CN116997882A - 使用超声的手握部位检测 - Google Patents

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奥克塔维奥·蓬斯马德里加
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Abstract

描述了使用超声来实现手握部位检测的技术和装置。特别地，超声波传感器(202)确定用户的手抓握用户设备(102)的部位。在抓握用户设备(102)的同时，手产生附加的孔隙区域，其放大由超声波传感器(202)的、接近用户的手的一个或多个换能器(214)接收到的超声波信号。通过分析接收到的超声波信号的振幅(或功率)，超声波传感器(202)能够检测用户的手是否接近特定换能器(214)。在一些实施方式中，超声波传感器(202)利用存在于用户设备(102)内的扬声器和/或麦克风。以这种方式，超声波传感器(202)能够具有相对小的占用空间并且可装进空间受限的设备内。

Description

使用超声的手握部位检测
背景技术
用户的抓握影响用户能够与计算设备的接口交互的程度。一些抓握能够使得更容易地访问显示器的顶部或底部部分。其它抓握能够使用户更容易地执行复杂手势，诸如双指捏放来放大或缩小。又一些抓握能够导致用户意外地遮蔽射频天线或相机。此外，用户的抓握能够随时间改变。在不知道如何握持计算设备的情况下，计算设备不能实现原本能够改善针对各种不同手握的用户体验的特征。
发明内容
描述了使用超声波实现手握(hand-grip)部位检测的技术和装置。特别地，超声波传感器确定用户的手抓握用户设备的部位。在抓握用户设备的同时，手产生附加的孔隙(aperture)区域，其放大由超声波传感器的、接近用户的手的一个或多个换能器接收到的超声信号。通过分析接收到的超声信号的振幅(或功率)，超声波传感器能够检测用户的手是否接近特定换能器。在一些实施方式中，超声波传感器利用存在于用户设备内的扬声器和/或麦克风。以这种方式，超声波传感器能够具有相对较小的占用空间并且可装进空间受限的设备内。
下面描述的各方面包括由超声波传感器执行的用于使用超声的手握部位检测的方法。方法包括使用超声波传感器来发射超声波发射信号。方法还包括经由超声波传感器的第一换能器接收第一超声波接收信号。第一超声波接收信号包括超声波发射信号的第一版本。方法附加地包括经由超声波传感器的第二换能器接收第二超声波接收信号。第二超声波接收信号包括超声波发射信号的第二版本。方法还包括将第一超声波接收信号的功率电平与第二超声波接收信号的功率电平进行比较。基于该比较，方法还包括确定用户在包括超声波传感器的用户设备上的抓握的部位。
下面描述的各方面还包括一种装置，该装置包括被配置为执行所述方法中的任一个的超声波传感器。
下面描述的各方面包括计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括计算机可执行指令，该计算机可执行指令响应于处理器的施行而使得超声波传感器执行所述方法中的任一个。
下面描述的各方面还包括一种系统，该系统具有用于使用超声执行手握部位检测的装置。
附图说明
参照下面的附图描述用于使用超声的手握部位检测的装置以及实现使用超声的手握部位检测的技术。在各附图中使用相同的附图标记来指代相同的特征和部件：
图1图示了其中能够实现使用超声的手握部位检测的示例环境；
图2图示了作为用户设备的一部分的示例超声波传感器；
图3图示了用于手握部位检测的示例超声波传感器；
图4图示了由手握部位检测器实现的用于使用超声的手握部位检测的示例方案；
图5图示了用户设备的扬声器和麦克风的示例位置；
图6图示了示例抓握和由执行使用超声的手握部位检测的超声波传感器检测到的距离-功率廓线；
图7图示了另一示例抓握和由执行使用超声的手握部位检测的超声波传感器检测到的其它距离-功率廓线；
图8图示了附加示例抓握和由执行使用超声的手握部位检测的超声波传感器检测到的附加距离-功率廓线；
图9图示了用于执行能够进行使用超声的手握部位检测的超声波传感器的操作的示例方法；以及
图10图示了示例计算系统，该计算系统包含了能够实现执行使用超声的手握部位检测的超声波传感器，或者其中可以实现支持该超声波传感器的使用的技术。
具体实施方式
概述
用户的抓握影响用户能够与计算设备的接口交互的程度。一些抓握能够更容易地访问显示器的顶部或底部部分。其它抓握能够使用户更容易地执行复杂手势，诸如双指捏放来放大或缩小。又一些抓握能够导致用户意外地遮蔽射频天线或相机。此外，用户的抓握能够随时间改变。在不知道计算设备如何被握持的方式的情况下，计算设备无法实现原本能够改善针对各种不同手握的用户体验的特征。
为了检测用户的抓握，一些技术在计算设备内集成了附加传感器。示例技术使用分布在计算设备周围的多个传感器来检测用户的手的部位。这些传感器能够包括振动传感器或接近度检测器，诸如电容传感器。为了检测各种用户抓握，能够使用大量的这些传感器。这能够产生显著的占用空间，这对于集成在小型移动设备内能够是具有挑战性的。其它传感器，诸如惯性传感器，能够检测计算设备正在被握持但是不能确定用户的抓握的部位。
为了解决这些问题，该文档描述了使用超声实现手握部位检测的技术和设备。特别地，超声波传感器确定用户的手抓握用户设备的部位。在抓握用户设备的同时，手产生附加的孔隙区域，其放大由超声波传感器的、接近用户的手的一个或多个换能器接收到的超声信号。通过分析接收到的超声信号的振幅(或功率)，超声波传感器能够检测用户的手是否接近特定换能器。在一些实施方式中，超声波传感器利用存在于用户设备内的扬声器和/或麦克风。以这种方式，超声波传感器能够具有相对较小的占用空间并且可装进空间受限的设备内。
示例环境
图1图示了其中能够实现手握部位检测的示例环境100。在环境100中，用户104使用特定抓握106来握持用户设备102。在这种情况下，用户104将用户设备102定向在纵向(portrait)定向，并且用户104的手抓握用户设备102的底部部分。随着时间的推移，抓握106能够改变。例如，当用户设备102处于纵向定向的同时，用户104的手能够抓握用户设备102的中间部分或顶部部分。作为另一示例，用户104能够将用户设备102定向在横向(landscape)定向，并且用户104的双手能够抓握用户设备102的侧面。
用户设备102使用超声来检测用户104抓握用户设备102的部位，如关于图2和3进一步描述。利用这种知识，用户设备102能够改善用户体验和用户设备102的性能。作为第一示例，用户设备102定制在用户设备102的显示器上呈现的提示108的位置。特别地，提示108更靠近用户104的手被定位以使得用户104更容易与提示108交互。提示108能够包括内容或控件。示例内容能够包括网页或文本文档。示例控件能够包括与应用相关联的控件(例如，停止定时器，接受电话呼叫，回复文本消息)或虚拟键盘。通常，用户设备102能够基于用户104的抓握106的部位来动态地优化用户界面。
作为第二示例，用户设备102启用处于与抓握106相关联的位置的触觉传感器110。可选地，用户设备102能够基于用户104的抓握106而禁用处于用户104不太可能感受到的位置的其它触觉传感器(例如，在用户设备102的顶部附近的触觉传感器)。以这种方式，用户设备102能够激活可能由用户104感受到的触觉传感器并且停用不太可能由用户104感受到的其它触觉传感器。
作为第三示例，用户设备102能够基于抓握106来改变用户设备102内的其他部件的操作以改善性能。这些部件能够包括射频部件、音频部件、相机或其它传感器。示例射频部件包括无线通信模块(例如，用于蜂窝、蓝牙TM、超宽带(UWB)或Wi-FITM通信)、全球导航卫星系统(GNSS)或雷达系统。为了基于抓握106的部位来改善射频部件的性能，用户设备102能够响应于确定抓握106不接近用于传输射频信号112的天线而增加用于传输射频信号112的传输功率电平。用户设备102还能够将射频部件配置为使用未遮挡天线，而不是被抓握106至少部分地遮挡的天线。
示例音频部件能够包括扬声器或麦克风。在抓握106遮蔽一个或多个扬声器的情况下，用户设备102能够调整扬声器的操作以在扬声器被部分遮蔽的同时增强音频质量。附加地，如果用户104的抓握106覆盖相机或另一传感器，则用户设备102能够向用户104通知这种遮蔽。作为响应，用户104能够改变他们的抓握106以使该部件能够正常操作。
在其它示例中，用户设备102能够响应于检测到用户104的抓握106而激活其它过程或其它传感器。例如，用户设备102能够触发相机以打开并且激活面部认证。以这种方式，用户设备102能够增加响应性以改善用户体验。用户设备102还能够向用户104提供关于抓握106的信息。例如，用户设备102能够提供人体工程学建议以改进抓握106。参考图2进一步描述用户设备102。
图2图示了作为用户设备102的一部分的超声波传感器202。用户设备102被图示有各种非限制性示例设备，包括台式计算机102-1、平板计算机102-2、膝上型计算机102-3、电视102-4、计算手表102-5、家庭自动化和控制系统102-6、游戏系统102-7、微波炉102-8和车辆102-9。还可以使用其他设备，诸如家庭服务设备、智能恒温器、安全相机、婴儿监视器、Wi-FiTM路由器、无人机、触控板、绘图板、上网本、电子阅读器、墙壁显示器和另一家用电器。应注意，用户设备102能够是可穿戴的、不可穿戴但可移动的、或者相对不可移动的(例如，台式计算机和电器)。超声波传感器202能够用作独立超声波传感器或与许多不同的设备或外围设备一起使用或嵌入其中，诸如嵌入在控制家用电器和系统的控制面板中、在汽车中或作为膝上型计算机的附件。
用户设备102包括一个或多个计算机处理器204和至少一个计算机可读介质206，该计算机可读介质206包括存储器介质和存储介质。体现为在计算机可读介质206上的计算机可读指令的应用和/或操作系统(未示出)能够由计算机处理器204施行以提供本文描述的一些功能性。计算机可读介质206还包括应用208或设置，其基于由超声波传感器202提供的关于用户104的抓握106的信息来执行操作。
用户设备102还能够包括网络接口210以用于通过有线、无线或光网络传送数据。例如，网络接口210可以通过局域网(LAN)、无线局域网(WLAN)、个人区域网(PAN)、有线区域网(WAN)、内联网、互联网、对等网络、点对点网络、网状网络等传送数据。用户设备102还可以包括显示器(未示出)。
超声波传感器202包括通信接口210以将超声波传感器数据传输到远程设备，但当超声波传感器216被集成在用户设备102内时不需要用到该通信接口210。通常，由通信接口220提供的超声波传感器数据具有应用208可使用的格式。超声波传感器数据能够包括关于超声波传感器202是否检测到用户104的抓握106和/或用户104的抓握106的部位的信息。
超声波传感器202包括至少一个换能器214，其能够将电信号转换成声波。换能器214还能够检测声波并且将声波转换成电信号。这些电信号和声波可以包括超声波范围或听觉范围中的频率，它们中的任何一个都可以用于检测用户存在。
换能器214用来生成超声波信号的频谱(例如，频率范围)能够包括从听觉范围的低端到超声波范围的高端(20赫兹(Hz)到2兆赫兹(MHz))的频率或者包括在超声波范围(20千赫兹(kHz)到2MHz)内的频率。在一些情况下，该频谱能够被分为具有类似或不同带宽的多个子频谱。例如，不同的频率子频谱可以包括30至500kHz、30至70kHz、80至500kHz、1至2MHz、20至24kHz、24至48kHz、26至29kHz、31至34kHz、或者33至36kHz。
这些频率子频谱能够是连续的或不连续的，并且传输的信号能够在相位和/或频率上被调制。为了实现相干性，换能器214可以使用具有相同带宽的多个频率子频谱(连续的或不连续的)来生成多个超声波信号，这些超声波信号被同时或在时间上分开传输。在一些情况下，可以使用多个连续频率子频谱来传输单个超声波信号，从而使得超声波信号能够具有宽带宽。
在示例实施方式中，超声波传感器202的换能器214具有单站(monostatic)拓扑。利用这种拓扑，换能器214能够将电信号转换成声波并且将声波转换成电信号(例如，能够传输或接收超声波信号)。示例单站换能器可以包括压电换能器、电容式换能器和使用微机电系统(MEMS)技术的微机械超声波换能器(MUT)。
替选地，换能器214能够使用双站(bistatic)拓扑来实现，其包括位于用户设备102上的不同位置处的多个换能器。在此情况下，第一换能器将电信号转换成声波(例如，传输超声波信号)，并且第二换能器将声波转换成电信号(例如，接收超声波信号)。示例双站拓扑能够使用用户设备102的至少一个扬声器和至少一个麦克风来实现。扬声器和麦克风能够专用于超声波传感器202的操作。替选地，扬声器和麦克风能够由用户设备102和超声波传感器202这两者共享。
超声波传感器202包括至少一个模拟电路216，其包括用于在模拟域中调节电信号的电路系统和逻辑。模拟电路216能够包括用于生成和修改电信号的开关、波形生成器、模数转换器、放大器、滤波器、混频器以及移相器。在一些实施方式中，模拟电路216包括与扬声器或麦克风相关联的其他硬件电路系统。
超声波传感器202还包括一个或多个系统处理器218和至少一个系统介质220(例如，一个或多个计算机可读存储介质)。系统处理器218处理数字域中的电信号。系统介质220包括手握部位检测器222。手握部位检测器222能够使用硬件、软件、固件或其组合来实现。在此示例中，系统处理器218实现手握位置检测器222。手握位置检测器222处理来自换能器214的响应(例如，电信号)以确定用户104的抓握106的部位。特别地，手握部位检测器222分析从多个换能器214在相对靠近换能器214的距离处接收到的功率，以估计用户104的手的相对位置。相对位置能够用于区分不同类型的抓握。
在一些实施方式中，用户设备102能够执行用于不使用超声来检测手握部位的其它技术或使用用于不使用超声来检测手握部位的其他传感器。在这种情况下，超声波传感器202能够验证使用这些其它技术确定的结果以进一步增加置信度。参照图3进一步描述超声波传感器202。
图3图示了超声波传感器202的示例实施方式。在所描绘配置中，超声波传感器202包括换能器214、模拟电路216和系统处理器218。模拟电路216耦合在换能器214与系统处理器218之间。模拟电路216包括发射器302和接收器304。发射器302包括耦合到系统处理器218的波形生成器306。尽管未示出，发射器302能够包括一个或多个发射信道。接收器304包括多个接收信道308-1至308-M，其中M表示正整数。接收信道308-1至308-M耦合到系统处理器218。
换能器214使用双站拓扑来实现，其包括至少一个扬声器和至少一个麦克风。在所描绘配置中，换能器214包括多个扬声器310-1至310-S以及多个麦克风312-1至312-M，其中S表示正整数。扬声器310-1至310-S耦合到发射器302，并且麦克风312-1至312-M耦合到接收器304的相应接收信道308-1至308-M。
尽管图3中的超声波传感器202包括多个扬声器和多个麦克风，但超声波传感器202的其他实施方式能够包括单个扬声器和单个麦克风、单个扬声器和多个麦克风、多个扬声器和单个麦克风、或者能够发射和/或接收的其他类型换能器。在一些实施方式中，扬声器310-1至310-S和麦克风312-1至312-M也能够用听觉信号操作。例如，用户设备102能够通过扬声器310-1至310-S播放音乐并且使用麦克风312-1至312-M检测用户104的语音。
在传输期间，发射器302将电信号传递到扬声器310-1至310-S，其分别发出超声波发射信号314-1至314-S。特别地，波形生成器306生成电信号，这些电信号能够具有类似的波形(例如，类似的振幅、相位和频率)或不同的波形(例如，不同的振幅、相位和/或频率)。波形生成器306还可以将电信号传送给系统处理器218以用于数字信号处理。超声波发射信号314-1至314-S可以被或可以不被对象(例如，用户104)反射。
在接收期间，麦克风312-1至312-M分别接收超声波接收信号316-1至316-M。超声波接收信号316-1至316-M与超声波发射信号314-1至314-S之间的相对相位差、频率和振幅可能由于超声波发射信号314-1至314-S与附近对象(例如，用户104的手)或外部环境(例如，路径损耗和噪声源)的交互而变化。超声波接收信号316-1至316-M表示从扬声器310-1至310-S之一传播到麦克风312-1至312-M之一的超声波发射信号的版本。
系统处理器218包括手握部位检测器222。系统处理器218或手握部位检测器222能够执行诸如压缩、基带处理、解调和/或滤波的功能。通常，手握部位检测器222接受来自接收信道308-1和308-M的信号，并且分析这些信号以确定用户104的抓握106的部位(例如，确定手握部位318)，如参考图4进一步描述。
图4图示了由手握部位检测器222实现的用于使用超声进行手握部位检测的示例方案。在所描绘的配置中，手握部位检测器222包括距离廓线(range-profile)生成器402、可选的功率计算器404和比较器406。
在操作期间，距离廓线生成器402接受来自模拟电路216的超声波接收信号316-1至316-M。距离廓线生成器402基于超声波接收信号316-1至316-M的样本来生成距离廓线408-1至408-M。作为示例，距离廓线生成器402对超声波接收信号316-1至316-M中的每一个应用傅立叶变换(例如，快速傅立叶变换(FFT))以生成距离廓线408-1至408-M。距离廓线408-1至408-M表征跨距离集合(例如间距或斜程距离的集合)的超声波接收信号316-1至316-M的振幅。
功率计算器404基于距离廓线408-1至408-M来生成距离-功率廓线410-1至410-M。具体地，功率计算器404基于距离廓线408-1至408-M内的振幅来计算跨距离集合的超声波接收信号316-1至316-M的功率电平。距离-功率廓线410-1至410-M表征跨距离集合的超声波接收信号316-1至316-M的功率电平。
如果手握部位检测器222包括功率计算器404，则比较器406比较在某个距离内(例如，跨小于距离阈值412的距离)的超声波接收信号316-1至316-M的功率电平。距离阈值412能够基于用户设备102的大小和麦克风312-1至312-M的位置来确定。作为示例，对于被实现为智能电话的用户设备102，距离阈值412能够是大约20厘米(cm)或更小。在一些方面，距离阈值412能够是大约15cm、10cm或5cm。通常，在距离阈值412内具有较大功率量的超声波接收信号316-1至316-M指示用户104的抓握106接近对应的麦克风312-1至312-M。通过比较跨距离-功率廓线410-1至410-M的功率电平，比较器406能够确定用户104的抓握106是否更靠近麦克风312-1至312-M中的一个或多个。以这种方式，比较器406能够确定手握部位318。
如果手握部位检测器222不包括功率计算器404，则比较器406能够基于距离廓线408-1至408-M内的超声波接收信号316-1至316-M的振幅来执行类似的比较。替选地，比较器406能够基于与超声波接收信号316-1至316-M相关联的信噪比来执行类似的比较。
在一些实施方式中，比较器406还能够通过将超声信号316-1至316-M的功率电平、振幅或信噪比与阈值进行比较来识别用户104是否没有在抓握用户设备102。如果功率电平、振幅或信噪比小于距离阈值412内的阈值，则手握部位检测器222确定用户104没有在抓握用户设备102。
响应于确定手握部位318，手握部位检测器222将手握部位318发送到应用208。基于手握部位318，应用208能够实现各种不同特征以改善用户体验，包括关于图1所描述的那些特征。将参照图5进一步描述扬声器310-1至310-S和麦克风312-1至312-M的示例位置。
图5图示了在用户设备102的前视图500和后视图502上的扬声器310-1和310-2以及麦克风312-1至312-3的示例位置。尽管图5的示例用户设备102被示出为包括两个扬声器310-1和310-2以及三个麦克风312-1至312-3，但是超声波传感器202可以在任何给定时间与一个或多个扬声器以及两个或更多个麦克风一起操作。
如前视图500所示，用户设备102包括显示器504、扬声器310-1和310-2以及麦克风312-1和312-2。在该实施方式中，扬声器310-1和310-2以及麦克风312-1和312-2被定位在用户设备102的相同表面上。在这种情况下，该表面还包括显示器504。
扬声器310-1被定位在用户设备102的与扬声器310-2不同的一侧。例如，扬声器310-1被定位在用户设备102的顶部侧，而扬声器310-2被定位在用户设备102的底部侧。同样，麦克风312-1被定位在用户设备102与麦克风312-2不同的一侧。考虑平面506，其将用户设备102平分为两半。在这种情况下，用户设备102的第一半部508-1包括扬声器310-1和麦克风312-1。用户设备102的第二半部508-2包括扬声器310-2和麦克风312-2。
如后视图502所示，用户设备102的一些实施方式还可以包括麦克风312-3，其被定位在用户设备102相对于显示器504的相对侧上。在这种情况下，麦克风312-3比麦克风312-2更靠近麦克风312-1。这样，麦克风312-3在用户设备102的第一半部508-1内。
在超声波传感器202能够使用多个扬声器(诸如扬声器310-1和312-2)的情况下，超声波传感器202能够选择能够提供更高信噪比的扬声器。信噪比能够取决于扬声器的性能特性和/或扬声器相对于用户104的当前抓握106的位置。
通常，麦克风312-1至312-3的位置使得用户104的抓握106可以在给定时间至少靠近麦克风312-1至312-3中的一些或全部。通过将麦克风312-1至312-3中的至少一些放置在用户设备102的不同位置和/或不同表面处，超声波传感器202能够以更好的准确度和粒度来检测更大量的手握部位318。将参照图6-8进一步描述各种不同类型的抓握。
使用超声的手握部位检测
图6-8描绘了不同抓握106，其能够使用超声波传感器202来检测。在这些示例中，超声波传感器202使用麦克风312-1和312-2来确定手握部位318。
在图6中，用户104具有朝向用户设备102的顶部定位的抓握600。例如，用户104的拇指和手指被放置在用户设备102的第一半部508-1内。在一些情况下，一个或多个手指接近用户设备102的顶部边缘。用户104的手的一部分能够被定位在麦克风312-1的后面。利用该抓握600，与麦克风312-2相比用户104的手更靠近麦克风312-1。
超声波传感器202生成距离-功率廓线410-1和410-2，它们在图形602中描绘。距离-功率廓线410-1与麦克风312-1相关联(例如，与超声波接收信号316-1相关联)。同样，距离-功率廓线410-2与麦克风312-2相关联(例如，与超声波接收信号316-2相关联)。由于抓握600，距离-功率廓线410-1在距离阈值412内具有比距离-功率廓线410-2更高的功率电平。作为示例，距离-功率廓线410-1的峰值功率电平能够比距离-功率廓线410-2的峰值功率电平大了大约5分贝(dB)或更多(例如，大于大约10dB)。基于该比较，手握部位检测器222确定抓握600的部位处于与用户设备102的顶部相关联的第一部位。
在图7中，用户104具有朝向用户设备102的中间定位的抓握700。例如，用户104的手指的一部分在用户设备102的第一半部508-1内，而用户104的手指的另一部分在用户设备102的第二半部508-2内。用户104的手的一部分可以不被定位在麦克风312-1和312-2的后面。利用该抓握700，用户104的手在麦克风312-1和麦克风312-2之间。
图形702描绘了距离-功率廓线410-1和410-2。由于抓握700，距离-功率廓线410-1和410-2具有相对类似的功率电平。作为示例，距离-功率廓线410-1和410-2的峰值功率电平能够相差小于大约5dB(例如，小于大约3dB)。基于该比较，手握部位检测器222确定抓握700的部位处于与用户设备102的中部相关联的第二部位。
在图8中，用户104具有朝向用户设备102的底部定位的抓握800。例如，用户104的手指的大部分在用户设备102的第二半部508-2内。用户104的拇指能够接近用户设备102的中心(例如，接近平面506)。用户104的手的一部分，诸如手掌，能够被定位在麦克风312-2的后面。利用该抓握800，与麦克风312-1相比用户104的手更靠近麦克风312-2。
图形802描绘了距离-功率廓线410-1和410-2。由于抓握800，距离-功率廓线410-2在距离阈值412内具有比距离-功率廓线410-1更高的功率电平。作为示例，距离-功率廓线410-1的峰值功率电平能够比距离-功率廓线410-2的峰值功率电平大了大约5分贝(dB)或更多(例如，大于大约10dB)。基于该比较，手握部位检测器222确定抓握800的部位处于与用户设备102的底部相关联的第三部位处。
未描绘的其它抓握包括其中用户设备102处于横向定向的双手抓握。在这种情况下，超声波传感器202能够基于麦克风312-1和312-2的峰值功率电平相对类似并且大于与抓握700相关联的功率电平来检测双手抓握。
通常，超声波传感器202能够基于在距离阈值412内麦克风312-1具有比麦克风312-2显著更大的峰值功率电平来检测抓握600。而且，超声波传感器202能够基于在距离阈值412内麦克风312-2具有比麦克风312-1显著更大的峰值功率电平来检测抓握800。在这些情况下，比另一个峰值功率电平“显著更大”的一个峰值功率电平的示例能够包括大于大约3dB或更多的功率电平。附加地，超声波传感器202能够基于麦克风312-1和312-2在距离阈值412内具有相对类似的峰值功率电平来检测抓握700。在这种情况下，“相对类似”的两个峰值功率电平的示例能够包括在彼此的大约3dB内的功率电平。
用于手握部位检测的技术能够基于可用的麦克风312-1到312-M的数量以及这些麦克风(M)的位置来调整。考虑超声波传感器202还使用图5的麦克风312-3的示例实施方式，该麦克风312-3位于用户设备102的背面侧(例如，与显示器504相对的一侧)。在这种情况下，超声波传感器202能够基于麦克风312-1和312-3在距离阈值412内具有显著大于麦克风312-2的峰值功率电平的峰值功率电平(例如，大于大约3dB)来识别抓握600。为了识别抓握700，超声波传感器202能够确定麦克风312-3是否具有比麦克风312-1和312-2显著更大的峰值功率电平(例如，大于大约3dB)。超声波传感器202能够基于麦克风312-2具有显著大于麦克风312-1和312-2的峰值功率电平的峰值功率电平来识别抓握800。为了检测用户设备102在横向定向上的双手抓握，超声波传感器202能够确定麦克风312-1至312-3的峰值功率电平相对类似并且大于用于确定用户104是否正在抓握用户设备102的功率阈值。
用于手握部位检测的另一技术能够在单个扬声器和单个麦克风的情况下操作。在这种情况下，超声波传感器202确定与用户的手相关联的间距并且基于该间距来估计抓握的部位。特别地，能够基于距离-功率廓线410具有高于预定功率阈值并且在距离阈值412内的峰值振幅来检测用户的手。与该峰值振幅相关联的距离至少部分地表示用户的手和麦克风之间的间距。假设超声波传感器202使用麦克风312-1，超声波传感器202能够分别基于所测量的间距小于第一阈值，在第一阈值和第二阈值之间，或者大于第二阈值，来确定用户104的抓握106是抓握600、700还是800。
示例方法
图9描绘了用于使用超声执行手握部位检测的操作的示例方法900。方法900被示出为执行的一组操作(或动作)，但不必限于本文所示的操作的顺序或组合。此外，可以重复，组合，重组或链接一个或多个操作中的任何一个以提供广泛的附加和/或替选的方法。在以下讨论的部分中，可以参考图1的环境100以及图2或3中详细描述的实体，对他们的参考仅作为示例。这些技术不限于由在一个设备上操作的一个实体或多个实体来执行。
在902处，使用超声波传感器来发射超声波发射信号。例如，超声波传感器202使用换能器214来发射超声波发射信号314-1至314-S中的一个，如图3所示。在一些实施方式中，超声波传感器202使用用户设备102的扬声器310-1至310-S中的一个来发射超声波发射信号。
在904处，经由超声波传感器的第一换能器接收第一超声波接收信号。第一超声波接收信号包括超声波发射信号的第一版本。例如，超声波传感器202使用第一换能器214来接收超声波接收信号316-1，该第一换能器214能够是发射了该超声波发射信号的换能器或不同的换能器。在一些实施方式中，超声波传感器202使用图5所示的麦克风312-1来接收超声波接收信号316-1。超声波接收信号316-1表示超声波发射信号的第一版本。特别地，超声波接收信号316-1能够具有与超声波发射信号类似的波形。然而，超声波接收信号316-1能够具有由在环境内传播到第一换能器的超声波发射信号引起的不同的振幅、相位和/或频率。
在906处，经由超声波传感器的第二换能器接收第二超声波接收信号。第二超声波接收信号包括超声波发射信号的第二版本。例如，超声波传感器202使用第二换能器214来接收超声波接收信号316-1。在一些实施方式中，超声波传感器202使用图5所示的麦克风312-2来接收超声波接收信号316-2。超声波接收信号316-2表示超声波发射信号的第二版本。特别地，超声波接收信号316-2能够具有与超声波发射信号类似的波形。然而，超声波接收信号316-2能够具有由在环境内传播到第二换能器的超声波发射信号引起的不同的振幅、相位和/或频率。
在908处，将第一超声波接收信号的功率电平与第二超声波接收信号的功率电平进行比较。例如，超声波传感器202的手握部位检测器222将第一超声波接收信号316-1的功率电平与第二超声波接收信号316-2的功率电平进行比较。在一些实施方式中，手握部位检测器222能够基于与这些超声波接收信号316-1和316-2相关联的距离-功率廓线410-1和410-2来执行该比较。在其它实施方式中，手握部位检测器222能够基于与超声波接收信号316-1和316-2相关联的振幅或信噪比来执行该比较。通常跨，和与一组抓握相关联的距离相对应的某些距离(例如，距离阈值412内的距离)来执行该比较。
在910处，基于比较来确定用户在包括超声波传感器的用户设备上的抓握的部位。例如，超声波传感器202确定手握部位318表示位于在用户设备102的顶部处的抓握600、位于在用户设备102的中部处的抓握700、或者位于用户设备102底部处的抓握800。超声波传感器202还能够识别抓握部位318是否对应于其中双手接近位于用户设备102的相对侧的超声波传感器202的两个换能器214的双手抓握。通常，方法900能够适合于超声波传感器用来接收超声波发射信号的版本的换能器的任何数量。
示例计算系统
图10图示了示例计算系统1000的各种部件，该示例计算系统1000能够被实现为参考先前的图2所描述的任何类型的客户端、服务器和/或计算设备以使用超声执行手握部位检测。
计算系统1000包括通信设备1002，该通信设备1002使得设备数据1004(例如，接收的数据、正在接收的数据、被调度用于广播的数据、或数据的数据分组)能够进行有线和/或无线通信。设备数据1004或其他设备内容能够包括设备的配置设置、存储在设备上的媒体内容、和/或与设备的用户相关联的信息。存储在计算系统1000上的媒体内容能够包括任何类型的音频、视频和/或图像数据。计算系统1000包括一个或多个数据输入1006，经由这些数据输入能够接收任何类型的数据、媒体内容和/或输入，诸如人类话语、用户可选择的输入(显式的或隐式的)、消息、音乐、电视媒体内容、记录的视频内容、以及从任何内容和/或数据源接收的任何其他类型的音频、视频和/或图像数据。
计算系统1000还包括通信接口1008，其能够被实现为串行和/或并行接口、无线接口、任何类型的网络接口、调制解调器中的任一个或多个，以及任何其他类型的通信接口。通信接口1008提供计算系统1000与通信网络之间的连接和/或通信链路，其他电子、计算和通信设备通过该连接和/或通信链路与计算系统1000传送数据。
计算系统1000包括一个或多个处理器1010(例如，微处理器、控制器等中的任一个)，该处理器1010处理各种计算机可执行指令以控制计算系统1000的操作，并且实现用于或能够在其中体现使用超声的手握部位检测的技术。可替选地或另外地，计算系统1000能够用硬件、固件或固定逻辑电路系统中的任何一个或其组合来实现，该固定逻辑电路系统结合通常在1012处被识别的处理和控制电路来实现。尽管未示出，但是计算系统1000能够包括耦合设备内各种部件的系统总线或数据传送系统。系统总线能够包括不同总线结构中的任何一种或组合，诸如存储器总线或存储器控制器、外围总线、通用串行总线、和/或利用各种总线架构中的任一个的处理器或本地总线。
计算系统1000还包括计算机可读介质1014，诸如一个或多个能够实现持久和/或非暂时性数据存储(即，与单纯的信号传输相反)的存储器设备，其示例包括随机存取存储器(RAM)、非易失性存储器(例如，只读存储器(ROM)、闪速存储器、EPROM、EEPROM等中的任一个或多个)和盘存储设备。盘存储设备可以被实现为任何类型的磁性或光学存储设备，诸如硬盘驱动器、可记录和/或可重写紧密光盘(CD)、任何类型的数字多功能光盘(DVD)等。计算系统1000还能够包括大容量存储介质设备(存储介质)1016和至少一个超声波传感器202。
计算机可读介质1014提供数据存储机制以存储设备数据1004，以及各种设备应用1018和与计算系统1000的操作各方面相关的任何其他类型的信息和/或数据。例如，操作系统1020能够作为具有计算机可读介质1014的计算机应用来维护，并且在处理器1010上执行。设备应用1018可以包括设备管理器，诸如任何形式的控制应用、软件应用、信号处理和控制模块、特定设备的本地代码、特定设备的硬件抽象层等等。
设备应用1018还包括任何系统部件、引擎或管理器，以使用超声来实现手握部位检测。在该示例中，设备应用1018包括手握部位检测器222。
总结
尽管已经用特征和/或方法特定的语言描述了使用利用超声的手握位置检测的技术和包括该手握位置检测的装置，但应理解，所附权利要求的主题不必限于所描述的特定特征或方法。相反，具体特征和方法被公开为手握部位检测的示例实施方式。
下文描述了一些示例。
示例1：一种用于使用超声的手握部位检测的方法，该方法包括：
使用超声波传感器来发射超声波发射信号；
经由超声波传感器的第一换能器接收第一超声波接收信号，第一超声波接收信号包括超声波发射信号的第一版本；
经由超声波传感器的第二换能器接收第二超声波接收信号，第二超声波接收信号包括超声波发射信号的第二版本；
将第一超声波接收信号的功率电平与第二超声波接收信号的功率电平进行比较；以及
基于比较来确定用户在包括超声波传感器的设备上的抓握的部位。
示例2：根据示例1所述的方法，其中，比较包括将第一超声波接收信号的第一峰值功率电平与第二超声波接收信号的第二峰值功率电平进行比较，第一峰值功率电平和第二峰值功率电平与小于距离阈值的距离相关联。
示例3：根据示例2所述的方法，其中，距离阈值为约20厘米。
示例4：根据任一项前述示例所述的方法，其中：
比较包括确定第一超声波接收信号的功率电平大于第二超声波接收信号的功率电平；以及
确定用户的抓握的部位包括确定：与第二换能器相比，用户的抓握的部位更靠近第一换能器。
示例5：根据示例4所述的方法，其中，确定第一超声波接收信号的功率电平大于第二超声波接收信号的功率电平包括确定第一超声波接收信号的功率电平比第二超声波接收信号的功率电平大至少3分贝。
示例6：根据示例1至3中任一项所述的方法，其中：
比较包括确定第二超声波接收信号的功率电平大于第一超声波接收信号的功率电平；以及
确定用户的抓握的部位包括确定：与第一换能器相比，用户的抓握的部位更靠近第二换能器。
示例7：根据示例1至3中任一项所述的方法，其中：
比较包括确定第一超声波接收信号的功率电平与第二超声波接收信号的功率电平相对类似；以及
确定用户的抓握的部位包括确定用户的抓握的部位位于第一换能器和第二换能器之间。
示例8：根据示例7所述的方法，其中，确定第一超声波接收信号的功率电平与第二超声波接收信号的功率电平相对类似包括确定第一峰值功率电平和第二峰值功率电平之间的差为约3分贝或更小。
示例9：根据示例1至3中任一项所述的方法，还包括：
确定第一超声波接收信号和第二超声波接收信号的功率电平高于阈值，其中：
比较包括确定第一超声波接收信号的功率电平与第二超声波接收信号的功率电平相对类似；以及
确定用户的抓握的部位包括确定用户的抓握包括双手抓握，其中第一手接近第一换能器并且第二手接近第二换能器。
示例10：根据任一项前述示例所述的方法，还包括：
经由超声波传感器的第三换能器接收第三超声波接收信号，第三超声波接收信号包括超声波发射信号的第三版本，其中：
比较包括比较第一、第二和第三超声波接收信号的功率电平。
示例11：根据示例10所述的方法，其中：
比较包括确定第一超声波接收信号的功率电平和第三超声波接收信号的功率电平大于第二超声波接收信号的功率电平；以及
确定用户的抓握的部位包括确定：与第二换能器相比，用户的抓握的部位更靠近第一换能器和第三换能器。
示例12：根据示例10所述的方法，其中：
比较包括确定第二超声波接收信号的功率电平大于第一和第三超声波接收信号的功率电平；以及
确定用户的抓握的部位包括确定：与第一换能器或所述第三换能器相比，用户的抓握的部位更靠近第二换能器。
示例13：根据示例10所述的方法，其中：
比较包括确定第三超声波接收信号的功率电平大于第一和第二超声波接收信号的功率电平；以及
确定用户的抓握的部位包括确定：与第一换能器或第二换能器相比，用户的抓握的部位更靠近第三换能器。
示例14：根据任一项前述示例所述的方法，还包括：
基于用户的抓握的部位来确定在设备的用户界面上呈现提示的部位；以及
在所述确定的部位呈现提示。
示例15：根据任一项前述示例所述的方法，还包括：
基于用户的抓握的部位来启用和/或禁用设备内的一个或多个触觉传感器。
示例16：根据任一项前述示例所述的方法，还包括：
基于用户的抓握的部位来改变设备内的一个或多个部件的操作。
示例17：一种装置，包括：
超声波传感器，该超声波传感器被配置为执行根据示例1-16所述的方法中的任一个。
示例18：根据示例17所述的装置，其中：
平面将装置平分成两半部以划定装置的第一半部和装置的第二半部；
超声波传感器的第一换能器被定位在装置的第一半部内；以及
超声波传感器的第二换能器被定位在装置的第二半部内。
示例19：根据示例18所述的装置，其中，第一换能器和第二换能器被定位在装置的同一平坦表面上。
示例20：根据示例19所述的装置，还包括：
显示器，其被定位在装置的与第一换能器和第二换能器相同的平坦表面上。
示例21：根据示例19或20所述的装置，其中，超声波传感器的第三换能器被定位在装置的大致平行于该平坦表面的另一平坦表面上。
示例22：根据示例17-21中任一项所述的装置，其中：
装置包括第一麦克风和第二麦克风；
超声波传感器的第一换能器包括第一麦克风；以及
超声波传感器的第二换能器包括第二麦克风。
示例23：一种包括指令的计算机可读存储介质，指令响应于处理器的施行而使超声波传感器执行根据示例1-16所述的方法中的任一个。

Claims (23)

1.一种用于使用超声的手握部位检测的方法，所述方法包括：
使用超声波传感器来发射超声波发射信号；
经由所述超声波传感器的第一换能器接收第一超声波接收信号，所述第一超声波接收信号包括所述超声波发射信号的第一版本；
经由所述超声波传感器的第二换能器接收第二超声波接收信号，所述第二超声波接收信号包括所述超声波发射信号的第二版本；
将所述第一超声波接收信号的功率电平与所述第二超声波接收信号的功率电平进行比较；以及
基于所述比较来确定用户在包括所述超声波传感器的设备上的抓握的部位。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述比较包括将所述第一超声波接收信号的第一峰值功率电平与所述第二超声波接收信号的第二峰值功率电平进行比较，所述第一峰值功率电平和所述第二峰值功率电平与小于距离阈值的距离相关联。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述距离阈值为约20厘米。
4.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中：
所述比较包括确定所述第一超声波接收信号的功率电平大于所述第二超声波接收信号的功率电平；并且
确定所述用户的抓握的所述部位包括确定：与所述第二换能器相比，所述用户的抓握的所述部位更靠近所述第一换能器。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，确定所述第一超声波接收信号的功率电平大于所述第二超声波接收信号的功率电平包括：确定所述第一超声波接收信号的功率电平比所述第二超声波接收信号的功率电平大至少3分贝。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中：
所述比较包括确定所述第二超声波接收信号的功率电平大于所述第一超声波接收信号的功率电平；并且
确定所述用户的抓握的所述部位包括确定：与所述第一换能器相比，所述用户的抓握的所述部位更靠近所述第二换能器。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中：
所述比较包括确定所述第一超声波接收信号的功率电平与所述第二超声波接收信号的功率电平相对类似；并且
确定所述用户的抓握的所述部位包括确定所述用户的抓握的所述部位位于所述第一换能器和所述第二换能器之间。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，确定所述第一超声波接收信号的功率电平与所述第二超声波接收信号的功率电平相对类似包括：确定所述第一峰值功率电平和所述第二峰值功率电平之间的差为约3分贝或更小。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中：
确定所述第一超声波接收信号和所述第二超声波接收信号的功率电平高于阈值，其中：
所述比较包括确定所述第一超声波接收信号的功率电平与所述第二超声波接收信号的功率电平相对类似；并且
确定所述用户的抓握的所述部位包括确定所述用户的抓握包括双手抓握，其中第一手接近所述第一换能器并且第二手接近所述第二换能器。
10.根据任一项前述权利要求所述的方法，还包括：
经由所述超声波传感器的第三换能器接收第三超声波接收信号，所述第三超声波接收信号包括所述超声波发射信号的第三版本，其中：
所述比较包括比较所述第一超声波接收信号、所述第二超声波接收信号和所述第三超声波接收信号的功率电平。
11.根据权利要求10所述的方法，其中：
所述比较包括确定所述第一超声波接收信号的功率电平和所述第三超声波接收信号的功率电平大于所述第二超声波接收信号的功率电平；并且
确定所述用户的抓握的所述部位包括确定：与所述第二换能器相比，所述用户的抓握的所述部位更靠近所述第一换能器和所述第三换能器。
12.根据权利要求10所述的方法，其中：
所述比较包括确定所述第二超声波接收信号的功率电平大于所述第一超声波接收信号和所述第三超声波接收信号的功率电平；并且
确定所述用户的抓握的所述部位包括确定：与所述第一换能器或所述第三换能器相比，所述用户的抓握的所述部位更靠近所述第二换能器。
13.根据权利要求10所述的方法，其中：
所述比较包括确定所述第三超声波接收信号的功率电平大于所述第一超声波接收信号和所述第二超声波接收信号的功率电平；并且
确定所述用户的抓握的所述部位包括确定：与所述第一换能器或所述第二换能器相比，所述用户的抓握的所述部位更靠近所述第三换能器。
14.根据任一项前述权利要求所述的方法，还包括：
基于所述用户的抓握的所述部位来确定在所述设备的用户界面上呈现提示的部位；以及
在所确定的部位处呈现所述提示。
15.根据任一项前述权利要求所述的方法，还包括：
基于所述用户的抓握的所述部位来启用和/或禁用所述设备内的一个或多个触觉传感器。
16.根据任一项前述权利要求所述的方法，还包括：
基于所述用户的抓握的所述部位来改变所述设备内的一个或多个部件的操作。
17.一种装置，包括：
超声波传感器，所述超声波传感器被配置为执行根据权利要求1-16所述的方法中的任一个。
18.根据权利要求17所述的装置，其中：
平面将所述装置平分成两半部以划定所述装置的第一半部和所述装置的第二半部；
所述超声波传感器的所述第一换能器被定位在所述装置的所述第一半部内；并且
所述超声波传感器的所述第二换能器被定位在所述装置的所述第二半部内。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述第一换能器和所述第二换能器被定位在所述装置的同一平坦表面上。
20.根据权利要求19所述的装置，还包括：
显示器，所述显示器被定位在所述装置的与所述第一换能器和所述第二换能器相同的平坦表面上。
21.根据权利要求19或20所述的装置，其中，所述超声波传感器的第三换能器被定位在所述装置的大致平行于所述平坦表面的另一平坦表面上。
22.根据权利要求17至21中任一项所述的装置，其中：
所述装置包括第一麦克风和第二麦克风；
所述超声波传感器的所述第一换能器包括所述第一麦克风；并且
所述超声波传感器的所述第二换能器包括所述第二麦克风。
23.一种包括指令的计算机可读存储介质，所述指令响应于处理器的施行而使得所述超声波传感器执行根据权利要求1-16所述的方法中的任一个。
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