专利名称：提高空间指向装置精确度的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于空间指向装置中的空间指向运算处理方法及其相 关空间指向装置，特别是涉及一种可提高精确度的空间指向运算处理方法 及其相关空间指向装置。
背景技术：
随着科技的进步，计算机系统在日常生活中所扮演的角色，已从过去 单纯的文书处理、程序运算，到今天复杂的影音视讯、电玩娱乐，因而成 为现代信息社会中最重要的工具之一 。而担负起介面控制的输入装置的技 术，也推陈出新的不断进化。
空间指向装置主要是利用具有动作感测能力的感测器，将用户的动作 转换成讯号，提供具有运算能力的电子装置运用，以控制如显示装置上图 形游标或指标的移动、搭配图形用户介面在显示装置上选取物件及执行控 制的功能等，使得用户可以藉此装置与计算机系统进行直接的互动。
然而，有鉴于成本考虑，已知的空间指向装置中所使用的微控制器通 常不具有浮点运算能力，使得在微控制器的整数及除法的运算流程中，通 常采四舍五入法或无条件舍去法，而不会保留余数，如此一来，将会因忽 略许多的可用信息，而牺牲输出的精确性。 一旦需要更精确的输出时，便 需使用到更高阶的模拟数字转换器及放大器电路，但噪声也会同时被放大，
且成本相对增加不少；此外，若是考虑使用具浮点运算能力的微控制器， 同样地会增加制造成本。
另一方面，已知的以动态感应的空间指向装置目前没有可切换或调整 灵敏度的功能，因此，用户在使用空间指向装置时，当欲调整灵敏度时， 通常必需藉由软件来设定，或是经由硬件设定，但却只能在固定的灵敏度 间切换，造成使用上的不便
发明内容
因此，本发明在于提供一种用于空间指向装置中的空间指向运算处理 方法及其相关空间指向装置。
本发明揭示了一种用于一空间指向装置中提高精确度的空间指向运算 处理方法，包含有感测该空间指向装置的移动情形，以产生一原始感测讯
号；将该原始感测讯号转换为一数字感测讯号；接收一第一余数；根据该 数字感测讯号、该第一余数与一灵敏度，产生一第二余数；以及根据该第 二余数及一增益值，产生该输出控制讯号及一第三余数，并将该输出控制 讯号传送至一电子装置及储存该第三余数。
本发明还揭示了 一种可提高精确度的空间指向装置，包含有一感测器、 一模拟至数字转换器及一微控制运算处理单元，该感测器用来感测该空间
指向装置的移动情形，以产生一原始感测讯号；该模拟至数字转换器，耦 接于该感测器，用以将该原始感测讯号转换为一数字感测讯号；以及该微 控制运算处理单元耦接于该模拟至数字转换器，用以根据该数字感测讯号， 产生一输出控制讯号至一电子装置，该微控制运算处理单元包含有一微处 理器及一储存装置，该微处理器用来执行一程序码以操控该微控制运算处 理单元；以及该储存装置，耦接于该微处理器，用来储存该程序码；其中 该程序码中包含有接收该数字感测讯号及一第一余数；根据该数字感测讯 号、该第一余数与一灵敏度，产生一第二余数；以及根据该第二余数及一 增益值，产生该输出控制讯号及一第三余数，并将该输出控制讯号传送至 该电子装置及储存该第三余数。
图1为本发明实施例的一空间指向装置的示意图。 图2为本发明实施例的一微控制运算处理单元的示意图。 图3为本发明实施例一感测讯号分区处理示意图。 图4为本发明实施例一流程的流程方块图。
附图符号说明
10 空间指向装置
102 感测器
104 模拟至数字转换器微控制运算处理单元
108电子装置
202微处理器
204储存装置
206程序码
40流程
400、402、404、406、 408、 410
412、414、416、418、 420、 422、 424
步骤 步骤
具体实施例方式
请参考图1,图1为本发明实施例的一空间指向装置IO的示意图。空 间指向装置IO可用以提高精确度。空间指向装置10包含有一感测器102、 一模拟至数字转换器104及一微控制运算处理单元106。感测器102用来感 测空间指向装置IO的移动情形，以产生一原始感测讯号S。,.,。模拟至数字转 换器104耦接于感测器102,用以将原始感测讯号&,转换为一数字感测讯 号& 。微控制运算处理单元106耦接于模拟至数字转换器104，用以根据数 字感测讯号&,产生一输出控制讯号&,至一电子装置108。电子装置108 较佳地为一具有运算能力的电子装置，用以根据输出控制讯号^,,来控制 一显示装置上的图形游标或指标的移动，或搭配图形用户介面在该显示装 置上选取物件，或是执行控制的功能。进一步说明微控制运算处理单元106, 请参考图2,图2为本发明实施例的微控制运算处理单元106的示意图。微 控制运算处理单元106包含有一微处理器202及一储存装置204。微处理器 202用来执行一程序码206以操控微控制运算处理单元106。储存装置204 耦接于微处理器202,用来储存程序码206。在空间指向装置10中，微控 制运算处理单元106通过微处理器202执行储存于储存装置204中的程序 码206,可根据数字感测讯号&产生输出控制讯号&,提供电子装置108运 用，从而实现空间指向装置10的功能。关于空间指向装置10的详细运作 方式，将以图4的流程说明。
进一步地，由于在空间指向装置的实际应用中，用户或是空间指向装 置10本身，难免会有一些微小而不必要的晃动或移动，例如人体的抖动或 是因风吹而引起的晃动等人为或环境的现象。因此，为求在小范围位移输出时有更佳的精确度，本发明实施例将所产生的数字感测讯号分三个区间
处理，请参考图3。图3为本发明实施例数字感测讯号&,的分区示意图。其 中，TH,、 TH2分别表示一第一阈值及一第二阈值，因此，数字感测讯号5, 的绝对值大小可分为 一、小于TH!; 二、介于TH!至TH2间；三、大于 TH2,共三个区间，并于此三个区间有对应的处理方式。如图3所示，横轴 以0为中心，两边分别表示不同方向的讯号大小。举例来iJt,由中心向左 可以表示逆时钟方向讯号大小；相对的，由中心向右可以表示顺时钟方向 讯号大小。
值得注意的是，在本发明实施例中，感测器102较佳地为一加速度感 测器或一陀螺仪，然此非本发明的限制，本领域的技术人员可据以作适当 的变化及修饰，只要是能精密检测动作或是位移的感测器即可为本发明实 施例所使用，例如一动作感测器、 一光感测器或一影像撷取器等等。此外， 本发明实施例较佳地可随各种情境或需求，经程序预设多组不同的灵敏度， 且较佳地可通过由空间指向装置IO上的一按键或一开关等方式随意切换运 用。
关于图1中的详细运作方式，请继续参考图4,图4为本发明实施例一 流程40的示意图。流程40可编译为方程式206;其中，T^M^表示一第一 余数，i^7W^表示一第二余数，i 五M^表示一第三余数，G表示一增益值， S、,表示灵敏度。
步骤400:开始。
步骤402:感测器102感测空间指向装置10的移动情形，以产生原始 感测讯号S。,.,。
步骤404:模拟至数字转换器104将原始感测讯号5。,.,转换为数字感测 讯号& 。
步骤406:接收一第一余数i^M,w。
步骤408:判断数字感测讯号&的绝对值大小。
在步骤408会判断数字感测讯号5","的绝对值大小，并依前述如图3所 示的三个区间做处理，请参考以下步骤。当数字感测讯号&,的绝对值大小 介于第 一 阈值TH!至第二阈值TH2间时，可依以下步骤进行
步骤410:执行i ￡M2,w = i ￡Mh., + * Ss /2)。
步骤412:判断第二余数I/^A^」是否大于增益值G。若是，则进行步骤414;若否，则进行步骤416。
步骤414:执行&"' = ^M^/G ,及i^M^ = i ￡M2 //。G 。 步骤416:执行&," =0,及i^M^ =
因此，当数字感测讯号&的绝对值大小介于第一阈值TH,至第二阈值 TH2间时，步骤410先根据数字感测讯号S,"、第一余数i^Mh,与灵敏度&, 产生第二余数i^M^。接着，步骤412至416根据第二余数/ ￡^^及增益 值G，产生输出控制讯号^及第三余数i^Mw,并将输出控制讯号U专送 至电子装置108及储存第三余数i ^y^。
当数字感测讯号的绝对值大小大于第二阈值TH2时，流程40依以下 步骤进行
步骤418:执行肌^,w = i ￡M," +*Ss 。
步骤420:执行S。u, = i ￡M2,,d /G ,及i ￡M3re/ = i ￡M2/W %G 。
因此，步骤418根据数字感测讯号&、第一余数^￡肘,,,与灵敏度5',,产 生第二余数MiW^。步驟420则根据第二余数i^i^。,及增益值G,产生输出 控制讯号l,及第三余数A五Mw,并将输出控制讯号&,传送至电子装置108 及储存第三余数i^M^。
另一方面，当数字感测讯号；的绝对值大小小于第一阈值THi时，可 依以下步骤进行
步骤422:执行& , =0,及A嵐3w =i ￡7Wlv,。
通过流程40，本发明实施例将用来表示空间指向装置IO的移动情形的 讯号，经模拟至数字转换器104转换为数字感测讯号5 ,后，取得前次运算 所储存的余数作为本次运算的第一余数i^M,.、,，并判断数字感测讯号&的绝 对值大小。接着，依前迷图3所示的三个区间做处理，其中此三个讯号区 间中，若数字感测讯号S,。的绝对值大小小于第一阈值TH,部份视为如手的 抖动或是因风吹而引起的晃动，因此在讯号上视为噪声而将其滤除，并将 输出控制讯号设定为O。而在其它两个区间，亦利用余数的保留在运算中以 增加精确度。
值得注意的是，步骤406中的第一余数i 五Mk为空间指向装置10的储 存装置204于前次运算后所储存的第三余数i EM^，即步骤424所表示的意 义。换句话说，通过如步骤414、步骤416、步骤418、步骤420中所得到 的第三余数7^Mw,被储存于储存装置204以供下次运算时使用。如此一来，通过本发明实施例将可有效利用运算的余数信息而提升运算精确度。此外，
本发明实施例较佳地可以设定第 一 阈值TH2等于增益值G 。
另一方面，本发明实施例较佳地可让用户随各种情境或需求，经程序 预设多组不同的灵敏度参数。因此，用户可通过由空间指向装置本身的按 键或开关等方式，随意切换运用，因而可解决用户每次欲调整灵敏度时必 需藉由软件设定，或是经由硬件设定，但却只能在固定的灵敏度间切换的 问题。同时，这样的操作仅需低阶的微控制运算处理装置且不改变输入感 测讯号，即可达到切换灵敏度的效果。
简言之，已知的空间指向装置常使用具有浮点运算能力的高阶微控制 器，其成本相当高。相较之下，本发明实施例采取较低价不具浮点运算能 力的微处理器，但同时在运算处理时，藉由余数的保留来维持其精确度， 达到以低成本维持高性能的目标。
综上所述，本发明实施例可通过保留余数以增进运算精确度，且不需 使用高阶具有浮点运算能力的微处理控制器,此外可经程序预设多组不同 的灵敏度参数让用户随备种情境或需求而变化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均 等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种提高空间指向装置精确度的方法，包含有感测该空间指向装置的移动情形，以产生一原始感测讯号；将该原始感测讯号转换为一数字感测讯号；接收一第一余数；根据该数字感测讯号、该第一余数与一灵敏度，产生一第二余数；以及根据该第二余数及一增益值，产生该输出控制讯号及一第三余数，并将该输出控制讯号传送至一电子装置及储存该第三余数。
2. 如权利要求1的提高空间指向装置精确度的方法，其中根据该数字 感测讯号该第 一余数与该灵敏度产生该第二余数，根据以下运算式来产生 该第二余数廳2,',層,"+ dSs/2)其中，T^vW^表示该第二余数，i^M,、,表示该第一余数，5;表示该数字 感测讯号，5.、.表示该灵敏度。
3. 如权利要求1的提高空间指向装置精确度的方法，其中根据该第二 余数及该增益值产生该输出控制讯号及该第三余数，于该第二余数的绝对 值大小大于该增益值时，根据以下运算式来产生该输出控制讯号其中，5。 ,表示该输出控制讯号，i 五M^表示该第二余数，G表示该增益值。
4. 如权利要求1的提高空间指向装置精确度的方法，其中根据该第二 余数及该增益值产生该输出控制讯号及该第三余数，于该第二余数的绝对 值大小大于该增益值时，根据以下运算式来产生该第三余数廳,,,層2,'//0(7其中，^EM^表示该第三余数，i^M^表示该第二余数，G表示该增益值。
5. 如权利要求1的提高空间指向装置精确度的方法，其中根据该第二 余数及该增益值产生该输出控制讯号及该第三余数，于该第二余数的绝对 值大小小于该增益值时，将该输出控制讯号设定为0，及设定该第三余数等于该第一余数。
6. 如权利要求1的提高空间指向装置精确度的方法，其中根据该数字 感测讯号该第一余数与该灵敏度产生该第二余数，还包含于该感测器讯号的绝对值大小大于该第二阈值时，根据以下运算式来产生一第二余数其中，y^M^表示该第二余数，i^M"表示该第一余数，&,表示该数字 感测讯号，A.表示该灵敏度。
7. 如权利要求6的提高空间指向装置精确度的方法，其中根据该第二 余数及该增益值产生该输出控制讯号及该第三余数，根据以下运算式来产 生该输出控制讯号其中，l,表示该输出控制讯号，i^M^表示该第二余数，G表示该增 益值。
8. 如权利要求6的提高空间指向装置精确度的方法，其中根据该第二 余数及该增益值产生该输出控制讯号及该第三余数，根据以下运算式来产 生该第三余数層w = i ￡M2 //0G其中，i^M^表示该第三余数，i 五M^表示该第二余数，G表示该增益值。
9. 如权利要求1的提高空间指向装置精确度的方法，其中于该数字感 测讯号的绝对值大小介于 一 第 一 阈值至 一 第二阈值间时，根据该数字感测 讯号、该第一余数与该灵敏度，产生该第二余数。
10. 如权利要求9的提高空间指向装置精确度的方法，其中还包含于该 数字感测讯号的绝对值大小小于该第一阔值时，将该输出控制讯号设定为 0，及设定该第三余数等于该第一余数。
11. 如权利要求9的提高空间指向装置精确度的方法，其中该第一阈值 等于该增益值。
12. 如权利要求9的提高空间指向装置精确度的方法，其中该灵敏度依 不同情况而设定。
13. 如权利要求1的提高空间指向装置精确度的方法，其中该第一余数 为空间指向装置于前次运算后所储存的该第三余数。
14. 一种提高空间指向装置精确度的装置，包含有一感测器，用来感测该空间指向装置的移动情形，以产生一原始感测 讯号；一模拟至数字转换器，耦接于该感测器，用以将该原始感测讯号转换 为一数字感测讯号；以及一微控制运算处理单元，耦接于该模拟至数字转换器，用以根据该数 字感测讯号，产生一输出控制讯号至一电子装置，该微控制运算处理单元 包含有一微处理器，用来执行一程序码以操控该微控制运算处理单元；以及 一储存装置，耦接于该微处理器，用来储存该程序码；其中该程序码 中包含有接收该数字感测讯号及一第一余数；根据该数字感测讯号、该第一余数与一灵敏度，产生一第二余数；以及根据该第二余数及一增益值，产生该输出控制讯号及一第三余数，并 将该输出控制讯号传送至该电子装置及储存该第三余数。
15. 如权利要求14的装置，其中该程序码根据以下运算式来产生该第二 余数層w =層,.、.,+ (W2)其中，；^M^表示该第二余数，i 五M^表示该第一余数，5, 表示该数字 感测讯号，S、,表示该灵敏度。
16. 如权利要求14的装置，其中该程序码于该第二余数的绝对值大小大 于该增益值时，根据以下运算式来产生该输出控制讯号=層2,其中，5。,,,表示该输出控制讯号，i^M^表示该第二余数，G表示该增 益值。
17. 如权利要求14的装置，其中该程序码于该第二余数的绝对值大小大 于该增益值时，根据以下运算式来产生该第三余数其中，i 五M^表示该第三余数，i^M^表示该第二余数，G表示该增益值。
18. 如权利要求14的装置，其中该程序码于该第二余数的绝对值大小小 于该增益值时，将该输出控制讯号设定为0，及设定该第三余数等于该第一 余数。
19. 如权利要求14的装置，其中该程序码还包含于该感测器讯号的绝对 值大小大于该第二阈值时，该程序码根据以下运算式来产生该第二余数其中，i^M^,表示该第二余数，^￡^/,,,表示该第一余数，S,"表示该数字 感测讯号，S,表示该灵敏度。
20. 如权利要求19的装置，其中该程序码根据以下运算式来产生该输出 控制讯号其中，S柳表示该数字感测讯号，i 五M^表示该第二余数，G表示该增 益值。
21. 如权利要求19的装置，其中该程序码根据以下运算式来产生该第三 余数其中，i^M^表示该第三余数，i 五M^表示该第二余数，G表示该增益值。
22. 如权利要求14的装置，其中于该数字感测讯号的绝对值大小介于一 第一阈值至一第二阈值间时，根据该数字感测讯号、该第一余数与该灵敏 度，产生该第二余数。
23. 如权利要求22的装置，其中该程序码还包含于该数字感测讯号的绝 对值大小小于该第一阈值时，将该输出控制讯号设定为0,及设定该第三余 数等于该第一余数。
24. 如权利要求22的装置，其中该第一余数为该微控制运算处理单元于 前次运算所储存的该第三余数。
25. 如权利要求22的装置，其中该第一阈值等于该增益值。
全文摘要
一种提高空间指向装置精确度的方法及装置。其中用于一空间指向装置中提高精确度的空间指向运算处理方法，包含有感测该空间指向装置的移动情形，以产生一原始感测讯号；将该原始感测讯号转换为一数字感测讯号；接收一第一余数；根据该数字感测讯号、该第一余数与一灵敏度，产生一第二余数；以及根据该第二余数及一增益值，产生该输出控制讯号及一第三余数，并将该输出控制讯号传送至一电子装置及储存该第三余数。
文档编号G06F3/033GK101625604SQ20081008599
公开日2010年1月13日 申请日期2008年7月8日 优先权日2008年7月8日
发明者何岳升 申请人:华硕电脑股份有限公司