CN111742284A - 基于磁传感器的接近感测 - Google Patents

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CN111742284A CN201980014610.8A CN201980014610A CN111742284A CN 111742284 A CN111742284 A CN 111742284A CN 201980014610 A CN201980014610 A CN 201980014610A CN 111742284 A CN111742284 A CN 111742284A
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Abstract

磁感测技术可用于检测磁场的变化或干扰(例如，磁场强度的变化)，并且可用于测量在磁源附近的电子设备的精确位置/定位。为了避免地球静磁场的干扰，可将调制的磁场用于基于磁的接近感测。可解调所接收的调制磁场信号，以确定传感器与调制的磁场的源的接近度。设备诸如手套或具有基于接收调制磁场的指尖节点的设备可用于检测用户的手的位置。

Description

基于磁传感器的接近感测
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年2月23日提交的美国临时申请62/634,781的权益，其公开内容以引用方式并入本文。
技术领域
本公开整体涉及基于磁传感器的接近感测及用于其操作的设备、系统和方法。更具体地讲，本公开涉及基于磁传感器的接近感测，该接近感测能够测量个体指骨和拇指骨的移动。
背景技术
磁感测技术可用于检测磁场的变化或干扰(例如，磁场强度的变化)，并且可用于测量在磁源附近的电子设备的精确位置/定位。为了避免地球静磁场的干扰，可将调制的磁场用于基于磁的接近感测。可解调所接收的调制磁场信号，以确定传感器与调制的磁场的源的接近度。
发明内容
本公开涉及基于磁传感器的接近感测架构，该接近感测架构使能测量在调制的磁源附近的电子设备(例如，智能电话、平板电脑、其他手机或可穿戴设备)的精确位置/定位。
更具体地讲，本公开涉及一种基于磁传感器的接近感测架构。以一定频率调制的差分电压源对可生成对应的调制电流。电磁线圈(例如，螺旋形、圆柱形或圆形)可被该调制电流激励并生成具有相同调制模拟的磁场B(T)。该磁传感器接收调制的磁场并执行解调。可基于解调后的磁场振幅来确定该磁传感器和该电磁线圈之间的距离d。被对准以检测不同场方向轴线上的磁场变化的多个磁传感器也可用于确定磁场的三维位置，并且可在定位手指和手时提供更多信息。
基于磁传感器的接近感测架构的一个示例性应用是具有指尖节点的设备，该指尖节点可包括多个磁传感器以跟踪一个或多个手指和/或手区段的移动。例如，通过将磁传感器放置在每个指尖上，可应用反向运动学来使用由磁传感器检测到的接近信号来计算对象(例如，指骨)的取向、位置和角度。
具有指尖节点的控制设备还可包括一个或多个其他电子部件，诸如用于感测行进方向、启用电容触摸和/或指尖之间的接触感测的多个电极。具有指尖节点的控制设备还可包括力传感器、用于触觉反馈的致动器、温度传感器和加热器。具有指尖节点的控制设备还可包括逻辑部件，诸如板载控制器、连接器、收发器、电池等等。具有指尖节点的控制设备还可包括在屏幕上渲染手的轮廓的主机控制器。可使用无线技术将来自指尖节点的信号携载到主机控制器。
附图说明
为了更好地理解各种所述示例，应该结合以下附图参考下面的具体实施方式，在附图中，类似的附图标号在所有附图中指示对应的部分。
图1例示了根据本公开的示例的以基于磁传感器的接近感测为基础的示例性架构。
图2例示了根据本公开的示例的人手部的示例性模型。
图3例示了根据本公开的示例的具有指尖节点的示例性控制设备的前视图。
图4A例示了根据本公开的示例的位于手上的具有指尖节点或磁传感器的示例性控制设备的框图。
图4B例示了根据本公开的示例的示例性磁感测电路的电气图。
图4C例示了根据本公开的示例的另一示例性磁感测电路的电气图。
图5例示了根据本公开的示例的使用位于手上的具有指尖节点或磁传感器的设备来确定手和手指及它们的相应骨的位置、角度和运动的示例性方法。
图6例示了根据本公开的示例的触笔-平板系统中的以基于磁传感器的接近感测为基础的示例性架构。
图7例示了根据本公开的示例的智能平板电脑盖件系统中的以基于磁传感器的接近感测为基础的示例性架构。
图8例示了根据本公开的示例的位于近场通信系统中的以基于磁传感器的接近感测为基础的示例性架构。
图9例示了根据本公开的示例的另选实施方案。
具体实施方式
在以下对示例的描述中将参考形成以下描述的一部分的附图并且在附图中以举例的方式示出了可被任选地实施的具体示例。应当理解，在不脱离所公开的示例的范围的情况下，可使用其他示例并且可进行结构性变更。
现在将参照如附图所示的示例来详细描述各种技术和过程流步骤。在以下描述中，阐述了众多具体细节，以便提供对其中描述或提到的一个或多个方面和/或特征的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员显而易见的是，对本文描述或引用的一个或多个方面和/或特征可以在不具有这些具体细节中的一些或全部的情况下实施。在其他情况下，公知的过程步骤和/或结构未详细描述从而不会模糊对本文描述或引用的方面和/或特征中的一些。
而且，尽管可按照连续次序描述过程步骤或方法步骤，但是此类过程和方法可被配置为按照任意适合次序来工作。换句话讲，可在本公开中描述的步骤的任何序列或次序自身未指出需要按该次序执行步骤。此外，尽管被描述或暗示为非同时发生(例如，因为在其他步骤之后描述一个步骤)，但可以同时执行一些步骤。此外，在附图中借助其描述对过程的图示未暗示所示过程排除其他变型及其修改，未暗示所示过程或其步骤的任一个步骤必须为示例的一个或多个示例，并且未暗示所示过程为优选的。
磁感测技术可用于检测磁场的变化或干扰(例如，磁场强度的变化)，并且可用于测量在磁源附近的电子设备的精确位置/定位。为了避免地球静磁场的干扰，可将调制的磁场用于基于磁的接近感测。可解调所接收的调制的磁场信号以确定传感器与该调制的磁场的源的接近度。
本公开涉及一种新的基于磁传感器的接近感测架构，该架构使能测量在调制的磁源附近的电子设备(例如，智能电话、平板电脑、其他手机或可穿戴设备)的精确位置/定位。
更具体地讲，本公开涉及一种具有以基于磁传感器的接近感测架构为基础的指尖节点的设备，该设备能够测量个体指骨和拇指骨的移动。具有指尖节点的设备可包括多个磁传感器以跟踪一个或多个手指和/或手部区段的移动。以一定频率调制的差分电压源对可生成对应的调制电流。电磁线圈(例如，螺旋形、圆柱形或圆形)可被该调制电流激励并生成具有相同调制模拟的磁场B(t)。该磁传感器接收调制的磁场并执行解调。可基于解调后的磁场振幅来确定该磁传感器和电磁线圈之间的距离d。在一些示例中，可以利用能够检测距离和方向两者的磁传感器布置结构来获得关于指尖节点的定位的附加信息。例如，磁传感器布置结构可被配置为检测多个方向上的磁场分量(例如，x分量、y分量和z分量)，并且该多个场分量可用于确定指尖节点的三维位置。在一些示例中，可通过包括被取向成对正交方向上的磁场变化敏感的多个磁传感器来获得多个分量。在一些示例中，三轴传感器可用于确定磁场的方向以及距离。可应用反向运动学来计算磁传感器可附接的对象(例如，指骨)的取向、位置和角度。
磁传感器可靠近指尖(或拇指指尖)定位，并且可测量该手指(或拇指)中所有骨的取向、位置和角度。具有指尖节点的设备还可包括一个或多个其他电子部件，诸如用于感测行进方向、启用电容触摸和/或指尖之间的接触感测的多个电极。具有指尖节点的设备还可包括力传感器、用于触觉反馈的致动器、温度传感器和加热器。具有指尖节点的设备还可包括逻辑部件，诸如板载控制器、连接器、收发器、电池等等。具有指尖节点的设备还可包括在屏幕上渲染手的轮廓的主机控制器。可使用无线技术将来自指尖节点的信号携载到主机控制器(例如，远程计算机和/或可穿戴便携式设备等)。
在该部分描述了根据本公开的方法与装置的代表性应用。提供这些示例仅是为了添加上下文并有助于理解所述示例。因此，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，可在不具有具体细节中的一些或全部的情况下实践所述示例。在其他情况下，为了避免不必要地模糊所述示例，已详细描述熟知的处理步骤。其他应用是可能的，使得以下示例不应被当作是限制性的。
图1例示了根据本公开的示例的基于磁传感器的接近感测的示例性架构。基于磁传感器的接近感测架构100可包括调制源105和接收设备110。在一些示例中，可以单个音调频率(fmod)来调制差分调制电压源对(120A，120B)可生成对应的调制电流Imod 130。在一些示例中，由该调制电流激励的电磁线圈(例如，螺旋形、圆柱形或圆形)可生成调制的磁场B(t)。在一些示例中，接收设备110可接收调制的磁场(例如，在对应的线圈处)并对由磁场在线圈中感应的电流执行解调。可基于解调后的磁场振幅来确定电子设备和线圈之间的距离d，该距离与磁场强度的立方根的倒数大致成比例。在一些示例中，可以利用能够检测距离和方向两者的磁传感器布置结构来获得关于指尖节点的定位的附加信息。例如，磁传感器布置结构可被配置为检测多个方向上的磁场分量(例如，x分量、y分量和z分量)，并且该多个场分量可用于确定指尖节点的三维位置。在一些示例中，可通过包括被取向成对正交方向上的磁场变化敏感的多个磁传感器来获得多个分量。在一些示例中，三轴传感器可用于确定磁场的方向以及距离。
通过使用来自调制源105的调制的磁场，可实现抵制磁干扰诸如永磁体、地球磁场和DC电源等的影响的磁感测配置。在一些示例中，调制的磁场的使用还可提供针对环境干扰的改善的稳定性，因为磁场测量可被锁定在特定操作频率下，这提供了从其他频带过滤不需要的AC干扰的机会。在一些示例中，使用调制的磁场还可在长期漂移(例如，由于热量加热引起的磁传感器偏移漂移和线圈磁场漂移)上提供改善的稳定性。例如，就磁传感器引导和线圈磁漂移的影响在磁传感器的输出处表现为DC偏移而言，DC偏移分量可在解调之后被滤除。将结合下图更详细地讨论基于调制的磁场的接近感测的示例性应用。
图2例示了根据本公开的示例的人手的示例性模型。人手331可具有27个自由度。由于位于远侧骨303A、中间骨303B和近侧骨303C之间的可允许屈曲或伸展的关节，四个手指301中的每个手指可具有四个自由度。四个手指301中的每个手指还具有与掌骨303D相关联的关节，该关节可允许外展或内收。由于位于远侧骨307A和近侧骨307C之间的可允许屈曲或伸展的关节，拇指305可具有五个自由度。位于近侧骨307C和拇指305上的掌骨307D之间的关节可允许屈曲(或伸展)和外展(或内收)。另外，位于拇指305上的掌骨307D和腕骨307E之间的关节可允许屈曲(或伸展)和外展(或内收)。此外，手腕309可具有六个自由度，其中用户的手腕移动可包括屈曲或伸展、外展或内收、以及旋后或旋前。能够跟踪手的多个自由度的磁传感器可能是期望的。
具有指尖节点的控制设备的概述
图3例示了根据本公开的示例的具有指尖节点410的示例性控制设备400的前视图。在一些示例中，一个指尖节点410可滑动到用户的指尖中的每个指尖上。在一些示例中，磁场发生器430可靠近用户的手掌定位成处于相对于用户的手指和手中的骨的移动是静止的位置中。尽管图3示出了位于用户的手掌附近的磁场发生器430，但在一些示例中，该磁场发生器可位于用户的手腕、用户的手背或其他位置附近。在一些示例中，磁场发生器430可包括在可穿戴附件(例如，手表或手链)中。在一些示例中，磁场发生器430可作为部件被包括手动控制器(未示出)中，该手控制器可包括其他电子部件，诸如无线收发器、磁传感器、控制器、总线、一个或多个LED和电池。在一些示例中，每个指尖节点410可包括多个电子部件，其中该电子部件中的一些或全部电子部件可被针织、织造或嵌入到指尖节点410的材料中。该电子部件可包括以下中的一者或多者：磁传感器、解调器、滤波器和ADC、控制器、总线、一个或多个LED、电池和无线收发器。该指尖节点410可被配置为捕获用户的手指的运动。该多个磁传感器可被配置为跟踪用户的指尖中的一个或多个指尖的移动。该控制器可包括被配置为经由多条总线与电子部件通信的逻辑部件。该一个或多个LED可被配置为向用户提供光学反馈。该电池可被配置为向电子设备提供电力。该无线收发器可被配置为与外部设备(例如，图1所示的头戴式耳机、手动控制器和/或主机设备)通信。
在一些示例中，每个指尖节点410可包括一个或多个磁传感器以跟踪用户的手指中的每个手指的移动。在一些示例中，电磁线圈(例如，螺旋形、圆柱形或圆形)可被调制的电流(例如，来自磁场发生器430)激励并产生具有相同调制特性的磁场B(t)。该磁传感器可接收调制的磁场并执行解调。该磁传感器和线圈之间的距离d可基于解调后的磁场振幅来确定。在一些示例中，该距离可作为三维位置(例如，x、y、z坐标)来进行测量。在一些示例中，可以利用能够检测距离和方向两者的磁传感器布置结构来获得关于指尖节点的定位的附加信息。例如，磁传感器布置结构可被配置为检测多个方向上的磁场分量(例如，x分量、y分量和z分量)，并且该多个场分量可用于确定指尖节点的三维位置。在一些示例中，可通过包括被取向成对正交方向上的磁场变化敏感的多个磁传感器来获得多个分量。在一些示例中，三轴传感器可用于确定磁场的方向以及距离。使用来自不同手指上的多个指尖节点410的信息，可以应用反向运动学来计算指骨和手骨的取向、位置和角度。在一些示例中，主机设备420可以执行反向运动学计算并渲染手指的图像。在一些示例中，可在包括磁场发生器430以及处理器或其他计算电路的手动控制器(未示出)中执行反向运动学计算。在一些示例中，每个指尖传感器可被分配标识符，该标识符与主机(未示出)或手动控制器(未示出)通信以区分特定位置数据点对应于哪个手指。在一些示例中，可根据人手中的骨的典型生物力学关系来假定手指识别。在一些示例中，每个手指的移动解决哪个节点附接到哪个指尖方面的任何模糊性(例如，当最初不清楚手是手掌向上还是手掌向下时)。
具有指尖节点或磁传感器的设备的电子结构
图4A例示了根据本公开的示例的位于手上的具有指尖节点或磁传感器的示例性设备600的框图。
具有指尖节点或磁传感器的设备可包括以下中的一者或多者：多个磁传感器640、调制电流源620、一个或多个电磁线圈630、主机设备698、解调器650、滤波器660和ADC 670、控制器692、多条总线、一个或多个LED 690、电池694和无线收发器692。以一定频率调制的调制电流源620可生成对应的调制电流。在一些示例中，电磁线圈(例如，螺旋形、圆柱形或圆形)630可被该调制电流激励并生成具有相同调制模拟的磁场B(t)。一般来讲，调制图案可以是正弦的。在一些示例中，对于手和所有手指两者可仅存在一个电磁线圈。另选地，在其他示例中，可存在单独的电磁线圈，每只手一个电磁线圈，并且每只手的所有手指一个电磁线圈。用于指尖的电磁线圈可能需要小磁场来跟踪指尖，这与用于手的电磁线圈相反，该电磁线圈可能需要更强的磁场来跟踪手(例如，由于手磁传感器和磁场源之间的最大距离造成的)。具有单独的电磁线圈还可提供该场的更好分辨率和更好的方向识别，以用于跟踪指尖。电磁线圈630还可被配置为具有用于跟踪不同手指的不同的频率。另选地，电磁线圈630可被配置为具有用于跟踪右手和左手的不同的频率。另选地，电磁线圈630可具有用于跟踪右手的所有手指的第一频率、用于跟踪左手的所有手指的第二频率和用于跟踪右手和左手两者的第三频率。
在一些示例中，可存在用于跟踪一只手(例如，右手)的手指的多个电磁线圈。该多个电磁线圈可改善用于跟踪手指的空间分辨率。该多个电磁线圈可以不同的频率来被驱动，并且可以在空间上分开(例如，位于手上的不同位置)。电磁线圈分开得越远，位置检测的分辨率可能越好。该磁传感器640接收调制的磁场并执行解调。以与传入磁场相同的频率(f)操作的解调器650可执行解调并将磁场转换成电压输出。此外，当使用多个电磁线圈时，来自不同线圈的磁场贡献的相对强度可用于寻找指尖的位置。
在一些示例中，在解调之后，低通滤波器660可以移除高频分量(f和2f)。这可消除传感器可从环境遇到的任何低频磁干扰(B0)。在滤波之后，输出电压可与处于调制频率的磁场的强度成比例。在一些示例中，ADC 670可将经滤波的信号转换成数字输出以用于后处理。在后处理期间，该磁传感器和线圈之间的距离“d”可基于解调后的磁场振幅来确定。在一些示例中，可以利用能够检测距离和方向两者的磁传感器布置结构来获得关于指尖节点的定位的附加信息。例如，磁传感器布置结构可被配置为检测多个方向上的磁场分量(例如，x分量、y分量和z分量)，并且该多个场分量可用于确定指尖节点的三维位置。在一些示例中，可通过包括被取向成对正交方向上的磁场变化敏感的多个磁传感器来获得多个分量。在一些示例中，三轴传感器可用于确定磁场的方向以及距离。在一些示例中，每个指尖的位置可相对于该手指所对应的手的背部来计算。可在手动控制器(未示出)或主机设备698中执行反向运动学的计算。主机设备698可以使用来自反向运动学计算的对象(例如，指骨和手骨)的取向、位置和角度，然后用准确的关节位置渲染手和手指。
图4B例示了根据本公开的示例的示例性磁感测电路600B的局部电气图。磁感测电路600B可接收调制的磁场并在解调器610处执行解调。在一些示例中，解调器610可为以与进入磁场相同的频率(f)调制的惠斯通(Wheatstone)电桥，并且可将磁场转换成电压输出。因此，因为解调发生在数字化之前，所以图4B的示例可被认为是模拟解调方案。本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可使用用于执行模拟域调制的其他电路架构。在解调之后，惠斯通电桥的差分输出可在缓冲器615B处缓冲，并且缓冲信号可通过低通滤波器620B以移除高频分量(例如，处于频率f和2*f)。该滤波可消除磁传感器可从环境遇到的任何低频磁干扰(B0)。在一些示例中，ADC 630B可将经滤波的信号Vout转换成数字输出以用于后处理。
图4C例示了根据本公开的示例的示例性感测电路600C的电气图。感测电路600C可表示上文图3中所述的指尖节点或磁传感器中的一者。在一些示例中，位于外部的磁场发生器(例如，佩戴在用户的手、头部或颈部上)可生成调制的磁场B(t)。在一些示例中，磁场的调制模式可以是正弦的。在一些示例中，磁传感器610C可接收调制的磁场。在一些示例中，DC磁场和/或地球磁场可由过滤器620C滤除。ADC 630C可将经滤波的信号转换成数字输出。在一些示例中，I-Q解调器640C可对数字输出执行同相和正交相位解调，以生成磁场发生器与磁传感器之间的距离“d”。在一些示例中，I-Q解调器640C可对数字输出执行同相和正交相位解调，以生成手指或手的x、y和z位置(例如，Xmag、Ymag和Zmag)，如以上示例中所述。在一些示例中，在I-Q解调期间，同相和正交相位分量两者可同时被读取。在一些示例中，控制器650C可通过无线通信链路接收位置数据并协调数据通信。在一些示例中，每个指尖的位置可相对于该手指所对应的手的背部来计算。在一些示例中，蓝牙低功耗(BLE)无线电660C可将指尖和手的位置传输到主机设备670C。在一些示例中，可在主机设备670C中执行反向运动学计算。在一些示例中，可在中间处理器诸如手动控制器(未示出)处执行反向运动学计算。在一些示例中，主机设备670C然后可以使用反向运动学计算的结果来在环境中利用准确的关节位置渲染手和手指。
具有指尖节点和/或磁传感器的设备的操作
图5例示了根据本公开的示例的使用位于手上的具有指尖节点和/或磁传感器的设备来确定手和手指及它们的相应骨的位置、角度和运动的示例性方法700。在一些示例中，在步骤710处，电磁线圈(螺旋形的、螺线管型的或圆形的)可生成调制的磁场B(t)。在一些示例中，可从用户身体上的位置诸如颈戴式发射器、头戴式耳机、腰带等发射单个调制的磁场。在一些示例中，可从位于用户手的手掌/手腕上或附近的一个或多个线圈发射调制的磁场。在一些示例中，在步骤720处，指尖节点和/或磁传感器(例如，位于手掌/手腕上)可接收调制的磁场并以期望的参考发射器的调制频率执行解调。例如，右手的手指节点可以与位于右手掌/手腕上的发射器对应的第一频率执行解调。类似地，左手的手指节点可以与位于左手掌/手腕上的发射器对应的第二频率执行解调。此外，用于定位左手和右手中的每一者的位置的磁传感器(例如，位于用户的每只手掌/手腕上)可以与用户身体上的发射器对应的第三调制频率执行解调。在一些示例中，例如，位于用户身体上的单个调制源可用于使用单个调制频率来确定手位置和手指位置两者。此外，在步骤720处，指尖节点/磁性传感器与对应的发射源(例如，电磁线圈)之间的距离“d”可基于磁场振幅来确定。在一些示例中，在步骤730处，指尖节点/磁传感器然后可传输对应于所测量的距离的数据。在一些示例中，可通过低功率无线通信链路(例如，BLE)传输数据。在步骤740处，手指和/或手的位置信息可用于计算机反向运动学以确定指骨和手骨的取向、位置和角度。在一些示例中，在步骤740处，在传输到生成环境的主机控制器之前，可在手动控制器或其他中间设备中执行反向运动学计算。在一些示例中，在步骤740处，可将手指和手的距离信息直接传输到主机，并且可在该主机上执行反向运动学。在一些示例中，在步骤750处，主机设备可以使用在步骤740处通过反向运动学确定的对象(例如，指骨和手骨)的取向、位置和角度，然后用环境中的准确关节位置来在空间中渲染手和手指。
图6例示了根据本公开的示例的触笔-平板系统中的以基于磁传感器的接近感测为基础的示例性架构。在一些示例中，磁场发生器可位于平板电脑820中，并且磁传感器可位于触笔810中。在一些示例中，可在平板电脑820的每个拐角中提供磁场发生器，并且可使用距四个拐角中的每个拐角的距离来确定触笔810相对于平板电脑的位置。在一些示例中，触笔810可包括位于触笔的每个端部上的基于磁传感器的接近传感器，从而允许检测触笔的距离和取向两者。在一些示例中，基于磁传感器的接近感测可用于在平板电脑和触笔之间执行手势识别，而不需要触笔接触感测表面。
图7例示了根据本公开的示例的智能平板电脑盖件系统中的以基于磁传感器的接近感测为基础的示例性架构。在一些示例中，磁场发生器可位于平板电脑920中，并且磁传感器可位于智能盖件910中。在一些示例中，根据本公开的示例的基于磁传感器的接近感测可用于确定盖件是否打开，以及盖件打开多远。与基于用于确定盖件是否打开的静磁场的盖件相比，以使用调制的磁传感器进行的基于磁传感器的接近感测为基础的系统可对干扰磁场的影响具有改善的抗扰度。例如，结合了调制的磁场传感器的智能盖件可能不会错误地使设备在存在来自除平板电脑920之外的源的静磁场的情况下下开启或关闭。
图8例示了根据本公开的示例的位于近场通信系统中的基于调制磁场的磁传感器感测的示例性架构。基于磁传感器的通信感测可用于增强近场通信系统的性能。近场通信系统通常需要发射器和接收器之间的精确对准，但在基于磁传感器的感测的情况下，可容许较大量的未对准。虽然本公开的一些示例仅涉及基于磁传感器的接近感测，但调制的磁场也可用于传送数据。下面的图9描述了根据本公开的示例的利用调制的磁场进行数据通信的一种示例性技术。
图9示出了根据本公开的示例的允许使用调制的磁场进行数据通信的调制方案。在一些示例中，示例性磁感测系统的调制源(例如，上述调制源105)可用于数据通信。图9示出了使用频移键控(FSK)的一种可能的数据编码方案。如图所示，简单的具体实施可以是二进制FSK，其中一个频率对应于0，并且另一个频率对应于1。在一些示例中，多个通信“符号”可以与对应的频率一起使用。在一些示例中，发射器和接收器可使用预先确定的频率“字母表”进行通信，其中每个“字母”(或符号)将对应于不同的频率。
因此，根据上文所述，本公开的一些示例涉及被包括在系统中并被配置为佩戴在用户的手上的控制设备，该控制设备包括：用于生成一个或多个调制的电磁场的磁场发生器；多个磁传感器，每个磁传感器靠近手或手指并被配置为接收一个或多个磁场并解调所接收的一个或多个调制的电磁场以产生多个解调信号；以及处理器，该处理器被配置为使用解调的信号来确定用户的手和手指中的一者或多者的位置。除了上述公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在一些示例中，处理器被进一步配置为使用手和手指中的一者或多者的位置来确定用户的手和手指中的一者或多者的关节角度。除了上述公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在一些示例中，处理器被进一步配置为使用无线信号向主机设备传送用户的手和手指中的一者或多者的关节角度。除了上述公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在一些示例中，由主机设备使用用户的手和手指中的一者或多者的关节角度来渲染手或手指的图像。除了上述公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在一些示例中，生成单个调制的电磁场以确定用户的手和手指中的一者或多者的位置。除了上述公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在一些示例中，生成第一调制的电磁场以确定右手的位置，生成第二调制的电磁场以确定左手的位置，生成第三调制的电磁场以确定右手的所有手指的位置，并且生成第四调制的电磁场以确定左手的所有手指的位置。除了上述公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在一些示例中，生成一个或多个电磁场，每个电磁场具有不同的频率以确定用户的一个或多个手指的位置。除了上述公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在一些示例中，生成具有特定频率的电磁场以确定特定手指的位置。除了上述公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在一些示例中，生成具有特定频率的电磁场以确定特定手的位置。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在一些示例中，生成具有第一频率的电磁场以确定右手的所有手指的位置，生成具有第二频率的电磁场以确定左手的所有手指的位置，并且生成具有第三频率的电磁场以确定右手和左手的位置。除了上述公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在一些示例中，生成多个调制的电磁场以确定用户的同一只手的一个或多个手指的位置。
虽然参照附图对公开的示例进行了全面的描述，但应注意，各种改变和修改对于本领域内的技术人员而言将变得显而易见。应当理解，此类改变和修改被认为包括在由所附权利要求所限定的所公开的示例的范围内。

Claims (20)

1.一种控制设备，所述控制设备被包括在系统中并被配置为佩戴在用户的手上，所述控制设备包括：
磁场发生器，所述磁场发生器用于生成一个或多个调制的电磁场；
多个磁传感器，每个磁传感器靠近手或手指并被配置为：
接收一个或多个调制的电磁场，以及
解调所接收的一个或多个调制的电磁场以产生多个解调信号；和
处理器，所述处理器被配置为使用所述解调信号来确定以下中的一者或多者的位置：所述用户的所述手和一个或多个手指。
2.根据权利要求1所述的控制设备，所述处理器还被配置为使用所确定的位置来确定以下中的一者或多者的关节角度：所述用户的所述手和所述一个或多个手指。
3.根据权利要求1所述的控制设备，所述处理器还被配置为使用无线信号同主机设备通信，所述无线信号包括指示所确定的关节角度的信息。
4.根据权利要求3所述的控制设备，其中所述信息使得所述主机设备能够使用所确定的关节角度来渲染所述手或所述一个或多个手指的图像。
5.根据权利要求1所述的控制设备，其中所述一个或多个调制的电磁场是单个调制的电磁场。
6.根据权利要求1所述的控制设备，其中所述一个或多个调制的电磁场包括第一调制的电磁场、第二调制的电磁场、第三调制的电磁场和第四调制的电磁场，
其中所述处理器：
使用所述第一调制的电磁场来确定所述用户的右手的所述位置，
使用所述第二调制的电磁场来确定所述用户的左手的所述位置，
使用所述第三调制的电磁场来确定所述用户的所述右手的所有手指的所述位置，以及
使用所述第四调制的电磁场来确定所述用户的所述左手的所有手指的所述位置。
7.根据权利要求1所述的控制设备，其中所述一个或多个电磁场具有不同的频率，并且进一步地，其中对所述位置的所述确定是对所述用户的所述一个或多个手指的所述位置的确定。
8.根据权利要求7所述的控制设备，其中所述不同的频率中的每个频率对于所述用户的所述手指中的所述一个或多个手指的所述位置来说是唯一的。
9.根据权利要求7所述的控制设备，其中所述不同的频率中的至少一个频率用于确定所述手的所述位置。
10.根据权利要求7所述的控制设备，其中所述不同的频率包括第一频率、第二频率和第三频率，
其中所述处理器：
使用所述第一频率来确定所述用户的右手的所有手指的所述位置，
使用所述第二频率来确定所述用户的左手的所有手指的所述位置，以及
使用所述第三频率来确定所述用户的所述右手和所述左手的所述位置。
11.根据权利要求1所述的控制设备，其中所述一个或多个调制的电磁场是多个调制的电磁场，并且其中对所述位置的所述确定是对所述用户的同一只手的一个或多个手指进行的。
12.一种操作控制设备的方法，所述方法包括：
使用包括在所述控制设备中的磁场发生器生成一个或多个调制的电磁场；
通过多个磁传感器接收所述一个或多个调制的电磁场，所述多个磁传感器中的每个磁传感器靠近手或手指；
解调所接收的一个或多个调制的电磁场以产生多个解调信号；以及
使用所述解调信号来确定以下中的一者或多者的位置：所述用户的所述手和一个或多个手指。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
使用所确定的位置来确定以下中的一者或多者的关节角度：所述用户的所述手和所述一个或多个手指。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
通过发送包括指示所确定的关节角度的信息的信号来与设备主机进行无线通信，
其中所述信息使得所述主机设备能够使用所确定的关节角度来渲染所述手或所述一个或多个手指的图像。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述一个或多个调制的电磁场包括第一调制的电磁场、第二调制的电磁场、第三调制的电磁场和第四调制的电磁场，其中所述位置的所述确定包括：
使用所述第一调制的电磁场来确定所述用户的右手的所述位置，
使用所述第二调制的电磁场来确定所述用户的左手的所述位置，
使用所述第三调制的电磁场来确定所述用户的所述右手的所有手指的所述位置，以及
使用所述第四调制的电磁场来确定所述用户的所述左手的所有手指的所述位置。
16.根据权利要求12所述的方法，其中所述一个或多个电磁场具有不同的频率，并且进一步地，其中对所述位置的所述确定是对所述用户的所述一个或多个手指的所述位置的确定。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述不同的频率中的每个频率对于所述用户的所述手指中的所述一个或多个手指的所述位置来说是唯一的。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述不同的频率中的至少一个频率用于确定所述手的所述位置。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述不同的频率包括第一频率、第二频率和第三频率，其中所述位置的所述确定包括：
使用所述第一频率确定所述用户的右手的所有手指的所述位置，
使用所述第二频率确定所述用户的左手的所有手指的所述位置，以及
使用所述第三频率确定所述用户的所述右手和所述左手的所述位置。
20.根据权利要求12所述的方法，其中所述一个或多个调制的电磁场是多个调制的电磁场，并且其中对所述位置的所述确定是对所述用户的同一只手的一个或多个手指进行的。
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