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自由空间定位装置和方法

自由空间定位装置和方法

根据本发明的系统和方法针对需求,提供了一种例如自由空间定位装置的手持装置,其使用至少一个传感器来检测该手持装置的运动。然后,可将被检测的运动映射为期望的输出,例如,光标运动。

赴塾

如果自由空间定位装置400在处于"稳定"或"静态"状态下开始运动,则可触发回到"活动"状态。否则,在进行测量之后,该装置可转换到"睡眠"状态。在处于睡眠状态时,装置可进入省电(powerdown)模式,这时,自由空间定位装置的功率消耗降低,并且例如转动传感器和/或加速度计的采样速率也降低。也可通过外部命令进入"睡眠"状态,使得用户或其他装置能够控制自由空间定位装置400进入"睡眠"状态。

然而,在手持装置设计领域,以及更具体地,在自由空间定位器设计领域,存在显著的改进空间。

虽然频道数目和可看内容的数量急剧增加,但是在最近30年间,用于电视的广泛可用的用户界面、控制装置选项和框架并没有明显变化。印制节目表仍然是传递节目信息的最盛行方式。具有上下箭头的多按钮遥控器仍然是最盛行的频道/内容选择方式。那些为增加电视用户界面的媒体内容选择的设计及实施人员,对于此问题的反应是直接扩充现有的选择方式及接口对象。因此,增加印制节目表的行数来容纳更多的频道。增加遥控装置上的按钮数目来支持附加的功能和内容操作,例如,如图1所示。但是,这一方法显著增加了观看者查看可用信息所需的时间和执行选择所需动作的复杂性。由此看来,现有接口复杂的特性妨碍了某些服务的商业实施,比如说视频点播。消费者会抵触新的服务因为那样将会使接口(消费者认为这些接口已经过于缓慢和复杂)更加复杂。

在美国专利5,440,326专利中描述了将垂直的陀螺仪改装用来控制计算机显示屏上光标的位置的定位装置。位于该陀螺仪核心处的电机通过两对垂直的万向接头而悬挂于手持控制器装置,并标称地通过悬垂装置使该电动机的转轴垂直。当用户在操作控制器时电光杆角编码器感测手持控制器的方位,并且得到的电子输出被转换为计算机可用的形式以控制电脑显示屏上光标的移动。

根据本发明示例性的一个实施方式,如图4所示,自由空间定位装置400采用两个转动传感器502及504和一个加速度计506作为传感器。转动传感器502和504可以例如使用由模拟器件制造的ADXRS150传感器或ADXRS401传感器来实现。本领域技术人员可以理解,其他类型的转动传感器也可以作为传感器502和504使用,所提ADXRS150和ADXRS401只是为了用来说明的实施例。不同于传统的陀螺仪,这些转动传感器使用微型机电系统(MEMS)技术,提供附在框架上的共振物质,以使其只能沿一个方向共振。当附着有传感器的本体沿传感器的感测轴线转动时,该共振物质将会移位。可以通过科里奥利(Coriolis)加速度效应来测量出该移位,以确定与沿感测轴转动相关的角速度。如果转动传感器502和504有一个感测轴线(如ADXRS150-样),那么他们将被安装在自由空间定位装置400上使得他们的感测轴与待测的旋转对齐。在本发明的示例性的实施方式中,这就意味着转动传感器504被安装以使其感测轴线与y轴平行,转动传感器502被安装以使其感测轴线与z轴平行,如图4所示。但是,应当注意,由于本发明示例性的实施方式中提供了用于对轴线间偏移进行补偿的技术,所与并不是必须要求转动传感器502和504的感测轴线与其期望的测量轴线平行。

通常,当装置未运动时,Pu'、Pu"、Wu'和Wu"都为0。在该示例性实施方案中,测量Pb"和Wb。虽然存在无限多个转动Q,但可基于Wb来从可用集合中选择最小转动并用该最小转动来估算Wu。作为一种选择,可使用假设的启动偏移方位Qo,通过在时间上对Wb积分来计算Q,所述积分使用如下的离散时间积分来进行:

qV=I|V|

根据本发明示例性实施方案的另一静态检测技术包括通过例如对输入数据执行快速傅里叶变换(FFT)而将输入转换到频域中。然后,可例如使用峰值检测方法来分析数据,以确定自由空间定位装置400是否为例如静态或动态。另外,可区分出第三种类,具体而言是用户持有自由空间定位装置400但却并未移动该装置的情况(本文中也称之为"稳定"状态)。当自由空间定位装置400被用户持有时,可通过检测由用户的手部抖动引入自由空间定位装置400的细微运动来从静态(未持有)和动态中区分出这一第三种类。峰值检测也可被静态检测功能模块608使用来进行这一确定。人的抖动频率范围内的峰值(例如,标称为8-12ΗΖ)通常超出装置的噪声水平(当装置处于静态和未被持有时所经历的噪声)约20dB〇

下面将参考附图对本发明进行详细描述。相同的附图标记在不同的附图里表示同样或相似的元件。应当理解,下面详细的描述不是对本发明的限制。本发明的范围由所附的权利要求书来限定。

在前述实施例中,频域中的变化在特定频率范围内被检测,然而,待监测和用来对自由空间定位装置400的状态进行特征化的实际频率范围可能变化。例如,标称抖动频率范围可例如基于自由空间定位装置400的人类工程学和重量从8-12Hz转移至例如4-7Hz。

欢迎阅读本文章: 李大猛

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