CN104750314A - 物体位置探测方法、微处理器及探测系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种物体位置探测方法，所述方法应用于内置有传感器阵列的交互平台，所述传感器阵列中包含多个传感器；所述方法包括：当物体放置于所述传感器阵列的感应范围中时，获取物体与传感器阵列中的传感器发生耦合的耦合程度；依据所述耦合程度确定物体当前的位置和朝向。本申请公开的探测方法中，以交互平台中传感器阵列中的传感器与物体发生耦合的耦合程度的变化为基准，依据所述耦合程度确定待检测物体当前的位置和朝向，检测准确度高。

Description

物体位置探测方法、微处理器及探测系统

技术领域

本申请涉及触控定位领域，特别涉及一种物体位置探测方法、微处理器及探测系统。

背景技术

随着科技的发展，触摸板的应用越来越广泛，普遍应用在游戏领域及电子设备领域。

现有的，例如智能鼠标在触摸板上移动时，需要对智能鼠标的指示位置进行确定。发明人经过研究发现，现有的触摸板应用不能精确对触摸板上的物体进行位置定位，因此亟需一种位置探测方法，对触摸板上的物体的位置进行精准的探测。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种物体位置探测方法、微处理器及探测系统，以实现对物体位置的精准探测。

为了解决上述问题，本申请公开了一种物体位置探测方法，所述方法应用于内置有传感器阵列的交互平台，所述传感器阵列中包含多个传感器；所述方法包括：

当物体放置于所述传感器阵列的感应范围中时，获取物体与传感器阵列中的传感器发生耦合的耦合程度；

依据所述耦合程度确定物体当前的位置和朝向。

上述的方法，优选的，所述传感器阵列中的传感器为电容传感器、压力传感器、霍尔传感器或光传感器。

上述的方法，优选的，当所述传感器为电容传感器时，所述耦合程度为传感器产生的与物体电容性质相关的电容值的代表值；

当所述传感器为压力传感器时，所述耦合程度为传感器产生的与物体重量分布相关的压力值的代表值；

当所述传感器为霍尔传感器时，所述耦合程度为传感器产生的与物体磁性相关的磁场强度的代表值；

当所述传感器为光传感器时，所述耦合程度为传感器产生的与物体光吸收和反射特性相关的光频率或光强度的代表值。

上述的方法，优选的，所述获取物体与传感器阵列中传感器发生耦合的耦合程度；依据所述耦合程度确定物体当前的位置和朝向包括：

实时获取物体与传感器阵列中传感器发生耦合时，所述物体与各个传感器之间的耦合程度；

获取当前时刻耦合程度发生变化的各个传感器在所述交互平台中的位置坐标；

依据所述各个位置坐标确定物体当前的位置和朝向。

上述的方法，优选的，还包括：

根据物体的多个位置和朝向，导出所述物体的移动参数；所述移动参数包括：物体的移动距离、移动方向、移动速度、移动路径、加速度和方向改变。

一种微处理器，所述微处理器应用于内置有传感器阵列的交互平台，所述传感器阵列中包含有多个传感器；所述微处理器包括：

获取单元，用于当物体放置于所述传感器阵列的感应范围中时，获取物体与传感器阵列中的传感器发生耦合的耦合程度；

确定单元，用于依据所述耦合程度确定物体当前的位置和朝向。

上述的微处理器，优选的，所述传感器阵列中的传感器为电容传感器、压力传感器、霍尔传感器或光传感器。

上述的微处理器，优选的，所述获取单元包括：

第一获取子单元，用于实时获取物体与传感器阵列中传感器发生耦合时，所述物体与各个传感器之间的耦合程度；

第二获取子单元，用于获取当前时刻耦合程度发生变化的各个传感器在所述交互平台中的位置坐标。

一种探测系统，包括：待检测物体、交互平台及微处理器；

所述待检测物体中内置有感应材料；

所述交互平台中内置有传感器阵列，所述传感器阵列中包含多个传感器；

当待测物体放置于所述传感器阵列的感应范围中时，所述待检测物体中的感应材料与所述交互平台中的传感器发生耦合；所述微处理器获取物体与传感器发生耦合的耦合程度，依据所述耦合程度确定物体当前的位置和朝向。

上述的系统，优选的，所述待检测物体中还包括：第一无线通信模块、运动模块和控制模块；

所述交互平台中还包括：第二无线通信模块；

所述第一无线通信模块用于接收外部通信指令；所述控制模块依据所述外部通信指令指示所述运动模块进行运动。

与现有技术相比，本申请包括以下优点：

在本申请中公开了一种物体位置探测方法，所述方法应用于内置有传感器阵列的交互平台，所述传感器阵列中包含多个传感器；所述方法包括：当物体放置于所述传感器阵列的感应范围中时，获取物体与传感器阵列中的传感器发生耦合的耦合程度；依据所述耦合程度确定物体当前的位置和朝向。本申请公开的探测方法中，以交互平台中传感器阵列中的传感器与物体发生耦合的耦合程度的变化为基准，依据所述耦合程度确定待检测物体当前的位置和朝向，检测准确度高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的一种物体位置探测方法的方法流程图；

图2是本申请的一种物体位置探测方法的又一方法流程图；

图3是本申请的待测物体放置在交互平台上时的示意图；

图4是本申请的一种交互平台的电容值变化示意图；

图5是本申请的一种交互平台的电容值变化示意图；

图6是本申请的一种交互平台的电容值变化示意图；

图7是本申请的一种微处理器的结构示意图；

图8是本申请的一种微处理器的一详细结构示意图；

图9是本申请的一种探测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请可用于众多通用或专用的计算装置环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器装置、包括以上任何装置或设备的分布式计算环境等等。

本申请提供了一种物体位置探测方法，所述方法应用于内置有传感器阵列的交互平台，所述传感器阵列中包含多个传感器；本申请实施例提供的交互平台中，依据预设的排列规则设置有多个传感器，所述传感器可以与待检测物体进行感应耦合，从而改变物体与传感器之间耦合的耦合程度。本申请实施例中所述传感器阵列中的各个传感器具有唯一的识别坐标。

本申请实施例中，所述耦合是指两个或两个以上的电路元件或电网络的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象；概括的说耦合就是指两个或两个以上的实体相互依赖于对方的一个量度。

本申请提供的物体位置探测方法中，该方法的执行主体可以为微处理器或处理器，所述微处理器可以单独设置也可以设置在所述交互平台中。其方法流程图，如图1所示，所述方法包括：

步骤S101：当物体放置于所述传感器阵列的感应范围中时，获取物体与传感器阵列中的传感器发生耦合的耦合程度；

步骤S102：依据所述耦合程度确定物体当前的位置和朝向。

本申请实施例提供的探测方法中，对物体的整体形状进行判定，确定物体各个边界的朝向，在实际的探测过程中，可以依据所述耦合程度确定物体当前的位置和朝向，所述朝向的定义为物体某一个物体面所指示的方向。

本申请实施例提供的探测方法中，所述传感器阵列中的传感器可以为电容传感器、压力传感器、霍尔传感器或光传感器中的任意一种。

本申请实施例中，当所述传感器为电容传感器时，所述耦合程度为传感器产生的与物体电容性质相关的电容值的代表值；

当所述传感器为压力传感器时，所述耦合程度为传感器产生的与物体重量分布相关的压力值的代表值；

当所述传感器为霍尔传感器时，所述耦合程度为传感器产生的与物体磁性相关的磁场强度的代表值；

当所述传感器为光传感器时，所述耦合程度为传感器产生的与物体光吸收和反射特性相关的光频率或光强度的代表值。

本申请实施例提供的检测方法中，物体与传感器阵列之间存在一定的感应范围，当物体进入传感器阵列的感应范围中时，即可以获取物体与传感器阵列中的传感器发生耦合的耦合程度，因此，本申请中，物体可以与交互平台之间存在一定间隔距离，也可以是放置在所述交互平台上。

本申请实施例中，依据所述耦合程度确定物体当前的位置和朝向，当物体未与传感器阵列发生耦合时，传感器阵列中的传感器的耦合程度是一致的，统一为0，或者固定值。当物体放置在所述交互平台上时，物体与传感器之间的耦合程度会发生改变，根据耦合程度发生改变的传感器在所述交互平台上的坐标可以确定物体当前的位置和朝向。本申请中，所述耦合程度由传感器作为连续的模拟信号进行输出。

本申请实施例中，在实际探测过程中，可以根据耦合程度发生改变的传感器在所述交互平台上的坐标确定物体在所述交互平台上的位置区域，根据所述位置区域可以直观的判定所述物体的位置和朝向。

参考图2，示出了本申请实施例中，物体位置检测方法的一详细流程图，包括：

步骤S201：实时获取物体与传感器阵列中传感器发生耦合时，所述物体与各个传感器之间的耦合程度；

本申请实施例中，微处理器实时的对传感器阵列中的各个传感器与所述物体之间的耦合程度进行获取，监测所述物体与各个传感器之间的耦合程度是否发生变化。

步骤S202：获取当前时刻耦合程度发生变化的各个传感器在所述交互平台中的位置坐标；

当微处理器监测到所述传感器阵列中有传感器与所述物体之间的耦合程度发生变化时，所述微处理器根据所述传感器的识别坐标对所述传感器在所述交互平台中的位置坐标进行确定。

步骤S203：依据所述各个位置坐标确定物体当前的位置和朝向。

由于待检测物体与交互平台有一定的接触面积，因此在接触面积覆盖下的传感器与所述物体之间的耦合程度均会发生变化，从而可以根据耦合程度发生变化的所有传感器的坐标值在所述交互平台上确定所述物体的位置和朝向。

本申请实施例中，可以根据待测物体的底面形状对传感器阵列的排列方式进行确定，当需要精确探测时，交互平台可以设置大量的传感器，以实现精确探测。

以下本申请实施例以传感器为电容传感器为例对本实施例提供的探测方法，进行详尽的描述。

交互平台中内置有电容传感器阵列，所述电容传感器阵列中包含多个电容传感器；交互平台中，依据预设的排列规则设置有多个电容传感器，所述电容传感器可以与待检测物体进行电容耦合，从而改变电容传感器的电容值，所述电容值为物体与各个电容传感器之间的耦合程度。本申请实施例中，可以将全部的电容传感器的初始电容值设置为一致的，也可以设置为各个电容传感器的电容值不相同。所述电容传感器阵列中的各个电容传感器具有唯一的识别坐标。

微处理器执行以下过程：

步骤S1：实时检测所述电容传感器阵列中各个电容传感器的电容值；

本申请实施例中，微处理器实时的对电容传感器阵列中的各个电容传感器进行监测，监测各个电容传感器的电容值是否发生变化。

步骤S2：获取当前时刻电容值发生变化的各个电容传感器在所述交互平台中的位置坐标；

当微处理器监测到所述电容传感器阵列中有电容传感器的电容值发生变化时，所述微处理器根据所述传感器的识别标识对所述电容传感器在所述交互平台中的位置坐标进行确定。

步骤S3：依据所述各个位置坐标在所述交互平台中确定物体的位置和朝向。

由于待检测物体与交互平台有一定的接触面积，因此在接触面积覆盖下的电容传感器的电容值均会发生变化，从而可以根据电容值发生变化的所有电容传感器的坐标值在所述交互平台上确定一区域，根据该区域确定物体的位置和朝向。

本申请实施例中，可以根据待测物体的底面形状对电容传感器阵列的排列方式进行确定，当需要精确探测时，交互平台可以设置大量的电容传感器，以实现精确探测。

为了更加详细的对上述方法进行描述，本申请实施例提供一详细实例，结合图3与图4，本申请实施例以智能蜗牛为例：

在图3中，智能蜗牛在电容触摸板上运动，所述电容触摸板可以理解为交互平台，智能蜗牛底部与电容触摸板上的焊盘会产生电容，图3中，电容触摸板为4*8格式，图4中为其相对应的模拟电容值。

本申请实施例提供的探测方法中，在确定所述待检测物体的第一位置和朝向后，为了进一步确定待检测物体的头方向，向所述待检测物体发送前进指令，驱动所述待检测物体依据所述前进指令移动，重新确定所述待检测物体在所述交互平台上的第二位置和朝向；依据所述第一位置和朝向及第二位置和朝向在所述交互平台上的矢量方向，确定所述待检测物体在所述交互平台上的前进方向。所述前进方向表示所述待检测物体在所述交互平台上的头部指向的方向。

本申请实施例提供的探测方法中，对待检测物体实时进行检测，因此可以实时确定所述待检测物体在所述交互平台上的位置和朝向；将各个时刻所述待检测物体在所述交互平台上的位置和朝向形成所述待检测物体的移动轨迹。

根据所述移动轨迹可以精确的确定出待检测物体的移动位移、移动速度及加速度值等各种参数。

本申请实施例中，可以根据物体的多个位置和朝向及前进方向，导出所述物体的移动参数；所述移动参数包括：物体的移动距离、移动方向、移动速度、移动路径、加速度和方向改变。

本申请实施例中，在所述移动轨迹中任意选定一位置和朝向作为所述待检测物体的第三位置和朝向；

依据所述第一位置和朝向与所述第三位置和朝向之间的矢量距离及所述待检测物体由所述第一位置和朝向移动至所述第三位置和朝向的时间间隔，确定所述待检测物体的移动速度。

本申请实施例中，在确定所述待检测物体的第一位置和朝向后，还包括：

实时检测所述第一位置和朝向所覆盖的各个电容传感器的电容值；

依据所述各个电容传感器的电容值的变化趋势确定所述待检测物体的移动方向。

例如在图4中，智能蜗牛处于往前移动的过程中，结合图4及图5，当坐标为(5,3)的焊盘上的电容值变大，坐标为(3,3)的焊盘电容值变小时，从而可以判断出待测物体是向前进行运动的。图4及图5分别示出了智能蜗牛移动前后，焊盘上电容值发生的变换过程。

应用本申请实施例提供的方法，可以准确控制智能蜗牛。当控制智能蜗牛移动的时候，电容触摸板上各个电容传感器的电容值也随着变化。结合图4及图6，当某一时刻，图4中，智能蜗牛所产生较大的电容值的焊盘为(3,3)、(4,3)和(5,3)。在下一时刻，图6中，智能蜗牛所产生较大的电容值的焊盘为(3,3)、(4,2)和(4,3)时。根据此，可以确定智能蜗牛的重心点向左边偏移了约为45度。

同样的执行过程，可以应用到传感器阵列为压力传感器阵列、霍尔传感器阵列或光传感器阵列中，其执行过程与电容传感器阵列的执行过程一致。

本发明提供的探测方法中，待测物体可以与触摸板相接触，也可以不接触，待测物体与触摸板之间具有一定的距离。因此本发明提供的方法，不局限于触摸板，也可以是设置有传感器阵列的其它接触板。

与图1所述方法相对应的，本申请实施例提供了一种微处理器，其结构示意图如图7所示，所述微处理器应用于内置有传感器阵列的交互平台，所述传感器阵列中包含多个传感器；所述微处理器可以设置在所述交互平台内部，也可以单独设置。所述微处理器包括：

获取单元301，用于当物体放置于所述传感器阵列的感应范围中时，获取物体与传感器阵列中的传感器发生耦合的耦合程度；

确定单元302，用于依据所述耦合程度确定物体当前的位置和朝向。

本申请提供的微处理器应用的交互平台中，所述传感器阵列中的传感器可以为电容传感器、压力传感器、霍尔传感器和光传感器中的任意一种。

当所述传感器为电容传感器时，所述耦合程度为传感器产生的与物体电容性质相关的电容值的代表值；

当所述传感器为压力传感器时，所述耦合程度为传感器产生的与物体重量分布相关的压力值的代表值；

当所述传感器为霍尔传感器时，所述耦合程度为传感器产生的与物体磁性相关的磁场强度的代表值；

当所述传感器为光传感器时，所述耦合程度为传感器产生的与物体光吸收和反射特性相关的光频率或光强度的代表值。

在图7的基础上，本申请还提供了所述微处理器的一详细结构示意图，如图8所示，所述获取单元301还包括：

第一获取子单元303，用于实时获取物体与传感器阵列中传感器发生耦合时，所述物体与各个传感器之间的耦合程度；

第二获取子单元304，用于获取当前时刻耦合发小发生变化的各个传感器在所述交互平台中的位置坐标。

本申请实施例中，还提供了一种探测系统，其结构示意图如图9所示，包括：待检测物体408、交互平台409及微处理器401；

所述待检测物体中内置有感应材料402、第一无线通信模块403、运动模块404及控制模块405；

所述交互平台409中内置有传感器阵列406和第二无线通信模块407；所述电容传感器阵列406中包含有多个传感器；

所述待检测物体408中的电容感应材料402与所述交互平台409中的电容传感器发生耦合，所述微处理器401获取物体与传感器发生耦合的耦合程度，依据所述耦合程度确定物体当前的位置和朝向；

所述第一无线通信模块403用于接收外部通信指令；所述控制模块405依据所述外部通信指令指示所述运动模块404进行运动。

本申请实施例中，所述交互平台中的传感器阵列可以为电容传感器、压力传感器、霍尔传感器或光传感器。

当所述传感器为电容传感器时，所述感应材料为电容材料，所述电容材料可以与电容传感器发生电容耦合，使电容传感器中的电容值发生变化。

当所述传感器为压力传感器时，所述感应材料为压力材料，所述压力材料可以与压力传感器发生压力耦合，使压力传感器中的压力值发生变化。

当所述传感器为霍尔传感器时，所述感应材料为磁性材料，所述磁性材料可以与霍尔传感器发生磁性耦合，使霍尔传感器中的压力值发生变化。

当所述传感器为光传感器时，所述感应材料为光敏材料，所述光敏材料可以与光传感器发生光耦合，使光传感器产生的与物体光吸收和反射特性相关的光频率或光强度的代表值发生变化。

本申请实施例中，利用电容传感器可以输出模拟电容值的特性，实现对待测物体的位置定位。

本申请实施例中，待测物体置于交互平台上之后，平台内置的电容传感器与内置于物体的电容材料发生耦合；电容传感器探测到物体之后，输出一组模拟电容值；所述电容值由微处理器进行记录。

一段时间之后，电容传感器再次探测到待测物体，输出第二组模拟电容值，并有微处理器进行记录。

微处理器根据前后两组电容值以及探测到物体的电容传感器的位置，通过特定算法，推导出一组物体移动的参数，例如速度、移动距离、方向及加速度等。

同样的执行过程，可以应用到压力传感器、霍尔传感器或光传感器中。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上对本申请所提供的一种电容式物体位置探测方法、微处理器及探测系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种物体位置探测方法，其特征在于，所述方法应用于内置有传感器阵列的交互平台，所述传感器阵列中包含多个传感器；所述方法包括：

当物体放置于所述传感器阵列的感应范围中时，获取物体与传感器阵列中的传感器发生耦合的耦合程度；

依据所述耦合程度确定物体当前的位置和朝向。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感器阵列中的传感器为电容传感器、压力传感器、霍尔传感器或光传感器。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述传感器为电容传感器时，所述耦合程度为传感器产生的与物体电容性质相关的电容值的代表值；

当所述传感器为压力传感器时，所述耦合程度为传感器产生的与物体重量分布相关的压力值的代表值；

当所述传感器为霍尔传感器时，所述耦合程度为传感器产生的与物体磁性相关的磁场强度的代表值；

当所述传感器为光传感器时，所述耦合程度为传感器产生的与物体光吸收和反射特性相关的光频率或光强度的代表值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取物体与传感器阵列中传感器发生耦合的耦合程度；依据所述耦合程度确定物体当前的位置和朝向包括：

实时获取物体与传感器阵列中传感器发生耦合时，所述物体与各个传感器之间的耦合程度；

获取当前时刻耦合程度发生变化的各个传感器在所述交互平台中的位置坐标；

依据所述各个位置坐标确定物体当前的位置和朝向。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

根据物体的多个位置和朝向，导出所述物体的移动参数；所述移动参数包括：物体的移动距离、移动方向、移动速度、移动路径、加速度和方向改变。

6.一种微处理器，其特征在于，所述微处理器应用于内置有传感器阵列的交互平台，所述传感器阵列中包含有多个传感器；所述微处理器包括：

获取单元，用于当物体放置于所述传感器阵列的感应范围中时，获取物体与传感器阵列中的传感器发生耦合的耦合程度；

确定单元，用于依据所述耦合程度确定物体当前的位置和朝向。

7.根据权利要求6所述的微处理器，其特征在于，所述传感器阵列中的传感器为电容传感器、压力传感器、霍尔传感器或光传感器。

8.根据权利要求6所述的微处理器，其特征在于，所述获取单元包括：

第一获取子单元，用于实时获取物体与传感器阵列中传感器发生耦合时，所述物体与各个传感器之间的耦合程度；

第二获取子单元，用于获取当前时刻耦合程度发生变化的各个传感器在所述交互平台中的位置坐标。

9.一种探测系统，其特征在于，包括：待检测物体、交互平台及权利要求7和8中任意一项所述的微处理器；

所述待检测物体中内置有感应材料；

所述交互平台中内置有传感器阵列，所述传感器阵列中包含多个传感器；

当待测物体放置于所述传感器阵列的感应范围中时，所述待检测物体中的感应材料与所述交互平台中的传感器发生耦合；所述微处理器获取物体与传感器发生耦合的耦合程度，依据所述耦合程度确定物体当前的位置和朝向。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述待检测物体中还包括：第一无线通信模块、运动模块和控制模块；

所述交互平台中还包括：第二无线通信模块；

所述第一无线通信模块用于接收外部通信指令；所述控制模块依据所述外部通信指令指示所述运动模块进行运动。