DE102014219169A1

DE102014219169A1 - Vibrationsgestützte Trajektorienberechnung einer frei geführten Vorrichtung

Info

Publication number: DE102014219169A1
Application number: DE102014219169.6A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Löschinger; Bernhard Kleiner
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2014-09-23
Filing date: 2014-09-23
Publication date: 2016-03-24
Also published as: DK3198385T3; CN106716311B; JP2017533496A; EP3198385B1; CN106716311A; US10365729B2; KR20170055545A; US20170308183A1; JP6410245B2; PT3198385T; ES2848067T3; WO2016046276A1; EP3198385A1; KR102010430B1

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Bestimmung von wenigstens einem Bewegungsparameter einer frei geführten elektronischen Vorrichtung auf einem Substrat wie etwa der Geschwindigkeit der Bewegung der frei geführten elektronischen Vorrichtung, umfassend: eine Messung eines Vibrationssignals (404), welches durch die Wechselwirkung zwischen der frei geführten elektronischen Vorrichtung und dem Substrat erzeugt wird, und eine Bestimmung des Bewegungsparameters der frei geführten elektronischen Vorrichtung aus dem gemessenen Vibrationssignal (404) des elektronischen Schreibstiftes.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art und eine frei geführten Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 12 angegebenen Art.
Die ständig zunehmende Verwendung von elektronischen Informations- und Kommunikationssystemen, insbesondere von Personal Computern (PCs), Laptops, Tablets und Smartphones in Alltag, Freizeit und Arbeitswelt macht es sinnvoll, Verbesserungen von Mensch-Maschinen-Schnittstellen zu entwickeln.
Als Mensch-Maschinen-Schnittstellen sind dabei, neben Eingabevorrichtungen wie Tastatur, Maus oder berührungsempfindlichen Oberflächen, auch frei geführte und elektronisch gestützte Vorrichtungen, wie ein z. B. elektronische Skalpelle oder andere elektronische Werkzeuge, sowie insbesondere elektronische Schreibstifte von Interesse.
Elektronische Schreibstifte haben dabei unter anderem den Vorteil, dass sie die Funktionalität und Einfachheit des Schreibens mit einem Stift auf einem Schreibsubstrat mit den vielfältigen Möglichkeiten elektronischer Datenverarbeitung verbinden können. Dabei ist es wünschenswert, dass sich der elektronische Schreibstift einem konventionellen Stift so weit wie möglich in Erscheinung, Verfügbarkeit und Handhabung ähnelt.
In der WO02/07424A2 wird beispielsweise ein elektronisches Informationssystem zur Handschriftenerfassung beschrieben, welches einen Stift und ein Tablett mit druck- bzw. induktionsempfindlicher Oberfläche aufweist und bei der die Bewegungen des Stiftes bzw. der Stiftspitze wahlweise von der druck- bzw. induktionsempfindlicher Oberfläche des Tabletts oder von Beschleunigungssensoren oder optischen Sensoren erfasst werden.
Die Sensordaten können dann an einen PC drahtlos übermittelt werden, der z. B. basierend auf den empfangenen Stiftbewegungsdaten eine Handschriftenerfassung durchführen kann.
Im Allgemeinen werden bei der Erfassung von Bewegungen einer frei geführten Vorrichtung, z. B. eines elektronischen Schreibstiftes, durch eine Messsensorik, wie beispielsweise durch Beschleunigungssensoren oder Drehratensensoren, die Daten besagter Sensoren einfach bzw. zweifach integriert, um ein Geschwindigkeitssignal (erste Integration) oder eine Trajektorie bzw. ein Ortsignal (zweite Integration) der frei geführte elektronische Vorrichtung, z. B. eines elektronischen Schreibstiftes, zu erhalten.
Nachteilig bei dieser Doppelintegration ist vor allem, dass selbst kleine Fehler in den Messungen von Beschleunigungen und/oder Winkelgeschwindigkeiten durch die Messsensorik der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. eines elektronischen Schreibstiftes, bei der ersten Integration zu größeren Fehlern in der Bestimmung der Geschwindigkeit/des Geschwindigkeitssignals führen können, welche wiederum zu noch größeren Fehlern in der bestimmten Trajektorie bzw. im Ortssignal nach Integration des Geschwindigkeitssignals führen können.
Aufgabe
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine frei geführte elektronische Vorrichtung zu verbessern, insbesondere hinsichtlich der Genauigkeit, mit der Bewegungen bzw. Trajektorien der frei geführten Vorrichtung erfasst und bestimmt werden können.
Lösung
Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Bestimmung von wenigstens einem Bewegungsparameter einer frei geführten elektronischen Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art, sowie durch eine frei geführte elektronische Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 12 angegebenen Art erreicht.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Unter einer frei geführten elektronischen Vorrichtung, kann dabei beispielsweise eine Vorrichtung verstanden werden, die von einem Anwender z. B. per Hand oder auch per Fuß frei bewegt werden kann, und welche mit elektronischen Komponenten, beispielsweise einer Messsensorik, ausgestattet sein kann.
Beispielsweise kann besagte frei geführte elektronische Vorrichtung, ein elektronischer Schreibstift, ein elektronischer Handschuh, z. B. für Anwendungen bei einer Massage oder der Orthopädie, eine Prothese, ein elektronisches Werkzeug, z. B. ein spanabhebendes Werkzeug, ein Pinsel, oder ähnliches sein.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung von wenigstens einem Bewegungsparameter einer frei geführten elektronischen Vorrichtung auf einem Substrat, wie etwa der Geschwindigkeit der Bewegung der elektronischen Vorrichtung, kann dabei eine Messung eines Vibrationssignals, welches durch die Wechselwirkung zwischen der elektronischen Vorrichtung und dem Substrat erzeugt wird, sowie eine Bestimmung des Bewegungsparameters der elektronischen Vorrichtung, z. B. besagte Geschwindigkeit der Bewegung der elektronischen Vorrichtung, aus besagtem gemessenen Vibrationssignal der elektronischen Vorrichtung, umfassen.
Beispielsweise kann der zu bestimmende wenigstens eine Bewegungsparameter die Geschwindigkeit der Schreibstiftbewegung eines elektronischen Schreibstiftes sein, und das Vibrationssignal kann beispielsweise durch die Wechselwirkung zwischen dem elektronischen Schreibstift und einem Substrat, z. B. einem Schreibsubstrat wie Papier, erzeugt werden. Die Bestimmung der Geschwindigkeit der Schreibstiftbewegung des elektronischen Schreibstiftes kann dann z. B. erfindungsgemäß aus dem besagten gemessenen Vibrationssignal erfolgen.
Das Vibrationssignal kann dabei durch den Kontakt der frei geführten elektronischen Vorrichtung mit einem Substrat erzeugt werden, und kann unter anderem z. B. über Vibrationssensoren oder akustische Sensoren, z. B. Mikrofone, gemessen werden.
Bewegt sich beispielsweise die Spitze eines elektronischen Schreibstiftes, z. B. eine Schreibminenspitze, mit einem bestimmten Anpressdruck über ein Schreibsubstrat können Vibrationen entstehen. Diese Vibrationen können beim Handschreiben sowohl spürbar als auch hörbar sein, und können unter anderem über Vibrationssensoren oder akustische Mikrofone gemessen werden.
Ebenso können jedoch die Vibrationen, bzw. kann ein Vibrationssignal, über die Messsensorik der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. eines elektronischen Schreibstiftes, gemessen bzw. ermittelt werden, beispielsweise aus den Daten von Beschleunigungssensoren, und zur Bestimmung von Bewegung, Lage und Position der frei geführten elektronischen Vorrichtung dienen.
Das Vibrationssignal kann dabei entlang einer Achse bzw. für eine Dimension, oder auch entlang zwei oder drei Achsen bzw. für zwei oder drei Dimensionen gemessen werden. Beispielsweise kann das Vibrationssignal in Bezug auf ein zwei- oder drei-dimensionales Bezugsystem zur Bestimmung von Bewegung, Lage und Position der frei geführten elektronischen Vorrichtung gemessen werden.
Die erfindungsgemäße Bestimmung des Bewegungsparameters der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. des elektronischen Schreibstiftes, aus dem gemessenen Vibrationssignal der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. des elektronischen Schreibstiftes, erlaubt es vorteilhafterweise die Genauigkeit der Berechnung der Trajektorie/n der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. eines elektronischen Schreibstiftes, d. h. die Genauigkeit der Berechnung der von der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. einem elektronischen Schreibstift, zurückgelegten Wegstrecke/n, bzw. die Genauigkeit mit der die Position/das Ortsignal der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. eines elektronischen Schreibstiftes, bestimmt werden kann, zu verbessern.
Die Bestimmung des Bewegungsparameters der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. eines elektronischen Schreibstiftes, aus dem gemessenen Vibrationssignal der frei geführten elektronischen Vorrichtung kann beispielsweise die Bestimmung der Geschwindigkeit der Bewegung der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. die Geschwindigkeit einer Schreibstiftbewegung bzw. einer Schreibgeschwindigkeit umfassen, wobei der Begriff der Geschwindigkeit auch Winkelgeschwindigkeiten umfassen kann.
Vorteilhafterweise kann dabei die Bestimmung des Bewegungsparameters, insbesondere beispielsweise die Bestimmung der Geschwindigkeit der Bewegung der frei geführten elektronischen Vorrichtung, also z. B. die Bestimmung der Geschwindigkeit von Schreibstiftbewegungen, ohne Integration von Beschleunigungsdaten, insbesondere ohne Integration von translatorischen Beschleunigungsdaten, erfolgen.
Die auf diese Weise bestimmte Geschwindigkeit/bestimmten Geschwindigkeitsdaten der Vorrichtungsbewegung, z. B. einer Schreibstiftbewegung, bzw. der Vorrichtungsbewegungsgeschwindigkeit, z. B. einer Schreibgeschwindigkeit, kann/können dann als Grundlage für die Berechnung der Trajektorie/n der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. eines elektronischen Schreibstiftes, dienen, wobei die Trajektorie/n der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. des elektronischen Schreibstiftes, beispielsweise aus einer einfachen Integration der besagten aus dem gemessenen Vibrationssignal der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. des elektronischen Schreibstiftes, abgeleiteten Geschwindigkeitsdaten bestimmt werden kann/können.
Mit anderen Worten ist beispielsweise die Berechnung der Trajektorie/n der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. eines elektronischen Schreibstiftes, bereits mit einer Einfachintegration erreichbar, nämlich mittels der einfachen Integration ausgehend von Geschwindigkeitsdaten bestimmt aus dem Vibrationssignal der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. des elektronischen Schreibstiftes, anstatt mit einer herkömmlichen Doppelintegration von Beschleunigungsdaten.
Neben der Reduktion der Anzahl von notwendigen Integrationsschritten, kann auch eine gegenüber herkömmlichen Verfahren zur Berechnung der Trajektorie einer frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. eines elektronischen Schreibstiftes, verkürzte Integrationszeit bei einer Einfachintegration von Geschwindigkeitsdaten zu einer verbesserten Genauigkeit der Trajektorienberechnung führen, da eine typische Bewegung der frei geführten elektronischen Vorrichtung, beispielsweise eine Schreibewegung, in der Regel nur wenige Sekunden dauern kann.
Dabei kann im Übrigen das Vibrationssignal, welches zur Bestimmung des Bewegungsparameters der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. eines elektronischen Schreibstiftes, dient, aus einem Beschleunigungssignal und/oder aus einem akustischen Signal bestimmt werden.
Dies kann beispielsweise über die Daten der Messsensorik der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. der Messsensorik eines elektronischen Schreibstiftes, erfolgen, wie z. B. aus Daten von bereits vorhandenen Beschleunigungssensoren, und/oder aus Daten eines speziell zur Messung des besagten Vibrationssignals ausgelegten Vibrationssensors, und/oder aus Daten eines Akustiksensors, z. B. einem Mikrofon.
Da üblicherweise eine frei geführte elektronische Vorrichtung, z. B. ein elektronischer Schreibstift, zur Bestimmung von Lage und Bewegung bereits mit Beschleunigungssensoren ausgestattet sein kann, kann es vorteilhaft sein, die Beschleunigungsdaten dieser bereits vorhandener Beschleunigungssensoren für die Bestimmung des Vibrationssignals zu nutzen. Das Vibrationssignal kann also als Zusatzinformation aus bereits vorhandenen Beschleunigungsdaten herausgefiltert werden.
Während in herkömmlichen Verfahren zur Bestimmung der Trajektorie einer frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. eines elektronischen Schreibstiftes auf einem Schreibsubstrat, diese in den Beschleunigungsdaten vorhandene Zusatzinformation nicht berücksichtigt wird, oder sogar als Störungsquelle angesehen wird, erlaubt es die vorliegende Erfindung, ein Vibrationssignal aus den Beschleunigungsdaten zu extrahieren, welches die Genauigkeit der Trajektorienberechnung einer frei geführten elektronischen Vorrichtung, beispielsweise eines elektronischen Schreibstiftes, signifikant verbessern kann.
Zudem kann eine unnötige Erhöhung der Komplexität der Bauweise der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. eines elektronischen Schreibstiftes, vermieden werden, da auf zusätzliche interne und/oder externe Sensorik verzichtet werden kann.
Im Rahmen einer erfindungsgemäßen Bestimmung des Bewegungsparameters einer frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. eines elektronischen Schreibstiftes, kann eine/die Amplitude des Vibrationssignals und/oder das Frequenzspektrum des Vibrationssignals bestimmt werden.
Das Vibrationssignal kann sowohl einerseits durch seine/eine Amplitude, als auch andererseits durch sein Frequenzspektrum charakterisiert werden. Dabei können die Amplitude sowie das Frequenzspektrum abhängig von dem zu bestimmenden Bewegungsparameter sein, beispielsweise abhängig sein von der Geschwindigkeit der Vorrichtungsbewegung, z. B. der Geschwindigkeit einer Schreibstiftbewegung.
Unter einer/der Amplitude eines Vibrationssignals, kann dabei unter anderem auch eine Amplitude eines durch einen oder mehrere Verfahrensschritte, wie. z. B. Filterung, Multiplikation, bearbeiteten Vibrationssignals verstanden werden.
Die Korrelation des zu bestimmenden Bewegungsparameters, z. B. der Geschwindigkeit der Vorrichtungsbewegung, mit einer/der Amplitude bzw. dem Frequenzspektrum, kann dabei im Übrigen nahezu unabhängig sein vom Einfluss des Substrats innerhalb einer Klasse von vergleichbaren Substratmaterialien.
Beispielsweise kann die Korrelation des zu bestimmenden Bewegungsparameters, z. B. einer Geschwindigkeit der Schreibstiftbewegung, mit einer/der Amplitude bzw. dem Frequenzspektrum des Vibrationssignals, nahezu unabhängig sein vom Einfluss des Schreibsubstrats innerhalb einer Klasse von vergleichbaren Schreibsubstratmaterialien wie z. B. Papier, Pappe, Folie etc.
Allerdings ist es auch vorstellbar, dass bei bekanntem Bewegungsparameter, wie beispielsweise der Geschwindigkeit der Vorrichtungsbewegung, z. B. der Geschwindigkeit einer Schreibstiftbewegung, aus einem gemessenen Vibrationssignal, bzw. aus der Amplitude und/oder aus dem Frequenzspektrum des Vibrationssignals, verschiedene Klassen von Substraten unterschieden bzw. erkannt werden können, und so beispielsweise zwischen verschiedenen Schreibsubstratmaterialien, wie z. B. zwischen Papier, Schiefer- oder Weißwandtafel, Textilien, oder Stein, unterschieden werden kann.
Eine vorteilhafte lineare Korrelation zwischen dem gemessenen Vibrationssignal und dem zu bestimmenden Bewegungsparameter ergibt sich beispielsweise aus einer Hüllkurvenberechnung des Vibrationssignals.
Besagte Hüllkurvenberechnung bzw. Hüllkurvenbestimmung kann dabei wenigstens einen Teil der folgenden Schritte umfassen.
Zunächst kann optional eine Hochpassfilterung des Vibrationssignals durchgeführt werden.
Anschließend kann eine Berechnung der mittleren Leistung des Vibrationssignals über einen vorbestimmten Zeitfensterbereich um einen aktuellen Messzeitpunkt erfolgen.
Dabei kann ein beispielhafter Zeitfensterbereich z. B. bei 12 bis 60 Samples liegen.
Für beispielhafte Abtastfrequenzen des Vibrationssignals von mehr als 50 Hz, 100 Hz oder mehr als 200 Hz, ergeben sich beispielsweise Zeitfensterbereiche um einen aktuellen Messzeitpunkt des Vibrationssignals durch den Quotienten Samples/Abtastfrequenz, d. h. beispielsweise bei einer Abtastfrequenz von 200 Hz entsprechen 50 Samples 0,25 s.
Danach kann optional eine Tiefpassfilterung des Vibrationssignals durchgeführt werden.
Schließlich kann eine Berechnung der Amplitude des Vibrationssignals der mittleren Leistung des Vibrationssignals durchgeführt werden, d. h. mit anderen Worten kann eine Rücktransformation der mittleren Leistung des Vibrationssignals zur Amplitude des Vibrationssignals erfolgen, um so eine Hüllkurve des Vibrationssignals erhalten zu können.
Unter einer Hüllkurve kann dabei ein Verlauf der Amplitude des Vibrationssignals, insbesondere z. B. der Verlauf der Maxima der quadrierten und wurzelgezogenen Amplitude des Vibrationssignals, verstanden werden.
Der Amplitudenverlauf der erhaltenen Hüllkurve des Vibrationssignals kann dabei wenigstens teilweise in linearem Zusammenhang stehen mit dem zu bestimmenden Bewegungsparameter der frei geführten elektronischen Vorrichtung, wie beispielsweise der Geschwindigkeit der Stiftbewegung eines elektronischen Schreibstiftes.
Zusätzlich kann abschließend beispielsweise eine Berechnung der mittleren Amplitude der besagten erhaltenen Hüllkurve des Vibrationssignals, z. B. über einen vorbestimmten Zeitfensterbereich um einen aktuellen Messzeitpunkt, erfolgen, beispielsweise über einen vorbestimmten Zeitfensterbereich von 12 bis 60 Samples, bevorzugterweise 15 bis 25 Samples.
Durch besagte beispielhafte Hochpassfilterung kann der Gleichanteil im Vibrationssignal unterdrückt werden, damit das Vibrationssignal vorteilhafterweise um einen Referenzpunkt bzw. Referenzwert, beispielweise um einen Nullpunkt, liegen kann.
Besagte beispielhafte Berechnung der mittleren Leistung des Vibrationssignals kann eine Quadrierung des Vibrationssignals umfassen.
Alternativ ist auch eine Gleichrichtung des Vibrationssignals bei der Berechnung der mittleren Leistung des Vibrationssignals denkbar.
Fasst man beispielsweise besagte Berechnung der mittleren Leistung des Vibrationssignals als eine Hintransformation auf, kann z. B. die besagte Rücktransformation der mittleren Leistung des Vibrationssignals zur Amplitude des Vibrationssignals beispielsweise durch eine Gegenoperation zu besagter Quadrierung, also durch eine Wurzelziehung, d. h. eine Quadratwurzelziehung, erfolgen.
Besagte beispielhafte Tiefpassfilterung kann vorteilhafterweise zur Unterdrückung unerwünschter höherfrequenter Vibrationen dienen, so dass eine möglichst rauscharme Hüllkurve erhalten werden kann.
Dabei kann die Hochpassfilterung mit einer Grenzfrequenz durchgeführt werden, welche z. B. bei mehr als 20, 30, oder 40 Hz liegen kann.
Die Tiefpassfilterung kann mit einer Grenzfrequenz durchgeführt werden, welche z. B. unterhalb von 10 oder 5 Hz liegen kann.
Für eine/die Hochpassfilterung und/oder eine/die Tiefpassfilterung können unter anderem mehrpolige Filter, beispielsweise 5-polige Filter, mit endlicher Impulsantwort („finite impulse response filtert FIR-Filter, oder manchmal auch Transversalfilter genannt) verwendet werden.
Mit anderen Worten kann das Vibrationssignal mittels gleitender Mittelwertsbildung (Moving Average Filter) geglättet werden.
Eine darüber hinausgehende Quantifizierung des Vibrationssignals kann zudem durch die Verwendung von Größen wie spektraler Energie und/oder spektraler Entropie erfolgen.
Zusätzlich oder alternativ zur Hüllkurvenbestimmung kann das Leistungsfrequenzspektrum des Vibrationssignals bestimmt werden.
Dabei kann der Median der Leistungsfrequenz für verschiedene Bewegungsparameterwerte, auch Median-Power-Frequency (MPF) Faktor genannt, z. B. für verschiedene Geschwindigkeitswerte der Geschwindigkeit der Vorrichtungsbewegung, z. B. einer Schreibstiftbewegung, bestimmt werden. Dieser MPF Faktor kann vorteilhafterweise das Leistungsfrequenzspektrum des Vibrationssignals mit einem Wert charakterisieren.
Die wenigstens abschnittsweise annähernd linear verlaufende Korrelation zwischen dem Median der Leistungsfrequenz und dem Bewegungsparameter, z. B. der Geschwindigkeit der Bewegung der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. einer Schreibstiftbewegung, kann dabei zur Bestimmung des besagten Bewegungsparameters der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. eines elektronischen Schreibstiftes, aus dem gemessenen Vibrationssignal, dienen.
Durch die beispielhafte erfindungsgemäße Ableitung einer wenigstens teilweisen linearen Korrelation zwischen dem Vibrationssignal, genauer gesagt der Amplitude der Hüllkurve des Vibrationssignals und/oder dem Median der Leistungsfrequenz des Vibrationssignals, und dem zu bestimmenden Bewegungsparameter der frei geführten Vorrichtung, z. B. der Geschwindigkeit der Bewegung eines elektronischen Schreibstiftes, können vorteilhafterweise insbesondere jene Bewegungsparameterwerte, z. B. Geschwindigkeitswerte kleiner als 10 mm/s, bestimmt werden, welche in herkömmlichen Verfahren oft im Rauschen, beispielsweise im Rauschen der Beschleunigungssignale untergehen können, und unerwünschte Probleme bei einer herkömmlichen Doppelintegration zur Trajektorienbestimmung verursachen können.
Mit anderen Worten kann ein Verfahren zur Bestimmung der Trajektorie einer frei geführten elektronischen Vorrichtung auf einem Substrat, z. B. eines elektronischen Schreibstiftes auf einem Schreibsubstrat, eine Bestimmung des Bewegungsparameters der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. eines elektronischen Schreibstiftes, beispielsweise eine Bestimmung eines Geschwindigkeitssignals der Bewegung der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. eine Bestimmung eines Geschwindigkeitssignals einer Schreibstiftbewegung eines elektronischen Schreibstiftes, umfassen.
Dabei kann die Bestimmung des Bewegungsparameters, also z. B. die Bestimmung des Geschwindigkeitssignals der Bewegung der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. einer Schreibstiftbewegung, auf einer Messung eines Vibrationssignals beruhen, wobei das gemessene Vibrationssignal durch die Wechselwirkung zwischen der frei geführten elektronischen Vorrichtung und einem Substrat, z. B. durch die Wechselwirkung zwischen einem elektronischen Schreibstift und einem Schreibsubstrat, erzeugt werden kann.
Schließlich kann z. B. eine Integration des aus dem Vibrationssignals bestimmten Bewegungsparameters, beispielsweise eine Integration des Geschwindigkeitssignals der Bewegung der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. der Schreibstiftbewegung eines elektronischen Schreibstiftes, zur Bestimmung der Trajektorie einer frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. eines elektronischen Schreibstiftes, führen.
Neben einem erfindungsgemäß aus einem Vibrationssignal abgeleiteten ersten Geschwindigkeitssignals, z. B. die Geschwindigkeit der Bewegung der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. einer Schreibstiftbewegung, kann zur Trajektorienberechnung zusätzlich auch ein zweites Geschwindigkeitssignal, welches z. B. aus einer Integration von Beschleunigungsdaten abgeleitet wurde, genutzt werden.
Die Verwendung zweier unabhängig voneinander bestimmter Geschwindigkeitssignale kann die Genauigkeit der Trajektorienberechnung zusätzlich erhöhen.
Darüber hinaus ist es denkbar, dass auch die Information über die Abwesenheit eines Vibrationssignals, bzw. das Unterschreiten einer minimalen Vibrationssignalschwelle, genutzt werden kann, beispielsweise um eine Integration bzw. eine Doppelintegration zur Trajektorienbestimmung einer frei geführten Vorrichtung zu beenden, bzw. um zwischen einer Bewegung der frei geführten Vorrichtung und keiner Bewegung der frei geführten Vorrichtung unterscheiden zu können.
Dadurch kann vorteilhafterweise ein Stillstand der der frei geführten Vorrichtung auf einem Substrat auch dann erkannt werden, wenn sich die frei geführte Vorrichtung selber nicht in Ruhe befindet.
Beispielsweise kann ein Stillstand der Stiftspitze eines elektronischen Schreibstiftes auf einem Schreibsubstrat auch dann erkannt werden, wenn der Stift selber sich nicht in Ruhe befindet, indem er z. B. durch Handbewegungen mit der Spitze als Drehpunkt bewegt wird.
Gebräuchliche Verfahren zur Stillstandserkennung, wie z. B. die Auswertung der Standardabweichung von Beschleunigungssensorsignalen würden hingegen in solchen Fällen versagen.
Eine erfindungsgemäße frei geführten elektronischen Vorrichtung mit Positionserkennung kann wenigstens eine elektrische Spannungsquelle, wenigstens eine digitale Steuereinheit, wenigstens ein Datenübertragungsmodul, sowie eine Messsensorik umfassen.
Beispielhafterweise kann ein erfindungsgemäßer Elektronischer Schreibstift mit Schreibstiftpositionserkennung eine Schreibmine, wenigstens eine elektrische Spannungsquelle, wenigstens eine digitale Steuereinheit, wenigstens ein Datenübertragungsmodul, sowie eine Messsensorik umfassen.
Die Messsensorik kann dabei so konfiguriert sein, dass sie ein Vibrationssignal erfassen kann, welches durch die Wechselwirkung zwischen der frei geführten elektronischen Vorrichtung und einem Substrat, z. B. durch die Wechselwirkung zwischen einem elektronischen Schreibstift und einem Schreibsubstrat, erzeugt wird.
Darüber hinaus kann/können die Messsensorik und/oder die digitale Steuereinheit so ausgelegt sein, dass aus dem gemessenen Vibrationssignal ein Bewegungsparameters der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. eines elektronischen Schreibstiftes bestimmt werden kann, z. B. ein Geschwindigkeitssignal der Bewegung der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. ein Geschwindigkeitssignal der Schreibstiftbewegung eines elektronischen Schreibstiftes, bestimmt werden kann, so dass eine Bestimmung der Trajektorie und Position der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. eine Bestimmung der Trajektorie und Position eines elektronischen Schreibstiftes, ermöglicht werden kann.
Sensoren der Messsensorik können unter anderem als Inertialsensoren ausgeführt sein, deren Messprinzip auf der Massenträgheit und der mechanischen Auslenkung von federnd gelagerten Testmassen beruht. Bevorzugterweise können solche Inertialsensoren als sogenanntes Mikro-Elektro-Mechanisches System (MEMS) realisiert werden, wobei beispielsweise mechanische Strukturen in einer Schicht aus Polysilizium abgebildet werden können.
Jedoch sind auch Sensoren denkbar, welche keine Inertialsensoren sind und die auf anderen Messprinzipien beruhen, beispielsweise Magnetfeldsensoren die auf Grundlage des Hall-Effekts oder des Giant-Magnetoresistance-Effekts funktionieren und ohne bewegliche mechanische Teile realisiert werden können. Eine bevorzugte Ausführung kann beispielsweise Sensoren des Typs Förster-Sonde umfassen, die auch Flux-Gate-Sensoren genannt werden.
Die besagte Messsensorik der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. des elektronischen Schreibstiftes, kann dabei insbesondere einen oder mehrere Sensoren von wenigstens einem der folgenden Typen umfassen: Beschleunigungssensor und/oder Drehratensensor und/oder Magnetfeldsensor und/oder Akustiksensor.
Folgende Figuren stellen beispielhaft dar:
1a: Beispielhaftes Vibrationssignal einer frei geführten elektronischen Vorrichtung für eine erste Geschwindigkeit der Vorrichtungsbewegung/Beispielhaftes Vibrationssignal eines elektronischen Schreibstifts für eine erste Geschwindigkeit der Schreibstiftbewegung
1b: Beispielhaftes Vibrationssignal einer frei geführten elektronischen Vorrichtung für eine zweite Geschwindigkeit der Vorrichtungsbewegung/Beispielhaftes Vibrationssignal eines elektronischen Schreibstifts für eine zweite Geschwindigkeit der Schreibstiftbewegung
1c: Beispielhaftes Vibrationssignal einer frei geführten elektronischen Vorrichtung für eine dritte Geschwindigkeit der Vorrichtungsbewegung/Beispielhaftes Vibrationssignal eines elektronischen Schreibstifts für eine dritte Geschwindigkeit der Schreibstiftbewegung
2a: Beispielhaftes rohes bzw. ungefiltertes Vibrationssignal
2b: Beispielhaftes hochpassgefiltertes Vibrationssignal
2c: Beispielhafter Verlauf der Amplitude eines hochpassgefilterten und quadrierten Vibrationssignals
2d: Beispielhafter Verlauf der Amplitude eines hochpassgefilterten, quadrierten und tiefpassgefilterten Vibrationssignals
2e: Beispielhafter Verlauf der Amplitude eines hochpassgefilterten, quadrierten, tiefpassgefilterten und wurzelgezogenen Vibrationssignals/Beispielhafte Hüllkurve
3: Beispielhafter Zusammenhang zwischen Hüllkurvenamplitude und einem zu bestimmenden Bewegungsparameter, beispielsweise einer Geschwindigkeit einer Schreibstiftbewegung
Die 1a, 1b und 1c steilen beispielhaft Zeitseriendiagramme von beispielhaften, beispielsweise ungefilterten, Vibrationssignalen 105, 205, 305 einer frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. eines elektronischen Schreibstifts dar, für drei verschiedene, in der Reihenfolge, zunehmende Geschwindigkeiten 100, 200, 300 der Vorrichtungsbewegung, z. B. einer Schreibstiftbewegung.
Die Ordinatenachsen 101, 201 und 301 können beispielsweise Beschleunigungsachsen darstellen, z. B. den Summenvektor eines Beschleunigungssignals, wobei die Ordinatenwerte 103, 203 und 303 z. B. Referenzwerte für die Vibrationssignale 105, 205, 305 darstellen können, wie beispielsweise ein Nullwert oder der Wert der Erdbeschleunigung. In den beispielhaften Zeitseriendiagrammen 1a, 1b und 1c schwankt z. B. das Vibrationssignal 105, 205, 305 im Mittel symmetrisch um die Ordinatenwerte 103, 203 und 303.
Die Abszissenachsen 102, 202 und 302 können beispielsweise Zeitachsen sein.
Die Skalen der beispielhaften Zeitseriendiagramme 1a, 1b und 1c sind dabei zum besseren Vergleich der Vibrationssignale 105, 205, 305 gleich.
Mit anderen Worten korreliert die Amplitude, bzw. die mittlere Amplitude, der Vibrationssignale 105, 205, 305 linear mit der Geschwindigkeit 100, 200, 300 der Vorrichtungsbewegung, z. B. einer Schreibstiftbewegung, derart, dass die Amplitude, bzw. die mittlere Amplitude, 104, 204, 304 des Vibrationssignals 105, 205, 305 mit zunehmender Geschwindigkeit 100, 200, 300 der Vorrichtungsbewegung, z. B. einer Schreibstiftbewegung, zunimmt.
Der Wert der mittlere Amplitude 104, 204, 304 (als gestrichelte Linie markiert) des Vibrationssignals 105, 205, 305 kann in diesem Fall unter anderem beispielsweise auch eine Hüllkurve des Vibrationssignals 105, 205, 305 festlegen.
Die Korrelation von Messparametern für das Vibrationssignal 105, 205, 305, wie beispielsweise der mittleren Amplitude 104, 204, 304 und/oder der mittleren Leistung des Vibrationssignals 105, 205, 305, mit einem Bewegungsparameter der frei geführten elektronischen Vorrichtung auf einem Substrat, z. B. eines elektronischen Schreibstiftes auf einem Schreibsubstrat, wie etwa der Geschwindigkeit 100, 200, 300 der Vorrichtungsbewegung, z. B. einer Schreibstiftbewegung eines elektronischen Schreibstiftes, ermöglicht es also besagten Bewegungsparameter der frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. eines elektronischen Schreibstiftes, wie z. B. die Geschwindigkeit 100, 200, 300 der Vorrichtungsbewegung, z. B. die Geschwindigkeit einer Schreibstiftbewegung, aus dem Vibrationssignal 105, 205, 305, zu bestimmen.
Die 2a stellt beispielhaft ein Zeitseriendiagramm eines ungefilterten bzw. unbearbeiteten Vibrationssignals 404 einer frei geführten elektronischen Vorrichtung, z. B. eines elektronischen Schreibstifts dar, wobei die frei geführte elektronischen Vorrichtung sich z. B. mit einer variablen zeitabhängigen Geschwindigkeit bewegt.
Besagtes Vibrationssignal 404 kann dabei beispielsweise stellvertretend für einen von mehreren Vibrationssignalkanälen sein, wobei z. B. ein Vibrationssignalkanal ein Vibrationssignal entlang einer Achse bzw. für eine Dimension repräsentieren kann.
Die Ordinatenachse 401 kann beispielsweise eine Beschleunigungsachse darstellen, z. B. den Summenvektor eines Beschleunigungssignals, wobei der Ordinatenwert 403 z. B. ein Referenzwert für das Vibrationssignal 404 darstellen kann, wie beispielsweise ein Nullwert oder der Wert der Erdbeschleunigung, und wobei beispielsweise das Vibrationssignal 404 um den Ordinatenwert 403 herum schwanken kann.
Die Abszissenachse 402 kann beispielsweise eine Zeitachse sein.
Vibrationssignal 404 kann als beispielhaftes Ausgangsvibrationssignal betrachtet werden und die nachfolgenden 2b, 2c, 2d und 2e können als beispielhafte Bearbeitungs- bzw. Verfahrensschritte in Bezug auf dieses Ausgangsvibrationssignal bzw. Vibrationssignal 404 aufgefasst werden.
Die 2b stellt beispielhaft ein Zeitseriendiagramm eines hochpassgefilterten Vibrationssignals 504 dar, beispielsweise das hochpassgefilterte Vibrationssignal 404.
Die Ordinatenachse 501 kann beispielsweise wiederum eine Beschleunigungsachse darstellen, z. B. den Summenvektor eines Beschleunigungssignals, wobei der Ordinatenwert 503 z. B. wieder einen Referenzwert, z. B. einen Nullwert, für das Vibrationssignal 504 darstellen kann, um den herum das Vibrationssignal 504 schwanken kann.
Gegenüber einem dem hochpassgefilterten Vibrationssignal 504 entsprechenden ungefilterten bzw. unbearbeiteten Vibrationssignal, beispielsweise Vibrationssignal 404, kann der Ordinatenwert 503 sich vom Ordinatenwert des ungefilterten Vibrationssignals, z. B. 404, unterscheiden, beispielsweise durch eine Korrektur des ungefilterten Vibrationssignals durch Abzug des Wertes der Erdbeschleunigung.
Die Abszissenachse 502 kann beispielsweise wiederum eine Zeitachse sein, welche identisch sein kann mit der Abszissenachse 402.
Die 2c zeigt beispielhaft ein Zeitseriendiagramm eines Verlaufs der Amplitude eines hochpassgefilterten und quadrierten Vibrationssignals 604, beispielsweise einen Verlauf der Amplitude des hochpassgefilterten und quadrierten Vibrationssignals 404.
Die Achse 602 entspricht der Achse 502 aus 2b.
Die Achse 601 stellt analog zur Achse 501 eine Beschleunigungsachse dar, wobei die Skalierung der Achse 601 als analog zur Achse 601 aufgefasst werden kann, bis auf eine Verschiebung des Achsenursprungs der Ordinatenachse 601.
Als Ursprung der Ordinatenachse 601 kann beispielsweise der Ordinatenwert 603, beispielsweise ein Nullwert, festgelegt werden.
Der Amplitudenverlauf des hochpassgefilterten und quadrierten Vibrationssignals 604 stellt beispielhaft die mittlere Leistung 605 des Vibrationssignals, bzw. den Verlauf der mittleren Leistung des Vibrationssignals, dar.
Die 2d zeigt beispielhaft ein Zeitseriendiagramm eines Verlaufs der Amplitude eines hochpassgefilterten, quadrierten und tiefpassgefilterten Vibrationssignals 704 dar, beispielsweise einen Verlauf der Amplitude des hochpassgefilterten, quadrierten und tiefpassgefilterten Vibrationssignals 404.
Die Achsen 701, 702 entsprechen dabei den Achsen 601, 602 aus 2c, wobei die Achsenskalierungen als identisch betrachtet werden können.
Dieser optionale Verfahrensschritt bei der Hüllkurvenbestimmung kann vorteilhafterweise das Signal-zu-Rausch-Verhältnis der zu bestimmenden Hüllkurve verbessern, welche als Grundlage zur Berechnung eines zu bestimmenden Bewegungsparameters einer frei geführten Vorrichtung, beispielsweise einer Geschwindigkeit einer Schreibstiftbewegung, dienen kann.
Die 2e zeigt beispielhaft ein Zeitseriendiagramm eines Verlaufs der Amplitude eines hochpassgefilterten, quadrierten, tiefpassgefilterten und wurzelgezogenen Vibrationssignals 804, beispielsweise einen Verlauf der Amplitude des hochpassgefilterten, quadrierten, tiefpassgefilterten und wurzelgezogenen Vibrationssignals 404.
Die Achsen 801, 802 entsprechen dabei den Achsen 601, 602 aus 2c, bzw. den Achsen 701, 702 aus 2d, wobei die Achsenskalierungen wiederum als identisch betrachtet werden können.
Der Amplitudenverlauf des hochpassgefilterten, quadrierten, tiefpassgefilterten und wurzelgezogenen Vibrationssignals 804 stellt beispielhaft eine Hüllkurve 805 dar, deren Amplitude wenigstens teilweise in einem linearen Zusammenhang zu dem zu bestimmenden Bewegungsparameter der frei geführten Vorrichtung, beispielsweise einer Geschwindigkeit einer Schreibstiftbewegung, stehen kann.
Die 3 stellt beispielhaft den wenigstens teilweise linearen Zusammenhang zwischen Hüllkurvenamplitude eines Vibrationssignals und einem zu bestimmenden Bewegungsparameter, beispielsweise einer Geschwindigkeit einer Schreibstiftbewegung, dar.
Dabei stellt die Achse 902 beispielsweise die Achse eines zu bestimmenden Bewegungsparameters, beispielsweise einer Geschwindigkeit einer Schreibstiftbewegung dar, und die Achse 901 stellt beispielsweise die Hüllkurvenamplitudenachse dar, beispielsweise eine Achse für gemittelte Hüllkurvenamplituden.
Wie aus den beispielhaften Hüllkurvenamplitudenmessungen 904 ersichtlich kann eine wenigstens teilweise linear verlaufender Zusammenhang 903 zwischen einem zu bestimmenden Bewegungsparameter, beispielsweise einer Geschwindigkeit einer Schreibstiftbewegung, und der Hüllkurvenamplitude, bestimmt aus einem zum besagten Bewegungsparameter zugehörigen Vibrationssignal, hergestellt werden. Dabei können unter anderem beispielsweise lineare Regressionsverfahren verwendet werden.
Dieser Zusammenhang 903 kann es vorteilhafterweise erlauben, den zu bestimmenden Bewegungsparameter einer frei geführten Vorrichtung, beispielsweise eine Geschwindigkeit einer Schreibstiftbewegung, aus einem Vibrationssignal der frei geführten Vorrichtung zu bestimmen.
Es folgen 7 Blatt mit 9 Figuren. Die Bezugszeichen sind dabei wie folgt belegt.
Bezugszeichenliste

100: (erste) Geschwindigkeit der Schreibstiftbewegung eines elektronischen Schreibstiftes auf einem Schreibsubstrat, bzw. erste Geschwindigkeit der Vorrichtungsbewegung einer frei geführten elektronischen Vorrichtung
101: Ordinatenachse, z. B. Beschleunigungsachse, z. B. Summenvektor eines Beschleunigungssignals
102: Abszissenachse, z. B. Zeitachse
103: Referenzwert für ein Vibrationssignal, z. B. Nullwert oder Wert der Erdbeschleunigung
104: mittlere Amplitude
105: Vibrationssignal
200: (zweite) Geschwindigkeit der Schreibstiftbewegung eines elektronischen Schreibstiftes auf einem Schreibsubstrat, bzw. zweite Geschwindigkeit der Vorrichtungsbewegung einer frei geführten elektronischen Vorrichtung
201: Ordinatenachse, z. B. Beschleunigungsachse, z. B. Summenvektor eines Beschleunigungssignals
202: Abszissenachse, z. B. Zeitachse
203: Referenzwert für ein Vibrationssignal, z. B. Nullwert oder Wert der Erdbeschleunigung
204: mittlere Amplitude
205: Vibrationssignal
300: (dritte) Geschwindigkeit der Schreibstiftbewegung eines elektronischen Schreibstiftes auf einem Schreibsubstrat, bzw. dritte Geschwindigkeit der Vorrichtungsbewegung einer frei geführten elektronischen Vorrichtung
301: Ordinatenachse, z. B. Beschleunigungsachse, z. B. Summenvektor eines Beschleunigungssignals
302: Abszissenachse, z. B. Zeitachse
303: Referenzwert für ein Vibrationssignal, z. B. Nullwert oder Wert der Erdbeschleunigung
304: mittlere Amplitude
305: Vibrationssignal
401: Ordinatenachse, z. B. Beschleunigungsachse, z. B. Summenvektor eines Beschleunigungssignals
402: Abszissenachse, z. B. Zeitachse
403: Referenzwert für ein Vibrationssignal, z. B. Nullwert oder Wert der Erdbeschleunigung
404: Vibrationssignal, z. B. ungefiltertes bzw. unbearbeitetes Vibrationssignal
501: Ordinatenachse, z. B. Beschleunigungsachse, z. B. Summenvektor eines Beschleunigungssignals
502: Abszissenachse, z. B. Zeitachse
503: Referenzwert für ein Vibrationssignal, z. B. Nullwert
504: hochpassgefiltertes Vibrationssignal
601: Ordinatenachse, z. B. Beschleunigungsachse, z. B. Summenvektor eines Beschleunigungssignals
602: Abszissenachse, z. B. Zeitachse
603: Referenzwert für ein Vibrationssignal, z. B. Nullwert
604: Beispielhafter Verlauf der Amplitude eines hochpassgefilterten und quadrierten Vibrationssignals
605: mittlere Leistung des Vibrationssignals
701: Ordinatenachse, z. B. Beschleunigungsachse, z. B. Summenvektor eines Beschleunigungssignals
702: Abszissenachse, z. B. Zeitachse
703: Referenzwert für ein Vibrationssignal, z. B. Nullwert
704: Beispielhafter Verlauf der Amplitude eines hochpassgefilterten, quadrierten und tiefpassgefilterten Vibrationssignals
801: Ordinatenachse, z. B. Beschleunigungsachse, z. B. Summenvektor eines Beschleunigungssignals
802: Abszissenachse, z. B. Zeitachse
803: Referenzwert für ein Vibrationssignal, z. B. Nullwert
804, 805: Beispielhafter Verlauf der Amplitude eines hochpassgefilterten, quadrierten, tiefpassgefilterten und wurzelgezogenen Vibrationssignals, beispielhafte erfindungsgemäße Hüllkurve
901: Hüllkurvenamplitudenachse, beispielsweise eine Achse für gemittelte Hüllkurvenamplituden
902: Achse eines zu bestimmenden Bewegungsparameters einer frei geführten Vorrichtung, beispielsweise einer Geschwindigkeit einer Bewegung eines elektronischen Schreibstiftes
903: wenigstens teilweise linear verlaufender Zusammenhang zwischen einem zu bestimmenden Bewegungsparameter, beispielsweise einer Geschwindigkeit einer Schreibstiftbewegung, und einer Hüllkurvenamplitude, beispielsweise einer gemittelten Hüllkurvenamplitude
904: beispielhafte Hüllkurvenamplitudenmessung/en, beispielsweise von gemittelten Hüllkurvenamplituden

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 02/07424 A2 [0005]

Claims

Verfahren zur Bestimmung von wenigstens einem Bewegungsparameter einer frei geführten elektronischen Vorrichtung auf einem Substrat wie etwa der Geschwindigkeit der Bewegung der frei geführten elektronischen Vorrichtung, umfassend: eine Messung eines Vibrationssignals (404), welches durch die Wechselwirkung zwischen der frei geführten elektronischen Vorrichtung und dem Substrat erzeugt wird, und eine Bestimmung des Bewegungsparameters der frei geführten elektronischen Vorrichtung aus dem gemessenen Vibrationssignal (404) der frei geführten elektronischen Vorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Vibrationssignal (404) aus einem Beschleunigungssignal und/oder aus einem akustischen Signal bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Amplitude des Vibrationssignals (404) bestimmt wird und/oder das Frequenzspektrum des Vibrationssignals (404) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Hüllkurve (805) des Vibrationssignals berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Hüllkurvenberechnung wenigstens folgende Schritte umfasst: eine Berechnung der mittleren Leistung (605) des Vibrationssignals über einen vorbestimmten Zeitfensterbereich um einen aktuellen Messzeitpunkt, eine Berechnung der Amplitude des Vibrationssignals aus der mittleren Leistung (605) des Vibrationssignals.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem vor der Berechnung der mittleren Leistung des Vibrationssignals eine Hochpassfilterung des Vibrationssignals erfolgt, wobei z. B. die Hochpassfilterung mit einer Grenzfrequenz durchgeführt wird, welche bei mehr als 20, 30, oder 40 Hz liegt.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem vor der Berechnung der Amplitude des Vibrationssignals aus der mittleren Leistung des Vibrationssignals eine Tiefpassfilterung des Vibrationssignals erfolgt, wobei z. B. die Tiefpassfilterung mit einer Grenzfrequenz durchgeführt wird, welche unterhalb von 10 oder 5 Hz liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei eine Berechnung der mittleren Amplitude der Hüllkurve (805) des Vibrationssignals erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, worin das Leistungsfrequenzspektrum des Vibrationssignals (404) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Median der Leistungsfrequenz für verschiedene Bewegungsparameterwerte, z. B. für verschiedene Geschwindigkeitswerte der Geschwindigkeit der Bewegung der frei geführten elektronischen Vorrichtung, bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, zusätzlich umfassend: eine Bestimmung der Trajektorie der frei geführten elektronischen Vorrichtung, umfassend: eine Integration des bestimmten Bewegungsparameters der frei geführten elektronischen Vorrichtung, beispielsweise eine Integration eines Geschwindigkeitssignals der Bewegung der frei geführten elektronischen Vorrichtung, zur Bestimmung der Trajektorie der frei geführten elektronischen Vorrichtung.
Frei führbare elektronische Vorrichtung mit Positionserkennung umfassend wenigstens eine elektrische Spannungsquelle, wenigstens eine digitale Steuereinheit, wenigstens ein Datenübertragungsmodul, sowie eine Messsensorik, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsensorik so konfiguriert ist, dass sie ein Vibrationssignal (404) erfassen kann, welches durch die Wechselwirkung zwischen der frei geführten elektronischen Vorrichtung und einem Substrat erzeugt wird, und die Messsensorik und/oder die digitale Steuereinheit so konfiguriert ist/sind, dass aus dem gemessenen Vibrationssignal (404) ein Bewegungsparameters der frei geführten elektronischen Vorrichtung bestimmt werden kann, z. B. ein Geschwindigkeitssignal der Bewegung der frei geführten elektronischen Vorrichtung bestimmt werden kann, zur Bestimmung der Trajektorie und Position der frei geführten elektronischen Vorrichtung.
Frei führbare elektronische Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsensorik einen oder mehrere Sensoren von wenigstens einem der folgenden Typen umfasst: Beschleunigungssensor, Drehratensensor, Magnetfeldsensor, Akustiksensor.