专利名称：具有差异化用户控制的系统及操作具有个性化用户控制的系统的方法
技术领域：
本发明一般涉及用户控制，并具体而言，本发明涉及区别触摸控制的特定用户的用户控制。
背景技术：
设备控制室、飞机座舱和车辆仪表板典型地包括大量的物理用户控制，例如，可由多个用户同时操作系统所使用的控制开关、键盘、鼠标、触摸屏等等。传统的系统没有办法容易地区分特定的用户已经激活特定的控制。因此，所有控制操作对于每一个用户来说都是相同的。另外，不存在任何方式来记录哪些用户操作何种控制的历史。
存在试图识别用户并相应地操作系统的单用户系统。登录到计算机系统是普遍的例子。但是，在本例中，假定在登录之后只有一个用户操作系统的物理用户接口，例如工作站。该系统没有任何方式来知道是否多个用户正在与该接口交互作用。
个人区域网(PAN)是一种通过触摸来传送数据的系统，参见Thomas Zimmerman，“Personal Area NetworksNear-field intrabodycommunication”，第35卷，NO.3&4，MIT媒体实验室，1996年。PAN使用通过用户传导的低频电场。传送的数据能够包括用户标识，从而能够编程正确启用的门把手以便只响应于特定的用户。不幸的是，该系统并没有被设计用于用户接口应用，诸如控制面板。添加PAN类型的接口到许多控制价格非常昂贵。而且，当单个用户同时操作多个控制时，要解决显著的数据冲突问题。
指纹用户接口是一种基于特定用户的指纹操作设备的系统，参见Sugiura、Atsushi、Koseki、Yoshiyuki，“A User Interface usingFingerprint RecognitionHolding Commands and Data Objects onFingers”，Mynatt，Elizabeth D.，Jacob，Robert J.K.(ed.)，Proceedingsof the 11th annual ACM symposium on User interface software andtechnology，第71-79页，1998年11月。该接口允许功能不仅在用户之间而且在相同人的不同手指之间变化。但是，该系统要求在每一设备中有指纹传感器并且不适合于小型控制，诸如开关，并且用户接口应用包括大量的控制。另外，将指纹传感器集成到每一控制中的成本高得惊人。
菱形触摸系统是多用户接口设备的一个例子，参见Dietz等人的“Diamond TouchA multi-user touch technology”，Proc.UserInterface Software and Technology(UIST)2001，第219-226页，2001年，以及于2002年12月24日授权给Dietz等人的美国专利第6498590号“Multi-user touch surface”，在此包含引作参考。菱形触摸系统具有许多想要的特性。菱形触摸系统包括嵌入到触摸表面的天线阵列。每个天线发送唯一可识别的信号。通过检测如何通过用户耦合这些信号，所述系统确定用户正在触摸该表面的位置。连接每个用户到独立的接收机使得该系统能够唯一地识别每一用户所触摸的位置。但是，菱形触摸系统局限于具有所嵌入天线的图案的专用触摸表面。
希望提供能够使系统对于多个用户不同地操作的用户接口。另外，这种系统应该能够记录每一用户的使用历史。
发明内容
本发明提供一种依赖于触摸控制的用户来审核控制的使用、改变许可和改变行为的能力。本发明通过从每一要监控的控制的表面发送唯一可识别的信号来实现这种能力。每个用户与独立的接收机相关。
当用户触摸控制时，所述信号通过用户电容性地耦合至用户的接收机。通过检查所接收信号，所述系统能够确定该用户正在操作哪些控制。能够记录该信息以提供审核功能和/或使用该信息来修改每一控制的功能和/或行为。
图1是根据本发明的多用户控制系统的示意图；图2是具有电阻触敏屏幕的多用户控制系统的示意图；和图3是用于操作图2的控制系统的方法的流程图。
具体实施例方式
系统概述本发明根据不同的用户区别系统控制的操作和行为。本发明涉及典型包括在将列举但只是一些例子的控制室、飞机和车辆中的系统。希望依赖于启动控制的特定用户来操作所述系统。系统功能和行为都可以根据不同的用户而变化。行为指控制的‘观感’。例如，该行为能够通过触觉反馈改变。
控制在本发明的优选实施例中，系统的控制与相应的导电表面相关。每个导电表面连接到发送与该控制相关的唯一可识别信号的发送机。所述导电表面被布置成使得用户物理上非常接近于导电表面，以便操作相应的控制。
另外，导电表面被布置成使得当用户不靠近相应的控制时，电容性耦合是基本上不存在的。而且，不同控制的导电表面彼此电隔离。为了辅助检测多个、同时的控制使用，限制耦合以便一个控制上的重的触摸不掩蔽另一控制上的轻微触摸是有益的。所以，应用电介质绝缘层来防止与导电表面直接的电阻接触，限制耦合并减小接收机的所要求的动态范围。
接收机接收机耦合至系统的每个用户。当用户选择并触摸相应的控制时，所述接收机被布置用于接收导电表面所发射的信号。一种实现以上操作的便利方式是利用嵌入到用户所占用的椅子的座位面和/或背面的导电片。可替换地，每个用户能够配备有在使用期间被用户戴着的便携接收机。
发送机由于典型的系统能够具有数十或数百的控制，因此一种产生用于每一控制的唯一信号的有效方法是使用发送机中线性反馈移位寄存器所产生的二进制序列的时移变化，该发送机耦合至导电表面。在耦合至用户的接收机中也使用该相同的二进制序列。互相关为每一移位确定接收信号的量。这种类型的信号发送已知为码分多址(CDMA)。但是，产生唯一信号的其他方法也可以，包括时分多址(TDMA)、和频分技术，对于其他可能的信号发送实现，参见美国专利第6498590号，该专利在此包含引作参考。
在一些安装中，可能不方便单独地有线发送唯一的发送机信号到每一控制。一种替换方式是本地产生部分或全部信号。当控制已经连接到通信总线而不提供唯一连接时这特别地有用。在这种情况下，能够使用该总线同步这些信号。
触敏控制特定重要的一种控制设备是触敏显示屏。可以使用传统的电阻触敏屏的导电表面而不修改该设备。由于这些类型的设备已包括导电表面，因而能够直接地调整该表面。在本实施例中，所述触摸表面可替换地作为传统的电阻触摸表面以及经调整的导电表面。还可以连续调整该导电表面，甚至当以传统方式测量触摸的位置时。
系统结构和操作图1示出了根据本发明的多用户控制系统100的实例。多信道发发送机101提供唯一可识别的信号给物理接近于控制102-104的导电表面115。多个用户105-106能够激活这些控制。用户接近于相应的接收电极107和108。在本例中，这些电极位于用户所占用椅子109和110的座位中。
当用户就座时，该用户电容性耦合至椅子中的接收电极。当用户触摸特定的控制时，该用户还电容性耦合至该控制的导电表面115。因此，在接近该控制的导电表面到接近该用户的接收电极之间形成电通道。所述接收电极连接到相应的接收机111-112。当通过用户电容性耦合时，该接收机能够检测来自导电表面的唯一可识别的信号。
控制102-104、接收机111和112以及发送机101与控制器200连接。该控制器提供同步信息给发送机和接收机，并且基于用户所激活的控制的如由在启动时耦合的用户所确定的设置采取适当的动作。在替换的实施例中，用户耦合至唯一的信号发送机，可以从每个控制独立地接收该信号。
图2示出了本发明使用5线、电阻触敏屏的实施例，其如本领域所已知的那样利用导线连接到触摸表面。不修改屏幕220，但是使用根据本发明的控制器200。所述控制器交替地测量222指示触摸位置的电压，并解码指示特定用户的唯一发送信号101。
图3示出了该实施例的操作。调整310导电表面。然后，检验320用户接触。如果没有接触，重复上述调整。如果存在接触，沿对角线测量330-340电压以确定触摸位置，并且重复。
在这种基本配置上的变型也是可以的。例如，相同的技术能够应用于传统的4线电阻触摸屏，或其他类型的触摸屏。如果调制的唯一信号频率足够高并且具有零均值，那么能够连续添加这些信号而不影响位置测量。
用户识别图1的实施例基于与接收电极的接近来识别用户。在某些情况下，可能有利的是知道用户的精确标识。能够使用‘登录’处理识别用户。这种登录处理能够使用任何熟知的识别技术，诸如提供密码、读取安全卡或RFID标签、插入密钥、扫描指纹、以及眼睛扫描。通过简单地监控接收电极的电容，所述系统能够确定是否用户已经进入或退出接近于电极的区域，以便确定需要何时登录。为此可以使用其它的方式，包括重量检测。在本实施例中，所述系统不接受来自最新就座用户的控制输入，直到正确地识别该用户。
在其他情况下，知道用户的分类可能足够。例如，如果用户是儿童，可能希望禁用一定的控制。在这种情况下，可以使用分类系统例如通过使用重量检测设备或任何其他对象分类技术来确定用户的分类。所述系统能够使用上述任何方法来确定用户何时进入或退出接近于该系统的区域，以便确定何时需要分类。
在其他情况下，可能希望知道用户在与系统及其他用户的交互作用中充当的角色。例如，在小汽车中，司机的角色明显不同于乘客。同理，在驾驶员座舱或控制室情形中，教员或指导员的角色不同于学生的角色。特定的角色可以与特定的接收机相关。在车辆的情况下，角色频繁地与就座的位置相关，例如，司机、乘客、向导、副驾驶员等等。在控制室中，可能指定特定的便携接收机用于一组角色。
当已知用户的角色、分类、或标识时，对于不同的用户系统能够不同地进行操作。该操作可以在提供减少或增强功能即系统响应于控制的操作做何动作和/或提供不同的行为即控制本身的响应方面不同。来自控制的触觉反馈是可以基于每个用户都不同的行为的一个例子。显然在一些情况下，在行为和功能之间的范围中，例如，对于某些用户角色使用不同的输出形式，例如对于司机使用音频输出而对于乘客使用视频输出，其或为行为或为功能。
在本实施例中，系统的行为和功能可根据操作用户的不同而不同。
触觉反馈通过改变控制的触觉，用户具有单独的直觉的反馈，并且不分散未触摸该控制的其他用户的注意力，参见Dietz等人于2004年5月6日提交的序列号为10/840748、题为“Hand-Held Haptic Stylus”的美国专利申请，该文献在此包含引作参考。触觉反馈当控制的功能依赖于用户时特别地有用。例如，对于具体用户使能的触觉笔当它被按压时能够物理地‘点击’，但是不响应于其他用户。在本领域中已知了很多的触觉设备，这些设备提供各种可编程的感觉。根据本发明通过添加利用唯一信号驱动的导电表面，触觉响应则可以取决于特定的用户，以及其他的传统因素。
应用本发明能够加强车辆控制。通过在座位或座位安全带上放置电极，系统能够区别通过司机还是乘客操作的控制，并且也许是根据用户角色和预置的用户优选项来相应地修改控制的操作。
当车辆正在运动时禁用某些导航系统以最小化司机的注意力分散。利用本发明，可以允许乘客在车辆运动中操作导航功能，同时对于司机则禁用这些相同的功能。类似地，可以根据车中哪个人触摸了控制，以音频或可视的形式提供反馈。
某些控制诸如门、车窗、娱乐、座位和环境控制在车辆中是双倍的。这增加了成本。本发明使得一组控制能够对于不同用户依赖于用户角色不同地操作，用户角色如通过车辆内的座位位置和/或预置的用户优选项确定。
另外，在座位之间能够布置无线电收发信机的‘按键讲话’(PTT)控制。然后，可使用本发明通过声音‘掌控’朝向触摸PTT控制的特定用户的麦克风阵列。因此，能够启用基于单个控制的多用户声音接口。
航线驾驶员座舱和控制室频繁地记录飞行员和操作员采取的每一动作。这对于训练、和操作和事故分析是有用的。目前，没有一种容易知道是飞行员还是副驾驶员启动了特定控制的方式。根据本发明的个性化控制解决了这种问题，特别是当控制数据被时间标记以提供航行日志时。
由于本发明检测在任何给定的时间所有用户的接近性，因此由于安全的原因可以要求多个用户在同一时间启动特定的控制。例如，普遍的实践是两个飞行员在起飞和降落期间把手放在节流阀上。利用本发明，使得执行这种实践变成可能。
尽管通过优选实施例的实例的方式描述了本发明，但是应该明白在本发明的原理和范围内可以作出各种其他的适配和修改。所以，附属权利要求书的目的是涵盖落入本发明真实原理和范围内的所有这种变型和修改。
权利要求
1.一种具有差异化用户控制的系统，包括多个控制；以非常接近于每一控制布置的导电表面；连接到所述导电表面的发送机，该发送机发送唯一信号给每个导电表面；多个电极，每个电极以非常接近于所述控制的多个用户中一个特定用户而布置；连接到每个相应电极的接收机；以及当特定用户经由所述电极、接收机和发送机电容性耦合至特定的导电表面时将该特定用户与特定控制相关联的装置。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述导电表面相互电隔离。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括用于电隔离每个导电表面的电介质片。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述唯一信号是通过所述发送机中的线性反馈移位寄存器产生的二进制序列的时移变化。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述唯一信号使用码分多址。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述唯一信号使用时分多址。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统使用频分技术。
8.根据权利要求1所述的系统，还包括触敏表面，其中所述导电表面布置在该触敏表面上。
9.根据权利要求1所述的系统，还包括多个椅子，其中所述电极布置在这些椅子中。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述接收机是便携的，并且每个用户携带耦合至所述相应电极的接收机。
11.根据权利要求1所述的系统，还包括根据启动特定控制的特定用户操作所述系统的装置。
12.根据权利要求1所述的系统，还包括根据触摸特定控制的特定用户操作所述系统的装置。
13.根据权利要求11所述的系统，其中所述系统的功能根据所述特定用户变化。
14.根据权利要求11所述的系统，其中所述系统的行为根据所述特定用户变化。
15.根据权利要求11所述的系统，其中所述系统的功能根据启动特定控制的特定用户的角色变化。
16.根据权利要求11所述的系统，其中所述系统的功能根据特定的用户分类变化。
17.根据权利要求11所述的系统，其中所述系统的功能根据特定的用户优选项变化。
18.根据权利要求1所述的系统，还包括唯一地识别所述特定用户的装置。
19.根据权利要求1所述的系统，还包括根据希望的分类对所述特定用户进行分类的装置。
20.根据权利要求18所述的系统，还包括通过将角色与一个或更多接收机相关来识别特定的用户角色的装置。
21.根据权利要求18所述的系统，其中所述识别装置是登录处理。
22.根据权利要求18所述的系统，还包括根据启动特定控制的特定用户并根据特定用户的唯一标识操作所述系统的装置。
23.根据权利要求1所述的系统，还包括根据所述特定用户发送信号的触觉反馈装置。
24.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个控制布置在车辆中。
25.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个控制布置在飞机中。
26.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个控制布置在控制室中。
27.根据权利要求1所述的系统，其中所述发送机对于每个导电表面来说是本地的。
28.根据权利要求1所述的系统，其中所述发送机耦合至所述电极，以及所述接收机耦合至所述导电表面。
29.根据权利要求11所述的系统，还包括根据操作产生时间日志的装置。
30.根据权利要求1所述的系统，其中所述特定控制是按键讲话按钮。
31.根据权利要求30所述的系统，还包括通过声音控制朝向特定用户的麦克风的装置。
32.一种操作具有个性化用户控制的系统的方法，包括发送唯一信号给多个导电表面中的每个导电表面，每个导电表面以非常接近于多个控制中的每个相应控制的方式布置；在耦合至电极的接收机中接收一个特定的唯一信号，该电极以非常接近于多个用户中触摸特定控制的一个特定用户的方式布置；以及根据所述特定的唯一信号操作所述系统。
33.根据权利要求32所述的方法，还包括相互地电隔离所述导电表面。
34.根据权利要求32所述的方法，还包括在多个椅子中布置所述电极。
35.根据权利要求32所述的方法，其中所述操作根据预置的用户。
36.根据权利要求32所述的方法，其中所述操作根据预置的用户分类。
37.根据权利要求32所述的方法，其中所述操作根据预置的角色优选项。
38.根据权利要求32所述的方法，还包括唯一地识别所述特定用户。
39.根据权利要求38所述的方法，还包括根据特定用户的唯一标识来操作所述系统。
40.根据权利要求32所述的方法，还包括提供触觉反馈给所述特定用户。
41.根据权利要求32所述的方法，还包括根据所述操作产生时间日志。
全文摘要
一种系统通过以非常接近于每个控制的方式布置导电表面来区别用户控制。发送机与该导电表面连接。所述发送机发送唯一信号给每个导电表面。电极以非常接近于控制的用户的方式布置，以及接收机与每个相应的电极连接。当特定的用户经由电极、接收机和发送机电容性耦合至特定的导电表面时，将特定用户与特定控制相关联。
文档编号G06F3/038GK1848058SQ20061007404
公开日2006年10月18日 申请日期2006年4月4日 优先权日2005年4月4日
发明者保罗·H.·迪尔茨, 布莱特·哈尔沙姆, 塞缪尔·E.·希普曼, 克里弗顿·L.·福利尼斯, 达伦·L.·莱, 威廉·S.·耶拉祖尼斯, 本特·施密特—尼尔森, 卡斯林·赖亚尔 申请人:三菱电机株式会社