专利名称：模块化位置感测系统和方法
技术领域：
本文的实施方式涉及位置感测系统和方法。具体地，涉及用于感测空间中或飞机上的一个或多个对象的位置的系统和方法。
背景技术：
大型显示板可以由显示模块组成，显示模块可以以各种组合形式组合。各种组合形式提供了不同大小的显示板。已知的用于为这些显示板增加触摸功能的系统和方法既笨重又昂贵，这是由于它们通常并非设计为与显示模块的组合一起使用。当期望给各种形状和配置的表面增加触摸功能时，类似的问题可能产生。期望提供一种感测对象(例如手指、笔尖以及其他辐射阻断对象)的系统，该系统适于与表面一起使用，并且适于感测具有各种形状和配置的区域。
发明内容
本文描述的示例性实施方式提供了与用于在感测区域中确定一个或多个辐射阻断对象相对于各个辐射源和辐射传感器的位置的系统和方法有关的细节。在一些实施方式中，感测区域的形状可以对应于底层设备，例如白板、显示监测器和其他设备。在一些实施方式中，该系统可包括底层表面或与底层表面一起使用，底层表面例如白板、壁、显示屏的表面或其他大体上平坦的表面。在一些实施方式中，显示屏可以由显示模块的阵列组装而成。辐射源可以发射可见光谱和其他光谱(例如紫外或红外光谱)的辐射。本文描述的实施方式仅仅是示例性的，其他实施和配置也是可能的。在第一方面，一些实施方式提供:一种用于在感测区域中感测辐射阻断对象的位置的模块化位置感测系统，该系统包括:系统控制器；以及耦接到系统控制器的多个系统模块，其中，系统模块至少部分地围绕感测区域，其中系统模块包括一个或多个辐射源以及一个或多个辐射传感器。在一些实施方式中，系统控制器耦接到每个系统模块。在一些实施方式中，系统控制器物理地耦接到至少一些系统模块。在一些实施方式中，系统控制器通过无线通信系统耦接到至少一些系统模块。在一些实施方式中，系统还包括系统通信总线，用于允许系统控制器与每个系统模块通信。在一些实施方式中，每个模块包括用于耦接至相邻模块的一个或多个连接器，系统通信总线包括模块间的互连。在一些实施方式中，每个模块包括耦接到系统控制器的模块控制器，其中:至少一些模块控制器配置为响应于从系统控制器接收的控制指令控制至少一个辐射传感器的运行；及至少一些模块控制器配置为响应于从系统控制器接收的控制指令控制至少一个辐射源的运行。在一些实施方式中，每个模块包括耦接到系统控制器的模块控制器，并且其中每个模块控制器响应于从系统控制器接收的控制指令控制至少一个辐射源的运行。在一些实施方式中，系统模块包括多个模块，所述多个模块选自从下述构成的群组选择的模块的组合:边缘传感器模块；内部拐角传感器模块；外部拐角传感器模块；边缘辐射源模块；内部拐角辐射源模块；外部拐角辐射源模块；边缘混合类型模块；内部拐角混合类型模块；外部拐角混合类型模块；以及边缘间隔物模块。在一些实施方式中，系统模块包括多个模块，所述多个模块选自从下述构成的群组选择的模块的组合:辐射传感器模块；辐射源模块；以及反射器模块。在一些实施方式中，至少一些系统模块的尺寸记录在可访问的存储器中。在一些实施方式中，感测区域位于表面之上。在一些实施方式中，感测区域位于显示屏的表面之上。在一些实施方式中，感测区域位于模块化显示屏的表面之上。在一些实施方式中，至少一些系统模块的至少一些尺寸对应于形成模块化显示屏的显示模块的一个或多个尺寸。在一些实施方式中，至少一些系统模块包括一个或多个扩散器，用于扩散由一个或多个辐射源发射出的辐射。在一些实施方式中，控制器包括用于将系统耦接至外部设备的接口。在一些实施方式中，相邻的系统模块彼此之间电且机械地耦接。在一些实施方式中，系统在一些实施方式中，感测区域大体上是矩形的，并且其中，至少两个辐射传感器邻近于感测区域的第一边缘定位，并且多个辐射源邻近于感测区域的其他边缘定位。在另一方面，一些实施方式提供了一种运行模块化位置感测系统的方法，该方法包括:邻近于感测区域提供一组系统模块；确定安装至至少一些系统模块的多个辐射源的位置；确定安装至至少一个系统模块的两个或多个辐射传感器的位置；将对应于每个辐射传感器的辐射强度信号组合；及基于辐射强度信号，估计辐射阻断对象的位置。在一些实施方式中，确定辐射源的位置包括确定一个或多个系统模块的位置以及基于至少一些系统模块的尺寸确定安装至这些系统模块的辐射源的位置。在一些实施方式中，确定辐射传感器的位置包括确定一个或多个系统模块的位置以及基于至少一些系统模块的尺寸确定安装至这些系统模块的辐射传感器的位置。在一些实施方式中，该方法包括:顺序地确定系统模块耦接在一起的顺序，并且根据系统模块的顺序确定辐射源和辐射传感器的位置。在一些实施方式中，在至少一些辐射源被顺序地激活时，通过从辐射传感器顺序地采样辐射强度水平而组合对应于辐射传感器的每个辐射强度信号。在一些实施方式中，同时地组合辐射强度信号。在一些实施方式中，至少一个辐射源在不同的强度被分开激活，从而产生对应于第一福射传感器的福射强度信号和对应于第二福射传感器的福射强度信号。在一些实施方式中，顺序地组合辐射强度信号。在一些实施方式中，组合对应于第一辐射传感器的第一辐射强度信号，随后，组合对应于第二福射传感器的福射强度信号。在一些实施方式中，外部设备在接口处耦接到系统控制器。
在一些实施方式中，该方法还包括将一个或多个辐射阻断对象的位置报告给外部设备。在下文说明书中的各种示例性实施方式进一步描述了各种实施方式的这些以及其他方面。
附图中:图1示出了第一种示例性模块化位置感测系统；图2示出了图1的系统的一些元件；图3示出了图1的系统的辐射源和模块控制器；图4示出了图1的系统的一些元件；图5示出了图1的系统的边缘传感器模块；图6示出了在图1的系统中确定模块布置和确定几何关系的方法；图7示出了识别图1的系统中的辐射阻断对象的位置的方法；图8示出了另一种示例性模块化位置感测系统；图9示出了图8的系统的外部拐角辐射源模块；图10示出了图8的系统的边缘辐射源/传感器模块；图11示出了另一种示例性模块化位置感测系统；图12示出了又一种示例性模块化位置感测系统；及图13和14示出了图12的系统的辐射传感器模块。附图仅仅是下文描述和示出的实施方式的说明性表示。它们不是限制性的并且未按比例绘制。
具体实施例方式首先参考图1，其示出了第一模块化位置感测系统100。系统100包括多个系统模块101，包括拐角模块102和边缘模块104。系统200还包括系统控制器106。边缘和拐角模块组装在一起以至少部分地封闭感测区域108。通常，感测区域108将位于表面110之上。系统控制器106控制系统100的运行。系统控制器106包括处理器120，其可以是任意类型的能够运行系统100的设备或元件，例如硬件元件、软件元件或包括硬件以及软件或固件或二者的元件。例如，处理器120可以是微处理器、微控制器、门阵列或任意类型的数据处理或计算设备。处理器可以编程为或配置为运行系统100及其元件并且与外部设备进行通信。系统控制器106还可包括存储器122，处理器120可以访问该存储器122。处理器120控制系统控制器106和系统100的运行。指令可以记录在存储器122中，并且可以加载至处理器中以配置处理器执行控制、数据处理、数据传输和通信操作，从而如下所述地控制系统控制器106和系统100的操作。除了指令之外，数据可以记录在存储器122中。系统控制器106包括接口 124，在该实施方式中，接口 124是通用串行总线端口。处理器120耦接到接口 124。外部设备(未示出)可以通过接口 124耦接到处理器120上，允许处理器将感测区域108中的辐射阻断对象的位置报告给外部设备和从外部设备接收控制指令和数据。在其他实施方式中，接口可以是任意类型的通信接口。例如，接口 124可以是模拟接口或数字数据接口，例如串行数据端口或并行数据端口。根据本发明的系统可以包括各种类型的模块，各种类型的模块包括辐射源模块、传感器模块和混合类型模块。系统100包括拐角辐射源模块102r和拐角传感器模块102s、边缘辐射源模块104r、边缘传感器模块104s和边缘间隔物模块104ο。每个模块电耦接至并且机械耦接至一个或多个相邻的模块。在系统100中，按顺序组装下述模块，从系统模块Ola开始并逆时针移去，从而环绕感测区域108:
权利要求
1.一种用于在感测区域中感测辐射阻断对象位置的模块化位置感测系统，该系统包括: -系统控制器；以及 -耦接到系统控制器的多个系统模块，其中，系统模块至少部分地围绕感测区域，其中系统模块包括一个或多个辐射源以及一个或多个辐射传感器。
2.如权利要求1的系统，还包括系统通信总线，用于允许系统控制器与每个系统模块通信。
3.如权利要求1的系统，其中，系统控制器耦接到每个系统模块。
4.如权利要求1的系统，其中，系统控制器物理地耦接到至少一些系统模块。
5.如权利要求1的系统，其中，该系统控制器通过无线通信系统耦接到至少一些系统模块。
6.如权利要求5的系统，其中，每个模块包括用于耦接至相邻模块的一个或多个连接器，系统通信总线包括模块间的互连。
7.如权利要求1-6中任一项的系统，其中，每个模块包括耦接到系统控制器的模块控制器，其中: -至少一些模块控制器配置为响应于从系统控制器接收的控制指令以控制至少一个辐射传感器的运行；及` -至少一些模块控制器配置为响应于从系统控制器接收的控制指令以控制至少一个辐射源的运行。
8.如权利要求1-6中任一项的系统，其中，每个模块包括耦接到系统控制器的模块控制器，并且其中每个模块控制器控制响应于从系统控制器接收的控制指令的至少一个辐射源的运行。
9.如权利要求1-8中任一项的系统，其中，系统模块包括多个模块，所述多个模块选自从下述构成的群组选择的模块的组合: -边缘传感器模块； -内部拐角传感器模块； -外部拐角传感器模块； -边缘辐射源模块； -内部拐角辐射源模块； -外部拐角辐射源模块； -边缘混合类型模块； -内部拐角混合类型模块； -外部拐角混合类型模块；以及 -边缘间隔物模块。
10.如权利要求1-8中任一项的系统，其中，系统模块包括多个模块，所述多个模块选自从下述构成的群组选择的模块的组合: -辐射传感器模块； -辐射源模块；以及 -反射器模块。
11.如权利要求1-10中任一项的系统，其中，至少一些系统模块的尺寸记录在可访问的存储器中。
12.如权利要求1-11中任一项的系统,其中，感测区域位于表面之上。
13.如权利要求1-11中任一项的系统,其中，感测区域位于显示屏的表面之上。
14.如权利要求1-11中任一项的系统,其中，感测区域位于模块化显示屏的表面之上。
15.如权利要求1-14中任一项的系统，其中，至少一些系统模块的至少一些尺寸对应于形成模块化显示屏的显示模块的一个或多个尺寸。
16.如权利要求1-10中任一项的系统，其中，至少一些系统模块包括一个或多个扩散器，用于扩散由一个或多个辐射源发射出的辐射。
17.如权利要求1-16中任一项的系统，其中，控制器包括用于将系统耦接至外部设备的接口。
18.如权利要求1-17中任一项的系统，其中，相邻的系统模块彼此之间电且机械地耦接。
19.如权利要求1-18中任一项的系统，其中，感测区域大体上是矩形的，并且其中，至少两个辐射传感器邻近于感测区域的第一边缘定位，并且其中多个辐射源邻近于感测区域的剩余边缘定位。
20.一种运行模块化位置感测系统的方法，该方法包括: -邻近于感测区域提供一组系统模块； -确定安装至至少一些系统模块的多个辐射源的位置； -确定安装至至少一个系统模块的两个或多个辐射传感器的位置； -将对应于每个辐射传感器的辐射强度信号组合；及 -基于辐射强度信号，估计辐射阻断对象的位置。
21.如权利要求20的方法，其中，确定辐射源的位置包括确定一个或多个系统模块的位置以及基于至少一些系统模块的尺寸确定安装至这些系统模块的辐射源的位置。
22.如权利要求20或21的方法，其中，确定辐射传感器的位置包括确定一个或多个系统模块的位置以及基于至少一些系统模块的尺寸确定安装至这些系统模块的辐射传感器的位置。
23.如权利要求20的方法，包括:顺序地确定系统模块耦接在一起的顺序,并且根据系统模块的顺序确定辐射源和辐射传感器的位置。
24.如权利要求20-23中任一项的方法，其中，在至少一些辐射源被顺序地激活时，通过从辐射传感器顺序地采样辐射强度水平而组合对应于辐射传感器的每个辐射强度信号。
25.如权利要求20-24中任一项的方法，其中，同时地组合辐射强度信号。
26.如权利要求20-24中任一项的方法，其中，顺序地组合辐射强度信号。
27.如权利要求20-26中任一项的方法，其中，至少一个辐射源在不同的强度被分开激活，从而产生对应于第一辐射传感器的辐射强度信号和对应于第二辐射传感器的辐射强度信号。
28.如权利要求26的方法，其中，组合对应于第一辐射传感器的第一辐射强度信号，随后，组合对应于第二福射传感器的第二福射强度信号。
29.如权利要求20-28中任一项的方法，还包括将外部设备在接口处耦接到系统控制器。
30.如权利要求29的系统，还包括将一个或多个辐射阻断对象的位置报告给外部设备。`
全文摘要
描述了模块化位置感测系统以及使用该系统的方法的各种实施方式。该系统可用于在感测区域中检测一个或多个辐射阻断对象的位置。感测区域可以位于诸如壁、白板、显示屏或模块化显示屏的表面之上。当与模块化显示屏一起使用时，该系统可包括系统模块，系统模块的尺寸对应于用于形成模块化显示屏的显示模块。
文档编号G01V8/22GK103119476SQ201180039120
公开日2013年5月22日 申请日期2011年6月9日 优先权日2010年6月9日
发明者A·尤图库里, J·克拉克 申请人:百安托国际有限公司