CN105474144B - 超声波多区域悬停系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于确定目标(110)的位置的声学跟踪系统，其包含基于由一或多个发射器(104)所发射的声学信号来检测目标的一或多个接收器(106)。所述系统还包含处理组件(132)，其确定所述所检测目标相对于所述一或多个接收器和所述一或多个发射器的相对位置并选择至少三个接收器和发射器对。所选择的每对包含来自所述一或多个接收器的一个接收器和来自所述一或多个发射器的一个发射器。所述处理组件还使用所述所选择的至少三个接收器和发射器对来确定所述所检测目标的位置。

Description

超声波多区域悬停系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年8月21日提交的美国非临时申请号13/972,613的优先权，所述申请以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本文公开的实施例主要涉及跟踪声学跟踪系统中的用户输入的位置。
背景技术
手指悬停正变成移动应用程序的非常令人希望的特征。藉由手指跟踪能力，用户不必触摸移动装置的屏幕来控制在移动装置上执行的移动应用程序。悬停特征可用于远程手势控制，诸如照片滑动或地图导航。不同于基于相机、电场和自电容或互电容的悬停解决方案，基于超声波的悬停系统可发射来自超声波发射器的专门设计的宽带调制超声波模式。
超声波手指悬停跟踪可对基于电场的悬停系统和基于电容的悬停系统具有优点。例如，一个优点可以是基于超声波的悬停系统使用最少的硬件量。例如，基于超声波的悬停系统可共用由音频和话音应用程序所用的麦克风。此外，基于超声波的悬停系统可以以可调节的悬停距离来操作并且还可离开屏幕操作。电场类的悬停系统可能需要特别的电极图案设计和电路。基于电场的悬停系统可能仅跟踪整个手的重心的移动并且可能不能跟踪对应于仅手指的移动。此外，电场类悬停系统的性能可能受装置接地状况影响。另外，基于电容的悬停系统可能需要特别的触摸屏设计并且悬停距离可能较小(例如，2-3厘米)。
基于超声波的悬停系统可通过使用多超声波发射器和麦克风来跟踪手指的移动。在示例中，发射器(例如扬声器)发射超声波并且麦克风接收来自悬停指尖的反射信号模式。指尖坐标可使用三角测量算法来计算。
但是，基于超声波的悬停系统的精确性可能受多个因素(诸如信噪比和换能器带宽)影响。误差源可能归因于来自手的非指尖部分的反射。不同于超声笔，悬停手指遭受来自手掌和指节的非故意的反射。这些反射可能导致三角测量误差和跟踪的不连续性。另一个误差源可能来自指尖上用于每个发射器和接收器对的反射点是不相同的事实。这可能产生不平滑的跟踪，尤其是在Z方向。
发明内容
存在一种将误差反射的效果减到最小的改进声学跟踪系统的必要。
根据一些实施例，本发明提供一种用于确定目标的位置的系统。所述系统包含基于由一或多个发射器所发射的声学信号来检测目标的一或多个接收器。所述系统还包含确定所检测目标相对于所述一或多个接收器和所述一或多个发射器的相对位置的处理组件。所述处理组件选择至少三个接收器和发射器对。每对包含来自所述一或多个接收器的一个接收器和来自所述一或多个发射器的一个发射器。所述处理组件使用所选择的至少三个接收器和发射器对来确定所检测目标的位置。
根据一些实施例，本发明提供一种用于确定目标的位置的方法。所述方法包含由一或多个接收器基于由一或多个发射器所发射的声学信号来检测目标。所述方法还包含确定所检测目标相对于所述一或多个接收器和所述一或多个发射器的相对位置。所述方法还包含选择至少三个接收器和发射器对。每对包含来自所述一或多个接收器的一个接收器和来自所述一或多个发射器的一个发射器。所述方法还包含使用所选择的至少三个接收器和发射器对来确定所检测目标的位置。
根据一些实施例，本发明提供一种已在其上存储用于进行操作的计算机可执行指令的计算机可读媒体，所述操作包含：由一或多个接收器基于由一或多个发射器所发射的声学信号来检测目标；确定所检测目标相对于所述一或多个接收器和所述一或多个发射器的相对位置；选择至少三个接收器和发射器对，每对包含来自所述一或多个接收器的一个接收器和来自所述一或多个发射器的一个发射器；并且使用所选择的至少三个接收器和发射器对来确定所检测目标的位置。
根据一些实施例，本发明提供一种用于确定目标的位置的系统。所述系统包含用于基于由一或多个发射器所发射的声学信号来检测目标的装置。所述系统还包含用于确定所检测目标相对于所述一或多个接收器和所述一或多个发射器的相对位置的装置。所述系统还包含用于选择至少三个接收器和发射器对的装置。每对包含来自所述一或多个接收器的一个接收器和来自所述一或多个发射器的一个发射器。所述系统还包含用于使用所选择的至少三个接收器和发射器对来确定所检测目标的位置的装置。
附图说明
图1是示出根据一些实施例的声学跟踪系统100的框图。
图2是示出根据一些实施例的分割成多个区域的屏幕的框图。
图3是示出由根据一些实施例的发射器产生信号模式的流程图。
图4是示出根据一些实施例的发射器和接收器对关于两个坐标轴的简图。
图5是示出根据一些实施例的所述(发射器、接收器)对关于旋转轴的简图。
图6A和6B是示出根据一些实施例的基于发射器的位置、接收器的位置与所检测目标相对于所述接收器和所述发射器的所确定相对位置的不同区域类型的框图。
图7是示出根据一些实施例的用于优化所检测目标的所确定位置的过程流程的框图。
图8是示出根据实施例的确定目标的位置的方法的流程图。
图9是示出根据一些实施例的能够确定目标的位置的平台的简图。
具体实施方式
在以下描述中，阐述描述某些实施例的具体细节。然而，对于所属领域的技术人员将显而易见的是，所公开的实施例可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践。所呈现的具体实施例意图为说明性的而非限制性的。所属领域的技术人员可以认识到尽管未具体描述于本文中但处于本公开的范围和精神内的其它材料。
图1是示出根据一些实施例的声学跟踪系统100的框图。声学跟踪系统100包含用于发射信号的一或多个发射器104和用于拾取由发射器104所发射的信号的一或多个接收器106。声学跟踪系统100可嵌入、实施、附着或以其它方式并入计算装置108中，诸如个人计算机或(例如，膝上型计算机、移动智能电话、个人数字助理或平板计算机)中。
计算装置108可耦接至屏幕112(例如，触敏屏)。接收器106和发射器104可设置在具有屏幕112的计算装置108上。所述发射器可发射声波的信号模式，以及目标110可悬停在屏幕112上方，致使所述声波朝向屏幕112后反射。所述接收器可接收来自目标110的反射信号模式并可基于所述反射信号模式来确定目标110的位置。当打开计算装置108时，所述接收器可连续运行，使得它们始终准备好接收来自所述发射器的输入。
在一些实施例中，发射器104可发射声学信号，诸如超声波信号。发射器104可以是包含生成超声波信号的一或多个超声换能器的任何合适的超声波装置。接收器106可以是任何合适的声学接收器诸如麦克风，以及发射器104可向耦接至声学跟踪系统100的多个麦克风发射超声波信号。在一些实施例中，发射器104和接收器106可分别是附接到计算装置108的扬声器和麦克风。
如图1中所示，目标110可以是手的悬停指尖，以及声学跟踪系统100可跟踪所述指尖的移动来检测所述指尖的相对精确位置。当声学跟踪系统100跟踪指尖110时，来自用户的手的除所述手指外的部分的反射可能偏移所述手指的检测和跟踪光滑度的精确度。本公开提供使得声学跟踪系统100能减小来自手的所述部分的非故意反射的所导致的误差的技术。
声学跟踪系统100还可包含处理组件132和存储器134。在一些实施例中，处理组件132可以是一或多个处理器、中央处理单元(CPU)、图像信号处理器(ISP)、微控制器或数字信号处理器(DSP)、图形处理单元(GPU)和音频信号处理器，所述音频信号处理器可包含模拟和/或数字音频信号处理器。存储器134可例如包含：系统存储器组件，其可以对应于随机存取存储器(RAM)，内部存储器组件，其可以对应于只读存储器(ROM)，和外部或静态存储器，其可以对应于光学、磁性或固态存储器。
存储器134可对应于非瞬时性机器可读媒体，其包含例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其它磁性媒体、CD-ROM、任何其它光学媒体、穿孔卡片、纸带、具有孔洞图案的任何其它物理媒体、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存储器芯片或盒带，和/或处理组件132能够读取的任何其它媒体。
此外，存储器134可包含应用程序控制器142和应用程序144。在一些实施例中，发射器104可发射声学信号以及接收器106可基于所发射的声学信号的反射来接收反射声学信号。处理组件132可使用所反射的声学信号来确定目标110的位置并向应用程序控制器142提供所确定的位置。应用程序控制器142可基于所确定的目标110的位置来影响应用程序144的运行。应用程序144可使用目标110的坐标以例如确定一或多个用户输入。
图2是示出根据一些实施例的分割成多个区域的屏幕112的框图200。如图2中示出的，屏幕112的一部分可以分割成多个部分，以及每一部分可对应于一个区域。每个区域可包含至少一个接收器和至少一个发射器。屏幕112可以沿x轴204和y轴206均等分割，使得屏幕112具有4个区域。4个区域包含区域208、区域210、区域212和区域214。虽然示出了4个区域，但具有少于4个(但具有至少一个区域)或多于4个区域的实施例在本公开的范围内。另外，在其它实施例中，屏幕112可以不均等分割或沿不同于x轴204和y轴206的轴分割。
在图2中，声学跟踪系统100包含发射器104A和104B以及接收器106A、106B、106C和106D。虽然示出了两个发射器，但是具有一个或多于两个发射器的实施例在本公开的范围内。另外，虽然示出了四个接收器，但是具有少于四个(但具有至少一个发射器)或多于四个发射器的实施例在本公开的范围内。接收器和发射器的量可取决于声学跟踪系统100的尺寸。例如，如果屏幕112的尺寸小，则可供用于目标110悬停在上方的面积可以更小。因此，与具有较大屏幕的实施例相比，可将较少的发射器和/或接收器并入声学跟踪系统100中。
在一些实施例中，接收器106A、106B、106C和106D中的一或多个基于由发射器104A和104B中的一或多个所发射的声学信号来检测目标110。由所述接收器接收到的声学信号可以是基于悬停在屏幕112上方的目标110的反射声学信号。例如，接收器106A、106B、106C和106D中的一或多个可检测在屏幕112附近范围内的目标110。处理组件132可确定所检测目标相对于所述一或多个接收器和所述一或多个发射器的相对位置。
每个发射器可发射相对于彼此不同的声学信号。图3是示出根据一些实施例的由发射器104A和104B生成信号模式的流程图300。在步骤302，确定用于每个发射器的基带正交代码。正交代码是具有零互相关的代码。类似于码分多址(CDMA)，正交代码可用于生成时域波形。在示例中，在所述接收器，假定悬停系统的发射和接收路径是同步的事实，可以通过将正交代码关联到所收到的信号来恢复所发射的信号模式。还可使用其它的非正交信号，诸如伪噪声(PN)序列或表现出小的互相关和大的自相关的其它类型代码。
在步骤304，预调节所述基带正交代码的增益。在步骤306，生成用于所述时域的正交频分多路复用(OFDM)载波信号。在一些实施例中，对于生成在40KHz和60KHz之间的信号的发射器来说，载波信号的范围在30KHz和70KHz之间。在步骤308，快速傅里叶逆变换(IFFT)应用于所述载波信号。所述IFFT经应用将载波信号转移至用于不同发射器的时域中。在步骤310，存储用于特定发射器的发射模式(例如，在存储器134中)。类似步骤可应用于不同的发射器，使得不同的模式经存储用于发射器中的每个。
当接收器接收声学信号时，所述接收器可接收由发射器104A和104B所发射的信号的组合。通过向所收到的信号应用快速傅里叶变换(FFT)并通过应用正交代码通过解调提取载波信号，所述接收器可区分哪个信号来自哪个发射器。处理组件132可提取由多个接收器中的每个接收器收到的声学信号。对于在接收器收到的每个声学信号来说，处理组件132可确定发射相应声学信号的那个发射器。例如，所收到的声学信号可根据储存于存储器134中的指令由处理组件132与预期信号以及储存于存储器134中或由处理组件132产生的预期信号相比。在各种实施例中，处理组件132可设置为硬件、软件或固件或其组合。
返回参看图2，8个不同的(发射器、接收器)对可供用于确定所检测目标的位置的输入。8个不同的(发射器、接收器)对包含：(S1,M1)、(S1,M2)、(S1,M3)、(S1,M4)、(S2,M1)、(S2,M2)、(S2,M3)以及(S2,M4)。基于目标110相对于所述一或多个接收器以及所述一或多个发射器的所确定的相对位置来选择一对可能是有益的，使得所选择的对将所讨论的误差反射减到最小。为确定目标110的三维坐标，选择至少三个(发射器、接收器)对可能是有益的。如果超过三对用作确定所检测目标的位置的输入，则提供可更精确确定所检测目标的位置的超定系统。超定系统提供更多的方程式来确定所检测目标的位置。
在8个可用(发射器、接收器)对中，处理组件132确定哪些对经选择用作确定所检测目标的位置的输入。处理组件132可选择至少三个发射器和接收器对，其中，每对包含来自接收器106A、106B、106C和106D的接收器和以及来自发射器104A和104B的发射器。为简单和简洁起见，本公开可描述经选择作为(例如，由处理组件132)确定所检测目标的位置的输入的三个发射器和接收器对。这并不旨在限制，并且具有经选择作为确定所检测目标的位置的输入的超过三个的发射器和接收器对的其它实施例也在本公开的范围内。
在一些实施例中，处理组件132通过将所检测目标的所确定的相对位置匹配于多个区域当中的一个区域来选择(发射器、接收器)。当所检测目标经确定悬停在特定区域上方时，所检测目标可与所述特定区域匹配。选择(发射器、接收器)对可进一步包含基于所述匹配区域及其区域类型来选择所述对。一个区域可由不同的区域类型组成。例如，区域类型可以是安全区域、不确定性区域和非安全区域。其它安全区域类型在本公开的范围内。安全区域可表示不存在相对于特定(发射器、接收器)对的误差反射。此外，如果误差反射低于阈值，则可确定所述特定(发射器、接收器)对在安全区域中。
根据实施例，处理组件132选择用作确定所检测目标的位置的输入的可用(发射器、接收器)对的子集。在示例中，处理组件132可基于哪个区域匹配所检测目标的相对位置和匹配区域是否为安全区域来选择用作输入的(发射器、接收器)对。在示例中，处理组件132可选择安全区域并避开选择不具有安全类型的区域。因此，处理组件132可选择并不包含或减小包含来自手的其它部分的反射的对。未被选择的(发射器、接收器)对可以是包含来自手其它部分的反射的“非安全”(例如，不确定性或非安全区域)水平的对。在另一示例中，处理组件132还可选择经确定低于误差反射阈值的不确定性区域。
根据另一实施例，处理组件132选择所有用作确定所检测目标的位置的输入的可用(发射器、接收器)对。在示例中，处理组件132可基于匹配区域分配权重给三个接收器和发射器对(例如，所有可用对)中的至少一对。所述权重可基于匹配区域的区域类型来分配。对于每个匹配区域来说，处理组件132可确定匹配区域的区域类型。在示例中，安全区域可分配比不确定性区域和非安全区域更大的权重，以及不确定性区域可分配比非安全区域更大的权重。在此示例中，对应于安全区域的所述(发射器、接收器)对与其它区域相比可具有更大权重，从而提高确定所检测目标的位置的精确度。在一些实施例中，对应于非安全区域的(发射器、接收器)对所分配的权重可以是0以避开具有来自用于确定所述目标的位置的这对的所收到的声学输入的输入。
处理组件132可为特定(发射器、接收器)对确定区域的区域类型(例如安全区域、不确定性区域和/或非安全区域)。根据不同因素，诸如用户是使用她的左手还是右手以及计算装置108的取向以及所述区域类型是否为基于特定(发射器、接收器)对，每个(发射器、接收器)对可定位于不同的区域类型中。例如，当用户旋转她的手以及使用不同的手(例如左手与右手比较)时，区域类型的配置可不同。对于任何种类的手取向以及是使用左手还是右手来说，处理组件132可选择用于每个区域的组合对以将来自所述手的其它部分的误差反射减至最小。因此，处理组件132可选择输入接收器的组合，其足够强健来处置不同取向以及是使用左手还是右手。
在一些实施例中，为确定用于特定(发射器、接收器)对的区域的区域类型，处理组件132应用以下方程式：
以及
图4是示出根据一些实施例的(发射器、接收器)对关于两个坐标轴(x,y)以及(x',y)的简图400。在方程式(1)和(2)中，x是屏幕112的初始x轴，y是屏幕112的初始y轴，坐标(x0,y0)是在相应的接收器和相应的发射器之间的中心点，x'是与所述相应接收器和所述相应发射器相交的旋转x轴，y'是垂直于旋转x'轴的旋转y轴，并且角α是在所述初始(x,y)轴和所述旋转(x',y')轴之间的旋转角。
简图400包含屏幕112的x轴204和y轴206、接收器404和发射器406。坐标(x0,y0)是在接收器404和发射器406之间的大致或准确中心点，并且x'轴408和y'轴410是基于坐标(x0,y0)相对于x轴204和y轴206旋转的轴。如图4中所展示，x'轴408与发射器406和接收器404相交。角α420是在两个坐标轴之间的旋转角。在图2中，角α420是从x-y轴(204,206)到x'-y'轴(408,410)并且与区域的数量和大小无关的旋转角。
处理组件132还可应用以下方程式来针对特定(发射器、接收器)对确定区域的区域类型：
a'＝a*c (5)，
b'＝b*c (6)，以及
在方程式(3)中，d是在所述相应接收器和所述相应发射器之间的距离的一半。使用(x,y,d)，可使用在本公开中提供的方程式来确定变量(α,x',y',a,b)。
图5是示出根据一些实施例的(发射器、接收器)对关于相对于x轴204和y轴206旋转的轴的简图500。在简图500中，坐标(x0,y0)在(x',y')轴的原点。距离“d”502是在接收器404和发射器406之间的距离的一半。此外，与发射器406相交的线段以及与接收器404相交的线段在点504以直角相交。椭球510可与点504、从y'轴延伸距离“a”506的点，以及从x'轴延伸距离“b”508的点相交。
处理组件132还可应用以下方程式来确定特定(发射器、接收器)对、区域的区域类型：
参考方程式(8)，如果目标110是包含手掌和关节的手的指尖，则L是所述手掌的大致宽度，以及h是从所述指尖到所述关节的大致距离。手可以是左手或右手。在一些实施例中，当方程式(8)的结果大于或等于1时，所述区域类型是第一区域类型。当方程式(8)小于1时，所述区域类型是第二区域类型。第一区域类型可以是比第二区域类型具有更大权重的安全区域，其中，第二区域类型可以是不确定性区域或非安全区域。此外，可以应用以下约束条件，使得当|x'|<d时，|y'|>Δ(Δ>0)，其中，Δ是发射器端口孔(例如开口孔)的直径的大致大小。
使用(α,x',y',a,b)，可使用在本公开中提供的方程式来确定变量(α',b')。方程式(1)-(8)可由处理组件132应用从而为任何特定(发射器、接收器)对确定例如区域是否为安全区域。
图6A和6B是示出根据一些实施例的基于在图1中的发射器104B的位置、在图1中的接收器106C的位置以及所检测目标相对于接收器106C和发射器104B的所确定相对位置的不同区域类型的框图600、650。
简图600示出当用户在使用她的左手时的安全区域、不确定性区域以及非安全区域。简图650示出当用户在使用她的右手时的安全区域、不确定性区域以及非安全区域。在简图600、650中，区段602可表示安全区域以及区段604a-604g可表示不确定性区域和非安全区域。当目标110相对于发射器104B和接收器106C的相对位置经检测为悬停在不确定性区域或非安全区域上方时，用户的手的除指尖以外的其它部分更有可能导致反射并偏移目标110的位置确定。
参考简图600，当用户使用她的左手并且所检测目标在发射器104B和接收器106C对左侧时，屏幕112的左侧的大部分落入安全区域中。在此情况下，许多的反射来自用户的指尖而非用户的手的其它部分(例如手掌或关节)并且那些信号反射至接收器106C中。但是，在图6A中的屏幕112的左上手区段中，用户的手的除她的指尖以外的其它部分可导致反射并且所述区段被示为不确定性区域和/或非安全区域。
参考简图650，所述图也包含发射器104B和接收器106C对，当用户使用她的右手时，屏幕112的左侧的大部分654a落入不确定性区域和/或非安全区域中。在此情况下，许多的反射来自用户的手的除用户的指尖以外的其它部分并且那些信号反射至接收器106C中。另外，在图6A中的屏幕112的右下侧中，用户的手的除她的指尖以外的其它部分可导致反射并且区段654b装置也被示为不确定性区域和/或非安全区域。
在简图650中，如果用户的手处于区域208或212中，则反射到接收器106C的最短距离可以是例如用户的小指、手掌或关节而非指尖。因此，如果用户的手指的相对位置处于区域208中并且所述反射在接收器106C收到，则所述反射包含以来自所述手的部分的非故意反射为基础的误差。相比来说，区段652可表示安全区域并且处于区域210和214的大部分区域中。如果用户的手指的相对位置处于区域210或214中并且所述反射在接收器106C收到，则所述反射具有更高的精确机率并且这些区域中的区段可以认为是安全区域。
处理组件132可为每个(发射器、接收器)对应用方程式(1)-(8)，以确定区域相对于所述(发射器、接收器)对的位置的区域类型。表A是根据一些实施例的包含图2中的每个可用(发射器，接收器)对的以及对于每只手来说哪些区域落入安全区域内的表格的图示。基于区域类型，处理组件132可选择至少三个(发射器、接收器)对用作确定所检测目标的位置的输入。
表A：
T1,T2 R1-R4 安全区域(区域#)-左手 安全区域(区域#)-右手
T1 R1 210,212,(214) 210,214
T1 R2 (208),210 (208),210,(212),214
T1 R3 208,210,(212) 208,210,212,214
T1 R4 208,210,212,(214) 210,(212),214
T2 R1 208,210,212,214 208,210,(214)
T2 R2 208,(210),212,(214) 208,(210)
T2 R3 208,(212) 208,210,212,214
T2 R4 208,212 208,210,212,214
在“()”中的区域表示带有部分不确定性面积的安全区域。
表B：
在“()*”中的接收器表示带有较小不确定性面积的安全区域。在“()**”中的接收器表示至少三对经选择用于每个区域。在一些实施例中，处理组件132放宽安全区域标准以致能选择用于每个区域的至少三个(发射器、接收器)对。如果例如安全区域中少于三个(发射器、接收器)对，则处理组件132可放宽安全区域标准。
用户的手指越接近屏幕112，可符合安全区域标准的(发射器、接收器)对越少。同样，用户的手指离屏幕112越远，可符合安全区域标准的(发射器、接收器)对越多。在第一示例中并参考表格B中的“左手”和“域0”列，对于发射器T1来说，可选择接收器{R2，R3}，以及对于发射器T2来说，可选择接收器{R1,R2,R3,R4}。因此，处理组件132可选择这6个(发射器、接收器)对(例如(T1,R2)、(T1,R3)、(T2,R1)、(T2,R2)、(T2,R3)、(T2,R4))并使用这些(发射器、接收器)对作为确定所检测目标的位置的输入。在第二示例中并参考表格B中的“左手”和“区域3”列，对于发射器T1来说，可选择接收器{{R1,R4}，以及对于发射器T2来说，可选择接收器{R1}。因此，处理组件132可选择这三个(发射器、接收器)对(例如(T1,R1)、(T1,R4)、(T2,R1))并使用这些(发射器、接收器)对作为确定所检测目标的位置的輸入。与第二示例相比，在第一实例中的用户的手指很可能更远。
处理组件132可使用所选择的接收器和发射器对(例如三个(发射器、接收器)对)来确定所检测目标的位置。在一些实施例中，处理组件132确定所检测目标的三维坐标位置。在一些实施例中，所检测目标的三维坐标位置的z坐标是固定的，并且处理组件132选择两个或两个以上的(发射器、接收器)对作为确定所检测目标的位置的輸入。
悬停精确度可受多个因素影响，诸如信号符号设计、信号带宽、信号信噪比、换能器Q/灵敏度、换能器几何构型、手指取向、手的成形体/背景反射、声学端口质量和计算装置的取向。所述Q可以指换能器的Q因数并且可定义为中心频率对带宽的比率。
当用户悬停她的手指在屏幕112上方时，对于目标110的特定坐标(x,y,z)位置来说，处理组件132可计算从任何发射器到目标112到任何接收器的飞行距离的总时间。
在一些实施例中，为确定从第i发射器到目标110(例如指尖)到接收器的总距离，处理组件132应用以下方程式：
在方程式(9)中，Ri是在所述第i发射器的位置到所述指尖之间的第一距离和在所述指尖到所述第i接收器之间的第二距离的总距离。坐标(x,y,z)是待定目标110(例如指尖)的位置，坐标(xi,yi,zi)是第i接收器，坐标(Sxi,Syi,Szi)是第i发射器，Rir是在第i接收器和目标110之间的距离，以及Rit是在第i发射器和目标110之间的距离。每个(发射器、接收器)对可具有不同的总距离(例如不同(Rir+Rit)值)。
在一些实施例中，为确定R的变化，处理组件132应用以下方程式：
ΔR＝PΔX＝e, (10)
在方程式(10)中，P可以是对于每个R来说R相对于坐标(x,y,z)的偏导数。对于一个发射器案例来说，为确定P，处理组件132应用以下方程式：
处理组件132可基于多个(发射器、接收器)对所收到的声学輸入来确定所检测目标的(x,y,z)坐标位置。在示例中，为确定所选择的(发射器、接收器)对的(x,y,z)坐标位置，处理组件132可向所选择的(发射器、接收器)对应用最小二乘三角测量算法。
也可确定用于包含超过一个发射器的系统的P。在示例中，对于两个发射器案例来说，P可从4x3矩阵扩展到8x3矩阵。在此示例中，方程式(9)可用于使用第二发射器的坐标来计算R1、R2、R3、R4的不同集合。
在一些实施例中，为确定所检测目标的(x,y,z)坐标位置，处理组件132应用以下方程式：
ΔX＝(PTP)-1(PTΔR), (12)，
在方程式(12)中，PT是P的转置，以及ΔX＝Xt+1-Xt，其可定义为状态矢量坐标(x,y,z)。此外，ΔX对应于基于时间函数的坐标(x,y,z)的变化。对于每次迭代来说，处理组件132可知道所述坐标(x,y,z)的变化和历史，以便可计算新坐标(x,y,z)。
在一些实施例中，为确定ΔX的误差协方差，处理组件132应用以下方程式：
CΔx＝(PTQ-1P)-1 (13)
在一些实施例中，为确定大致悬停精确度，处理组件132应用以下方程式：
trace(PTQ-1P)-1 (14)
在方程式(13)和(14)中，为确定矩阵Q的测距误差协方差，处理组件132应用以下方程式：
在方程式(15)中，σ可以指测距误差协方差值。ΔX的误差协方差可用于确定悬停在屏幕112上方的目标110的几何精确度。
本公开提供优化所检测目标的所确定位置以便输出更精确的技术。
图7是示出根据一些实施例的用于优化所检测目标的所确定位置的过程流程的框图700。简图700包含4个实体接收器106A、106B、106C和106D。接收器106A、106B、106C和106D接收馈送到多区域算法中的輸入以从多信道输入中确定指尖区域。
以下是接收器106A的描述。所述描述同样适用接收器106B、106C和106D。接收器106A接收在信道1中的声学信号模式。在步骤702，处理组件132可向所收到的声学信号模式应用FFT。在示例中，处理组件132可将FFT转变为基于所收到的輸入的频域。在步骤704，处理组件132可向步骤702的输出应用增益和干扰抵消。可在频域中应用干扰检测，以及抵消滤波可应用在时域或频域中。
在步骤706，所存储的参考模式可用于解调载波和基带声学信号以计算信道响应的相关性。在步骤708，IFFT可应用于经解调声学信号的输出。所述输出可以是在频域中的解调信号。在示例中，处理组件132使用IFFT将步骤706的输出转换为时域。在步骤710，确定在发射器、手指和接收器之间的空气信道响应。在步骤712，检测接收器的峰值。在示例中，当所述峰值处于其值超出预定阈值曲线的区域时，可检测接收器峰值采样指数。
在步骤714，所述峰值检测的输出被馈送到多区域算法中以确定指尖区域。所述多区域算法也可接收接收器106B、106C和106D的所检测到的接收器峰值。(发射器、接收器)对可使用在本公开中描述的技术来选择。在示例中，如果2个发射器和4个接收器是可用的，则可能有8对是可用的。
在步骤716，执行安全区域峰值选择。安全区域峰值的选择可包含选择对应于一或多个指尖的来自时域信道脉冲响应的峰值的采样指数。可计算对于每个輸入来说可以指的是与信道响应类似的时域的峰值。基于所述计算，可确定所述輸入的峰值。在示例中，单一峰值经确定用于跟踪单一手指。在另一示例中，多个峰值经确定用于跟踪多个手指。
在步骤718，可使用最小二乘三角测量算法和区域变化平滑器。所述峰值可用于最小二乘三角测量算法。所述最小二乘三角测量算法可使区域变化平滑以使所述计算平滑。在示例中，处理组件132可使用用于每个区域的不同(发射器、接收器)对和来自多个区域的数据。因此，当目标110越过区域时，可能出现计算不连续性，潜在导致大的突然变化和坐标的不连续性。在一些实施例中，为进一步优化所检测目标的所确定的(x,y,z)坐标位置并减小区域交叉效果，处理组件132可应用加权的平滑算法。基于目标110接近屏幕112，当目标110位于在两个安全区域之间的边界的阈值内时，可应用加权的最小二乘三角测量算法以使馈送到本地化算法中的计算结果的突然变化平滑来确定所检测目标的更精确位置。
在一些实施例中，处理组件132确定目标110是否位于在第一区域类型(例如安全区域)的两个区域之间的边界的阈值内。当所述目标经确定位于在第一区域类型的两个区域之间的边界的阈值内时，处理组件132可向至少一个接收器和发射器对分配权重。处理组件132可通过使用分配给相应对的一或多个权重来确定所检测目标的位置。因此，通过使用分配给相应对的权重来应用加权的最小二乘三角测量方程式，处理组件132可进一步优化所检测目标的三维坐标位置。
在一些实施例中，为确定所检测目标的优化(x,y,z)坐标，处理组件132应用以下方程式：
ΔX＝((W0|x＝x0)*PTPzone0+(W1|x＝x0)*PTPzone1)-1
((W0|x＝x0)*PTΔRzone0+(W1|x＝x0)*PTΔR zone1) (16)
方程式(16)是当所述目标经确定位于在第一区域类型的两个区域之间的边界的阈值内时，可由处理组件132使用以确定所检测目标的优化(x,y,z)坐标的加权最小二乘三角测量方程式。步骤718的坐标输出可用作步骤720的輸入。
在步骤720，平滑Z算法可用于进一步平滑所述计算并确定所检测目标的更精确位置。不同于发射声学信号的数字笔，由于用户的指尖的形状和大小变化，所反射的声学信号可能不来自同一点。这可能导致平滑算法(例如最小二乘三角测量方程式或加权的最小二乘三角测量方程式)可能不能校正的(x,y,z)坐标跟踪的不连续性。精确度的几何稀释(GDOP)可表示基于点源假设的精确度，其对数字笔起作用但并不对指尖反射起作用。假定指尖的典型形状(例如目标的圆形形状)反射并且对于不同的(发射器、接收器)对来说，小的变化可能产生大的z坐标值变化。另外，不同用户可具有不同的手指形状并且指尖反射可能根据用户的手取向而不同。因此，将声学信号反射返回至接收器的面积可能不同。
当用户的手指静止时，不存在指尖的移动。但是，当用户开始转动她的手指时，所检测目标将移动并且可能在不同位置检测到，因为反射点是不同的。另外，用于声学信号检测的带宽可能受限制。手指转动或角度的微弱变化可导致检测变化。可能需要将反射转换返回至点源，并且目标的后续移动可使用所述点源作为参考。为解决这个问题，处理组件132可确定优化z坐标值以寻找最佳反射点。
在一些实施例中，对于多个接收器和发射器对来说，处理组件132基于所确定的三维坐标位置的x和y坐标(例如步骤718的输出)并且进一步基于相应对中的所述接收器的位置以及相应对中的所述发射器的位置来确定z坐标输出。处理组件132可识别与一或多个所确定的z坐标输出相比具有最小变化的优化z坐标。处理组件132可用优化z坐标来更新所检测目标的所确定三维坐标位置的z坐标。
处理组件132可使用所选择的(发射器、接收器)对来确定所检测目标的(x,y,z)坐标位置。为确定由处理组件132所确定的所检测目标在(x,y,z)坐标位置中的更精确z坐标，可应用平滑Z点源算法。平滑Z点源算法可用于处置上文所论述的反射问题的精确度。应用所述平滑Z点源算法可包含选择最佳匹配的(发射器、接收器)对延迟路径来重新计算z坐标。
为进一步优化z坐标，处理组件132可计算每个所选择的(发射器、接收器)对的飞行距离的总时间(参见方程式(9))。在方程式(9)中，处理组件132可使用所检测目标的在所确定的(x,y,z)坐标位置中的x的值(例如在步骤718的输出中的x的值)，并且使用所检测目标的在所确定的(x,y,z)坐标位置中的y的值(例如在步骤718的输出中的x的值)。因此，对于已知的(Ri,x,y)来说，可确定优化的z坐标。
从前述方程式(9)的计算，已知飞行距离的总时间。基于已知的飞行距离的总时间以及x、y值，处理组件132可确定与前述z坐标相比具有最小变化的优化z坐标。处理组件132可用所述优化z坐标来更新所检测目标在所确定的(x,y,z)坐标位置中的z坐标。在示例中，处理组件132选择发射器T1并且将所述发射器与4个接收器R1、R2、R3和R4配对。对于4个(发射器、接收器)对{(T1,R1)、(T1,R2)、(T1,R3)、(T1,R4)}中的每对来说，处理组件132可使用来自所检测目标的所确定位置的给定x坐标和y坐标来计算目标110的相对于所述接收器的4个不同z坐标值。处理组件132可识别与其它z坐标输出相比具有最小变化的优化z坐标。步骤720的坐标输出可用作步骤722的輸入。
在步骤722，卡尔曼平滑滤波算法可用于进一步平滑所述计算并确定所检测目标的更精确位置。平滑滤波方程式可应用于所检测目标的优化确定位置(例如步骤720的坐标输出)以确定所检测目标的更精确位置。平滑滤波方程式可以是例如卡尔曼平滑滤波方程式。卡尔曼平滑滤波方程式可用于使计算所得的(x,y,z)坐标平滑，以及滤波估算(x,y,z)坐标可基于有噪声的(x,y,z)輸入。
在一些实施例中，在应用卡尔曼平滑滤波方程式中，处理组件132向经更新的三维坐标位置应用滤波方程式，并基于应用所述滤波方程式来确定所检测目标的滤波三维坐标位置。
卡尔曼平滑滤波方程式可用于描述所述配置。表C是包含示例配置信息的表格的图示。
表C：
在应用卡尔曼平滑滤波方程式中，处理组件132可估算坐标(x,y,z)的状态，并基于来自前述输出的坐标(x,y,z)确定新测量结果。卡尔曼平滑滤波方程式可抑制最小二乘感测中的任何噪声。状态估算可基于每个测量结果和輸入。处理组件132可随后确定来自所述测量结果輸入的状态更新。输出可以是无噪声或基于减小的噪声的坐标(x,y,z)。
步骤722的输出可以是所检测目标的最终确定位置，并且所述输出可由应用程序控制器142用于实行应用程序140的控制。在步骤724，手势的(x,y,z)坐标可用于实行应用程序140的控制。
图8是示出根据实施例的确定目标的位置的方法800的流程图。方法800不意欲为限制性的，且可用于其它应用。
方法800包含步骤810-840。在步骤810中，由一或多个接收器基于由一或多个发射器所发射的声学信号检测目标。在示例中，接收器106A、106、106C和/或106D可基于由发射器104A和/或104B所发射的声学信号来检测目标110。
在步骤820中，确定所检测目标相对于所述一或多个接收器和所述一或多个发射器的相对位置。在示例中，处理组件132确定所检测目标相对于接收器106A、106、106C和/或106D以及发射器104A和/或104B的相对位置。
在步骤830中，选择至少三个接收器和发射器对，每对包含来自所述一或多个接收器的一个接收器以及来自所述一或多个发射器的一个发射器。在示例中，处理组件132选择至少三个接收器和发射器对，每对包含来自接收器106A、106、106C和106D的接收器以及来自发射器104A和104B的发射器。
在步骤840中，使用所选择的至少三个接收器和发射器对来确定所检测目标的位置。在示例中，处理组件132使用所选择的至少三个接收器和发射器对来确定所检测目标的位置。
还应理解，另外的方法步骤可以在上文所论述的步骤810-840之前、期间或之后执行。还应理解，本文中描述的方法800的一或多个步骤可以按需要省略、组合或以不同顺序执行。
图9是示出根据一些实施例的能够确定目标的位置的平台的简图。
计算装置108可运行平台900。平台900包含与控制单元904通信的用户接口902，例如，控制单元904接受来自用户接口902的数据并控制用户接口902。用户接口902包含显示器906，显示器906包含用于显示图形、文本和图像的装置，诸如LCD或LPD显示器。
用户接口902可进一步包含小键盘910或用户可通过其将信息输入到平台900中的其它输入装置。必要时小键盘410可通过在显示器906中整合虚拟小键盘来排除。应理解，平台900的一些配置、用户接口902的部分可与控制单元904物理隔开并经由电缆或以无线方式，例如在蓝牙耳机中连接至控制单元904。通过检测悬停在显示器406上方的目标，检测器912可用作用户接口902的一部分。
声学跟踪系统100可或不可使用用户的触摸式输入信息来基于声学信号检测目标。在示例中，声学跟踪系统100并不使用用户的触摸式输入信息并可基于声学信号来检测目标。
控制单元904接受并处理来自用户接口902和检测器912的数据并且控制所述装置的运行。平台900可包含用于基于由一或多个发射器所发射的声学信号来检测目标的装置。平台900可进一步包含用于确定所检测目标相对于所述一或多个接收器和所述一或多个发射器的相对位置的装置。平台900可进一步包含用于选择至少三个接收器和发射器对的装置，每对包含来自所述一或多个接收器的一个接收器和来自所述一或多个发射器的一个发射器。平台900可进一步包含用于使用所选择的至少三个接收器和发射器对来确定所检测目标的位置的装置。
控制单元904可由一或多个处理器920设置并与存储器922、硬件924、软件926和固件928相关联。控制单元904包含用于控制显示器906的装置、用于控制检测器912的装置和用于控制声学跟踪系统100的装置以及用于控制检测器控制器932的装置。显示器控制器930、检测器控制器932和声学跟踪系统100可植入在处理器920、硬件924、固件928或软件926中，例如存储在存储器922中并由处理器920执行的计算机可读媒体，或其组合。尽管如此，为了清楚起见，仍然分别示出了显示器控制器930、检测器控制器932和声学跟踪系统100。
如上文所论述且进一步在此处强调，图1-9仅为示例，其不应不恰当地限制权利要求书的范围。另外还应理解，如本文所使用的，处理器920可以但是不一定必须包含一或多个微处理器、嵌入式处理器、控制器、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、图形处理单元(GPU)等等。术语处理器旨在描述由系统而非特定硬件实现的功能。此外，如本文中所使用，术语“存储器”指任何类型的计算机存储媒体，其包含与平台相关联的长期、短期或其它存储器，且并不限于任何特定类型的存储器或特定数目的存储器，或特定类型的其上存储有存储器的媒体。
依据应用，可通过各种装置来实现本文中所描述的方法。例如，这些方法可在硬件924、固件928、软件926或其任何组合中实现。对于硬件实施方案，处理单元可在一或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子装置、经设计以执行本文中所描述的功能的其它电子单元或其组合内实现。
对于固件和/或软件实施方案，可用执行本文中所描述的功能的模块(例如，程序、函数等等)来实现所述方法。在实现本文中所描述之方法过程中，可使用任何有形地实施指令的机器可读媒体。例如，软件代码可存储在存储器922中并由处理器920执行。存储器可在所述处理器单元内或所述处理器单元外实现。
例如，如本文所述，软件926可以包含存储在存储器922中并且由处理器920执行的程序代码并且可用于运行处理器以及控制平台900的运行。存储在计算机可读媒体，诸如存储器922中的程序代码可包含基于由一或多个发射器所发射的声学信号来检测目标、确定所检测目标相对于所述一或多个接收器和所述一或多个发射器的相对位置、选择至少三个接收器和发射器对(每对包含来自所述一或多个接收器的一个接收器和来自所述一或多个发射器的一个发射器)并使用所选择的至少三个接收器和发射器对来确定所检测目标的位置的程序代码。存储在计算机可读媒体中的程序代码可以另外包含致使所述处理器控制平台900的任何运行的程序代码，如下文中进一步描述。
如果在固件和/或软件中实现，那么可将所述功能作为一或多个指令或代码存储在计算机可读媒体上。示例包含用数据结构编码的计算机可读媒体及用计算机程序编码的计算机可读媒体。计算机可读媒体包含物理计算机存储媒体。存储媒体可以是可由计算机存取的任何可用的媒体。举例来说而非限制，此类计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或任何其它可用于存储呈指令或数据结构形式的所要程序代码并且可由计算机存取的媒体；如本文中所使用，磁盘和光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软性磁盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘用激光以光学方式再现数据。以上各项的组合也应包含在计算机可读媒体的范围内。
本领域技术人员可以根据所公开的实施例容易地设计意图在本公开的范围内的其它系统。上述的公开并不旨在将本公开限制在所公开的使用的精确形式或特定范围。因此，根据本公开，在此考虑了本公开的不同替代实施例和/或变体是可能的，无论是在本文明确描述还是暗示。变更可在不脱离本公开的范围的情况下以形式和细节进行。因此，本公开仅受权利要求书限制。

Claims (28)

1.一种确定目标的位置的方法，包括：
由一或多个接收器基于由一或多个发射器所发射的声学信号来检测目标；
确定所检测目标相对于所述一或多个接收器和所述一或多个发射器的相对位置；
通过确定所述所检测目标悬停在区域上方，将所检测目标的所确定的相对位置与多个区域中的一个区域匹配；
针对每个所匹配区域，确定所匹配区域的区域类型；
基于所述区域类型，选择至少三个接收器和发射器对；
基于所匹配区域向所述三个接收器和发射器对中的至少一对分配权重，其中基于所匹配区域向至少一个接收器和发射器对分配权重包含基于所匹配区域的所述区域类型来分配权重，其中，每当所检测目标相对于第一对的误差反射小于所检测目标相对于第二对的误差反射时，分配给所述第一对的第一权重大于分配给所述第二对的第二权重，每对包含来自所述一或多个接收器的一个接收器和来自所述一或多个发射器的一个发射器；并且
使用所选择的至少三个接收器和发射器对确定所检测目标的三维坐标位置，
其中，所述一或多个接收器和所述一或多个发射器设置在具有屏幕的装置上，以及其中，所述检测包含检测在所述屏幕附近的所述目标。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定所检测目标的三维坐标位置包含向所述至少三个接收器和发射器对应用最小二乘三角测量方程式。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述检测包含基于反射声学信号来检测。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个区域的每个区域包含至少一个接收器以及至少一个发射器。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述声学信号是超声波信号。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一或多个接收器和所述一或多个发射器附接到移动装置。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述移动装置是智能电话、平板计算机、个人数字助理以及膝上型计算机中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
基于所述目标的所确定位置影响在所述装置上执行的应用程序的操作。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
确定所述多个区域的一个区域的区域类型，其中，所述确定区域类型包含应用第一方程式：
应用第二方程式：
应用第三方程式：
应用第四方程式：
应用第五方程式：
a'＝a*c，
应用第六方程式：
b'＝b*c，
应用第七方程式：
以及
应用第八方程式：
其中，“x”是触敏屏的初始X轴，其中，“y”是触敏屏的初始y轴，其中，(x0,y0)是在相应接收器和相应发射器之间的中心点的坐标，
其中，x'是与所述相应接收器和所述相应发射器相交的旋转x轴，
其中，y'是垂直于所述旋转x'轴的旋转y轴，
其中，(x0,y0)位于(x',y')轴的原点；
其中，α是在所述初始(x,y)轴与所述旋转(x',y')轴之间的旋转角，
其中，“a”是从y'轴到椭圆形的水平端点的距离，“b”是从x'轴到所述椭圆形的垂直端点的距离，“d”是在所述接收器和相应发射器之间距离的一半，并且所述椭圆形与距所述y'轴的距离“a”的点和距所述x'轴的距离“b”的点相交，
其中，当所述第八方程式的结果大于或等于1时，所述区域类型是第一区域类型，当所述第八方程式的所述结果小于1时，所述区域类型是第二区域类型，并且与所述第二区域类型相比，所述第一区域类型具有更大权重，
其中，当|x'|<d时，|y'|>Δ(Δ>0)，其中，Δ是所述相应发射器的端口孔的直径的尺寸，
其中，所述目标是包含手掌和关节的手的指尖，其中，“L”是所述手掌的宽度，以及其中，“h”是从所述指尖到所述关节的长度。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述手是左手或右手。
11.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：确定所述目标是否位于在所述第一区域类型的两个区域之间的边界的阈值内；以及当所述目标经确定位于在所述第一区域类型的两个区域之间的所述边界的所述阈值内时，向至少一个接收器和发射器对分配权重，其中，所述确定所检测目标的三维坐标位置包含使用分配给所述至少一个接收器和发射器对的所述一或多个权重。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述确定所检测目标的三维坐标位置包含使用分配给所述至少一个接收器和发射器对的所述一或多个权重，应用加权的最小二乘三角测量方程式。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：对于多个接收器和发射器对来说，基于所述三维坐标位置的x和y坐标并且进一步基于相应对中的所述接收器的位置和所述相应对中的所述发射器的位置来确定z坐标输出；识别与一或多个所确定的z坐标输出相比具有最小变化的优化z坐标；以及用所述经识别的优化z坐标来更新所检测目标的所述三维坐标位置的z坐标。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述确定z坐标包含应用第九方程式：
Ri＝sqrt[(α-xi)2+(β-yi)2+(z-zi)2]+sqrt[(α-sxi)2+(β-syi)2 +(z-szi)2]，
其中，(xi,yi,zi)等效于第i接收器的位置，
其中，(sxi,syi,szi)等效于第i发射器的位置，
其中，Ri等效于在所述第i发射器的位置到所述指尖之间的第一距离和在所述指尖到所述第i接收器之间的第二距离的总距离，
其中，α是所检测目标的所述三维坐标位置的x坐标，以及
其中，β是所检测目标的所述三维坐标位置的y坐标。
15.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：向经更新的三维坐标位置应用滤波方程式；以及基于应用所述滤波方程式确定所检测目标的滤波三维坐标位置。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述滤波方程式是卡尔曼平滑滤波方程式。
17.一种用于确定目标的位置的系统，包括：
基于由一或多个发射器所发射的声学信号来检测目标的一或多个接收器；以及处理组件，所述处理组件
确定所检测目标相对于所述一或多个接收器与所述一或多个发射器的相对位置，
通过确定所述所检测目标悬停在区域上方，将所检测目标的所述相对位置与多个区域中的一个区域匹配；
针对每个所匹配区域，确定所匹配区域的区域类型；
基于所述区域类型，选择至少三个接收器和发射器对；
基于所匹配区域向所述三个接收器和发射器对中的至少一对分配权重，其中基于所匹配区域向至少一个接收器和发射器对分配权重包含基于所匹配区域的所述区域类型来分配权重，其中，每当所检测目标相对于第一对的误差反射小于所检测目标相对于第二对的误差反射时，
分配给所述第一对的第一权重大于分配给所述第二对的第二权重，并且使用所选择的至少三个接收器和发射器对来确定所检测目标的三维坐标位置，其中，所选择的每对包含来自所述一或多个接收器的一个接收器和来自所述一或多个发射器的一个发射器，
其中，所述一或多个接收器和所述一或多个发射器设置在具有屏幕的装置上，以及其中，所述处理组件检测在所述屏幕附近的所述目标。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述处理组件向所述至少三个接收器和发射器对应用最小二乘三角测量方程式。
19.根据权利要求17所述的系统，进一步包括：基于所述目标的所确定的三维坐标位置影响在所述装置上执行的应用程序的操作的应用程序控制器。
20.根据权利要求17所述的系统，其中，所述处理组件确定所述目标是否位于在第一区域类型的两个区域之间的边界的阈值内，其中，当所述目标经确定位于在所述第一区域类型的两个区域之间的所述边界的所述阈值内时，所述处理组件向至少一个接收器和发射器对分配权重，并且其中，所述处理组件使用分配给所述至少一个接收器和发射器对的所述一或多个权重确定所检测目标的所述三维坐标位置。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述处理组件使用分配给所述至少一个接收器和发射器对的所述一或多个权重，通过应用加权的最小二乘三角测量方程式来确定所检测目标的所述三维坐标位置。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，对于多个接收器和发射器对来说，所述处理组件基于所述三维坐标位置的x和y坐标，并且进一步基于相应对中的所述接收器的位置和所述相应对中的所述发射器的位置来确定z坐标输出，并且其中，所述处理组件识别与一或多个所确定的z坐标输出相比具有最小变化的优化z坐标，并用所述经识别的优化z坐标来更新所检测目标的所述三维坐标位置的z坐标。
23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述处理组件应用与下列方程式等效的方程式：
Ri＝sqrt[(α-xi)2+(β-yi)2+(z-zi)2]+sqrt[(α-sxi)2+(β-syi)2 +(z-szi)2]，
其中，(xi,yi,zi)是第i接收器的位置，
其中，(sxi,syi,szi)是第i发射器的位置，
其中，Ri等效于在所述第i发射器的所述位置到指尖之间的第一距离和在所述指尖到所述第i接收器的所述位置之间的第二距离的总距离，
其中，α是所检测目标的所述三维坐标位置的x坐标，以及
其中，β是所检测目标的所述三维坐标位置的y坐标。
24.根据权利要求22所述的系统，其中，所述处理组件向经更新的三维坐标位置应用滤波方程式并确定所检测目标的滤波三维坐标位置。
25.根据权利要求23所述的系统，其中，所述处理组件应用卡尔曼平滑滤波方程式。
26.根据权利要求17所述的系统，其中，所述一或多个接收器和所述一或多个发射器附接到移动装置。
27.根据权利要求26所述的系统，其中，所述移动装置是智能电话、平板计算机、个人数字助理以及膝上型计算机中的至少一个。
28.一种用于确定目标的位置的系统，包括：
用于基于由一或多个发射器所发射的声学信号来检测目标的装置；
用于确定所检测目标相对于一或多个接收器和所述一或多个发射器的相对位置的装置；
用于通过确定所述所检测目标悬停在区域上方，将所检测目标的所确定的相对位置与多个区域中的一个区域匹配的装置；
用于针对每个所匹配区域，确定所匹配区域的区域类型的装置；
用于基于所述区域类型，选择至少三个接收器和发射器对的装置；
用于基于所匹配区域向所述三个接收器和发射器对中的至少一对分配权重，其中基于所匹配区域向至少一个接收器和发射器对分配权重包含基于所匹配区域的所述区域类型来分配权重的装置，其中，每当所检测目标相对于第一对的误差反射小于所检测目标相对于第二对的误差反射时，分配给所述第一对的第一权重大于分配给所述第二对的第二权重，每对包含来自所述一或多个接收器的一个接收器和来自所述一或多个发射器的一个发射器；以及
用于使用所选择的至少三个接收器和发射器对确定所检测目标的三维坐标位置的装置，
其中，所述一或多个接收器和所述一或多个发射器设置在具有屏幕的装置上，以及其中，所述用于检测的装置包含用于检测在所述屏幕附近的所述目标的装置。
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