CN116507996A - 基于力触摸显示器锁定触摸位置相关输入区的系统及方法 - Google Patents

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尼古拉斯·伯格尔丁
詹森·利斯曼
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Abstract

本发明涉及在触摸屏环境下计算机通过使用测力值计算触摸事件的平均坐标来计算同时或顺序触摸事件的有效定位和更新的有效定位。平均坐标对应于计算机化用户界面地图，Z坐标对应于X位置和Y位置处的平均力。有效定位用于确定用户触摸是否在具有优先级关系和非优先级关系的多个虚拟输入区域中移动。计算机通过扩展相对于不同非优先级虚拟输入区域具有优先级标签的那些区域的地图的虚拟输入区域，根据最新有效定位所处的位置来实施适当的功能。

Description

基于力触摸显示器锁定触摸位置相关输入区的系统及方法
相关申请的交叉引用
本申请主张申请日为2020年9月29日、名称为“Systems and Methods forLocking an Input Area Associated with Detected Touch Location in a Force-Based Touch Display”的美国临时专利申请US 63/084,820的优先权，其内容通过引用归并本文。
技术领域
本公开总体上涉及触觉开关面板，更具体地涉及基于力的触觉开关面板中锁定检测触摸位置相对定位的系统和方法。
背景技术
最近，特征丰富、相对便携、用户友好的消费电子设备普遍增长，引发了常规电器设备中实现类似功能的相应消费者需求。例如，越来越多的消费者需要诸如电视、冰箱、洗碗机和洗衣机等家用电器中采用现代化触摸屏界面。甚至现代化恒温器也逐渐集成完全联网而可远程访问的手势控制用户界面(UI)。例如，视为典型实用机器的汽车通常没法不受目前趋势的影响，即并入尽可能多的驾驶员可用选项和特征，既含集成到方向盘中的气温、导航和无线电系统的机械开关控件，又含集成到仪表板中的触摸屏界面和摄像头显示器。
尽管消费者将更多功能并入汽车驾驶体验的需求正迅速增长，但满足这种需求存在许多问题。首先，虽然常规电容感应触摸屏技术(诸如智能手机和平板电脑设备中使用的技术)就相对有限空间中并入大量功能而言很理想，但要求驾驶员大量视觉参与，因此安全实施所需的分心时间过长。其次，虽然当前使用的常规机械开关和旋钮需要缩短分心时间，但要求驾驶员视线离开道路。此类设备往往灵活性也十分有限，每个开关控制单项功能或特征。
一种结合触摸屏技术灵活性和多功能性同时仍允许驾驶员保持专注来安全操作车辆的解决方案涉及使用基于力的触感人机界面(HMI)。基于力的触感HMI通常包括响应触摸的传感器表面以及产生响应振动的致动器(通常模拟机械开关提供的响应)，这种响应振动为驾驶员提供对触摸屏上输入的触觉确认。此类系统将驾驶员在机械开关中依赖的触感反馈与触摸屏控件的多点触摸、多功能灵活性相结合。
特别是在汽车和其他机械系统中，基于力的触感HMI的一个问题是，驾驶员在驾驶过程中因无法连续查看触摸界面而意外或无意触摸的情况比常规机械开关更为普遍。实际上，在许多情况下，驾驶员视线离开道路才能视觉上参与交互式触摸屏显示器超过几秒，这可能十分危险，而这几秒又不足以定位选择与所需开关功能相关联的用户界面元素。
此外，即使视觉上定位了所需用户界面元素，意外或无意触摸事件也可能成问题，特别是用户驾驶行进车辆时试图激活开关事件的情况下。例如，用户手指最初可能会触摸虚拟输入区域来控制与方向盘上开关相关联的功能。随着用户与触摸表面的视觉接触中断，用户可能无意间开始将手指在触摸表面上拖动，从而可能导致错误检测到单独的“触摸”或“释放”事件。这种错误检测可能会导致操作者分心和挫败感加剧，从而可能否定多功能触感式触摸屏的许多好处。
本公开基于力的按钮布置(包括但不限于触觉开关面板相关联的触摸屏)中锁定检测触摸位置相关联输入区域的系统和方法旨在克服上文阐述的一个或多个问题和/或本领域其他问题。
发明内容
某一实施例中，使用触摸面板地图的计算机可以利用预编程的数据库条目或其他电子记录来识别虚拟输入区域之间的关系。某些虚拟输入区域对应于出于逻辑计算原因或出于安全原因而优先于其他虚拟区域的功能。计算机使用多次触摸在触摸面板上的有效定位以及预先确定的多个虚拟输入区域间优先级关系，并采用相对于触摸面板上其他虚拟输入区域的优先级按钮标签或非优先级按钮标签来标记确定虚拟输入区域。对于优先级按钮标签，本公开系统和方法使用计算机来激活分配给确定虚拟输入区域的相应功能。可选地，可以对计算机进行编程，以忽略与具有非优先级标签的其他虚拟输入区域的后续用户交互，直到停用或完成相应功能为止。对于具有非优先级按钮标签的虚拟输入区域内一次或多次触摸的有效定位，上述系统配置为以电子或虚拟方式将确定虚拟输入区域的状态锁定为活动。据此，计算机然后通过扩展优先于确定虚拟输入区域的相关虚拟输入区域来更新存储于存储器中用户界面地图的当前使用版本。只要与触摸面板的首次用户交互在确定虚拟输入区域内为计算机提供连续测力值，计算机和相关软件就继续更新后续用户交互的有效定位。可以通过使用测力值计算虚拟坐标空间中的一系列坐标来完成对用户交互有效定位的更新，其中随着坐标平均值随测力值而变化，有效定位在地图内移动。计算机通过使用测力值计算平均坐标来计算有效定位和更新的有效定位。如果有效定位移动进入扩展虚拟输入区域，则计算机将首次触摸到的确定虚拟输入区域的状态更改为禁用状态，并将扩展虚拟输入区域的更新状态锁定为活动。如果有效定位移动进入扩展虚拟输入区域，则上述方法和系统将确定虚拟输入区域的状态更改为禁用，并将扩展虚拟输入区域的更新状态锁定为活动。
另一实施例中，对于优先级按钮标签，上述系统和方法还包括：忽略与具有非优先级标签的其他虚拟输入区域的后续用户交互，直到停用或完成相应功能为止。
另一实施例中，上述系统和方法还包括：实施与活动虚拟输入区域相关联的某项功能。
另一实施例中，上述系统和方法还包括：通过使用测力值计算虚拟坐标空间中一系列坐标来更新用户交互的有效定位，其中随着坐标平均值随测力值而变化，有效定位在地图内移动。
另一实施例中，上述系统和方法还包括如下步骤：计算机通过使用测力值计算平均坐标来计算有效定位和更新的有效定位。
另一实施例中，上述系统和方法还包括如下步骤：平均坐标为对应于用户界面地图的X坐标和Y坐标以及对应于X位置和Y位置处平均力的Z坐标。
另一实施例中，上述系统和方法还包括如下步骤：连续测力值高于阈值力值。
另一实施例中，公开了一种选择基于力的触摸界面相关联的活动输入区域的计算机实施方法，该触摸界面划分为存储于计算机中地图上的虚拟输入区域，该方法包括：检测与触摸界面的第一虚拟输入区域内第一用户交互相关联的第一触摸值，第一触摸值包括指示XY位置的信息和第一用户交互在Z方向上的力大小。接着，上述方法包括：将第一虚拟输入区域标记为优先级区域或非优先级区域，对于优先级区域，实施优先级功能并忽略对应非优先级区域中的后续用户交互。对于非优先级区域，上述方法包括：在用户界面上确定相关联的优先级区域，并在存储于计算机中的用户界面地图上形成虚拟扩展的优先级区域。只要第一触摸值尚未中断，对于与触摸界面的后续用户交互，计算机就更新与用户界面累积用户交互的有效定位。只要有效定位保持在所标记的非优先级区域内，上述方法继续实施相关联的非优先级功能。对于所标记的优先级区域内的任何有效定位，计算机禁用非优先级区域和相关联的非优先级功能，并将优先级区域和优先级功能锁定为活动状态。
另一实施例中，上述系统和方法还包括：实施与活动虚拟输入区域相关联的某项功能。
另一实施例中，上述系统和方法还包括：通过使用测力值计算虚拟坐标空间中一系列坐标来更新用户交互的有效定位，其中随着坐标平均值随测力值而变化，有效定位在地图内移动。
另一实施例中，上述系统和方法还包括如下步骤：计算机通过使用测力值计算平均坐标来计算有效定位和更新的有效定位。
另一实施例中，上述系统和方法还包括如下步骤：平均坐标为对应于用户界面地图的X坐标和Y坐标以及对应于X位置和Y位置处平均力的Z坐标。
另一实施例中，一种从同时施加到基于力的触摸界面的多个输入中识别优先级输入的计算机实施方法包括：接收与基于力的触摸界面的第一区域的第一用户交互相关联的第一触摸值，第一触摸值包括指示触摸界面第一区域内XY位置的信息以及第一用户交互在Z方向上的力大小。上述方法包括：检查存储于计算机上的数据库以识别第一区域与触摸界面上至少一个额外区域之间预先标记的优先级关系或非优先级关系的步骤。上述方法继续扩展任何所识别的相对于第一区域具有优先级标签的额外区域。本实施例考虑到计算机接收与第二用户交互相关联的第二触摸值，其中第二触摸值包括指示用户界面上XY位置的信息以及第二用户交互在Z方向上的力大小。与触摸界面的第二用户交互的XY位置可以与触摸界面的第一区域的XY位置间隔开。响应于确定与第二触摸值相关联的XY位置处于具有优先级标签的扩展区域内并且第一触摸值尚未中断，上述方法配置为实施与具有优先级标签的扩展区域相关联的功能。
另一实施例中，上述系统和方法还包括：中断第一触摸值包括删除与触摸界面的用户交互。
另一实施例中，上述系统和方法还包括：通过在计算机中存储形成用户界面的离散位置的相应X坐标和Y坐标以及将X坐标和Y坐标分组定义触摸界面上的多个虚拟输入区域来形成用户界面地图。
另一实施例中，上述系统和方法还包括：在数据库中存储对应虚拟输入区域之间的优先级关系和非优先级关系。
另一实施例中，上述系统和方法还包括：建立对应虚拟输入区域的相应配对之间的优先级关系和非优先级关系。
另一实施例中，上述系统和方法还包括：与单个虚拟输入区域建立多个优先级关系。
另一实施例中，一种从同时施加到基于力的触摸界面的多个输入中识别优先级输入的计算机实施方法，计算机可以用来实施如下步骤：接收与基于力的触摸界面的第一区域的第一用户交互相关联的第一触摸值，第一触摸值指示触摸界面第一区域内XY位置的信息以及第一用户交互在Z方向上的力大小。上述方法继续检查存储于计算机上的数据库以识别第一区域与触摸界面上至少一个额外区域之间预先标记的优先级关系或非优先级关系，并扩展任何所识别的相对于第一区域具有优先级标签的额外区域。然后，警示计算机接收与第二用户交互相关联的第二触摸值，第二触摸值包括指示用户界面上XY位置的信息以及第二用户交互在Z方向上的力大小，其中与触摸界面的第二用户交互的XY位置与触摸界面的第一区域的XY位置间隔开。响应于确定与第二触摸值相关联的XY位置处于具有优先级标签的扩展区域内并且第一触摸值尚未中断，计算机可以实施与具有优先级标签的扩展区域相关联的功能。
另一实施例中，上述系统和方法还包括如下步骤：响应于确定与第二触摸值相关联的XY位置处于第一区域内或与数据库中关系不对应的额外区域内，则实施与第一触摸值相关联的非优先级功能。
附图说明
图1示出了符合本公开某些实施例可实施开关面板的示例性环境；
图2示出了根据本公开某些实施例安装在车辆内组件内部或上方的开关面板相关联的示例性触摸表面；
图3A和图3B示出了符合本公开某些实施例开关面板的一个或多个触摸表面的示例性图形布局；
图4提供了根据本公开某些实施例开关面板的某些结构和功能层的立体分解图；
图5提供了根据本公开某些实施例开关面板的某些结构和功能层的替代立体分解图；
图6提供了符合本公开某些实施例开关面板相关联的某些示例性组件的横截面框图；
图7提供了描绘根据本公开某些实施例多功能开关面板的用户界面布局相关联的示例性力和位置配置值的曲线图；
图8A提供了符合本公开某些实施例示出对示例性多功能触感式触觉开关面板相关联的几个触摸事件之一(触按，例如接合)的示例性触觉反馈响应的相应曲线图；
图8B提供了符合本公开某些实施例示出对示例性多功能触感式触觉开关面板相关联的几个触摸事件之一(抬指，例如释放)的示例性触觉反馈响应的相应曲线图；
图8C提供了符合本公开某些实施例示出对示例性多功能触感式触觉开关面板相关联的几个触摸事件之一(例如表尾)的示例性触觉反馈响应的相应曲线图；
图8D提供了符合本公开某些实施例示出对示例性多功能触感式触觉开关面板相关联的几个触摸事件之一(例如长按)的示例性触觉反馈响应的相应曲线图；
图9示出了本公开某些实施例规定的示例性用户界面布局和对应虚拟输入区域；
图10提供了示出符合本公开实施例基于力的触摸界面相关联的输入区域的示例性锁定过程的流程图；
图11示出了本公开某些实施例规定的示例性用户界面布局和对应虚拟输入区域；
图12示出了本公开某些实施例规定的示例性用户界面布局和对应虚拟输入区域；
图13示出了本公开某些实施例规定的示例性用户界面布局和对应虚拟输入区域；
图14示出了本公开某些实施例规定的示例性用户界面布局和对应虚拟输入区域；
图15示出了本公开实施方式可操作的计算机和网络环境的示意图。
具体实施方式
一方面，本公开涉及一种基于力的开关面板，该开关面板配置为限制或锁定触摸面板表面的输入区域，该输入区域围绕与表面处检测到的初始触摸相关联的区域。据此，符合本公开实施例的系统和方法配置为通过定位围绕选择触摸区域的输入区域来限制无意或意外触摸。某些示例性实施例中，可以禁用与初始触摸区域无关或从属于初始触摸区域的区域或分区，从而确保游移或意外触摸不会作为对触摸面板的输入而显现。
符合本公开实施例的方法和系统可以特别适用于用户分心将视觉注意力转移到触摸界面的情况。实际上，本公开某些实施例中，本公开涉及开关面板用户界面，提供了对开关面板用户交互的多感确认。某些其他实施例中，符合本公开的特征所提供的解决方案使功能检测区域限制为围绕初始触摸事件的更小更局域化区域。
图1示出了示例性操作环境100，其中可以实施本公开多点触摸多功能开关面板相关联的特征和方法。根据某一实施例，如图1所示，操作环境100可以包括或体现车辆(如地面机动车)相关联的驾驶员座椅或驾驶位。替代地或附加地，操作环境100可以包括或体现任何基于海陆空交通工具(如船舶、航空器、传统机动车、越野车、大型施工机械或任何其他类型交通工具)相关联的驾驶员控制台或任何乘员开关面板。还可设想，本公开实施例可替代常规机械开关或按钮用于任何具有用户控制台或界面的固定式机器，例如练车模拟器、视频游戏机或需要人机界面的任何其他类型系统。
图1示出了根据本公开实施车辆控制面板的基于力的开关面板(又称触控板界面)的示例性转向界面的平面图。举方向盘为例仅作可利用本公开实施例的车辆组件或其他结构的一个非限制性示例。本非限制性示例中，转向界面110可以具有转向握把。转向握把可以成型为促进驾驶员握住转向握把时对车辆的控制。例如，转向握把可以包括圆环形状，其外轮廓形状大体上呈圆形。替代实施方式中，转向握把可以定义任何合适形状，例如包括圆形、椭圆形、正方形、矩形或任何其他规则或不规则形状。某一示例性实施方式中，转向握把可以包括单个连续握把部分或任何数量的独特握把部分。附加地，转向握把可以安装在固定组件上，使其可绕转向轴线旋转移动。示例性固定组件可以例如包括转向柱，该转向柱接纳转向轴，该转向轴沿转向柱延伸并用于将转向握把的旋转运动传递到机动车的车轮。可以通过机械和/或电气方式将转向握把的旋转运动传递到车轮。某一示例性实施方式中，转向界面110还可以包括一个或多个基于力的触感式触觉开关面板120，其中每个基于力的开关面板120均可操作式耦合到转向界面110。
将基于力的开关面板120耦合到转向界面110为驾驶员提供了人机界面(HMI)，该人机界面可配置为检测用户提供的触摸或力并例如确定是否应当激活开关功能。某一实施例中，可以为用户提供响应于检测到输入的触觉或听觉反馈。
图2示出了符合本公开某些实施例嵌有基于力的开关面板120的示例性转向界面110的放大视图。如图2所示，基于力的开关面板120可以嵌入辐条，该辐条将转向界面100的边沿耦合到转向界面的中心柱(未示出)。基于力的开关面板120配置为提供界面供用户控制车辆相关联的一个或多个功能或系统，而无需用户双手从转向界面100移开。如图2的示例性实施例所示，基于力的开关面板120可配置为控制音频系统，该音频系统可以包括无线电、媒体播放器、免提语音控制系统等。有别于常规机械开关，基于力的开关面板120配置为检测用户在开关面板上各个位置处的施力值，并将这些力值转换为控制车辆功能的电子命令。
例如，不限制本公开前提下，如图2所示，基于力的开关面板120的第一区域可配置为控制与车辆中运行的活动媒体播放器相关联的“音轨选择”操作(例如“快退”或“倒退”120a操作或“快进”或“前进”操作120b)。替代地或附加地，基于力的开关面板120的第二区域可配置为激活与车辆媒体系统(或可连接到车辆媒体系统的蓝牙语音激活设备)相关联的语音控制操作120c。基于力的开关面板120的第三区域可配置为提供“模式选择”操作，从而车辆操作可以例如从车辆上可配备或激活的多个不同媒体播放器(例如，地面广播、卫星广播、CD播放器、DVD播放器、数字媒体播放器(例如MP3等))中选择“活动”媒体播放器。最后，基于力的开关面板的第四区域可配置为向用户提供界面选项，以增高120e或降低120f与活动媒体播放器相关联的音量。图2的示例仅包括配置为利用本公开实施例的车辆或其他结构的一个区域或组件。
本领域技术人员会认识到，符合本公开实施例的基于力的开关面板的一方面优势是提供了功能灵活性。具体而言，通过提供相对较大的触摸感应区域，特别是与功能覆盖区相对较小的常规机械开关相比，系统能够自定义以在转向界面上提供大量功能。附加地，通过向用户提供触觉和听觉反馈来响应检测/识别出触摸事件，使操作员分心情况降至最低限度。图3A和图3B示例性示出了转向界面110的基于力的触摸面板控制系统的其他示例布局，转向界面110可以控制车辆相关联的多个不同系统。本公开范围内，其他组件和结构(作为机器和电器整体的一部分)可配置为包括本文所述的触摸面板。
尽管图3A或图3B未示出，但可设想，基于力的触摸面板120可以嵌入组件，例如但不限于车辆转向界面(如图1所示)，图3A部署在转向界面110的第一部分(如转向界面110的左侧辐条)，图3B部署在转向界面110的第二部分(如转向界面110的右侧辐条)。如上参照图2所述，图3B可以体现用于控制音频系统的基于力的开关面板120。如此，关于图3B不再赘述。
图3A可以包括或体现基于力的开关面板120，该基于力的开关面板120配置为向用户提供用于控制车辆相关联的某些自动驾驶特征(例如，巡航控制、自动车道检测/警告系统等)的选项。例如，如图3A所示，基于力的开关面板120的第一区域可配置为激活车辆120g的巡航控制功能。基于力的开关面板120的第二区域可配置为设定巡航控制定速(后续增速120k或降速120l)。基于力的传感器120的第三区域和第四区域可配置为恢复120i和取消120j巡航控制功能。最后，基于力的开关面板120的第五区域可配置为控制/启用/禁用车辆的自动车道检测和/或警告系统。
值得注意，尽管图3A和图3B示出了基于力的开关面板120的某些示例性配置，但这些实施例不应解释为限制性意义。实际上，不背离本公开范围前提下，可以实施基于力的开关面板120的其他配置，可用于控制车辆相关联的多种其他系统或任何配置用于用户交互的装置。实际上，关于本公开基于力的触觉开关面板120所描述的过程、方法和系统可以编程为控制可实施基于力的检测型用户界面的大多数功能。下面将进一步详述基于力的开关面板120的配置。
基于力的开关面板120可以是任何包括传感器的用户界面设备，该传感器配置为响应于施加到开关面板120的触摸表面的触摸或力而更改至少一个电气特性。触摸(又称触摸事件)可以例如是车辆内驾驶员用手(戴手套或未戴手套)施力到基于力的开关面板120时发生的物理接触。基于力的开关面板120可以是任何合适的触觉传感器，包括机械传感器、电阻传感器、电容传感器、磁性传感器、光纤传感器、压电传感器、硅传感器和/或温度传感器。
如下进一步详述，基于力的开关面板120可以包括二维力传感器阵列，其中每个力传感器包括导体和电极并与阵列上方的触摸表面至少部分接触。某一实施例中，基于力的开关面板120可以进一步包括与每个力传感器至少部分接触的基底。一方面，基底可以包括印刷电路板。触摸界面将触摸力传递给力传感器阵列中的一个或多个力传感器。触摸界面可以体现任何触摸感应可变形构件，该触摸感应可变形构件可以将至少一部分用户作用力通过触摸界面传递到力传感器阵列中的一个或多个力传感器。某一实施例中，触摸界面可用于向用户提供触感反馈。
例如，图4提供了示出符合本公开实施例配置的基础基于力的开关面板120的某些组件的立体分解图。如图4所示，基于力的开关面板120可以包括触摸板410、可操作式耦合到触摸板的至少一个力传感器420、420b、420c以及设置在力传感器下方的电路板430，触摸板410具有触摸表面，至少一个力传感器420、420b、420c配置为检测施加到触摸表面的力，电路板430配置为对基于力的开关面板120提供结构支撑，并在力传感器420、420b、420c与基于力的开关面板120相关联的对应处理设备(例如，控制器)之间传递电信号。基于力的开关面板120可配置为设置在壳体440内，壳体440可位于转向界面110内的对应空隙中。符合本公开实施例基于力的开关面板的细节配置请参阅图5。
图5示出了基于力的开关面板120的替代形状和封装方法的横截面分解图。左图所示的示例性基于力的开关面板510封装用于在车辆的三角形转向界面110中实施。右图所示的示例性基于力的开关面板520封装用于在车辆的矩形转向界面110中实施。
这两个实施例提供了基于力的开关面板510(或520)，基于力的开关面板510(或520)包括二维力传感器516a、516b、516c、516d(或523a、523b、523c、523d)阵列，呈具有宽度和长度的几何形状布置。例如，力传感器516a、516b、516c、516d(或523a、523b、523c、523d)阵列可以具有8mm以上的宽度或长度。另一示例中，力传感器516a、516b、516c、516d(或523a、523b、523c、523d)阵列可以具有小于8mm的宽度或长度。某一实施例中，基于力的开关面板510(或520)可以具有0.5mm以下的深度。另一示例中，基于力的开关面板510(或520)可以具有大于0.5mm的深度。虽然图5的基于力的开关面板520中示出的力传感器523a、523b、523c、523d阵列具有矩形，但可以理解，这仅为说明目的，二维力传感器阵列可以具有圆形、椭圆形、正方形、矩形、三角形和不规则形状等(如图5的基于力的开关面板510中的力传感器516a、516b、516c、516d阵列)。
图5所示的两个基于力的开关面板510、520包括位于力传感器516a、516b、516c、516d(或523a、523b、523c、523d)阵列上方的触摸界面板512(或524)。触摸界面板512(或524)包括上表面和与上表面相对的下表面。触摸界面板512(或524)将施加到上表面的触摸力传递到与下表面相邻设置的力传感器阵列中一个或多个力传感器516a、516b、516c、516d(或523a、523b、523c、523d)。根据一些实施例，如有关基于力的开关面板510所示的实施例，具有多个背光图标的“蒙皮”513可以叠加到触摸界面板512上。此类实施例中，触摸界面板可以包括多个允许LED(如本图所示)发光透过的透明或半透明通道512a、512b、512c、512d、512e、512f，从而照亮蒙皮512的背光图标。
根据各种实施方式，触摸界面板512(或524)可以体现任何触摸感应可变形构件，该触摸感应可变形构件可以将至少一部分用户作用力通过触摸界面板512(或524)传递到力传感器阵列中一个或多个力传感器516a、516b、516c、516d(或523a、523b、523c、523d)，并允许光穿过至少一部分界面板512(或524)。例如，触摸界面板512(或524)可以由聚碳酸酯(PC)、丙烯酸、PC-丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)或其他塑料、玻璃、橡胶、其他合适材料或上述组合组成。根据某些实施方式，材料厚度选择为提供低质量，但提供的厚度足以允许光高效穿过并提供到光源的充分耦合。该材料的硬度也应足以承受施加到上表面的力而不会过度变形。例如，触摸界面板的材料厚度为至少约0.2mm。一些实施方式中，当材料表面上设置改光膜有助于引导光线穿过材料并提供一些结构刚度，可以降低触摸界面板的厚度(例如，至少约0.1mm)。
通常，力传感器516a、516b、516c、516d(或523a、523b、523c、523d)连接或集成到下壳511(或基面523)。例如，下壳511(或基面523)可以包括印刷电路板(PCB)，用于将信息或电力以电子信号形式往返于力传感器516a、516b、516c、516d(或523a、523b、523c、523d)进行电子通信。各种实施例中，下壳511(或基面523)可以进一步包括电子电路组件，如电阻器、电容器、二极管、LED、发射器、接收器等以及用于将各个组件连接在一起的电连接线。而且，某一实施例中，下壳511(或基面523)包括设置有处理器(图5未示出)的印刷电路板，从而将力传感器516a、516b、516c、516d(或523a、523b、523c、523d)通过下壳511(或基面523)电连接到处理器。
可以设想，可以包括其他和/或不同的组件作为基于力的开关面板510(或520)的一部分。例如，基于力的开关面板510(或520)可以包括一个或多个组件，用于将触摸界面板512(或524)、一个或多个力传感器516a、516b、516c、516d(或523a、523b、523c、523d)、下壳511(或基面523)以及反馈致动器516(或522)封装到一起作为单个用户界面组件的一部分。某一实施例中，基于力的开关面板510可以包括上壳组件515和下壳组件511，分别用于将基于力的开关面板510紧固到转向界面110的轮毂。替选地，基于力的开关面板520可以包括上壳组件525和下壳组件521，分别用于将基于力的开关面板520封装为单个用户界面输入设备的一部分。
符合本公开的某些实施例中，基于力的开关面板可以构造为通过触摸面板另外改进用户体验，包括但不限于响应于检测到的输入信号的触觉和/或听觉反馈。图6提供了符合本公开某些实施例基于力的开关面板相关联的某些示例组件的横截面图。如图6所示，基于力的开关面板可以包括触摸板524，触摸板524具有第一表面(触摸板524的顶面)和第二表面(触摸板524的底面)。在此配置中，第一表面可以体现用于接收用户触摸输入的触摸表面。
基于力的开关面板还可以包括电路板523，电路板523具有多个与之电耦合的力传感器523a、523b。如图6所示，力传感器523a、523b可以设置在电路板523与触摸板524的第二表面(例如，底面)之间，从而每个力传感器配置为测量施加到触摸板触摸表面上的对应力部分。
一些非限制性示例中，基于力的触觉开关面板可以包括致动器522，致动器522贴附至触摸板524的第二表面(底面)。致动器522可配置为将机械输出传递到触摸板。机械输出的非限制性示例可以包括可传递到触摸板524的表面并被用户感知的任何机械输出，如振动。
致动器522可以包括或体现用于电能转换为机械输出(包括基于力的开关面板的用户可感知的机械输出)的任何合适设备。此类致动器的非限制性示例包括声学致动器、旋转电动机、振动致动器、压电谐振器、线性谐振致动器或偏心旋转质量电动机。某些实施例中，声学致动器可用于同时提供机械振动和听觉输出。
根据图6所示的实施例，电路板523可以包括允许致动器522的一部分穿过的通道。这种通道降低了基于力的开关面板的整体深度或厚度，同时允许将致动器直接安装到触摸板524底侧，从而提高了传递到触摸板的能量大小。致动器可配置为基于与基于力的开关面板相关联的处理器或控制器所提供的输入来传递不同水平的触感反馈。
基于力的开关面板120还可以包括基于控制器或处理器的计算系统，该计算系统配置为接收来自力传感器的指示施力的值，并基于施力的大小和位置(相对于触摸表面)确定用户试图控制的车辆功能。实际上，基于力的开关面板可以包括一个或多个配置为执行软件程序的硬件和/或软件组件。
这种控制器设备可以包括一个或多个硬件组件，例如中央处理单元(CPU)或微处理器、随机访问存储器(RAM)模块、只读存储器(ROM)模块、内存或数据存储模块、数据库、一个或多个输入/输出(I/O)设备以及接口。替代地和/或附加地，控制器可以包括一个或多个软件介质组件，例如计算机可读介质，其包括用于执行符合本公开某些实施例的方法的计算机可执行指令。可以设想，可使用软件实施上列一个或多个硬件组件。例如，存储系统可以包括控制器的一个或多个硬件组件相关联的软件分区。控制器可以包括相比上列更多、更少和/或不同的组件。可以理解，上列组件仅为示例性，而不旨限制性。
CPU可以包括一个或多个处理器，每个处理器配置为执行指令和处理数据来执行控制器相关联的一项或多项功能。CPU可通信式耦合到RAM、ROM、存储器、数据库、I/O设备和接口。CPU可配置为执行计算机程序指令序列来执行各种过程，如下详述。计算机程序指令可以加载到RAM中以供CPU执行。
RAM和ROM可以各自包括一个或多个用于存储联网设备和/或CPU操作相关联信息的设备。例如，ROM可以包括内存设备，用于访问和存储控制器相关联的信息，如基于力的开关面板相关联的阈值力水平。RAM可以包括内存设备，用于存储CPU一项或多项操作相关联的数据。例如，ROM可以将指令加载到RAM中以供CPU执行。
存储系统可以包括任何类型的大容量存储设备，该大容量存储设备配置为存储CPU可能需要用来执行符合本公开实施例的过程的信息。例如，存储系统可以包括一个或多个磁盘和/或光盘设备，如硬盘驱动器、CD-ROM、DVD-ROM或任何其他类型的大容量媒体设备。替代地或附加地，存储系统可以包括闪存大容量媒体存储系统或其他基于半导体的存储介质。
数据库可以包括一个或多个软件和/或硬件组件，该一个或多个软件和/或硬件组件协作存储、组织、分类、过滤和/或安排控制器和/或CPU使用的数据。CPU可以访问数据库中存储的信息，以便例如识别力输入值相关联的特定功能。可以设想，数据库可以存储相比上列更多或不同的信息。
I/O设备可以包括一个或多个组件，该组件配置为与控制器相关联的组件或用户交流信息。例如，I/O设备可以包括控制台，该控制台集成有键盘和鼠标以允许用户输入控制器相关联的参数。I/O设备还可以包括显示器，该显示器包括图形用户界面(GUI)，用于为网络管理员提供网络管理控制台来配置联网设备。I/O设备还可以包括外围设备，例如用于打印联网设备相关联信息的打印机、允许用户输入便携式媒体设备上存储数据的用户可访问的磁盘驱动器(例如，USB端口、软盘、CD-ROM或DVD-ROM驱动器等)、麦克风、扬声器系统或任何其他合适类型的接口设备。I/O设备可配置为输出网络性能结果。
接口可以包括一个或多个组件，该组件配置为通过通信网络(如因特网、局域网、工作站对等网络、直接链接网络、无线网络或任何其他合适通信平台)收发数据。例如，接口可以包括一个或多个调制器、解调器、多路复用器、解复用器、网络通信设备、无线设备、天线、调制解调器以及任何其他类型配置为通过通信网络启用数据通信的设备。根据某一实施例，接口可以耦合到无线通信设备或包括无线通信设备，如配置为使用Wi-Fi或蓝牙无线协议无线传输信息的一个或多个模块。
如图7、图8A、图8B和图8C所示，基于力的开关面板可用于感应施加到基于力的传感器系统上的力的位置和大小。换言之，基于力的传感器系统可配置为感测一个维度(例如X方向或Y方向)或两个维度(例如X方向和Y方向)上施力的位置以及施力的大小(例如Z方向上的力)。基于力的传感器系统也可配置为感测特定位置处的施力时间。响应于施力的大小、位置和/或持续时间，某些可选实施例利用基于力的开关面板来生成响应于检测到力的触觉和/或听觉反馈信号。如图8A、图8B和图8C所示，每个触摸事件(例如，触按、抬指和长按)可以因不同的用户交互(例如，不同的触摸力值和/或触摸持续时间)而发起，相应地可以触发不同的提供给用户的触觉和/或听觉输出反馈。
符合本公开实施例的系统和方法提供了一种解决方案来检测基于力的开关面板120的触摸表面上的触摸位置，并将触摸表面相关联的有效用户输入区域限制到围绕检测到触摸位置的虚拟区域。如此，本公开实施例用于最大程度上减少例如车辆驾驶员因注意力离开基于力的开关面板120(如驾驶员适当目视观察道路时)而引起意外接触的情况。图9提供了示出建立可与基于力的开关面板120相关联的虚拟输入区域的示图，图10提供了示出与基于力的开关面板120相关联的输入区域的示例性锁定过程的流程图。
如图9所示，基于力的开关面板可以包括多个虚拟输入区域710、720、730、740、750。虚拟输入区域称为“虚拟”是因为这些区域的边界不一定是物理边界，而是在计算机生成的坐标空间中指定的边界。根据某一实施例，虚拟输入区域可以建立为指定的预定区域，该区域围绕基于力的开关面板120相关联的一个或多个力感应图标。例如，一个输入区域710可以对应于围绕基于力的开关面板120相关联的触摸表面上“音量控制”图标的区域。其他输入区域可以指定为围绕基于力的开关面板相关联的其他单独输入或图标组，例如围绕“快进”或“前进”图标的输入区域720、围绕模式选择图标的输入区域730、围绕语音激活图标的输入区域740和/或围绕“快退”或“倒退”图标的输入区域。虽然输入区域对应于围绕基于力的传感器的触摸表面上图标的物理位置，但输入区域仅存在于虚拟(即计算机生成的)坐标空间中，并设计为提供横向边界，由此可以选择性地激活和/或停用接触表面下方传感器阵列中的力传感器。
如上所述，虚拟区域是与基于力的开关面板120的触摸面板表面上某些图标和/或位置相关联的计算机生成的坐标位置。换言之，某些触摸面板不一定是车辆中的触摸屏或其他分立设备，反而触摸面板可以是一致和/或集成到车辆中任何组件表面的指定区域。一些实施例中，可以预先确定虚拟区域边界与触摸表面上图标/位置之间的关联(即，可以在用户使用之前将此类关联电子编程到控制器软件中)。其他实施例中，可以使用可编程到软件中的边界和/或距离信息临时(即用户最初接触到触摸表面后)建立虚拟区域边界与触摸表面上图标/位置之间的关联。某些实施例中，虚拟输入区域配置为在用户初始接触到触摸表面时保持“激活”，直到与触摸表面的接触中断为止(即直到“抬指”或“释放”为止)。
符合本公开的实施例提供了一种解决方案来当达到并维持(或超过)“开关开启”力阈值时允许与基于力的开关面板相关联的处理器锁定位置数据。一旦达到阈值，忽略或锁定位置数据，直到达到开关关闭阈值为止。这允许用户手指因车辆振动或其他情况导致的四处移动不会意外激活系统。开关系统能够区分有意激活与无意激活之间的差异，显著减少了驾驶员分心。其他实施例中，忽略位置数据，直到达到开关开启阈值为止。一旦达到阈值，读取位置，然后忽略位置更新，直到达到开关关闭阈值并且已经出现新的开关开启阈值激活为止。
图10提供了示出符合本公开实施例基于力的触摸界面相关联的输入区域的示例性锁定过程的流程图。基于力的开关面板120相关联的处理器可以实施本公开的过程。
该过程可以开始于检测基于力的开关面板120的触摸表面上的触摸(框1010)。例如，基于力的开关面板120相关联的驾驶员或用户可以识别图标或其他用户界面元素，如图9所示在基于力的开关面板120的触摸面板上提供的用户界面元素。用户可以用手指按压触摸面板的触摸表面，此时触摸板下方的力传感器可以检测触摸并显现检测到触摸相关联的力值。
一旦检测到触摸，可以确定检测到触摸相关联的触摸值(框1020)。根据某一实施例，耦合到触摸板下方力传感器阵列的处理器可以确定触摸值。例如，力传感器阵列可以各自生成指示力传感器检测到力的输出信号。耦合到力传感器的控制器或处理器可以基于从各个力传感器接收到的多个力值来计算力值。可以用牛、磅、PSI或任何其他指示施力的适当单位来计算确定的力值。
除了力值外，处理器还可配置为确定触摸在触摸表面上的相对位置(框1030)。例如，基于从各个力传感器接收到的触摸值，控制器或处理器可以计算并估计检测到触摸的力的几何“中心”。根据某一实施例，可以通过基于检测到的力值执行一系列三角测量类计算来确定力中心估值。例如，可以基于力传感器阵列中检测到最大力值的力传感器的已知位置而将位置确定为相对距离。替代地或附加地，可以大概估计对应于显现最大触摸值的力传感器的位置的预估力中心。
一旦确定了力值和力中心位置，可以围绕所确定的位置建立第一虚拟输入区域(框1040)。如参照图9所述，虚拟输入区域可以是与施力的最近图标相关联的预定区域。某一实施例中，处理器可以通过使用力中心位置来选择虚拟输入区域，以激活(停用)与虚拟输入区域相关联的围绕位置中心的力传感器。例如，处理器可以确定力位置中心与位于音量控制虚拟输入区域(图9的区域170)下方的力传感器相关联。处理器可以使用数据库中存储的信息来确定例如传感器阵列中哪些其他传感器位于音量控制输入区域170相关联的区域中。一些实施例中，处理器可以通过有效停用未指定为音量控制虚拟输入区域170相关联的传感器来建立输入区域，从而处理器有效忽略音量输入区域170之外的输入值。
一旦建立了虚拟输入区域，基于力的开关面板120可以检测第二触摸值(框1050)。一旦检测到第二触摸值，处理器可以确定第二触摸在触摸表面上的相对位置(框1060)，并确定第二触摸的位置是否处于所建立的虚拟输入区域内(框1070)。处理器可以通过比较第二触摸的力中心位置来确定是否与传感器之一相关联，这个传感器与虚拟输入区域相关联的“激活”传感器之一相关联。如果确定第二触摸值处于虚拟输入区域边界内(框1070：是)，则处理器可以生成引起执行第一功能的控制信号(框1080)。
另一方面，如果处理器确定第二触摸的位置超过所建立的虚拟输入区域的边界(框1070：否)，则处理器可以忽略触摸值并确定触摸是否已中断(框1090)。如果触摸已中断(例如，用户从初始触摸抬指(框1090)：是)，则该过程可以返回重启(框1010)，将第二触摸建立为新触摸。但是，如果处理器确定第一触摸值并未例如因用户从触摸面板抬指而中断，则处理器可以确定第二触摸为无意触摸并有效将其忽略，继续进行到框1050来等待新触摸值。
鉴于图11至图14，由于车辆中用户界面1100变得愈加复杂，在某种程度上塞满系统控制选项，触摸面板120上的意外触摸和重复触摸相比以往更加常见。本公开上述内容说明了一种非限制系统如何通过忽略定义虚拟输入区域外的其他触摸来处理触摸面板120上不止一次触摸1120；但是，新型具有更多选项的触摸屏需要更复杂的方法。例如，更复杂的车辆控制算法可能需要更好地识别重复触摸和同时触摸的位置来正确识别和启用某些高级功能，如滑动控制、手势输入和多按键功能，这些功能利用通过触摸板120的顺序用户输入。实际上，多次触摸提供某些数据点的场景中，这些数据点可用于现代车辆控制算法实施正确功能并确保符合安全协议。在这些情况下，上述计算机需要能够同时或依序检测触摸面板120上的多次触摸，并计算一段时间内测得的组合用户触摸输入的有效定位1125。
非限制性实施例中，计算机通过使用测力值计算平均坐标来计算有效定位1124、1125和更新的有效定位1126、1127。平均坐标为对应于用户界面1100的地图的X坐标和Y坐标以及对应于X位置和Y位置处平均力的Z坐标。本公开方法和系统通过在计算机中存储用户界面内离散位置的相应X坐标和Y坐标并将X坐标和Y坐标分组以在用户界面1100上定义多个虚拟输入区域1105A、1105B、1105C、1105D、1105E1、1105E2来形成用户界面1100的地图。本公开实施例利用来自触摸的位置数据和测力值解决了上述问题，并提供了用于上述三角测量程序的其他用途。本公开系统和方法可以使用上述阈值力值来确定是否发生了足以开始本文所述过程的真正触摸。用户交互的有效定位为控制系统提供了许多选项，从而确保车辆控制中的准确性和安全性。
某一非限制性实施例中，一种用于控制车辆中触摸面板120上用户界面1100的系统包括计算机1210，计算机1210具有处理器1230和存储器1240，存储器1240在虚拟坐标空间中存储用户界面1100的地图。可以通过使用用户触摸事件相关联的测力值计算虚拟坐标空间中的一系列坐标来确定用户交互的有效定位，其中随着坐标平均值随测力值而变化，有效定位在地图内移动。
地图将用户界面1100划分为对应于计算机1210实施功能的虚拟输入区域1105A、1105B、1105C、1105D、1105E1、1105E2。上述连接到用户界面1100的多个力传感器420A、420B、420C与计算机1210进行电子通信，并在从第一用户交互开始的一系列用户交互期间将来自施力的测力值传输到用户界面1100。一些实施方式中，用户交互是触摸面板120上的触摸力1120。存储器存储有执行编程为软件的步骤的计算机实施指令，如上所述，使用处理器和测力值来计算用户交互在地图上的有效定位1125(即，存储于存储器中且计算机可访问的用户界面的数字或虚拟地图)。然后，计算机可以使用有效定位1125来确定有效定位1125所在的虚拟输入区域1105A、1105B、1105C、1105D、1105E1、1105E2(即，与累积或顺序跟踪触摸的有效定位1125相关联的“确定虚拟输入区域”)。
本实施例中，使用附图所示的触摸面板地图的计算机可以利用预编程的数据库条目或其他电子记录来识别虚拟输入区域之间的关系。某些虚拟输入区域1105A、1105B、1105C、1105D、1105E1、1105E2对应于出于逻辑计算原因或车辆操作期间的安全原因而优先于其他虚拟区域的功能。例如，不限制本公开的前提下，虚拟输入区域1105B指定为用于取消巡航控制的用户界面，将优先于用于加速车辆的不同虚拟输入区域1105E1。可以将多个虚拟输入区域1105A、1105B、1105C、1105D、1105E1、1105E2之间的类似关系预编程到计算机的存储器中存储的控制软件(例如，排序图11至图14中虚线所示的选定虚拟输入区域组合)。某一实施例中，计算机使用多次触摸在触摸面板120上的有效定位1125以及预先确定的多个虚拟输入区域间优先级关系，并采用相对于触摸面板上其他虚拟输入区域的优先级按钮标签或非优先级按钮标签来标记确定虚拟输入区域。计算机化算法将这些标签确定存储于工作存储器中。
某一实施例中，对于优先级按钮标签，本公开系统和方法使用计算机1210激活分配给确定虚拟输入区域的相应功能。计算机1210可以选择性编程为忽略与具有非优先级标签的其他虚拟输入区域的后续用户交互，直到相应功能已停用或完成为止。
举图11中虚拟输入区域1105E1(在巡航控制下加速车辆)为非限制性示例，用于加速的虚拟输入区域1105E1优先于某些其他虚拟输入区域。对于一次或多次触摸1120在虚拟输入区域1105A、1105C、1105D之内和之间的有效定位1125，虚拟触摸区域1105E1具有优先级，虚拟输入区域1105A、1105C和1105D均具有存储于计算机存储器中相对于虚拟输入区域1105E1的非优先级按钮标签。某一实施例中，上述系统配置为以电子或视觉方式将确定虚拟输入区域1105E1的状态相对于非优先级功能1105A、1105C、1105D锁定为活动状态。然后，计算机通过将区域1133内的相关虚拟输入区域相对于确定虚拟输入区域1105E1记录为非优先级输入来更新存储于存储器中的用户界面1100的地图的当前使用版本(如主地图的工作副本)。
图12示出了旨在通过虚拟输入区域1105E1加速车辆的用户交互的不同立体图。值得注意，本非限制性示例中，优先级关系提供了不同的功能。用于取消巡航控制的虚拟输入区域1105B将相对于虚拟输入区域1105E1具有优先级关系。任何指示用户需要关闭巡航控制的触摸都会覆盖虚拟输入区域1105E1处指示加速的先前触摸。这种情况下，加速触摸区域(即虚拟输入区域1105E1)具有存储于计算机化存储器中相对于用于关闭巡航控制的虚拟输入区域1105B的非优先级标签。图12示出了用于处理此设置的非限制性示例。
将加速虚拟触摸区域1105E1视为相对于用于取消巡航控制的虚拟输入区域1105B具有非优先级标签，用户触摸区域1105E1可以将确定虚拟输入区域1105E1的状态锁定为活动。然后，计算机通过扩展优先于确定虚拟输入区域1105E1的相关虚拟输入区域1105B来更新用户界面1100的已存储虚拟工作地图。扩展虚拟输入区域1200可以采用编程到软件的任何形状，目标是在用户界面上跟踪有效定位1125。只要第一用户交互(例如，虚拟输入区域1105E1处的触摸)显现达到力阈值的连续测力值，计算机就会不断更新与用户界面的后续用户交互的有效定位1125。如优先级虚拟输入区域1105B的扩展区域1200所示，如果有效定位1125移动进入扩展虚拟输入区域1200，则本实施例的计算机化操作会将确定虚拟输入区域(本例为用于加速的虚拟输入区域1105E1)的状态更改为禁用并将扩展虚拟输入区域1200的更新状态锁定为活动。如果扩展虚拟输入区域1200中显现同时或后续的用户输入1120，则最终结果是停用加速操作，激活了取消巡航控制功能。换言之，可以更改触摸面板120上可用的相关联虚拟输入区域1105B和1105E1内的用户交互，并对其进行调整来解释所有虚拟输入区域的各个子集之间的优先级关系。
图13所示的某一实施例中，不限制本公开的前提下，只要与触摸面板120的第一用户交互1120为计算机提供确定虚拟输入内的连续测力值(即，满足上述力阈值要求的触摸)，计算机和相关联的软件就继续更新与用户界面120或用户界面120上的后续用户交互的有效定位1125(即，三角测量依序或同时触摸的有效定位1125)。可以通过使用测力值计算虚拟坐标空间中的一系列坐标来完成更新用户交互的有效定位1125，其中随着坐标平均值随测力值而变化，有效定位1125在地图内移动。计算机通过使用测力值计算平均坐标来计算有效定位1125和更新的有效定位1126。一些实施例中，平均坐标为对应于用户界面地图的X坐标和Y坐标以及对应于X位置和Y位置处平均力的Z坐标。
图13的示例中，两个虚拟输入区域1105A和1105C在计算机存储器中处于预编程的关系，具有实施自动化虚拟助手的区域，采用优先于虚拟输入区域1105C内扬声器音量功能的虚拟输入区域1105A来实施自动化虚拟助手。本非限制性示例中，因触摸事件导致第一有效定位1124处于命令区域内，扬声器音量按钮最初显现为活动。如图13所示，附近的虚拟输入区域可以相互具有优先级关系或非优先级关系。例如，激活语音命令(包括紧急求助语音命令)虚拟助手的虚拟输入区域1105A将优先于仅更改车厢内扬声器音量的虚拟输入区域1105C。本非限制性示例中，在第一触摸事件1120建立第一有效定位1124并激活虚拟输入区域1105C内的扬声器控制后，计算机更新用户界面1100的工作地图，以扩展优先级虚拟输入区域1105A包括所示的更大激活区域作为扩展虚拟输入区域为1300。此后，计算机跟踪触摸面板120上的触摸事件，如果有效定位1125、1126移动进入扩展虚拟输入区域1300(根据与某个虚拟输入区域(例如但不限于虚拟输入区域1105A)的优先关系确定)，则计算机将首先触摸的确定虚拟输入区域1105C的状态更改为禁用，并将用户界面1100的更新或工作地图中绘制的扩展虚拟输入区域1300的更新状态锁定为活动。换言之，当确定虚拟输入区域1105C已确定为接收到连续用户触摸时，本公开方法和系统利用跟踪操作来确定更新的有效定位1125、1126。如果有效定位1124、1125、1126移动进入扩展虚拟输入区域1300，只要确定虚拟输入区域呈活动状态，本公开方法和系统就会将确定虚拟输入区域1105C的状态更改为禁用并将触发优先级虚拟输入区域1105功能的扩展虚拟输入区域1300的更新状态锁定为活动。通过这种方式，计算机和相关联的控制系统可以解释任何重复、同时或后续的用户触摸1120来产生预编程的可预测结果，该结果考虑到最谨慎地使用车辆功能。本文所述的预编程算法允许上述系统实施当前活动虚拟输入区域相关联的特定功能，适当的功能将同时考虑到人机界面处的用户指令和用户界面处的当前触摸面板地图的最安全版本。
本文所述的方法和系统还配置有适当的算法来解释用户交互发生情况，只要确定虚拟输入区域1105E1呈活动状态即可，如图11至图14所示。换言之，一旦虚拟输入区域1105E1已锁定为活动，即使过去一定时间后才与触摸面板120发生下一次用户交互，上述系统也可以继续跟踪后续用户交互的有效定位1124、1125、1126的步骤。因此，一种用于控制车辆中用户界面的系统可以包括计算机，该计算机具有处理器和存储器，存储器在虚拟坐标空间中存储用户界面地图，其中该地图将用户界面1100划分为对应于计算机实施功能的虚拟输入区域1105A、1105B、1105C、1105D、1105E。多个力传感器420A、420B、420C连接到用户界面并与计算机进行电子通信，以在用户交互期间将来自施力的测力值传输到用户界面，如通过触摸1120。存储器存储有执行步骤的计算机实施指令，这些步骤包括但不限于使用处理器和测力值来计算用户交互在用户界面1100的地图上的有效定位1124、1125、1126以及确定有效定位所处的虚拟输入区域1105A、1105B、1105C、1105D、1105E1、1105E2。采用相对于其他虚拟输入区域的优先级按钮标签或非优先级按钮标签来标记确定虚拟输入区域。对于优先级按钮标签，本公开实施例使用计算机实施分配给确定虚拟输入区域的相应功能。对于非优先级按钮标签，上述实施例将可选地配置为将确定虚拟输入区域(例如，虚拟输入区域1105E1)的状态锁定为活动，采用优先于确定虚拟输入区域的相关虚拟输入区域的相应扩展虚拟输入区域1400来更新用户界面1100的地图，只要确定虚拟输入区域1105E1呈活动状态就更新与用户界面的用户交互的有效定位1124、1125、1126、1127。如果有效定位1124、1125、1126、1127移动进入与所识别的优先级按钮标签相关联的扩展虚拟输入区域1400，则上述系统和方法包括：将确定虚拟输入区域1105E1的状态更改为禁用，并将扩展虚拟输入区域1400的更新状态锁定为活动，本非限制性示例中，这样会一并取消巡航控制。值得注意，在图14中，某些情况下可以将扩展虚拟输入区域1400编程为包括实际上处于最初非优先级虚拟输入区域1105E1内的区域。如上所述，许多存储机制和数据结构可用于计算机访问用户界面地图和虚拟输入区域地图，并存储数据库或对应或相关虚拟输入区域之间或者单个虚拟输入区域和相应其他虚拟输入区域之间的优先级关系和非优先级关系的其他记录。
另一实施例中，一种从同时施加到基于力的触摸界面的多个输入中识别优先级输入的计算机实施方法包括：接收与基于力的用户界面1100的第一区域1105E1的第一用户交互相关联的第一触摸值1124，该第一触摸值1124包括指示触摸界面的第一区域内XY位置的信息以及第一用户交互在Z方向上的力大小。计算机实施方法包括：检查存储于计算机上的数据库，以识别第一区域1105E1与触摸界面1100上至少一个额外区域1105B之间预先标记的优先级关系或非优先级关系。通过使用上述存储于存储器中的地图，计算机配置为扩展任何所识别的相对于第一区域具有优先级标签的额外区域。某一非限制性示例中，这将包括扩展取消巡航控制的优先级虚拟输入区域1105B，与巡航控制下加速车辆的虚拟输入区域1105E1相比，巡航控制功能为优先级功能。通过接收第二触摸值1125、1126、1127，以电子方式警示计算机将有效定位与第二用户交互相关联，因为第二触摸值包括指示触摸界面上XY位置的信息以及第二用户交互在Z方向上的力大小，其中触摸界面的第二用户交互1125的XY位置与触摸界面1100的第一区域1105E1的XY位置间隔开。响应于确定与第二接触值相关联的XY位置处于具有优先级标签的扩展区域1200、1300、1400内并且第一触摸值尚未中断，计算机实施具有优先级标签的扩展区域相关联的功能。某一非限制性实施例中，本公开计算机化方法设想了相比优先级关系与非优先级关系更模糊的情况。响应于确定与第二触摸值1126相关联的XY位置处于第一虚拟输入区域(即1105E1)内或与数据库中关系不对应的额外区域内，计算机则简单实施第一触摸值相关联的功能。
本公开涵盖了许多具有上述结构、硬件、步骤和算法组合的实施例。更新触摸面板120和/或用户界面1100的地图允许本公开实施例通过扩展触摸面板120的区域来实施安全预防措施，触摸面板120的区域预编程为发起优先级功能，从而若发生错位触摸则优先级触摸区域很可能捕获触摸面板120上无意或错位的触摸。这允许本公开方法和系统从同时施加到基于力的用户界面1100的多个输入中确定优先级输入。
某一实施例中，上述系统接收在基于力的触摸界面(即用户界面1100)的第一区域中的第一用户交互(如触摸1120)相关联的第一触摸值，该第一触摸值包括指示触摸界面的第一区域内XY位置的信息以及第一用户交互在Z方向上的力大小。然后，上述方法和系统实施例检查存储于计算机1210上的数据库1205，以识别第一区域与用户界面1100上至少一个额外区域之间预先标记的优先级关系或非优先级关系。一旦将额外区域识别为优先级区域(即，计算机记录中呈现为相对于第一区域具有优先级标签)，上述实施例在触摸界面上扩展该优先级区域(例如，图13中的附图标记1300)。上述方法和系统配置为接收与第二用户交互相关联的第二触摸值。第二触摸值包括指示用户界面1100上XY位置的信息以及第二用户交互在Z方向上的力大小，其中用户界面的第二用户交互的XY位置与触摸界面的第一区域的XY位置间隔开。响应于确定与第二接触值相关联的XY位置处于具有优先级标签的扩展区域1300内并且第一触摸值尚未中断，上述方法和系统配置为实施具有优先级标签的扩展区域相关联的功能。值得注意，中断第一触摸值本质上意味着与触摸界面的用户交互已一并删除，或者用户交互相关联的力未达到指示真实触摸事件的阈值。响应于确定与第二触摸值相关联的XY位置处于第一区域内或与数据库中关系不对应的额外区域内，则实施第一触摸值相关联的功能。
可以借助图15所示的设备来使用上文结合图1至图14所述的实施方式，该设备实施如本文所述采用与传感器1205进行电子通信的电子控制单元(“ECU”)1200激活的计算机化方法。特别地，上述设备(包括成像仪和光谱仪)与计算机处理器进行通信，该计算机处理器配置为处理接收到的电信号的一个或多个特性和/或配置文件。举例而言，本公开不限于任何特定硬件或软件的前提下，图15示出了根据某一实施方式的本公开系统的框图。
ECU 1200可以包括计算单元1225、系统时钟1245、输出模块1250和通信硬件1260。计算单元1225的最基本形式可以包括处理器1230和系统存储器1240。处理器1230可以是标准可编程处理器，其执行传感器系统1200的操作必需的算术和逻辑操作。处理器1230可配置为执行有形计算机可读介质中编码的程序代码。例如，处理器1230可以执行存储于系统存储器1240(可以是易失性或非易失性存储器)中的程序代码。系统存储器1240仅作有形计算机可读介质的一个示例。一方面，计算单元1225可视为诸如固件等集成器件。有形计算机可读介质的其他示例包括软盘、CD-ROM、DVD、硬盘驱动器、闪存或任何其他机器可读存储介质，其中程序代码加载到机器(如处理器1230)并由机器执行时，该机器成为实践本公开主题的装置。
可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以例如是但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体的系统、装置、设备或上述任何适当组合。计算机可读存储介质的具体示例(非穷举清单)包括下列各项：具有一条或多条电线的电气连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式致密盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储设备、磁性存储设备或上述任何适当组合。本文背景下，计算机可读存储介质可以是任何有形介质，其可以包含或存储指令执行系统、装置或设备使用或相关的程序。
计算机可读信号介质可以包括传播数据信号，计算机可读程序代码例如以基带或作为一部分载波嵌入该传播数据信号中。这种传播信号可以采用多种形式中的任何形式，包括但不限于电磁、光学或上述任何合适组合。计算机可读信号介质可以是有别于计算机可读存储介质并可传递、传播或传输指令执行系统、装置或设备使用或相关程序的任何计算机可读介质。
可以使用任何适当的介质(包括但不限于无线、有线、光纤电缆、RF等或上述任何合适组合)来传输计算机可读介质上体现的程序代码。
用于执行本发明各方面操作的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言的任何组合来编写，包括面向对象的编程语言(如Java、Smalltalk、C++等)和常规程式编程语言(如C语言或类似编程语言)。程序代码可以完全在用户计算机上执行、部分在用户计算机上执行、作为独立软件包执行、部分在用户计算机上而部分在远程计算机上执行或者完全在远程计算机或服务器上执行。后一种情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络连接到车辆计算机，上述网络包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或者可以与外部计算机建立连接(例如，通过使用因特网服务提供商的因特网)。
这些计算机程序指令也可存储在计算机可读介质中，它们可指导计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备以特定方式工作，使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括指令的制品，这些指令可实施流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作。
这些计算机程序指令也可以加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以引起在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行一系列操作步骤，以生成计算机实施过程，使得计算机或其他可编程装置上执行的指令提供实施流程图和/或框图中一个或多个框指定功能/动作的过程。
本文使用的术语仅为描述具体实施方式，而不旨在对本发明加以限制。如本文所述，单数形式也旨在包含复数形式，除非上下文另作明确说明。应进一步理解的是，术语“包括”和/或“包含”当用于本说明中时，明确了所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
所附权利要求中的全部手段或步骤与功能要素的对应结构、材料、动作及等同物旨在包括用于与具体要求保护的其他要素相组合地执行功能的任何结构、材料或动作。本发明说明书旨在举例说明和描述目的，而非穷举或局限于本发明采取本文公开的形式。在不背离本发明范围和精神的前提下，本领域技术人员会清楚明了许多修改和更改。上述实施方式的选择和描述旨在最清楚地解释本发明的原理和实际应用，使本领域其他普通技术人员易于理解本发明，从而各种修改下的各种实施方式适合本公开设想的特定用途。
本领域技术人员应当清楚的是，可以对本公开在基于力的多功能触觉开关面板中锁定检测到触摸位置的系统和方法作出各种修改和更改。考虑到本公开说明书和实际应用，本领域技术人员会清楚明了本公开的其他实施例。本公开说明书和示例仅作示例，其真实范围由所附权利要求及其等效方案表示。

Claims (20)

1.一种用于控制车辆中用户界面的系统，所述系统包括：
计算机，包括处理器和存储器，所述存储器在虚拟坐标空间中存储用户界面地图，其中，所述地图将所述用户界面划分为与所述计算机实施的功能相对应的虚拟输入区域；
多个力传感器，连接到所述用户界面，并与所述计算机进行电子通信，以在从第一用户交互开始的一系列用户交互期间将来自施力的测力值传输到所述用户界面；
其中，所述存储器存储执行步骤的计算机实施指令，所述步骤包括：
使用所述处理器和所述测力值来计算用户交互在所述用户界面地图上的有效定位；
确定所述有效定位所处的虚拟输入区域；
采用相对于其他虚拟输入区域的优先级按钮标签或非优先级按钮标签来标记确定虚拟输入区域；
对于所述优先级按钮标签，使用所述计算机来激活分配给所述确定虚拟输入区域的相应功能；
对于所述非优先级按钮标签：
将所述确定虚拟输入区域的状态锁定为活动；
通过扩展优先于所述确定虚拟输入区域的相关虚拟输入区域来更新所述用户界面地图；
只要第一用户交互包括连续测力值，更新与所述用户界面的后续用户交互的有效定位；
如果所述有效定位移动到扩展虚拟输入区域内，则将所述确定虚拟输入区域的状态更改为禁用，并将所述扩展虚拟输入区域的更新状态锁定为活动。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括：对于所述优先级按钮标签，忽略与具有非优先级标签的其他虚拟输入区域的后续用户交互，直到已停用或完成所述相应功能为止。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括：实施与活动的虚拟输入区域相关联的某项功能。
4.根据权利要求1所述的系统，还包括：通过使用所述测力值计算所述虚拟坐标空间中的一系列坐标来更新所述用户交互的有效定位，其中，随着所述坐标的平均值随所述测力值而变化，所述有效定位在所述地图内移动。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述计算机通过使用所述测力值计算平均坐标来计算所述有效定位和更新的有效定位。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述平均坐标为对应于所述用户界面地图的X坐标和Y坐标以及对应于X位置和Y位置处平均力的Z坐标。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述连续测力值高于阈值力值。
8.一种用于控制车辆中用户界面的系统，所述系统包括：
计算机，包括处理器和存储器，所述存储器在虚拟坐标空间中存储用户界面地图，其中，所述地图将所述用户界面划分为与所述计算机实施的功能相对应的虚拟输入区域；
多个力传感器，连接到所述用户界面并与所述计算机进行电子通信，以在用户交互期间将来自施力的测力值传输到所述用户界面；
其中，所述存储器存储执行步骤的计算机实施指令，所述步骤包括：
使用所述处理器和所述测力值来计算用户交互在所述用户界面地图上的有效定位；
确定所述有效定位所处的虚拟输入区域；
采用相对于其他虚拟输入区域的优先级按钮标签或非优先级按钮标签来标记确定虚拟输入区域；
对于所述优先级按钮标签，使用所述计算机实施分配给所述确定虚拟输入区域的相应功能；
对于所述非优先级按钮标签：
将所述确定虚拟输入区域的状态锁定为活动；
采用优先于所述确定虚拟输入区域的相关虚拟输入区域的相应扩展虚拟输入区域来更新所述用户界面地图；
只要所述确定虚拟输入区域具有活动状态，更新与所述用户界面的用户交互的有效定位；
如果所述有效定位移动进入与所识别的优先级按钮标签相关联的扩展虚拟输入区域，则将所述确定虚拟输入区域的状态更改为禁用，并将所述扩展虚拟输入区域的更新状态锁定为活动。
9.根据权利要求1所述的系统，还包括：实施与活动的虚拟输入区域相关联的某项功能。
10.根据权利要求1所述的系统，还包括：通过使用所述测力值计算所述虚拟坐标空间中的一系列坐标来更新所述用户交互的有效定位，其中，随着所述坐标的平均值随所述测力值而变化，所述有效定位在所述地图内移动。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述计算机通过使用所述测力值计算平均坐标来计算所述有效定位和更新的有效定位。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述平均坐标为对应于所述用户界面地图的X坐标和Y坐标以及对应于X位置和Y位置处平均力的Z坐标。
13.一种选择基于力的触摸界面相关联的活动输入区域的计算机实施方法，所述触摸界面划分为存储于计算机中地图上的虚拟输入区域，所述方法包括：
检测与触摸界面的第一虚拟输入区域内第一用户交互相关联的第一触摸值，所述第一触摸值包括指示XY位置的信息和所述第一用户交互在Z方向上的力大小；
将所述第一虚拟输入区域标记为优先级区域或非优先级区域；
对于优先级区域，实施优先级功能并忽略对应非优先级区域中的后续用户交互；
对于非优先级区域，在用户界面上确定相关联的优先级区域，并在存储于所述计算机中的用户界面地图上形成虚拟扩展的优先级区域；
只要所述第一触摸值尚未中断，对于与所述触摸界面的后续用户交互，更新与所述用户界面累积用户交互的有效定位；
只要所述有效定位保持在所标记的非优先级区域内，实施相关联的非优先级功能；
对于所标记的优先级区域内的任何有效定位，禁用所述非优先级区域和所述相关联的非优先级功能，并将所述优先级区域和优先级功能锁定为活动状态。
14.根据权利要求13所述的计算机实施方法，其中，中断所述第一触摸值包括：删除与所述触摸界面的用户交互。
15.根据权利要求13所述的计算机实施方法，还包括：通过在所述计算机中存储形成所述用户界面的离散位置的相应X坐标和Y坐标以及将所述X坐标和Y坐标分组定义所述触摸界面上的多个虚拟输入区域来形成所述用户界面地图。
16.根据权利要求15所述的计算机实施方法，还包括：在数据库中存储对应虚拟输入区域之间的优先级关系和非优先级关系。
17.根据权利要求16所述的计算机实施方法，还包括：建立对应虚拟输入区域的相应配对之间的优先级关系和非优先级关系。
18.根据权利要求16所述的计算机实施方法，还包括：与单个虚拟输入区域建立多个优先级关系。
19.一种从同时施加到基于力的触摸界面的多个输入中识别优先级输入的计算机实施方法，包括：
接收与基于力的触摸界面的第一区域的第一用户交互相关联的第一触摸值，所述第一触摸值包括指示所述触摸界面的第一区域内XY位置的信息以及所述第一用户交互在Z方向上的力大小；
检查存储于计算机上的数据库以识别所述第一区域与所述触摸界面上至少一个额外区域之间预先标记的优先级关系或非优先级关系；
扩展任何所识别的相对于所述第一区域具有优先级标签的额外区域；
接收与第二用户交互相关联的第二触摸值，所述第二触摸值包括指示所述用户界面上XY位置的信息以及所述第二用户交互在Z方向上的力大小，其中，所述触摸界面的第二用户交互的XY位置与所述触摸界面的第一区域的XY位置间隔开；
响应于确定与所述第二触摸值相关联的XY位置处于具有优先级标签的扩展区域内并且所述第一触摸值尚未中断，实施与具有优先级标签的扩展区域相关联的功能。
20.根据权利要求19所述的计算机实施方法，还包括：响应于确定与所述第二触摸值相关联的XY位置处于所述第一区域内或与所述数据库中关系不对应的不同区域内，则实施与所述第一触摸值相关联的非优先级功能。
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