具有非线性滤波器的接近度传感器和方法技术

一种用于便携式被连接设备的传感器包括布置成降低经采样的输入信号上的噪声分量的滤波器30，其中滤波器布置成仅考虑在相同方向上系统地改变的输入测量，当预定时间窗口中的所有输入样本高于当前输出值或低于当前输出值时更新输出值，并且当时间窗口中的输入样本低于当前输出值和高于当前输出值时重复当前输出值。

Approximation Sensor and Method with Nonlinear Filter

A sensor for a portable connected device includes a filter 30 arranged to reduce the noise component on the sampled input signal, in which the filter is arranged to consider only input measurements that systematically change in the same direction when all input samples in a predetermined time window are higher than or lower than the current output value. The output value is updated when the value is used, and the current output value is repeated when the input sample in the time window is lower than the current output value and higher than the current output value.

【技术实现步骤摘要】
具有非线性滤波器的接近度传感器和方法
本专利技术关注用于处理接近度传感器（proximitysensor）的输出的处理器，以及与处理器组合的智能接近度传感器，所述处理器被布置成输出区分与人体的接近度和与无生命物体的接近度的信号。本专利技术特别但不排他地涉及配备有这样的智能接近度传感器并且被布置成适配从无线电接口发射的RF以便维持给定限制内的比吸收率（SpecificAbsorptionRate,SAR）的被连接（connected）便携式设备。
技术介绍
电容式接近度检测器使用在许多现代便携式设备中，包括移动电话和平板电脑，以确定设备是否接近于用户的身体部位。该信息以若干方式是重要的：其用于检测电话是否正在被用户主动地操纵，以及用户是否正在看向显示器，在该情况下可以适配所显示的信息，和/或设备从低功率状态切换至活跃状态。重要的是，该信息用于适配无线电发射器的功率水平以遵守法定SAR限制。电容式接近度检测器还使用在触敏显示器和面板中。已知的电容式感测系统测量电极的电容（capacity），并且当设备被放置得接近于人体（例如手部、头部、或膝部）时检测电容中的增加。传感器的电容中的变化相对适度，并且通常达到当没有导电体接近时由传感器看到的“背景”电容的某个百分比。已知的电容式检测系统可以包括用于减去漂移和噪声贡献的数字处理器，并且实时递送净用户电容的数字值和/或基于可编程阈值而指示接近度状态的数字二进制标志。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是提供一种电容式接近度检测器中的针对非动物对象的区分方法，所述方法克服以上限制。附图说明在通过示例的方式给出并且通过附图图示的实施例的描述的帮助下，将更好地理解本专利技术，其中：图1示意性地图示了便携式被连接设备中的电容式接近度传感器；图2的流程图描述了非线性滤波方法；图3标绘了通过滑动平均滤波器并且通过非线性滤波器处理的有噪声信号；图4标绘了与滤波器窗口大小有关的标准偏差；图5是描述了可选的基线估计方法的流程图；图6图示了可选的多阈值区分方法。具体实施方式图1示意性地示出诸如便携式电话、膝上型计算机或平板电脑之类的被连接便携式设备中的电容式接近度检测器，但是应当理解到，本专利技术的滤波器和方法可以应用于多样的领域。检测器对电极20的电容Cx是敏感的，所述电容Cx在逼近用户的手部、面部或身体时将略微增加。由于身体接近度而引起的变化被电极20的自身的电容遮蔽，电极自身的电容继而不是稳定的。电容信号优选地通过模拟处理器23放大和处理，其还可以减去可编程偏移，并且通过A/D转换器25转换成原始数字值。样本R(n)可以被编码为16位整数，或者采用任何其它合适的格式。在非理想的世界中，原始样本R(n)还包含通过滤波器30衰减的噪声和不需要的扰动。将在下文中更加详细描述的滤波器30提供对于相继阶段中的处理而言有用的一系列样本U(n)。单元60是基线估计器，其考虑漂移而生成近似基线的瞬时值的一系列样本A(n)。这然后在差异单元40中被从U(n)样本减去并且提供经漂移校正的样本D(n)。区分器单元50然后生成指示用户的手部、面部或身体的接近度的二进制值“PROX”。然而，本专利技术不限于二进制输出，并且也涵盖生成多位接近度值的检测器。在本专利技术的可选变型中，基线估计器60包括漂移补偿单元，其被布置成通过以下来追踪漂移和从接近度信号减去漂移从而生成经漂移补偿的信号：在所确定的时间间隔中测量接近度信号的变化，当逻辑PROX值被断言并且变化不在预定接受区中或者变化在预定冻结区中时冻结对所述漂移的追踪，如在图5中所表示的。本专利技术的方法的重要方面是（步骤120）有用信号Un的变化的估计。变化通过数量来表示，优选地在每一个新的有用样本处计算数量（步骤105）。估计的变化的可能方式是样本与在前一个之间的差值，或者优选地，合适窗口（例如的最后八个接收的样本）中的差值的滑动平均。然而，可以指代变化的任何其它合适的估计器。在步骤122处，本专利技术的方法检查接近度信号是否是有效的，即是否存在导电体在附近的指示。如果该测试的结果是正面的，则方法测试（步骤130）变化是否在预定接受区中。在该示例中，将与下阈值和上阈值比较，所述下阈值可以是负的，所述上阈值在大多数情况下将是正的。如果变化在接受区中，本专利技术的方法将其视为漂移，并且更新基线估计以追踪它（步骤160）。针对的新值可以通过向之前的一个添加变化的值或以任何其它方式来计算。另一方面，如果变化不在预定接受区中，本专利技术的方法将其视为电话和/或用户的移动，而不视为漂移。在步骤140中，将基线估计的在先值拷贝到新的一个中。以此方式，将基线估计冻结到恒定值。可选地，如在该示例中所示，还可以在接近度信号不是有效时基于变化而冻结基线估计。这是所示示例的情况，其中在步骤135处，将变化与另一阈值比较。如果变化超过该值，冻结基线估计（步骤140），否则以任何合适的方式基于样本而更新的值（步骤148）。在可能的实现方式中，可以将设定成等于或等于过去个样本的平均。可选的步骤170和180防止值超过的值，从而确保。倘若电容式接近度传感器是用于SAR控制的被连接便携式设备的部分，传感器电极20将优选地被放置成接近于RF发射器的发射天线，以精确地确定距无线电源的距离。传感器电极20可以通过印刷电路板上或柔性电路板上的导体实现，并且可以在背部上和侧部处具有保护电极，以抑制设备的背部处或侧部上的身体和物体的检测。在相同应用中，电容式电极20还可以充当RF天线或其部分。图1示出本专利技术的该特征。电极20通过解耦电容器Cd连接至无线电发射器和接收器单元90，并且具有电感器Ld，或另一RF阻挡元件，以阻挡射频信号。否则，无线电单元90可以连接至与感测电极20分离且独立的天线，所述天线在该情况下可以直接连接至模拟接口23而没有解耦电感器Ld。图6图示了本专利技术的另一可选变型，其中电容量（capacitance）可当检测器逼近身体（峰值630）并且然后是无生命物体（峰值650）时被检测为作为时间的函数。在区分器50中，将电容信号与四个阈值比较：最低并且对应于当其未被超过时指示发射器可以以全RF功率操作的距任何身体部位的充足距离的值。最高阈值指示，当其被超越时，天线非常有可能接近于身体部位，并且必须降低功率。中间阈值和对可能通过身体部位或无生命物体产生的值的段划界，并且在该段中，基于信号的变化而做出决策。根据本专利技术的一方面，当电容被包括在与之间时，区分器单元检查随时间的电容的变化，并且确定电容量信号是否稳定。可以例如通过验证所确定的时间窗口内的信号的最大值和最小值不比给定值更加分离或以任何其它合适的方式判断稳定性。本专利技术的检测器可以生成常规地通过PROX、BODY和OBJECT指代的以下逻辑信号：–PROX，当时设定。这对应于当图2的区分器单元50是常规区分器时生成的逻辑标志；–BODY，当时设定；–OBJECT，当并且C稳定时设定。考虑到这些标志而确定RF发射器的功率，并且特别地，将标志TABLE用作已经升高电容的物体是无生命的并且不需要降低功率的指示器。在可能的实现方式中，如果触发水平以图6中所表示的量级中，RF功率水平可以通过以下表格给出，所述表格覆盖PROX、OBJECT和BODY的所有可能组合。优选地，滤波器3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于便携式被连接设备的传感器，包括布置成降低经采样的输入信号上的噪声分量的滤波器30，其中滤波器布置成仅考虑在相同方向上系统地改变的输入测量，当预定时间窗口中的所有输入样本高于当前输出值或低于当前输出值时更新输出值，并且当时间窗口中的输入样本低于当前输出值和高于当前输出值时重复当前输出值。

【技术特征摘要】
2017.05.12 EP 17170848.0;2017.05.16 EP 17171258.1;1.一种用于便携式被连接设备的传感器，包括布置成降低经采样的输入信号上的噪声分量的滤波器30，其中滤波器布置成仅考虑在相同方向上系统地改变的输入测量，当预定时间窗口中的所有输入样本高于当前输出值或低于当前输出值时更新输出值，并且当时间窗口中的输入样本低于当前输出值和高于当前输出值时重复当前输出值。2.权利要求1所述的传感器，其中滤波器布置成当时间窗口中的所有输入样本低于当前输出值、高于当前输出值时分别将输出值设定成时间窗口中的输入样本的最小值或最大值。3.权利要求1所述的传感器，其中滤波器布置成当时间窗口中的所有输入样本低于当前输出值、高于当前输出值时分别朝向时间窗口中的输入样本的最小值或最大值偏移输出值。4.权利要求1所述的传感器，滤波器布置成将输入信号中...

【专利技术属性】
技术研发人员：C劳艾斯亚，O恩伊斯，
申请(专利权)人：商升特公司，
类型：发明
国别省市：美国,US