对交互表面的撞击进行定位的装置、相应的设施、方法和计算机程序与流程

本发明涉及通过分析从撞击传播的机械行波的传播时间差对交互表面的撞击进行定位的装置。本发明还涉及包括该装置的设施、实施它的方法、以及相应的计算机程序。

已知许多带有交互表面的物体，尤其是显示装置、移动电话、或其它便携式个人数字助理装置。它们的接口一般为平面和矩形屏幕，用户可以借助投射器(projectile)、触控笔、甚至手指与该屏幕互动。但是，要指出的是，本发明更广泛地适用于具有能够使来自撞击的机械行波传播的交互表面的任何类型的物体，该表面不一定是平面的，也不一定是矩形轮廓的。

交互表面是指，当承受撞击如触摸、接触力、机械脉冲或碰撞之类时，能够改变材料的静态和动态弹性意义上的形状的二维或三维表面，从而因此允许从撞击发生的定位处起的、可借助换能器检测的机械行波，尤其是表面声波的传播。表面的形变可以是肉眼不可觉察的亚毫米。塑料、玻璃或金属表面是适当的。

带有交互表面的已知物体中的每个物体包括借助一种或多种检测技术对撞击定位的装置。降低制造成本并减小体积的强烈趋势旨在只考虑使用有限数量传感器的最简单技术。因此本发明更准确地涉及实施检测在交互表面中的机械行波的传播(尤其是借助压电换能器类型的检测器)的技术的定位装置。

背景技术：

专利us7,345,677b2中公开了第一种方案。该方法基于通过学习来了解撞击位置。所实施的该方案使用至少一个测量的声学信号与称做“签名组”的参照组之间的交叉相关性，所述至少一个测量的声学信号来自于对由物体的交互表面上的撞击产生的声波的检测，所述参照组包括预先记录的脉冲声学响应，每个响应与希望将其与功能相关联的预定位置有关，并在该撞击被带到该位置时识别该位置。

例如专利us8,330,744b2中公开了第二种方案，该方案包括测量撞击对规律发射到交互表面中的、与该撞击无关的机械行波的传播的干扰。该方案被认为比前面的方案更准确且可靠，尤其是为了定性或跟踪撞击，但是它也建立在通过学习了解撞击位置的基础之上。

这两个方案具有依赖这种学习的缺点，该学习可能实施复杂，同时在环境或交互表面变化的情况下很快不能利用。它们还需要相当大的计算能力。

第三个更老的方案建立在测量朝向多个压电检测器的、由撞击产生的波束(wavepacket)的运送时间差并借助预先建立的数学公式确定性地计算波束发射源位置的基础之上。因此，该方案需要撞击定位装置，该装置包括：

-抵靠交互表面布置和分布的至少三个换能器，用于捕获在交互表面传播的机械行波，并将所述机械行波转换为电信号，和

-与所述换能器连接以便接收所述换能器的电信号的电子中央单元，该单元被编程为在接收的电信号中识别的撞击检测时刻的基础上，通过分析来自于撞击的机械行波朝向所述换能器的传播的时间差来在交互表面中对撞击进行定位。

整体上说，这样就可对手指或尖端物品(如投射器或触控笔)的撞击进行定位，因为尖端物品因此是脉冲的发射器。但是用这个尽管很简单但相当老的技术很难达到良好的定位精确度，尤其是超过交互表面的一定尺寸，或者当撞击强度较弱时，因为在传送给电子中央单元的电信号中精确识别撞击检测时刻是很困难的。

例如，如果识别撞击检测时刻的方法建立在由换能器返回的信号超过预定阈值的基础之上，则一旦返回信号幅度不同就产生测量误差，这在考虑到行波普遍强烈衰减以及撞击与不同换能器之间的距离不同的情况下是不可避免的。在由距撞击最远离的换能器返回的衰减最大的信号中，撞击检测时刻被延迟。另外，预定阈值必须对所有换能器是共同的，因为不能先验地对撞击定位做任何假设，并且因此不能先验地对返回信号的相应幅度做任何假设。为了避免对环境噪音的任何错误检测，预定阈值一般选择为几十毫伏。

具体地说，对钢制交互表面，波的上升信号的斜率约为80mv/μs。如果两个换能器的两个信号之间的幅度差为二的因数(第一信号的上升斜率为80mv/μs)，因此，对20mv的触发阈值，误差约为250ns。波以5500m/s的速度传播，这导致约1.5mm的定位误差。

实际上，为了减小定位误差，可以在换能器的输出处实现宽带预放大、平方、峰检测、积分(借助换能器输出处的强电阻)、以及选择性频率放大，例如专利6,933,930b2中所教导的。因此在基于获得能量阈值的检测的情况下，得到更强的返回信号幅度，并更好地适应后续处理。但是，当撞击接近边缘时(此时换能器形成顶点，因为信号之间的幅度差较大并且积分时间不同)仍存在较大测量误差。因此，us6,933.930b2教导了通过考虑评价所述差异以便从检测时刻减去所述差异来校正这些积分时间。但是，所导致的尤其需要模拟/数值转换的处理是相当复杂和不健壮的。

专利us6,367,800b1提出以25khz为中心的共振阶段后的放大，这允许在给定的频率上放大信号。该方法可能是非常精确的，但是不健壮的。共振频率的选择使系统对信号的频率剖面(frequencyprofile)变化敏感，信号的频率剖面可能随撞击的能量、它的方向和撞击来源的物体的性质而变化。

至于在任何处理和可能的标准化之前使换能器的输出处的信号数字化的方法，例如专利us7,088,0347b2中所教导的，问题在于，考虑到机械行波在交互表面中的速度，所述方法需要非常高的模拟/数字转换频率以及存储能力和计算能力。

因此希望设计可以至少部分克服上述问题和约束的撞击定位装置。

技术实现要素：

因此提出一种对交互表面的撞击进行定位的撞击定位装置，所述交互表面能够使来自于撞击的机械行波传播，所述撞击定位装置包括：

-抵靠交互表面布置并分布的至少三个换能器，被设计为捕获在交互表面中传播的机械行波，并将所述机械行波转换为电信号，和

-与所述换能器连接以便接收所述换能器的电信号的电子中央单元，被编程为在接收到的电信号中识别的撞击检测时刻的基础上，通过分析来自于撞击的机械行波朝向所述换能器的传播的时间差来在交互表面中对撞击进行定位，

其中，所述电子中央单元被编程为：

-从第一时刻触发撞击检测，在所述第一时刻，接收到的电信号中的至少一个电信号的至少一个m阶导数超过非零预定阈值，其中m为正整数或零，和

-在触发撞击检测后：

·对从每个换能器接收到的每个电信号，确定在第一时刻之后的该电信号的至少一个n阶导数第一次过零的至少一个第二时刻，其中n为正整数或零，和

·对从每个换能器接收到的每个电信号，从所确定的所述至少一个第二时刻中识别该电信号中的至少一个撞击检测时刻。

实际上，已经令人吃惊地发现，尽管由换能器返回的信号的上升斜率高度取决于撞击与换能器之间的距离，但是然后当信号或者它们的相继导数超过预定阈值时，信号或者它们的相继导数第一次过零时不是这种情况。因此，如上所述在两个简单阶段中进行操作，可以健壮的方式在由换能器返回的信号中识别撞击检测时刻。另外注意到，可以在模拟信号上实现超过阈值和过零检测，使得实施本发明不需要模/数转换。

以可选的方式，每个换能器是具有并联安装的输出负载和电容器的压电传感器，使得：

-输出负载是纯电阻的，并且在来自撞击的机械行波的平均频率下，所述输出负载的阻抗小于电容器的阻抗的十分之一，或者

-输出负载包括作为电流-电压转换器安装的运算放大器。

还以可选的方式，所述电子中央单元被编程为通过在预定的最大持续时间期间，存储来自于至少一个比较器的至少一个信号的采样值来触发撞击检测，所述比较器将从每个换能器接收到的每个电信号的所述至少一个n阶导数与零进行比较。

还以可选的方式，所述电子中央单元被编程为：

-对从每个换能器接收的每个电信号确定该电信号的多个n阶导数的第一次过零的多个第二时刻，0≤n≤n，其中n严格为正，

-对从每个换能器接收到的每个电信号，从所确定的第二时刻识别该信号中的多个撞击检测时刻，和

-通过平均值和/或真实度标准的优化，从中导出撞击的多个可能定位并确定最终定位。

还以可选的方式，根据本发明的撞击定位装置可包括抵靠交互表面布置并分布的至少四个换能器，其中，所述电子中央单元还被编程为：

-根据撞击的至少一个确定的定位，通过了解机械行波在交互表面中的传播速度，几何上确定由换能器中的每个换能器检测撞击的期待的理论时刻，

-将检测撞击的理论时刻与识别出的撞击检测时刻进行比较，和

-从中导出所述至少一个定位的真实度值。

还提出一种体育射击设施，包括：

-具有交互表面的靶子，

-根据本发明的撞击定位装置，用于确定对靶子的交互表面的撞击的撞击定位值，

-存储所述撞击定位值的存储服务器，

-发射器，用于从定位装置的中央电子装置向存储服务器传送撞击定位值，和

-电话或个人数字助手便携装置，该装置设置有下载和处理由所述服务器存储的撞击定位值的至少一部分的软件应用，以便将它们呈现给用户。

还提出一种射箭设施，包括：

-具有交互表面的靶子，

-根据本发明的撞击定位装置，和

-至少一个箭，所述箭的旨在达到靶子的交互表面的端部设置有碰撞缓冲包头。

以可选的方式，所述靶子包括：

-例如由麦秸或致密泡沫构成的第一板，所述靶子的标记显示在所述第一板的前表面上，和

-抵靠所述第一板的前表面布置的第二透明保护板，该第二透明保护板包括所述交互表面，并具有允许相对所述靶子的标记对准中心的可视标记。

还提出一种对交互表面的撞击进行定位的撞击定位方法，所述交互表面能够使来自于撞击的机械行波传播，所述撞击定位方法包括如下步骤：

-借助于抵靠交互表面布置并分布的至少三个换能器，捕获在交互表面中传播的机械行波，并将所述机械行波转换为电信号，和

-借助于与所述换能器连接以便接收所述换能器的电信号的电子中央单元，在接收到的电信号中识别的撞击检测时刻的基础上，通过分析来自于撞击的机械行波朝向所述换能器的传播的时间差来在交互表面中对撞击进行定位，

对撞击进行定位包括如下步骤：

-从第一时刻触发撞击检测，在所述第一时刻，由电子中央单元接收到的电信号中的至少一个电信号的至少一个m阶导数超过非零预定阈值，其中m为正整数或零，和

-在触发撞击检测后：

·对从每个换能器接收到的每个电信号，确定在第一时刻之后的该电信号的至少一个n阶导数第一次过零的至少一个第二时刻，其中n为正整数或零，和

·对从每个换能器接收到的每个电信号，从所确定的所述至少一个第二时刻中识别该电信号中的至少一个撞击检测时刻。

还提出一种能够从通信网络下载和/或记录在计算机可读和/或处理器可执行的介质上的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序包括当所述程序在计算机上执行时执行根据本发明的撞击定位方法的步骤的指令。

附图说明

借助下面仅作为例子给出的说明并参照以下附图将更好地理解本发明，其中：

-图1示意表示包括根据本发明的实施例的撞击定位装置的设施的一般结构；

-图2示出撞击期间由图1的定位装置的换能器返回的电信号的时间图形；

-图3和4示出图1的定位装置的换能器的两个实施例；

-图5示出根据本发明实施例的撞击定位方法的相继步骤；

-图6示意表示根据本发明的实施例的运动射击设施；

-图7是图6的运动射击装置的设施的具有交互表面的靶子的侧视图；

-图8示意表示根据本发明的实施例的射箭设施。

具体实施方式

图1示意表示的设施包括能够使来自撞击p的机械行波传播的矩形交互表面10，以及对该交互表面10的任何撞击进行定位的定位装置。

定位装置包括：

-抵靠交互表面10布置并分布的四个换能器pta、ptb、ptc和ptd，更确切地，位于交互表面形成的矩形的四个角，被设计为捕获在交互表面中传播的机械行波，并将它们转换为电信号，和

-与换能器pta、ptb、ptc和ptd连接以便接收所述换能器的电信号的电子中央单元12，电子中央单元12被编程为在接收到的电信号中识别的撞击p的检测时刻的基础上，通过分析来自于撞击p的机械行波朝向换能器pta、ptb、ptc和ptd的传播的时间差来在交互表面10中对撞击p进行定位。

要指出的是，一般说来，交互表面10是任何形状的，不一定是矩形。换能器的数量也是任意的，至少等于三个，以便可以如文件us6,933,930b2或us6,367,800b1中所教导的，通过传播时间差的分析来进行定位。

更准确地说，电子中央单元12包括接收由四个换能器中pta、ptb、ptc和ptd中的每一个提供的电信号的接收接口14。该接口可以包括模拟放大器。

电子中央单元12还包括非零预定阈值vs与由接口14接收并传送的电信号中的至少一个的至少一个m阶导数(derivative)之间的比较器16，其中m为正整数或零。在图1所示非限定例子中，m＝0，并且比较器16接收到的信号直接是由接口14接收到并传送的电信号。但是m可以不为零，使得比较器16接收的信号可以是由接口14接收并传送的电信号的导数。

电子中央单元12还包括由接口14接收和传送的每个电信号的至少一个n阶导数的过零检测模块18，其中n为正整数或零。在图1的非限定例子中，该检测模块18包括三个比较器和两个微分器。第一比较器20直接(n＝0)比较由接口14接收并传送的每个电信号与零电压。第二比较器22比较由接口14接收并传送的每个电信号的一阶导数(n＝1)与零电压。为此，在提供给第二比较器22之前，由微分器24处理由接口14接收并传送的每个电信号。最后，第三比较器26比较由接口14接收并传送的每个电信号的每个二阶导数(n＝2)与零电压。为此，在提供给第三比较器26之前，由双微分器28处理由接口14接收和传送的每个电信号。尽管图1中没有示出，检测模块18可以以相同原理包括与其他微分器相关联的其他比较器，用于检测由接口14接收和传送的信号的n阶导数通过零，n≥3。作为变型，它也可包括少于三个比较器，特别是最少单个比较器，以便对由接口14接收并传送的每个电信号进行单一过零检测，即对信号本身或它的任一导数进行检测。

电子中央单元12还包括计算器30，所述计算器30的数值输入端与比较器16、20、22和26的输出端连接。例如该计算器30是被编程用于执行以下操作的微处理器：

-从第一时刻t1触发撞击检测，在该时刻，比较器16检测到至少一次超过预定阈值vs，和

-在时刻t1触发撞击检测后：

·对从每个换能器接收到的每个电信号，分别确定在第一时刻后的三个第二时刻t2、t2’、t2”，该电信号第一次过零(t2＝比较器20通过递减值检测到第一次过零的时刻)、它的一阶导数第一次过零(t2’＝比较器22通过递减值检测到第一次过零的时刻)、以及它的二阶导数第一次过零(t2”＝比较器26通过递减值检测第一次过零的时刻)，以及

·对从每个换能器接收到的每个电信号，从确定的三个第二时刻t2、t2’、t2”识别该电信号中的三个撞击检测时刻。

更准确地说，数值输入端对接收到的信号进行采样，并例如通过计算器30内部的时钟确定节奏(尤其是借助微处理器的外部设施，如定时器之类)。现在通常的采样频率为60mhz到200mhz以上。从接收比较器16输出的数字输入端检测出t1时刻时起，在预定的最大持续时间期间，以采样频率实现接收比较器20、22和26的输出的其它数值输入的存储。该最大持续时间是以足够使考虑的各n阶导数的所有第一次过零都发生在它到期之前的方式被确定的：因此理解，所述最大持续时间是根据机械行波的传播速度和交互表面10的横向尺寸确定的。实际上，对横向尺寸小于30cm的交互表面，机械行波以5500m/s的速度在其中传播，50μs或更少的持续时间就足够了。

图2上示出了撞击p期间，由换能器pta、ptb、ptc和ptd中的任何一个返回的同一信号中的时刻t1、t2、t2’、t2”。该信号具有一些幅度非常小的微振荡，之后是撞击p的主要特征波瓣，并且然后是其它衰减的振荡。时刻t1是超过预定阈值vs的时刻。预定阈值vs是以超过噪声以及由所示信号的主波瓣l表示的撞击p之前的微振荡的方式选择的，vs一般在10mv左右。它用于检测主波瓣l的上升沿。时刻t2是主波瓣l的下降值第一次过零的时刻。时刻t2’是主波瓣l的一阶导数的下降值第一次过零的时刻，即主波瓣l的最大值。时刻t2”是主波瓣l的二阶导数的下降值第一次过零的时刻，即主波瓣l的增加值的第一拐点。本发明利用的巧妙特征为，时刻t2、t2’、t2”明显比时刻t1更少取决于撞击p与换能器pta、ptb、ptc、ptd之间的距离。该特性是由于它们与主波瓣l的特征点有关，与时刻t1相反，这些特征点不取决于信号的幅度。

在该优选实施例中，是将过零的时刻t2、t2’、t2”本身识别为由电子中央单元12检测撞击p的时刻。

另外，根据可能的实施例，时刻t1对由四个换能器pta、ptb、ptc和ptd提供的所有信号是共同的。它涉及检测到由这些信号中的第一个信号超过预定阈值vs的时刻。在该唯一时刻t1后，对这些信号中的每一个信号确定时刻t2、t2’、t2”，例如通过以避免对在代表撞击p检测的每个主波瓣之前的微振荡的错误检测的方式，在过零之前强制采样数值输入中的某个最小数量的相继高值，使所述过零可以有效看作是下降值的第一次过零。可以通过按照分析的信号、按照是涉及由换能器直接提供的信号还是它的导数中的一个提供的信号进行校准和区分来标定建立表示每个信号主波瓣的假设宽度的该最小数量。因此注意到，对以5500m/s的速度在聚碳酸酯的交互表面传播的机械行波，由任一换能器在撞击后提供的电信号的主波瓣的期望宽度约为2μs。

根据另一可能实施例，可以对由四个换能器pta、ptb、ptc和ptd提供的每个信号独立地确定超过预定阈值vs的时刻t1。

还是作为变型，可以通过由四个换能器pta、ptb、ptc和ptd提供的一个或多个信号的任一相继导数超过阈值vs来确定时刻t1。

在图1所示的例子中，如前面详细描述的电子中央单元12的运行允许获得在接收到的电信号中识别的十二个检测撞击p的时刻：

-分别在由换能器pta提供的电信号、它的一阶导数和它的二阶导数中识别的三个时刻ta,2、ta,2’和ta,2”，

-分别在由换能器ptb提供的电信号、它的一阶导数和它的二阶导数中识别的三个时刻tb,2、tb,2’和tb,2”，

-分别在由换能器ptc提供的电信号、它的一阶导数和它的二阶导数中识别的三个时刻tc,2、tc,2’和tc,2”，和

-分别在由换能器ptd提供的电信号、它的一阶导数和它的二阶导数中识别的三个时刻td,2、td,2’和td,2”。

要指出的是，尽管时刻t1、ta,2、tb,2、tc,2、td,2、ta,2’、tb,2’、tc,2’、td,2’、ta,2”、tb,2”、tc,2”、td,2”已经描述为在由计算器30的数字输入端的采样后被检测，由元件14、16和18的信号处理可以完全是模拟的，因此作为变型，这些时刻本身的检测也可以是模拟的。

按已知的方式并借助于可以预先建立的公式，计算器30可被编程为根据识别的时刻ta,2、tb,2、tc,2和td,2、机械行波在交互表面10中的传播速度、以及四个换能器pta、ptb、ptc和ptd的定位，确定例如用与交互表面10相关的坐标系中的笛卡尔坐标(x、y)表示的定位。同样，计算器30被编程为从识别的时刻ta,2’、tb,2’、tc,2’和td,2’确定标记为(x’、y’)的定位。同样，计算器30被编程变为从识别的时刻ta,2”、tb,2”、tc,2”和td,2”确定标记为(x”、y”)的定位。一般地，计算器30被编程为从可以在由四个换能器pta、ptb、ptc和ptd提供的信号的n阶导数中识别的时刻ta,2⁽ⁿ⁾、tb,2⁽ⁿ⁾、tc,2⁽ⁿ⁾和td,2⁽ⁿ⁾确定标记为(x⁽ⁿ⁾、y⁽ⁿ⁾)的定位。

在理论上，坐标(x、y)、(x’、y’)和(x”、y”)应该是相同的，因为四元组(ta,2、tb,2、tc,2、td,2)、(ta,2’、tb,2’、tc,2’、td,2’)和(ta,2”、tb,2”、tc,2”、td,2”)理论上等于邻近的两个常数。实际上，永远不会有这种情况，尤其是由于计算器30的数值输入的采样率和测量噪声。因此可以利用识别的检测撞击p的十二个时刻的冗余，因为只有从三个不同换能器识别的三个时刻是理论上需要的最小值。尤其是，可以通过取定位(x、y)、(x’、y’)和(x”、y”)的平均值来确定最终定位(xf、yf)。也可将每个定位(x、y)、(x’、y’)和(x”、y”)与真实度计算相关联，并在上述平均值计算中考虑该关联，或者用于选择其中一个定位。

上述真实度计算例如利用如下事实：对于每个定位(x、y)、(x’、y’)、(x”、y”)或更一般的(x⁽ⁿ⁾、y⁽ⁿ⁾)，使三个以上的换能器被请求。因此对于每个定位(x⁽ⁿ⁾、y⁽ⁿ⁾)，n≥0，可以(借助毕达哥拉斯(pythagoras))并通过了解机械行波在交互表面10中的传播速度，来几何上确定期待的理论检测时刻t-tha,2⁽ⁿ⁾、t-thb,2⁽ⁿ⁾、t-thc,2⁽ⁿ⁾、t-thd,2⁽ⁿ⁾，并通过将它们与识别出的时刻ta,2⁽ⁿ⁾、tb,2⁽ⁿ⁾、tc,2⁽ⁿ⁾和td,2⁽ⁿ⁾进行比较来导出真实度值(二次(平方)误差或已知的其它方法)。

前面已经以被编程为实现一定数量的可以借助计算机程序实现的功能的微处理器的形式，即计算机装置的形式介绍了计算器30。但是这些功能也可以至少部分被微编程或微布线在专用集成电路中。因此，作为变型，可以用只由数字电路组成的电子装置(而不具有计算机程序)代替实施计算器30的计算机装置，以实现相同的动作。

可以以图3中示意表示的形式来实现图1中的每个换能器pta、ptb、ptc和ptd。它包括压电传感器32，压电传感器的等效电路图包括与电容器36并联安装的电流源34。电容器36本身与纯电阻输出负载并联连接。更准确地说，所述负载涉及电阻38，它在来自撞击p的机械行波的平均频率下，也就是说例如在对钢制交互表面10约200khz的频率下的阻抗有利地小于电容器36的阻抗的十分之一。选择与电容器36同样小的电阻负载是很巧妙的。这样可以避免积分效应和由压电传感器32提供的电信号的畸变。由此导致作为电子中央单元12对撞击p的检测时刻的识别出的过零时刻t2、t2’和t2”更好的贴切性，并且因此导致更好的定位。需要注意的是，该巧妙性与已知的教导例如文件us6,933,930b2和us6,367,800b1相反。实际上，在这些文件中，压电传感器32输出端的强阻抗产生的积分和放大效应是所追求的，以便能够检测到低能量的撞击。但这对定位质量不利，原因有两个：首先，因此降低了电信号的频率，上升前沿更不陡并且阈值检测更不精确，特别是在存在噪声或者信号强烈衰减的情况下；然后，延迟了过零检测时间，并且因此对机械特性改变的附近例如交互表面边缘处的信号上出现的反射波和干扰更敏感。

按照本发明，为了可以检测低能量的撞击，如果图3的安装不适合，则可以以图4示意表示的形式实现图1的每个换能器pta、ptb、ptc或ptd。和前面的例子中一样，换能器pta、ptb、ptc或ptd包括压电传感器32，它的等效电路图包括与电容器36并联安装的电流源34。但是这次电容器36与包括作为电流-电压转换器安装的运算放大器40的输出负载并联连接。为此，电阻42被布置在运算放大器40的输出端与反相输入端之间，运算放大器40的反相和非反相的两个输入端分别与电容器36的两个端子直接相连。该安装可以消除电容器36的积分作用，因为它的端子处的电压几乎保持为零，其中由压电传感器32产生电流，进而在电阻42中产生这次可以具有强值的电压，并且因此可以检测到低能量的撞击。

现在将参照图5详细描述图1的设施的运行。

在初始时刻t＝0，在第一步骤100期间，撞击p产生要在交互表面10的所有方向上传播的机械行波。

从该初始时刻起，在步骤102期间，四个换能器pta、ptb、ptc和ptd捕获这些机械行波，并将它们转换为电信号。

与步骤102并行，在步骤104、106、108期间，电子中央单元12接收由换能器pta、ptb、ptc和ptd提供的电子信号，并且其计算器30处理这些电子信号，以便通过分析从撞击到每个换能器的传播这些机械行波的时间差来在交互表面10中对撞击p进行定位。

更准确地说，在步骤104期间，计算器30从由电子中央单元12接收到的电信号中的至少一个的至少一个m阶导数超过预定阈值vs的时刻起，触发撞击检测。在图1的例子中，这涉及比较器16检测到至少一次超过预定阈值vs的第一时刻t1。从该时刻起，在预定的最大持续时间期间，以采样频率实现对接收比较器20、22和26的输出的数值输入的存储。

然后，在步骤106期间，计算器30对从每个换能器pta、ptb、ptc和ptd接收到的每个电信号，确定该电信号的至少一个n阶导数在第一时刻t1之后第一次过零的至少一个第二时刻。在图1的例子中，这涉及十二个第二时刻ta,2、tb,2、tc,2、td,2、ta,2’、tb,2’、tc,2’、td,2’、ta,2”、tb,2”、tc,2”、td,2”，即，接收到的信号第一次过零的时刻(ta,2、tb,2、tc,2、td,2＝比较器20通过递减值检测到第一次过零的时刻)，它们的一阶导数第一次过零的时刻(ta,2’、tb,2’、tc,2’、td,2’＝比较器22通过递减值检测到第一次过零的时刻)，以及它们的二阶导数第一次过零的时刻(ta,2”、tb,2”、tc,2”、td,2”＝比较器26通过递减值检测到第一次过零的时刻)。所有这些第二时刻都识别为撞击p的检测时刻。

然后，在步骤108期间，如前面详细描述的那样，计算器30在接收到的电信号中识别的对撞击p的十二个检测时刻的基础上确定撞击p的定位，例如在交互表面10中的笛卡尔坐标内。然而准备检测新的撞击(返回步骤100)。

要指出的是，除了撞击p的定位外，计算器30也可被配置为测量撞击p的能量。

图6的设施是以有利但可选的方式实施本发明原理的运动射击设施。其可以涉及汽枪射击、22lr步枪射击、弩射击。

该设施包括：

-具有设置有定位装置的交互表面46的靶子44，所述定位装置用于确定对交互表面的撞击的定位值：该装置有利地包括如前所述的电子中央单元12和换能器pta、ptb、ptc和ptd，但它还可以涉及根据文件us6,933,930b2或us6,367,800b1所教导的定位装置，

-存储通过装置12、pta、ptb、ptc、ptd定位的撞击定位值的存储服务器48，

-例如设置在电子中央单元12中的发射器50，用于从电子中央单元12向存储服务器48传送这些撞击定位值，和

-电话或个人数字助手便携装置52，所述便携装置52设置有下载和处理由服务器48存储的撞击定位值的至少一部分的软件应用，以便将它们呈现给用户(显示、历史数据和统计等)。

存储服务器48借助至少一个有线或无线数据传送网络54与电子中央单元12的发射器50和便携装置52通信。例如，发射器50按照诸如蓝牙或wifi之类的无线通信协议把它的数据传送给存储服务器48，并且存储服务器48按照无线电信协议与便携装置52通信。

交互表面46例如由耐受撞击能量的刚性板材构成，换能器pta、ptb、ptc和ptd粘贴在所述交互表面的背面。进一步如侧视图7所示，所述交互表面可以包括固定元件56和后部的壳体58，换能器pta、ptb、ptc和ptd、电子中央单元12和供应电能的自主单元(电池、电池组……)可以布置在壳体58中。

最后要指出的是，电子中央单元12的至少一部分，尤其是计算器30的一部分可以在功能上布置在电话或个人数字助手的便携装置52上，因为便携装置52拥有它自己的计算能力。

图8的设施是以有利但可选的方式实施本发明原理的射箭设施。

该设施包括：

-稳定保持在地面的支架62，例如支座，

-具有设置有对交互表面的撞击进行定位的定位装置的交互表面66的靶子64：该装置有利地包括如前所述的电子中央单元12和换能器pta、ptb、ptc、ptd，但它还可以涉及根据文件us6,933,930b2或us6,367,800b1所教导的定位装置，

-至少一个箭68，所述箭的旨在达到靶子64的交互表面66的端部70设置有碰撞缓冲包头72，例如可以不损坏交互表面66的塑料或橡胶的“钝头”型包头。

以可选的方式，靶子64可以包括由麦秸或致密泡沫构成的第一传统板74，抵靠该第一传统板的前表面以例如聚碳材料的第二透明保护板的形式布置交互表面66。

因此，为了训练并为了限制传统板74的磨损，可以将透明保护板66布置在传统板74的前表面，并将其固定在支架62上。例如该保护板66上的可视标记允许相对于传统板74对准中心，靶子的标记显示在传统板74的前表面上。换能器pta、ptb、ptc、ptd则位于保护板66的四个角落。箭68在到达靶子64时从透明保护板66弹回，但是如上面详细描述的，撞击点可以被定位。

为了比赛，可以取下透明保护板66，并且因此靶子64仅包括传统板74。

还要指出的是，和上面的例子中一样，撞击的定位可以实时传送给设置有适当软件应用的电话或个人数字助手便携装置，因此可以使用户立即看到其射击结果和其训练统计。在优选实施例中，为了更现实，可以在便携装置上显示透视箭头而不是简单的撞击点。特别是通过换能器pta、ptb、ptc、ptd测量的信号形状可以给出箭头朝向的概念。

清楚的是，如前所述对交互表面的撞击进行定位的定位装置可以改善通过检测机械行波并分析传播时间差的定位技术的性能。

还清楚的是，通过巧妙地利用通过检测机械行波并分析传播时间差的定位技术的益处(interest)，如前所述的射击设施在具有或没有图1的装置带来的性能改善的情况下，非常明显地改善了交互技术的可能性。

另外要指出的是，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员清楚的是，在已经公开的教导下，可以对上述实施例进行各种修改。在前面第4页第18行到第8页第5行之间对本发明的表述中，所用的术语不应解释为将本发明局限在本描述所展示的实施例，而应解释为其中包括本领域技术人员在将其一般知识应用于实施已经公开的教导时能够预见的范围内的所有等效技术。