字母数字键区的制作方法

字母数字键区的制作方法
【专利摘要】本发明涉及字母数字键区。一种用于在航空电子触摸屏显示器上显示的虚拟键盘，包括按字母顺序的连续键的第一集群以及包括按字母顺序连续键的第二集群，第二集群与第一集群分离。该虚拟键盘还包括在第一和第二集群之间的至少一个视觉标记。
【专利说明】字母数字键区

【技术领域】
[0001] 本文所述实施例一般地涉及字母数字键区（keypad)，并且更具体地涉及用于在航 空电子显示系统中使用的小格式触摸屏类型的字母数字键区。

【背景技术】
[0002] 已观察到在小格式触摸屏的背景下，使用标准QWERTY键区的数据输入比其在使 用其大格式对等物时更易出错。用于此更普遍的出错率的主要原因是QWERTY要求包括每 行十个键的布局。因此，在纵向模式（portrait mode)下的小格式触摸屏的情况下，每个单 独键的宽度不大于约九毫米。这明显小于与低目标获取出错率相关联的最小键尺寸（即约 十六毫米)。该问题在部署在飞机上(例如结合到飞行航空电子系统中）的小格式触摸屏的 情况下被加剧，尤其是当在使得数据输入易于遭受错误和与不适当数据输入相关联的影响 (其中最小的是飞行员受挫）的紊流条件中飞行时。当一个人考虑到诸如QWERTY之类的已 知键区是针对增加的速度(例如每分钟字数）和较大键区而非针对改善的准确度(尤其是在 紊流条件下)而设计的时候，这是可以理解的。一个简单的解决方案是提供一种连续字母键 区；然而，此类键区尽管有其简单的布局，但难以使用，尤其是在由于键区的拥挤性质而引 起的小于期望的条件下。也就是说，将特定对象定位于具有在很大程度上相同的特征的紧 密集群对象布置中可能是有问题的。
[0003] 鉴于前述内容，将期望提供一种可用满足最小宽度要求(即16_)的按钮来实现以 降低数据输入出错率的键区。还将期望的是提供一种显著地减少环境紊流的影响并采用直 观地促进对期望字母或数字键进行定位的中心设计的键区，因此改善诸如存在于航空电子 环境中的小格式背景下的数据输入体验；即3. 5 - 4. 0英寸宽的触摸屏。


【发明内容】

[0004] 提供本
【发明内容】
是为了以简化型式来介绍下面将在【具体实施方式】中进一步描述 的概念的选择。本
【发明内容】
并不意图识别要求保护的主题的关键特征或必要技术特征，其 也不意图被用作确定要求保护的主题的范围的辅助。
[0005] 本文所述的实施例布置键区，使得字母和数字键被按照自然连续顺序布置，其中， 整组的键被划分成较小自然连续群组或提供到存在于较小群组中的字母/数字范围的认 知映射的集群。这借助于视觉提示或标记法来实现，其还提供相应集群相对于预定键的定 向检测。因此，由于存在每个空间定向集群和字母范围的自然认知映射，所以利用了用户在 智力上将目标键与特定集群相关联的自然能力。这不仅减少了与找到特定键相关联的搜索 时间和与之相关联的努力，而且降低了目标获取出错率。
[0006] 鉴于前述内容，提供了一种用于在航空电子显示系统触摸屏上显示的虚拟键盘， 其包括按字母顺序的连续键的第一集群以及包括按字母顺序连续键的第二集群，第二集群 与第一集群分离。
[0007] 还提供了一种用于减少与经由具有顶部部分、中间部分以及底部的航空电子触摸 屏接口显示器上的多个虚拟输入按钮来输入数据相关联的错误的方法。字母数据被经由第 一和第二并排的各组键输入，每个群组包括堆叠的多个水平行的虚拟字母键，第一和第二 组的字母键位于顶部部分中。数字数据是经由第一和第二并排的各组虚拟数字键输入的， 第一和第二组虚拟数字键中的每一个由位于中间部分中的堆叠的各行数字按钮组成。借助 于位于显示器的底部部分的多个虚拟控制键来控制该显示器。
[0008] 此外提供了一种用于在具有顶部部分、中间部分以及底部且包括虚拟字母、数字 以及控制键的航空电子触摸屏显示器上显示的虚拟键盘，包括第一和第二五行、并排的各 组虚拟字母键、第一和第二两行、并排的各组虚拟数字键，第一和第二两行群组位于第一和 第二五行群组下面、以及定位于第一和第二两行的各组虚拟数字键下面的多个虚拟控制 键。

【专利附图】

【附图说明】
[0009] 当结合以下各图来考虑时，通过参考详细描述和权利要求可得出对本主题的更完 整理解，其中，相同的附图标记遍及各图指的是类似元件。
[0010] 图1是包括触摸屏显示器的飞机驾驶舱显示系统的框图； 图2图示出根据实施例的字母键盘； 图3图示出根据另一实施例的字母键盘； 图4图示出根据又一实施例的字母键盘； 图5图示出根据另一实施例的字母键盘； 图6图示出根据另一实施例的字母键盘； 图7图示出根据另一实施例的字母键盘；以及 图8图示出根据另一实施例的字母键盘。

【具体实施方式】
[0011] 以下详细描述本质上仅仅是示例性，并且并不意图限制本申请的主题及其使用。 此外，并不意图受到在前述【背景技术】或以下详细描述中提出的任何理论的约束。所述系统 和方法的示例性实施例可在各种运输模式下使用；例如小汽车、卡车、船等。另外，在本文 中出于解释的目的提出的是飞机中的实施方式的优选实施例。然而，应认识到本阐明的示 例实施例仅仅是示例和用于实现用于显示视觉飞行参考点的新型系统和方法的指导。同样 地，在本文中提出的示例意图为非限制性的。
[0012] 在本文中可以根据功能和/或逻辑块部件并参考可以由各种计算部件或设备执 行的操作、处理任务以及函数的符号表示来描述技术和工艺。应认识到的是被配置成执行 指定功能的任何数目的硬件、软件和/或固件部件可实现图中所示的各种块部件。例如，系 统或部件的实施例可以采用各种集成电路部件，例如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑 元件、查找表等，其可以在一个或多个微处理器或其他控制装置的控制下执行多种功能。
[0013] 以下描述可参考被"耦合"在一起的元件或节点或特征。除非以其他方式明确地 说明，如本文所使用的"耦合"意指一个元件/节点/特征被直接地或间接地接合到另一元 件/节点/特征(或直接地或间接地与之通信)，并且不一定是机械地。因此，虽然附图可描 述元件的一个示例性布置，但在所描述主题的实施例中可存在附加中间元件、设备、特征或 部件。另外，在以下描述中还可仅仅出于参考的目的使用某些术语，并且因此其并不意图是 限制性的。
[0014] 为了简洁起见，在本文中可以不详细地描述与系统（以及系统的单独操作部件）的 图形和图像处理、导航、飞行规划、飞机控制及其他功能性方面有关的常规技术。此外，包含 在本文中的各种图中所示的连接线意图表示各种元件之间的示例性功能关系和/或物理 耦合。应注意的是在本主题的实施例中可以存在许多替换或附加功能关系或物理连接。
[0015] 图1描述了飞机显示系统100的示例性实施例。在示例性实施例中，显示系统100 在没有限制的情况下包括用于显示虚拟键盘103的显示设备102、导航系统104、通信系统 106、飞行管理系统（FMS) 108、控制器112、图形模块114、用户接口 110以及被适当地配置 成支持图形模块114和显示设备102的操作的数据库116,如下面更详细地描述的。导航系 统104可以包括惯性参考系统118、导航数据库120和用于以众所周知的方式从外部源接收 导航数据的一个或多个无线接收机122。
[0016] 应理解的是图1是用于说明和容易描述的目的的显示系统100的简化表示，并且 并不意图以任何方式限制本主题的应用或范围。在实践中，显示系统100和/或飞机将包 括用于提供附加功能和特征的许多其他设备和部件，如在本领域中将认识到的。例如，显示 系统100和/或飞机可以包括被耦合到飞行管理系统108和/或控制器112以便获得和/ 或提供可在显示设备102上显示的实时飞行相关信息的一个或多个航空电子系统(例如， 天气系统、空中交通管理系统、雷达系统、交通避免系统)。
[0017] 在示例性实施例中，显示设备102被耦合到图形模块114。图形模块114被耦合到 处理架构112,并且处理架构112和图形模块114被合作地被配置成在显示设备102上显 示、呈现或以其他方式传送VRP的图形表示或图像。如先前所述，导航系统104包括惯性参 考系统118、导航数据库120以及至少一个无线接收机122。惯性参考系统118和无线接收 机122为控制器112提供分别地从在主机飞机的机上和外部的源导出的导航信息。更具体 地，惯性参考系统118为控制器112提供描述由在飞机上部署的许多运动传感器(例如，力口 速度计、陀螺仪等）监视的主机飞机的各种飞行参数(例如，位置、定向、速度等）的信息。通 过比较，并且如图1中所指示的，无线接收机122从在飞机外部的各种源接收导航信息。这 些源可以包括各种类型的导航辅助设备(例如，全球定位系统、非定向无线电信标、甚高频 全向无线电航向信标设备（V0R)等)、基于地面的导航设施(例如，空中交通管制中心、终端 雷达进场控制设施、飞行服务站以及控制塔）以及基于地面的导引系统(例如，仪表着陆系 统)。在某些情况下，无线接收机122还可以周期性地从相邻飞机接收自动相关监视一广播 (ADS-B)数据。在特定实施方式中，无线接收机122采取具有全球导航卫星系统能力的多模 式接收机(MMR)的形式。
[0018] 导航数据库120包括存储在其中的各种类型导航相关数据。在优选实施例中，导 航数据库12是由飞机承载的机上数据库。导航相关数据包括各种飞行计划相关数据，诸 如，例如且在没有限制的情况下：用于地理航线点的位置数据；航线点之间的距离；航线点 之间的踪迹；与不同机场有关的数据；导航辅助设备；障碍物；专用空域；行政区边界；通 信频率；以及飞机进场信息。
[0019] 控制器112被耦合到导航系统104以便获得关于飞机操作的实时导航数据和/或 信息以支持显示系统100的操作。在示例性实施例中，通信系统106被耦合到控制器112并 被配置成支持到和/或来自飞机的通信，如在本领域中认识到的。控制器112还被耦合到 飞行管理系统108,其进而也可以被耦合到导航系统104和通信系统106以便向控制器112 提供关于飞机的操作的实时数据和/或信息以支持飞机的操作。在示例性实施例中，用户 接口 110被耦合到控制器112,并且用户接口 110和控制器112被合作地配置成允许用户与 显示设备102和显示系统100的其他元件相交互，如下面更详细地描述的。
[0020] 在示例性实施例中，显示设备102被实现为电子显示器，其被配置成在图形模块 114的控制下以图形方式显示飞行信息或与飞机操作相关联的其他数据。在示例性实施例 中，显示设备102位于飞机的驾驶舱内。将认识到的是虽然图1示出了单个显示设备102， 但在实践中，在飞机上可存在附加显示设备。在示例性实施例中，用户接口 110也位于飞 机的驾驶舱内并适合于允许用户（例如，驾驶员、副驾驶员或机组成员）与显示系统100的 其余部分相交互且使得用户能够选择在显示设备102上显示的内容，如下面更详细地描述 的。在各种实施例中，可将用户接口 110实现为键区、触控板、键盘、鼠标、触摸屏、操纵杆、 旋钮、扩音器或适合于从用户接收输入的另一适当设备。在优选实施例中，用户接口 110可 以是触摸屏、光标控制设备、操纵杆等。
[0021] 在示例性实施例中，导航系统104被配置成获得与飞机的操作相关联的一个或多 个导航参数。可将导航系统104实现为全球定位系统（GPS)、惯性参考系统（IRS)或基于无 线电的导航系统(例如，VHF全向无线电航向信标（V0R)或远程导航辅助（L0RAN))，并且可 包括一个或多个导航无线电或其他传感器，其被适当地配置成支持导航系统104的操作， 如将在本领域中将认识到的。在示例性实施例中，导航系统104能够获得和/或确定飞机 的即时位置，亦即飞机的当前位置(例如经度和纬度）和用于飞机的高度或地面以上水平。 导航系统104还可获得和/或确定飞机的航向（S卩，飞机相对于某个参考正在行进的方向）。
[0022] 在示例性实施例中，通信系统106被适当地配置成支持飞机与另一飞机或地面位 置(例如，空中交通管制)之间的通信。在这方面，可使用无线电通信系统或另一适当数据链 路系统来实现通信系统106。在示例性实施例中，飞行管理系统108 (或者，替换地，飞行管 理计算机）位于飞机上。虽然图1是显示系统100的简化表示，但在实践中，可以在必要时 将飞行管理系统108耦合到一个或多个附加模块或部件以便以常规方式支持导航、飞机计 划及其他飞机控制功能。
[0023] 控制器112和/或图形模块114在示例性实施例中被配置成在显示设备102上显 示和/或呈现关于VRP的信息以允许用户（例如，经由用户接口 110)来审查飞机计划的各 种方面(例如，估计的飞行时间、上升/下降速率、飞行水平和/或高度等)。控制器112 - 般地表示被配置成促进导航地图在显示设备102上的显示和/或呈现并执行下面更详细地 描述的附加任务和/或功能的硬件、软件和/或固件部件。根据本实施例，可用被设计成执 行本文所述功能的通用处理器、内容可寻址存储器、数字信号处理器、专用集成电路、现场 可编程门阵列、任何适当的可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件部件或其任何 组合来实施或实现控制器112。还可以将控制器112实现为计算设备的组合，例如数字信号 处理器和微处理器、多个微处理器、与数字信号处理器核相结合的一个或多个微处理器或 任何其他此类配置的组合。在实践中，控制器112包括处理逻辑，其可被配置成执行与显示 系统100的操作相关联的功能、技术以及处理任务，如下面更详细地描述的。此外，可直接 地用硬件、用固件、用由控制器112执行的软件模块或用其任何实际组合来体现结合本文 公开的实施例所述的任何方法或算法的步骤。
[0024] 图形模块114 一般地表示被配置成控制导航地图在显示设备102上的显示和/或 呈现并执行下面更详细地描述的附加任务和/或功能的硬件、软件和/或固件部件。在示 例性实施例中，图形模块114访问被适当地配置成支持图形模块114的操作的一个或多个 数据库116,如下所述。在这方面，数据库116可包括地形数据库、天气数据库、飞行计划数 据库、障碍数据库、导航数据库、地理政治数据库、终端空域数据库、专用空域数据库或用于 在显示器102上呈现和/或显示内容的其他信息，如下所述。将认识到的虽然图1出于说 明和容易描述的目的示出了单个数据库116,但在实践中，在显示系统100的实际实施例中 将可能存在许多数据库。
[0025] 在下述各种实施例中，触摸屏键区包括布置成自然字母序列（由于上述原因）且 分组或子集群的键，如下面将描述的，使得用户能够清楚地区分图形对象(在该情况中为字 母)。
[0026] 图2图示出根据第一实施例的字母键盘。其分别地包括第一和第二集群202和 204以及子集群或行206、208、210和212。集群202中的字母是按自然字母顺序布置的，并 且按行包括：在行206中的A、B、C、D ;在行208中的E、F、G ;在行210中的Η、I、J、K ;以及 在行212中的L、Μ、N。类似地，集群204中的字母是按照字母顺序布置的，并且按行包括： 在行206中的0、P、Q、R ;在行208中的S、T、U ;在行210中的V、W、X、Y ;以及在行212中的 Z。SPACE键也被包含在集群204、行212中。如能够看到的，每个集群中的第一个和最后一 个字母键；即集群202中的A和N及群组204中的0和Z在视觉上与其余键区别开以进一 步在视觉上识别集群A至N和0至Z。SPACE键也被在视觉上区别。
[0027] 图3、4和5图示出附加实施例，其中的每一个被设计成用于增加易用性、更大速 度、更高准确度以及所要求注意力集中水平的降低，尤其是在强紊流的时段期间。例如，图 3中的键盘300提供有垂直提示或标记302和304,因此提供集群202 (A- N)与集群204 (〇一Z)之间的划分。
[0028] 图4中所示的键盘400提供有垂直标记302和304,如在图3中的情况一样，并且 还有水平标记402和406,因此产生象限QI (右上)、QII (左上)、QIII (右下）以及QIV (左 下)。这些包括主要集群A- N和0-Z和次要、对称取向集群A- G (在Q1中）、H- N (在Q2 中）、0- U (在Q3中）和V-Z (在Q4中）。图5中所示的键盘包括垂直标记302和304及 水平标记402和406 ;然而，在这种情况下，主要集群A- N和0- Z每个由第一和第二字母 连续行组成。再次地，子集群A- G (在Q1中）、Η-N (在Q3中）、0-U (在Q2中）和V-Z (在 Q4)中被对称地定向。
[0029] 如前所述，众所周知的QWERTY键盘要求标准布局，其包括由至少十个键组成的 行，导致小到约九毫米的按钮宽度。与窄键相关联的触摸不准确导致许多错误(例如百分之 4至5)。图6图示出结合了上文结合图2- 5所述的某些原理的字母数字键盘600(例如触 摸屏）键盘的第一实施例。键盘600包括标准数字4x4键区602,包括键和"/"键。数 字键区位于键盘600的上部中。键盘600的下部包括连续字母键区，其包括被垂直标记608 和610分离的第一字母集群604 (A - M)和第二字母集群606 (N - Z)。第一集群604由三 个列（A- D、L);(E- G、M)以及（H - K)组成。第二集群606同样地由三个列（N - Q);(R- T、Y)以及（U - Z)组成。如能够看到的，字母L和Μ形成集群604中的底行，并且Y和Z形 成集群606中的底行。字母A、M、N和Z在视觉上与其余字母区别开。一组控制键位于数字 键区602与键盘的侧面之间；即在左侧的CNCL 612 (取消）或CLR ALL 614 (全部清除）和 在右侧的OK 616和CLR 618 (清除)。SPACE键620位于键盘600的底部处。
[0030] 由于结合图6所示和所述的键区中的字母键以使得要求用于对目标字符进行定 位的最小努力的方式分布，所以已发现平均出错率减小至百分之2和3之间。
[0031] 图7图示出结合了上文结合图2- 5所述的某些原理的字母数字键盘700的另一 实施例。键盘700包括先前结合图6所述类型的标准数字4X4矩阵702。在这种情况下， 数字键区702位于键盘700的下部区域中。控制键712、714、716和718以及SPACE键720 位于矩阵702周围；即键712和714在数字矩阵702的左侧，键716和718在数字矩阵702 的右侧，并且SPACE键720在数字矩阵702以上。
[0032] 在SPACE键720以上并占据键区700的上部区域是由被标记708和710分离的第 一字母集群704 (A - M)和第二字母集群706 (N - Z)组成的键区的连续字母部分。第一集 群704由交替的三个和两个字母的行组成；S卩（A、B、C) ;(D、E) ;(F、G、H) ;(I、J);以及（K、 L、M)。第二集群由交替的三个和两个字母的行组成；S卩（N、0、P);(Q、R);(S、T、U);(V、W) ; 以及（X、Y、Z)。通过使字母键移位至屏幕的上部并将其布置成在每个集群中包括水平连续 行，可实现速度（即每分钟字）方面的已证明改善。如果期望的话，可通过将字母A、Μ、Ν和 Ζ在视觉上与其他字母区别开以帮助用户对标记和字母进行定位来实现进一步改善。
[0033] 图8图示出字母键盘800的另一实施例。在本实施例中，控制键812、814、816和 818在近似键盘的底部处被分组。上字母键区类似于图7中所示的，即其包括被标记808和 810分离的第一和第二字母连续集群804和806。集群804和806的组成与图7中的集群 703和706的组成相同，只是字母Α、Μ、Ν和Ζ被与其余字母在视觉上区别开(例如按色彩)。
[0034] 数字键区包括被标记826分离的第一和第二数字集群822和824。集群822包括第 一和第二数字连续行：1、2、3和4、5、6。集群824包括第一、数字连续行7、8、9和包含"/"、 0和"的第二行。如能够看到的，数字键盘位于字母集群804和806下面；即在键区800 上的中间位置中，因此增加对这些键的可及性。控制键812、814、816、818和818位于数字 键区824下面；即在键盘的底部附近。此外，本实施例提供这样的优点，即字母键和数字键 两者都水平地排序，提供视觉和认知一致性。结果，出错率已被降低至约百分之一。
[0035] 因此，已提供了一种特别适合于与航空电子系统相结合地用作触摸屏键区的键 盘。键盘优化视觉特性、认知特性以及电动机动态，减少其要对特定键进行定位所花费的时 间并因此增加文本输入速度。减少了认知和身体疲劳，因为减少了总目标获取时间。键集 群的使用导致快速获悉，其转化为更快的文本输入速度和准确度。这部分地由于触摸键的 任务被划分成朝着键区子区域移动手指和当手指充分地接近于子区域以上的屏幕时对期 望键进行定位；即通过认知字母至子区域映射而非常快速地对子区域进行定位。最后，较大 子区域使得用户能够不完全专心于屏幕，直至手指充分地接近对应于特定子区域的屏幕区 域。这降低了要求的注意力集中水平和因此的总体视觉和身体工作负荷。
[0036] 虽然在本发明的前述详细描述中已提出了至少一个示例性实施例，但应认识到的 是存在许多的变体。还应认识到的是一个或多个示例性实施例仅仅是示例，并且并不意图 以任何方式限制本发明的范围、可适用性或配置。相反，前述详细描述将为本领域的技术人 员提供用于实现本发明的示例性实施例的常规路线图。应理解的是在不脱离如在所附权利 要求中所阐述的本发明的范围的情况下对在示例性实施例中所述的元件的功能和布置方 面进行各种修改。
【权利要求】
1. 一种用于在航空电子触摸屏显示器上显示的虚拟键盘，包括： 按字母顺序连续键的第一集群；以及 包括按字母顺序连续键的第二集群，所述第二集群与所述第一集群分离。
2. 权利要求1所述的虚拟键盘，还包括在所述第一和第二集群之间的至少一个视觉标 记。
3. 权利要求2所述的虚拟键盘，其中，所述第一和第二集群被相互并排地设置，并且还 包括用于在视觉上分离所述第一和第二集群的垂直定向视觉标记。
4. 权利要求3所述的虚拟键盘，还包括用于分别地将所述第一和第二集群中的每一个 在视觉上划分成第一和第二上象限I和II以及第一和第二下象限III和IV的第一和第二 水平标记。
5. 权利要求4所述的虚拟键盘，其中，所述第一和第二水平标记将所述第一和第二集 群中的每一个二等分成上半和下半。
6. 权利要求3所述的虚拟键盘，其中，所述第一和第二集群中的每一个包括第一、第 二、第三和第四行，每行包含至少一个字母。
7. -种用于在航空电子触摸屏显示器上显示的虚拟键盘，该键盘具有顶部部分、中间 部分以及底部，并包括虚拟字母、数字以及控制键，包括： 虚拟字母键的第一和第二五行、并排集群； 虚拟数字键的第一和第二两行、并排集群，所述第一和第二两行群组位于第一和第 二五行群组下面；以及 多个虚拟控制键，位于虚拟数字键的第一和第二两行群组下面。
8. 权利要求7所述的虚拟键盘，其中，五行群组中的每行被布置成水平字母序列。
9. 权利要求8所述的虚拟键盘，其中，所述字母A、M、N和Z是用第一色彩显示，并且其 余字母是用第二色彩布置。
10. 权利要求8所述的虚拟键盘，其中，五行群组中的各行交替地在长度上为三个字母 和两个字母。
【文档编号】G06F3/023GK104063066SQ201410101919
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年3月19日 优先权日:2013年3月19日
【发明者】A.N.卡瓦尔卡 申请人:霍尼韦尔国际公司