CN1659505A - 用于获得定位数据的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种与计算应用结合使用的位置检测系统，所述系统包括：定位元件，用于获得位置并包括用于发射基本连续的可解码以确定所述位置的超声波形的第一发射器；以及检测器装置，用于以允许确定所述位置的方式检测所述波形并以保持所述位置确定能力的方式而输出所述波形供计算用。

Description

用于获得定位数据的方法和系统

技术领域和背景技术

本发明涉及用于获得空间中二维或三维坐标数据的方法和系统，更具体地说(但不限于)，涉及用于获得此坐标信息的定位元件及支持硬件和软件。一般而言，一个单元能确定一般与其本身相关的另一单元的位置。

小空间定位领域，即在几米或更小空间内定位，包括多个领域，主要是用于计算机交互和机器人及机器控制的指示装置，但是还包括玩具、库存控制以及其他领域。某些应用可能需要2D解决方案，其他的可能需要3D解决方案。此外，诸如指示装置的某些应用可能仅需要单向通信，然而例如机器人可能需要双向通信。

1)指示装置

数字笔：

数字笔是用于手写或手绘的电子检测、或用于一般指示的指示装置。数字笔一般使用例如声学、IR及光的技术。其他型式则使用加速计，其感知加速度且传输数据至基站。另一型式是摄像机，其分析在特别纸张上的小印码以确定其位置。另外的笔则使用电磁(包括被动和主动的)，以及用于其操作的其他技术。一些数字笔是自主单元，意指该笔独立地工作，提供其自己的完全被处理的坐标作为输出，并且这是光学和数字摄像机为基础的典型单元。另外，尤其是声和电磁装置，需要接收或传感单元。

数字笔广泛地用于个人计算机、膝上型电脑、个人数字助理、蜂窝电话、电子书等。

交互式白板：

交互式白板是一种白板，它将从该板写入的数据捕获到相联系的计算机。该领域中的一种公知技术是声定位：标志器被放置于套筒中，该套筒传输信标信号，该信标信号被放置于白板附近的专用装置所拾取和分析。在一些情况下，IR或电磁信号与声信标一起被传输以得到较佳的精度和简化。另一种公知技术是电磁技术：上述标志器套筒传输电磁场，其利用在白板背部的特定回路而拾取。

电阻技术也被使用。在此情况下，白板表面涂有电阻材料。压力被施加至涂层，该压力导致该板电阻特性局部改变。由于该改变，控制器能够从施加压力而得x、y位置。

电容技术，它类似于电阻技术，也能使用。又使用压力，这时改变该板的电容特性。然后，控制器能得到x、y位置。

触摸屏：

触摸屏一般包括传感器，其嵌入在计算机屏幕之内或附近以便从屏幕接收输入。一些技术包括用可感知物理接触的特殊材料涂敷屏幕，该材料可以是任何电阻性、电容性及SAW材料。其他技术包括在屏幕周围嵌入传感器。传感器可以是IR、声、SAW及其他。

3-D鼠标：

3D鼠标使用电磁或超声定位技术以指示其对监视装置的3-D空间位置。现今使用的无线鼠标采用了蓝牙(Blue Tooth)和类似的无线电及用于无线连接的IR发射器。无线电或IR仅处理无线连接，那是信令问题。定位一般包括鼠标本身中建立在光学基础上的移动跟踪器。简单的移动跟踪产生2D结果。可以产生3D结果，例如使用下面任一方式：

1)声：鼠标发射超声波和IR脉冲，该超声波和IR脉冲由桌上接收器接收。通过测量行程时间，可以进行三角测量。

2)IR传感器：鼠标发射IR脉冲，该IR脉冲的角度由桌上接收器测量。许多角度传感器允许3维三角测量，因此获得特定位置。

PC输入板和输入笔：

PC输入板使用数字笔或输入笔。输入笔允述交互，包括直接地在绘画板、PC输入板、pc屏幕、pda屏幕、手机屏幕以及任何其它计算机使能表面、屏幕或输入板上书写。可用的解决方案运用了被动式或主动式电磁或声技术。

缺点

可用技术的解决方案有以下缺点。要指出的是，这些缺点适用下面所讨论的应用：

上述所有的解决方案需要相当的计算强度和放大与数字化电路。它们不采用主计算机的可用资源；它们使用专用硬件来实现其自己的计算并馈送所处理的位置数据至计算机。专用硬件昂贵且复杂，并且就主计算机可用计算能力而论，尤其浪费资源。

上述所有技术，除了声技术之外，在定位平面上都需要传感器：该电磁解决方案在板背部需要天线回路，具有摄像机的笔需要特定的数字化纸张并且触摸屏需要特定的涂层。对传感器的需求增加了最终产品的成本，并且还规定不自然的使用限制，不允许用户使用诸如凌乱桌面的任意平面作为工作平台。

这些解决方案的复杂电路和传感器需要专用的空间。不可能将该解决方案集成到没有明确设计的小的和手持的装置中，例如PDA、蜂窝电话等。这一问题对膝上型电脑和其他可移动的产品而言也很突出，在这些产品里小尺寸允许固定的明确设计的安装，但没有考虑任意装置的自由。

在PC上安装硬件组件乏味且并不总是可靠的。当添加新的特征时，显然更容易使用已经被安装的组件，例如现有的音响系统。

目前没有交叉平台解决方案可用：一种用于触摸屏的定位解决方案不同于用于移动电话市场等的数字笔解决方案。

因为项目的规模和复杂性，将可用解决方案集成到现有产品中通常是无效的。

实际上，所有可用解决方案需要最终产品的重新设计。目前尚没有仅需要软件改变而作为附加项的解决方案。

支持多用户应用是不易的并且目前可用的仅是蓝牙(Blue Tooth)通信媒体。然而蓝牙限于八个同时用户。

许多可用解决方案需要大量电源。

一些技术限于二维定位。即使是那些可以处理三维的，目前仍没有提供精确的三维信息。例如，基于电磁检测的输入笔在其盘旋于屏幕上时可被检测到，但不可能精确地告知其在多高。检测器仅简单地测定其存在。

某些技术有其它缺点。例如，IR定位难以适用于阳光下工作。现有的声解决方案严重地受限制于声噪声环境，尤其是极重要的工业环境，其中超声噪音最普遍。

使用如蓝牙的无线协议的解决方案，可能有协议冲突，以及受诸如WLAN设备的其他无线设备的干扰。

当然，触摸屏解决方案是固有的二维解决方案。

2)机器人和机器控制

机器人和机器控制属以下领域：其位置传感器的使用对移动元件的控制而言是固有的。

工业机器人

机械臂能执行3维空间中的精密组装任务。PCB组装机器执行2维印刷电路板上的电子组件的放置。CNC机器执行需要高位置分辨率的切割及钻孔任务。汽车组装线使用自动钻孔机，自动钻孔机采用高空间精度来对车体钻孔。

传真和打印机

传真和打印机具有精确位置传感器，用于扫描、打印、纸张定方位等。

自由移动式机器人

近年来许多新的机器人技术产品已达到和超过原型阶段。机器人技术产品包括用于不同应用的自由移动的机器人。该应用包括割草机、水池清洁器、具有摄像机和遥控的侦察和炸弹处理的机器人以及更多的机器人。这样的机器人一般使用其自己的感知与预编程以在其周围环境附近找路。

可能的新应用包括自治真空吸尘器。一个或多个真空吸尘器可以围绕着房屋而自动行进，进行真空吸尘并将灰尘传送至固定位置或行进单元。真空吸尘单元可以自治地定位传送灰尘的接收单元并与之对接，以便传送灰尘。

用于上述机器人技术应用的传感器使用以下技术：

1)光学编码器：这些传感器包括在轮子周围具有小孔的密封旋转轮。LED和光传感器安装在轮侧。当轮子转动(由于机器人的移动)时，光传感器接收一系列光脉冲。光脉冲将轮子的精确角度编码，因此显露移动臂的位置。这些传感器还可用作线性传感器，意指传感器不嵌入旋转系统上而是在一直线上。

2)电位计：这些传感器并接到移动对象上。传感器按照其位置的函数来改变其电阻。

3)LVDT：这些是磁性传感器，其包括2个部份：铁芯和磁柱。当铁芯移动到磁柱内时，磁柱的磁性按照位置的函数而改变。

4)有本领域技术人员知道的另外较少使用的一些技术。

上面所述的和机器人有关的所有技术规模较大。它们都必须以一方式或另一方式被连接到机器人的移动部分，并且没有提供使传感器连接在移动臂/机器人等端部上的无线解决方案。经常，精度随成本改变，制造精确设备成本昂贵。在几米距离具有高精度的传感器可能花费几十万美元并且对于许多机器人的设想使用在经济上是不可行的。

3)玩具

由于成本高，玩具中很少有一个单元知道另一单元的位置。

在非常基本的示例中，一个玩具注意到有另一玩具在附近，提示反应，例如说话。在更复杂的示例中，一个玩具或多或少地知道另一玩具在何处。

将来，期望提供更复杂的示例，其中一个单元可成功地将对象传至下一单元，反之亦然。将来可以设想一种玩具，其中二十二个足球机器人奔跑着彼此传球。机器人按照同队和对手的其他机器人的位置而计算往哪里踢球。为了进行足球游戏而为二十个机器人中的每一个提供计算和控制能力产生了一个非常昂贵和复杂的解决方案。

通常，玩具技术必需成本低，而目前技术相对昂贵。具体技术各有其缺点：

红外传感器：IR可用于指示出现在第二对象的邻近。其可在较高级别显示一般方向。

加速计：上面在指示装置部分讨论了加速计的缺点。

声：声装置相对昂贵。在同一环境中只能使用单一单元，能量使用相对高，并且不易使装置小型化。

因此广泛需要非常有益的、无上述限制的定位系统。

发明内容

按照本发明的一个方面，提供一种结合计算应用使用的位置检测系统，该系统包括：

定位元件，用于获得位置并包括第一发射器，第一发射器用于发射基本连续的可解码以确定位置的超声波波形，以及

检测器装置，用于以允许确定位置的方式而检测波形并以保持位置确定能力的方式而输出波形供计算用。

最好，检测器装置可操作发射可解码以确定位置的波形，使得波形可在低取样率下解码。

最好，波形包括周期性。

最好，输出包括提供可在低取样率下解码的波形给用于计算的计算装置的至少一个模拟输入。

最好，输出包括提供波形给计算装置的至少两个模拟输入。

优选实施例包括多个定位元件，并且其中该检测器装置被配置成提供各波形作为用于输出的分离信道。

优选实施例包括多个检测器装置，以给出较大的检测精度。

最好，分离信道是被时分复用或频分复用。

最好，各定位元件还包括用于调制连续波的调制器。

最好，调制器是频率调制器。

最好，各定位元件设有跳频序列以允许同时使用多个定位元件。

最好，每个跳频序列是不同的伪随机序列。

最好，调制器是振幅调制器。

最好，调制器可操作把定位数据外的数据调制至波形。

最好，各定位元件包括唯一标识符。

最好，连续波被调制。

最好，连续波使用扩频调制。

最好，连续波使用分时调制被调制。

最好，定位元件包括生物计量(biometric)传感器。

最好，检测装置包括多个接收器，以提供位置的多维检测。

最好，输出包括提供可在低取样率下解码的波形给用于计算的计算装置的模拟输入，并且还可将波形信号多路复用，其中上述波形信号来自供模拟输入的输入用的多个接收器中的每一个接收器。

优选实施例利用计算装置的去复用能力而对模拟输入接收的信号去复用。

最好，定位元件还包括第二发射器，用于发射一个到连续波形的附加信号并具有不同的速度，于是从连续波和附加信号之间的时间延迟得到表示定位元件和检测器装置的检测器之间的距离的数据。

最好，附加信号是光速信号。

最好，光速信号是红外信号。

最好，输出包括提供波形至计算装置的模拟输入。

最好，模拟输入是至模数转换器的输入。

最好，模数转换器是声卡的部分。

最好，模拟输入至少是麦克风输入、进线输入、以及调制解调器输入中的一个。

最好，检测器装置被配置成经由模拟输入从计算装置供电。

最好，保持位置确定能力的方式包括保持在低频取样的能力。

最好，低频取样包括与声音信号的Nyquist速率取样兼容的速率。

最好，速率是在50千赫之下。

最好，速率基本为44千赫。

在另一实施例中，速率基本为6千赫。该较低速率适合在诸如蜂窝电话的装置的A/D输入可用的较低取样率。

最好，系统还包括用于执行计算的解码单元以对波形进行解码并指示位置。

最好，解码单元包括最大可能性检测器，用于通过发现最可能的距离来实现解码。

最好，最大可能性检测器包括信道模型，用于对从定位元件至波形解码单元的波形通道建模，由此提供标识最可能距离的参考信号。

最好，最大可能性检测器跟有用于确认最可能距离的相关器。

优选实施例包括用于在检测器装置和定位元件之间同步化的同步器。

最好，同步器可操作使用IR和RF信令中的至少一个以进行同步化。

最好，同步器可操作监视同步偏移，由此减小进行重复同步的频率。

最好，同步化是与定位元件的本地振荡器同步。

最好，同步器还可操作将同步信号加至波形，由此与主机装置同步。

最好，定位元件接线至检测器阵列。

最好，定位元件包括用于将数字数据编码成连续波形的数字编码器。

最好，波形解码单元被设置作为用于在计算装置中安装的客户程序。

最好，波形解码单元被设置为在计算装置的操作系统中安装的客户程序。

最好，波形解码单元与检测器装置集成。

最好，定位元件还包括压力传感器以提供施加于定位元件上的压力的数据。

最好，定位元件还包括姿态检测以提供定位元件保持的形的数据。

最好，定位元件还包括：

压力传感器，以提供施加于定位元件上的压力的数据，以及

姿态检测，以提供定位元件保持的姿态的数据。

最好，姿态检测包括在定位元件上分离预定距离而放置的两个波形发射器，每一个用于不同的位置检测。

优选实施例可用于从定位元件的用户提取移动、压力和姿态向量三元组。

优选实施例包括设置在定位元件中的电子签名功能。

优选实施例包括设置在定位元件中的生物计量签名功能。

最好，定位元件还包括用于接收控制数据的接收器。

优选实施例包括将位置数据中继至其他元件的功能。

在一个实施例中，检测器阵列与蜂窝电话装置相联系，由此提供电话装置写入输入能力。

一个实施例包括一种使用写入输入作为电话装置的拔号输入的应用。

一个实施例包括：

位置计算应用，以及

手写至文本转换应用，

以提供手写至数字界面。

上述实施例另外可包括文本至语音转换应用和/或语言翻译应用，由此提供来从手写输入的读取或翻译。

另一个实施例包括：

设置在定位元件中的电子签名功能，以及

核实功能，用于核实被提取的用户签名三元组，系统可操作利用用户签名的核实功能而使电子签名功能具有核实。该实施例用做对签名核实，并可与需要签名核实的销售点装置等一起提供。

定位元件的一个实施例是用于附于人身上的个人定位器，或是用于指示在空间内的项目的位置的项目定位器。

最好，还提供用于计算位置并响应该位置而发出控制信号的应用。

最好，控制信号是指导立体声系统的焦点的信号、指导摄像机的信号、指导输入通信的信号、指导机器人的信号、指导机器的信号、指导预定序列的信号、指导组装序列的信号以及指导修理序列的信号其中的至少一个信号。

优选实施例包括多个单元，每个单元包括定位元件的其中之一以及检测器阵列的其中之一，其中每个单元可操作定位所有相邻单元，由此提供单元链接。

最好，链接实施例中的每个单元都包括唯一标识符。该实施例可用于追踪团队，并且在单元内的双向通信允许内部通信系统随同上述追踪一起。

在一个实施例中，定位元件是虚拟真实游戏附件的部分，比如说手套或枪等。

根据本发明的第二方面，提供一种用于结合具有模拟输入的计算装置使用的位置检测方法，该方法包括以下步骤：

使用定位元件以得到位置，

发射基本连续的可解码以确定位置的超声波形，并且

以一种允许确定位置的方式来检测波形并以保持位置确定能力的方式输出波形，由此给计算装置提供位置的指示。

最好，输出包括输出作为模拟信号的波形。

所述方法可以包括在计算装置中对波形进行解码以提取位置数据。

按照本发明的第三方面，提供一种计算装置的位置检测系统，该系统包括：

定位元件，用于得到位置并包括一个超声连续波形发射器，超声连续波形发射器用于发射可解码以确定位置的超声连续波形，

检测器装置，用于以允许确定位置的方式来检测波形，以及

信号解码器，用于从上述装置接收波形并对从波形得到的位置进行解码。

最好，检测器装置和信号解码器经由模拟链路而连接。

最好，定位元件可操作发射可解码以确定位置的波形，由此该波形可在低取样率下解码。

最好，波形是基本连续的波形。

最好，检测装置包括被安排在不同位置的多个信号检测器，每个检测器分别检测波形，由此提供位置确定作为被检测信号之间的差别信息。

最好，信号解码器包括至少一个利用系统的模型构造的参考信号，以及最大可能性检测器，用于确定基于参考信号的一个最可能的位置。

最好，解码器还包括相关器，用来使用相关函数来确定最可能的位置。

最好，定位元件可操作发射具有不同速度的信号组合以允许接收器从其与定位元件间的时间延迟来计算到定位元件的距离。

最好，组合包括光速信号以及音速信号。

最好，光速信号是红外信号。

最好，音速信号是超声信号。

最好，保持位置确定能力的方式包括保持在低频取样的能力。

最好，低频取样包括与声音信号的Nyquist速率取样兼容的速率。

最好，速率是在50千赫之下。

最好，速率基本为44千赫。

在另一实施例中，速率基本为6千赫。

最好，定位元件还包括压力传感器以提供施加在定位元件上的压力的数据。

最好，定位元件还包括姿态检测以提供定位元件保持的姿态的数据。

在一个优选实施例中，定位元件还包括：

压力传感器，其提供施加在定位元件上的压力的数据，以及

姿态检测，其提供定位元件保持的姿态的数据。

上述实施例可用于从定位元件的用户提取移动、压力和姿态向量的三元组。

上述实施例可以包括设置在定位元件中的电子签名功能。

一个优选实施例包括：

设置在定位元件中的电子签名功能，以及

核实功能，用于核实提取的用户签名三元组，系统可操作利用用户签名的核实功能而使电子签名功能具有核实。

本发明第四方面包括用于结合计算应用使用的位置检测系统，该系统包括：

定位元件，用于得到位置并包括第一发射器和第二发射器，各发射器用于发射可解码以确定位置的波形，发射器以预定距离分开，以及

检测器装置，用于以允许确定位置并允许确定定位元件姿态的方式来检测波形，检测器装置还可操作以保持位置确定能力的方式输出波形以供计算。

最好，定位元件还包括压力传感器以提供施加在定位元件上的压力的数据。

最好，波形是IR波形、RF波形、声波形以及连续声波形的其中之一。

最好，输出是适用于供应计算装置的模拟输入的方式。

在一个实施例中，检测器装置是正交回路的装置。除非另有定义，此处使用的所有技术和科学术语具有如同本发明所属技术领域普通技术人员所公知的意义。此处提供的材料、方法、及示例只是说明性的，而不是限制性的。

本发明的方法与系统的实现包括手动地、自动地、或其组合地进行或完成被选择的任务或步骤。而且，按照本发明的方法与系统的优选实施例的实际使用仪器和设备，几个被选择的步骤可利用硬件或在固件的任何操作系统上的软件或其组合而实现。例如，就硬件而言，本发明的被选择步骤可实现为芯片或包括专用CPU的电路。就软件而言，本发明的被选择步骤可实现为由使用任何适当操作系统的计算机执行的多个软件指令。在任何情况下，本发明的方法与系统的被选择步骤可描述为利用数据处理器(诸如用于执行多个指令的计算平台)而执行。

附图说明

在此结合附图仅通过示例来说明本发明。现详细地具体参考附图，强调具体所示是通过示例并仅用于说明本发明优选实施例，并且提供被认为是最有用并容易理解本发明原理和概念的描述。在这点上，本说明书不打算比基本理解本发明所需的细节更详细地说明本发明的结构，结合附图对本发明的描述使得本领域技术人员明白如何实际地实施本发明的许多形式。

附图中：

图1A是简化示意图，说明按照本发明第一优选实施例的位置检测系统；

图1B是简化示意图，说明另一位置检测系统，其中在基站中进行信号解码并将处理的数据传送至相联系的计算装置；

图1C是简化示意图，说明第二候选位置检测系统，其中在基站中进行信号解码并且基站是独立装置。

图2是图1系统的指示装置的优选实施例的简化方框图；

图3A是图1基站的优选实施例的简化方框图；

图3B是用作独立装置(即不依赖计算装置而执行详细计算)的图3A基站的变化；

图4是图1系统的数学模型的简化方框图，用于构成最大可能检测的参考信号；

图5是说明用于确认被检测位置的相关器中使用的相关函数的图；

图6是说明用于图1系统中的信号解码器的优选实施例的简化方框图；

图7是图1系统的指示装置的第二优选实施例的简化方框图；

图8是说明与方向传感器一起的图1系统的指示装置的第三优选实施例的简化方框图；

图9是说明适用于姿态检测的图1定位元件的另一个优选实施例的简化方框图；

图10是说明本发明实施例应用于会义室环境中多个用户的简化图；

图11是说明本发明实施例应用于屏幕交互板游戏的简化图；

图12是说明本发明实施例应用于自立机器人游戏的简化图；

图13是说明本发明实施例应用于库存追踪系统的简化图；以及

图14是说明本发明实施例应用于基于机器人的制造系统的简化图。

具体实施方式

本发明实施例公开一种用于利用连续波超声信号和/或利用具多个接收器的检测器来确定定位元件的位置的系统，其输入被多路复用并且输入在需要交互的计算装置的适宜模拟输入。计算装置使用其自己的资源以将信号去复用并且确定指示装置的位置。在一个实施例中，该信号是超声和红外信号的同步组合。

在另一个实施例中，检测器可以是可独立地处理连续波输出的独立装置。

目前公开的实施例的另一方面涉及使用低处理能力将信号解码而进行位置检测的能力。

按照本发明的指示装置和系统的原理及操作可参考附图和相应的描述而更好地理解。

在详细说明本发明至少一个实施例之前，应理解本发明的应用不限于以下的描述及附图所示的组件的构造和配置的细节。本发明可以各种方式实行或实施其它实施例。同时，也应理解到，此处采用的措词和术语用于说明，而不应视为限制。

现参考附图，图1A示出按照本发明第一优选实施例操作的位置检测系统。该系统被设计成结合具有任何种类的标准模拟输入12的计算装置10使用。

系统包括定位元件14，其占用待检测的位置。该定位元件可以是指示装置，例如用户移动以与计算装置10交互的输入笔或鼠标灯等，或可以是机器人的一部分或用于游戏的比赛部件或者任何其他种类需要确定位置的装置。定位元件14的移动被追踪并且计算机使用元件的移动或定位作为能利用输入的任何目前应用的输入。通常，鼠标或类似装置往往被移动追踪，而输入笔往往是位置追踪。机器人和比赛部件按照应用可以是位置或移动追踪。在任一情况下，定位元件同时得到位置并且发射可被解码以确定位置的信号。如果定位元件在诸如虚线曲线16所示的轨迹上移动，则适当的应用可以追踪计算机屏幕上对应的曲线18。同样地，定位元件可用于直接写于屏幕上。

系统还包括检测器装置或基站20，其以允许确定位置的方式来检测定位元件14发射的信号。即，信号被设计成包括足够的信息以允许信号处理而确定该定位元件的位置。

最好，信号在被间隔开的两个或三个独立的检测器22中被检测。检测器22的数目最好选择为所需的坐标数目，即，跟随指示器移动所需的维数。最好，基站本身不使用信号来计算指示装置的坐标，而是将该信号一起多路复用于单个通道。该通道接着被提供至计算装置的模拟输入12。计算装置仅需要将在其模拟输入上接收的信号去复用并且执行三角测量等以指定坐标给指示装置。在一个优选实施例中，各检测器从指示装置拾取相同信号。但是，因为检测器在不同位置，因此引入了相位差或时间滞后等，因此可从检测的信号之间的差别来计算位置。

有许多的方法用于提供允许位置检测的信号或用于引入上述差别。一个较佳选择是指示装置14发射具有不同速度的信号组合。接收器然后使用两个信号到达时间差来计算到接收器的距离。在两个接收器之间这种距离的比较允许计算二维位置，而在三个接收器之间的比较允许计算三维位置。

最好，指示装置14使用光速信号(例如红外信号)以及音速信号(例如超声信号)的组合。到各接收器的距离然后可从两个信号的到达时间差来计算。应理解到，红外信号的到达实际上是瞬间的，因此基站20可简化为具有单一红外传感器24，并且两个或者三个分开的传感器22可仅用于检测超声波。

在一个优选实施例中，模拟输入12是具有访问A/D转换器的任何输入。一般的示例是至声卡的麦克风输入。另一示例是至声卡的进线输入，并且也可使用调制解调器输入。通常，声卡具有用于去复用和处理超声信号的足够的处理能力，下面将更详细讨论。如果使用声卡，则麦克风输入是有利的，因其能够给基站供电。

本实施例通过利用模拟输入和板上处理能力，可将定位能力添加到能把模拟音频信号数字化的任何机器，例如PC和较大的计算机、膝上型电脑以及包括PDA、蜂窝电话、及其他计算装置的较小型计算机。在PC和膝上型电脑的情况下，处理能力方便地是实际上可普遍用于这些机器上的数字声音能力。

有利的是使用小的低成本硬件用于指示装置和传感器，同时使用计算装置本身的计算资源以补偿简单硬件，因而能使甚至复杂的多位置的成本很低，下面将会说明。

如上所述，在一个优选实施例中，标准麦克风输入用作用于位置检测的各种不同传感器之间的接口，它们是麦克风、光检测器、天线等、以及计算装置。对于这样的实施例，具有被A/D电路取样的自由输入的任何装置都可使用该实施例以便提供定位能力，而不必改变装置内部的任何硬件。在一般装置中，A/D取样在滤波和放大之后进行。

应理解到，适当的客户软件最好被放置在计算装置中，以便从原始输入信号检索定位数据。

虽然该实施例只涉及使用麦克风输入，但应理解到，任何模拟输入都是适当的。许多PC和膝上型电脑具有一个以上的模拟输入，例如：麦克风输入、进线输入、及调制解调器输入。这些模拟输入的每一个都可用作对在此描述的定位系统的连接。但是，麦克风输入具有优于其它种类模拟输入的某些优点。特别是，用于基站的电源可从麦克风插座得到，因此电源不需要单独的连接。

调制解调器输入特定的缺点是，许多调制解调器没有从调制解调器插座传送原始数据至PC存储器的能力。反而，从调制解调器传送的数据被自动地处理为调制解调器信息。

调制解调器和线输入的共同缺点是，在调制解调器输入和线输入上的信号电平必须高于麦克风输入上的信号电平一个数量级。这使得定位系统需要额外的复杂性和电路。

现参照图1B，其是说明本发明第二优选实施例的简化方框图。与前面附图相同的部份采用相同标号，并且对理解当前附图所必须的内容之外的内容不再进行描述。图1B的实施例与图1A的不同：在基站20中对从指示装置接收的信号的进行解码。因此，基站能输出关于指示装置14移动的数字坐标位置信息。因此基站无需连接到模拟输入12而可连接到任何适当的数字输入，或者可以单独使用。

图1A和1B的定位系统包括3个部份：

1.定位元件14。如上所述，定位元件可以是鼠标、输入笔、或者光笔的形式，或可以是机器人或者机器人的部分、或游戏中的比赛部件或者其位置可能需要追踪的任何其它元件。例如，棋类电子游戏等可以使用按照本实施例的所有定位元件的比赛部件。

2.传感器阵列22和预处理硬件，最好一起安排到连接至模拟输入12(例如，麦克风插座)的基站20中。在图1B的实施例中，可添加CPU以允许基站20中的数据的完全处理，以便实际的绝对或相对坐标信息是传送至计算装置的输入，在此情况下，标准数字输入可以替代使用。另外，图1B的实施例可以保留用于单独使用，在此情况下，它支持其自己的应用并不连接至计算机。

3.包括算法的客户软件，它对信号信息数据进行解码并输出位置坐标。注意到，客户软件可以提供给系统作为系统驱动程序，或者可以被合并到操作系统中，或者可以提供作为打算用来自系统的定位数据应用的部分。

对于系统可能使用的非专用清单包括：

·转换标准屏幕为“触摸屏”。屏幕本身可以是传统的屏幕，然而输入笔具有接触传感器以指示其是否与屏幕接触，并且位置检测独立于屏幕地工作。结果是，装置看起来和感觉上都好像是触摸屏并且也不需要与有触摸屏相配的材料和复杂性。相同原理当然可以应用于书写板或任何其他种类的表面。压力传感器可以是压电晶体。

·交互式白板，其具有附于标准白板的传感元件。此外，结果看起来和感觉上都好像是标准白板，然而该板完全不需要包括电子或专用材料。

·数字书写板：在数字书写板上，可使用标准A4或者任何其他尺寸的纸张，并且位于邻近的基站可检测移动并产生笔的电子式移动。

·游戏。如上所述，定位元件或指示装置可以比赛部件的形式构成。

·数字绘图板和交互式书。

·数字签名应用，例如，结合捕获唯一数字签名的能力并将其用在文件和其他问题的真实性验证中。下面将更详细地说明此应用。

·机器人应用(参考前面所述)

·用于手机/pda/pc等的数字笔

·玩具和游戏类型应用。

·库存追踪应用。

用户最好被提供有传感阵列装置或基站20及指示装置14。下面将更详细的说明，指示装置14最好发射声、和IR或电磁信号。被发射的信号使该阵列或计算装置或其组合能计算指示器的位置，并提供被计算的位置给本地操作系统或需要的应用。

操作原理

系统将与计算机等类似装置的模拟输入对接。特别有用的模拟输入是麦克风输入，并且为了对接至标准麦克风输入，要考虑以下问题：

1.PC、PDA和蜂窝电话一般仅具有一个麦克风输入。然而传感阵列具有两个(可能更多)传感器，并且还需要用于标准麦克风输入。如上所述，从多个源至单一麦克风输入的输入信号的问题可利用多路复用而相对简单地解决。有两种较佳的多路复用：时分多路复用和频分多路复用。

2.典型而普遍的声卡类型的输入带宽，用于PC的声霸卡(SoundBlaster^)对于最先进的模型而言不超过22千赫。实际上，为了提供与早先模型兼容的系统，最好设计为假设10千赫。PDA和蜂窝电话的输入带宽一般是在3千赫之下。0-10千赫频带、甚至0-3千赫频带的传输频率因为其给用户带来烦扰以及差的SNR，因此不实用。实际上，每天有许多噪声存在于这些频带所覆盖的较低频率中。另一方面，超声频率仅开始于22千赫之上，因此，为了使用声卡电子设备的超声波，频率向下转换是较佳的。

3.另外的电子设备需要电源。如上所述，麦克风输入可用作电源。在使用中，充电信道可与信令信道并排地多路复用以给基站20充电。另外，有可能储存用户移动产生的动能并转换该动能为电能，因此排除了对电池的需求或延长了电池使用时间。

4.取样频率：大多数的声霸卡可以高至44.1千赫的速率取样，Nyquist速率，其他的声卡具有类似特性。PDA和蜂窝电话以6千赫速率取样。取样速率对系统设计提供了限制，这意味着从指示装置发射的同步信号即使在低取样频率时也需要保持具有足够精度的位置数据。尖微秒“delta”脉冲，通常被其它定位系统使用，与可用的取样率是不兼容的。最好使用基本连续的信号。

优选实施例包括在指示装置14和基站20之间的无线通信，其连接到计算机麦克风输入。一个更简单的实施例使用了有线通信，其中在基站和指示装置之间提供了电缆连接。此实施例对于需要相对位置或移动的“鼠标”类型的实施尤其有用，并且这样的实施特别简单且节省成本。但是，有线解决方案对于许多应用都不适当，因此还需要无线解决方案。

如上所述，有几种确定指示装置位置的已知方式。每一个已知方法都可结合到本发明的实施例中。尤其是，专用电路最好将传感器输出转换成能馈送到标准麦克风输入的信号。下面将更详细地说明多个优选实施例。

声定位

一个优选实施例采用了声定位。该声定位的思想是测量以不同速度到达传感器阵列的两个信号之间的时间差。该时间差给出至源的距离的指示。如果使用两个不同的传感器，则可用三角测量来确定源的位置。如果使用三个适当放置的传感器，则可得到三维位置。在一个优选实施例中，上述两个信号是声信号和IR或其他的电磁信号。

在海平面的声波速度是已知值。IR或其他电磁信号以光速传播，并且为了这样的指示装置的精度级，IR或其他电磁信号当作是瞬时的。协同释放IR和声音信号。接着测量IR信号和两个传感器的两个形式声音信号的到达之间的延迟。将两个延迟转换成距离，并且该距离可利用麦克风之间的已知距离而作三角测量以给出二维坐标。第三个麦克风可接收第三形式的声音信号，由此第三延迟可用于增加第三坐标。麦克风的适当安置可以提供精确的三维坐标。

在另外的优选实施例中，有可能通过附加的麦克风取代IR传感器和IR信号。结果是计算更多且精度降低了，但装置却更简单。

上述实施例相对直接，并且可应用于某些现有指示装置中设置的硬件。

指示装置

现参考图2，它是说明适合用于上述声定位实施例中的定位元件的简化图。定位元件14是以指示装置的形式并且包括一个作为从电信号产生声音的转换器的小型喇叭26。最好，该喇叭被最佳化用于超声波波长。此外，可以设置LED 28发射基本瞬时的第二信号。取代LED，可用天线发射适当频率的其他RF信号。

控制逻辑30最好由微处理器实现并提供喇叭26和LED 28之间的协调，以给出信号组合，由此可确定有意义的延迟。如认为必要，控制逻辑可以提供其它控制功能。

电池32为指示装置14供电。在另一个实施例中，电池可由感应线圈取代，该感应线圈是由来自基站的感应而供电。这样的选择节省了指示装置中更换电池的需要，但限制了范围并增加了基站的复杂性。

开关34可随意地设置。该开关可被设置用于任何功能范围，或者可以简单地提供由操作系统确定其用途的信号或最后传送信号的应用。例如，该开关可用于改变绘于计算机屏幕上的线的色彩，或取代鼠标点击，或用于游戏中的射击，或用于指示与屏幕表面的接触。在后面的情况下，该开关可设计成紧密地接近与屏幕的物理接触。

基站侧硬件和传感器

现参考图3A，它是说明适合与图2指示装置使用的基站内部组件的简化图。基站最好包括至少2个麦克风36和38的阵列以拾取来自喇叭26的信号。应理解到，麦克风用作转换器，将声音转换成电信号。此外，IR光电二极管40检测来自LED 28的IR信号。在一变体中，天线可以取代IR光电二极管，如上所述。

最好为各传感器36、38和40提供前置放大器与滤波电路42。时间或频率多路复用功能44允许信号被多路复用到单一信道。频率向下转换和混频器功能45允许接收的信号向下转换为与使用的模拟输入兼容的频率。

微处理器46或者其他控制逻辑用于控制和协调基站。同步数据允许微处理器使信令组件同步。

电缆和插座48被设置用于连接至计算装置的麦克风插座，或者任何具有A/D转换器的其他输入。进入模拟输入的数据最好由缓冲器与滤波器电路49缓冲和滤波。根据麦克风插座或者一些其他的输入是否被使用，缓冲可以不同。

电源电路50允许麦克风插座同时作为基站和数据输出的电源。

当使用主机CPU对从模拟输入传送的定位数据进行解码时，存在固有的同步问题。定位元件(即指示装置或者无线终端)的时钟与基站不同步，其又与主机装置的A/D转换器不同步。无线终端和基站的同步可利用IR或RF信号实现，如此处描述的那样。沿线路向下与主机时基的同步在许多情况下是不可能的。即使以相对高的取样率，例如50千赫，但在IR同步信号和A/D取样之间的失配也会是约20微秒，其对应于被测量位置中的几厘米。这样的不精确不适于大多数应用。并且，即使在某一情况下达到良好同步，但是两个系统(即主机和基站)的时钟也会由于现有晶体技术的有限精度而趋向于随时间漂移。

为克服上述主机同步问题，基站最好使用某种时间或频率槽向主机传送一个在主机A/D转换器的Nyquist速率的同步模式。主机可使用该模式以确定在其自己的时钟和定位时基时钟之间的相位差。

同步模式能以足以补偿时钟漂移的规律性传输，并且不需要在每一循环周期都传送这样的信号。

在另一个优选实施例中，不论是利用声、光、红外、RF或者指示装置能响应的任何其他形式的信号，基站电路都发送命令至定位元件。在这样的实施例中，定位元件14具有RF或者光接收器。当接收命令时，指示装置可以发射信号，例如上面讨论的声信号。来自基站的指令发射时间是已知的，并且可用于开始计时声信号收到的延迟。在不同麦克风的声信号的各自延迟可再次用于到达位置坐标。

图1B实施例的基站示于图3B中。与图3A中部件相同的部件用相同的标号表示，并且对除了用于附图理解所必须的内容之外的内容不再进行说明。图3B中，A/D转换器55得到向下转换45的输出并将其提供至CPU 56。CPU 56连接到存储器57及数字数据端口58。CPU实现波形解码以确定定位元件14的位置并且另外可使用这样确定的定位信息来运行应用。上述特征最好设置在基站芯片内。此解决方案导致一个比图3A更复杂和因此也更昂贵的基站。但是，电路可专用于下面将描述的信号对坐标解码算法，并因此较目前可用的解决方案更简单。

解码算法

最好提供解码算法把指示装置信号的数字化形式转换成位置坐标以传送至局部操作系统或直接传送至应用等。该算法最好被提供作为计算装置的客户软件部分，也可作为基站或内置到局部操作系统的驱动器或特别地作为一个特定应用的部分。在图1B的实施例中，可以将算法结合到基站电子电路中。

该算法最好考虑可能进行频率向下转换可用的相对低的取样频率能力。该转换降低数据频率，即从定位元件传输所需的相对高频率降至所装声音硬件可能能够取样和数字化的相对低频率。此外，算法最好包括处理噪声的能力且一般最好适用于低频信号处理的特定问题。

如上所述，位置定位领域中的已知技术集中于使用非常短和有力的声信号作为定位信号。为了得到良好分辨率，已知的解决方案要求高取样频率，一般高于400千赫，以便能够找到如此短的定位信号并且不会完全错失它们。相反，本实施例最好不使用高于44.1千赫的取样率，因为这样的频率与声音处理设备的安装基座不兼容。并且，建议保持信标信号声音频率高于20千赫，即在超声范围之内，因此用户听不见它。这两个要求需要一种数据被调制在超声载波信号或波形之上的解决方案。该数据可以被频率调制(FM)或被相位调制(PM)到包括超声信号的载波上，或者可以使用任何其他已知的方法。算法最好操作对被调制的信号进行解码并从其取样结果来重构带有信号的原始位置信息。在本实施例中，最好使用带宽受限的信号以便得到所需的分辨率级。

在声位置寻找中，最好使用诸如扩频和跳频的连续波(CW)调制，以克服反响和多径效应。

通常使用多个检测器，并且来自上述检测器的信号被多路复用以用于单一输入。在某些情况，可避免对多路复用的需要。例如，在立体输入声霸卡或类似的立体声卡的情况下，可馈送两个信号给麦克风输入，另外两个信号给“进线”输入，使得全部四个信号不需要一起被多路复用。因此，基站不需要用于输入接入目的的时分多路复用器。直至四个传感器可直接被馈送到声卡，并且声霸卡内部电路可使用适当的软件驱动器来处理接收信号。但应注意到，即使立体输入声霸卡最多只有两个A/D转换器，但仍然需要时分多路复用以使声卡能同时在两个以上的信道上进行取样。

为了使立体输入声卡在两个A/D转换器上对于四个分离信道进行取样，被传输的信号因此可以利用基站而彼此同步。这样的同步可以多种方式实现。一种方式是与信号本身并排地从基站或向基站发送同步数据。另一方法需要循环传输，即信号以协调的方式传送，以便使用两侧已知的信道间的信号周期或相位调整。前面已描述的方法因此既提供了具有内部分时机构的数据同步，也提供了没有内部分时机构的数据同步。

应当指出，与前面描述的其他实施例相比较，上述分开的立体输入的使用具有某些缺点。例如，在两个A/D转换器的每一个中进行的取样之间可能会有相位差，因此在使用系统之前必需进行校准。否则，相位差本身可能干扰距离确定，导致精度降低。

另一缺点是，需要相对复杂的软件驱动功能以保持麦克风输入和“进线”输入之间的切换定时尽可能精确。在室温下，切换定时之间仅仅1微秒的抖动可导致0.3mm的测量误差。

此外，许多被安装的声卡基座仅允许单声道输入。极少数的声卡被配备用于立体麦克风输入。

为了使用附加的输入，基站上必须提供大多数用户不能使用的附加的连接器和接线，因此可能增加额外成本。

本发明的一个优选实施例使用最大可能性检测器，用于对从传感器接收的信号进行解码以确定至各个传感器的距离。在最大可能性检测器中，从传感器接收的信号经由基站与参考信号比较。该比较指出最可能的信号并通过该最可能的信号来确定距离，其中该信号最可能从该距离发送。

最好，最大可能性检测器使用信道的完全数学模型以建造用于比较被接收信号的参考信号的查找表，以便找到最佳匹配距离。另外，预期的波形能以Nyquist速率取样，并且在取样点之间的任何定时失配都可利用外插函数来克服，以揭示该距离。现参考图4，它是指示用于结合上面考虑的最大可能性检测器的数学模型的一般组件的简化方框图。模型60包括初始信号序列S(t)，它被馈入移动单元14中的变换器26的转移函数H1(s)中。简单地作为延迟模型的空气间隙62接着移动单元。对于不同的距离，空气间隙要改变。结果则被馈送至基站20中的接收路径，它包括麦克风36的转移函数H2(s)、均衡H3(s)、低通滤波H4(s)和混频及路径的任何其他特征。信道的完全模拟对最大可能性检测器的设计是有用的，因为它允许构造精确的预期信号，对照之下，接收信号理想地仅在相位上不同。检测器则相对容易地能够区分最可能的信号，该信号又对应最可能的距离。

IR信号用于基于方案的最大可能性，既设定延迟的开始又使移动单元和基站间的时钟同步。同步路径64在模型上被指示。具体地说，路径64提供同步信号至本地振荡器。

本领域技术人员将理解，声信号具有不同的角度转移函数。均衡器可添加至基站以便对此进行补偿。

最好，IR(或者其他电磁)信号也经由第二路径66指向距离查找表68中等于零距离的开始时间。利用最大可能性检测器得到的最可能的信号接着用于从查找表中识别最可能的非零距离。本领域技术人员将理解，有可能取代查找表而使用即时产生的阵列。并且，可以使用其他检测器；且存在几个已知的FM信号解码器，诸如PLL、I/Q解调、相位乘等。

然后利用相关性来测试最大可能性距离，简要参考图5，它是说明可以使用的一般相关函数的两个部分的图形。上部分图形说明功能，且下部分图形是上部分图形中央部分的放大图。

现参考图6，它是说明用于完成上述解码的解码单元70的简化方框图。解码单元70包括使用参考上述图4描述的信道模型60的最大可能性检测器72，以及查找表68。相关器74接着最大可能性检测器72，使用相关函数76而利用最大可能性检测器72检测的最可能距离来进行相关，以确认检测的距离是正确的。

现参考图7，它是说明按照本发明另一个优选实施例的指示装置的简化图。与前面附图中相同的部件用相同的标号表示并且对除了用于附图理解所必须的内容之外的内容不再进行说明。图7的指示装置与图2中的不同，因为它另外还包括连接在LED 28和喇叭26之间的编码单元80。在输出至喇叭26之前，编码单元80提供信号的附加编码。信号的附加编码可用于更大的信号强健性并且还使与邻近用户的干扰减至最小。后者具有几个优点。它允许多个用户使用相同基站，或可允许单一用户使用几个指示装置，例如在诸如棋类的游戏中。如果各比赛部件是不同的指示装置并且信号解码允许区分上述不同的指示装置，则系统能结合多个比赛部件的游戏。使与邻近用户的干扰最小化可以进一步允许多个用户共存于同一室。

使不同指示装置之间的干扰最小化的一个优选方式是通过使用伪随机跳频算法。各移动单元最好具有结合在编码单元80中的伪随机跳频序列，或者最好在控制器30中。基站或解码单元最好具有对应的解跳(dehopping)单元，它能够在相同跳跃序列上同步。优选实施例通过使用IR或者其他电磁信号而提供同步化，以传送跳跃序列给基站。另一个优选实施例采用工厂校准以提供序列。

一个可基于跳频以位置检测系统实现的应用是系统的基站20与WLAN基站的集成。结果是被增强的WLAN和定位基站能够支持多个用户并且能够分别地管理每个用户数据。例如，用户能够使用属于或兼容于WLAN的指示装置在纸张上或他们自己的电子簿上进行写入。即时地，WLAN分别地追踪每个用户的移动并且产生他们手写文件的网络电子形式。为了在纸张上书写，指示装置14是图2的指示装置和标准笔的组合。

顾客和应用需要多样化，且各个应用可能需要最大化和其它有关的特定变量。例如，在某种应用中，精度可能比电流消耗次要，因此降低可能的精度级或操作中的检测器数目有助于减小电流消耗。为了允许这样的系统特定的最佳化而不用制造类似装置的一个范围，对于基站和移动单元，灵活的可编程方案是优选的。

灵活的程序设计可以通过烧熔丝或通过非易失性存储器(如ROM或EEPROM)来进行。用于以此方式设定的一般数据包括：

每秒取样率，

传输功率，

2-D或3-D应用，

等等。

定位元件14另外可供有压力传感器，其输出可由适当的应用用于允许图形或安全特征。例如，可根据被施加的压力而不同地画线。结合到指示装置的适当压力传感器可以包括数字器(10比特或更少)、应力计及驱动电路。

另一特点可以包括测量移动单元角度的能力(对于数字输入笔应用的情况是有用的)。结合到指示装置14的适当角度传感器可以包括倾斜仪、数字器以及驱动电路。在另一个实施例中，诸如超声扩音器的两个位置指示器可以置于指示装置的任一端，每一个都以使信号可区分的方式发送。指示装置的角度则可以通过计算每个位置和在它们之间做简单的几何学而导出。

独立基站

如上所述，在图1B的实施例中，基站20包括对信号进行解码的能力，无需主机计算装置10的支持。

以上描述的解码算法不需要特别强大的处理能力，因此包括有限资源CPU于基站而又不增加整个费用是可行的。在优选实施例中，～1MIPS的计算能力用于将信号解码。这样的低计算能力实际上可集成到单一定制的基站芯片里，或作为低成本的附件。使用这样的CPU允许对主机的更传统连接，诸如UART、USB、串口及其他，因为传送的信号是定位的处理结果而不是未经处理的信号。这样的输出还适合直接用于WLAN和蓝牙。

这样的独立基站最好包括数字化元件、(A/D转换器)、CPU、存储器及接口电路。

通过光定位

现参考图8，它是说明上述使用光方向测定传感器的实施例的变化的简化方框图。与前面附图相同的部份采用相同标号，并且对理解当前附图所必须的内容之外的内容不再进行描述。传感器90包括两个偏移预定角度的LED 92和94。差分放大器96经由其两个差分输入的每一个而连接在两个LED 92和94之间，以便测量在各LED中的电流差。指示装置14中的LED 28产生窄光束，其方向可通过传感器来测量。传感器90最好以透镜98和100的形式的光学器件而构成以覆盖检测区域并且确保来自预定视野的光直接落到检测区域。

基站实质上与图3中的相同，只是替代了代麦克风，有光方向测定传感器90，并且不需要分开的IR光电二极管，因为其所有的同步和类似功能都可由光方向测定传感器的光电二极管所取代。

对应的解码算法处理不同种类的信号的信息部分，但是基本信息以基本相同方法来处理。发现方向和距离的原理类似于找到并三角测量立体视觉和两个传感器的角度而得到位置的原理。另外，相同问题适用前面实施例的解码算法，即，如果系统利用模拟输入和计算装置硬件，则需要低取样率和低频。

利用超声的姿态检测

现参考图9，它是说明适用于姿态检测的图2定位元件的简化图。图2中与前面附图相同的部份采用相同标号，并且对理解当前附图所必须的内容之外的内容不再进行描述。第二喇叭26’设置在距第一喇叭26的预定距离处。最好两个喇叭设置在元件相对端。各喇叭发出分开检测的各自的波形，并且元件姿态通过在两个位置之间描绘直线而确定。两个喇叭最好能够以检测器标识它们自己并且同时操作。它们各自的信号可以被时间或频率复用以一起工作，并且在一个优选实施例中，两个喇叭使用各利用不同伪随机序列的跳频。

电磁定位

可与麦克风输入使用的另一种方法是电磁定位。具有正交排列的磁回路(导体)的板用作书写板。指示装置发射电磁信号，上述电磁信号由书写板的磁回路来拾取。通过对信号进行分析，可算出指示装置的位置。上述回路可印刷在PCB上并且可做得小到足够产生任何所需的精度级。

指示装置与图2的相同，只是LED 28由包括发射天线及相关联调制电路的电磁发射器所取代。基站包括作为具有RF解调电路的传感器的内置回路，否则就与图3的基站相同。

解码算法还必需处理不同种类的信号信息部分，否则就包括了如上所述的相同问题。

本实施例的定位系统具有广泛的应用，以下列出几个。最好制造单个电子装置，并且对于所选的应用以不同方式对其进行设定，可能通过使用跳线或双列直插式开关。开关可允许系统的配置以最适当的折衷用于所给应用。在一些应用中，重要的是低功能消耗。在其它中，关键的是定位精度。再者，精度没有迅速更新和每秒取样数那么重要。在其它中，重要的是范围，再者，关键是能容纳大量用户的能力。

下面考虑上述技术的许多应用。

全球追踪系统

现参考图10，它是说明装备有全球追踪系统的会议室的简化图。全球追踪系统包括按照本实施例的具有嵌入式基站的无线LAN系统110。按照优选实施例，会议室中一系列的用户112具有定位元件114。各定位元件具有如上所述的其自己的唯一身份。各种定位元件发射波形，并且波形由全球追踪系统检测。另外，波形可由用户局部的追踪系统(例如独立的基站116、具有内置基站的蜂窝电话118等)来追踪。此外，会议桌本身可以具有与会议室电话设备结合的其自己的主基站120。

玩具应用

具有定位的玩具可分成为三个子类型，说明如下：

-屏幕前游戏，

-计算机前游戏，以及

-不需计算机的环境。

屏幕前游戏：这些是直接与计算机屏幕用户交互的游戏，例如：

(a)玩具手指：

a.幼童和/或儿童的玩具指示装置指向计算机屏幕以便与网站和/或节目交互作用。与屏幕上的指示装置接触起动一个幼童成员区域内的卡通网站。指示装置还充当与出现在屏幕上的对象交互的装置。

b.指示装置，或许外表型式为指示手指或卡通造型、以及工艺上数字笔，它按照上面任何实施例具有唯一身份。

(b)玩具鸟：

a.提供了一种游戏，其中用户飞行一只鸟至位于屏幕右上方的巢穴，以便得到分数或喝采。

b.该实施是关于上述指示手指的。

(c)无线操纵杆

a.一种可能的技术应用是用于计算机游戏的无线操纵杆。操纵杆应用在计算机游戏业。

计算机前的游戏：计算机前游戏是在计算机(在这方面，或是PDA、蜂窝电话、或附加到计算机的元件)附近发生交互的游戏。示例如下：

战场游戏

a.现参考图11，部件122在板124上移动。该板通常作为战场，其中两对手参与战斗。比赛部件代表向彼此推进和战斗的士兵和武器。游戏的某些方面仅出现在屏幕上。例如，如果其中一个游戏者将其士兵推进到有地雷的特定位置，则产生的爆炸会出现在屏幕上。

b.各士兵和武器(车辆等)具有无线终端，该无线终端嵌入有其自己的唯一身份。嵌入在计算机中的基站或附加到计算机的元件接收各及每个士兵、车辆等的唯一定位坐标，并且利用计算机上的战争计划应用而对其进行协调。

不需计算机的环境：不需计算机的环境游戏是不需要PC的游戏，因为它们自己携带足够强大的CPU。

(a)战场游戏：如上所述，但却是独立的，且不需计算机。

(b)定位使能玩具车

a.追车或车辆交互。

b.一辆车具有基站单元，而另外一辆车具有无线终端单元。第二辆车因此能够追第一辆车或者与之交互。

(c)独立机器人

现参考图12，它说明一种游戏，其中一系列独立机器人130保持追踪彼此位置和球132的位置并在它们之间传球。各机器人具有总体上用于机器人的定位元件和用于每个肢臂的其它定位元件，其位置需要用于预期的操纵种类。在一个实施例中，各机器人包括其自己的独立基站并根据来自自身和来自附近机器人的输入定位数据而做决定。但是在第二简化实施例中，各机器人仅有定位元件和控制电路。追踪是由指示机器人如何移动的外部基站来进行的。因此仅需要提供单个智能装置并且机器人也可以相对简单。

在该实施例中，一个机器人把球传送至第二机器人。第二机器人得到球并将其传送至第三机器人。

在另一个实施例中，操纵杆可控制一个机器人的移动，而其他机器人则根据他的定位而自动地试图抓住该机器人。该应用可利用双向通信，对此另作说明。

(d)定位使能建立块

a.建立块各提供有他们自己的唯一身份。其一可交互地建立各个构造，在建立过程中接收计算机指导。

b.建立块各提供有无线终端和唯一身份。

(e)命令和控制手套

命令和控制手套用于虚拟真实或类似游戏。手套各肢设有按照上面实施例的位置定位能力。按照本实施例，这样的定位能力可简单地通过将传感器附加到一般手套的各手指末端而设置。因此各手指设有独立的定位能力，它在游戏应用需要时被读取。作为选择或者另外，手指上的指环可以提供无线终端，或者可以将皮带施加在用户身体的任何部分或游戏中使用的项目或附件上。

库存应用

现参考图13，它是说明按照本发明实施例的库存系统的简化图。定位元件嵌入在打算库存的存货140的项目中，并且基站142设置在屋中以追踪移动。这样的系统有利于追踪频繁移动并且需要更新信息的存货。

制造应用

现参考图14，它示出在生产线152附近配置的多个机器人150。各机器人具有生产任务和肢臂及完成任务的机动性。基站154全面控制机器人。

各机器人具有总体上用于机器人的定位元件，和/或用于每个肢臂的定位元件，其位置需要用于预期的操纵种类。在一个实施例中，其中机器人需要彼此交互，各机器人包括其自己的独立基站并且根据来自其自己和来自附近机器人的输入定位数据而做决定。但是在第二简化实施例中，各机器人仅有定位元件和控制电路。追踪是通过指示机器人如何移动的外部基站154来进行的。因此仅需要提供少数智能装置，并且相对简单的机器人可提供群组行为。

通过在检测空间放置另外的无线终端，可以在预定位置获得较高的精度。测量这些单元要校准移动终端的绝对量度，以便得到较高的精度。

安全应用

按照本实施例的具有基站的指示装置可结合到一个电子识别方案中。个人书写签名常被用于识别，但熟练的伪造者可能复制他人的签名。然而，伪造者能复制签名的外形但不能复制用户给笔的施加压力的方式或握笔的方式，例如签名的给定部分上的给定角度。一种指示装置，用户可将其用作笔在纸张上书写，并且该指示装置不仅可以提供移动信息，还可以提供压力和姿态信息，该指示装置提供了增强的安全个人签名。用于获得结合了压力及外形签名信息的系统正在使用之中，但是，采用本实施例能使得上述系统更加便宜且更具有灵活性。另外，笔的姿态信息允许更好的核实。笔的角度可通过把另外的角度传感器添加到笔上而被测量。该角度传感器可包括加速计或者可使用位于输入笔另一侧的附加位置信号发射器，如上所述。在后种情况下，基站确定两个转换器的XYZ位置，由此可计算输入笔的角度。该角度然后用作附加因素并得到签名电子形式，它是三个向量值(XY位置、压力、角度)的三元组。

以下实施例描述了一个增强的识别装置，它结合了定位和其他安全方法。

使用输入笔形式的指示装置作为鉴定装置。提供一组输入笔作为系统的部分。将这些输入笔的其中之一提供给每一个被识别的用户组，并且各输入笔设有其自己的电子身份。

通过识别输入笔，可以识别目前与系统进行交互的用户，并且这允许在安全方面的应用中可核实使用系统。还可以要求用户提供其通常的签名，它可以根据移动和所施压力等而被电子证实。

为了更好的安全性，输入笔还设置有允许数字签名的特征，例如基于公共密钥基础结构(PKI)。用户可以其通常的手写签名来签名。一旦手写签名被核实，系统就利用PKI算法使用输入笔向文件提供数字签名。这样的特征需要在指示装置和基站间的双向通信，这可利用可用的IR或RF信道来提供。电子签名因此提供了使用个人化输入笔的保证和核实授权用户的保证。

此外，或者作为选择，可以添加键盘以允许用户输入个人识别号(PIN)。

此外，或者作为选择，系统还可以将生物计量传感器结合到输入笔或基站以增加安全级。生物计量传感器可用于指纹识别、视网膜签名识别、声音签名识别等。

另外的输入笔应用

输入笔或数字笔另外可用于：

·远程控制。输入笔的位置可被追踪并且用于在系统上施加控制。因此指向一个装置可以使该装置运行。当指向时同时扭转输入笔可以影响装置的运行。

·手表电话可提供有小型输入笔以在电话表面上写入或在附加到其上的相邻小垫上进行写入。另外，书写可以在一般的纸张上进行并且将手表放置在附近以追踪输入笔移动。

·输入笔可用于提供SMS消息而不是经由键盘将其键入，和/或可提供素描及将该素描作为文件传送的能力。同样，输入笔可用于输入要拔的电话号码。相同的思想可用于传统电话。

·输入笔可用于允许数据输入等写入其他装置，诸如收银台、游戏装置、有线TV、冰箱等。

·上述安全性应用的输入笔可用作在销售点装置前的支票或信用卡签名鉴定的部分。

·喇叭笔—提供可用的计算能力，在写入时，有可能提供一种应用，其中上述笔进行书写并且该应用说出写入的笔记。用于识别手写的应用是众所周知的，并且有关书写的电子发音的应用也是已知的。两者与本实施例的输入笔的结合提供了一种读回手写笔记的方法。该应用可置于基站或附属的计算机中。如果使用可能传输回笔的实施例，则笔本身可说出写入的笔记。

·组合数字笔和翻译机—笔书写并翻译输出为其他语言。

·上述的任何组合。

·用作基站的独立装置，具有其自己的屏幕并且最好经由蓝牙、无线LAN、常规LAN等连网到打印机和其他装置。该配置提供了从手工输入至最终打印或任何其他输出形式的整个覆盖范围。

其他应用

·3D立体声装置——通过将无线发射器置于人身上，立体声装置可选择如何从不同的喇叭定向不同的音量/声音，无论该人在室内什么位置，都能给他一种完全和真实的立体声体验。所指的立体声定向是已知的，但它可通过使用按照本发明的追踪而大大简化。

·视频追踪——按照与立体声追踪的相同原理，追踪可结合PC视频摄像机使用，以自动追随正被拍摄的人员。该实施例当然可以延伸至任何视频系统并且对于视频会议等特别有用。

·车辆外部+内部定位系统——例如，控制车内的元件或者通过追踪车内元件的位置而了解情况。

·追踪装置——独立基站装置具有屏幕以指引用户至其邻近的对象的位置。系统可以在屏幕上指示这些对象的身份和位置。系统可以有益于在室内寻找锁匙和其他的个人物品。

·双向的网络系统。该系统包括一系列具有发射器和接收器的装置。各装置定位和记录其知道的各其它装置并在它们之间建造虚拟网络。该网络可以建造于它们自己中或者可以另外使用智能HUB。结果是基于网络的无线电，其范围远大于各个对象中任何一个对象的范围。各对象具有邻近对象的精确坐标，因此可采用定向传送，以提高范围或频谱效率，并且网络可用于传送数据至任何点或从任何参与对象得到不相关网络对象的行踪等。该网络可连接到其他的类似网络或可具有对更宽网络的接入点。各个元件可设置有他们自己的身份，并且此系统有益于提供实时队伍追踪且同时提供给他们内部通信系统。

·库存系统的缩小形式可以提供超出范围的报警。定位元件可设置在暂时提供给顾客的损失项目上，例如提供给航空旅客的头戴耳机。如果顾客取走该项目，则设置超出范围报警，使得可以找到漫游的装置。

·用户可以有个人定位器，它启动门、灯和电器。同样，可以通过追踪个人定位器指示通信设备将电话、传真等转至用户。追踪和管理通信传送最好通过LAN或WLAN来管理。个人定位器本身可告诉用户关于呼入电话和其他通信并给出接收通信的选择。在WLAN形式中，基站最好是WLAN基础结构的部分。

预计在本专利有效期间，会开发出许多相关的指示装置、位置检测系统、生物计量传感器等，在此使用的对应项目的范围将顺理成章地包括所有这样的新技术。

应理解到，在不同实施例的内容中明确描述的本发明的某些特征还可以结合在单个实施例中。相反地，在单个实施例的内容中简洁描述的本发明的各个特征，还可分开或者在任何适当的子结合中提供。

虽然结合本发明的具体实施例描述了本发明，但是显然本领域技术人员将明白可有许多备选、修改和变化。因此，将包括落入所附权利要求的精神和范围内的所有这样的备选、修改和变化。本说明书中提到的所有公布、专利、和专利申请通过引用而完整地结合在此，如同各个公布、专利、或专利申请具体并且一个个单独地指出以通过引用结合在此。此外，本申请中任何引用的引证或标识不应被解释为对这样的引用可用作为本发明的先前技术的认可。

Claims (102)

1.一种与计算应用结合使用的位置检测系统，所述系统包括：

定位元件，用于获得位置并包括用于发射基本连续的可解码以确定所述位置的超声波形的第一发射器，以及

检测器装置，用于以允许确定所述位置的方式检测所述波形并以保持所述位置确定能力的方式而输出所述波形供计算用。

2.如权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于所述检测器装置可操作发射可解码以确定所述位置的所述波形，所述波形可在低取样率下解码。

3.如权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于所述波形包括周期性。

4.如权利要求2所述的位置检测系统，其特征在于所述输出包括提供可在低取样率下解码的所述波形给用于所述计算的计算装置的至少一个模拟输入。

5.如权利要求4所述的位置检测系统，其特征在于所述输出包括提供所述波形给所述计算装置的至少两个模拟输入。

6.如权利要求1所述的位置检测系统，包括多个定位元件，并且所述检测器装置被配置成提供各自的波形作为用于所述输出的分离信道。

7.如权利要求6所述的位置检测系统，还包括多个检测器装置以给出更高的检测精度。

8.如权利要求6所述的位置检测系统，其特征在于所述分离信道被时间复用或频率复用。

9.如权利要求6所述的位置检测系统，其特征在于各定位元件还包括用于调制所述连续波的调制器。

10.如权利要求9所述的位置检测系统，其特征在于所述调制器是频率调制器。

11.如权利要求10所述的位置检测系统，其特征在于各定位元件设置有跳频序列以允许同时使用所述多个定位元件。

12.如权利要求11所述的位置检测系统，其特征在于各所述跳频序列是不同的伪随机序列。

13.如权利要求9所述的位置检测系统，其特征在于所述调制器是调幅器。

14.如权利要求9所述的位置检测系统，其特征在于所述调制器可操作将附加到定位数据的数据调制到所述波形。

15.如权利要求6所述的位置检测系统，其特征在于各定位元件包括唯一标识符。

16.如权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于所述连续波被调制。

17.如权利要求16所述的位置检测系统，其特征在于所述连续波利用扩频来调制。

18.如权利要求16所述的位置检测系统，其特征在于所述连续波利用时分调制来调制。

19.如权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于所述定位元件包括生物计量传感器。

20.如权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于所述检测装置包括多个接收器，以提供所述位置的多维检测。

21.如权利要求20所述的位置检测系统，其特征在于所述输出包括提供可在低取样率下解码的所述波形给用于所述计算的计算装置的模拟输入并且还可操作将来自所述多个接收器中每一个接收器的所述波形的信号多路复用到所述模拟输入。

22.如权利要求21所述的位置检测系统，可操作利用所述计算装置的去复用能力而对在所述模拟输入接收的所述信号进行去复用。

23.如权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于所述定位元件还包括第二发射器，用于发射附加到所述连续波形的信号且具有不同速度，以此从所述连续波形和所述附加信号之间的时间延迟得到指示所述定位元件和所述检测器装置的检测器之间距离的数据。

24.如权利要求23所述的位置检测系统，其特征在于所述附加信号是光速信号。

25.如权利要求24所述的位置检测系统，其特征在于所述光速信号是红外信号。

26.如权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于所述输出包括提供所述波形给计算装置的模拟输入。

27.如权利要求26所述的位置检测系统，其特征在于所述模拟输入是对模数转换器的输入。

28.如权利要求27所述的位置检测系统，其特征在于所述模数转换器是声卡的部分。

29.如权利要求27所述的位置检测系统，其特征在于所述模拟输入至少是麦克风输入、进线输入、以及调制解调器输入中的一个。

30.如权利要求29所述的位置检测系统，其特征在于所述检测器装置被配置成经由所述模拟输入从所述计算装置供电。

31.如权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于保持位置确定能力的所述方式包括保持在低频取样的所述能力。

32.如权利要求31所述的位置检测系统，其特征在于所述低频取样包括与声音信号的Nyquist速率取样兼容的速率。

33.如权利要求32所述的位置检测系统，其特征在于所述速率在50千赫以下。

34.如权利要求32所述的位置检测系统，其特征在于所述速率基本为44千赫。

35.如权利要求32所述的位置检测系统，其特征在于所述速率基本为6千赫。

36.如权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于所述系统还包括解码单元，用于实现所述计算以对所述波形进行解码并指示所述位置。

37.如权利要求36所述的位置检测系统，其特征在于所述解码单元包括最大可能性检测器，用于通过找到最可能距离来实现所述解码。

38.如权利要求37所述的位置检测系统，其特征在于所述最大可能性检测器包括信道模型，用于对从所述定位元件到所述波形解码单元的所述波形的通道建模，由此提供识别所述最可能距离的参考信号。

39.如权利要求37所述的位置检测系统，其特征在于所述最大可能性检测器跟有用于确认所述最可能距离的相关器。

40.如权利要求1所述的位置检测系统，还包括用于在所述检测器装置和所述定位元件之间同步的同步器。

41.如权利要求40所述的位置检测系统，其特征在于所述同步器可操作使用IR和RF信令中的至少一个以进行所述同步。

42.如权利要求40所述的位置检测系统，其特征在于所述同步器可操作监测同步偏移，由此降低进行重复同步的频率。

43.如权利要求40所述的位置检测系统，其特征在于所述同步是与所述定位元件的本地振荡器同步。

44.如权利要求40所述的位置检测系统，其特征在于所述同步器还可操作添加同步信号到所述波形，以此与主机装置同步。

45.如权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于将所述定位元件接线到所述检测器阵列。

46.如权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于所述定位元件包括用于将数字数据编码成所述连续波形的数字编码器。

47.如权利要求36所述的位置检测系统，其特征在于所述波形解码单元设置为在计算装置中安装的客户程序。

48.如权利要求36所述的位置检测系统，其特征在于所述波形解码单元设置为在计算装置的操作系统中安装的客户程序。

49.如权利要求36所述的位置检测系统，其特征在于所述波形解码单元与所述检测器装置集成。

50.如权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于所述定位元件还包括压力传感器以提供施加在所述定位元件上的压力数据。

51.如权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于所述定位元件还包括姿态检测以提供保持所述定位元件的姿态数据。

52.如权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于所述定位元件还包括：

压力传感器，提供施加在所述定位元件上的压力数据，以及

姿态检测，提供保持所述定位元件的姿态数据。

53.如权利要求52所述的位置检测系统，其特征在于所述姿态检测包括在所述定位元件上以预定距离隔开的两个波形发射器，每一个用于不同的位置检测。

54.如权利要求52所述的位置检测系统，其可用于从所述定位元件的用户提取移动、压力和姿态向量的三元组。

55.如权利要求1所述的位置检测系统，还包括设置在所述定位元件中的电子签名功能。

56.如权利要求55所述的位置检测系统，还包括设置在所述定位元件中的生物计量签名功能。

57.如权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于所述定位元件还包括用于接收控制数据的接收器。

58.如权利要求1所述的位置检测系统，还可操作把所述位置的数据中继到其他元件。

59.如权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于所述检测器阵列与蜂窝电话装置相联合，由此提供所述电话装置写入输入能力。

60.如权利要求59所述的位置检测系统，还包括用于利用所述写入输入作为所述电话装置的拔号输入的应用。

61.如权利要求1所述的位置检测系统，还包括：

定位计算应用，以及

手写到文本转换应用，

以提供手写给数字接口。

62.如权利要求61所述的位置检测系统，还包括文本到语音转换应用和语言翻译应用中的至少一个，由此从所述手写输入提供读取或翻译。

63.如权利要求54所述的位置检测系统，还包括：

设置在所述定位元件中的电子签名功能，以及

核实功能，用于核实被提取的用户签名的三元组，所述系统可操作通过用户签名的所述核实功能使所述电子签名功能具有核实。

64.如权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于所述定位元件是用于附于人身上的个人定位器。

65.如权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于所述定位元件是用于指示空间中的项目位置的项目定位器。

66.如权利要求64所述的位置检测系统，其特征在于还设置有一个用于计算所述位置并响应所述位置而发出控制信号的应用。

67.如权利要求65所述的位置检测系统，其特征在于还设置有一个用于计算所述位置并响应所述位置而发出控制信号的应用。

68.如权利要求66所述的位置检测系统，其特征在于所述控制信号是指挥立体声系统的焦点的信号、指挥摄像机的信号、指挥输入通信的信号以及指挥机器人的信号中的至少一个。

69.如权利要求67所述的位置检测系统，其特征在于所述控制信号是指挥摄像机的信号、指挥机器人的信号、指挥机器的信号、指挥预定序列的信号、指挥组合序列的信号以及修理序列的信号。

70.如权利要求1所述的位置检测系统，包括多个单元，各单元包括所述定位元件之一及所述检测器阵列之一，其中各单元可操作定位所有的相邻单元，由此提供所述单元的链接。

71.如权利要求70所述的位置检测系统，其特征在于各单元包括唯一标识符。

72.如权利要求64所述的位置检测系统，其特征在于所述定位元件是虚拟真实游戏附件的部分。

73.一种结合具有模拟输入的计算装置使用的位置检测方法，所述方法包括以下步骤：

利用定位元件以得到位置，

发射基本连续的可解码以确定所述位置的超声波形，并且，

以一种允许确定所述位置的方式检测所述波形并以保持所述位置确定能力的方式而输出所述波形，由此给所述计算装置提供所述位置的指示。

74.如权利要求73所述的位置检测方法，其特征在于所述输出包括输出所述波形作为模拟信号。

75.如权利要求74所述的位置检测方法，还包括在所述计算装置对所述波形解码以提取所述位置的数据。

76.一种计算装置的位置检测系统，所述系统包括：

定位元件，用于得到位置，并包括超声连续波形发射器，用于发射可解码以确定所述位置的超声连续波形，

检测器装置，用于以允许确定所述位置的方式检测所述波形，以及

信号解码器，用于从所述装置接收所述波形并对来自所述波形的所述得到的位置进行解码。

77.如权利要求76所述的位置检测系统，其特征在于所述检测器装置和所述信号解码器经由模拟链路连接。

78.如权利要求76所述的位置检测系统，其特征在于所述定位元件可操作发射可解码以确定所述位置的所述波形，由此所述波形可在低取样率下解码。

79.如权利要求76所述的位置检测系统，其特征在于所述波形是基本连续的波形。

80.如权利要求76所述的位置检测系统，其特征在于所述检测装置包括安排在不同位置的多个信号检测器，各检测器分别检测所述波形，由此提供所述位置确定作为在所述被检测信号之间的差别信息。

81.如权利要求80所述的位置检测系统，其特征在于所述信号解码器包括利用所述系统的模型构造的至少一个参考信号，及最大可能性检测器，用于根据所述参考信号确定最可能的位置。

82.如权利要求81所述的位置检测系统，其特征在于所述解码器还包括相关器，用于利用相关函数来确认所述最可能的位置。

83.如权利要求76所述的位置检测系统，其特征在于所述定位元件可操作发射具有不同速度的信号组合，以允许接收器从其间的时间延迟来计算到那里的距离。

84.如权利要求83所述的位置检测系统，其特征在于所述组合包括光速信号及音速信号。

85.如权利要求84所述的位置检测系统，其特征在于所述光速信号是红外信号。

86.如权利要求84所述的位置检测系统，其特征在于所述音速信号是超声信号。

87.如权利要求76所述的位置检测系统，其特征在于保持位置确定能力的所述方式包括保持在低频取样的所述能力。

88.如权利要求87所述的位置检测系统，其特征在于所述低频取样包括与声音信号的Nyquist速率取样兼容的速率。

89.如权利要求88所述的位置检测系统，其特征在于所述速率是在50千赫以下。

90.如权利要求88所述的位置检测系统，其特征在于所述速率基本为44千赫。

91.如权利要求88所述的位置检测系统，其特征在于所述速率基本为6千赫。

92.如权利要求76所述的位置检测系统，其特征在于所述定位元件还包括压力传感器以提供施加在所述定位元件上的压力数据。

93.如权利要求76所述的位置检测系统，其特征在于所述定位元件还包括姿态检测以提供保持所述定位元件的姿态数据。

94.如权利要求76所述的位置检测系统，其特征在于所述定位元件还包括：

压力传感器，提供施加在所述定位元件上的压力数据，以及

姿态检测，提供保持所述定位元件的姿态数据。

95.如权利要求94所述的位置检测系统，可用于从所述定位元件的用户提取移动、压力和姿态向量的三元组。

96.如权利要求76所述的位置检测系统，还包括设置在所述定位元件中的电子签名功能。

97.如权利要求95所述的位置检测系统，还包括：

设置在所述定位元件中的电子签名功能，以及

核实功能，用于核实被提取的用户签名的三元组，所述系统可操作通过用户签名的所述核实功能使所述电子签名功能具有核实。

98.一种用于结合计算应用使用的位置检测系统，所述系统包括：

定位元件，用于得到位置并包括第一发射器和第二发射器，各发射器用于发射可解码以确定所述位置的波形，所述发射器以预定距离隔开，以及

检测器装置，用于以允许确定所述位置且允许确定所述定位元件姿态的方式来检测所述波形，所述检测器装置还可操作以保持所述位置确定能力的方式输出所述波形供计算用。

99.如权利要求98所述的位置检测系统，其特征在于所述定位元件还包括压力传感器以提供施加在所述定位元件上的压力数据。

100.如权利要求98所述的位置检测系统，其特征在于所述波形是IR波形、RF波形、声波形以及连续声波形的其中之一。

101.如权利要求98所述的位置检测系统，其特征在于所述输出是以适合提供给计算装置的模拟输入的方式。

102.如权利要求98所述的位置检测系统，其特征在于所述检测器装置是正交回路装置。

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