高完整性触摸屏系统的制作方法

专利名称：高完整性触摸屏系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及高完整性触摸屏系统，并且更具体地涉及使得操作员能够仅仅 利用单个动作便发出命令的高完整性触摸屏系统。
背景技术：
触摸屏系统是通常被用于控制电气、机械和计算机系统(在下文中称作“指令化系 统”)的控制系统。触摸屏系统利用显示屏向操作员呈现信息，该显示屏适于探测触摸(例 如，使用身体部位、触针(stylus)和/或投光器(红外、激光等)实现的物理接触或者接近物 理接触)。操作员通过触摸触摸感应屏而将输入提供到触摸屏系统中。例如，可以在包括文 本和并置或者相关图形这两者(例如文本问题和紧密地定位的“是(yes)”和“否(no)”框) 的显示屏上向操作员呈现图像并且操作员可以通过使用手指触摸对应于操作员的选择的 图形而将选择输入触摸屏系统中。多项技术被用于在显示屏上探测操作员的触摸的发生和位置或者防止错误触摸 指示。更加常用的技术中的一些包括电阻的、表面电容的、投射电容的、红外的、表面声波、 声学脉冲识别和基于照相机的技术。虽然每一项技术总的来说是可靠的，但是它都会具有 相关联的错误率。相应地，采用这些技术中的任何一项的每一个触摸屏系统可能有时候不 正确地确定操作员的触摸的位置或者可能在当操作员没有触摸触摸感应屏时的时间探测 到触摸。对于一些使用，例如在立体声系统(stereo )上选择无线电台，偶然错误可能是无 关紧要的并且因此在这种情形中使用触摸屏系统来控制指令化系统可以是可接受的。然 而，对于其它应用，错误能够具有非常严重的后果。例如，飞行中的航空器的航空电子设备 系统将要求具有极低错误率的控制系统，因为在航空器上的指令化系统可以直接地控制航 空器的飞行性能并且因此能够对于乘客和机组人员具有直接的影响。美国联邦航空管理局(在下文中称作“FAA”)已经按照范围从微小到灾难性事件的 可调整比例将用于安全性需要的各种航空器功能分级。如果认为航空器功能故障事件是 “微小”的，则可以利用具有超过1/100，000每飞行小时的假设故障率的控制系统控制该功 能。如果认为航空器功能故障事件是“重大”的，则必须利用具有小于1/100,000每飞行小 时的假设故障率的控制系统控制该功能。如果认为功能故障事件是“危险”的，则必须利用 具有小于1/10，000，000每飞行小时的假设故障率的控制系统控制该功能。并且如果认为 该功能是“灾难性”故障事件，则必须利用具有小于1/1，000，000，000每飞行小时的假设故 障率的控制系统控制该功能。微小事件在安全裕度方面具有稍微的降低；重大事件在安全 裕度方面具有显著的降低并且可能引起一些乘客不适；危险的事件在安全裕度方面具有大 的降低并且可能对乘客具有不利效果；灾难性事件能够导致防止安全着陆和航空器损失的 情况。在其它工业例如工业控制中使用了类似的定义和范畴。故障率具有几个方面。一个方面是仅仅不能(failure to)操作但是此时飞行员或 者知道装备不能操作并且采取适当的动作，或者系统被如此设计，使得一个元件的故障引起系统的另一部分进行补偿，无论飞行员是否知道。一个实例是自动机舱温度控制器。如 果这个装备发生故障，则飞行员将通过几种手段而知道，甚至像感到不适那么原始的手段， 并且切换到人工控制或者另一控制器。或者几个控制器能够并行地操作并且一个控制器自 动地接管另一控制器的故障而不用飞行员加以干预并且可能甚至无需飞行员知道。如在这 里所使用的，术语“故障”指的是本质上是永久性的和暂时性的这两种故障。例如，永久性 故障能够是导线断裂或者电阻器破裂。暂时性故障包括很多情况，包括例如改变寄存器中 的位的辐射或者无线电干扰、由于环境条件而引起的、进出规格的构件漂移(drifting)， 或者其它这种短期变化。另一更加相关的方面是装备故障但是飞行员并不知道它已经发生。这在工业中通 常被称为“未被探测到的危险”或者“未被探测到易误解数据”或者类似的名称。这具有提供 具有严重结果的易误解数据或者控制命令的可能性。一个实例是高度计。如果它已经发生 故障以使得它示出错误的高度然而对于飞行员而言没有它正在不正确地操作的任何指示， 则所导致的故障状况能够是灾难性的。因此，通常在驾驶员座舱中存在几个独立的高度计， 飞行员扫描所述高度计以在适当的限制内核实所有的高度计记录了相同的高度，或者自动 系统执行这种检查，从而减轻一些飞行员经常地进行扫描的需要。术语“完整性”在航空电子设备工业中具有两个方面，其中由装备故障引起的、未 被探测到的危险是一个方面。另一个方面是如与装备故障相对的、由错误引起的、在飞行中 未被探测到的故障状况。这种错误的实例是不合适的软件编码和不合适的硬件设计。这些 错误通常被称作“一般性错误”。相应地，要求高完整性触摸屏系统来命令或者监视在航空器上以机载方式采用的 很多系统。如在这里所使用的，术语“高完整性触摸屏”指的是具有无论由装备故障还是由 错误引起的、极低的未被探测到的故障率的触摸屏。例如，参考航空工业，能够支持重大事 件的高完整性触摸屏是具有小于1/100,000的、未被探测到的故障率的触摸屏。在当前现有技术中，触摸屏在航空电子设备中的使用主要地是用于其中故障仅仅 导致无飞行事件、微小事件或者至多有限次数的重大事件的动作。在当前现有技术中，如果 要求更高水平的完整性的、更高水平的事件必须得到支持，则一项减轻要求的技术是使得 飞行员观察来自触摸屏的命令已经到达将被控制的系统，但是仅仅在飞行员确认所请求的 设置正确之后才允许发生控制动作。在这里这被称作“配备(arm)/命令”方案。例如，为 了转动旋钮以设定温度，控制器显示所请求的温度，并且如果飞行员认可这是经由旋钮输 入的温度，则飞行员按下另一装置(例如按钮)以执行温度命令。因此，为了使得不正确的数 据得以传送，设置装置(例如带有电位计的旋钮)和读出装置这两者均必须发生故障，而非 仅仅旋钮发生故障。假设设置装置和读出装置是独立的，则能够通过将每一个装置的完整性一起地相 乘而计算完整性概率。例如，假设两者均在飞行开始时工作，并且两个装置均具有10_5的硬 件故障率，则由于硬件故障而引起的完整性是10_5乘以10_5，这将完整性改进为超过10_9每 飞行小时故障率。在很多情形中，“配备/命令”是足够的。还在完整性必须为高的很多非航空系统 中使用了这种一般方案。然而，在很多飞行情况中这是一种笨拙的方案。例如，当前在不带 触摸屏的飞行甲板中，飞行员简单地转换开关或者只是转动旋钮以命令具有高完整性的系统一单个飞行员动作。为了达到高完整性，典型的方案是使得开关具有两个或者更多独立 输出并且它们由通常利用几个独立处理器和转换装置而针对高完整性设计的系统读出。如 在这里所使用的，术语“独立”如在本技术领域中理解地指的是摆脱了普通故障或者错误。使用触摸屏“配备/执行”方案要求更多的飞行员动作
1.飞行员应该触摸屏上的模拟开关
2.飞行员然后应该等待系统通常在触摸面板上但是有可能在另一驾驶员座舱显示器 上显示系统被“配备”成打开(on)状态
3.飞行员然后需要按下按钮或者采取其它动作以“命令(command)”该动作。这比只是使用普通开关笨拙得多。这是麻烦的、不方便的和耗时的。并且，在一些 飞行状态中这将飞行员工作量增加到不可接受的水平，例如在紧急状态中如在火灾中或者 在起飞或者着陆时。这里飞行员希望采取单个的快速动作而非三个动作。即使在其它非紧 急情况中，这也是非常笨拙的，例如数十个电子电路断路器的设置或者复位；并非仅仅“拉 出”或者“推入”断路器，飞行员需要对于每一个断路器执行几个动作。而且，总体系统是复杂的，在其中控制器系统需要被设计成向显示器提供反馈并 且对于“配备”和“命令”状态作出反应。相应地，期望提供一种适用于避免规定水平的安全性事件的理想可能性的高完整 性触摸屏系统，该系统不是麻烦的、不方便的或者耗时的。另外地，期望提供一种高完整性 触摸屏系统，该系统适用于在各种高完整性航空应用中使用，该系统并不要求三步骤过程 从而向指令化系统传输命令。进而，与附图和本发明的这个背景技术相结合，根据随后的、 本发明的详细描述和所附权利要求，本发明的其它理想的特征和特性将变得明显。

发明内容
在这里公开了用于使得操作员能够与指令化系统交互的高完整性触摸屏系统的 各种实施例。在第一非限制性实施例中，该触摸屏系统包括但是不限于被配置为向操作员 呈现信息的显示屏。第一传感器阵列被邻近于显示屏布置并且被配置为探测操作员在显示 屏上的触摸并且产生第一组触摸位置坐标。第一处理器被以通信方式连接到第一传感器阵 列并且被配置为从第一传感器阵列接收第一组触摸位置坐标。第二传感器阵列被邻近于显 示屏布置，第二传感器阵列被配置为探测操作员在显示屏上的触摸并且产生第二组触摸位 置坐标。第二处理器被以通信方式连接到第二传感器阵列并且被配置为从第二传感器阵列 接收第二组触摸位置坐标。在这个第一实施例中，第一处理器和第二处理器被以通信方式 相互连接并且第一处理器和第二处理器进一步被配置为进行配合以比较第一组触摸位置 坐标与第二组触摸位置坐标并且当第一组触摸位置坐标和第二组触摸位置坐标实质上不 一致时使得触摸无效。在第二非限制实施例中，一种高完整性触摸屏系统包括但是不限于被配置为向操 作员呈现信息的显示屏。第一传感器阵列被邻近于显示屏布置。第一传感器阵列被配置为 探测操作员在显示屏上的触摸并且产生第一组触摸位置坐标。第一处理器被以通信方式连 接到第一传感器阵列和显示屏并且被配置为从第一传感器阵列接收第一组触摸位置坐标 并且利用第一组触摸位置坐标控制在显示屏上向操作员呈现的信息。第二传感器阵列被邻 近于显示屏布置。第二传感器阵列被配置为探测操作员在显示屏上的触摸并且产生第二组触摸位置坐标。第二处理器被以通信方式连接到第二传感器阵列和显示屏。第二处理器被 配置为从第二传感器阵列接收第二组触摸位置坐标并且监视在显示屏上向操作员呈现的 信息。第一处理器和第二处理器被以通信方式相互连接并且进一步被配置为进行配合以比 较第一组触摸位置坐标与第二组触摸位置坐标并且当第一组触摸位置坐标和第二组触摸 位置坐标实质上不一致时使得触摸无效。第二处理器更进一步地被配置为当第二处理器确 定在显示屏上向操作员呈现的信息不正确时使得触摸无效。在第三非限制实施例中，一种在高完整性触摸屏系统上探测触摸的方法包括以下 步骤利用第一传感器阵列探测在显示屏上的触摸，利用第一传感器阵列产生第一组触摸 位置坐标，向第一处理器提供第一组触摸位置坐标，利用第二传感器阵列探测在显示屏上 的触摸，利用第二传感器阵列产生第二组触摸位置坐标，向第二处理器提供第二组触摸位 置坐标，比较第一组触摸位置坐标与第二组触摸位置坐标，和，当第一组触摸位置坐标和第 二组触摸位置坐标实质上不一致时使得触摸无效。


将在下文中与以下绘图相结合描述本发明，其中同样的数字表示同样的元件，并 且
图1是触摸屏系统的非限制性实施例的概略示意；
图2-6是图1的触摸屏系统的各种非限制性实现方式的概略示意，描绘了用于比较不 同的组的触摸位置坐标的各种策略；
图7是描绘被配置为核实在显示屏上向操作员呈现的信息的、图1的触摸屏系统的实 现方式的概略示意；以及
图8是示意用于使用高完整性触摸屏系统探测触摸的方法的各种步骤的框图。
具体实施例方式以下详细说明本质上仅仅是示例性的而非旨在限制本发明或者本发明的应用和 使用。进而，无任何意图受到在前面的背景或者以下详细说明中提出的任何理论所约束。期望推进现有技术以具有一种触摸面板，该触摸面板具有完整性以允许具有高完 整性的单个动作以控制系统。即，飞行员能够以类似于使用具有高完整性的开关或者旋钮 的方式在单个动作中命令动作。这要求触摸屏和触摸屏支持的电子设备形成具有特殊属性 的触摸功能，这是本公开的主题。对于高完整性情况，在过去的其它触摸屏实现方式需要 “配备/命令”方法。或者，如果意指有多个传感器系统，则以前它们采取单个处理器或者操 作系统执行比较，对于要求高完整性的情况而言，这是不充分的。除了依赖于所期完整性而 为触摸位置提供高完整性，触摸屏功能还应该同时地提供屏幕显示是意图的屏幕显示。例 如，在屏幕上向操作员呈现的模拟开关全部以正确的形状和颜色位于相同的位置中。在这 里公开了对于在要求高完整性控制器的控制指令化系统中使用而言足够可靠的触摸屏系 统的各种实施例。依赖于所选择的实施例，本发明能够支持所期水平的完整性。该系统包括被配置为向操作员呈现信息的显示屏。第一传感器阵列被邻近于显示 屏布置并且被定位和配置为探测操作员在显示屏上的触摸。第二，独立传感器阵列也被邻 近于显示屏布置并且也被定位和配置为探测操作员在显示屏上的触摸。第一处理器被以通信方式连接到第一传感器阵列并且第二处理器被以通信方式连接到第二传感器阵列。第一 和第二处理器还被以通信方式相互连接。当操作员触摸显示屏时，第一传感器阵列被配置为产生第一组触摸位置坐标，其 反映如由第一传感器阵列探测的、在显示屏上的触摸的位置。第二传感器阵列被配置为产 生第二组触摸位置坐标，其反映如由第二传感器阵列探测的、在显示屏上的触摸的位置。以 此方式，由操作员对于显示屏作出的每一个触摸导致产生分离的两组触摸位置坐标，每一 组对应于在显示屏上的触摸的位置。一旦产生，第一传感器阵列被配置为向第一处理器提 供第一组触摸位置坐标并且第二传感器阵列被配置为向第二处理器提供第二组触摸位置 坐标。第一处理器和第二处理器每一个均被配置为相互配合以比较第一组触摸位置坐 标与第二组触摸位置坐标。这种配合可以以无数种方式发生，在下面详细地阐述了其实例。 一种变型是使得两个处理器得到两组传感器数据，其中它们每一个均在自身内比较传感器 组以及在它们之间比较坐标。如在这里使用地，一致包括两个位置坐标以及两个位置在合 理的限制内几乎同时地发生。如果第一触摸位置和第二触摸位置一致，则对应于在显示屏上的触摸的命令或者 输入可以被递送到指令化系统或者可以以其他方式得到执行。如果第一触摸位置和第二触 摸位置不一致，则可以采取多个动作中的任何一个以使得触摸无效，包括但是不限于向操 作员传输警告、引发触摸屏系统重启，或者制止将命令递送到指令化系统。如与结合现有技 术高完整性触摸屏系统在以上讨论的三步骤过程相比，使用所述触摸屏系统，操作员能够 仅仅利用单个动作完成操作员的命令的探测和用于确认该命令的双重检查。如在这里所使用的，术语处理器包括将传感器信息转换成处理器可读所需要的任 何数据转换电子设备。用于第一和第二处理器的不同处理器类型的使用可以被用于帮助避 免处理器中的一般性错误。任一或所有的处理器可以是高完整性自检查处理器单元。高 完整性自检查处理器单元由两个或者更多处理器构成，所述处理器被如此布置，使得它们 根据现有技术已知的技术在自身间比较它们的操作和结果，例如以同步化锁步(Iockstep) 方式逐指令结果的比较或者以其它周期间隔比较指令结果，因此产生比单个处理器能够提 供的更高的完整性，然而作为一个单元对于软件执行和传感器而言看起来仍然是单个处理 器。如在这里所使用的，术语处理器还包括能够执行处理器功能的任何构件、装置、设备和 /或机器。例如，逻辑元件例如现场可编程门阵列和实现状态机的逻辑元件是“处理器”，如 该术语在这里所使用的。与随后的详细说明的评述一起地，通过随附该申请的示意的评述，可以获得在这 里所公开的系统和方法的实施例的进一步理解。关于图1，概略地示意了触摸屏系统10的非限制性实施例。可以在包括但是不限 于空中交通控制系统、飞机跑道管理系统和航空器航行控制系统的多种航空应用中的任何 一种或者多种中采用触摸屏系统10。还可以在包括但是不限于医用工业、核电站管理、紧急 服务、建筑和拆毁服务、宇宙飞船操作、用于军事武器的射击控制系统的其它工业/意图中 和在具有低的错误容度的任何其它工业中采用触摸屏系统10。在所示意的实施例中，触摸屏系统10包括显示屏12、第一传感器阵列14、第二传 感器阵列16、第一处理器18和第二处理器20。还在图1中示意出指令化系统22，指令化系统22被以通信方式连接到触摸屏系统10并且被配置为接收和响应于由触摸屏系统10发 送的命令。在其它实施例中，触摸屏系统10可以包括一个或者多个另外的构件。例如，在 一些非限制性实施例中，可以包括专用于与指令化系统22通信的通信装置。这种通信装置 可以是独立构件或者可以被结合到触摸屏系统10的其它构件的任何一个或者多个中。在 其它非限制性实施例中，可以采用另外的传感器阵列和另外的处理器以关于操作员在显示 屏12上的触摸的位置提供进而更高的确定度。当传感器阵列和处理器被添加到触摸屏系 统10时，触摸屏系统10的完整性将相应地增加。相应地，触摸屏系统10可以包括满足对 于任何给定应用的任何所期完整性所需要的任何适当数目的传感器阵列。在其它非限制性 实施例中，触摸屏系统10可以包括一个或者多个数据库或者其它存储器存储构件。这种数 据库可以包括由触摸屏系统10的其它构件利用的信息以解释操作员在触摸屏系统10中的 输入。在一些非限制性实施例中，触摸屏系统10的各种构件中的每一个可以被包含在 单个外罩内并且每一个构件可以被以专有方式专用于触摸屏系统10的操作。在其它非限 制性实施例中，触摸屏系统10的各种构件中的一个或者多个可以被从触摸屏系统10的其 它构件中的一个或者多个分开地容纳并且可以包括其它非相关系统的构件。在不偏离本公 开的教导的情况下，这种构件可以执行用于其它非相关系统以及还用于触摸屏系统10这 两者的功能。显示屏12可以是使用多种不同技术中的任何一种产生视觉输出的任何类型的显 示装置。例如，显示屏12可以是阴极射线管(CRT)显示装置、平板显示装置、液晶显示(IXD) 装置、等离子体显示装置、电致发光显示装置、发光二极管(LED)显示装置、全息显示装置例 如平视显示器(Head Up Display, HUD)、微镜装置(MMD)显示装置等。另外地，概略地表示 的显示屏12可以包括被以通信方式连接或者被以其它方式配置为相互配合以使得能够控 制指令化系统22的多个单独的显示屏。如在图1中所示意地，第一传感器阵列14与显示屏12相关联。在一些实施例中， 第一传感器阵列14可以包括被以配合方式连接并且被配置为探测操作员的触摸的多个传 感器元件。在其它实施例中，第一传感器阵列14可以仅仅包括被配置为探测操作员的触摸 的单个传感器元件。第一传感器阵列14还可以包括使得第一传感器阵列14能够探测操作 员的触摸并且还探测这种触摸的位置的任何电子设备。第一传感器阵列14可以采用用于 探测操作员在显示屏12上的触摸的、任何已知的或者随后研发的技术。已知技术包括但 是不限于电阻的、表面电容的、投射电容的、红外的、表面声波、声学脉冲识别和基于照相机 的。可以以为了实现第一传感器阵列14探测操作员的触摸的能力而必要的任何方式 相对于显示屏12布置第一传感器阵列14。如在这里所使用的，术语“触摸”应该指的是使 用或者身体部位、触针、投射器或者任何其它类型的指针或者被设计和/或配置为利用第 一传感器阵列14触发探测的接触装置作出的、与显示屏12的或者物理接触或者接近物理 接触。在一些非限制性实施例中，第一传感器阵列14可以是邻近于显示屏12并置或者置 放的单独构件。在其它非限制性实施例中，第一传感器阵列14可以被集成到显示屏12中 并且可以是不可从那里分离的。第一传感器阵列14进一步被配置为响应于探测操作员在显示屏12上的触摸而计算第一组触摸位置坐标沈。如在这里所使用的，术语“触摸位置坐标组”指的是如由第一传 感器阵列14观察/探测的、对应于显示屏12的表面上的位置的位置信息或者位置数据(例 如诸如在覆于显示屏12之上的假想X和Y轴线上的X和Y位置)。第一传感器阵列14进 一步被配置为响应于探测操作员在显示屏12上的触摸而产生包含第一组触摸位置坐标26 的信号。在所示意的实施例中，第二传感器阵列16与显示屏12相关联。在一些实施例中， 第二传感器阵列16可以包括被以配合方式连接和配置为探测操作员的触摸的多个传感器 元件。在其它实施例中，第二传感器阵列16可以仅仅包括被配置为探测操作员的触摸的单 个传感器元件。第二传感器阵列16还可以包括使得第二传感器阵列16能够探测操作员的 触摸并且探测这种触摸的位置的任何电子设备。如第一传感器阵列14那样，第二传感器阵 列16可以采用用于探测操作员在显示屏12上的触摸的、任何已知的或者随后研发的技术。 以为了实现第二传感器阵列16探测操作员的触摸的能力而必要的并且此外并不妨碍第一 传感器阵列14探测操作员的触摸的能力的任何方式相对于显示屏12布置第二传感器阵列 16。在一些非限制性实施例中，第二传感器阵列16可以是邻近于显示屏12并置或者置放 的单独构件。在其它实施例中，第二传感器阵列16可以被集成到显示屏12中并且可以是 不可从那里分离的。第二传感器阵列16进一步被配置为响应于探测操作员在显示屏12上的触摸而计 算第二组触摸位置坐标34。第二传感器阵列16进一步被配置为响应于探测操作员在显示 屏12上的触摸而产生包含第二组触摸位置坐标的信号。在一些实施例中，第一传感器阵列14可以采用与第二传感器阵列16相同的触摸 探测技术。例如，第一传感器阵列14可以采用表面电容技术来探测操作员在显示屏12上 的触摸并且第二传感器阵列16也可以采用表面电容技术来探测操作员在显示屏12上的触 摸。在每一个传感器阵列中使用相同的技术可以简化触摸屏系统10的设计然而仍然提供 所期的高完整性性能。在其它实施例中，第一传感器阵列14和第二传感器阵列16可以采 用不同的技术。例如，第一传感器阵列14可以采用表面电容技术而第二传感器阵列16可 以采用红外探测技术。在触摸屏系统10中使用不同的技术可以帮助避免与每一项特定的 触摸探测技术相关联的一般性错误例如设计或者生产错误。在所示意的实施例中，第一处理器18被以通信方式连接到第一传感器阵列14。第 一处理器18可以是被配置为执行算法、实施软件应用、实施行子例程和/或被加载有并且 实施任何其它类型的计算机程序的、任何类型的计算机、计算机系统，或者微处理器。第一 处理器18可以被以任何适当的方式连接到第一传感器阵列14，包括通过使用导线、引线、 同轴电缆和/或适用于传送信号的任何其它有线连接。在其它非限制性实施例中，第一处 理器18可以使用适当的无线连接而被连接到第一传感器阵列14，所述无线连接包括通过 使用射频发射、蓝牙连接、红外发射等。在所示意的实施例中，第一处理器18经由电缆M 而被以通信方式连接到第一传感器阵列14。电缆M提供通信径路，经由该通信径路，第一 处理器18可以接收由第一传感器阵列14产生的包含第一组触摸位置坐标沈的信号。在所示意的实施例中，第二处理器20被以通信方式连接到第二传感器阵列16。第 二处理器20可以是被配置为执行算法、实施软件应用、实施子例程和/或被加载有并且实 施任何其它类型的计算机程序的任何类型的计算机、计算机系统，或者微处理器。第二处理器20可以以任何适当的方式连接到第二传感器阵列16，包括通过使用导线、引线、同轴电 缆和/或适用于传送信号的任何其它有线连接。在另外的其它非限制性实施例中，第二处 理器20可以使用适当的无线连接而被连接到第二传感器阵列16，所述无线连接包括通过 使用射频发射、蓝牙连接、红外发射等。在所示意的实施例中，第二处理器20经由电缆32 而被以通信方式连接到第二传感器阵列16。电缆32提供通信径路，经由该通信径路，第二 处理器20可以接收由第二传感器阵列16产生的包含第二组触摸位置坐标34的信号。如将在下面讨论地，第一处理器18被配置为与第二处理器20配合以比较第一组 触摸位置坐标沈与第二组触摸位置坐标34。在一些实施例中，第一处理器18和第二处理 器20可以被配置为与第三构件(例如被配置为与指令化系统22通信的通信构件)通信。在 这种实施例中，这种通信构件可以被配置为比较第一组触摸位置坐标沈与第二组触摸位 置坐标34。在这种实施例中，第一处理器18和第二处理器20不需要以通信方式相互连接。 在其它实施例中，例如在图1中示意的实施例中，每一个处理器被配置为与另一个通信。这 个配置使得第一处理器18和第二处理器20能够进行配合以比较第一组触摸位置坐标沈 与第二组触摸位置坐标34。如在图1中所示意地，第一处理器18和第二处理器20经由电 缆36而被以通信方式连接。在其它实施例中，可以采用对于在第一处理器18和第二处理 器20之间传送信号而言有效的任何有线或者无线连接。当第一处理器18和第二处理器20进行配合以比较第一组触摸位置坐标沈与第 二组触摸位置坐标34时，一个或者两个处理器可以比较该两组触摸位置坐标以确定它们 是否一致。如在这里所使用的，术语“一致”意味着由每一组触摸位置坐标代表的触摸区域 的不同并不大于预定的量。该预定数量可以根据在屏幕上呈现的信息而改变。例如，如果 图形图像在屏幕上描绘出来并且被呈现用于由操作员进行选择，则该预定数量可以对应于 该图形图像的尺寸。以此方式，较小的图形图像将具有较小的预定数量，而较大的图形图像 将具有较大的预定数量。在其它非限制性实施例中，可以设定一个特定的距离(例如，半英 寸、四分之一英寸、三厘米等)并且一组触摸位置坐标距离另一组的、超过该特定距离的任 何偏差将被认为是不一致的。当第一组触摸位置坐标沈和第二组触摸位置坐标34不一致时，则在显示屏12上 的触摸的位置未被确认并且使得触摸是无效的。相应地，或者可以不采取所请求的动作或 者可以发出警告。例如，可以将错误消息传输到显示屏12以警告操作员发生错误。在其它 实例中，给指令化系统22的命令将不被传输。在另外的其它实例中，触摸屏系统10可以自 动地引发重启。在另外的其它实例中，被用于代表项目例如正在打开的开关的图标可以不 改变成用于打开状态的、适当的颜色或者形状，指令化系统可以对于错误消息作出响应，触 摸屏系统可以发送默认消息例如将指令化系统置于安全状态中的消息，或者当系统没有如 预期那样作出响应时，触摸屏系统可以提供对于现有技术常用的任何其它多个响应。在一些非限制性实施例中，第一处理器18也可以被以通信方式连接到显示屏12。 在所示意的实施例中，第一处理器18通过电缆28而被以通信方式连接到显示屏12。在其 它实施例中，可以采用对于将信号从第一处理器18传送到显示屏12而言有效的任何有线 或者无线连接。第一处理器18可以被配置为通过经由电缆观向显示屏12发送包含控制 指令30的信号而控制在显示屏12上显示的信息。控制指令30可以与由第一传感器阵列 14产生的第一组触摸位置坐标有关。以此方式，在显示屏12上向其呈现信息的操作员可以通过触摸显示屏12而在触摸屏系统10中提供输入。该触摸被第一传感器阵列14翻译 成第一组触摸位置坐标沈，第一组触摸位置坐标沈然后被发送到第一处理器18。第一处 理器18依次地使用第一组触摸位置坐标沈解释操作员预期的输入。在一些实例中，第一 处理器18可以使用第一组触摸位置坐标沈来从数据库或者存储介质检索对应于由第一组 触摸位置坐标沈示意的、在显示屏12上的位置的信息或者控制指令。第一处理器18然后 产生控制指令30并且将控制指令30传达到显示屏12以在显示屏上提供信息。在接收到 控制指令30时，显示屏12然后向操作员显示新的或者另外的信息。每次操作员触摸显示 屏12时都重复这个过程。在其它实施例中，独立的控制器可以控制显示屏12并且第一处 理器18可以被配置为通过该独立的控制器向显示屏12提供指令。在触摸屏系统10的其它非限制性实施例中，第二处理器20可以被配置为确定在 显示屏12上显示的信息是否是不正确的。如在这里所使用的，与在显示屏12上显示的信息 相结合的术语“不正确”指的是这样一种情况，其中由于由第一处理器18发送的控制指令 30而在显示屏12上呈现的信息不同于由第二处理器20确定以与第二组触摸位置坐标对应 的信息。在于图1中示意的实施例中，第二处理器20经由电缆38而被以通信方式连接到 显示屏12并且被进一步配置为监视在显示屏12上显示的信息。相应地，当每一个触摸被 第二传感器阵列16记录并且被转换成对应的第二组触摸位置坐标34并且被传输第二处理 器20时，第二处理器20被配置为确定对应于第二组触摸位置坐标34的信息并且比较该信 息与实际上在显示屏12上显示的信息。以此方式，第一处理器18和第二处理器20进行配 合以确认实际上在显示屏12上向操作员呈现的信息对应于操作员的、以前在显示屏12中 的输入。如果第二处理器20确定实际上在显示屏12上显示的信息是不正确的，则第二处 理器20可以被配置为采取一个或者多个动作以使得该触摸无效。例如，第二处理器20可以 被配置为向指令化系统22或者向显示屏12或者向第一处理器18发送错误消息或者警告 消息。在另一实现方式中，第二处理器20可以被配置为在向指令化系统22或者向触摸屏 系统10的另一构件传输指令时中断第一处理器18。在又一种实现方式中，第二处理器20 可以被配置为引发触摸屏系统10的重启。在其它实施例中，第二处理器20可以被配置为 采取与它确定在显示屏12上显示的信息是不正确的相一致的、所需要的任何另外的动作。关于图2-6，示意了示意用于比较第一组触摸位置坐标沈与第二组触摸位置坐标 34的各种系统配置的几个非限制性实施例。关于图2，第二处理器20被配置为将第二组触 摸位置坐标34转发到第一处理器18并且第一处理器18被配置为执行比较并且当两组触 摸位置坐标不一致时使得触摸无效。存在执行比较和处理结果的很多方式。在一些非限制 性实现方式中，当第一处理器确定第一组触摸位置坐标26和第二组触摸位置坐标34 —致 时，第一处理器可以将显示屏12上的触摸的位置或者对应于该触摸位置的指令转发到指 令化系统22。在其它实现方式中，第一处理器可以将显示屏12上的触摸的位置或者对应的 指令转发到居间通信构件或者其它系统构件。如果作为比较结果第一处理器18确定该两组触摸位置坐标不一致，则第一处理 器18可以被配置为采取几个动作之一。在一些实现方式中，第一处理器18可以被配置为 制止将触摸位置转发到指令化系统22。在其它实现方式中，第一处理器18可以被配置为与 警告一起地将触摸位置转发到指令化系统22，该警告具有结果未被确认的效果。在其它实现方式中，第一处理器18可以被配置为引发触摸屏系统10的关闭或者重启。在另外的其 它实现方式中，第一处理器18可以被配置为向显示屏12发送消息以请求操作员再次录入 该输入或者请求操作员引发触摸屏系统10的重启。在另外的其它实现方式中，第一处理器 18可以被配置为采取与接收不一致的触摸位置坐标组相一致的任何其它动作。关于图3，描绘了在图2中示意的实现方式的一种变型。第一处理器18进一步被 配置为当第一组触摸位置坐标26和第二组触摸位置坐标34 —致时向第二处理器20提供 确认消息。在图3的实现方式中，第二处理器20被配置为仅仅在接收到确认消息40时才 将第二组触摸位置坐标34转发到另一构件。在一些实现方式中，第二处理器20可以在从 第一处理器18接收到确认消息40之后将第二组触摸位置坐标转发到指令化系统22。在其 它实现方式中，第二处理器20可以将第二组触摸位置坐标34转发到另一构件，例如被配置 为与指令化系统22通信的通信构件。在其中第一处理器18确定该两组触摸位置坐标不一 致并且不传输确认消息40的情形中，第二处理器20将不将第二组触摸位置坐标34转发到 指令化系统22或者任何其它构件。关于图4，描绘了在图2中示意的实现方式的另一种变型。在图4中，第二处理器 20被配置为将第二组触摸位置坐标34转发到第一处理器18。第一处理器18同样地被配置 为向第二处理器20提供第一组触摸位置坐标26。第一处理器18和第二处理器20这两者 每一个均被配置为执行比较。第一处理器18和第二处理器20每一个均被配置为当每一个 处理器确定该两组触摸位置坐标一致时将相应的触摸位置坐标转发到或者指令化系统22、 另一构件或者这两者。在这种实现方式中，如果任一处理器确定该两组触摸位置坐标不一 致，则或者第一处理器18或者第二处理器20可以使得触摸无效。关于图5，描绘了在图2中示意的实现方式的又一种变型。在这种实现方式中，第 一处理器18和第二处理器20每一个均被配置为执行比较。第二处理器20被配置为向第 一处理器18提供第二组触摸位置坐标34并且第一处理器18被配置为向第二处理器20提 供第一组触摸位置坐标26。第一处理器18被配置为比较该两组触摸位置坐标并且当第一 处理器18确定该两组触摸位置坐标一致时传输确认消息40。类似地，第二处理器20被配 置为比较该两组触摸位置坐标并且当第二处理器20确定该两组触摸位置坐标一致时传输 确认消息42。此外，第一处理器18和第二处理器20每一个均被配置为制止将触摸位置坐 标转发到或者指令化系统22或者另一构件直到接收到相应的确认消息为止。第一处理器 18和第二处理器20每一个进一步被配置为在确定该两组触摸位置坐标不一致之后使得触 摸无效。关于图6，示意了另一种实现方式，其中被用于在前面的变型中比较传感器输入的 两个独立处理器(第一处理器18和第二处理器20)之一被例如在现有技术中存在的单个高 完整性自检查处理器单元21替代。高完整性自检查处理器单元21包括两个处理器，该两 个处理器被配置为以锁步方式(in Iockstep)操作以逐指令地进行比较来保证处理器的完 整性从而它们能够操作并且对于软件和传感器而言看起来像单个处理器。在于图6中示意 的实施例中，第一处理器18得以保留从而向显示屏12提供控制指令。在利用高完整性自 检查处理器单元21的其它实现方式中，可以消除第一处理器18并且可以由包括提供比较 的两个或者更多处理器的高完整性自检查处理器单元21或者由任何其它适当的控制器提 供控制指令30。
在图6中示意的实现方式中，一旦触摸被施加到显示屏12，第一传感器阵列14将 产生第一组触摸位置坐标26，并且将向高完整性自检查处理器单元21提供第一组触摸位 置坐标26。第二传感器阵列16将产生第二组触摸位置坐标34并且将向高完整性自检查处 理器单元21提供第二组触摸位置坐标34。高完整性自检查处理器单元然后将比较第一组 触摸位置坐标沈与第二组触摸位置坐标34，并且被配置为当第一组触摸位置坐标沈和第 二组触摸位置坐标34实质上不一致时使得触摸无效。如在下面所讨论的那样，高完整性处 理器单元21可以进一步被配置为当它确定在显示屏12上向操作员呈现的信息(例如模拟 开关位置形状和/或颜色)不正确时使得触摸无效。关于图7，示意了触摸屏系统10的另一实现方式。在这种实现方式中，除了被配置 为向显示屏发送控制指令30以控制向操作员呈现的信息之外，第一处理器18进一步被配 置为直接地向第二处理器20提供控制指令30。第二处理器20被配置为利用控制指令30 以确定在显示屏12上显示的信息是否是正确的。如果第二处理器20确定在显示屏12上 显示的信息是不正确的，则第二处理器20可以被配置为采取以上讨论的任何无效化措施。在触摸屏系统10的实现方式中，例如在图6中示出和描述的实现方式中，其中单 个高完整性自检查处理器单元接收两组传感器数据并且执行比较以确定位置是否一致，单 个高完整性自检查处理器单元还可以通过监视控制指令30 (其可以经由电缆36传输)以 及还有经由电缆38来自于显示屏12的数据这两者而确定从第一处理器18发送到显示屏 12的控制指令30是否正确。在这种实现方式中，第一处理器18的功能可以被限制于仅仅 向显示屏12提供控制指令30。在一种变型中，能够完全地消除第一处理器18并且单个高 完整性自检查处理器单元能够向显示器提供控制指令30。关于图8，呈现了示意用于使用触摸屏系统10探测触摸的方法的各种步骤的框 图。在框44处，第一传感器阵列14探测到操作员在显示屏12上的触摸。第一传感器阵列 14可以利用上述任何触摸探测技术。在框46处，第一传感器阵列14产生第一组触摸位置坐标沈。第一传感器阵列14 可以利用固有电子设备或者其它构件来产生第一组触摸位置坐标26。在框48处，第一传感器阵列14向第一处理器18提供第一组触摸位置坐标26。可 以通过任何适当的有线或者无线连接实现这个通信。在框50处，第二传感器阵列16探测到操作员在显示屏12上的触摸。第二传感器 阵列16可以利用上述任何触摸探测技术。利用第二传感器阵列16的这个探测可以基本与 利用第一传感器阵列14的触摸的探测同时地发生，或者可以根据所采用的技术而被延迟 某一时段。根据需要，第二传感器阵列16可以采用与由第一传感器阵列14采用的相同的 触摸探测技术或者不同的技术。在框52处，第二传感器阵列16产生第二组触摸位置坐标34。第二传感器阵列16 可以利用固有电子设备或者其它构件来产生第二组触摸位置坐标34。在框M处，第二传感器阵列16向第二处理器20提供第二组触摸位置坐标34。可 以通过任何适当的有线或者无线连接实现这个通信。在框56处，第一组触摸位置坐标沈和第二组触摸位置坐标34得以比较。在一些 实现方式中，可以仅仅使用第一处理器18或者第二处理器20之一完成这个比较，而在其它 实现方式中，第一处理器18和第二处理器20这两者可以进行比较。
在框58处，当在框56处的比较揭示第一组触摸位置坐标沈和第二组触摸位置坐 标34不一致时，使得在触摸屏12上的触摸无效。虽然在前面的、本发明的详细说明中已经提出了至少一个示例性实施例，但是应 该理解，存在大量的变型。还应该理解，示例性实施例或者多个示例性实施例仅是实例，而 非旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或者配置。相反，前面的详细描述将向本领域 技术人员提供用于实现本发明的示例性实施例的、方便的线路图。应该理解，在不偏离如在 所附权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，在示例性实施例中描述的元件的功能和布 置方面可以作出各种改变。
权利要求
1.一种高完整性触摸屏系统(10)，包括 被配置为向操作员呈现信息的显示屏(12)；邻近于显示屏(12)布置的第一传感器阵列(14)，所述第一传感器阵列(14)被配置为 探测操作员在显示屏(12)上的触摸并且产生第一组触摸位置坐标(26)；第一处理器(18)，所述第一处理器(18)被以通信方式连接到第一传感器阵列(14)并 且被配置为从第一传感器阵列(14)接收第一组触摸位置坐标(26);邻近于显示屏(12)布置的第二传感器阵列(16)，所述第二传感器阵列(16)被配置为 探测操作员在显示屏(12)上的触摸并且产生第二组触摸位置坐标(34)；以及第二处理器(20)，所述第二处理器(20)被以通信方式连接到第二传感器阵列(16)并 且被配置为从第二传感器阵列(16)接收第二组触摸位置坐标(34);其中第一处理器(18)和第二处理器(20)被以通信方式相互连接，其中第一处理器 (18)和第二处理器(20)进一步被配置为进行配合以比较第一组触摸位置坐标(26)与第二 组触摸位置坐标(34)，并且当第一组触摸位置坐标(26)和第二组触摸位置坐标(34)实质 上不一致时使得所述触摸无效。
2.一种高完整性触摸屏系统(10)，包括 被配置为向操作员呈现信息的显示屏(12)；邻近于显示屏(12)布置的第一传感器阵列(14)，所述第一传感器阵列(14)被配置为 探测操作员在显示屏(12)上的触摸并且产生第一组触摸位置坐标(26)；第一处理器(18)，所述第一处理器(18)被以通信方式连接到第一传感器阵列(14)和 显示屏(12)，所述第一处理器(18)被配置为从第一传感器阵列(14)接收第一组触摸位置 坐标(26)并且利用所述第一组触摸位置坐标(26)控制在显示屏(12)上向操作员呈现的信 息；邻近于显示屏(12)布置的第二传感器阵列(16)，所述第二传感器阵列(16)被配置为 探测操作员在显示屏(12)上的触摸并且产生第二组触摸位置坐标(34)；以及被以通信方式连接到第二传感器阵列(16)和显示屏(12)的第二处理器(20)，所述第 二处理器(20)被配置为从第二传感器阵列(16)接收第二组触摸位置坐标(34)并且监视在 显示屏(12)上向操作员呈现的信息，其中第一处理器(18)和第二处理器(20)被以通信方式相互连接，其中第一处理器 (18)和第二处理器(20)进一步被配置为进行配合以比较第一组触摸位置坐标(26)与第二 组触摸位置坐标(34)，并且当第一组触摸位置坐标(26)和第二组触摸位置坐标(34)实质 上不一致时使得所述触摸无效，并且其中第二处理器(20)再进一步地被配置为当第二处理 器(20)确定在显示屏(12)上向操作员呈现的信息不正确时使得所述触摸无效。
3.一种在高完整性触摸屏系统(10)上探测触摸的方法，所述方法包括以下步骤 利用第一传感器阵列(14)探测(44)在显示屏(12)上的触摸；利用第一传感器阵列(14)产生(46)第一组触摸位置坐标(26)； 向第一处理器(18 )提供(48)第一组触摸位置坐标(26)； 利用第二传感器阵列(16)探测(50)在显示屏(12)上的触摸； 利用第二传感器阵列(16)产生(52)第二组触摸位置坐标(34)； 向第二处理器(20 )提供(54)第二组触摸位置坐标(34)；比较(56 )第一组触摸位置坐标(26 )与第二组触摸位置坐标(34)；以及 当第一组触摸位置坐标(26)和第二组触摸位置坐标(34)实质上不一致时使得所述触 摸无效(58)。
全文摘要
本发明公开了一种高完整性触摸屏系统，所述高完整性触摸屏系统包括但是不限于显示屏、探测在显示屏上的触摸并且产生第一组触摸位置坐标的第一传感器阵列、被连接到第一传感器阵列并且被配置为接收第一组触摸位置坐标的第一处理器、探测在显示屏上的触摸并且产生第二组触摸位置坐标的第二传感器阵列和被连接到第二传感器阵列并且被配置为接收第二组触摸位置坐标的第二处理器。第一处理器和第二处理器进行配合以比较第一组触摸位置坐标与第二组触摸位置坐标并且当第一组触摸位置坐标和第二组触摸位置坐标实质上不一致时使得所述触摸无效。
文档编号G06F3/041GK102141857SQ20111002935
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月27日 优先权日2010年1月28日
发明者J. 努塔罗 J., 泰雷尔 J., 格罗瑟 S. 申请人:霍尼韦尔国际公司