CN111344654B - 通过惯性传感器确定书写方向 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有笔位置检测的电子笔(100)，电子笔(100)包括至少一个书写芯、至少一个电压源、至少一个数字处理单元、至少一个数据传输模块，以及用于确定电子笔(100)的位置和移动的惯性位置检测传感器系统，其中电子笔(100)被配置成用于初始指定书写坐标系，该书写坐标系具有在二维书写基板(106)上彼此正交的两个轴X、Y(107,108)以及具有垂直于该二维书写基板的轴Z；其特征在于，惯性位置检测传感器系统被配置成用于对于书写基板(106)上的X轴和Y轴的多对不同轴取向，确定电子笔的沿X轴(107)和沿Y轴(108)的加速度和加速度曲线，由此对于每对轴取向，X轴(107)的轴取向和Y轴(108)的轴取向彼此正交；以及其中数字处理单元被配置成基于由惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线(312)的至少一个特征特性的确定来确定书写方向。

Description

通过惯性传感器确定书写方向
技术领域
本发明涉及如在本发明中所指定类型的电子笔以及如在本发明中所指定的方法。
背景技术
电子信息和通信系统，尤其是个人计算机(PC)、笔记本电脑、平板电脑和智能电话，在日常生活、休闲和工作中的不断增加的使用使得值得开发人机界面的改进。
除了诸如键盘、鼠标或触敏表面的人机界面之外，电子笔尤其受关注。电子笔尤其具有如下优点：它们可以将在表面上用笔书写的功能性和简便性与电子数据处理的多得多的可能性相结合。因此，希望电子笔在外观和操作上尽可能类似于常规的笔。
例如，在WO02/07424A2中，描述了一种用于手写识别的电子信息系统，该电子信息系统具有笔和带有压敏表面或感应敏感表面的平板电脑，并且其中笔或笔尖的移动要么从平板电脑的压敏表面或感应敏感表面捕获，要么由加速度传感器或光学传感器捕获。
然后可以将传感器数据无线传输到个人计算机，个人计算机可以基于接收到的笔移动数据来执行手写识别。
然而，用于手写识别的已知电子笔和电子信息系统的缺点是需要外部位置参考，诸如书写基板上的预定参考图案，该外部位置参考经由电子笔中的照相机评估并用于位置确定。
如果要在没有这种外部参考的情况下进行操作，则当前不能总是以足够的精度来检测电子笔的移动和位置数据，尤其是电子笔相对于书写基板的移动和位置数据，这例如可能导致笔移动的错误确定。
发明内容
技术问题
因此，本发明的目的是例如在关于准确性的方面改进电子笔，使得可以确定电子笔在书写基板上的移动和位置，并且特别是例如使得即使不借助于外部参考也可以确定电子笔在书写基板上的书写方向。
技术方案
根据本发明，所述目的通过根据本发明所述的电子笔和根据本发明所述的方法来实现。有利的实施例和进一步的发展是本发明的主题。
首先应指出的是，术语“书写方向”可以理解为意味着例如连接不同的连续书写图案(例如字符、字母、单词)的线，以及由此书写方向的方向可以指用电子笔书写连续书写图案的时间上的顺序。
因此，根据本发明的示例性电子笔可以包括至少一个书写芯线，至少一个电压源、至少一个数字处理单元、至少一个数据传输模块，以及用于确定电子笔的位置和移动和移动的惯性位置传感器技术或惯性传感器或惯性位置检测系统。
可以将电子笔配置成用于初始指定书写坐标系，该书写坐标系具有在二维书写基板上彼此正交的两个轴X、Y以及具有垂直于二维书写基板的轴Z。换句话说，彼此正交的两个轴X、Y位于二维书写基板中。
惯性位置检测传感器系统或惯性位置传感器还可以被配置成用于对于书写基板上的X轴和Y轴的多对不同取向确定电子笔的沿X轴和沿Y轴的加速度和加速度曲线，特别是一维加速度曲线，其中对于每个轴取向对或每对轴取向，X轴的轴取向和Y轴的轴取向彼此正交。
惯性位置传感器技术或惯性位置检测传感器系统或惯性位置传感器可以进一步被配置成用于确定在笔杆的三维正交坐标系中的加速度和加速度曲线，其中电子笔的纵轴可以指定或限定笔杆坐标系的轴。
笔杆坐标系由此尤其例如可以如下地被转换成书写坐标系。
例如，通过在笔杆坐标系中评估由惯性位置检测传感器系统获得的加速度信息，可以确定地球重力场的方向或电子笔的纵轴相对于重力方向的角度，并且由此可以确定电子笔的纵轴与书写基板/书写基板平面之间的倾斜角。
由此，例如，为了获得两个坐标系相对于彼此的第一取向，电子笔的纵轴在书写基板表面或平面或者纸表面或平面上的投影可以被视为书写坐标系的角平分线，其中，例如，纵轴的投影可以从两点的连接获得，例如从在纸平面/书写基板平面上的电子笔的尖/笔尖(例如书写芯尖)的接触点与电子笔的纵轴的垂足的连接，该垂足是从电子笔的笔杆的笔套端部或穿过该笔套端部的垂足(或从沿纵轴的不与笔尖重合的任何其他点或穿过该任何其他点的垂足)。
然后，例如可以通过笔尖或书写尖的一个/第一接触点来指定书写坐标系的原点，并且书写坐标系或书写基板坐标系的轴X、Y例如可以从对笔的投影纵轴施加旋转(例如旋转过示例性的±45°的角度)来获得。
然而，例如，电子笔的纵轴相对于书写基板/书写基板平面的方位角或电子笔相对于书写基板/书写基板平面的方位角最初是未知的。
因此，正交笔坐标系(其一个轴与笔的纵轴重合)的坐标到在书写基板平面上的可能的正交书写坐标系的示例性描述的转换可以基于由惯性位置检测传感器系统确定的倾斜角以及确定的或假定的方位角。
换句话说，例如，电子笔或电子笔的纵轴相对于书写基板平面的位置可以仅位于圆锥或圆锥形表面上，该圆锥或圆锥形表面的尖端立在书写基板上并且与电子笔的笔尖或书写尖重合。
但是，电子笔的纵轴在该圆锥上的角位置或方位角最初是未知的。
理论上，在方位角未知的情况下，在二维书写基板平面中X轴和Y轴的无数对不同的轴向方向或取向是可能的，或者是与笔的可能位置兼容的。
换句话说，例如在笔的特定倾斜角下，对于书写坐标系的X轴和Y轴的每对不同的轴方向或轴取向，可以用方位角在书写基板平面或由所述对描述的书写坐标系中分别描述。
因此，有必要从X轴和Y轴的多对不同的轴取向中找出那对或者那些轴向方向或方位角，其中一对中的一个轴例如X轴对应于实际书写方向。
如所提及的那样，惯性位置检测传感器系统可以被配置成确定在正交坐标系中的加速度和加速度曲线，特别是一维加速度曲线，并且在笔坐标系中的加速度或加速度曲线可以被转换为在书写基板平面上的书写坐标系中的加速度或加速度曲线，反之亦然。
因此，惯性位置检测传感器系统可以被配置成对于在书写基板上的多对不同的X轴和Y轴取向确定电子笔的沿一个/所述X轴和沿一个/所述Y轴的加速度和加速度曲线，特别是一维加速度曲线，其中对于每对轴取向，X轴的轴向取向和Y轴的轴取向彼此正交。
可以从惯性位置检测传感器系统，例如从沿上述圆锥或圆锥表面的圆周的多个方位角(例如，以步长为30°或20°或10°)确定，选择在书写基板上的多对不同的X轴和Y轴的轴向取向，用于电子笔的沿一个/所述X轴和沿一个/所述Y轴的加速度和加速度曲线(尤其是一维加速度曲线)。
从而可以从惯性位置检测传感器系统确定选择在书写基板上的多对不同的X轴和Y轴的轴向取向用于电子笔的沿一个/所述X轴和沿一个/所述Y轴的加速度和加速度曲线(尤其是一维加速度曲线)，或者通过电子笔的数字处理单元进行选择与所述对相关联的方位角。
在书写基板上的X轴(多个X轴)和Y轴(多个Y轴)的多对不同的轴向取向可以例如由{X0,Y0}0、{X1,Y1}1、{X2,Y2}2、……、{Xn,Yn}n表示，其中n是大于或等于零的自然数。
除非另有明确说明，否则术语“X轴和/或Y轴”可以理解为来自所述示例性的对{X0,Y0}0、{X1,Y1}1、{X2,Y2}2、……、{Xn,Yn}n的轴，其中在每一对中，该对的轴彼此正交。
在此，选择X轴(多个X轴)和Y轴(多个Y轴)的各种不同的取向，使得多个对中的所有X轴和Y轴都处于二维书写基板平面中，使得每个给定的对的轴彼此正交。
可以由惯性位置检测传感器技术确定的所述电子笔的加速度和加速度曲线可以表示电子笔的书写操作的书写图案，诸如字符、字母或单词。特别地，所述加速度和加速度曲线可以包括周期性书写图案的序列。
本发明的一个方面尤其是基于以下令人惊奇的发现：由惯性位置检测传感器系统确定的对加速度或加速度曲线的评估导致在加速度和减速度的时间序列中或多或少的明显模式，这取决于所选的书写坐标系轴(即X轴和Y轴中的每个给定的对或可分配给该对的相应方位角)与下述书写坐标系轴的重合程度如何，在该书写坐标系中实际书写方向平行于一个轴(例如X轴)，或在该书写坐标系中实际书写方向与一个轴(例如X轴)重合。
为了完整性，应当指出的是，对于每对X轴和Y轴，可以确定与这两个轴正交的对应的Z轴，以定义示例性的三维正交书写坐标系。
术语“确定……加速度”可以包括对加速度的绝对值和/或方向和/或符号的确定，并且术语“加速度曲线”例如可以包括用于描述加速度的绝对值和/或方向和/或符号的时间上变化的一维加速度曲线，或描述由惯性位置检测传感器技术测得的一个/所述加速度信号在时间上的变化。
特别地，例如，可以沿给定的书写坐标系或给定的笔坐标系的轴中的一个进行确定所述加速度曲线。
除非另有明确说明，否则加速度曲线可以被特别地理解为一维加速度曲线，特别是例如沿书写坐标系的轴(即例如沿X轴和/或Y轴，该X轴和/或Y轴可位于书写基板平面内)的一维加速度曲线。
所述示例性的数字处理单元可以被配置成确定书写方向，所述确定可以基于对由惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线的至少一个特征特性的确定。
在由惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线的特征特性中，可以理解一种或多种特性(例如数学和/或物理性质)，或一个或多个条件(例如数学和/或物理条件)。
换句话说，所述示例性的数字处理单元可以被配置成确定由惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线的至少一个特征特性，其中所述至少一个特征特性例如可以取决于对在书写基板上的X轴和Y轴的多对不同的轴取向的选择，该多对不同的轴取向每个都可以定义一个可能的书写坐标系，或者可以取决于对可分配给所述对或书写坐标系的方位角的选择。
在此，例如可以通过在两个最佳解之间或在两个特定的书写坐标系之间插值来实现对书写方向的确定的可能的精细改进，并且除此之外，为了进一步精细改进，可以对至少两个以上的书写坐标系相对于插值对书写坐标系执行旋转(例如旋转+10°和-10°)来确定书写方向。
根据本发明的电子笔尤其提供以下优点：当用户用电子笔在书写基板上书写时，书写方向可以仅从通过惯性位置检测传感器系统对电子笔的加速度的数据或测量中导出。
因此，例如，可以省去使用外部参考，诸如关于用户的用手习惯和/或书写语言的假设，和/或关于书写基板的取向的假设。
此外，根据本发明的电子笔基于对以下令人惊奇的发现的开发：电子笔沿书写方向的加速度曲线具有特征特性，该特征特性可以用作确定书写方向的基础。
例如，根据本发明的电子笔可以允许以小于10°的精度确定书写方向，而不必求助于外部参考。
顺便提及的是，电子笔在此可以理解为刚性体，即它可以具有三个平移自由度和三个旋转自由度，即总共六个移动自由度。因此，通常，例如，除了对选定的坐标系的任何潜在的必要初始化和整合错误之外，两个三维位置检测传感器可足以描述电子笔在三维坐标系中的位置和/或移动。
除非另有明确说明，否则术语“用于检测电子笔的位置和移动的惯性位置检测传感器系统”可以包括可以在一个空间方向上或在两个或三个相互正交的空间方向上测量加速度和/或可以测量局部磁场强度和/或角速度或旋转速度的位置确定传感器系统或位置确定传感器。
但是，例如，也可以设想到的是，电子笔仅配备有用于确定书写方向的三维(即三轴)加速度传感器。由于在此描述的对书写方向的确定例如可以基本上基于对平移移动的评估，因此所述示例性的加速度传感器也可以被布置在距电子笔的纵轴一定距离处。
对由惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线的所述至少一个特征特性的确定例如可以包括：对于来自X轴和Y轴的多对不同轴取向中的X轴的给定取向和Y轴的给定取向，确定在加速度曲线的至少两对连续的且相反的加速度变化之间的至少两个时间偏移或时间间隔。
术语“时间偏移”尤其可以理解为意味着时间跨度、时间段、时间间隔或时间延迟。
术语“加速度变化”可以理解为例如包括加速度在绝对值或幅度上和/或在方向上变化的时间点，并且也可以理解为包括加速度在绝对值或幅度上和/或在方向上变化的时间段。
例如，对于X轴和/或Y轴的给定轴向取向，加速度曲线的两个连续的、相反的加速度变化可以理解为两个连续的、相反的加速度增加和/或最大加速度。
术语“加速度或加速度变化的方向或相反方向”此外可以理解为加速度的符号，例如正的或负的加速度，例如减慢或减速。
对于X轴和/或Y轴的给定轴向取向，所述加速度曲线的两个连续的、相反的加速度变化从而可以形成一对，其例如可以被称为加速度对。
所述惯性位置检测传感器系统由此可以对于X轴和/或Y轴的给定轴向方向确定多个(例如至少两个)这样的加速度对。
电子笔的一个/所述数字处理单元/可被配置成确定X轴取向和Y轴取向对，对于X轴取向和Y轴取向对，沿一个轴例如X轴确定的加速度曲线具有或满足一下特征特性：时间偏移是极值，例如为最小(或极小)和/或最大(或极大)并且彼此不同。
例如，以这种方式，可以从沿轴(例如X轴和/或Y轴)的轴向取向的加速度曲线的两个加速度对，对一个轴确定两个连续的、相反的加速度变化之间的两个时间偏移或时间段。
可以对于多对X轴和Y轴的轴取向进行上述确定，并且电子笔或惯性位置检测传感器系统或数字处理单元可以被配置成使得能够确定X轴和Y轴的该对轴方向(或轴取向)(例如{X最佳,Y最佳})，其中对于一个轴(例如X最佳轴和/或Y最佳轴)，对沿一个轴(例如X最佳轴和/或Y最佳轴)的至少两对加速度变化确定在两个连续的、相反加速度变化之间的时间偏移或时间跨度是极值，例如为最小(或极小)和/或最大(或极大)并且彼此不同。
由此，电子笔或数字处理单元可以被配置成基于对于X轴的给定轴取向和Y轴的给定轴取向所确定的加速度和加速度曲线(例如一维加速度曲线)的一阶导数，对于X轴的给定轴取向和Y轴的给定轴取向，确定在一对连续的、相反加速度变化之间的一个/所述时间偏移。
例如，这可以提供以下优点：可以消除惯性位置检测传感器系统的任何零点误差，并且例如可以在特定的书写方向和由惯性位置检测传感器系统的测量信号中的误差引起的漂移之间进行更好的区分，该误差是关于从测量信号确定的电子笔的位置和移动的误差。
例如，电子笔或数字处理单元可以被配置成从所述时间间隔对于X轴的给定取向和Y轴的给定取向确定的一对连续的且相反的加速度变化之间的时间偏移或时间跨度，对于所述时间间隔所确定的加速度和所确定的加速度的绝对值的一阶导数等于零或几乎等于零。
这允许对于X轴的给定轴取向和Y轴的给定轴取向明确确定一对连续的、相反的加速度变化之间的时间偏移的幅度或量。
替代地和/或附加地地，可以设想到，从所述时间间隔对于X轴的给定轴取向和Y轴的给定轴取向确定一对连续的、方向相反的加速度变化之间的时间偏移或时间跨度，在所述时间间隔中/对于所述时间间隔，所确定的加速度的一阶导数等于或接近于零，并且所确定的加速度的量或绝对值为最大或最小，即为极大或极小。
这样，例如，可以确定在加速度曲线的两个限值、最大/极大值和/或最小/极小值之间的时间间隔或时间偏移或时间跨度。在加速度曲线具有最大平台或最小平台而不是明确定义的最大值或最小值的情况下，例如也可以设想到确定相邻的最大平台和最小平台的中心或中心点之间的时间间隔。
替代地或附加地，也可以设想到使用加速度变化的最大值来确定那些时间点，该时间点限制一对连续的、方向相反的加速度变化之间的时间偏移或时间跨度。
此外，可替代地或附加地地，例如，可以设想到的是，基于对于来自X轴和Y轴的多对取向中的X轴的给定取向和Y轴的给定取向对加速度曲线的至少两个连续的且相反的加速度变化的幅度所进行的确定来确定书写方向。
因此，例如，可以设想到一种电子笔，该电子笔可以被替代地或附加地配置成，或者其数字处理单元可以被替代地或附加地配置成，基于对由惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线的至少一个特征特性的确定来确定书写方向，其中对所述加速度曲线的特征特性的确定可以包括对于来自X轴和Y轴的多对取向中的X轴的给定取向和Y轴的给定取向确定在加速度曲线的至少两个连续的且相反的加速度变化的幅度。
由此，电子笔或数字处理单元可以被配置成确定该X轴取向和Y轴取向对，对于该X轴取向和Y轴取向对，沿一个轴(例如X轴)确定的加速度曲线具有或满足以下特征特性：加速度曲线的至少两个连续的且相反的加速度变化的幅度之差是极值并且不同于零。
以这种方式，可以使用以下令人惊奇的技术见识和知识：与逆书写方向的相应地较低的加速度相比，电子笔在书写方向上的移动可以引起更大的加速度。
换句话说，根据本发明，可以从沿一个轴(例如X轴)的轴向方向的加速度曲线中的不对称性来确定书写方向，例如上述不对称性由于加速度曲线在相位和/或幅度上的不对称导致。
上述时间跨度和时间偏移的确定以及与至少两个连续的、相反加速度变化的幅度差的确定一起可以显著提高书写方向的确定的准确性，并提高书写方向的确定的鲁棒性。
此外，替代地或附加地，例如可以设想到的是，基于由惯性位置检测传感器系统确定的一个/所述加速度曲线与预先确定的加速度曲线的比较来确定书写方向。
例如，从而可以设想到一种电子书写笔，该电子书写笔可以被替代地或附加地配置成，或者其数字处理单元可以被替代地或附加地配置成，基于对由惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线的至少特征特性的确定来确定书写方向，并且其中数字处理单元可以被配置成对由惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线与预先确定的加速度曲线执行比较，用于确定该X轴取向和Y轴取向对，对于该X轴取向和Y轴取向对，所确定的加速度曲线沿一个轴(例如X轴)具有或满足以下特征特性：所确定的加速度曲线对应于预先确定的加速度曲线。
因此，术语“对应”尤其可以被理解为在给定公差内的对应。
例如如果书写者产生特定的、预定的或已知的加速度曲线，该加速度曲线涉及或对应于潜在的特定已知的书写图案，例如一串U，则例如可以从跟随U的尖端处的静止点或停止点的加速度的方向提取书写方向或书写基板取向。在停止处或停止点处，电子笔的书写尖有一瞬间的静止，这例如可以通过加速度传感器或惯性位置检测传感器系统的噪声来检测。
更具体地，例如，可以确定加速度传感器或惯性位置检测器传感器系统的噪声的功率密度谱，并且由此例如可以设置阈值，在该阈值以下可以假定该(书写)尖为停滞不前。
例如，通过评估加速度的一阶导数，将在一个轴上的加速度的导数的最大值处和在与其正交的轴上的同时的最小值处找到反转点。该正交对轴是一串U(u字母)中的书写方向。加速度的导数的使用具有可以用来消除传感器的零位误差的优点。
上述时间间隔或时间偏移的确定以及与至少两个连续的、相反的加速度变化的上述幅度差的确定一起，以及与由惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线和预先确定的加速度曲线的比较一起，可以进一步提高书写方向的确定的准确性和鲁棒性。
所述示例性的预先确定的加速度曲线例如可以由平移书写图案限定，例如通过预先确定的单词和/或通过预先确定的平移周期性图案(例如花环)限定。
尤其可以如下实现对书写方向的确定的准确性和鲁棒性的进一步改进。
如所提及的那样，电子笔可以被配置成初始定义或指定书写坐标系，该书写坐标系在二维书写基板上具有两个正交轴X、Y以及与该二维书写基板垂直的轴Z。
因此，在二维书写基板上具有两个正交轴X、Y和轴Z的书写坐标系的所述初始定义或指定可以考虑以下示例性的假设中的至少一个、一些或全部：
·电子笔的纵轴的空间位置不平行于重力方向；
·书写基板的表面取向成与重力方向正交；
·电子笔的用户是惯用右手和/或惯用左手的；
·书写方向平行于书写基板的边界或边缘，并且从用户视角看，书写方向为从左至右或从右至左或从上至下。
所述示例性假设尤其可以用于确定书写基板位置或书写基板取向以及最终确定书写方向。
电子笔的纵轴的位置不平行于重力方向(即笔被保持在一定角度上)这一示例性假设应适用于大多数情况，因为用户在书写时通常难以保持电子笔正好垂直。
在笔被保持在一定角度的情况下，例如笔的纵轴在平面(例如书写基板平面)上的投影可以被形成为垂直于重力加速度的作用线。此外，该投影以及(所述)其他示例性假设可用于确定大致的纸位置或书写基板的位置。
对于书写基板的表面取向成与重力方向正交(即书写基板水平放置)的示例性假设，则更容易出现例外情况。例如，当被放在书写板夹上(例如以保持书写基板)或者在行驶的车辆中进行书写时，该假设可能是无效的。然而，对于书写移动测量的情境而言，可以假设书写板或书写基板的水平位置。
例如，在从惯性位置传感器系统获取数据之后，可以查询和/或任选地纠正对用户的用手习惯的假设。
然而，关于书写方向平行于书写基板的边缘或边界这一假设应适用于大多数情况，并且例如可以与电子笔的软件的语言设置相结合。
例如，虽然在西方语言中，书写方向是从左到右，但是例如在阿拉伯语和希伯来语中，则假定书写方向是从右到左。例如，对于亚洲书写而言，也可以从上到下书写，但是可以通过用于书写移动测量的适当的软件被书写者的适当控制将其反转到通常的从左到右。
如果采用一个、一些或所有示例性假设，则甚至在开始用电子笔进行书写之前，就尤其可以实现对书写基板的页面位置的良好近似，例如通过将电子笔对纵轴在纸平面或书写基板平面上的投影解释为在书写基板平面中的纸张坐标系或书写坐标系的角等分线。
因此，例如，从用户的视角来看，X轴可以指向书写方向，而Y轴可以指向下方。纵轴的投影因此可以例如从两点的连接中获得：从在纸平面/书写基板平面上的电子笔的尖/笔尖(例如书写芯尖)的接触点与电子笔的纵轴对垂足的连接，该垂足是从电子笔的笔杆的笔套端部或穿过该笔套端部的垂足(或从沿纵轴的不与笔尖重合的任何其他点或穿过该任何其他点的垂足)。
然后，例如，可以通过笔尖或书写芯尖的第一接触点来指定书写坐标系的原点，并且书写坐标系或书写基板坐标系的轴X、Y例如可以从对笔的投影纵轴施加旋转(例如，旋转过示例性对±45°的角度)来获得。
笔的纵轴在书写基板平面中的投影与纸张坐标系或书写坐标系之间的所述角度是估计值，并且可以通过参考数据进一步完善，所述参考数据例如可以通过惯性位置检测传感器系统来收集。
例如，当设置电子笔软件驱动器时或初始化电子笔时，可以要求用户执行从左到右的移动，以及从上到下的另一移动。此外，例如，这使得例如可以更容易地确定倾斜角(通常以该倾斜角保持笔)，从而改善对纵轴在书写基板平面上的投影的确定。例如，如果存储该角度，则一次测量可能就足够了。此外，以后，如果用户对电子笔的行为不再感到满意，则可以以相同的方式触发重新校准。
根据本发明的用于确定电子笔在二维书写基板上书写期间电子笔的书写方向的示例性方法，由此电子笔例如可以包括书写芯、至少一个电压源、至少一个数字处理单元、至少一个数据传输模块，以及用于确定电子笔的位置和移动的惯性位置传感器技术或惯性位置检测传感器系统，所述方法可以包括以下步骤中的一个、部分或全部：
·例如初始指定书写坐标系，其具有在二维书写基板上的彼此正交的两个轴X、Y，以及垂直于该二维书写基板的轴Z；
·例如对于书写基板上的X轴和Y轴的多对不同轴取向，确定电子笔的沿X轴和沿Y轴的加速度和加速度曲线，由此对于每对轴取向，X轴的轴取向和Y轴的轴取向彼此正交；以及
·基于对所确定的加速度曲线的至少一个特征特性的确定来确定书写方向。
如上所提及的那样，这种方法尤其可以提供如下优点：当用户用电子笔在书写基板上书写时，书写方向可以仅从由惯性位置检测传感器系统对电子笔的加速度的数据或测量导出。
因此，例如，可以省去使用外部参考，诸如关于用户的用手习惯和/或书写语言的假设，和/或关于书写基板的取向的假设。
此外，根据本发明的方法基于以下令人惊奇的发现：电子笔沿书写方向的加速度曲线具有特征特性，该特征特性可以用作确定书写方向的基础。
其中，例如，对由惯性位置传感器技术或惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线的所述至少一个特征特性的确定可以包括：对于来自X轴和Y轴的多对不同轴取向中的X轴的给定取向和Y轴的给定取向，确定加速度曲线的至少两对连续的且相反的加速度变化之间的至少两个时间偏移或时间跨度。
另外，基于对所确定的加速度曲线的特征特性的确定，对书写方向的确定可以包括：确定X轴取向和Y轴取向对，对于所述X轴取向和Y轴取向对，沿着一个轴(例如X轴)所确定的加速度曲线具有或满足以下特征特性：时间偏移或时间跨度为极值，例如最小(极小)和/或最大(极大)并且彼此不同。
其中，可以基于所确定的加速度和加速度曲线的一阶导数，对于X轴的给定取向和Y轴的给定取向，确定在一对连续的和相反的加速度变化之间的一个/所述时间偏移/或一个/所述时间跨度。
特别地，例如，可以从所述时间间隔对于X轴的给定取向和Y轴的给定取向确定在一对连续的和相反的加速度变化之间的一个/所述时间偏移或一个/所述时间跨度/，对于所述时间间隔，所确定的加速度和所确定的加速度的绝对值的一阶导数等于零或几乎等于零。
替代地或附加地，书写方向的确定可以基于对由惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线与预先确定的加速度曲线执行的比较，用于确定该X轴取向和Y轴取向对，对于该X轴取向和Y轴取向对，所确定的加速度曲线沿着一个轴(例如X轴)具有或满足以下特征特性：所确定的加速度曲线对应于预先确定的加速度曲线。
例如，预先确定的加速度曲线可以由预先确定的平移书写图案限定，例如，通过预先确定的单词和/或通过预先确定的平移周期性图案(例如花环)限定。换句话说，平移书写图案不是旋转对称的。与此相对，固定的书写图案可以是旋转对称的。
通常，根据本发明由电子笔的惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线可以表示书写图案，该书写图案基于由用户用电子笔执行的书写操作。
术语“周期性的书写图案”可以被理解为重复的书写图案。
周期性的书写图案可以提供的优点是，从其可测量的周期性的加速度曲线中可以得到对书写方向的改进的确定，这是因为例如从多个周期性的加速度曲线确定的书写方向可以被更好以及更准确地确定。
书写操作花费的时间越长或书写的周期性书写图案越多，可以越容易且越准确地确定(主要)书写方向。例如，可以设想到的是，可以要求用户首先在书写基板的整个宽度上画出花环。
附图说明
下图示例性地示出：
图1a：书写坐标系的示例性第一视图(俯视图)；
图1b：书写坐标系的示例性第二视图(侧视图)；
图2a：示例性的固定周期性书写移动；
图2b：固定周期性书写移动的示例性特性；
图3a：示例性的平移周期性书写移动；
图3b：平移周期性书写移动的示例性特性；
图4：具有相移和幅度差的书写移动的示例性特性。
具体实施方式
图1a和图1b通过示例的方式示出示例性电子笔100相对于示例性书写基板106(例如，纸张)的可能位置的不同的透视图。
另外，这些图描绘了示例性的初始指定的书写坐标系或由惯性位置检测传感器系统确定的示例性的书写坐标系，其具有在二维书写基板106上的两个正交轴X、Y(具有附图标记107、108)。
轴X(107)、轴Y(108)表示X轴和Y轴的示例性对{X,Y}(109)，其轴彼此正交。例如，所述轴107、108可以将书写坐标系划分为书写基板106上的四个象限，即第一象限101、第二象限102、第三象限103和第四象限104。
象限的使用可以简化关于用户用手习惯的处理和描述假设，并且例如可以简化书写坐标系的(初始)定义或指定。
在图1a和图1b的示例性图示中，电子笔100的示例性纵轴105未平行于重力方向(未示出)对准。此外，例如，书写基板106的表面取向成与重力方向正交。换句话说，电子笔100可以在电子笔100的纵轴105与书写基板/书写基板平面106之间具有示例性的倾斜角112。
为了清楚起见，在图1b中示出了已经提及的圆锥或圆锥形表面118的示例，其可以表示对于示例性给定倾斜角112的笔100的潜在可能位置，其中圆锥/圆锥形表面的尖端立在书写基板106上，并且可以与电子笔100的书写笔尖114重合。
由示例性书写图案116例示的书写方向117平行于书写基板的边缘或边界，并且从用户的角度来看，书写方向117例如是从左至右。
因此，例如，电子笔100的纵轴105在书写基板平面106或纸平面上的投影111可被视为书写坐标系的角平分线。
在这种情况下，例如，X轴107指向书写方向117，而Y轴108从用户的角度看为指向下。纵轴的投影111例如可以从两点的连接来获得：
例如从在纸平面/书写基板平面106上的电子笔的尖/笔尖114(例如书写芯尖)的接触点115与电子笔100的纵轴105的垂足113的连接获得，该垂足113是从电子笔100的笔杆的笔套端部或穿过该笔套端部的垂足(或从沿纵轴105的不与笔尖重合的任何其他点或穿过该任何其他点的垂足)。
然后，可以例如通过书写尖114的一个/第一接触点115来指定书写坐标系的原点，并且书写坐标系或书写基板坐标系的轴X、Y例如可以通过对笔的投影纵轴111施加旋转(例如，旋转示例性的±45°的角度)来获得。
笔纵轴105的投影111和书写坐标系之间的所述示例性的角度是估计值，可以用更好的参考数据来完善该估计值。
例如，当设置电子笔软件驱动器时或初始化电子笔时，可以要求用户执行从左到右的移动，以及从上到下的另一移动。例如，这可能使得更容易地确定倾斜角(通常以该倾斜角保持笔)。例如，如果存储该角度，则一次测量就足够了。另外，如果用户对电子笔的行为不再感到满意，则可以稍后以相同的方式触发重新校准。
例如，如图所示，对于惯用右手的人，可以假定电子笔的相当标准化的位置(从用户的视角来看)在右下象限，即在第四象限104内，对于惯用左手的人，位置可能在所有其他象限中。
为了判定实际采用哪个笔位置，有帮助的是，评估笔纵轴的投影111的位置以及由用于检测电子笔的位置和移动的惯性位置检测传感器系统所确定的加速度曲线的特性。
为了完整应该提到的是，为了清楚起见，未示出书写坐标系的可能的第三空间轴，例如Z轴，其例如垂直于二维的书写基板106或正交于轴X、Y。
图2a示意性地示出具有示例性的固定周期的(环形或/l-形)书写图案200或书写图案元素(实心的环形或l-形线)的示例性书写过程或书写操作，其中示例性地标记了书写操作的或书写图案的或书写图案元素的起点201和终点202。
书写图案200被示例性地取向成使得书写操作的或书写图案的或书写图案元素的起点201和终点202相对于示例性示出的Y轴203具有相同的坐标。此外，在示例性的固定周期的书写图案中，书写移动的示例性方向由附图标记204标识。
对于示例性固定周期书写图案200，图2b示例性地并且理想化地图示了电子笔的路径或位置210、速率或速度211以及加速度212的作为时间209的函数的进程。换句话说，例如，加速度曲线212可以理解为用于在书写环时垂直于或正交于书写方向的加速度的加速度曲线。
附图标记205示例性地表示电子笔的图2a的示例性书写操作200的示例性位置或定位信号或位置信号曲线的一个Y轴分量/所述Y轴分量。
例如，附图标记206表示书写操作200的速率或速度，并且附图标记207表示书写操作200的加速度(由电子笔的惯性位置检测传感器系统确定)。
另外，示例性地示出理想化的肌肉激活电位，其旨在描述在书写该书写图案200时可以被激活的肌肉对的驱动(主动肌)和抑制(对抗肌)作用。附图标记213示例性地表示基于书写操作200的示例性力曲线或施力曲线的包络曲线。
附图标记223、224、225、226表示主动肌223、225和对抗肌224、226的示例性力变化。
当用电子笔书写，例如，从左到右的一系列环(如在手写字母l的情况下)时，笔尖执行规则的往复移动，其最简单的元素可能是示例性书写图案200。
由于书写图案200的书写可以是重复移动，所以时间轴209也可以被理解为极坐标系的角度。
因此，图2b(以及图3和图4)可以被理解为在循环性或周期性移动的阶段内的时间序列的描述。
在这种情况下，对抗性的肌肉运动可以首先提供笔在所选方向上的加速度，由此可以建立速率或速度，并且笔尖可以开始在该方向上移动。
在没有抑制力的情况下，该移动可以继续进行，直到对抗性的肌肉运动可以施加抵抗笔上的初始加速度的力为止。
在所示的示例213中，主动肌和对抗肌的力的作用的强度和持续时间是相同的，其结果是速率或速度可以完全降低并且笔尖可以短暂地静止。此后，肌肉的作用可以反转，并且可以有无缝的反向移动，这可以再次消耗强度和持续时间相同的力的作用。
这将使笔尖在该循环/周期结束时返回其起点，并将使速率或速度再次完全降低。
特别是在书写平行于Y轴/或沿Y轴取向或对准的环时，可以发现示例性图示的过程或序列。
在书写图案200的该示例性情况下，电子笔的定位或位置210、速率或速度211以及加速度212作为时间209的函数的曲线相对于书写操作200的一半周期是对称的。
从加速度曲线212的角度来看，时间偏移或时间跨度215、218具有相同的大小或相同的长度。其中，时间偏移或时间跨度215、218由一对连续的、相反的加速度变化之间的时间间隔示例性地确定。
例如，时间偏移/时间跨度215由正轴方向上的加速度变化214与负轴方向上的加速度变化216之间的时间间隔确定，而时间偏移/时间跨度218由负轴方向上的加速度变化217和正轴方向上的加速度变化219之间的时间间隔确定。因此，加速度变化214和216以及217和219每一个皆可以被解释为一对连续的、相反的加速度变化。
另外，应当指出的是，来自220、221、222的加速度极值或最大加速度具有例如相同的幅度。
时间偏移或时间跨度215、218尤其可以通过以下事实来确定：所确定的加速度的一阶导数和所确定的加速度的(绝对)值等于或几乎等于零。
如果在Y方向上观察曲线210、211，212、213的进程，与电子笔的在X方向上作为时间309的函数的位置或定位310、速率或速度311和加速度312的曲线的进程相比，改变了肌肉运动的时间顺序。
为了更好地理解，在图3a中以示例的方式示出了周期性平移(环形或/l-形)的书写图案或书写过程300或书写图案元素(连续的环形或/l-形线)，其中示例性标记了书写操作或书写图案或书写图案元素的起点301和终点302。
书写图案300被示例性地对准，使得平行于X轴303地对准书写方向。在这种情况下，例如，书写操作或书写图案或书写图案元素的起点301和终点302处于相同的高度(或相同的Y轴坐标)处，但是，起点301和终点302的坐标相对于示例性图示的X轴303不同。
例如，书写图案300和200仅在书写操作的起点和终点上不同，但是可以具有相同的书写移动或可以表示相同的书写移动。
此外，在示例性的平移周期性书写图案中，书写移动的示例性方向由附图标记304表示。
图3b示例性地示出示例性地平移周期性书写图案300的在X方向上作为的时间309的函数的电子笔的位置或定位310、速率或速度311和加速度312曲线的进程。
与图2b相比，加速度曲线312可以被理解为在书写环时在书写方向上的加速度的加速度曲线。
附图标记305通过示例的方式标出图3a的电子笔的示例性书写操作300的示例性位置信号或定位信号或位置信号曲线的一个X轴分量/所述X轴分量。
附图标记306例如表示书写操作300的速率或速度，附图标记307指示书写操作300的加速度(由电子笔的惯性位置检测传感器系统确定)。
另外，示例性地示出了理想化的肌肉激活电位，其旨在描述在书写该书写图案300时可以被激活的肌肉对的驱动(主动肌)和抑制(对抗肌)作用。附图标记213示例性地表示基于书写操作300的示例性力曲线或施力曲线的包络曲线。
附图标记323、324、325、326表示主动肌323、325和对抗肌324、326的示例性力变化。
与图2b的示例性情况相比，现在改变了肌肉运动的时间分布：例如，相对于相应的主动肌323、325，第一对抗肌324现在延迟起作用，而第二对抗肌326则较早起作用。
现在，尽管肌肉的作用力的强度和持续时间仍然相同，但时间偏移可能导致在向前方向上的速率或速度大于在向后方向上的速率或速度，从而导致笔尖经过整个循环/整个周期后在Y-方向上永久偏移。
将发现对抗肌-主动肌力作用的这种示例性相位偏移，并且例如，当其在特定方向上在特定时间段内的平均值达到其最大值时，就可以发现书写方向。
特别地，对书写方向的确定可以基于对加速度曲线312的至少一个特征特性的确定，该特征特性反映了对抗肌-主动肌力作用/力效果的所述示例性相位偏移。
例如，如果加速度的导数的(绝对)值超过阈值，则它可以识别力的开始并避免零点误差的影响。
对速度的简单评估不足以确定书写方向，因为在速度曲线中它与简单的漂移或位置检测传感器系统信号的漂移(例如，由外部或内部干扰引起)是无法区分的。
因此，如上所述，对于多个矩形坐标系，或对于在预先初始指定的纸张平面或书写基板平面中的书写基板上的X轴和Y轴的多对不同的轴取向(例如，通过定义Z方向与重力对准，并且X-Y平面(即书写基板平面)垂直于重力方向布置)，可以确定两个连续的、相反的加速度增加或最大加速度之间的时间偏移/时间跨度。
如果例如第一加速度发生在正轴方向上，则当正轴方向变成等于书写方向时，该时间偏移必然最大。然而，例如，如果第一加速度在负轴方向上发生，那么到下一个、相反的加速度增加或最大加速度的时间间隔必然最小。
例如，为了能够确保这种解决方案的足够的确定性，可以多次进行该确定，并且可以选择被识别为书写方向的各个轴方向或取向的平均值。
对于垂直于即正交于书写方向的轴方向或轴取向，加速度对之间的时间平均起来不应不同，无论其方向方面如何。
因此，例如，如果多个时间偏移的矢量和导致在轴向方向上达到最大值的非零值，则这可以用作识别书写方向的指示。
如所提及的那样，特别地可以使用加速度的导数来确定加速度曲线中的时间偏移。
为了确定可以用于时间偏移的时间测量的时间点，可以设想到几种可能性。
例如一种可能性是将加速度变化的最大值用于一个或多个时间点的选择。
由于加速度的开始和终止使书写速率或书写速度的变化达到最大，因此可以替代地借助于加速度的一阶导数的零点，对于一对连续的、方向相反的加速度变化之间的时间偏移或时间跨度确定相应的结束时间和起始时间。
在示例性所示的加速度曲线312中，附图标记314表示在正轴方向上的示例性加速度变化，在其后，在第一时间偏移315之后，是在负轴方向上的相反的加速度变化316。加速度变化314、316从而表示示例性的一对(第一对)连续的、相反加速度变化。
另一对(第二对)连续的、相反的加速度变化例如由在负轴方向上的加速度变化317和在正轴方向上的加速度变化319给出，其中该示例性的第二对之间的时间偏移由附图标记318表示。两个时间偏移315、318不对称，例如幅度或持续时间不同。在当前的示例性情况下，由于书写图案300的示例性书写方向平行于X轴，因此第一时间偏移315最大，而第二时间偏移318最小，即时间偏移315、318之差的(绝对)值最大。
如上所提及的那样，加速度曲线312的导数可以用于确定时间偏移315、318。例如，可以从所确定的时间间隔来确定时间偏移315、318，对于所述时间间隔，所确定的加速度的一阶导数和所确定的加速度的(绝对)值等于或接近于零。
为了完整性，应当指出的是，加速度极值或最大加速度、最大加速度平台320、321、322例如具有相同的幅度。
另外，应指出的是，可用于确定时间偏移315、318的加速度变化314、316、317、319例如可通过非零的加速度导数和在所述加速度变化/一个加速度变化等于零的时间点上加速度(绝对)值来描述。这也类似地适用于图2b中的加速度变化214、216、217、219。
为了完整起见，还应该提及的是，由于书写环是一个周期性的过程，因此在两个图中的时间轴均以相位角的形式在0到2π的整个周期上绘制，图2a和图3a示出了可能的书写轨迹，该轨迹可以由图2b和图3b中所示的加速度曲线生成。其中，曲线的实线部分代表整个周期，而虚线部分表示该周期之前和之后的曲线行为。应当指出的是，在Y方向上(图2a)的绘图从在X方向上的绘图(图3a)偏移π/2，因此可以更好地强调加速度曲线特征的相似性。可以容易地看出，在开始移动的减速期间和在反向移动的开始时，在书写方向上存在相位偏移，这在垂直于书写方向的方向上不会发生。虽然图2a中的实线结束在与其开始时相同的y坐标，但经过一段时间后，在图3a中的X方向上存在偏移。
对于示例性的更为通常的书写图案(未示出)，图4示例性地示出了电子笔在X方向上的位置405、速度406和加速度407的作为时间404的函数的曲线，其中加速度极值的幅度在书写方向上不同。
附图标记400表示电子书写笔的示例性(未示出)书写操作的示例性定位或位置信号或位置信号曲线的一个X轴分量/所述X轴分量。
附图标记401例如表示书写操作的速率或速度，附图标记402表示(未示出的)书写操作的加速度(由电子笔的惯性位置检测传感器系统确定)。
另外，以示例的方式示出了理想化的肌肉激活电位，其旨在描述在书写该书写图案时可以被激活的肌肉对的驱动(主动肌)和抑制(对抗肌)作用。附图标记418示例性地示出了基于书写操作的示例性力曲线的包络曲线。
在前述示例中，已经通过示例的方式假定了在两个轴向方向上的加速度幅度是相同的。替代地，在平移的书写图案中，然而也可能在书写方向上发生更强烈的(更高或更强)的加速度，并且在相反的方向上发生相应的更低(更弱)的加速度。
在垂直于或正交于书写方向的情况下，驱动加速度和抑制加速度可能具有相同的幅度，对于其中要实现没有相位偏移的平移的情况而言，对于在书写方向上的移动需要沿书写方向的较大的幅度，而对于在与书写方向相反的方向上的移动则需要较低的幅度。图4通过示例的方式示出了这一点。
因此，至少两个连续的、方向相反的加速度变化的幅度差可以替代地或附加地用于确定书写方向。
特别地，例如，书写方向的确定可以基于确定沿着轴(例如X轴)的轴向方向的加速度曲线满足至少一个特性，即加速度曲线的至少两个连续的、相反的加速度变化的幅度差为极值且不同于零。
实际上，通常会遇到两种效果(肌肉运动的时间分布的不对称和幅度的不对称)的组合，因此可以测量相位偏移和幅度差两者，并且它们可以用来确定书写方向。
但是，为了准确确定幅度，会需要惯性位置检测传感器系统的更高质量的传感器数据，因为例如噪声和有限的时间分辨率可能会妨碍幅度的精确确定。为了提高幅度测量的准确性，尤其可以设想到例如增加幅度测量的次数并使用不同的统计评估方法。
在用于示例性书写图案(未示出)的在X方向上作为时间404的函数的电子笔位置405、速度406和加速度407的所有示例性图示的曲线中，可以识别出各种幅度。
在加速度曲线407中，例如，在具有第一幅度414的最大加速度(在正轴方向上)之后，发生在正轴方向上的第一加速度变化408，该第一加速度变化408在第一时间偏移之后转变为第二加速度变化410，其以第二加速度变化幅度415达到最大第二加速度(在负轴方向上)。
随后是在负轴方向上的另一(第三)加速度变化或加速度变化部分427，其导数不等于零，并且对于该部分的每个点，加速度不等于零。其中，加速度曲线以第三幅度416达到另一个(第三)最大加速度(在负轴方向上)。
随后是在负轴向方向上的另一个(第四)加速度变化411，其在一个(第二)时间偏移412(其中加速度的导数和加速度的(绝对值)为零)之后的，转变成在正轴向方向上的另一个(第五)加速度变化413并且达到另一个(第四)最大加速度417(在正轴向方向上)。
在幅度423、424、425、426和力曲线418的驱动肌肉的力变化或肌肉激活电位变化419、420、428、421、422中也发现了加速度曲线的不同幅度或大小以及幅度414、415、416、417的演变。
随后是带有图1a、图1b、图2a、图2b、图3a、图3b和图4的四页。其中的附图标记分配如下。
100示例性电子笔
101书写坐标系的示例性(第一)象限
102书写坐标系的示例性(第二)象限
103书写坐标系的示例性(第三)象限
104书写坐标系的示例性(第四)象限
105示例性电子笔的示例性纵轴
106示例性书写基板、示例性书写基板平面
107示例性X轴
108示例性Y轴
109X轴和Y轴的示例性的对{X,Y}，其中两个轴彼此正交
110从电子笔的纵轴到书写基板上的示例性垂线
111电子笔的纵轴在书写基板/书写基板平面上的示例性投影
112在电子笔的纵轴与书写基板/书写基板平面之间的示例性倾斜角
113示例性的垂足/垂足点
114电子笔的示例性尖/书写笔尖/笔尖/示例性书写芯尖
115电子笔的示例性接触点/尖端接触点，示例性书写坐标系的示例性原点
116示例性书写的书写图案，示例性书写的文字
117示例性的书写方向
118示例性的圆锥或圆锥形表面，对于给定的倾斜角或仰角，电子笔可能的定位或位置的集合
200在示例性Y轴方向/取向上的示例性的周期性固定图案/书写图案/书写图案元素，示例性书写操作
201示例性书写移动的示例性起点，固定周期性图案的示例性开始/结束
202示例性书写移动的示例性终点，固定周期性图案的示例性结束，示例性终点
203示例性的Y轴
204示例性书写操作，示例性书写移动，示例性书写过程，书写移动的示例性方向
205示例性纵坐标，例如电子笔的作为时间或相位的函数的定位/位置的Y轴分量
206示例性纵坐标，一个/所述书写操作/书写移动的速率或速度
207示例性纵坐标，一个/所述书写操作/书写移动的加速度
208示例性纵坐标，一个/所述书写操作/书写移动的力/施力
209示例性横坐标，例如电子笔的一个/所述书写操作在0到2π的周期上的时间轴或相位角
210一个/所述示例性电子笔书写操作的示例性定位信号或位置信号的示例性Y轴分量/Y轴分量，示例性电子笔书写操作的示例性位置信号曲线
211一个/所述示例性电子笔书写操作的示例性速度信号的示例性Y轴分量/Y轴分量，示例性电子笔书写操作的示例性速度曲线
212一个/所述示例性电子笔书写操作的示例性加速度信号的示例性Y轴分量/Y轴分量，示例性电子笔书写操作的示例性加速度曲线
213当用电子笔执行一个/所述示例性的书写操作时，用户的手或手指或手臂的肌肉的示例性肌肉激活电位，示例性的力曲线或施力曲线
214在正轴方向/正轴向方向上的示例性加速度变化、示例性加速度降低/加速度增加
215在一对(第一对)连续的、相反的加速度变化之间的示例性的(第一)时间偏移/示例性的时间跨度
216在负轴方向/负轴向方向上的示例性加速度变化、示例性的加速度降低/加速度增加
217在负轴方向/负轴向方向上的示例性加速度变化、示例性的加速度降低/加速度增加
218在一对(第二对)连续的、相反的加速度变化之间的示例性的(第二)时间偏移/示例性的时间跨度
219在正轴方向/正轴向方向上的示例性加速度变化、示例性的加速度降低/加速度增加
220示例性的(第一)最大加速度(在正轴方向上)或(第一)最大加速度平台(在正轴方向上)
221示例性的(第二)最大加速度(在负轴方向上)或(第二)最大加速度平台(在负轴方向上)
222示例性的(第三)最大加速度(在正轴方向上)或(第三)最大加速度平台(在正轴方向上)
223示例性的(第一)力变化或施力变化，驱动肌肉(主动肌)的肌肉激活电位的变化
224示例性的(第二)力变化或施力变化，抑制性肌肉(对抗肌)的肌肉激活电位变化
225示例性的(第三)力变化或施力变化，驱动肌肉(主动肌)的肌肉激活电位变化
226示例性的(第四)力变化或施力变化，抑制性肌肉(对抗肌)的肌肉激活电位变化
300在示例性X轴方向上的示例性的周期性平移图案/书写图案/书写图案元素，示例性书写操作
301示例性书写移动的示例性起点，平移周期性图案的示例性开始/起始
302示例性书写移动的示例性端点，平移周期性图案的示例性结束，示例性端点
303示例性的X轴
304示例性书写操作/书写过程，示例性书写移动，示例性的书写移动方向/书写方向
305示例性纵坐标，电子笔的作为时间或相位的函数的定位/位置的示例性X轴分量
306示例性纵坐标，一个/所述书写操作的速度
307示例性纵坐标，一个/所述书写操作的加速度
308示例性纵坐标，一个/所述书写操作的力或施力
309示例性横坐标，例如电子笔的一个/所述书写操作在0到2π的周期上的时间轴或相位角
310一个/所述示例性电子笔书写操作的示例性定位信号或位置信号的示例性的X轴分量/X轴分量，示例性电子笔书写操作的示例性位置信号曲线
311一个/所述示例性电子笔书写操作的示例性速度信号的示例性X轴分量/X轴分量，示例性电子笔书写操作的示例性速度曲线
312一个/所述示例性电子笔书写操作的示例性加速度信号的示例性X轴分量/X轴分量，示例性电子笔书写操作的示例性加速度曲线
313当用电子笔执行一个/所述示例性的书写操作时，用户的手或手指或手臂的肌肉的示例性肌肉激活电位，示例性的力曲线或施力曲线
314在正轴方向/正轴向方向上的示例性加速度变化、示例性加速度降低/加速度增加
315在一对(第一对)连续的、相反的加速度变化之间的示例性的(第一)时间偏移/示例性的时间跨度
316在负轴方向/负轴向方向上的示例性加速度变化、示例性的加速度降低/加速度增加
317在负轴方向/负轴向方向上的示例性加速度变化、示例性的加速度降低/加速度增加
318在一对(第二对)连续的、相反的加速度变化之间的示例性的(第二)时间偏移/示例性的时间跨度
319在正轴方向/正轴方向上的示例性加速度变化、示例性的加速度降低/加速度增加
320示例性的(第一)最大加速度(在正轴方向上)或(第一)最大加速度平台(在正轴方向上)
321示例性的(第二)最大加速度(在负轴方向上)或(第二)最大加速度平台(在负轴方向上)
322示例性的(第三)最大加速度(在正轴方向上)或(第三)最大加速度平台(在正轴方向上)
323示例性的(第一)力变化或施力变化，驱动肌肉(主动肌)的肌肉激活电位变化
324示例性的(第二)力变化或施力变化，抑制性肌肉(对抗肌)的肌肉激活电位变化
325示例性的(第三)力变化或施力变化，驱动肌肉(主动肌)的肌肉激活电位变化
326示例性的(第四)力变化或施力变化，抑制性肌肉(对抗肌)的肌肉激活电位变化
400示例性纵坐标，电子笔的作为时间或相位的函数的定位/位置的示例性X轴分量
401示例性纵坐标，一个/所述书写操作的速度
402示例性纵坐标，一个/所述书写操作的加速度
403示例性纵坐标，一个/所述书写操作的力或施力
404示例性横坐标，例如电子笔的一个/所述书写操作在0到2π的周期上的时间轴或相位角
405一个/所述示例性电子笔书写操作的示例性定位信号或位置信号的示例性X轴分量/X轴分量，示例性电子笔书写操作的示例性位置信号曲线
406一个/所述示例性电子笔书写操作的示例性速度信号的示例性X轴分量/X轴分量，示例性电子笔书写操作的示例性速度曲线
407一个/所述示例性电子笔书写操作的示例性加速度信号的示例性X轴分量/X轴分量，示例性电子笔书写操作的示例性加速度曲线
408在正轴方向/正轴方向上的示例性加速度变化，示例性加速度降低/加速度增加
409在一对(第一对)连续的、相反的加速度变化之间的示例性的(第一)时间偏移/示例性的时间跨度
410在负轴方向/负轴向方向上的示例性加速度变化、示例性的加速度降低/加速度增加
411在负轴方向/负轴向方向上的示例性加速度变化、示例性的加速度降低/加速度增加
412在一对(第二对)连续的、相反的加速度变化之间的示例性的(第二)时间偏移/示例性的时间跨度
413在正轴方向/正轴向方向上的示例性加速度变化、示例性的加速度降低/加速度增加
414具有第一幅度的示例性的(第一)最大加速度(在正轴方向上)或(第一)最大加速度平台(在正轴方向上)
415具有第二幅度的示例性的(第二)最大加速度(在负轴方向上)或(第二)最大加速度平台(在负轴方向上)
416具有第三幅度的示例性的(第三)最大加速度(在负轴方向上)或(第三)最大加速度平台(在负轴方向上)
417具有第四幅度的示例性的(第四)最大加速度(在正轴方向上)或(第四)最大加速度平台(在正轴方向上)
418当用电子笔执行一个/所述示例性书写操作时，用户的手或手指或臂部肌肉的示例性肌肉激活电位，示例性的力曲线或施力曲线
419示例性的(第一)力变化或施力变化，驱动肌肉(主动肌)的肌肉激活电位变化
420示例性的(第二)力变化或施力变化，抑制性肌肉(对抗肌)的肌肉激活电位变化
421示例性的(第三)力变化或施力变化，驱动肌肉(主动肌)的肌肉激活电位变化
422示例性的(第四)力变化或施力变化，抑制性肌肉(对抗肌)的肌肉激活电位变化
423示例性的(第一)幅度
424示例性的(第二)幅度
425示例性的(第三)幅度
426示例性的(第四)幅度
427示例性加速度曲线的示例性部分，沿着该部分导数不等于零，并且其中在该部分的任意点处加速度不等于零，示例性加速度变化
428示例性力曲线/施力曲线的示例性部分，沿着该部分导数不等于零，并且其中在该部分的每个点处力不等于零

Claims (17)

1.一种具有笔位置检测的电子笔(100)，其包括至少一个书写芯、至少一个电压源、至少一个数字处理单元、至少一个数据传输模块，以及用于确定电子笔(100)的定位和移动的惯性位置检测传感器系统，其中电子笔(100)被配置成用于初始指定书写坐标系，所述书写坐标系具有在二维书写基板(106)上彼此正交的两个轴X、Y(107、108)以及具有垂直于所述二维书写基板的轴Z；
其特征在于，
所述惯性位置检测传感器系统被配置成用于对于所述书写基板(106)上的X轴和Y轴的多对不同轴取向确定电子笔的沿X轴(107)和沿Y轴(108)的加速度和加速度曲线，由此对于每对轴取向，X轴(107)的轴取向和Y轴(108)的轴取向彼此正交；
其中所述数字处理单元被配置成基于对由所述惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线的至少一个特征特性的确定来确定书写方向，由所述惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线的所述至少一个特征特性的确定包括：
对于来自X轴和Y轴的多对不同轴取向的X轴的给定取向和Y轴的给定取向，确定在加速度曲线的至少两对连续的且相反的加速度变化之间的至少两个时间偏移(315、318)；以及数字处理单元被配置成确定X轴取向和Y轴取向对，对于所述X轴取向和Y轴取向对，沿X轴或Y轴确定的加速度曲线具有以下特征特性：时间偏移(315、318)为极值并且彼此不同；和/或
对于来自X轴和Y轴的多对取向的X轴对给定取向和Y轴的给定取向，确定加速度曲线的至少两个连续的且相反的加速度变化的幅度(414、415、416、417)；以及其中所述数字处理单元被配置成确定X轴取向和Y轴取向对，对于所述X轴取向和Y轴取向对，沿X轴或Y轴确定的加速度曲线具有以下特征特性：所述加速度曲线的至少两个连续的且相反的加速度变化的幅度之差为极值并且不同于零。
2.根据权利要求1所述的电子笔(100)，其特征在于，时间偏移(315、318)为最小和/或最大。
3.根据权利要求1或2所述的电子笔(100)，其特征在于，所述数字处理单元被配置成基于所确定的加速度和加速度曲线的一阶导数，对于X轴的给定取向和Y轴的给定取向，确定在一对连续的且相反的加速度变化之间的一个/所述时间偏移(315、318)。
4.根据权利要求3所述的电子笔(100)，其特征在于，所述数字处理单元被配置成从时间间隔对于X轴的给定取向和Y轴的给定取向确定在一对连续的且相反的加速度变化(314、316、317、319)之间的时间偏移(315、318)，对于所述时间间隔所确定的加速度和所确定的加速度的绝对值的一阶导数等于零或几乎等于零。
5.根据权利要求1或2所述的电子笔(100)，其特征在于，所述数字处理单元被配置成基于由所述惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线的至少特征特性来确定书写方向；并且其中，
所述数字处理单元被配置成对由所述惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线与预先确定的加速度曲线执行比较，用于确定所述X轴取向和Y轴取向对，对于所述X轴取向和Y轴取向对，所确定的加速度曲线沿X轴或Y轴具有以下特征特性：所确定的加速度曲线对应于所述预先确定的加速度曲线。
6.根据权利要求5所述的电子笔(100)，其特征在于，所述预先确定的加速度曲线由平移书写图案(300)限定。
7.根据权利要求6所述的电子笔(100)，其特征在于，所述平移书写图案(300)是预先确定的单词和/或预先确定的平移周期性图案。
8.根据权利要求7所述的电子笔(100)，其特征在于，所述预先确定的平移周期性图案是花环。
9.根据权利要求1或2所述的电子笔(100)，其特征在于，所述电子笔(100)被配置成用于初始指定书写坐标系，所述书写坐标系在二维书写基板(106)上具有彼此正交的两个轴X、Y(107、108)以及具有垂直于所述二维书写基板的轴Z，并且其中对具有两个彼此正交的轴X、Y和具有轴Z的书写坐标系的所述初始指定考虑以下假设中的一个、一些或全部：电子笔(100)的纵轴(105)不平行于重力方向、书写基板(106)的表面取向成与重力方向正交、电子笔的用户是惯用右手和/或惯用左手的、书写方向平行于书写基板的边界、从用户视角看书写方向为从左至右或从右至左或从上至下。
10.一种用于确定电子笔(100)在二维书写基板(106)上书写期间电子笔(100)的书写方向的方法，由此电子笔(100)包括书写芯、至少一个电压源、至少一个数字处理单元、至少一个数据传输模块，以及用于确定电子笔的定位和移动的惯性位置检测传感器系统，并且其中所述方法包括以下步骤：
初始指定书写坐标系，所述书写坐标系具有在二维书写基板(106)上的彼此正交的两个轴X、Y(107、108)，以及具有垂直于所述二维书写基板的轴Z；
对于书写基板上的X轴和Y轴的多对不同轴取向，确定电子笔的沿X轴(107)和沿Y轴(108)的加速度和加速度曲线，由此对于每对轴取向，X轴(107)的轴取向和Y轴(108)的轴取向彼此正交；
确定由所述惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线的所述至少一个特征特性，其包括：对于来自X轴和Y轴的多对不同轴取向的X轴的给定取向和Y轴的给定取向，确定在加速度曲线的至少两对连续的且相反的加速度变化之间的至少两个时间偏移；基于对所确定的加速度曲线的至少一个特征特性的确定来确定所述书写方向，其包括：确定X轴取向和Y轴取向对，对于所述X轴取向和Y轴取向对，沿X轴或Y轴确定的加速度曲线具有以下特征特性：时间偏移(315、318)为极值并且彼此不同；和/或
确定由所述惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线的所述至少一个特征特性，其包括：对于来自X轴和Y轴的多对取向的X轴对给定取向和Y轴的给定取向，确定加速度曲线的至少两个连续的且相反的加速度变化的幅度(414、415、416、417)；基于对所确定的加速度曲线的至少一个特征特性的确定来确定所述书写方向，其包括：确定X轴取向和Y轴取向对，对于所述X轴取向和Y轴取向对，沿X轴或Y轴确定的加速度曲线具有以下特征特性：所述加速度曲线的至少两个连续的且相反的加速度变化的幅度之差为极值并且不同于零。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，时间偏移(315、318)为最小和/或最大。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，
基于所确定的加速度和加速度曲线的一阶导数，对于X轴的给定取向和Y轴的给定取向，确定在一对连续的且相反的加速度变化之间的一个/所述时间偏移。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，从时间间隔对于X轴的给定取向和Y轴的给定取向确定在一对的连续且相反的加速度变化之间的一个/所述时间偏移(315、318)，对于所述时间间隔，所确定的加速度和所确定的加速度的绝对值的一阶导数等于零或几乎等于零。
14.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，包括对由所述惯性位置检测传感器系统确定的加速度曲线与预先确定加速度曲线进行比较，用于确定所述X轴取向和Y轴取向对，对于所述X轴取向和Y轴取向对，所确定的加速度曲线沿X轴或Y轴具有以下特征特性：所确定的加速度曲线对应于所述预先确定的加速度曲线。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述预先确定的加速度曲线由平移书写图案(300)限定。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述平移书写图案(300)是预先确定的单词和/或预先确定的平移周期性图案。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述预先确定的平移周期性图案是花环。
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