使用超声波的信息输入设备及其位置识别方法技术

本发明专利技术涉及一种输入设备，更具体地讲，涉及一种使用超声波的信息输入设备和位置识别设备。所述信息输入设备包括用于产生超声波信号的输入单元和用于接收输入单元所产生的超声波信号的接收器，其中，所述输入单元包括：超声波发生器，根据输入单元的移动产生超声波信号；控制器，产生使超声波发生器产生超声波的控制信号，所述接收器包括：超声波接收器，接收超声波发生器所产生的超声波信号；信号处理器，按照相敏互相关方案执行信号处理，以使用超声波接收器所接收的超声波信号来跟踪输入单元的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种输入设备，更具体地讲，涉及一种输入设备中使用超声 波的信息输入设备及其位置识别方法，所述信息输入设备能够识别用户所画 的或者所写的信息。
技术介绍
在回顾输入设备中的计算机输入设备时，通常，计算机具有诸如键盘和 鼠标的输入设备和诸如显示器和打印机的输出设备，所述输入设备和输出设 备都连接至计算机。此外，计算机可连接至执行多种功能的多个外围设备。 这些外围设备包括输出计算机中的声音的扬声器、驱动存储电影或多媒体数据的DVD标题的DVD-ROM驱动器等。同样，计算机外围设备根据其用途也是多种多样的，其中，输入设备也 是多种多样的，包括键盘或鼠标、用于输入用户语音的麦克风、使用计算机 读取图片或照片的扫描仪、通过手的触摸输入位置的触摸屏、数字转换器， 由于数字转换器可用作笔而通常用于CAD或图形设计中。计算机如此多样，从而用户可根据其意图精确地将数据或信息输入到计 算机。例如，键盘具有被分配给字符、数字或特定符号的键，因此，当用户 按下相应的键时，可以输入字符、数字或特定符号。然而，这种键盘的问题在于用户难以输入任意类型的数据或信息(如 曲线)，而且用户难以将显示器屏幕上的一点移到期望的位置。因此，出现了 鼠标这种输入设备以解决可输入指示任意类型的数据或信息的问题。然而， 这种鼠标不能精确地输入数据或信息，从而出现了 一种诸如数字转换器的输 入设备来解决该问题。同时，在类似于数字转换器的笔型计算机输入设备中存在一种使用超声 波的计算机输入设备，该计算机输入设备随着笔的移动产生超声波，并识别 位置。将参照附图来对其进行描述。图1是示出现有技术中使用超声波的笔型计算机输入设备的示图。 参照图1,当用户在附着有超声波传感器30和40并具有预定大小的面 板20上移动包括超声波发生器15的笔10时，超声波发生器15根据笔10的 移动产生超声波。附着到面板20两侧的左超声波传感器30和右超声波传感 器40感测产生的超声波，并跟踪笔10的位置，从而数据或信息被输入到计算机。然而，由于使用超声波的传统笔型计算机输入设备在笔的中部具有用于 产生超声波的超声波发生器，因此出现了输入到计算机的笔的位置的错误， 该位置不同于用户的意图。此外，还出现了这样的问题，即，无法感测到小 于所产生的超声波的波长的笔的移动。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种使用超声波的输入设备及其位置识别 方法，所述设备使用利用超声波的输入设备的惯性能够识别输入单元的精确位置。根据本专利技术的一方面，提供了一种信息输入设备，该信息输入设备包括 用于产生超声波信号并输入位置的输入单元和用于接收输入单元所产生的超 声波信号的接收器，其中，所述输入单元包括超声波发生器，根据输入单 元的移动产生超声波信号；控制器，产生使超声波发生器产生超声波的控制 信号，所述接收器包括超声波接收器，接收超声波发生器所产生的超声波 信号；信号处理器，根据相4f文互相关方案执行信号处理，以使用超声波接收 器所接收的超声波信号来跟踪输入单元的位置。根据本专利技术实施例的使用超声波的信息输入设备通过按照相敏互相关方 案跟踪输入单元的位置可以感测比产生的超声波信号的波长小得多的输入单 元的移动，因此，可减小由于噪声而导致的误差。此外，可通过相敏互相关 方案减小超声波信号的频率，具有较低频率的超声波信号在空气中具有小的 损失。根据本专利技术的另一方面，提供了一种使用超声波的信息输入设备，该信 息输入设备包括用于产生超声波信号并输入位置的输入单元和用于接收输入 单元所产生的超声波信号的接收器，其中，所述输入单元包括超声波发生 器，根据输入单元的移动产生超声波信号；第一方向测量单元，测量输入单 元向着的方向；控制器，产生使超声波发生器产生超声波并使第一方向测量单元测量输入单元的方向的控制信号，所述接收器包括超声波接收器，接收超声波发生器所产生的超声波信号；第二方向测量单元，测量接收器向着 的方向；方向计算器，使用第一方向测量单元和第二方向测量单元所测量的 各个方向来计算输入单元和接收器之间的相对方向矢量；信号处理器，按照 相敏互相关方案执行信号处理，以使用超声波接收器所接收的超声波信号来 跟踪输入单元的位置；位置跟踪单元，才艮据方向计算器所产生的输入单元和 接收器之间的相对方向矢量来跟踪在信号处理器中跟踪的输入单元的位置以 及输入单元的最终位置。根据本专利技术的另一实施例， 一种使用超声波的信息输入设备考虑输入单 元和接收器的方向来跟踪输入单元的位置，从而该信息输入设备可感测比产 生的超声波信号的波长小得多的输入单元的移动，减小噪声所引起的误差， 并跟踪输入单元的精确位置。此外，可通过相^:互相关方案减小超声波信号 的频率，具有减小后的频率的超声波信号在空中具有小的损失。根据本专利技术的另 一方面，提供了一种使用超声波的信息输入设备的位置 识别方法，该信息输入设备包括用于产生超声波信号并输入位置的输入单元 和用于接收输入单元所产生的超声波信号的接收器，所述方法包括以下步骤 根据输入单元的移动产生超声波信号；接收产生的超声波信号；分别测量输 入单元和接收器的方向，并使用所述方向来计算输入单元和接收器的相对方 向矢量；按照相敏互相关方案执行信号处理，以使用超声波接收器所接收的 超声波信号来跟踪输入单元的位置；根据在信号处理器中跟踪的输入单元的 位置以及在计算步骤中计算的输入单元和接收器之间的相对方向矢量来跟踪 输入单元的最终位置。根据上述方法， 一种使用超声波的信息输入设备考虑输入单元和接收器 的方向来跟踪输入单元的位置，从而该信息输入设备可感测比产生的超声波 信号的波长小得多的输入单元的移动，减小噪声所引起的误差，并跟踪输入 单元的精确位置。此外，可通过相敏互相关方案减小超声波信号的频率，具 有减小后的频率的超声波信号在空中具有小的损失。附图说明通过下面参照附图对本专利技术优选实施例进行的描述，本专利技术的上述目的、 其它特点和优点将会变得更加清楚，其中图1是示出现有技术中使用超声波的笔型计算机输入设备的构造的示构的示图3是示出根据本专利技术实施例的使用超声波的信息输入设备的方框结构 的示图5是示出根据本专利技术实施例的使用相敏互相关来跟踪输入单元的位置 的过程的流程图。具体实施例方式现在将详细描述本专利技术的优选实施例，其示例在附图中示出。在本专利技术 的描述中，在确定对有关公知的功能或结构的详细描述会不必要地使本专利技术 不清楚的情况下，将略掉对其的描述。图2是示出根据本专利技术实施例的使用超声波的信息输入设备的示意性结 构的示图，其中，假设所述输入装置是笔型输入装置来给出描述。为了参考， 在手套类型的输入装置的情况下，该输入装置可以是容纳整个手的手套类型 或者是仅仅一个或几个手指插入所述手套并使用的手指鼠标类型。参照图2，使用超声波的信息输入设备通常包括输入单元100,产生超 声波信号并输入位置；接收器200，接收在输入单元100中所产生的超声波 信号。输入单元100包括超声波发生器110，产生超声波信号；第一方向测 量单元120，测量输入单元100向着的方向。接收器200是一个长杆，其可 附着到现有铁板300的固定部分，接收器200包括超声波接收器210，接 收超声波发生器110所产生的超声波信号；第二方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信息输入设备，包括：输入单元，用于产生超声波信号；接收器，用于接收输入单元所产生的超声波信号，其中，所述输入单元包括：超声波发生器，根据输入单元的移动产生超声波信号；和控制器，产生使超声波发生器产生超声波的控制信 号，所述接收器包括：超声波接收器，接收超声波发生器所产生的超声波信号；和信号处理器，按照相敏互相关方案执行信号处理，以使用超声波接收器所接收的超声波信号来跟踪输入单元的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2005-5-26 10-2005-00445921、一种信息输入设备，包括输入单元，用于产生超声波信号；接收器，用于接收输入单元所产生的超声波信号，其中，所述输入单元包括超声波发生器，根据输入单元的移动产生超声波信号；和控制器，产生使超声波发生器产生超声波的控制信号，所述接收器包括超声波接收器，接收超声波发生器所产生的超声波信号；和信号处理器，按照相敏互相关方案执行信号处理，以使用超声波接收器所接收的超声波信号来跟踪输入单元的位置。2、 如权利要求1所述的信息输入设备，其中，所述输入单元是笔或手套 类型，并且还包括用于操作输入单元的操作按钮或用于执行特定功能的功能 按钮。3、 如权利要求2所述的信息输入设备，其中，所述操作按钮通过用户的 按压来操作，从输入单元输入的线的宽度取决于按压的力度。4、 如权利要求1所述的信息输入设备，其中，所述接收器包括用于跟踪 输入单元的空间位置的三个或更多个超声波接收器。5、 如权利要求1所述的信息输入设备，其中，所述接收器包括信号校 正单元，通过根据超声波接收器所接收的超声波信号的接收时间执行时间增 益控制来校正超声波信号。6、 一种使用超声波的信息输入设备，包括输入单元，用于产生超声波 信号并输入位置；接收器，用于接收输入单元所产生的超声波信号，其中，所述输入单元包括超声波发生器，根据输入单元的移动产生超声波信号；第一方向测量单元，测量输入单元向着的方向；和控制器，产生使超声波发生器产生超声波并使第 一方向测量单元测量输入单元的方向的控制信号，所述接收器包括 -超声波接收器，接收超声波发生器所产生的超声波信号； 第二方向测量单元，测量接收器向着的方向； 方向计算器，使用第一方向测量单元和第二方向测量单元所测量的 各个方向来计算输入单元和接收器之间的相对方向矢量；信号处理器，按照相敏互相...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐宗范，
申请(专利权)人：徐宗范，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]