CN110162193A - 一种触碰定位装置及方法 - Google Patents

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CN110162193A CN201810145524.8A CN201810145524A CN110162193A CN 110162193 A CN110162193 A CN 110162193A CN 201810145524 A CN201810145524 A CN 201810145524A CN 110162193 A CN110162193 A CN 110162193A
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Abstract

本申请提供了一种触碰定位装置及方法，所述装置具体包含基板、误触检测模块、压电传感模块和信号分析模块；所述基板用于根据触碰产生弹性波信号；所述误触检测模块用于接收所述基板上的触碰数据，将所述触碰数据与预定阈值范围比较，当所述触碰数据符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出；所述压电传感模块用于将所述弹性波信号转换为电压信号；所述信号分析模块用于根据所述电压信号计算获得所述电压信号的信号特征值，以及将所述信号特征值与预存的参考特征值比较，根据比较结果获得触碰位置。

Description

一种触碰定位装置及方法
技术领域
本发明涉及机电交互领域，尤指代一种触碰定位装置及方法。
背景技术
目前市场上存在的便携手机、平板电脑等电子设备，主要的操作是通过触摸屏完成的。触摸屏因为其易于操作和越来越低廉的价格越来越普及，触摸屏独特的优势在于可以帮助用户不用再频繁的移动鼠标和敲击键盘就可以达到相同的操作目的。触摸屏的组成一般包含触摸面板、触摸响应组件、触摸控制系统和驱动等。触摸响应组件主要采用的技术方案包含电阻型、电容型、红外型、表面声波型等等，这些技术方案除了自生技术的局限性外，都有一个共同的缺点，就是它们通常为平面结构或类平面结构，同时对材料也有限制，比如电容技术不能兼容金属材质，电阻技术不能兼容较硬的材质。
随着技术的发展和进步，已经出现了可以判断触碰位置的触摸设备和触摸屏，例如常用的电容屏等；该方案主要通过触点的电容或电阻改变值确定触点的触碰情况，其结构较为复杂，成本较高，制造较复杂，厚度限制较多；但当今的便携式设备在设计时对空间、成本、制造等要求非常苛刻，导致上述设备在应用时的局限性较强，成本较高。
发明内容
本发明目的在于解决现有技术中触碰定位检测设备结构复杂、成本较高且限制较多的问题，为达上述目的，本发明具体提供一种触碰定位装置，所述装置包含基板、误触检测模块、压电传感模块和信号分析模块；所述基板用于根据触碰产生弹性波信号；所述误触检测模块用于接收所述基板上的触碰数据，将所述触碰数据与预定阈值范围比较，当所述触碰数据超出所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出；所述压电传感模块用于将所述弹性波信号转换为电压信号；所述信号分析模块用于根据所述电压信号计算获得所述电压信号的信号特征值，以及将所述信号特征值与预存的参考特征值比较，根据比较结果获得触碰位置。
在本发明一实施例中，所述信号分析模块包含特征值提取模块，所述特征值提取模块用于根据触碰预定位置所获得的电压信号，通过机器学习算法和/或深度学习算法建立特征模型，以及根据所述电压信号和所述特征模型计算获得所述电压信号的信号特征值。
在本发明一实施例中，所述特征值提取模块还用于根据触碰预定位置所获得的电压信号与对应的参考特征值通过机器学习算法和/或深度学习算法建立特征模型。在本发明一实施例中，所述误触检测装置模块还包含能量值计算单元，所述能量值计算单元用于计算所述弹性波信号的能量值，并将所述能量值与预定阈值范围比较，当所述触碰数据符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出。
在本发明一实施例中，所述误触检测装置模块还包含底噪分析单元，所述底噪分析单元用于采集基板的底噪信号，根据所述底噪信号计算获得所述触碰参数，根据所述触碰参数获得触碰有效情况。
在本发明一实施例中，所述底噪分析单元还包含计算单元，所述计算单元用于获取所述底噪信号预定位置的特征频段及所述特征频段内的底噪信号的信噪比，将所述信噪比与预定阈值范围进行比较，根据比较结果获得检测频段；比对所述检测频段和所述特征频段，获得所述检测频段在所述特征频段内的占频比，将所述占频比与预定阈值范围比较，当所述占频比符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出。
在本发明一实施例中，所述信号分析模块还包含比较单元，所述比较单元用于比较所述信号特征值与预存的参考特征值，获得相似度值；根据所述相似度值确定所述信号特征值对应的参考特征值，根据所述参考特征值获得预存的触碰位置。
在本发明一实施例中，所述误触检测装置模块还包含信道触发单元，所述信道触发单元用于监测所述基板上弹性波信号的信号强度，并将所述信号强度与预定阈值范围比较，当所述信号强度符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出。
在本发明一实施例中，所述压电传感模块包含至少两个压电传感器，所述压电传感器用于接收所述弹性波信号，并将所述弹性波信号转换为对应频率的电压信号。
在上述实施例中，所述误触检测模块还包含信号预处理单元，所述信号预处理单元用于对所述触碰数据进行滤波处理、放大处理、整流处理、开关处理、傅立叶变换处理中一项或多项处理，获得预处理信号；所述误触检测模块将所述预处理信号与所述预定阈值范围比较。
本发明还提供一种触碰定位方法，所述方法包含：接收基板上因触碰产生的弹性波信号；接收所述基板上的触碰数据，将所述触碰数据与预定阈值范围比较，当所述触碰数据符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出；将所述弹性波信号转换为电压信号；根据所述电压信号计算获得所述电压信号的信号特征值，以及将所述信号特征值与预存的参考特征值比较，根据比较结果获得触碰位置。
在本发明一实施例中，根据所述电压信号计算获得所述电压信号的信号特征值包含：根据触碰预定位置所获得的电压信号，通过机器学习算法和/或深度学习算法建立特征模型，以及根据所述电压信号和所述特征模型计算获得所述电压信号的信号特征值。
在本发明一实施例中，通过机器学习算法和/或深度学习算法建立特征模型包含：根据触碰预定位置所获得的电压信号与对应的参考特征值通过机器学习算法和/或深度学习算法建立特征模型。
在本发明一实施例中，将所述触碰数据与预定阈值范围比较，当所述触碰数据符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出包含：计算所述弹性波信号的能量值，并将所述能量值与预定阈值范围比较，当所述触碰数据符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出。
在本发明一实施例中，将所述触碰数据与预定阈值范围比较，当所述触碰数据符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出包含：采集基板的底噪信号，根据所述底噪信号计算获得所述触碰参数，根据所述触碰参数获得触碰有效情况。
在本发明一实施例中，根据所述底噪信号计算获得所述触碰参数，根据所述触碰参数获得触碰有效情况包含：获取所述底噪信号预定位置的特征频段及所述特征频段内的底噪信号的信噪比，将所述信噪比与预定阈值范围进行比较，根据比较结果获得检测频段；比对所述检测频段和所述特征频段，获得所述检测频段在所述特征频段内的占频比，将所述占频比与预定阈值范围比较，当所述占频比符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出。
在本发明一实施例中，将所述信号特征值与预存的参考特征值比较，根据比较结果获得触碰位置还包含：比较所述信号特征值与预存的参考特征值，获得相似度值；根据所述相似度值确定所述信号特征值对应的参考特征值，根据所述参考特征值获得预存的触碰位置。
在本发明一实施例中，将所述触碰数据与预定阈值范围比较，当所述触碰数据符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出还包含：监测所述基板上弹性波信号的信号强度，并将所述信号强度与预定阈值范围比较，当所述信号强度符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出。
在本发明一实施例中，将所述弹性波信号转换为电压信号包含：将所述弹性波信号转换为对应频率的电压信号。
在上述实施例中，所述方法还包含：对所述触碰数据进行滤波处理、放大处理、整流处理、开关处理、傅立叶变换处理中一项或多项处理，获得预处理信号；将所述预处理信号与所述预定阈值范围比较。
本发明的有益技术效果在于：本发明所提供的触碰定位装置及方法可以多维度的提供交互和输入信息，提升用户的使用体验。同时，其特殊的传感检测技术和安装方式，极大的提升了结构的适应性，完全适于各种复杂结构环境。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一实施例所提供的触碰定位装置的结构示意图；
图2为本申请一实施例所提供的触碰定位装置的使用示意图；
图3为本申请一实施例所提供的触碰定位装置在智能手机上应用的示意图；
图4为本申请一实施例所提供的触碰定位装置在便携式电脑上应用的示意图；
图5为本申请一实施例所提供的触碰定位装置在智能家具领域中的应用示意图；
图6为本申请一实施例所提供的触碰定位装置在智能汽车领域中的应用示意图；
图7为本申请一实施例所提供的触碰定位装置在智能机器人领域中的应用示意图；
图8为本申请一实施例所提供的触碰定位方法的流程示意图；
图9为本申请一实施例所提供的触碰定位方法的校准流程示意图；
图10为本申请一实施例所提供的触碰定位方法的定位流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请的技术特点及效果更加明显，下面结合附图对本申请的技术方案做进一步说明，本申请也可有其他不同的具体实例来加以说明或实施，任何本领域技术人员在权利要求范围内做的等同变换均属于本申请的保护范畴。
在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“一具体实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。
请参考图1所示，在本实施例中，本发明所提供的一种触碰定位装置，所述装置包含基板101、误触检测模块102、压电传感模块103和信号分析模块104；所述基板101用于根据触碰产生的弹性波信号；所述误触检测模块102用于接收所述基板上的触碰数据，将所述触碰数据与预定阈值范围比较，当所述触碰数据符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出；所述压电传感模块103用于将所述弹性波信号转换为电压信号；所述信号分析模块104用于根据所述电压信号计算获得所述电压信号的信号特征值，以及将所述信号特征值与预存的参考特征值比较，根据比较结果获得触碰位置。值得说明的是，请参考图2所示，该实施例中基板101的材质并不仅仅可为硬性介质或其结合体，更包含其他可传导弹性波的传导介质，如玻璃、金属、木材或陶瓷等等；所述基板101在结构上也可根据具体需求选择使用，例如：平面结构、曲面结构以及带有穿孔的平面或曲面结构；所述误触检测模块102和所述信号分析模块104可集成在一芯片或单片机上，例如图2中的中央处理模块201，实际工作中，工作人员可根据实际需要选择使用，本发明在此并不做过多限制。同时，在该实施例中，所述误触检测模块102主要用于误触检测，可通过触碰产生的弹性波、基板实时底噪等触碰数据作为误触参考，以其作为评判依据进一步精化后期实际计算触碰位置的精度，其后再由电压传感器202获取基板101上的触碰数据，交由中央处理模块201计算获得具体触碰位置，其中电压传感器202、中央处理模块201以及外部的设备系统之间可通过接口模块完成对接，电压传感器202与所述接口模块之间可通过FFC即扁平化线缆相连。
具体的，实际工作中，本发明所提供的压电传感模块可为至少两个压电传感器，当所述压电传感器为两个或两个以上时，所述压电传感模块可根据弹性波信息计算获得外部物体触碰的位置信息或触碰力度；在根据所述压电传感器计算触碰力度时，所述压电传感器可用于接收所述弹性波信号，并将所述弹性波信号转换为对应频率的电压信号，其后再根据该电压信号的波动变化情况计算获得触碰力度；而在触碰位置检测中，则可通过各点的电压传感器接收到弹性波的时间差确定弹性波的传播距离，根据该传播距离定位弹性波信号产生位置，具体流程及方法在此就不再详述。在实际使用时，上述压电传感器可直接或间接的安装于所述基板内或表面上，利用布置于适当位置的压电传感器所获得弹性波信号、计算获得的上述距离参考值以及弹性波在基板上的衰减比例，就可以反推计算获得弹性波信号产生时的能量情况即波动变化值，此刻再根据所述波动变化值即可获得更为真实的力度信息；例如：安装于基板上三个不同位置的压电陶瓷传感器分别于A1、A2、A3时刻接收到弹性波信号，此时基于弹性波扩散的特性，利用压电陶瓷传感器各自的位置a1、a2、a3、接收到弹性波信号的时间A1、A2、A3及弹性波传播的速度v可计算获得弹性波信号最初的产生位置C，当确定弹性波信号产生位置后，根据C与上述各压电陶瓷传感器中任一压电陶瓷传感器之间的距离L、弹性波信号在基板上的传播速度v及衰减程度f和最终接收到的弹性波信号情况即可获得最初弹性波信号产生时的能量情况E，以此进一步计算得到更为真实的力度信息。当然实际工作中获得距离的方式不仅仅只有上述方法，后续将具体说明上述距离的其他获取方法，在此不再详述。
在本发明一实施例中，所述信号分析模块包含特征值提取模块，所述特征值提取模块用于根据触碰预定位置所获得的电压信号，通过机器学习算法和/或深度学习算法建立特征模型，以及根据所述电压信号和所述特征模型计算获得所述电压信号的信号特征值；其中，所述特征值提取模块可根据触碰预定位置所获得的电压信号与对应的参考特征值通过机器学习算法和/或深度学习算法建立特征模型。具体的，在实际工作中，工作人员可提前采集指定位置因触碰所产生的弹性波信号，并将该弹性波信号转化为电压信号，根据该电压信号作为输入信号通过机器学习算法和/或深度学习算法进行训练，获得用于提取所述电压信号中信号特征值的特征模型，也可人工分析所述电压信号中具有较高区别的特征部分，获得该电压信号对应的特征值，该特征值亦即所述电压信号所对应的参考特征值；此时即可将所述电压信号作为输入，所述参考特征值作为输出，通过深度学习算法或机器学习算法建立特征模型；其后当实际用户触碰时，则可将计算获得电压信号通过所述特征模型分析计算获得其所对应的信号特征值。当然实际工作中，也可通过采集海量触碰所产生的电压信号，利用该电压信号通过机器学习算法和/或深度学习算法得到一特征模型，后期即可通过该特征模型，和用户实际触摸所产生的电压信号计算获得该触碰的信号特征值，再根据该信号特征值获得真实位置；本发明在此并不做具体限制，本领域相关技术人员可根据实际需要选择使用。
在上述实施例中，所述误触检测装置模块还包含能量值计算单元、底噪分析单元和信道触发单元中一个或多个的组合，所述能量值计算单元用于计算所述弹性波信号的能量值，并将所述能量值与预定阈值范围比较，当所述触碰数据符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出；所述底噪分析单元用于采集基板的底噪信号，根据所述底噪信号计算获得所述触碰参数，根据所述触碰参数获得触碰有效情况；所述信道触发单元用于监测所述基板上弹性波信号的信号强度，并将所述信号强度与预定阈值范围比较，当所述信号强度符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出。在该实施例中，所述预定阈值范围可根据实际需要而选择设定，例如当将本发明所提供的触碰定位装置使用至智能电子设备如手机、平板等设备时，此刻因为触碰面积较小且用户对触碰精度要求较高，为此，该预定阈值范围则可较小，亦即因该些电子设备通常均采用手指或触控笔等设备控制，为此所能产生的弹性波或所改变的底噪信号变化量均不大，此刻设置较小的预定阈值范围更有助于分辨该触碰是否为用户的真实意图；与之相反，当将本申请所提供的触碰定位装置使用至汽车等领域时，较小的触碰有可能来至于外部常态化摩擦，例如行人无意识的触碰，此时如依然以较小的预定阈值范围来判断误触碰情况的话，势必造成干扰信号较多，无法有效正确识别用户的触碰操作；当然实际情况中，可进一步设定触碰区域，以保证用户的触碰意图均被有效采集，其具体使用流程及涉及结构在后续将会详细讲述，在此就不做进一步介绍。
值得说明的是，本发明所提供的底噪分析单元还可包含计算单元，所述计算单元用于获取所述底噪信号预定位置的特征频段及所述特征频段内的底噪信号的信噪比，将所述信噪比与预定阈值范围进行比较，根据比较结果获得检测频段；比对所述检测频段和所述特征频段，获得所述检测频段在所述特征频段内的占频比，将所述占频比与预定阈值范围比较，当所述占频比符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出。在本实施例中，所述能量值计算单元主要是计算触碰基板所产生的弹性波信号的能量值，具体计算公式可采用：或
在上式中，m为采集的信号点数；n为根据实际情况选择预定长度的电压信号波长确定的信号点数，本领域相关技术人员可根据实际需要选择设置，本发明在此并不做进一步限制；E为电压信号的能量值。
在本发明一实施例中，所述信号分析模块还可包含比较单元，所述比较单元用于比较所述信号特征值与预存的参考特征值，获得相似度值；根据所述相似度值确定所述信号特征值对应的参考特征值，根据所述参考特征值获得预存的触碰位置。具体的，实际工作中，可根据实际需要提取所述电压信号中预定位置的特征值，如特定波长范围内的峰值、波动变化值或相位特征及时间差特征等，其后将所述提取的信号特征值与预置的特征库里的特征值比较，通过对两者之间求均方差、余弦相关等比对算法求得两者之间的相似度，其后根据相似度进一步确认信号特征值所对应的参考特征值为哪一个，当确认最为相近的参考特征值后，即可根据所述参考特征值获得其所对应的触碰位置，以此确认基板因触碰产生的弹性波的实际发生位置；具体流程将在后续说明，在此就不再一一详述。
便于后期力度信息计算结果的精确性，在本发明一实施例中，所述误触检测模块还包含信号预处理单元，所述信号预处理单元用于对所述触碰数据进行滤波处理、放大处理、整流处理、开关处理、傅立叶变换处理中一项或多项处理，获得预处理信号；以此进一步消除无关信号数据对后期计算结果所带来的不必要的误差，当在上述信号处理流程均可通过现有技术完成，在此就不再一一介绍；其后，所述误触检测模块将所述预处理信号与所述预定阈值范围比较，获得更为准确判断结果，更有效的清除无关信号的影响。
为更清楚的说明本发明所提供的触碰定位装置，以下以具体实施场景对本发明所提供的触碰定位装置应用方式做进一步说明：请参考图3所示，本发明所提供的触碰定位装置可有效识别基板上的触碰位置，为此，在移动智能设备领域上具有较高的适用性，例如：将本申请诉讼提供的触碰定位装置用于智能手机时，可包含集成于一按压键盘，该键盘中包含基板301、键盘膜302、壳体303、中央处理模块304和电压传感器305，为便于收集数据的准确性，所述电压传感器可分别设置于键盘膜302的四角，基板301盖设于所述键盘膜302之上，两者可直接连接或通过其他可传导弹性波的介质相连，壳体303用于保护上述元件，所述接口模块通过扁平线连FFC或其他方式与所述电压传感器305电连接，用以将所述电压传感器305所转化的电压信号输出至中央处理模块304，再由中央处理模块305根据所述电压信号计算获得所述基板上的触碰位置；其后再将该力度信息通过接口模块转交至外部的设备系统用以做其他处理，其中为提高数据的精准性，亦可将所述误触检测模块所执行的功能集成至所述中央处理模块305中，以缩小元件占用空间；再参考图4所示，在该实施例中提供一触碰定位装置在便携式电脑上的应用实例，在该便携式电脑上具体包含显示器401、基板402、键盘膜403、壳体404、中央处理模块405和电压传感器406，与图3中键盘实例相同，该实施例中利用基板402获得触碰信息后，通过后续中央处理模块405计算获得具体的触碰位置信息，该触碰位置信息通过接口模块转交至便携式电脑的处理芯片，由该处理芯片处理后由所述显示器401显示输出，当然为便于用户输入控制，实际工作中也可省去键盘膜403，通过前期对所述基板的各区域提前划分指令含义，当后期获得触碰位置信息时，根据该触碰位置所处区域，确定用户需要输入的指令信息；综上所述，利用上述方式可较为简单的将本发明所提供的力度检测装置应用于现有的便携式电脑或其他智能设备，通过该方式可省略现有设备中电容触摸屏等元件的开销，同时结构较为简单，占用空间较小，适用性较强。
请参考图5所示，本发明所提供的触碰定位装置还可应用于智能家具领域中，具体的，在将所述触碰定位装置安置于智能桌子503时，可将电压传感器501如图5所示贴附或安置于桌面四角，用于收集桌面上的触碰数据及触碰所产生的弹性波信号，该桌面材质可为木质、大理石、玻璃或金属等；其后该电压传感器501和接口模块通过FFC排线连接，再连接至中央处理模块502的信号分析模块；中央处理模块502和接口模块连接通过FFC排线连接再连接至智能家居控制系统。当用户手指触摸桌面504时，触碰定位装置检测到触摸动作发生，电压传感器501检测到触摸动作产生的弹性波信号,其后，所述中央处理模块502计算确定用户触摸桌面504的具体位置,当用户触摸的不是指示按键区域时，触碰定位装置也可不响应用户的此次触摸动作，亦即当所述中央处理模块502接收到数据非预定阈值范围内的数据时也可直接抛弃；当用户触摸的是指示按键区域时即指定区域时,触碰定位装置会将触摸位置对应的按键信息发送给智能家居控制系统，智能家居控制系统收到触碰定位装置发送的信息后，执行对应的操作用于响应用户的触摸动作，如打开或关闭电视等。
请参考图6所示，本发明所提供的触碰定位装置还可应用于车辆领域中，具体的，所述触碰定位装置可应用于智能汽车碰撞、刮蹭检测。其组装方案是在车体的几个重要部位安装若干个电压传感器601，将信号线连接至集成控制器602，集成控制器602与汽车中控系统连接。当某个部位传感器601检测到有碰撞或划伤动作时，对应部位的传感器601会检测到碰撞或划伤动作产生的波形，集成控制器602接收到波形后计算确定碰撞或划伤动作产生的具体位置，并将此位置发送给汽车中控系统，汽车中控系统接收到集成控制器602发来的信息后会执行响应的动作，用以保护车辆或人员的安全。
请参考图7所示，本发明所提供的触碰定位装置在机器人传感领域上也有较好的应用，例如，实际应用时可在机器人外壳内侧安装若干个电压传感器701，将信号线连接至中央处理模块702，中央处理模块702与机器人控制系统连接。当某个部位传感器701检测到有触碰动作时，对应部位的传感器701会检测到触碰动作产生的波形，中央处理模块702接收到波形后计算确定触碰动作产生的具体位置，并将此位置发送给机器人控制系统，机器人控制系统接收到中央处理模块702发来的信息后会执行相应的动作，用以响应触碰动作。
请参考图8所示，本发明还提供一种触碰定位方法，所述方法包含：S801接收基板上因触碰产生的弹性波信号；S802接收所述基板上的触碰数据，将所述触碰数据与预定阈值范围比较，当所述触碰数据符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出；S803将所述弹性波信号转换为电压信号；S804根据所述电压信号计算获得所述电压信号的信号特征值，以及将所述信号特征值与预存的参考特征值比较，根据比较结果获得触碰位置。值得说明的是，上述实施例中所述步骤S802和步骤S803之间并无先后顺序，实际工作中，可根据需要选择先行转化为电压信号或执行误触检测。
在本发明一实施例中，所述步骤S802还包含：计算所述弹性波信号的能量值，并将所述能量值与预定阈值范围比较，当所述触碰数据符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出。其中将所述触碰数据与预定阈值范围比较，当所述触碰数据符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出包含：采集基板的底噪信号，根据所述底噪信号计算获得所述触碰参数，根据所述触碰参数获得触碰有效情况。实际工作中，根据所述底噪信号计算获得所述触碰参数，根据所述触碰参数获得触碰有效情况具体可通过获取所述底噪信号预定位置的特征频段及所述特征频段内的底噪信号的信噪比，将所述信噪比与预定阈值范围进行比较，根据比较结果获得检测频段；比对所述检测频段和所述特征频段，获得所述检测频段在所述特征频段内的占频比，将所述占频比与预定阈值范围比较，当所述占频比符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出。
在本发明一实施例中，所述步骤S804还包含：比较所述信号特征值与预存的参考特征值，获得相似度值；根据所述相似度值确定所述信号特征值对应的参考特征值，根据所述参考特征值获得预存的触碰位置。
在本发明一实施例中，所述步骤S802还包含：监测所述基板上弹性波信号的信号强度，并将所述信号强度与预定阈值范围比较，当所述信号强度符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出。
在上述实施例中将所述弹性波信号转换为电压信号可包含：将所述弹性波信号转换为对应频率的电压信号。当然实际工作中因为需求不同，在将所述弹性波信号转换为电压信号时也可转化为不同频率的电压信号，后期计算时对应调整即可，本发明在此并不对其转化过程做进一步限定。
为更清楚的说明本发明所提供的触碰定位方法，以下以具体实例对上述方法作进一步举例说明，本领域相关技术人员当可知，以下说明仅为更清楚的解释本发明所提供的触碰定位方法的具体实施流程，并不对其做进一步限定。
本发明所提供的触碰定位方法主要可分为两步执行，第一步为一次成形的校对流程，第二步即为后期可直接使用的定位流程；所述校对流程请参考图9所示，在该图中主要包含以下步骤：
步骤901：采集预定长度的底噪信号NS留作信噪比校验使用，该预定长度可根据实际需要选择设置；
步骤902：逐一触碰基板上预定的校准点P，校准点可以为网格点或网格区域内的点，如中心点；
步骤903：判断基板上各通道信号强度A是否大于预设置的触发阈值A0，如果判断为真，则执行步骤904，如果判断为假，则返回步骤902；
步骤904：每个网格采集一定长度(如256个点)的信号，sig1、sig2···sigN，sig1表示的是网格1上第一点的信号，sig2表示的是网格1上第二点的信号，以此类推；
步骤905：计算信号能量值E，信号能量值的计算方法为：或其中n为筛选后的信号点数；m为采集的所有信号点数。计算信号能量时，可先对信号进行滤波，排除一些干扰信号，利用E＝mean(Em)对所有传感信号求平均，得到平均信号能量，可以根据位置进行修正。判断信号能量值E是否超过预设置的能量触发阈值E0，如果判断为真，则执行步骤906，如果判断为假，则返回步骤902；
步骤906：利用开始时采集的底噪，选择符合预设条件的特征频率段，计算每个频段的信噪比，信噪比NR超过信噪比阈值NS的频段为合格的频段；
NRi＝20*log(ASi/APi)
其中，含有角标i的数值为i所对应频段数值，APi为噪声信号电压特征值，ASi为有效信号电压特征值,NRi为信噪比。
步骤907：计算合格的频段占全部特征频段的百分比，该百分比NP是否超过预设置的信噪比合格阈值NP0，如果判断为真，则执行步骤908，如果判断为假，则返回步骤902；
步骤908：对通过信号的合格频段提取信号的特征值并存入特征库备用，信号的特征可以为相位差特征、时频特征或其他类似特征；利用该特征值及电压信号的对应关系，通过机器学习算法或深度学习算法训练获得学习模型；
步骤909：全部网格点是否校准完成，如果判断为真，则执行步骤910，如果判断为假，则返回步骤902；
步骤910：校准阶段完毕后，对特征库进行插值，以提高定位的精度，插值方法为对相邻的两个网格区的特征进行线性插值或非线性插值，从而获得更精细网格的特征库。
第二步识别定位流程则请参考图10所示，在该图中主要包含以下步骤：
步骤1001：采集一定长度的电路底噪信号NS留做信噪比校验使用；
步骤1002：判断是否检测到触摸动作，如果判断为真，则执行步骤1003，如果判断为假，则继续检测触摸动作；
步骤1003：检测各通道信号强度A是否大于预设置的出发阈值A0，如果判断为真，则执行步骤1004，如果判断为假，则继续检测触摸动作；
步骤1004：采集一定长度(如256个点)的信号，如sig1、sig2···sigN，sig1表示的是网格1上每一点的信号，sig2表示的是网格1上第二点的信号，以此类推；
步骤1005：计算信号能量值E，信号能量值的计算方法为：或其中n为采集的信号点数。计算信号能量时，可先对信号进行滤波，排除一些干扰信号，E＝mean(E)对所有传感信号求平均，得到平均信号能量，可以根据位置进行修正。判断信号能量值E是否超过预设置的能量触发阈值E0，如果判断为真，则执行步骤1006，如果判断为假，则继续检测触摸动作；
步骤1006：利用开始时采集的底噪，选择特征频率段，计算每个频段的信噪比，信噪比NR超过信噪比阈值NS的频段为合格的频段；
步骤1007：计算合格的频段占全部特征频段的百分比，该百分比NP是否超过预设置的信噪比合格阈值NP0，如果判断为真，则执行步骤1008，如果判断为假，则继续检测触摸动作；
步骤1008：利用预先训练的学习模型提取信号的特征值Tx,信号特征可以为相位特征或时间差特征或其他类似特征；
步骤1009：将提取的信号特征Tx与特征库里的特征Ty(y＝1、2···n)进行比对，比对算法可为对Tx和Ty求均方差、余弦相关的，取得最高的比对分值Vmax，计算Tx与Ty的相似值评分S，相似值越高，评分越高。
步骤1010：判断相似值评分是否大于预设置的相似值评分S0，如果判断为真，则执行步骤1011，如果判断为假，则继续检测触摸动作；
步骤1011：信号特征Tx对应特征库中的特征Ty所代表的位置即为此次触摸动作所在的位置。
本发明所提供的触碰定位装置及方法可以多维度的提供交互和输入信息，提升用户的使用体验。同时，其特殊的传感检测技术和安装方式，极大的提升了结构的适应性，完全适于各种复杂结构环境。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅用于说明本申请的技术方案，任何本领域普通技术人员均可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本申请的权利保护范围应视权利要求范围为准。

Claims (20)

1.一种触碰定位装置，其特征在于，所述装置包含基板、压电传感模块、误触检测模块和信号分析模块；
所述基板用于根据触碰产生的弹性波信号；
所述误触检测模块用于接收所述基板上的触碰数据，将所述触碰数据与预定阈值范围比较，当所述触碰数据符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出；
所述压电传感模块用于将所述弹性波信号转换为电压信号；
所述信号分析模块用于根据所述电压信号计算获得所述电压信号的信号特征值，以及将所述信号特征值与预存的参考特征值比较，根据比较结果获得触碰位置。
2.根据权利要求1所述的触碰定位装置，其特征在于，所述信号分析模块包含特征值提取模块，所述特征值提取模块用于根据触碰预定位置所获得的电压信号，通过机器学习算法和/或深度学习算法建立特征模型，以及根据所述电压信号和所述特征模型计算获得所述电压信号的信号特征值。
3.根据权利要求2所述的触碰定位装置，其特征在于，所述特征值提取模块还用于根据触碰预定位置所获得的电压信号与对应的参考特征值通过机器学习算法和/或深度学习算法建立特征模型。
4.根据权利要求1所述的触碰定位装置，其特征在于，所述误触检测装置模块还包含能量值计算单元，所述能量值计算单元用于计算所述弹性波信号的能量值，并将所述能量值与预定阈值范围比较，当所述触碰数据符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出。
5.根据权利要求1所述的触碰定位装置，其特征在于，所述误触检测装置模块还包含底噪分析单元，所述底噪分析单元用于采集基板的底噪信号，根据所述底噪信号计算获得所述触碰参数，根据所述触碰参数获得触碰有效情况。
6.根据权利要求5所述的触碰定位装置，其特征在于，所述底噪分析单元还包含计算单元，所述计算单元用于获取所述底噪信号预定位置的特征频段及所述特征频段内的底噪信号的信噪比，将所述信噪比与预定阈值范围进行比较，根据比较结果获得检测频段；比对所述检测频段和所述特征频段，获得所述检测频段在所述特征频段内的占频比，将所述占频比与预定阈值范围比较，当所述占频比符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出。
7.根据权利要求1所述的触碰定位装置，其特征在于，所述信号分析模块还包含比较单元，所述比较单元用于比较所述信号特征值与预存的参考特征值，获得相似度值；根据所述相似度值确定所述信号特征值对应的参考特征值，根据所述参考特征值获得预存的触碰位置。
8.根据权利要求1所述的触碰定位装置，其特征在于，所述误触检测装置模块还包含信道触发单元，所述信道触发单元用于监测所述基板上弹性波信号的信号强度，并将所述信号强度与预定阈值范围比较，当所述信号强度符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出。
9.根据权利要求1所述的触碰定位装置，其特征在于，所述压电传感模块包含至少两个压电传感器，所述压电传感器用于接收所述弹性波信号，并将所述弹性波信号转换为对应频率的电压信号。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的触碰定位装置，其特征在于，所述误触检测模块还包含信号预处理单元，所述信号预处理单元用于对所述触碰数据进行滤波处理、放大处理、整流处理、开关处理、傅立叶变换处理中一项或多项处理，获得预处理信号；所述误触检测模块将所述预处理信号与所述预定阈值范围比较。
11.一种触碰定位方法，其特征在于，所述方法包含：
接收基板上因触碰产生的弹性波信号；
接收所述基板上的触碰数据，将所述触碰数据与预定阈值范围比较，当所述触碰数据符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出；
将所述弹性波信号转换为电压信号；
根据所述电压信号计算获得所述电压信号的信号特征值，以及将所述信号特征值与预存的参考特征值比较，根据比较结果获得触碰位置。
12.根据权利要求11所述的触碰定位方法，其特征在于，根据所述电压信号计算获得所述电压信号的信号特征值包含：根据触碰预定位置所获得的电压信号，通过机器学习算法和/或深度学习算法建立特征模型，以及根据所述电压信号和所述特征模型计算获得所述电压信号的信号特征值。
13.根据权利要求11所述的触碰定位方法，其特征在于，通过机器学习算法和/或深度学习算法建立特征模型包含：根据触碰预定位置所获得的电压信号与对应的参考特征值通过机器学习算法和/或深度学习算法建立特征模型。
14.根据权利要求11所述的触碰定位方法，其特征在于，将所述触碰数据与预定阈值范围比较，当所述触碰数据符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出包含：计算所述弹性波信号的能量值，并将所述能量值与预定阈值范围比较，当所述触碰数据符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出。
15.根据权利要求11所述的触碰定位方法，其特征在于，将所述触碰数据与预定阈值范围比较，当所述触碰数据符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出包含：采集基板的底噪信号，根据所述底噪信号计算获得所述触碰参数，根据所述触碰参数获得触碰有效情况。
16.根据权利要求15所述的触碰定位方法，其特征在于，根据所述底噪信号计算获得所述触碰参数，根据所述触碰参数获得触碰有效情况包含：获取所述底噪信号预定位置的特征频段及所述特征频段内的底噪信号的信噪比，将所述信噪比与预定阈值范围进行比较，根据比较结果获得检测频段；比对所述检测频段和所述特征频段，获得所述检测频段在所述特征频段内的占频比，将所述占频比与预定阈值范围比较，当所述占频比符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出。
17.根据权利要求11所述的触碰定位方法，其特征在于，将所述信号特征值与预存的参考特征值比较，根据比较结果获得触碰位置还包含：比较所述信号特征值与预存的参考特征值，获得相似度值；根据所述相似度值确定所述信号特征值对应的参考特征值，根据所述参考特征值获得预存的触碰位置。
18.根据权利要求11所述的触碰定位方法，其特征在于，将所述触碰数据与预定阈值范围比较，当所述触碰数据符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出还包含：监测所述基板上弹性波信号的信号强度，并将所述信号强度与预定阈值范围比较，当所述信号强度符合所述预定阈值范围时，将所述弹性波信号输出。
19.根据权利要求11所述的触碰定位方法，其特征在于，将所述弹性波信号转换为电压信号包含：将所述弹性波信号转换为对应频率的电压信号。
20.根据权利要求11至19中任一项所述的触碰定位方法，其特征在于，所述方法还包含：对所述触碰数据进行滤波处理、放大处理、整流处理、开关处理、傅立叶变换处理中一项或多项处理，获得预处理信号；将所述预处理信号与所述预定阈值范围比较。
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