慣性傳感器和電子羅盤，用于發(fā)出聲標(biāo)信號(hào)、識(shí)別用戶手腕的方向向量，同時(shí)慣性傳感器、電子羅盤可以用于識(shí)別用戶的姿勢(shì)動(dòng)作，并轉(zhuǎn)化為控制命令，從而極大的提高用戶的使用體驗(yàn)。
[0032]由下面的說明書和權(quán)利要求書，并結(jié)合圖示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的附圖，本發(fā)明的進(jìn)一步的目的和特征將是清楚的，在附圖中，在各圖中使用類似的標(biāo)號(hào)標(biāo)注類似的元件。
【附圖說明】
[0033]圖1是一種基于位置索引的選中系統(tǒng)的線位置索引范圍確定部分的三接收機(jī)情況示意圖。
[0034]圖2是一種基于位置索引的選中系統(tǒng)的位置索引范圍確定系統(tǒng)部分的四接收機(jī)情況示意圖。
[0035]圖3是一種基于位置檢索的選中系統(tǒng)的選中系統(tǒng)部分。
[0036]圖4是說明一種基于位置索引的定位系統(tǒng)的參考物體有效索引范圍的示例性示意圖。
[0037]圖5是范圍畫圈的方式界定選中范圍的示意圖。
[0038]圖6是一種基于位置索引選中方法的流程圖。
[0039]發(fā)明概覽現(xiàn)在將參考附圖更完整詳細(xì)地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。但是，本發(fā)明不應(yīng)該被認(rèn)為局限于這里提出的實(shí)施例，相反提供這些實(shí)施例使得本公開將是徹底和完全的，并且將本發(fā)明的范圍完全傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。貫穿始終，類似標(biāo)號(hào)指類似的元件。
[0040]分析模型
為了便于推導(dǎo)說明和讀者理解在后續(xù)的說明書中對(duì)接收機(jī)設(shè)備位置的描述都是:在由接收機(jī)設(shè)備構(gòu)成直角三角形(三接收機(jī)情況)或者直角四面體中(四接收機(jī)情況)，其中位于直角頂點(diǎn)的接收機(jī)設(shè)備為參照接收機(jī)設(shè)備。但是這不應(yīng)該理解為本發(fā)明只保護(hù)基于上述類型的接收機(jī)設(shè)備位置的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選中系統(tǒng)和方法。
[0041]三個(gè)接收機(jī)的數(shù)學(xué)模型
如果應(yīng)用環(huán)境中參考物體密集程度較低，對(duì)于這種參考物體低密集程度的模型，可以建立一個(gè)三個(gè)接收機(jī)不在一條直線上的數(shù)學(xué)模型。
[0042]假設(shè)采用波長(zhǎng)為Z的聲標(biāo)信號(hào)進(jìn)行推導(dǎo)，設(shè)第一接收機(jī)(參照接收機(jī))在原點(diǎn)、第二接收機(jī)在正半軸上距離原點(diǎn)為的位置和第三接收機(jī)在正半軸上距離原點(diǎn)為的位置，且滿足和。(接收機(jī)與參照接收機(jī)的距離J不大于聲標(biāo)信號(hào)的波長(zhǎng)Z的兩倍)以第一接收機(jī)為參照接收機(jī)進(jìn)行推導(dǎo)如下:
第一接收機(jī)與第二接收機(jī)決定的雙曲面方程 Cl)
其中，——接收機(jī)I和接收機(jī)2接收到的聲標(biāo)信號(hào)的相位差。
[0043]第一接收機(jī)與第三接收機(jī)決定的雙曲面方程 (2)
其中，——接收機(jī)I和接收機(jī)3接收到的聲標(biāo)信號(hào)的相位差。
[0044]由三個(gè)接收機(jī)可以確定的解在空間中是曲線，將解集記為
(3)
其中Λ和F2分別是(I)式和(2 )式確定的雙曲面。
[0045]該解集的幾何意義是空間曲線。由于終端設(shè)備的位置隸屬于所述空間曲線，所以稱上述解集的空間曲線為終端設(shè)備的線位置索引范圍。
[0046]以各參考物體已知的空間坐標(biāo)為起點(diǎn)，以已識(shí)別的終端設(shè)備的方向向量的反方向向量為索引方向，對(duì)終端設(shè)備的線位置索引范圍(解空間——空間曲線)進(jìn)行索引，凡是其有效索引范圍與線位置索引范圍(解空間一空間曲線)的有效范圍相交的參考物體則為要確定的參考物體或之一。同時(shí)也就是定解，也就是要確定的參考物體和終端設(shè)備的位置同時(shí)被確定。
[0047]設(shè)終端設(shè)備識(shí)別其自身的方向向量
(4)
設(shè)η個(gè)參考物體位置的為Μ,其中。設(shè)8個(gè)解的坐標(biāo)表示為為N其中。
[0048]則第i個(gè)參考物體反方向向量索引射線的方程()為
(5)
由(3)式和(5)式可以同時(shí)計(jì)算出滿足(5)式的參考物體和終端設(shè)備位置。同時(shí)也存在多解的可能性，如果是存在多解，對(duì)確定沒有影響，因?yàn)榻K端設(shè)備位置不是一定要確定的對(duì)象。同時(shí)也存在多解，但是對(duì)于參考物體密集程度較低的情況，多解可能性十分小。
[0049]四個(gè)接收機(jī)的數(shù)學(xué)模型如果應(yīng)用環(huán)境中的參考物體的密集程度較高，只需要在豎直方向添加一個(gè)接收機(jī)。設(shè)第四接收機(jī)在正半軸上距離原點(diǎn)為的位置，且滿足。
[0050]第一接收機(jī)與第四接收機(jī)決定的雙曲面方程
(6)
其中，——接收機(jī)I和接收機(jī)4接收到的聲標(biāo)信號(hào)的相位差。
[0051]由方程根與未知個(gè)數(shù)的關(guān)系，明顯方程(I)、(2)和(6)確定的解共8個(gè)(共四組)，實(shí)根至多8個(gè)。為了簡(jiǎn)化公式，并達(dá)到解決問題的目的，設(shè)，得8個(gè)解。因?yàn)榻K端設(shè)備的位置真包含于這8個(gè)解，所以這8個(gè)解即為終端設(shè)備的點(diǎn)位置索引范圍。
[0052]將8個(gè)解表示為集合形式(點(diǎn)位置索引范圍):
(7)
在確定參考物體身份和終端設(shè)備位置同三個(gè)接收機(jī)模型的方法相同。
[0053]設(shè)空間中有Λ個(gè)參考物體，且位置的空間坐標(biāo)已知。終端設(shè)備在空間中的方向向量為單位向量已知，以所述參考物體的各參考物體的位置為起點(diǎn)，以單位向量的反向單位向量(反方向向量)為方向?qū)K端設(shè)備的點(diǎn)位置索引范圍進(jìn)行索引，凡是其有效索引范圍與終端設(shè)備的點(diǎn)位置索引范圍存在交集的參考物體即為被選中物體或之一。
[0054]上面的分析，從數(shù)學(xué)角度看，就是/7個(gè)參考物體的已知位置和8個(gè)解(點(diǎn)位置索引范圍)組成8/7個(gè)向量，這8/7個(gè)中只有一個(gè)與終端設(shè)備指向的方向向量共線。
[0055]設(shè)終端設(shè)備識(shí)別其自身的方向向量
(8)
設(shè)λ個(gè)參考物體已知的位置的為Μ,其中。設(shè)8個(gè)解的坐標(biāo)表示為為N其中。
[0056]所以有向量(共8η個(gè))
(9)
單位化后
(10)
其中與終端設(shè)備指向的方向向量一致的包含了終端設(shè)備的位置和被確定的參考物體的身份。
[0057]一種基于位置索引的選中系統(tǒng)的位置索引范圍確定系統(tǒng)~三接收機(jī)情況
圖1是一種基于位置索引的選中系統(tǒng)的線位置索引范圍確定部分的三接收機(jī)情況示意圖。圖1示意了一種基于位置索引選中系統(tǒng)的線位置索引范圍確定系統(tǒng)100，該線位置索引范圍是通過比較參照接收機(jī)與各接收機(jī)接收到的聲標(biāo)信號(hào)的相位差來確定的。
[0058]圖示線位置索引范圍確定系統(tǒng)100，包括用于發(fā)射聲標(biāo)信號(hào)的終端設(shè)備110，接收聲標(biāo)信號(hào)的第一接收機(jī)121、第二接收機(jī)122、第三接收機(jī)123，其中以第一接收機(jī)121為參照接收機(jī)。第二接收機(jī)122、第三接收機(jī)123距離第一接收機(jī)的距離dl、d2不大于聲標(biāo)信號(hào)波長(zhǎng)L的兩倍，并且三個(gè)接收機(jī)不在一條直線上。
[0059]第一接收機(jī)121、第二接收機(jī)122、第三接收機(jī)123集成有響應(yīng)于聲標(biāo)信號(hào)的聲傳感器，舉例作為說明而不作為限制，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中聲傳感器包括:駐極體電容麥克風(fēng)等。
[0060]第一接收機(jī)121、第二接收機(jī)122和第三接收機(jī)123響應(yīng)于其所處位置接收到的聲標(biāo)信號(hào)，并產(chǎn)生第一代表性信號(hào)141、第二代表性信號(hào)142和第三代表性信號(hào)143。代表性信號(hào)可以是，例如具有電壓的模擬信號(hào)，該電壓直接與接收機(jī)接收到的聲標(biāo)信號(hào)的幅度成比例?；蛘叽硇孕盘?hào)可以使，例如傳達(dá)屬于聲標(biāo)信號(hào)數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)。第一接收機(jī)121、第二接收機(jī)122和第三接收機(jī)123內(nèi)部可以包括濾波、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換盒混合電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的從業(yè)者通常理解的那種調(diào)整裝置。
[0061]處理模塊ul30從所述三個(gè)接收機(jī)獲取第一代表性信號(hào)141、第二代表性信號(hào)142和第三代表性信號(hào)143，并以第一代表性信號(hào)141為參照與第二代表性信號(hào)142、第三代表性信號(hào)143進(jìn)行比較，得到聲標(biāo)信號(hào)的至少兩個(gè)特征:第一相位差145和第二相位差。由于第一接收機(jī)121、第二接收機(jī)122、第三接收機(jī)123位置確定并且已知，并且其他兩個(gè)接收機(jī)相對(duì)于參照接收機(jī)第一接收機(jī)121之間的距離d不大于聲標(biāo)信號(hào)的最小波長(zhǎng)L的兩倍。由前述數(shù)學(xué)模型分析可知:以第一接收機(jī)121和第二接收機(jī)122以及第一相位差145確定第一雙曲面，以第一接收機(jī)121和第三接收機(jī)123以及第二相位差146確定第二雙曲面。第一雙曲面和第二雙曲面相交的解集確定四條曲線，四條曲線即為終端設(shè)備110的線位置索引范圍。
[0062]舉例作為說明而不作為限制，在一些實(shí)施例中處理模塊130從接收機(jī)獲取的第一代表性信號(hào)141、第二代表性信號(hào)142、第三代表性信號(hào)143是具有電壓的模擬信號(hào)，該電壓值直接與接收機(jī)接收到的聲標(biāo)信號(hào)的幅度成比例。此時(shí)對(duì)應(yīng)的，處理裝置ul30具有多路模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，以合理的采樣頻率和精度對(duì)上述三個(gè)代表性信號(hào)進(jìn)行采樣，并以數(shù)字濾波、數(shù)字降噪、幅度調(diào)整、數(shù)字鑒相器等數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域從業(yè)者所能理解的處理方式提取第一相位差145、與第二相位差146。在另外一些實(shí)施例中處理裝置集成了模擬鑒相器，模擬鑒相器以第一代表性信號(hào)141為參照信號(hào)，分別與其他代表性信號(hào)進(jìn)行鑒相得到與第一相位差145成比例的電壓、與第二相位差146成比例的電壓。處理裝置130中集成的處理器對(duì)與相位差成比例的電壓以合理的精度和采樣率進(jìn)行采樣得到第一相位差145、第二相位差146。
[0063]舉例作為說明而不作為限制，在一些實(shí)施例中處理模塊130從接收機(jī)獲取第一代表性信號(hào)141、第二代表性信號(hào)142、第三代表性信號(hào)143是傳達(dá)與聲標(biāo)信號(hào)的數(shù)據(jù)相關(guān)的數(shù)字信號(hào)，處理模塊130以數(shù)字濾波、數(shù)字降噪、幅度調(diào)整、數(shù)字鑒相器等數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域從業(yè)者所能理解的方式提取第一相位差145、第二相位差146。
[0064]舉例作為說明而不作為限制，在高度有限、范圍有限制的應(yīng)用環(huán)境內(nèi)，因?yàn)榄h(huán)境的尺寸限制，本發(fā)明的方法只截取該應(yīng)用環(huán)境中適合的高度區(qū)間、以及范圍區(qū)間內(nèi)的曲線線段作為終端設(shè)備110的線位置索引范圍，從而縮小了線位置索引的范圍。
[0065]一種基于位置索引的選中系統(tǒng)的位置索引范圍確定系統(tǒng)~四接收機(jī)情況
圖2是一種基于位置索引的選中系統(tǒng)的位置索引范圍確定系統(tǒng)部分的四接收機(jī)情況示意圖。圖2示意了一種基于位置索引的選中系統(tǒng)的點(diǎn)位置索引范圍確定系統(tǒng)200，該點(diǎn)位置索引范圍是通過比較參照接收機(jī)與各接收機(jī)接收到聲標(biāo)信號(hào)的相位差來確定的。
[0066]圖TK點(diǎn)位置索引范圍確定系統(tǒng)200,包括用于接收聲標(biāo)信號(hào)的第一接收機(jī)221、第二接收機(jī)222、第三接收機(jī)223和第四接收機(jī)224，其中以處于直角四面體直角頂點(diǎn)的第一接收機(jī)221為參照接收機(jī)。第二接收機(jī)222、第三接收機(jī)223、第四接收機(jī)224距離第一接收機(jī)的距離dl、d2、d3不大于聲標(biāo)信號(hào)最小波長(zhǎng)L的兩倍。四個(gè)接收機(jī)不在同一平面內(nèi)。
[0067]第一接收機(jī)221、第二接收機(jī)222、第三接收機(jī)223和第四接收機(jī)224集成有響應(yīng)于聲標(biāo)信號(hào)的聲傳感器，舉例作為說明而不作為限制，在本發(fā)明的