩個方面的條件綜合起來予以考慮的，此‘長’可以彼‘消’，沒有分別規(guī)定兩者應該達到的標準。這種方式比較合理，符合建立專利制度的宗旨”可知，本專利雖然依賴于各接收機設備距離參照接收機設備的距離d不超過聲源發(fā)出的聲標信號的最小波長L的兩倍(這方面增加了限制)，但是卻在捕捉各接收機之間的相位差以及確定唯一雙葉雙曲面方面(減小的了算法實現(xiàn)的運算量和復雜度)降低了實現(xiàn)的難度和成本，所以是滿足專利法所規(guī)定的創(chuàng)新性的。
[0010]容易和本專利混淆的詵中摶術
由阿曼.斐里凡等公開的“遙控器”(CN102016949A)公開了一種控制物體的方法，該專利的方法是以其指向器所具備的明確的位置和指向來選中與該指向器存在相交的代表物。發(fā)明專利“遙控器”公開的方法步驟為:
“遙控器”專利的方法公布的實行步驟為:
“其中，為了控制設置于該實物空間中的這些物體，以下的步驟被實行:
-偵測在該實物空間中的一指向器的位置以及方位；
-透過該實物空間中該指向器的該位置以及方位，以及透過實物空間以及代表空間之間的該轉(zhuǎn)換規(guī)則而決定該代表空間中關連于該指向器的一指向器代表物的該位置以及方位；
-決定該代表空間中與該指向器代表物相交的這些代表物；
-選擇與該指向器代表物相交的一代表物；以及 -控制該實物空間中關連于該代表空間中的該指向器代表物的該物體?！?br> 由應用發(fā)明專利“遙控器”的原文可知，發(fā)明專利的方法是在一個位置集合(應用環(huán)境對應的代表性空間)中得到一個確定的位置以后，再通過位置和方位與被選中代表物存在的幾何上的相交關系來選中用戶欲選中的代表物。
[0011]發(fā)明專利“遙控器”采用的方法是在一個位置的集合(應用環(huán)境對應的代表性空間)中確定了一個位置(指向器的位置)以后，再通過位置、方位與代表物在幾何上存在的相交關系來在另一個位置范圍集合(各代表物及其范圍)中確定要選中的代表物。本發(fā)明的方法與之完全不同，本發(fā)明采用的是一種簡單有