CN102495681B - 具有触摸按键的控制设备 - Google Patents

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Abstract

一种具有触摸按键的控制设备，包括：按键结构，包括触摸面板以及与所述触摸面板绝缘隔离的侦测板，所述触摸面板设有多个按键，所述侦测板上具有多个分别对应所述按键的电极；识别装置，适于采集各电极对应的按键的电荷样本值，将所述电荷样本值小于触摸感应阈值的按键或者电荷样本值的长期平均值与所述电荷样本值之差大于或等于触摸感应阈值的按键识别为被触摸按键，输出对应所述被触摸按键的操作控制信号；接口单元，适于将所述操作控制信号发送至电子设备，以控制所述电子设备执行对应所述被触摸按键的预设功能的操作。本发明技术方案能提高触摸识别的准确度，并有效避免按键的误触发。

Description

具有触摸按键的控制设备
技术领域
本发明涉及传感技术领域，特别涉及一种具有触摸按键的控制设备。
背景技术
传统机械式按键的使用寿命有限和操控体验差，而且其突兀外观显然不美观和不易清洁，因此，触摸式按键作为传统机械式按键的一种替代方案，越来越多地应用在各种控制设备上，不但可以提高可靠性，而且有助于实现完全密封和富于现代感的设计。实际上，目前市场上已逐渐采用触摸感应按键来替代传统的机械式按键，其中，电容式触摸按键的设计也是触摸感应按键技术中的一项热点。
现在普遍使用的电容式触摸按键系统都是使用塑料作为触摸面板的材料，一般都不含金属成分，以免引起错位的触发。所述塑料面板下具有PCB板(印制电路板)感应盘，通过触摸在PCB板感应盘正上方的塑料面板，就可触发按键，以实现触控操作。然而，对于现有的电容式触摸按键结构，如果面板材料采用金属材料或面板材料含金属成分，则触摸在面板的任何位置都将触发按键，这就无法识别某一次的触发是属于哪一个按键，从而将引发触摸操作错误，影响用户的使用。
空间鼠标是一种输入设备，像传统鼠标一样操作屏幕光标(鼠标指针)，但却不需要放在任何平面上，在空中晃动就能直接依靠空中运动姿态的感知实现对鼠标指针的控制。要实现空中运动姿态的感知，一般在空间鼠标内设置惯性器件，利用惯性器件测量技术实现对运动载体姿态的跟踪。然而，当对空间鼠标的定位不准确或对空间鼠标上的触摸按键识别不准确时，就会引起鼠标指针的误操作。
因此，如何准确识别具有触摸按键的控制设备的被触摸按键，就成为了技术上亟待解决的问题。
发明内容
本发明技术方案要解决的问题是提供一种具有触摸按键的控制设备，以提高触摸识别的准确度，并有效避免按键的误触发。
为解决上述问题，本发明技术方案提供一种具有触摸按键的控制设备，包括：
按键结构，包括触摸面板以及与所述触摸面板绝缘隔离的侦测板，所述触摸面板设有多个按键，所述侦测板上具有多个分别对应所述按键的电极；
识别装置，适于采集各电极对应的按键的电荷样本值，将所述电荷样本值小于触摸感应阈值的按键或者电荷样本值的长期平均值与所述电荷样本值之差大于或等于触摸感应阈值的按键识别为被触摸按键，输出对应所述被触摸按键的操作控制信号；所述按键的电荷样本值关联于对应所述按键的电极的电荷转移次数，所述电极的电荷转移次数为该电极上转移的电荷总量对应的电压达到参考电压时电荷从该电极转移的次数，所述电荷样本值的长期平均值通过对在第一预设时间内得到的所述按键的多个电荷样本值进行累加求和并计算其平均值的方式或是以加权平均的方式获得；
接口单元，适于将所述操作控制信号发送至电子设备，以控制所述电子设备执行对应所述被触摸按键的预设功能的操作。
可选的，所述控制设备为空间鼠标，所述控制设备还包括：惯性器件和定位装置，所述定位装置适于对所述惯性器件的输出数据进行处理，输出控制鼠标指针的位置变化的位置控制信号；所述接口单元还适于将所述位置控制信号发送至电子设备，以控制所述电子设备执行鼠标指针的移动。
可选的，所述定位装置包括：
获取单元，适于获取陀螺仪的敏感轴的旋转角以及加速度传感器的敏感轴的偏转角和线加速度，所述加速度传感器的敏感轴对应所述陀螺仪的敏感轴；
设置单元，适于基于所述加速度传感器的敏感轴的线加速度设置对应所述陀螺仪的第一权重和对应所述加速度传感器的第二权重；
处理单元，适于基于所述第一权重和第二权重，对所述旋转角和所述偏转角进行加权处理，得到所述空间鼠标的姿态角；
所述位置控制信号携带的信息关联于所述空间鼠标的姿态角。
与现有技术相比，本发明技术方案至少具有以下优点：
基于电荷转移和触摸感应阈值识别触摸按键，能够提高触摸识别的准确度，有效避免按键的误触发。
陀螺仪的权重和加速度传感器的权重可以随线加速度变化而自适应调整，再通过加权处理将旋转角和偏转角结合，由此有效地融合了陀螺仪的数据和加速度传感器的数据，实现了空间鼠标的准确定位和鼠标指针的精确控制。
附图说明
图1是本发明技术方案的具有触摸按键的控制设备的结构示意图；
图2至图5是本发明技术方案的控制设备的按键结构的实施例示意图；
图6和图7是本发明技术方案的控制设备的识别装置的实施例示意图；
图8是图2所示按键结构的触摸识别示意图；
图9是本发明实施例的空间鼠标的结构示意图；
图10是本发明实施例的空间鼠标的识别装置的结构示意图；
图11是本发明实施例的空间鼠标的按键结构的示意图；
图12是本发明实施例的空间鼠标的定位装置的结构示意图。
具体实施方式
请参考图1所示的本发明技术方案的具有触摸按键的控制设备的结构示意图，所述控制设备包括：按键结构1、识别装置2和接口单元3。
所述按键结构1包括触摸面板以及与所述触摸面板绝缘隔离的侦测板，所述触摸面板设有多个按键，所述侦测板上具有多个分别对应所述按键的电极。
所述识别装置2与所述按键结构1相连，适于采集各电极对应的按键的电荷样本值；将所述电荷样本值小于触摸感应阈值的按键识别为被触摸按键；或者，将电荷样本值的长期平均值(LTA，Long Term Average)与所述电荷样本值之差大于或等于触摸感应阈值的按键识别为被触摸按键；以及，输出对应所述被触摸按键的操作控制信号。
所述接口单元3与所述识别装置2相连，适于将所述识别装置2输出的操作控制信号发送至电子设备，以控制所述电子设备执行对应所述被触摸按键的预设功能的操作。
其中，所述按键的电荷样本值关联于对应所述按键的电极的电荷转移次数，所述电极的电荷转移次数为该电极上转移的电荷总量对应的电压达到参考电压时电荷从该电极转移的次数，所述电荷样本值的长期平均值通过对在第一预设时间内得到的所述按键的多个电荷样本值进行累加求和并计算其平均值的方式或是以加权平均的方式获得。
所述控制设备可以为空间鼠标、遥控器或计算机键盘等，也可以为它们的任意组合，所述电子设备可以为计算机、投影仪、电视机、DVD播放器等。以控制设备包括空间鼠标、遥控器和计算机键盘为例，控制设备包括壳体，所述壳体具有相对的第一壳体表面和第二壳体表面，空间鼠标的按键和遥控器的按键可以设置在所述第一壳体表面，计算机键盘的按键可以设置在所述第二壳体表面。其中，空间鼠标的部分按键还可以和遥控器的部分按键复用，也就是，复用的按键既用于实现空间鼠标的按键功能，也用于实现遥控器的按键功能，其可以根据按键的状态，例如被触摸、被按下、触摸时间、按下时间等确定。
所述接口单元3为无线接口，例如可以为红外接口、蓝牙接口或射频接口等，或者也可以为这些无线接口的任意组合。
所述按键结构1可以为电容式触摸按键结构或空气式触摸按键结构，当手指触摸在按键上时，电荷就会有一部分通过人体逃逸，并经由按键对应的电极进行电荷转移，从而通过检测电荷转移来实现对所述按键的触摸识别。
所述电容式触摸按键结构可以如图2所示，包括：触摸面板10以及与所述触摸面板10相对的侦测板11，所述触摸面板10包括板体10a和多个金属按键，图2中示例为5个金属按键K1～K5，所述金属按键K1～K5与板体10a之间通过绝缘层10b隔离，所述触摸面板10接地，所述侦测板11上具有多个分别对应所述金属按键K1～K5的电极Ka～Ke，所述侦测板11与所述触摸面板10间绝缘隔离，所述多个金属按键K1～K5及对应电极Ka～Ke通过绝缘层12绝缘隔离，金属按键、电极及之间的绝缘层构成平板电容。
图2所示的触摸按键结构中，通过绝缘层10b将各金属按键与板体10a隔离，形成了各自键位独立的多个按键。而通过将触摸面板10接地，只有当用户手指按到金属按键时候才会触发按键(触发触摸感应事件)，相邻两金属按键之间不会有任何响应，感应范围的约束效果也较好。所述触摸按键结构为零压力或轻压力的触摸按键结构，用户无需用力按压所述按键就可被较为准确地检测到触摸行为，从而提升了用户的使用感受。
可选的，如图3所示，所述金属按键K1～K5相对于所述侦测板11的一面与所述侦测板11间的距离d1可以小于所述板体10a相对于所述侦测板11的一面与所述侦测板11间的距离d2，这样进一步使得电荷比较容易通过金属按键逃逸，即逃逸到金属按键比逃逸到接地的触摸面板更容易。
所述金属按键K1～K5和所述板体10a可以采用同一种金属材料，例如铜。所述绝缘层10b和绝缘层12的材料可以为透明材料，例如玻璃，或者也可以为其他已知的各种绝缘材料。所述电极Ka～Ke为铜箔，或者也可以为其他已知的各种导电材料。
通过上述触摸按键结构的说明可以看到，当要对所述触摸按键结构进行操作时，手指对电荷累积区域中电荷量的影响并非是直接触摸带电荷的电极来实现的，而是接触了金属按键。
导致上述情况出现的原理在于，当各电极在充电后各自产生了源电场，所述源电场为静电场，且在各电极表面形成电荷累积区域。当手指接触到金属按键时，会使得所述电场分布产生变化，引发电荷累积区域中电荷的转移，从而电荷累积区域中电荷量发生了变化。由此可以看出，一旦某个电极的电荷累积区域中发生了剧烈的电荷量变化，一般就可以认为所述电极对应的金属按键发生了触摸操作。从而，基于此情况，就可利用电荷累积区域进行电荷补充的方式来获得按键在被触摸、面临触摸或临近触摸时对应的电荷样本值，并确定电荷样本值小于触摸感应阈值的情况为触摸事件发生的判定依据。
可选的，所述电容式触摸按键结构还可以如图4所示，包括：触摸面板13和与所述触摸面板13绝缘隔离的侦测板14，位于触摸面板13和侦测板14之间的绝缘层15。触摸面板13可以为全金属面板，触摸面板13包括：设有多个金属按键13c的第一表面13a和相对于第一表面13a的第二表面13b，第二表面13b具有多个凹槽13d，第二表面13b的凹槽13d与第一表面13a的金属按键13c一一对应，例如图示有5个金属按键13c，对应地，凹槽13d也有5个。触摸面板13上的金属按键13c为触摸式按键，即第一表面13a的金属按键区域和其他区域基本在同一平面上，只需轻触金属按键区域(或者说在金属按键上施加轻压力)，即可以检测到按键触发，实现相应的按键功能。侦测板14包括多个电极14c，多个电极14c分别对应第一表面13a的金属按键13c，例如，图示的金属按键13c有5个，电极14c也有5个，与金属按键13c一一对应。金属按键13c一般可以为柔性金属，例如铝或铜，易发生形变；电极14c为导电材料，例如铜箔，其形状和大小与第一表面13a的金属按键区域基本相同。
图4所示的触摸按键结构中，金属按键13c和电极14c构成平板电容，金属按键13c在被手指触摸后，受到压力后会产生微小的形变，基于在压力作用下金属按键的形变而引起电容量的变化。具体地，由于触摸面板13为全金属的按键面板，可以将触摸面板13的电位固定，例如接地，触摸面板13上的金属按键13c和侦测板14上对应的电极14c之间的电容量C可以用公式表示，其中，ε为介电常数，与金属按键13c和电极14c之间的介质有关，S为金属按键13c和电极14c之间的正对面积，d为金属按键13c和电极14c之间的距离。假设当金属按键13c没有被触摸时，金属按键13c和电极14c之间的距离为图示的d3，当金属按键13c被触摸时，触摸面板13在被触摸的按键位置处发生微小形变，金属按键13c和电极14c之间的距离减小为d4，因此，金属按键13c和电极14c之间的电容量C增大，由于该电容量C的增大所引起的电荷转移量相对于触摸到金属按键而未发生形变时，因电荷从人体逃逸而使该金属按键对应的电极的电荷累积区域中发生电荷量变化更大，由此采集的对应的按键的电荷样本值变得更小，从而使被触摸按键的识别更为准确。
可选的，所述空气式触摸按键结构可以如图5所示，触摸面板16和与所述触摸面板16绝缘隔离的侦测板17，所述触摸面板16可以为设有多个按键16a的玻璃面板，所述侦测板17设有多个分别对应所述按键16a的电极17a，所述触摸面板16和侦测板之间的绝缘介质也可以是玻璃，所述多个按键16a和所述电极17a通过空气绝缘隔离。
请参考图6，可选的，所述识别装置2可以包括：计数单元20，与所述按键结构1的电极相连，适于记录各电极的电荷转移次数；采样单元21a，与所述计数单元20相连，适于每隔预定周期采集各电极的电荷转移次数作为各电极对应的按键的电荷样本值；识别单元22a，与所述采样单元21a相连，适于将连续的第一预设数量个预定周期采集的所述电荷样本值均小于触摸感应阈值的按键识别为被触摸按键；输出单元23，与所述识别单元22a相连，适于在所述识别单元22a识别出被触摸按键后，输出对应所述被触摸按键的操作控制信号。
进一步，所述计数单元20可以包括：多个单位电容，分别与按键结构中的各电极对应连接；多个检测单元，分别与所述多个单位电容对应连接，适于检测对应的单位电容两端的电压，在所述单位电容两端的电压达到参考电压时，输出电荷从电极转移到对应单位电容的次数的计数值，并将所述计数值作为电极的电荷转移次数发送至所述采样单元。
以图2所示的按键结构为例，触摸面板包括的板体和金属按键的材料均为铜，金属按键和板体间的绝缘层的材料为玻璃，侦测板上与金属按键位置对应的电极为铜箔。结合参考图8，单位电容201与按键结构中的电极(铜箔)连接，检测单元202与单位电容201连接。
当手指触摸或临近触摸面板上的某一金属按键时，从人体逃逸的电荷会有一部分经由所述铜箔产生电荷转移，而由于单位电容201与所述铜箔已存在电连接，电荷就会从所述铜箔向所述单位电容201转移，此过程即相当于对单位电容201进行充电。在对单位电容201进行充电的过程中，电荷通常是在一定脉冲频率下从所述铜箔向各自对应的单位电容201转移的(每次转移的电荷量可能不同)，因此，单位电容201充满电或充电达到一定的电容量(参考电容量)需要多次电荷转移的过程。实际实施时，采用电容量较小的单位电容，通常可以采用pF级的电容，例如0.5pF，这样，单位电容就较容易被从铜箔转移的电荷充满。
由于电容两端的电压很容易测得，因此可以通过对单位电容201两端的电压进行检测来获得电荷转移的情况。如图8所示，检测单元202实时检测单位电容201两端的电压，将单位电容201两端的电压与参考电压(单位电容充电达到参考电容量时的电压，可以设定为所述单位电容充满时两端的电压，或者小于所述单位电容充满时两端的电压)进行比较，在所述单位电容201两端的电压达到参考电压时，输出电荷从电极(铜箔)转移到单位电容201的次数的计数值，此计数值也称为电极的电荷转移次数。
由于手指触摸或临近触摸面板上某一金属按键过程中，经由所述铜箔转移的电荷总量可能大于单位电容201充电达到参考电压所需的电荷量，还可设置多个与单位电容对应连接的放电电路(未图示)。在检测到单位电容201两端的电压达到参考电压时，所述放电电路就启动对单位电容201的放电。由于单位电容201的电容量较小，因此也较容易被所述放电电路快速放电，进而放电所需时间很少。从而，可以保证整个触摸识别过程的精确性。在对单位电容201放电后，单位电容201又将被经由铜箔转移的电荷充电，随后又将经历再次放电，此过程一直循环直至手指触摸或临近触摸面板上某一金属按键的动作结束。
实际实施时，由于每次电荷从所述铜箔转移到单位电容201时，所述铜箔与单位电容201的连线上的电压会发生变化(例如从低电平跳变至高电平)，在单位电容201的一次充电过程(电压从0到参考电压)中，检测单元202检测所述铜箔与单位电容201的连接结点的电压，若所述连接结点的电压从低电平跳变至高电平则将计数值加1直至检测到单位电容201两端的电压达到参考电压，将所述计数值发送至所述采样单元后再将计数值清零，进行下一次充电过程的计数。
由于环境处于不断变化过程中，所述触摸按键结构上的电荷量同样在不断变化，因此，每次从电极向单位电容转移的电荷量也并不相同，在单位电容的一次充电过程中，若平均每次向单位电容转移的电荷量较大，则显然完成一次充电过程，电极的电荷转移次数较少；反之则较多。
请继续参考图6，采样单元21a每隔预定周期从计数单元20采集各电极的电荷转移次数作为各电极对应的按键的电荷样本值。所述预定周期也称为采集电荷样本值的采样周期，所述采样周期越短，则触摸识别的精度越高，但需要处理的数据量较大，负担重，而采样周期过长，则又难以实现准确的触摸识别，一般地，采集的时间间隔可以设定为1ms(毫秒)到100ms之间，例如为10ms，采样单元21a每隔10ms将计数单元20发送的各电极的电荷转移次数作为对应的按键的电荷样本值发送至识别单元22a。
在所述触摸按键结构被触摸、面临触摸或临近触摸时，单位电容完成一次充放电过程的速度是非常快的，通常在采样周期内，单位电容会完成多次充放电过程，即会多次检测到单位电容的电压达到所述参考电压，对一个电极来说，在采样周期内一般记录有多个电荷转移次数，因此，在具体实施时，可以将记录的多个所述电荷转移次数取算术平均值后作为所述电荷样本值，也可以将最近的一个电荷转移次数作为所述电荷样本值，还可以将记录的多个所述电荷转移次数中的最大值和最小值取算术平均值后作为所述电荷样本值。
识别单元22a从采样单元21a获取各按键的电荷样本值，将连续的第一预设数量个预定周期采集的所述电荷样本值均小于触摸感应阈值的按键识别为被触摸按键。所述第一预设数量可以为1～10，以第一预设数量为1为例，识别单元22a将每次采集到的所述电荷样本值与预先设定的触摸感应阈值进行比较，所述触摸感应阈值是界定触摸按键结构中的金属按键是否被触摸的临界值，当某电极对应采集到的所述电荷样本值小于所述触摸感应阈值时，则可判定为该电极对应的按键被触摸。
然而，由于引发所述电荷累积区域中电荷发生变化的原因并不仅仅是手指触碰到所述触摸按键结构，可能还会有其他环境干扰的影响，此时容易引起按键的误触发(触摸感应事件的误触发)，从而错误地将某按键识别为被触摸按键，为了获得更准确的判定结果，需要综合更多次的判定来最终获得触摸感应事件的触发是否对应了手指触摸到触摸按键结构上的按键的情况。因此，需要在连续的第一预设数量个预定周期内，某电极对应采集到的所述电荷样本值均小于触摸感应阈值时，才将该电极对应的按键识别为被触摸按键。举例来说，第一预设数量设定为8，即将连续8个预定周期采集到的8个电荷样本值均小于触摸感应阈值的按键识别为被触摸按键。通过对连续多个预定周期采集到的所述电荷样本值的判定，能提高触摸识别的准确度，并有效避免按键的误触发。
可选的，所述识别装置2也可以为如图7所示的结构，包括：计数单元20，与所述按键结构1的电极相连，适于记录各电极的电荷转移次数；采样单元21b，与所述计数单元20相连，适于采集各电极的电荷转移次数作为各电极对应的按键的电荷样本值；识别单元22b，与所述采样单元21b相连，适于将所述电荷样本值的长期平均值与当前获得的电荷样本值之差大于或等于触摸感应阈值的按键识别为被触摸按键；输出单元23，与所述识别单元22b相连，适于在所述识别单元22a识别出被触摸按键后，输出对应所述被触摸按键的操作控制信号；更新单元24，与所述采样单元21b和识别单元22b，适于对在第一预设时间内得到的多个电荷样本值进行累加求和并计算其平均值或对在第一预设时间内得到的多个电荷样本值进行加权平均，以更新所述电荷样本值的长期平均值。
其中，计数单元20和输出单元23与图6所示相同，下面对采样单元21b、识别单元22b和更新单元24做进一步说明。
采样单元21b从计数单元20采集各电极的电荷转移次数作为各电极对应的按键的电荷样本值。当计数单元20输出电极的电荷转移次数时，采样单元21b将作为对应的按键的电荷样本值发送至识别单元22b和更新单元24。采样单元21b也可以是每隔预定周期从计数单元20采集各电极的电荷转移次数作为各电极对应的按键的电荷样本值。
更新单元24基于采样单元21b发送的按键的电荷样本值，计算并更新对应的电荷样本值的LTA，具体地，可以通过对在第一预设时间内得到的多个电荷样本值进行累加求和并计算其平均值的方式或是以加权平均的方式获得的。更新单元24每隔第一预设时间将所述电荷样本值的LTA输出至识别单元22b。
由于引发所述电荷累积区域中电荷发生变化的原因并不仅仅是手指触碰到所述触摸按键结构，处在不同的环境，各方面都很复杂，而电容式触摸设备检测到的并非总是与用户碰触所述触摸按键结构有关，检测到的应该是整个环境变化的结果，包含各种不同的感觉与因素，这些都需要经过补偿以便能够更加准确地检测到触摸感应事件的触发。
LTA值可以理解为对前面稳定的电荷样本值的一种长期平均，即LTA值以前面的电荷样本值作为参考来计算的，而且，LTA表示没有触发触摸感应事件时，采样到的所述电荷样本值的长期平均值，由于对电荷样本值的采样是连续的过程，因此该LTA也是不断更新的。在没有触发任何条件时，电荷样本值理想状态下是和LTA值相等的，但如果环境不稳定，噪声干扰大，电荷样本值会在LTA值附近有微小的波动。
举例来说，所述第一预设时间设定为1s，假设1s内共采集到500个电荷样本值，将这500个数据相加求和，并计算其算术平均值，所计算出的算术平均值即为1s内电荷样本值的LTA。若采用每隔预定周期采集所述电荷样本值的方式，假设进行采样的预定周期设定为10ms，即每隔10ms可以采集到一个电荷样本值，当所述第一预设时间设定为1s时，则1s内总共可以采集到100个电荷样本值，将这100个数据相加求和，并计算其算术平均值，所计算出的算术平均值即为1s内电荷样本值的LTA。在其他实施例中，也可以采用加权平均的方式，例如对距离当前时间较近的几个预定周期内采样到的电荷样本值设置较大的权重，而对距离当前时间较远的几个预定周期内采样到的电荷样本值设置较小的权重，即最后得到的LTA是设置权重后的一段时间内电荷样本值的平均值，而不是简单地计算一段时间内电荷样本值的算术平均值，这样可以更符合当前的环境。
识别单元22b将更新单元24输出的所述电荷样本值的LTA与当前(最近一次)从采样单元21b获得的所述电荷样本值之差大于或等于触摸感应阈值的按键识别为被触摸按键。
具体地，将所述电荷样本值的LTA减去所述按键的电荷样本值得到的差值，与预先设定的触摸感应阈值进行比较，所述触摸感应阈值是界定按键结构中的按键是否被触摸的临界值，当所述差值大于或等于所述触摸感应阈值时，则可判定为对应的按键被触摸。如前所述，在没有触发任何条件时，采集到的电荷样本值理想状态下是和LTA值相等的，那么LTA与当前获得的电荷样本值之差应该为零，但实际情况中，由于环境不稳定，噪声干扰大，电荷样本值会在LTA值附近有微小的波动，但一般也不会超过设定的所述触摸感应阈值，只有当手指触碰到所述按键结构中的按键时，随着转移的电荷量急剧增大，则所采集到的当前的电荷样本值变小，即电荷样本值偏离LTA值达到一定程度时，判定为触摸感应事件的触发，从而大大提高了按键识别的准确度。
可选的，所述更新单元24还适于在所述识别单元22b识别出被触摸按键后，停止更新所述电荷样本值的LTA，直至所述识别单元22b识别出所述电荷样本值的长期平均值与当前获得的电荷样本值之差小于所述触摸感应阈值。如前所述，LTA是表示没有触发触摸感应事件时，采样到的所述电荷样本值的LTA，由于对电荷样本值的采样是连续的过程，因此更新单元24对LTA也是不断更新的；当识别出被触摸按键后，即触发了触摸感应事件后，则停止对所述电荷样本值的LTA的更新，直至该LTA与当前获得的电荷样本值之差小于所述触摸感应阈值，在触摸感应事件结束后，再继续对LTA值进行更新。
可选的，所述触摸感应阈值可以根据实际情况进行预先设定的，一般可以设定为固定值，例如将所述触摸感应阈值设定为30。所述触摸感应阈值也可以是与所述电荷样本值的LTA关联。如前所述，LTA是指一段时间内所采样到的多个电荷样本值的平均值，如果将触摸感应阈值设定为固定值，则难以适应周围环境的变化，因此，触摸感应阈值可以根据LTA来进行设定，例如设定触摸感应阈值为(1/16)LTA。而前面提到LTA是对前段时间环境中的电荷样本值的一个整体估算，因此LTA是一个动态变化值，在所述控制设备处于工作状态时，便会进行检测，根据环境变化自动调整LTA值，进而调整所述触摸感应阈值，所以触摸感应阈值也是动态的，这样就达到自适应调整触摸感应阈值的目的。此外，如果所述触摸感应阈值是基于所述电荷样本值的LTA自适应调整的，则图6所示的识别装置也可以包括所述更新单元。
以下实施例是以所述具有触摸按键的控制设备为空间鼠标为例进行说明，所述空间鼠标用于控制鼠标指针的移动和操作。
请参考图9，所述空间鼠标包括：按键结构1、识别装置2a、接口单元3、惯性器件4、定位装置5、锁定单元6、启动单元7、接近感应单元8和光亮调节单元9。
所述按键结构1可以为如图2、图3或图4所示的结构或其他电容式触摸按键结构，所述按键结构1也可以为如图5所示的结构或其他空气式触摸按键结构。本实施例中，所述按键结构1的触摸面板下方的侦测板上还可以设置有光源，具体地，所述光源可以设置在部分按键或所有按键下方，所述按键结构1的绝缘层材料为透明介质材料。
所述识别装置2a的结构可以如图10所示，包括：计数单元20、采样单元21、识别单元22、输出单元23、更新单元24和延时单元25。
计数单元20、输出单元23和更新单元24已在上面说明，采样单元21和识别单元22可以对应为图6所示的采样单元21a和识别单元22a，也可以对应为图7所示的采样单元21b和识别单元22b。本实施例的触摸感应阈值关联于所述电荷样本值的LTA，也就是说，所述触摸感应阈值随所述电荷样本值的长期平均值更新而自适应调整，所述触摸感应阈值可以设置为(1/16)LTA。所述识别装置2a的输出单元23输出的操作控制信号通过所述接口单元3发送至电子设备，以控制所述电子设备执行相应的鼠标指针的操作。
可选的，所述识别装置2a适于在识别出预设功能为对所述鼠标指针的位置的确认功能的按键为被触摸按键，延迟第二预设时间输出对应所述鼠标指针的位置的确认功能的操作控制信号。具体实施时，可以通过延时单元25实现，延时单元25与识别单元22和输出单元23相连，适于在所述识别单元22识别出预设功能为对所述鼠标指针的位置的确认功能的按键为被触摸按键，控制输出单元23延迟一段时间(第二预设时间)输出对应所述被触摸按键的操作控制信号，所述操作控制信号对应所述鼠标指针的位置的确认功能。
空间鼠标通常具有鼠标的基本功能，即控制鼠标指针的移动以选中执行目标，并在选中执行目标后输出确认的控制信号以确定执行所选中的目标。空间鼠标对鼠标指针的控制是通过在所述空间鼠标内设置惯性器件(例如陀螺仪传感器、重力加速度传感器等)，利用惯性器件测量技术实现对空间鼠标的空中运动姿态的跟踪，获得空间鼠标的空间坐标或其变化量，并将获得的空间坐标或其变化量相应转换为鼠标指针的坐标或其变化量，输出所述鼠标指针的坐标或其变化量，以控制鼠标指针的移动。其中，空间鼠标的空间坐标或其变化量是所述定位装置5对所述惯性器件4的输出数据进行处理后获得的(参见下面对惯性器件4和定位装置5的说明)。当用户使用空间鼠标控制鼠标指针移动到目标位置后，欲对位于鼠标指针的位置的执行目标进行选中以确认执行相应的应用，只需要触摸具有对所述空间鼠标控制的鼠标指针选中位置的确认功能的按键即可，然而，用户在触摸所述具有确认功能的按键时，一方面用户的手本身有一定抖动，另一方面，触摸按键的时候会形成下沉力，从而可能使鼠标指针偏离所选中的目标位置，导致确认功能的失效。因此，为了避免实现确认功能时鼠标指针的抖动，当识别出被触摸按键的预设功能为对所述空间鼠标控制的鼠标指针选中位置的确认功能时，则延迟第二预设时间产生所述操作控制信号。这样即使在触摸预设功能为所述确认功能的按键时，鼠标指针产生了抖动，具有确认功能的操作控制信号暂时不会产生和输出，待用户进行调整后，将鼠标指针移动到准确的位置上，再产生所述操作控制信号并输出，便能准确实现所述确认功能。所述第二预设时间根据实际情况进行设定，一般可以考虑用户作出调整通常所需要的时间，由于鼠标指针的抖动幅度不会很大，因此调整所需时间一般也是非常短的。
如前所述，当触摸具有确认功能的按键时，通过延迟一段时间(第二预设时间)产生所述控制信号，可以让用户调整鼠标指针的位置，避免因鼠标指针抖动导致确认功能的失效。然而，用户调整所需时间在实际情况中较难确定，从而所述第二预设时间也较难设定，设置过短则不能及时调整鼠标指针的位置，设置过长则会因产生的延迟导致严重影响用户操作体验。为了解决这一问题，可选的，所述控制设备还可以包括第一屏蔽单元(未图示)，适于在延迟的所述第二预设时间内，屏蔽所述定位装置5对所述惯性器件4的输出数据进行处理。由于鼠标指针的移动取决于空间鼠标锁包括的惯性器件4输出的数据，若在识别出被触摸按键为具有所述确认功能的按键后，所述操作控制信号输出前的这段时间内，即在延迟的所述第二预设时间内，屏蔽空间鼠标中的定位装置5对所述惯性器件4输出数据的处理，则鼠标指针将在触摸该按键时便不再移动，从而能够有效地防止鼠标指针的抖动。此时，由于不存在由用户进行调整的情况，因此所述第二预设时间的设定也不存在对用户调整所需时间的考虑，只需考虑识别出被触摸按键进而发出屏蔽对惯性器件输出数据进行处理的信号的时间即可，而该时间是极其短暂而且易确定的。因此，在延迟的第二预设时间内，通过屏蔽对空间鼠标所包括的惯性器件输出数据进行处理，进一步有效地防止所述空间鼠标控制的鼠标指针的抖动，提高用户操作体验。
在另一实施例中，考虑到对按键的复用，可以将所述空间鼠标的某一按键的预设功能设置为触摸时控制所述鼠标指针移动的功能和按下时对所述鼠标指针的位置的确认功能。具体地，将控制鼠标指针移动的功能和对鼠标指针选中位置的确认功能由一个按键实现，当触摸该按键时，空间鼠标控制鼠标指针移动的功能处于激活状态，当按下该按键时，能够实现对鼠标指针选中位置的确认功能，当手指离开该按键时，则自动关闭空间鼠标控制鼠标指针移动的功能。可选的，所述识别装置2a适于在识别出预设功能为对所述鼠标指针的位置的确认功能的按键为被触摸按键，延迟第三预设时间输出对应所述鼠标指针的位置的确认功能的操作控制信号。
为了更好地区分按键触摸和按下，可以在按键结构1的按键下方增加薄膜按键，以图2所示按键结构为基础，增加薄膜按键的按键结构如图11所示，除了包括图2所示触摸面板10以及与所述触摸面板10相对的侦测板11、所述触摸面板10包括板体10a和多个金属按键K1～K5、隔离各金属按键K1～K5与板体10a的绝缘层10b，所述侦测板11上具有多个分别对应所述金属按键K1～K5的电极Ka～Ke，所述多个金属按键及对应电极间的区域构成平板电容；还包括位于金属按键K5下方的薄膜按键Kn，所述薄膜按键Kn位于侦测板11的表面，与所述金属按键K5相对应，电极Ke为中心具有开口的方形或矩形铜箔，所述薄膜按键Kn具体为金属弹片(metaldome或者polydome)，从所述电极Ke的中心开口处突出。图11所示的金属按键K5底部具有凸起，能够在金属按键K5被按下时使薄膜按键Kn被按下，在其他实施例中，金属按键底部也可以不具有凸起，按下金属按键后依靠其产生的形变便能使所述薄膜按键被按下。至于薄膜按键的原理和作用为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。
金属按键K5被触摸后的预设功能为触发所述空间鼠标控制的鼠标指针的移动功能，金属按键K5被按下后的预设功能为对所述鼠标指针的位置的确认功能。当金属按键K5被按下时，便能使所述薄膜按键Kn也被按下，所述识别装置2a适于在识别出所述薄膜按键Kn被按下，延迟第三预设时间输出对应所述鼠标指针的位置的确认功能的操作控制信号。具体实施时，可以通过延时单元25实现，延时单元25与识别单元22和输出单元23相连，适于在所述识别单元22识别出所述薄膜按键Kn被按下，控制输出单元23延迟一段时间(第三预设时间)输出对应所述被触摸按键的操作控制信号，所述操作控制信号对应所述鼠标指针的位置的确认功能。
需要说明的是，图11示例性地在所述触摸按键结构的一个金属按键(以金属按键K5为例)的下方设置所述薄膜按键，触摸该金属按键后可以实现的预设功能为触发所述空间鼠标控制的鼠标指针移动的功能，按下该金属按键可以实现的预设功能为确认鼠标指针选中位置的功能。在其他实施例中，也可以在每一个金属按键下方设置所述薄膜按键，通过触摸金属按键和按下与所述金属按键对应的薄膜按键(通过按下金属按键实现)分别触发不同的预设功能。
类似地，所述控制设备还可以包括第二屏蔽单元(未图示)，适于在延迟的所述第三预设时间内，屏蔽所述定位装置5对所述惯性器件4的输出数据的处理。所述第三预设时间的设定可以参考上述对所述第二预设时间进行设定的相关描述。
请继续参考图9，所述定位装置5适于对所述惯性器件4的输出数据进行处理，输出控制鼠标指针的位置变化的位置控制信号；所述定位装置5输出的位置控制信号通过所述接口单元3发送至电子设备，以控制所述鼠标指针的移动，例如鼠标指针在显示屏上的移动。所述惯性器件4可以为陀螺仪，也可以为加速度传感器，本实施例中，所述惯性器件4包括陀螺仪和加速度传感器，所述定位装置5融合了陀螺仪的数据和加速度传感器的数据进行处理，实现了空间鼠标的准确定位和鼠标指针的精确控制。
由于空间鼠标一般是前端运动最大，因此陀螺仪和加速度传感器可以安装在空间鼠标中靠近前端的位置，以更好地空间鼠标的运动。要对空间鼠标实现准确定位，需要融合陀螺仪的数据和加速度传感器的数据，融合通常包括实时融合和长期融合，实时融合每一算法周期执行一次(即每次采样数据后都执行一次)，长期融合固定检测周期(例如256个算法周期)执行一次。
融合可以是互补权重融合，也可以结合互补权重融合和卡尔曼滤波融合。所谓互补权重融合是指对陀螺仪和加速度传感器设置不同的权重，两者的权重之和为1，然后将陀螺仪的数据和加速度传感器的数据进行加权处理。由于在无外力加速度的情况下，加速度传感器能准确地输出角度并且不会有累积误差，也就是说，加速度传感器在静态或低速运动时精度很高；而当空间鼠标在三维空间做变速运动，特别是高速运动时，由于加速度传感器不能区分重力加速度和外力加速度，其在高速运动时精度就降低了。因此可以基于空间鼠标的不同运动状态，如静态、低速或高速，对陀螺仪和加速度传感器设置不同的权重，具体地，在静态或低速时，加速度传感器的精度较高，设置加速度传感器的权重大于陀螺仪的权重；在高速时，陀螺仪的精度较高，设置陀螺仪的权重大于加速度传感器的权重。需要说明的是，本实施例是结合陀螺仪和加速度传感器两种惯性器件对空间鼠标进行定位，因此两者的权重互补，即权重之和为1，但是，如果空间鼠标还结合其他惯性器件(例如地磁传感器)进行定位，则陀螺仪和加速度传感器的权重之和可以小于1。
通常，空间鼠标在三维空间内运动，设三维空间坐标系包括两两垂直的x轴、y轴和z轴，其中，x轴和y轴平行于地平面，z轴垂直于地平面，陀螺仪可以是单轴陀螺仪、两轴陀螺仪或三轴陀螺仪，加速度传感器可以是单轴重力加速度传感器、两轴重力加速度传感器或三轴重力加速度传感器。空间鼠标平行于地平面时，陀螺仪的敏感轴与对应的坐标轴重合，加速度传感器的敏感轴与对应的坐标轴重合。
以空间鼠标包括两个相互垂直的单轴陀螺仪和一个三轴重力加速度传感器为例，空间鼠标平行于地平面时，其中一个单轴陀螺仪的敏感轴与x轴重合，记为x轴陀螺仪；另一个单轴陀螺仪的敏感轴与z轴重合，记为z轴陀螺仪；加速度传感器的三个敏感轴分别与x轴、y轴和z轴重合，分别记为加速度传感器的x敏感轴、y敏感轴和z敏感轴；其中，加速度传感器的x敏感轴对应x轴陀螺仪的敏感轴，加速度传感器的z敏感轴对应z轴陀螺仪的敏感轴。
下面即以空间鼠标包括两个相互垂直的单轴陀螺仪和一个三轴重力加速度传感器，空间鼠标在所述空间坐标系内运动为例进行详细说明。首先对旋转角、偏转角、倾斜角和姿态角进行定义：
陀螺仪的敏感轴的旋转角是指陀螺仪的敏感轴与其对应的坐标轴的夹角，用α表示。具体地，x轴陀螺仪的敏感轴的旋转角是指x轴陀螺仪的敏感轴与x轴的夹角，记为αx；z轴陀螺仪的敏感轴的旋转角是指z轴陀螺仪的敏感轴与z轴的夹角，记为αz。
加速度传感器的敏感轴的偏转角是指加速度传感器的敏感轴与其对应的坐标轴的夹角，用β表示。具体地，加速度传感器的x敏感轴的偏转角是指x敏感轴与x轴的夹角，记为βx；加速度传感器的z敏感轴的偏转角是指z敏感轴与z轴的夹角，记为βz。
加速度传感器测量的是敏感轴的倾斜角，加速度传感器的敏感轴的倾斜角是指加速度传感器的敏感轴与重力加速度方向的夹角，实际上也就是加速度传感器的敏感轴与z轴的夹角，用γ表示，加速度传感器的敏感轴的偏转角通过敏感轴的倾斜角转换得到。具体地，加速度传感器的x敏感轴的倾斜角是指x敏感轴与z轴的夹角，记为γx；加速度传感器的z敏感轴的倾斜角是指z敏感轴与z轴的夹角，记为γz。
空间鼠标的姿态角是指空间鼠标与各坐标轴的夹角，用θ表示。具体地，空间鼠标与x轴的姿态角是指空间鼠标与x轴的夹角，记为θx；空间鼠标与z轴的姿态角是指空间鼠标与z轴的夹角，记为θz。
上述的夹角均为锐角。
本实施例中，所述定位装置5结合互补权重滤波融合和卡尔曼滤波融合对陀螺仪的敏感轴的旋转角和加速度传感器的敏感轴的偏转角进行融合，获得空间鼠标的姿态角。定位装置5的结构如图12所示，包括：获取单元51、设置单元52和处理单元53。
所述获取单元51适于获取陀螺仪的敏感轴的旋转角以及加速度传感器的敏感轴的偏转角和线加速度，所述加速度传感器的敏感轴对应所述陀螺仪的敏感轴。获取单元51进一步包括：第一获取单元511和第二获取单元512。
第一获取单元511适于获取陀螺仪的敏感轴的旋转角。陀螺仪输出的是敏感轴的角速度，角速度对时间积分可以得到角度变化量，再与初始角度相加可以得到旋转角，可以用公式表示为：α＝α1+ωdt，其中，α为陀螺仪的敏感轴的旋转角，α1为陀螺仪的敏感轴的初始角度(前一采样时刻确定的旋转角)，ω为陀螺仪的敏感轴的角速度(当前采样时刻获取的角速度)。具体地，x轴陀螺仪的敏感轴的旋转角αx＝αx1+ωxdt，其中，αx为x轴陀螺仪的敏感轴的旋转角，αx1为x轴陀螺仪的敏感轴的初始角度，ωx为x轴陀螺仪的敏感轴的角速度。z轴陀螺仪的敏感轴的旋转角αz＝αz1+ωzdt，其中，αz为z轴陀螺仪的敏感轴的旋转角，αz1为z轴陀螺仪的敏感轴的初始角度，ωz为z轴陀螺仪的敏感轴的角速度。
第二获取单元512获取加速度传感器的敏感轴的偏转角和线加速度。加速度传感器输出的是各敏感轴的倾斜角，对各敏感轴的倾斜角进行转换后可以得到各敏感轴的偏转角。具体地，加速度传感器的x敏感轴的偏转角βx＝90°-γx，z敏感轴的偏转角βz＝γz，γx为加速度传感器的x敏感轴的倾斜角，γz为加速度传感器的z敏感轴的倾斜角。加速度传感器还输出各敏感轴的线加速度，可以反映空间鼠标的不同运动状态，因此可作为设置权重的依据，具体请参考下面对所述设置单元52的说明。
所述设置单元52与所述获取单元51相连，适于基于所述获取单元51获取的所述加速度传感器的敏感轴的线加速度设置对应所述陀螺仪的第一权重和对应所述加速度传感器的第二权重。在对陀螺仪的数据(敏感轴的旋转角)和加速度传感器的数据(敏感轴的偏转角)进行加权前，还需要对陀螺仪的数据和加速度传感器的数据进行滤波(请参考对所述处理单元53的说明)，因此，所述设置单元52首先建立滤波时间常数与加速度传感器的敏感轴的线加速度的关联，再基于滤波时间常数与第一权重和第二权重存在的关联得到权重值。设置单元52进一步包括：滤波参数设置单元521、时间常数确定单元522和权重确定单元523。
滤波参数设置单元521适于设置第一滤波参数n和第二滤波参数m，所述第二滤波参数m为所述第一滤波参数n的3～5倍。第一滤波参数n和第二滤波参数m为建立滤波时间常数与加速度传感器的敏感轴的线加速度的关联所需要的参数。所述第一滤波参数n为经验值，本实施例中，第一滤波参数n的取值范围为[3，6]，通常取整数，例如，3、4、5或6，第二滤波参数m设为第一滤波参数的3倍。
时间常数确定单元522与所述第二获取单元512相连，适于确定滤波时间常数τ，其中，若Ki≤n/m则τ＝-m*Ki+n，若Ki＞n/m则τ＝0，Ki为所述加速度传感器的合加速度与重力加速度G的差值，所述加速度传感器的合加速度是指各敏感轴(x敏感轴、y敏感轴和z敏感轴)的线加速度的矢量和。加速度传感器除了输出敏感轴的倾斜角，还输出敏感轴的线加速度，线加速度为矢量，有大小和方向，大小通常是以重力加速度G的倍数表示，如1G、1.2G、2G、2.5G等，因此Ki与重力加速度G呈倍数关系。滤波时间常数τ是相对于信号的持续时间而言的，对于低通滤波，允许持续时间大于或等于滤波时间常数τ的信号通过，而持续时间小于滤波时间常数τ的信号则会被滤除(允许低频信号通过，滤除高频信号)；对于高通滤波，允许持续时间小于或等于滤波时间常数τ的信号通过，而持续时间大于滤波时间常数τ的信号则会被滤除(允许高频信号通过，滤除低频信号)。
权重确定单元523与所述时间常数确定单元522相连，适于确定所述第一权重a和第二权重b，其中，a＝1-b。滤波时间常数τ可以理解为两个权重的比值再乘以采样时间dt，即当滤波时间常数τ确定后，对应于陀螺仪的第一权重a和对应于加速度传感器的第二权重b也可以确定。
通过设置单元52建立了第一权重a、第二权重b与加速度传感器的合加速度与重力加速度的差值Ki之间的关联，从而使得第一权重a、第二权重b可以随加速度传感器的合加速度与重力加速度的差值Ki的变化而自适应调整。
具体来说，当Ki＜n/m时，τ＞0，τ随Ki减小而增大，b随τ增大而增大，a随τ增大而减小；Ki＝n/m时，τ＝0，a＝1，b＝0，环境外力对空间鼠标的作用影响了加速度传感器的线加速度变化，当加速度传感器的合加速度与重力加速度的差值Ki达到上限值n/m时，说明环境外力的作用太大，加速度传感器的数据的可靠性大大降低，对应陀螺仪的第一权重a为1，对应加速度传感器的第二权重b为0，也就是说，不需要结合加速度传感器的数据去修正陀螺仪的数据，而直接将陀螺仪的数据进行后续的定位计算。进一步地，当Ki＞n/m时，如果根据τ＝-m*Ki+n计算得到τ＜0，此时再结合加速度传感器的数据去修正陀螺仪的数据也就没有意义，所以当Ki＞n/m时，直接设置τ＝0，相应地，a＝1，b＝0。
所述处理单元53与所述获取单元51和设置单元52相连，适于基于所述设置单元52设置的第一权重和第二权重，对所述获取单元51获取的所述旋转角和所述偏转角进行加权处理，得到所述空间鼠标的姿态角；所述位置控制信号携带的信息关联于所述空间鼠标的姿态角。处理单元53进一步包括：高通滤波器531，第一乘法器532、低通滤波器533、第二乘法器534和卡尔曼滤波器535。
高通滤波器531与第一获取单元511和时间常数确定单元522相连，适于基于时间常数确定单元522确定的所述滤波时间常数对第一获取单元511获取的所述旋转角进行高通滤波。第一乘法器532适于将高通滤波器531的输出结果乘以权重确定单元523确定的所述第一权重，得到第一乘积结果。低通滤波器533与第二获取单元512和时间常数确定单元522相连，适于基于时间常数确定单元522确定的所述滤波时间常数对第二获取单元511获取的所述偏转角进行低通滤波。第二乘法器534适于将低通滤波器533的输出结果乘以权重确定单元523确定的所述第二权重，得到第二乘积结果。卡尔曼滤波器535与第一乘法器532和第二乘法器534相连，适于对第一乘法器532得到的所述第一乘积结果和第二乘法器534得到的第二乘积结果进行卡尔曼滤波，得到所述姿态角。
由于低频信号会降低陀螺仪的检测精度，因此需要滤除陀螺仪的数据中的低频信号，即对陀螺仪的敏感轴的旋转角进行高通滤波，滤波后的数据近似为α；而高频信号会降低加速度传感器的检测精度，因此需要滤除加速度传感器的数据中的高频信号，即对加速度传感器的敏感轴的偏转角进行低通滤波，滤波后的数据近似为β；然后再对滤波后的陀螺仪的数据和加速度传感器的数据进行加权和卡尔曼滤波。卡尔曼滤波已广泛应用于目标跟踪系统中，利用目标的动态信息，去除噪声影响，得到目标位置的准确估计，由于其为本领域所熟知且广泛采用的技术，在此不再展开说明。
在具体实施时，对x轴陀螺仪的敏感轴的旋转角αx进行高通滤波后再乘以第一权重a；对加速度传感器的x敏感轴的偏转角βx进行低通滤波后再乘以第二权重b；将两个相乘的结果输入卡尔曼滤波器，卡尔曼滤波器的输出结果即为空间鼠标与x轴的姿态角θx。对z轴陀螺仪的敏感轴的旋转角αz进行高通滤波后再乘以第一权重a；对加速度传感器的z敏感轴的偏转角βz进行低通滤波后再乘以第二权重b；将两个相乘的结果输入卡尔曼滤波器，卡尔曼滤波器的输出结果即为空间鼠标与z轴的姿态角θz。由于本实施例的空间鼠标仅包括两个陀螺仪，因此，确定空间鼠标的姿态角只需确定空间鼠标与x轴的姿态角和与z轴的姿态角即可，在其他实施例中，还可以包括y轴陀螺仪，相应地就可以根据y轴陀螺仪的敏感轴的旋转角和加速度传感器的y敏感轴的偏转角确定空间鼠标与y轴的姿态角。
需要说明的是，上述卡尔曼滤波器也可以用加法器替代，也就是说，不进行卡尔曼滤波而是加权后直接累加，即将所述第一乘积结果和第二乘积结果相加，得到所述姿态角，由于对陀螺仪的数据进行高通滤波后近似为α，对加速度传感器的数据进行低通滤波后近似为β，因此空间鼠标与x轴的姿态角θx和与z轴的姿态角θz可以分别表示为：θx≈a*αx+b*βx，θz≈a*αz+b*βz。本实施例采用卡尔曼滤波可以进一步提高定位的准确性和稳定性。
在其他实施例中，设置单元也可以不设置滤波参数，而直接将加速度传感器测得的线加速度转换成线速度，基于所述线速度在一定范围内设置相对固定的第一权重和第二权重，第一权重和第二权重之和为1。相应地，处理单元对陀螺仪的数据和加速度传感器的数据直接加权，在加权前不进行滤波。
可选的，所述设置单元可以是包括：线速度计算单元，适于将所述加速度传感器的各敏感轴的线加速度的矢量和对时间积分得到线速度，所述加速度传感器的各敏感轴的线加速度从所述第二获取单元获取，求所述加速度传感器的x敏感轴、y敏感轴和z敏感轴的线加速度的矢量和，求得的矢量和对时间积分可以得到线速度；判断单元，适于判断所述线速度计算单元得到的所述线速度是否小于预设值；权重设置单元，适于在所述判断单元的判断结果为是时设置所述第一权重小于所述第二权重，在静态或低速运动状态，线速度小于预设值，加速度传感器的精度高于陀螺仪的精度，所以设置对应于加速度传感器的第二权重大于对应于陀螺仪的第一权重；在所述判断单元的判断结果为否时设置所述第一权重大于所述第二权重，在高速运动状态，线速度大于或等于所述预设值，陀螺仪的精度高于加速度传感器的精度，所以设置对应于陀螺仪的第一权重大于对应于加速度传感器的第二权重。
所述预设值为根据实际情况而预先设定的经验值，通常，所述预设值的取值范围可以为[0.4，0.6]，单位为米/秒，例如，所述预设值为0.5m/s，若所述线速度小于所述预设值，则所述第一权重的取值范围可以为[0，2/5]，例如设置第一权重为1/3，则第二权重为2/3；或者，设置第一权重为2/5，则第二权重为3/5；如果线速度很小或为0，可以将第一权重设为0，第二权重设为1。若所述线速度大于或等于所述预设值，则所述第一权重的取值范围可以为[3/5，1]，一般在线速度增大时，加速度传感器的数据的可靠性降低，应用加速度传感器的数据修正陀螺仪的数据意义不大，可以设置第一权重为1，则第二权重为0。
可选的，所述设置单元也可以是包括：线速度计算单元，适于将所述加速度传感器的各敏感轴的线加速度的矢量和对时间积分得到线速度，所述加速度传感器的各敏感轴的线加速度从所述第二获取单元获取；第一判断单元，适于判断所述线速度计算单元得到的线速度是否小于第一预设值；第二判断单元，适于判断所述线速度计算单元得到的线速度是否大于第二预设值，所述第二预设值大于所述第一预设值，第二判断单元可以在所述第一判断单元的判断结果为否时判断所述线速度是否大于第二预设值；权重设置单元，适于在所述第一判断单元的判断结果为是时设置第一权重小于第二权重；在所述第二判断单元的判断结果为是时设置第一权重为1，第二权重为0；否则设置第一权重大于第二权重。
举例来说，当所述线速度小于所述第一预设值(例如0.3m/s)时，设置第一权重小于第二权重，例如，设置第一权重为1/3，第二权重为2/3；当所述线速度大于所述第二预设值(例如0.6m/s)时，设置第一权重为1，第二权重为0；否则设置第一权重大于第二权重，例如设置第一权重为2/3，第二权重为1/3。也就是说，随着线速度增加，逐渐减小加速度传感器的权重，增加陀螺仪的权重。
对应地，所述处理单元可以包括：第三乘法器，适于将所述第一获取单元获取的陀螺仪的敏感轴的旋转角乘以所述权重设置单元设置的第一权重，得到第三乘积结果；第四乘法器，适于将所述第二获取单元获取的加速度传感器的敏感轴的偏转角乘以所述权重设置单元设置的第二权重，得到第四乘积结果；卡尔曼滤波器，适于对所述第三乘法器输出的第三乘积结果和所述第四乘法器输出的第四乘积结果进行卡尔曼滤波，得到所述空间鼠标的姿态角。其中，卡尔曼滤波器也可以用加法器替代。
确定空间鼠标的姿态角也就实现了空间鼠标的定位，即可以用空间鼠标的姿态角来表示空间鼠标的位置。定位装置5输出的所述位置控制信号携带的信息可以包括所述空间鼠标的姿态角，通过接口单元3发送至电子设备，所述电子设备接收到所述位置控制信号后，基于所述空间鼠标的姿态角确定空间鼠标的分量变化，将所述空间鼠标的分量变化映射为鼠标指针的位移变换量，以控制鼠标指针的移动。
进一步，还可以用空间鼠标在空间坐标系的各坐标轴的分量或分量变化来表示空间鼠标的位置。
可选的，所述定位装置还可以包括：分量确定单元，适于确定所述空间鼠标在空间坐标系的分量dcosθ，d为空间鼠标在空间坐标系的初始分量，θ为姿态角，所述位置控制信号携带的信息包括所述空间鼠标在空间坐标系的分量。定位装置5输出的所述位置控制信号携带的信息可以包括所述空间鼠标在空间坐标系的分量，通过接口单元3发送至电子设备，所述电子设备接收到所述位置控制信号后，基于所述空间鼠标的在空间坐标系的分量确定空间鼠标的分量变化，将所述空间鼠标的分量变化映射为鼠标指针的位移变换量，以控制鼠标指针的移动。
在具体实施时，所述空间鼠标在空间坐标系的分量dcosθ包括：空间鼠标在空间坐标系的x轴的分量dxcosθx和在空间坐标系的z轴的分量dzcosθz，dx为空间鼠标在空间坐标系的x轴的初始分量，dz为空间鼠标在空间坐标系的z轴的初始分量，用坐标表示，空间鼠标从初始位置(dx，dz)运动到了当前位置(dxcosθx，dzcosθz)。
可选的，所述定位装置还可以包括：分量变化确定单元，适于计算所述空间鼠标的分量变化Δd，其中，Δd＝d-dcosθ，θ为姿态角，d为空间鼠标在空间坐标系的初始分量。定位装置5输出的所述位置控制信号携带的信息可以包括所述空间鼠标的分量变化，通过接口单元3发送至电子设备，所述电子设备接收到所述位置控制信号后，将所述空间鼠标的分量变化映射为鼠标指针的位移变换量，以控制鼠标指针的移动。
在具体实施时，所述空间鼠标的分量变化Δd包括：空间鼠标在x轴的分量变化ΔA和在z轴的分量变化ΔB，其中，ΔA＝A-Acosθx，A为空间鼠标在x轴的初始分量；ΔB＝B-Bcosθz，B为空间鼠标在z轴的初始分量。所述分量变化确定单元确定了空间鼠标在x轴和z轴所确定的二维空间，从第一位置运动到第二位置的变化，其中，第一位置可以用坐标(A，B)表示，A为第一位置在x轴的分量，B为第一位置在z轴的分量；第二位置可以用坐标(Acosθx，Bcosθz)，Acosθx为第二位置在x轴的分量，Bcosθz为第二位置在z轴的分量。
可选的，所述定位装置还可以包括：位移变化确定单元，适于确定所述鼠标指针的位移变化量Δs，其中，Δs＝Δd/(SF*MF)，SF为所述陀螺仪的灵敏度系数，MF为鼠标指针的灵敏度系数。定位装置输出的所述位置控制信号携带的信息包括所述鼠标指针的位移变化量，通过接口单元3发送至电子设备，所述电子设备接收到所述位置控制信号后，基于所述鼠标指针的位移变化量控制鼠标指针的移动。
将空间鼠标的空间运动映射到屏幕上鼠标指针的运动，以相互垂直的X轴(对应x轴)和Y轴(对应z轴)确定的屏幕为例，所述鼠标指针的位移变化量Δs包括：鼠标指针在X轴的位移变化量ΔX和在Y轴的位移变化量ΔY。
在具体实施时，所述位移变化确定单元确定所述鼠标指针在X轴的位移变化量ΔX和所述鼠标指针在Y轴的位移变化量ΔY，其中，ΔX＝ΔA/(SFx*MF)，SFx为x轴陀螺仪的灵敏度系数，MF为鼠标指针的灵敏度系数；ΔY＝ΔB/(SFz*MF)，SFz为z轴陀螺仪的灵敏度系数，所述Y轴垂直于所述X轴。其中，陀螺仪的灵敏度系数和鼠标指针的灵敏度系数是根据实际需求和运行环境，例如准确度要求、屏幕大小和分辨率等而设定和调整，此为本领域技术人员所公知，在此不再展开说明。
所述电子设备基于所述鼠标指针在X轴的位移变化量ΔX和在Y轴的位移变化量ΔY控制所述鼠标指针的移动，将鼠标指针从第三位置移动到第四位置，若鼠标在第三位置的坐标为(X1，Y1)，则鼠标在第四位置的坐标为(X1+ΔX，Y1+ΔY)。
需要说明的是，如果在空间鼠标中安装三个相互垂直的陀螺仪，也可以实现以空间鼠标在三维空间的运动控制鼠标指针在二维/三维空间的移动。
现有技术的空间鼠标大多在集成化、选取低功耗的元器件方面对空间鼠标进行改进以降低功耗，却忽略了操作过程中的功耗问题，例如当用户手持空间鼠标，即使长时间没有执行下一操作(触摸空间鼠标的按键或移动空间鼠标)，或者空间鼠标长时间处于闲置状态，所述空间鼠标中的所有器件均处于工作状态，消耗电量，导致空间鼠标的功耗较高。请继续参考图9，本实施例的空间鼠标还包括锁定单元6，与所述识别装置2a、惯性器件4和定位装置5相连，适于在所述识别装置2a超过第四预设时间未输出操作控制信号且所述定位装置5超过第四预设时间未输出位置控制信号，控制所述空间鼠标进入锁定状态，所述锁定状态包括所述惯性器件4和定位装置5处于关闭状态，所述第四预设时间可以根据实际需要设定，例如设置为0～30s中的一个时间值。
如果空间鼠标超过一段时间(第四预设时间，例如20s)未被使用，所述识别装置2a没有输出操作控制信号，所述定位装置5也没有输出位置控制信号，则锁定单元6触发空间鼠标锁定事件，所述空间鼠标锁定事件包括控制所述惯性器件4和定位装置5从工作状态进入关闭状态，由此降低所述空间鼠标的功耗。可选的，所述空间鼠标的按键结构包括与鼠标操作对应的按键和其他按键(例如遥控器的按键)，则所述空间鼠标锁定事件还包括屏蔽与鼠标操作对应的按键的操作，由此可以有效地避免用户的误操作。
对应地，所述空间鼠标还可以包括启动单元7，与所述识别装置2a、惯性器件4和定位装置5相连，适于在所述空间鼠标处于锁定状态时，若预设功能为鼠标左键功能的按键和预设功能为鼠标右键功能的按键同时被所述识别装置2a识别为被触摸按键，开启所述惯性器件4和定位装置5；或者，若连续三个或三个以上的按键被所述识别装置2a识别为被触摸按键，开启所述惯性器件4和定位装置5。
可选的，所述启动单元7包括第一启动单元，适于在所述空间鼠标处于锁定状态时，若预设功能为鼠标左键功能的按键和预设功能为鼠标右键功能的按键同时被所述识别装置2a识别为被触摸按键，开启所述惯性器件4和定位装置5。具体地，在空间鼠标的按键中，有两个按键的预设功能分别为鼠标左键功能和鼠标右键功能，在所述空间鼠标未锁定时，分别触摸这两个按键可以实现相应的鼠标左键功能或鼠标右键功能。在所述空间鼠标处于锁定状态时，同时触摸这两个按键可以实现所述空间鼠标的左右键解锁功能，唤醒所述空间鼠标。具体地，当这两个按键被触摸时，识别装置2a向所述第一启动单元发送信号，所述第一启动单元接收到该信号后，触发空间鼠标解锁事件，所述空间鼠标解锁事件包括控制所述惯性器件4和定位装置5从关闭状态进入工作状态，还包括对所述与鼠标操作对应的按键的操作解除屏蔽。需要说明，此处所述的同时并不限定严格意义上的同一时间，而可以是接近同一时间。
可选的，所述启动单元7包括第二启动单元，适于在所述空间鼠标处于锁定状态时，若连续三个或三个以上的按键被所述识别装置2a识别为被触摸按键，开启所述惯性器件4和定位装置5。以连续3个按键依次被触摸为例，具体到实际操作，即手指依次滑过同一方向(可以是横向或纵向)上连续的3个按键，则可以实现空间鼠标的滑条解锁功能：识别装置2a在较短时间(例如2s)内识别出连续的3个按键被触摸，向所述第二启动单元发送信号，所述第二启动单元接收到该信号后，触发空间鼠标解锁事件，所述空间鼠标解锁事件包括控制所述惯性器件4和定位装置5从关闭状态进入工作状态，还包括对所述与鼠标操作对应的按键的操作解除屏蔽。
也可以通过其他方式触发空间鼠标解锁事件，而不需要设置启动单元7。可选的，所述按键结构1还可以包括设于所述触摸面板的鼠标功能按键，适于在所述空间鼠标处于锁定状态时，触发所述空间鼠标解锁事件，包括开启所述惯性器件4和定位装置5。所述鼠标功能按键为金属按键、空气按键和机械按键中的一种。或者，当所述识别装置2a识别出被触摸按键后即开启所述惯性器件4和定位装置5。可选的，所述鼠标功能按键还适于在所述空间鼠标处于工作状态时，触发所述空间鼠标锁定事件，包括关闭所述惯性器件4和定位装置5。
需要说明的是，在其他实施例中，空间鼠标也可以既包括启动单元7，也包括鼠标功能按键；启动单元7可以既包括第一启动单元，也包括第二启动单元；从而使得空间鼠标的唤醒方式多样化，方便了用户操作，也增强了用户体验。
本实施例中，所述空间鼠标还可以包括接近感应单元8，所述接近感应单元8与所述按键结构1和识别装置2a相连，适于在连续的第二预设数量个预定周期内，当所述电荷样本值均小于接近感应阈值且大于所述触摸感应阈值时，触发接近感应事件，所述接近感应事件包括开启所述按键下方所具有的光源。事实上，除了触摸所述触摸按键结构的金属按键会触发触摸感应事件之外，接近(未碰触到)所述触摸按键结构时，电荷也会有一部分通过人体逃逸，因此同样会引起电极的电荷累积区域中发生剧烈的电荷量变化，可定义为触发接近感应事件，只不过所述接近感应事件相对于触摸感应事件来说，电荷量的变化相对较弱，但仍然能够根据多个连续的预定周期内，将采样到的所述电荷样本值与接近感应阈值进行比较后，识别出接近感应事件的触发。所述接近感应阈值是界定触摸按键结构中的金属按键是否被接近的临界值，当某按键对应采集到的所述电荷样本值小于所述接近感应阈值且大于所述触摸感应阈值时，则可初步判定为该按键被接近。
然而，由于引发所述电荷累积区域中电荷发生变化的原因并不仅仅是用户手指接近所述触摸按键结构，可能还会有其他环境干扰的影响，此时容易引起接近感应事件的误触发(例如用户从具有所述触摸按键结构的空间鼠标旁边经过也可能触发接近感应事件)，事实上，周围环境对接近感应事件触发判定的影响比对触摸感应事件触发判定的影响更为严重，为了获得更准确的判定结果，类似于对触摸感应事件触发的判定，也需要综合更多次的判定来最终获得接近感应事件的触发是否对应了用户手指接近触摸按键结构上的按键的情况，即在连续的第二预设数量个预定周期内，当所述电荷样本值均小于接近感应阈值且大于所述触摸感应阈值时，触发接近感应事件，所述接近感应事件包括开启被接近的按键下方所具有的光源，绝缘层的材料为透明绝缘材料。所述第二预设数量为衡量某按键是否识别为被接近按键所确定的连续预定周期的个数，一般根据实际情况进行设定。本实施例中，对于所述第二预设数量的设定，与所述第一预设数量相同，也设定为8，即将连续8个预定周期内，所述电荷样本值均小于接近感应阈值且大于触摸感应阈值的按键识别为被接近按键。通过对连续多个预定周期内采集到的所述电荷样本值的判定，能有效避免接近感应事件的误触发。
所述空间鼠标的按键下方增设了光源，在连续的第二预设数量个预定周期内，当连续检测到某一按键的多个电荷样本值均小于接近感应阈值且大于触摸感应阈值时，实际发生的情况是用户的手指靠近所述空间鼠标时，此时可控制开启光源，从而能够使用户在黑暗的环境中看清各个按键，增强了用户的操作体验，进一步提高了用户的使用感受。而为了保证后续对用户手指触碰按键的触摸识别的准确性，可以停止对电荷转移情况的检测，即禁止触摸面板对应的感应通道，以使得触摸面板的电位重新固定到接地电位，保证按键功能正常使用。在实际情况中，为了简化控制，只要当按键结构中的任意一个按键被识别为被接近按键，即可开启空间鼠标的按键结构中的所有按键下方的光源。
可选的，在所述空间鼠标处于锁定状态时，也可以通过接近感应单元8唤醒所述空间鼠标，即所述接近感应事件还可以包括开启惯性器件4，例如重力加速度传感器。
进一步地，所述空间鼠标还可以包括光亮调节单元9，所述光亮调节单元9与所述按键结构1和识别装置2a相连，适于在所述识别装置2a识别出被触摸按键后，调亮按键结构1中所述被触摸按键下方的光源。随着用户手指从接近到触摸到按键，该按键对应的电极的电荷累积区域中发生电荷量变化相对于手指接近按键时剧烈得多，采样的所述电荷样本值会更小，通过将连续的第一预设数量个预定周期内，所述电荷样本值均小于触摸感应阈值的按键识别出被触摸按键后，还可以调亮所述被触摸按键下方的光源，从而当用户触摸某个按键时，可以将该键位处的光线更明亮，以提示按键，使得用户的操作体验进一步获得增强。
当触摸按键的过程结束后，用户手指逐渐远离所述按键结构时，按键的电荷样本值也开始缓缓升高。当电荷样本值满足：电荷样本值≥(触摸感应阈值+LTA)×75％时，则可判定触摸感应事件终止，恢复所述被触摸按键下方的光源调亮前的亮度。其中，LTA表示没有触发任何条件时所述电荷样本值的长期平均值，而判定时的参数75％也可调整为其他数值，例如87.5％，主要视环境对所述触摸按键结构的噪声影响而定。
随着用户手指进一步远离所述按键结构，按键的电荷样本值继续升高，当电荷样本值满足：电荷样本值≥(接近感应阈值+LTA)×75％时，则可判定接近感应事件也终止，并关闭所有按键下方的光源，重新处于监控所述电荷样本值的状态，并相应地根据上述触发条件开启或调亮光源。
可选的，所述接近感应阈值类似于所述触摸感应阈值，可以设定为固定值，也可以关联于所述电荷样本值的LTA，例如设定接近感应阈值为(1/8)LTA。
综上所述，上述技术方案具有以下优点：
基于电荷转移和触摸感应阈值识别触摸按键，能够提高触摸识别的准确度，有效避免按键的误触发。
在识别出被触摸按键为实现空间鼠标的鼠标确认功能的按键时，延迟一段时间输出操作控制信号，能够在实现确认功能时防止鼠标指针的抖动。
在延迟输出操作控制信号的一段时间内，通过屏蔽对空间鼠标的惯性器件的输出数据进行处理，进一步防止所述空间鼠标控制的鼠标指针的抖动。
基于电荷样本值的长期平均值自适应调整触摸感应阈值和接近感应阈值，进一步提高触摸识别和接近识别的准确性，有效避免触摸感应事件和接近感应事件的误触发。
在所述控制设备长时间未操作时，基于识别装置和定位装置的输出锁定所述控制设备，解决了长时间未操作所述控制设备导致电源功耗的不必要浪费的问题。
陀螺仪的权重和加速度传感器的权重可以随线加速度变化而自适应调整，再通过加权处理将旋转角和偏转角结合，由此有效地融合了陀螺仪的数据和加速度传感器的数据，实现了空间鼠标的准确定位和鼠标指针的精确控制。
通过建立加速度传感器的合加速度与重力加速度的差值与陀螺仪的权重和加速度传感器的权重的关联，使得陀螺仪的权重和加速度传感器的权重可以随加速度传感器的合加速度与重力加速度的差值的变化而自适应调整。
在对陀螺仪的数据加权前进行高通滤波，在对加速度传感器的数据加权前进行低通滤波，以滤除影响精度的信号，从而提高了空间鼠标定位的准确性和稳定性，以及鼠标指针控制的精确度。
在对陀螺仪的数据和加速度传感器的数据加权后进行卡尔曼滤波，使得融合后的数据更为准确和稳定，进一步提高了空间鼠标定位的准确性和稳定性，以及鼠标指针控制的精确度。
虽然本发明己以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (30)

1.一种具有触摸按键的控制设备，其特征在于，包括：
按键结构，包括触摸面板以及与所述触摸面板绝缘隔离的侦测板，所述触摸面板设有多个按键，所述侦测板上具有多个分别对应所述按键的电极；
识别装置，适于采集各电极对应的按键的电荷样本值，将所述电荷样本值小于触摸感应阈值的按键或者电荷样本值的长期平均值与所述电荷样本值之差大于或等于触摸感应阈值的按键识别为被触摸按键，输出对应所述被触摸按键的操作控制信号；所述按键的电荷样本值仅关联于对应所述按键的电极的电荷转移次数，所述电极的电荷转移次数为该电极上转移的电荷总量对应的电压达到参考电压时电荷从该电极转移的次数，所述电荷样本值的长期平均值通过对在第一预设时间内得到的所述按键的多个电荷样本值进行累加求和并计算其平均值的方式或是以加权平均的方式获得；
接口单元，适于将所述操作控制信号发送至电子设备，以控制所述电子设备执行对应所述被触摸按键的预设功能的操作。
2.根据权利要求1所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，
所述识别装置包括：
计数单元，适于记录各电极的电荷转移次数；
采样单元，适于每隔预定周期采集各电极的电荷转移次数作为各电极对应的按键的电荷样本值；
识别单元，适于将连续的第一预设数量个预定周期采集的所述电荷样本值均小于触摸感应阈值的按键识别为被触摸按键；
输出单元，适于输出对应所述被触摸按键的操作控制信号；或者，
所述识别装置包括：
计数单元，适于记录各电极的电荷转移次数；
采样单元，适于采集各电极的电荷转移次数作为各电极对应的按键的电荷样本值；
更新单元，适于对在第一预设时间内得到的多个电荷样本值进行累加求和并计算其平均值或对在第一预设时间内得到的多个电荷样本值进行加权平均，以更新所述电荷样本值的长期平均值；
识别单元，适于将所述电荷样本值的长期平均值与当前获得的电荷样本值之差大于或等于触摸感应阈值的按键识别为被触摸按键；
输出单元，适于输出对应所述被触摸按键的操作控制信号。
3.根据权利要求2所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，所述计数单元包括：
多个单位电容，分别与按键结构中的各电极对应连接；
多个检测单元，分别与所述多个单位电容对应连接，适于检测对应的单位电容两端的电压，在所述单位电容两端的电压达到参考电压时，输出电荷从电极转移到对应单位电容的次数的计数值，并将所述计数值作为电极的电荷转移次数发送至所述采样单元。
4.根据权利要求2所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，所述更新单元还适于在所述识别单元识别出被触摸按键后，停止更新所述电荷样本值的长期平均值，直至所述识别单元识别出所述电荷样本值的长期平均值与当前获得的电荷样本值之差小于所述触摸感应阈值。
5.根据权利要求1所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，所述触摸感应阈值关联于所述电荷样本值的长期平均值。
6.根据权利要求1所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，还包括：接近感应单元，适于在连续的第二预设数量个预定周期内，当所述电荷样本值均小于接近感应阈值且大于所述触摸感应阈值时，触发接近感应事件，所述接近感应事件包括开启所述按键下方所具有的光源。
7.根据权利要求6所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，所述接近感应阈值关联于所述电荷样本值的长期平均值。
8.根据权利要求6所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，还包括光亮调节单元，适于在所述识别装置识别出被触摸按键后，调亮所述被触摸按键下方的光源。
9.根据权利要求1所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，所述控制设备为控制鼠标指针的空间鼠标，所述识别装置适于在识别出预设功能为对所述鼠标指针的位置的确认功能的按键为被触摸按键，延迟第二预设时间输出对应所述鼠标指针的位置的确认功能的操作控制信号。
10.根据权利要求1所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，所述控制设备为控制鼠标指针的空间鼠标，所述按键的预设功能包括触摸时控制所述鼠标指针移动的功能和按下时对所述鼠标指针的位置的确认功能；所述按键结构的侦测板上还包括与预设功能为按下时对所述鼠标指针的位置的确认功能的按键相对应的薄膜按键；所述识别装置适于在识别出所述薄膜按键被按下后输出对应所述鼠标指针的位置的确认功能的操作控制信号。
11.根据权利要求10所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，所述识别装置适于在识别出所述薄膜按键被按下，延迟第三预设时间输出对应所述鼠标指针的位置的确认功能的操作控制信号。
12.根据权利要求1所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，所述控制设备为空间鼠标，所述控制设备还包括：惯性器件和定位装置，所述定位装置适于对所述惯性器件的输出数据进行处理，输出控制鼠标指针的位置变化的位置控制信号；所述接口单元还适于将所述位置控制信号发送至电子设备，以控制所述电子设备执行鼠标指针的移动。
13.根据权利要求12所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，所述识别装置适于在识别出预设功能为对所述鼠标指针的位置的确认功能的按键为被触摸按键，延迟第二预设时间输出对应所述鼠标指针的位置的确认功能的操作控制信号；所述控制设备还包括第一屏蔽单元，适于在延迟的所述第二预设时间内，屏蔽所述定位装置对所述惯性器件的输出数据进行处理。
14.根据权利要求12所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，所述按键的预设功能为触摸时控制所述鼠标指针移动的功能和按下时对所述鼠标指针的位置的确认功能；所述按键结构的侦测板上还包括与预设功能为按下时对所述鼠标指针的位置的确认功能的按键相对应的薄膜按键；所述识别装置适于在识别出所述薄膜按键被按下，延迟第三预设时间输出对应所述鼠标指针的位置的确认功能的操作控制信号；所述控制设备还包括第二屏蔽单元，适于在延迟的所述第三预设时间内，屏蔽所述定位装置对所述惯性器件的输出数据进行处理。
15.根据权利要求12所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，还包括锁定单元，适于在所述识别装置超过第四预设时间未输出操作控制信号且所述定位装置超过所述第四预设时间未输出位置控制信号，控制所述空间鼠标进入锁定状态，所述锁定状态包括所述惯性器件和定位装置处于关闭状态。
16.根据权利要求15所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，所述按键结构还包括设于所述触摸面板的鼠标功能按键，适于在所述空间鼠标处于锁定状态时，触发开启所述惯性器件和定位装置。
17.根据权利要求16所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，所述鼠标功能按键为金属按键、空气按键和机械按键中的一种。
18.根据权利要求15所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，还包括启动单元，适于在所述空间鼠标处于锁定状态时，若预设功能为鼠标左键功能的按键和预设功能为鼠标右键功能的按键同时被所述识别装置识别为被触摸按键，或者，若连续三个或三个以上的按键被所述识别装置识别为被触摸按键，开启所述惯性器件和定位装置。
19.根据权利要求12所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，所述惯性器件包括陀螺仪和重力加速度传感器，所述定位装置包括：
获取单元，适于获取陀螺仪的敏感轴的旋转角以及加速度传感器的敏感轴的偏转角和线加速度，所述加速度传感器的敏感轴对应所述陀螺仪的敏感轴；
设置单元，适于基于所述加速度传感器的敏感轴的线加速度设置对应所述陀螺仪的第一权重和对应所述加速度传感器的第二权重；
处理单元，适于基于所述第一权重和第二权重，对所述旋转角和所述偏转角进行加权处理，得到所述空间鼠标的姿态角；
所述位置控制信号携带的信息关联于所述空间鼠标的姿态角。
20.根据权利要求19所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，所述加速
度传感器为三轴重力加速度传感器，所述设置单元包括：
滤波参数设置单元，适于设置第一滤波参数n和第二滤波参数m，所述第二滤波参数m为所述第一滤波参数n的3～5倍；
时间常数确定单元，适于确定滤波时间常数τ，其中，若Ki≤n/m则τ=-m*Ki+n，若Ki>n/m则τ=0，Ki为所述加速度传感器的各敏感轴的线加速度的矢量和与重力加速度的差值；
权重确定单元，适于确定所述第一权重a和第二权重b，其中，a=1-b。
21.根据权利要求20所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，
所述处理单元包括：
高通滤波器，适于基于所述滤波时间常数对所述旋转角进行高通滤波；
第一乘法器，适于将所述高通滤波器的输出结果乘以所述第一权重，得到第一乘积结果；
低通滤波器，适于基于所述滤波时间常数对所述偏转角进行低通滤波；
第二乘法器，适于将所述低通滤波器的输出结果乘以所述第二权重，得到第二乘积结果；
卡尔曼滤波器，适于对所述第一乘积结果和第二乘积结果进行卡尔曼滤波，得到所述姿态角；或者，
所述处理单元包括：
高通滤波器，适于基于所述滤波时间常数对所述旋转角进行高通滤波；
第一乘法器，适于将所述高通滤波器的输出结果乘以所述第一权重，得到第一乘积结果；
低通滤波器，适于基于所述滤波时间常数对所述偏转角进行低通滤波；
第二乘法器，适于将所述低通滤波器的输出结果乘以所述第二权重，得到第二乘积结果；
加法器，适于将所述第一乘积结果和第二乘积结果相加，得到所述姿态角。
22.根据权利要求19所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，
所述设置单元包括：
线速度计算单元，适于将所述加速度传感器的各敏感轴的线加速度的矢量和对时间积分得到线速度；
判断单元，适于判断所述线速度是否小于预设值；
权重设置单元，适于在所述判断单元的判断结果为是时设置所述第一权重小于所述第二权重，在所述判断单元的判断结果为否时设置所述第一权重大于所述第二权重；或者，
所述设置单元包括：
线速度计算单元，适于将所述加速度传感器的各敏感轴的线加速度的矢量和对时间积分得到线速度；
第一判断单元，适于判断所述线速度是否小于第一预设值；
第二判断单元，适于判断所述线速度是否大于第二预设值，所述第二预设值大于所述第一预设值；
权重设置单元，适于在所述第一判断单元的判断结果为是时设置第一权重小于第二权重；在所述第二判断单元的判断结果为是时设置第一权重为1，第二权重为0；否则设置第一权重大于第二权重。
23.根据权利要求22所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，
所述处理单元包括：
第三乘法器，适于将所述旋转角乘以所述第一权重，得到第三乘积结果；
第四乘法器，适于将所述偏转角乘以所述第二权重，得到第四乘积结果；
卡尔曼滤波器，适于对所述第三乘积结果和所述第四乘积结果进行卡尔曼滤波，得到所述姿态角；或者，
所述处理单元包括：
第三乘法器，适于将所述旋转角乘以所述第一权重，得到第三乘积结果；
第四乘法器，适于将所述偏转角乘以所述第二权重，得到第四乘积结果；
加法器，适于将所述第三乘积结果和第四乘积结果相加，得到所述姿态角。
24.根据权利要求19所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，所述定位装置还包括：分量确定单元，适于确定所述空间鼠标在空间坐标系的分量dcosθ，d为空间鼠标在空间坐标系的初始分量，θ为姿态角；所述位置控制信号携带的信息包括所述空间鼠标在空间坐标系的分量。
25.根据权利要求19所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，所述定位装置还包括：分量变化确定单元，适于计算所述空间鼠标的分量变化Δd，其中，Δd=d-dcosθ，θ为姿态角，d为空间鼠标在空间坐标系的初始分量；所述位置控制信号携带的信息包括所述空间鼠标的分量变化。
26.根据权利要求25所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，所述定位装置还包括：位移变化确定单元，适于确定所述鼠标指针的位移变化量Δs，其中，Δs=Δd/(SF*MF)，SF为所述陀螺仪的灵敏度系数，MF为鼠标指针的灵敏度系数；所述位置控制信号携带的信息包括所述鼠标指针的位移变化量。
27.根据权利要求19所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，所述惯性器件包括两个相互垂直的单轴陀螺仪和一个三轴重力加速度传感器。
28.根据权利要求1所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，所述控制设备包括空间鼠标、遥控器和计算机键盘的其中一种或任意组合。
29.根据权利要求1所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，所述接口单元包括红外接口、蓝牙接口和射频接口的其中一种或任意组合。
30.根据权利要求1所述的具有触摸按键的控制设备，其特征在于，所述按键为金属按键或空气按键。
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