Способ и система для определения местоположения объекта на поверхности
Данная группа изобретений относится к определению местоположения объекта на поверхности. Технический результат заключается в повышении точности обнаружения объекта на поверхности. Для этого предоставляют множество элементов, включающее в себя множество беспроводных передающих устройств и множество беспроводных принимающих устройств, выполненных так, чтобы образовывать множество пар передающего устройства и принимающего устройства, способного обнаруживать сигнал от передающего устройства в отсутствии объекта, при этом каждая такая пара задает одну из множества свободных при нормальных условиях линий прямой видимости, по меньшей мере, некоторые из которых находятся под углом друг к другу, приводят в действие, по меньшей мере, некоторые из беспроводных передающих устройств в присутствии объекта, и идентифицируют перекрываемые объектом свободные при нормальных условиях линии прямой видимости посредством оценки откликов принимающих устройств, по меньшей мере, некоторых из пар передающего устройства и принимающего устройства, способного обнаруживать сигнал от передающего устройства, при этом, по меньшей мере, один элемент одной из пар, для которых оцениваются отклики принимающих устройств, входит в состав дополнительного объекта, причем дополнительный объект способен перемещаться по поверхности. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение имеет отношение к способу определения местоположения объекта, расположенного на поверхности, и к системе для определения местоположения объекта, расположенного на поверхности. Кроме того, настоящее изобретение имеет отношение к объекту для подвижного расположения на поверхности или над ней, и к компьютерной программе.
Уровень техники
Публикация WO 2006/095320 раскрывает способ для обнаружения местоположения, формы и размера, по меньшей мере, одного объекта, расположенного на плоскости в пределах границ действия датчика касания сенсорного экрана. Устройство отображения с сенсорным экраном включает в себя, по своему внешнему краю, N световых передающих устройств и М датчиков. В целом, способ состоит из двух стадий: калибровочной стадии и рабочей стадии. На протяжении калибровочной стадии, поскольку каждое световое передающее устройство включается в течение своего соответствующего времени включения, световой луч, который выбрасывается, может быть обнаружен некоторыми датчиками. Для каждого светового передающего устройства идентификация датчиков, которые обнаруживают луч света соответствующего светового передающего устройства, записывается в качестве калибровочных данных. Некалибровочные данные записываются в течение рабочего цикла в присутствии объекта. Делается сравнение калибровочных данных и некалибровочных данных, позволяющее определить область тени, отбрасываемой объектом. В некоторых вариантах осуществления общая точность измерения может быть повышена путем увеличения плотности размещения передающих устройств и/или принимающих устройств на определенных участках экрана, где обнаружение оказывается менее точным, чем на других участках. Эта неоднородная компоновка передающих устройств и/или принимающих устройств может компенсировать менее точное обнаружение.
Неоднородная компоновка в меньшей степени подходит для исправления снижения точности, вызванного тем, что один объект отбрасывает тень на другой обнаруженный объект.
Документ US 2006/0224598 раскрывает способ, который в одном варианте осуществления передает данные между объектом и одним или более устройствами связи по периметру поверхности устройства отображения, а также устройство связи.
Документ US 2002/0075243 раскрывает систему отображения с сенсорной панелью, в которой источники излучения и устройства обнаружения располагаются близко от экрана устройства отображения. Источники излучения излучают энергетические лучи, которые отклоняются при прохождении через поверхность экрана устройства отображения. Источники излучения могут приводиться в действие/отключаться в достаточно быстрой последовательности, чтобы, по существу, гарантировать, что некоторые энергетические лучи прерываются прикосновением к экрану устройства отображения. Устройства обнаружения принимают энергетические лучи в диапазоне углов и генерируют сигналы обнаружения при обнаружении энергетических лучей. Карты обнаружения формируются на основе сигналов обнаружения. Карты обнаружения указывают, какие устройства обнаружения должны принимать энергетические лучи от каких источников излучения в каждый момент времени. Карты обнаружения сравниваются для определения того, какой энергетический луч был прерван прикосновением. На основании прерванных энергетических лучей может быть определено место касания на экране устройства отображения.
Раскрытие изобретения
Желательно предоставить способ, систему, объект и компьютерную программу таких типов, как определенные во вступительных абзацах, которые обеспечивают относительно точное обнаружение конкретного объекта на участке поверхности в тех случаях, когда другие объекты могут преграждать линии прямой видимости, которые в противном случае перекрывались бы этим конкретным объектом.
Способ согласно настоящему изобретению содержит этапы, на которых:
предоставляют множество элементов, включающих в себя множество беспроводных передающих устройств и множество беспроводных передающих устройств, выполненных так, чтобы образовывать множество пар передающего устройства и принимающего устройства, способного обнаруживать сигнал от передающего устройства в отсутствие объекта, при этом каждая такая пара задает одну из множества свободных при нормальных условиях линий прямой видимости, и, по меньшей мере, некоторые из которых находятся под углом друг к другу.
приводят в действие, по меньшей мере, некоторые из беспроводных передающих устройств в присутствии объекта, и
идентифицируют перекрываемые объектом свободные при нормальных условиях линии прямой видимости посредством оценки откликов принимающих устройств, по меньшей мере, некоторых из пар передающего устройства и принимающего устройства, способного обнаруживать сигнал от передающего устройства, при этом, по меньшей мере, один элемент одной из пар, для которых оцениваются отклики принимающих устройств, входит в состав дополнительного объекта, причем дополнительный объект способен перемещаться по поверхности.
Расположенные на поверхности объекты могут включать в себя объекты, расположенные над поверхностью, не касаясь ее. Термин охватывает живые и неживые объекты.
Поскольку, по меньшей мере, некоторые из линий прямой видимости находятся под углом друг к другу, есть возможность определить местоположение объекта в двух измерениях, идентифицируя свободные при нормальных условиях линии прямой видимости, перекрытые объектом. Оценка откликов принимающих устройств, по меньшей мере, некоторых из пар передающего устройства и принимающего устройства, способного обнаруживать сигнал от передающего устройства, позволяет идентифицировать перекрываемые линии прямой видимости из числа свободных при нормальных условиях. Поскольку, по меньшей мере, один элемент, образующий одну из пар, для которых оцениваются отклики принимающих устройств, включается в состав дополнительного объекта, способного перемещаться по поверхности, могут быть предоставлены добавочные, более короткие линии прямой видимости, которые остаются свободными относительно других объектов на поверхности. Дополнительное преимущество состоит в том, что плотность свободных при нормальных условиях линий прямой видимости может быть увеличена в определенном месте, только там, где это необходимо, чтобы способ был относительно эффективным по сравнению, например, с беспорядочным увеличением числа беспроводных принимающих устройств и передающих устройств.
Вариант осуществления включает в себя этап, на котором устанавливают линию связи между дополнительным объектом и управляющим устройством, ассоциированным с поверхностью.
Линия связи позволяет элементам, входящим в состав дополнительного объекта, приводиться в действие в соответствующие моменты времени и/или передавать свои ответные сигналы на центральное логическое устройство для определения, по меньшей мере, положения объекта, чье местоположение определяется. Это дополнительно позволяет использовать переменное число дополнительных объектов, включающих в себя беспроводные передающие устройства и/или принимающие устройства, так как присутствие этих дополнительных объектов может быть выявлено.
В качестве варианта, линия связи является беспроводной линией связи.
Следствием является только то, что зона размещения дополнительного объекта, представляющая собой участок, занимаемый самим дополнительным объектом, должна быть ограничена.
В варианте осуществления, управляющее устройство определяет местоположение дополнительного объекта на поверхности.
Следствием является то, что могут быть определены, по меньшей мере, приблизительные местоположения линий прямой видимости, прерывающихся на дополнительном объекте. Это повышает точность, с которой может быть определено положение существующего объекта, местоположение которого определяется. В этом варианте осуществления, нет необходимости, например, ограничивать перемещения дополнительного объекта только теми перемещениями, которые не изменяют ориентацию линий прямой видимости, прерывающихся на дополнительном объекте, или использовать направленные принимающие устройства.
Вариант осуществления, в котором дополнительный объект оповещает о своем присутствии управляющее устройство, включает в себя этапы, на которых:
регистрируют дополнительный объект, включающий в себя, по меньшей мере, один элемент; и
определяют местоположение дополнительного объекта на поверхности после его регистрирования.
Следствием является то, что способ может использовать переменное число дополнительных объектов, включающих в себя беспроводные передающие устройства и/или принимающие устройства.
Вариант осуществления способа включает в себя этап, на котором определяют положение дополнительного объекта относительно системы координат, заданной для поверхности.
Следствием является то, что, для известной конфигурации дополнительного объекта, могут быть определены участки поверхности, покрываемые световыми лучами от передающих устройств, входящих в состав дополнительного объекта, и/или участки, покрываемые падающим светом, принимаемым принимающими устройствами, входящими в состав дополнительного объекта.
Вариант осуществления, в котором дополнительный объект обеспечивается множеством граней под углом друг к другу в плоскости, параллельной поверхности, включает в себя этап, на котором определяют форму дополнительного объекта, идентифицируя свободные при нормальных условиях линии прямой видимости, перекрываемые дополнительным объектом и задаваемые парами передающего устройства и принимающего устройства, расположенными вокруг дополнительного объекта.
Следствием является то, что определяется положение дополнительного объекта, без потребности во вспомогательной системе с датчиками. Для известного распределения передающих устройств и/или принимающих устройств вокруг конечного числа граней дополнительного объекта положение дополнительного объекта предоставляет информацию о положении линий прямой видимости, прерывающихся на дополнительном объекте, относительно системы координат, заданной для поверхности. Поэтому этот вариант осуществления является относительно точным. Нет необходимости, например, использовать приближение дополнительного объекта в качестве точечного источника или приемника линий прямой видимости.
В варианте осуществления, дополнительный объект простирается, по меньшей мере, через большую часть площади поверхности так, чтобы задавать области поверхности, разделяемые дополнительным объектом.
Пользователь может разделять поверхность на области переменной величины, перемещая дополнительный объект. Дополнительный объект упрощает определение положения объекта, местоположение которого определяется, прерывая сигналы, пересекающие область, отличную от той, в которой присутствует объект, местоположение которого определяется. Этот эффект отчетливо выражается в случаях, когда другие объекты размещаются на поверхности в другой области. При таких условиях и в отсутствие дополнительного объекта структура свободных при нормальных условиях линий прямой видимости была бы довольно сложной. Поскольку дополнительный объект включает в себя беспроводные передающие устройства и/или принимающие устройства, точность способа не ухудшается настолько, как если бы экран был установлен напротив поверхности.
Вариант этого способа включает в себя этап, на котором идентифицируют перекрываемые объектом свободные при нормальных условиях линии прямой видимости посредством оценки откликов, по меньшей мере, некоторых принимающих устройств только из тех пар передающего устройства и принимающего устройства, способного обнаруживать сигнал от передающего устройства, которые задают линии прямой видимости через одну из областей.
Следствием является то, что способ работает относительно эффективно. Объект, местоположение которого определяется, может перекрывать только подмножество всех свободных при нормальных условиях линий прямой видимости. Следовательно, требуется оценить только подмножество всех откликов принимающих устройств.
В варианте осуществления, дополнительный объект ограничивается в своем перемещении по поверхности смещениями, по существу, параллельными линии прямой видимости, задаваемой парой беспроводных передающего устройства и принимающего устройства, одно из которых входит в состав дополнительного объекта.
Следствием является то, что проще определить местоположение дополнительного объекта и, исходя из его положения, сделать вывод о местоположениях линий прямой видимости, прерывающихся на дополнительном объекте. При этом является ли перемещение, по существу, параллельным, измеряется на основании угла расхождения луча излучения, испускаемого передающим устройством пары, и угла сектора обзора принимающего устройства пары элементов, задающих линию прямой видимости.
В варианте осуществления, в котором дополнительный объект включает в себя приводное устройство для приведения в движение дополнительного объекта по поверхности, способ включает в себя этап, на котором удаленно от дополнительного объекта управляют приводным устройством, чтобы расположить дополнительный объект на поверхности.
Следствием является то, что становится возможным автоматическое управление дополнительным объектом для повышения точности, с которой определяется положение объекта, местоположение которого определяется. В другом варианте осуществления, положение дополнительного объекта может оцениваться с помощью точного расчета траектории на основании направленных перемещений дополнительного объекта.
Согласно другой особенности изобретения, система в соответствии с настоящим изобретением содержит
управляющее устройство для управления множеством элементов, включающих в себя множество беспроводных передающих устройств и множество беспроводных принимающих устройств, выполненных так, чтобы образовывать множество пар передающего устройства и принимающего устройства, способного обнаруживать сигнал от передающего устройства в отсутствие объекта, при этом каждая такая пара задает одну из множества свободных при нормальных условиях линий прямой видимости, по меньшей мере, некоторые из которых находятся под углом друг к другу,
причем управляющее устройство выполнено с возможностью приведения в действие беспроводных передающих устройств в присутствии объекта, и идентификации перекрываемых объектом свободных при нормальных условиях линий прямой видимости посредством оценки откликов принимающих устройств, по меньшей мере, некоторых из пар передающего устройства и принимающего устройства, способного обнаруживать сигнал от передающего устройства, при этом
система дополнительно включает в себя, по меньшей мере, один дополнительный объект, способный перемещаться по поверхности и включающий в себя элемент, по меньшей мере, одной из пар, для которых управляющим устройством обеспечивается оценка отклика принимающего устройства.
В варианте осуществления, управляющее устройство ассоциируется с поверхностью, и система дополнительно включает в себя линию связи между дополнительным объектом и управляющим устройством.
Управляющее устройство ассоциируется с поверхностью в том смысле, что находится в положении, которое является стационарным относительно поверхности.
В варианте осуществления, система выполняется с возможностью выполнения способа согласно настоящему изобретению.
Согласно другой особенности, настоящее изобретение предоставляет объект для подвижного расположения на поверхности или над ней, включающий в себя элемент, по меньшей мере, одной из пар, для которых управляющим устройством в системе согласно настоящему изобретению обеспечивается оценка отклика принимающего устройства.
Согласно другой особенности, компьютерная программа согласно настоящему изобретению включает в себя набор команд, способных, будучи помещены на машиночитаемый носитель, привести к тому, что система, обладающая возможностями обработки информации и включающая в себя множество элементов, включающих в себя множество беспроводных передающих устройств и множество беспроводных принимающих устройств, выполненных так, чтобы образовывать множество пар передающего устройства и принимающего устройства, способного обнаруживать сигнал от передающего устройства в отсутствие объекта, при этом каждая такая пара задает одну из множества свободных при нормальных условиях линий прямой видимости, по меньшей мере, некоторые из которых находятся под углом друг к другу, выполняет способ согласно настоящему изобретению и/или формирует систему согласно настоящему изобретению.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет раскрыто более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 является схематичной горизонтальной проекцией первой системы для определения местоположения объекта на поверхности;
Фиг.2 является блок-схемой последовательности операций способа, представляющей основные принципы способа для использования применительно к первой системе;
Фиг.3 является схематичной горизонтальной проекцией второй системы для определения местоположения объекта на поверхности;
Фиг.4 является блок-схемой последовательности операций способа, представляющей основные принципы способа для использования применительно ко второй системе;
Фиг.5 является схематичной горизонтальной проекцией второй системы на первой стадии способа, изображенного на Фиг.4;
Фиг.6 является схематичной горизонтальной проекцией второй системы на второй стадии способа, изображенного на Фиг.4;
Фиг.7 является схематичной горизонтальной проекцией второй системы на третьей стадии способа, изображенного на Фиг.4; и
Фиг.8 является схематичной горизонтальной проекцией второй системы на четвертой стадии способа, изображенного на Фиг.4.
Осуществление изобретения
На Фиг.1 демонстрируется диалоговая система 1. Она включает в себя поверхность 2 конечного размера, на которой может быть помещен объект 3, или соприкасающийся с поверхностью 2 или в непосредственной близости от нее. Хотя это не показано на Фиг.1 более подробно, в некоторых вариантах осуществления поверхность 2 покрывает экран устройства отображения. В других вариантах осуществления, поверхность 2 формируется в игровой поверхности для настольной игры. В данном примере поверхность 2 является прямоугольной, но в других вариантах осуществления она имеет другую односвязную форму, например выпуклую форму.
Диалоговая система 1 обладает способностью определять местоположение объекта 3, и любых дополнительных объектов (не показаны), на поверхности 2. В некоторых вариантах осуществления, система 1 снабжается логической схемой, чтобы делать заключение о входном сигнале, исходя из местоположения объекта 2. В этих вариантах осуществления, диалоговая система 1 выполняет функцию сенсорного экрана. В связи с этим заметим, что, хотя в настоящем документе иллюстрируются примеры, когда объект 2 является неживым объектом, например шахматной пешкой, диалоговая система 1 в равной степени подходит для определения положения пальца пользователя, помещенного на поверхности 2 или над ней.
Диалоговая система снабжается множеством активных элементов. Они включают в себя периферийные передающие устройства 4a-4p и периферийные принимающие устройства 5a-5l. Периферийные передающие устройства 4 и периферийные принимающие устройства 5 размещаются по периметру поверхности 2. Периферийные передающие устройства 4 содержат беспроводные передающие устройства, выполненные с возможностью, при использовании, испускать направленный луч излучения с углом расхождения, определяющим конкретную область покрытия на поверхности 2. Отметим, что лучи испускаются в направлении, лежащем в плоскости, по существу, параллельной поверхности 2. В примерах, подробно описанных в настоящем документе, периферийные передающие устройства 4 являются оптическими передающими устройствами, например Светоизлучающими Диодами (СИД). Ультразвуковые передающие устройства или передающие устройства, испускающие электромагнитное излучение на невидимых длинах волны, используются в других вариантах осуществления. Периферийные принимающие устройства 5 содержат фотодиоды. В других вариантах осуществления может использоваться оптический датчик другого типа. В вариантах осуществления, которые будут обсуждаться в настоящем документе, периферийные принимающие устройства 5 имеют сектор обзора с относительно широким углом. Поэтому они способны обнаружить свет от периферийных передающих устройств 4, не расположенных прямо напротив них.
Периферийные передающие устройства 4a-4p и периферийные принимающие устройства 5a-5l располагаются так, что, в отсутствие объекта 3, свет, испускаемый одним из передающих устройств 4a-4p, может быть обнаружен одним или более периферийными принимающими устройствами 5a-5l. Периферийное передающее устройство 4a-4p образует пару с каждым периферийным принимающим устройством 5a-5p, способным обнаружить свет, испускаемый им в отсутствие объектов на поверхности 2. Воображаемая линия между элементами такой пары называется линией прямой видимости в настоящем документе.
Чтобы дать возможность определить местоположение объекта 3, в двух измерениях, по меньшей мере, некоторые из всех линий прямой видимости, задаваемых всеми возможными парами периферийных передающих устройств 4a-4p и периферийных принимающих устройств 5a-5l, пересекаются, по меньшей мере, с некоторыми другими линиями прямой видимости.
Диалоговая система 1, проиллюстрированная на Фиг.1, дополнительно включает в себя подвижную перегородку 6. Протяженность подвижной перегородки 6 составляет больше половины размера, соответствующего короткой стороне 7 поверхности 2. Фактически, она простирается по всей поверхности 2 так, чтобы делить поверхность 2 на левую область 8 и правую область 9. В другом варианте осуществления, протяженность подвижной перегородки 6 составляет большую часть размера поверхности 2, соответствующего длинной стороне 10. В других вариантах осуществления, большая часть соответствует значению между 50% и 100% расстояния между противоположными граничными точками поверхности 2, например 70%, 80% или 90%.
Подвижная перегородка 6 ограничивается выполнением поступательных перемещений в направлении, по существу, параллельном длинной стороне 10. Нужно отметить, что, в проиллюстрированном варианте осуществления, это направление также является, по существу, параллельным линиям 11a-11e задаваемым парами элементов множества, образованного периферийными передающими устройствами 4f-4h на короткой стороне 7, периферийными принимающими устройствами 5e, 5f на короткой стороне 7, и принимающими устройствами 12a-12c и передающими устройствами 13a-13b, содержащимися в подвижной перегородке 6. В тех случаях, когда диафрагма принимающих устройств 5e, 5f, 12a-12c настолько мала, что обнаруживается только свет от расположенных прямо напротив передающих устройств 4f-4h, 13a, 13b, перемещение подвижной перегородки 6 в направлении, параллельном линиям 11a-11e прямой видимости, не требует последующей повторной калибровки. В вариантах осуществления, в которых свет испускается и обнаруживается под более широкими углами, ограниченное перемещение упрощает процесс повторной калибровки, во время которой идентифицируются свободные при нормальных условиях линии прямой видимости для каждого периферийного передающего устройства.
В проиллюстрированном варианте осуществления, управляющее устройство 14 ассоциируется с поверхностью 2, будучи включенным в состав устройства, частью которого является поверхность 2. Управляющее устройство 14 включает в себя обрабатывающее устройство 15 и запоминающее устройство 16, а также приемопередающее устройство 17. Приемопередающее устройство 17 предусматривается для передачи сигналов между управляющим устройством 14 и периферийными передающими устройствами 4a-4p, периферийные принимающими устройствами 5a-5l, принимающими устройствами 12a-12f, содержащимися в подвижной перегородке 6, передающими устройствами 13a-13d, содержащимися в подвижной перегородке 6, и приводным устройством 18, содержащимся в подвижной перегородке 6.
Приводное устройство 18 позволяет управляющему устройству 14 располагать подвижную перегородку 6 относительно поверхности 2. Таким образом, относительные размеры левой и правой областей 8, 9 могут регулироваться. В тех случаях, когда периферийные передающие устройства 4 и/или передающие устройства 13, содержащиеся в подвижной перегородке 6, испускают свет с относительно большим углом, перемещение перегородки 6 будет влиять на число периферийных принимающих устройств 5 и/или принимающих устройств 12, содержащихся в подвижной перегородке 6, с которыми они задают линии прямой видимости.
Фиг.2 иллюстрирует способ, выполняемый управляющим устройством 14. На первом этапе 19, определяется положение подвижной перегородки 6. В тех случаях, когда управляющее устройство 14 управляет позицией подвижной перегородки 6 посредством приводного устройства 18, этот этап 19 может принимать форму точного расчета траектории. В альтернативном варианте осуществления, ряд измерительных преобразователей (не показаны) на длинной стороне 10 поверхности 2 сообщают положение подвижной перегородки 6 управляющему устройству 14 при помощи приемопередающего устройства 17. Еще в одном варианте осуществления, одно или более периферийных передающих устройств 4a-4p могут по очереди приводиться в действие, при этом заключение о положении подвижной перегородки 6 будет выводиться исходя из идентификации тех периферийных принимающих устройств 5a-5l и/или принимающих устройств 12a-12f, содержащихся в подвижной перегородке 6, которые способны обнаружить испускаемый свет. Итак, на этом первом этапе 19 определяется местоположение подвижной перегородки 6.
На следующем этапе 20 устанавливается, в левой или в правой области 8, 9 будет определяться местоположение объекта 3. В проиллюстрированном варианте осуществления, только элементы, покрывающие правую область 9, используются для определения местоположения объекта 3.
Калибровочное измерение выполняется (этап 21) в отсутствие объекта 3. Используя результаты этого измерения, для каждого из выбранных периферийных передающих устройств 4d-4j и передающих устройств 13a, 13b, содержащихся в подвижной перегородке 6, определяется, какие из периферийных принимающих устройств 5c-5h и принимающих устройств 12a-12c, содержащихся в подвижной перегородке 6, способны обнаружить сигнал от этого периферийного передающего устройства или передающего устройства, содержащегося в подвижной перегородке 6. Таким образом, определяются пары элементов, задающие свободные при нормальных условиях линии прямой видимости, причем элементы, по меньшей мере, некоторых пар содержатся в подвижной перегородке 6.
Затем идентифицируются (этап 22) перекрываемые объектом 3 свободные при нормальных условиях линии прямой видимости посредством оценки, по очереди для каждого передающего устройства 4d-4j, 13a, 13b, откликов периферийных принимающих устройств 5c-5h и принимающих устройств 12a-12c, содержащихся в подвижной перегородке 6, способного обнаружить сигнал от этого передающего устройства в отсутствие подвижного объекта 3. При помощи этой информации могут быть определены форма и местоположение (пассивного) объекта 3. Конечно, точность, с которой определяются форма и местоположение, зависит от количества и расположения элементов. В этой мере, оценка формы и местоположения определяется на заключительном этапе 22.
Способ, с помощью которого делается заключение о форме и местоположении объекта 3, исходя из идентификации перекрытых свободных при нормальных условиях линий прямой видимости, может быть одним из нескольких. В случаях когда периферийные передающие устройства 4d-4j, передающие устройства 13a, 13b, содержащиеся в подвижной перегородке 6, периферийные принимающие устройства 5c-5h и принимающие устройства 12a-12c, содержащиеся в подвижной перегородке 6, выполнены так, что существует только одна линия прямой видимости от каждого передающего устройства, и линии прямой видимости образуют сетку с регулярной структурой, достаточно просто приближенно представить местоположение и форму квадратами или прямоугольниками сетки, задаваемой пересекающимися перекрытыми линиями прямой видимости.
В большинстве вариантов осуществления используется разновидность способов, приведенных в документе WO 2006/095320. За деталями реализации отсылаем к этой публикации. В нескольких словах, способ предусматривает непрерывное выполнение заключительного этапа 22 во множественных рабочих циклах. В пределах отдельного рабочего цикла каждое передающее устройство включается на протяжении предварительно заданного времени включения. В течение каждого рабочего цикла в рабочем режиме делаются и сохраняются оценки минимального и максимального участка для каждого светового передающего устройства. Оценка минимального участка определяется как область, ограниченная линиями от передающего устройства и крайними перекрытыми свободными при нормальных условиях линиями прямой видимости и границей правой области 9 между этими принимающими устройствами. Оценка максимального участка определяется точками, включающими в себя принимающие устройства, соседние для тех, которые задают угловые точки минимального участка. Оценки минимального и максимального участка, однажды определенные, сохраняются для каждого светового передающего устройства на протяжении текущего рабочего цикла. После завершения рабочего цикла, сохраненные оценки минимального и максимального участка извлекаются. Оценки максимального участка для каждого из световых передающих устройств по одному рабочему циклу объединяются посредством математического пересечения, чтобы установить максимальный результат для участка. Оценки минимального участка объединяются посредством математического пересечения, чтобы получить итоговый минимальный результат для участка. Затем минимальный результат для участка объединяется посредством математического пересечения с максимальным результатом для участка, чтобы подтвердить, что минимальный участок целиком находится внутри максимального участка.
Из вышесказанного понятно, что заключительный этап 22 неоднократно выполняется в присутствии движущегося объекта, тогда как предшествующие этапы 19-21 необходимо выполнять лишь один раз в начале, и каждый раз при смещении подвижной перегородки 6.
Фиг.3 демонстрирует вторую диалоговую систему 23. Она включает в себя поверхность 24 конечного размера, на которую могут помещаться объекты, или соприкасающиеся с поверхностью 24 или в непосредственной близости от нее. Кроме того, в разновидностях этого варианта осуществления, поверхность 24 покрывает экран устройства отображения. В других разновидностях, поверхность 24 непрозрачна и формируется в игровой поверхности для настольной игры.
Вторая диалоговая система 23 снабжается множеством активных элементов. Они включают в себя периферийные передающие устройства 25a-25p и периферийные принимающие устройства 26a-26l. Периферийные передающие устройства 25 и периферийные принимающие устройства 26 размещаются по периметру поверхности 24. Периферийные передающие устройства 25 и периферийные принимающие устройства 26 соответствуют периферийным передающим устройствам 4 и периферийным принимающим устройствам 5 диалоговой системы 1, проиллюстрированной на Фиг.1, и описанной выше.
Управляющее устройство 27 включает в себя обрабатывающее устройство 28 и запоминающее устройство 29. Управляющее устройство 27 дополнительно включает в себя проводное приемопередающее устройство 30 для приведения в действие каждого в отдельности из периферийных передающих устройств 25 и для получения ответных сигналов от периферийных принимающих устройств 26. Также предоставляется беспроводное приемопередающее устройство 31. Примером служит устройство, совместимое со стандартами Bluetooth или Zigbee. В альтернативном варианте осуществления, беспроводное приемопередающее устройство 31 выполняется с возможностью испускания и приема связных сигналов в инфракрасном диапазоне.
На Фиг.3 проиллюстрирован один активный объект 32. Активный объект 32 может перемещаться по поверхности 24, в том смысле, что он может отрываться от поверхности 24 и помещаться в другое место. Активный объект 32 включает в себя блок 33 управления и беспроводное приемопередающее устройство 34, выполненное с возможностью обмена данными с беспроводным приемопередающим устройством 31 управляющего устройства 27. В альтернативном варианте осуществления, беспроводное приемопередающее устройство 31 исключается, при этом активный объект 32 включает в себя проводное приемопередающее устройство, и между управляющим устройством 27 и активным объектом 32 предусматривается линия проводной связи.
В разновидности второй диалоговой системы 23, активный объект 32 включает в себя приводное устройство для приведения в движение активного объекта 32 по поверхности 24. Управляющее устройство 27 удаленно управляет приводным устройством, чтобы располагать активный объект 32 на поверхности 24. В одном варианте, это позволяет второй системе 23 реализовать игру, в которой активный объект 32 изображает одну из игральных шахматных фигур противника игрока, например.
Активный объект 32 также участвует в определении местоположения дополнительных объектов на поверхности 24. Для этого он включает в себя дополнительные передающие устройства 35a-35d и дополнительные принимающие устройства 36a-36d того же типа, что и периферийные принимающие устройства 26 и периферийные передающие устройства 25. Периферийные передающие устройства 25, дополнительные передающие устройства 35, периферийные принимающие устройства 26 и дополнительные принимающие устройства 36, как можно заметить, выполнены так, чтобы образовывать множество пар передающего устройства и принимающего устройства, способного обнаруживать сигнал от передающего устройства в отсутствие объекта или объектов, местоположение которых определяется. Как и в варианте осуществления, изображенном на Фиг.1, каждая такая пара передающего устройства и принимающего устройства задает одну из множества свободных при нормальных условиях линий прямой видимости, по меньшей мере, некоторые из которых находятся под углом друг к другу. Это соответствует действительности независимо от положения активного объекта 32.
Фиг.4 иллюстрирует вариант осуществления способа, выполняемого второй диалоговой системой 23 под управлением управляющего устройства 27. Фиг.5-8 иллюстрируют фазы в процессе выполнения способа.
Чтобы обеспечивать переменное число дополнительных активных объектов в дополнение к активному объекту 32, первый этап 37 включает в себя этап, на котором регистрируют активный объект 32 и любые дополнительные активные объекты (не показаны для ясности). Активный объект 32 оповещает о своем присутствии управляющее устройство 27, например, используя линию связи, обеспечиваемую беспроводными приемопередающими устройствами 31, 34. В одном варианте осуществления, он оповещает о своем присутствии в ответ на сигнал, испускаемый управляющим устройством 27 и не адресованный конкретно какому-либо активному объекту. В другом варианте осуществления, он непрерывно оповещает о своем присутствии до тех пор, пока не будет принято подтверждение от управляющего устройства 27, соотнесенного с поверхностью 24.
После регистрирования активного объекта 32 управляющее устройство 27 определяет его положение на поверхности 24 (этап 38). В вариантах, когда управляющее устройство 27 управляет приводным устройством в активном объекте 32 для позиционирования активного объекта 32 на поверхности 24, может быть достаточным использовать точный расчет траектории, чтобы реализовать этот этап 38. В проиллюстрированном примере, положение активного объекта 32 определяется, используя способ, описанный в документе WO 2006/095320 и упомянутый выше, но с использованием только периферийных передающих устройств 25 и периферийных принимающих устройств 26.
Фиг.5 демонстрирует один этап в калибровочном цикле, выполняемом в отсутствие активного объекта 32. Каждое из периферийных передающих устройств 25a-25p по очереди приводится в действие, и те из периферийных принимающих устройств 26a-26l, которые способны обнаруживать свет, испускаемый данным периферийным передающим устройством 25, записываются в таблицу как относящиеся к приведенному в действие периферийному передающему устройству 25. Таким образом, как проиллюстрировано на Фиг.5, когда первое периферийное передающее устройство 25a приводится в действие управляющим устройством 27 при помощи распространения соответствующего сигнала через проводное приемопередающее устройство 30, периферийные принимающие устройства 26f-26l записываются как относящиеся к первому периферийному передающему устройству 25a. Пары первого периферийного передающего устройства 25a и каждого соответствующего одного из этих периферийных принимающих устройств 26f-26l, способных обнаруживать его сигнал, задают свободные при нормальных условиях линии прямой видимости.
В присутствии активного объекта 32 (Фиг.6) периферийные передающие устройства 25a-25p снова по очереди приводятся в действие управляющим устройством 27. Фиг.6 показывает ситуацию, когда приведено в действие первое периферийное передающее устройство 25a. Тень, отбрасываемая активным объектом 32, покрывает участок 39. Минимальная оценка этого участка в этом случае является пустой, потому что перекрывается только одна линия прямой видимости между первым периферийным передающим устройством 25a и периферийным принимающим устройством 26g. Оценкой максимального участка является участок, задаваемый первым периферийным передающим устройством 25a, нижним правым углом поверхности 24 и первыми периферийными принимающими устройствами 26f, 26h, не закрываемыми теневым участком 39.
После получения оценок минимального и максимального участка для каждого из периферийных передающих устройств 25a-25p участок, покрываемый активным объектом 32, определяется, как изложено выше касательно первой диалоговой системы 1 и в документе WO 2006/095320.
Отметим, что на этом этапе 38 форма активного объекта 32 определяется относительно поверхности 24. Используя знание о его конфигурации, в частности, относительное расположение граней активного объекта 32, может быть определено его положение относительно оси, нормальной к поверхности 24. Таким образом, управляющее устройство 27 способно сделать вывод о местоположениях дополнительных передающих устройств 35 и дополнительных принимающих устройств 36, входящих в состав активного объекта 32. В принципе, это знание может использоваться, чтобы пропустить следующий этап 40 данного примера, на котором выполняется дополнительное калибровочное измерение, в присутствии активного объекта 32, но в отсутствие каких-либо неактивных объектов.
На этом этапе 40, дополнительные передающие устройства 35a-35d также по очереди приводятся в действие, и оцениваются отклики дополнительных принимающих устройств 36a-36d и периферийных принимающих устройств 26a-26l, чтобы идентифицировать свободные при нормальных условиях линии прямой видимости. Конечно, некоторые из этих линий прямой видимости прерываются на активном объекте 32.
Фиг.7 и 8 иллюстрируют заключительный этап 41, который повторяется до тех пор, пока активный объект 32 не изменит положение. На этом этапе 41, по очереди приводится в действие каждое из периферийных передающих устройств 25a-25p и дополнительных передающих устройств 35a-35d, и оцениваются отклики периферийных принимающих устройств 26a-26l и дополнительных принимающих устройств 36a-36d, чтобы идентифицировать свободные при нормальных условиях линии прямой видимости, перекрываемые неактивным объектом 42, помещенным на поверхности 24. Зная идентифицированные свободные при нормальных условиях линии прямой видимости, которые перекрыты, делаются соответствующие оценки минимального участка и оценки максимального участка неактивного объекта 42 для каждого из периферийных передающих устройств 25a-25p и дополнительных передающих устройств 35a-35d. Они объединяются для определения формы и местоположения неактивного объекта 42.
Использование активного объекта 32, включающего в себя дополнительные передающие устройства 35a-35d и дополнительные принимающие устройства 36a-36d, повышает точность оценки благодаря близости дополнительных передающих устройств 35a-35d и дополнительных принимающих устройств 36a-36d к неактивному объекту, и малому взаимному интервалу между этими элементами.
Фиг.7 демонстрирует ситуацию, когда приведено в действие первое периферийное передающее устройство 25a. Неактивный объект 32 отбрасывает тень, задающую теневой участок 43 на поверхности 24. Из четырех дополнительных принимающих устройств 36a-36d, первое и четвертое принимающие устройства 36a, 36d, считая по часовой стрелке по граням активного объекта 32, способны при нормальных условиях обнаружить свет от первого периферийного передающего устройства 25a. Таким образом, для первого периферийного передающего устройства 25a, минимальный участок задается самим первым периферийным передающим устройством 25a, четвертым дополнительным принимающим устройством 36d и периферийным принимающим устройством 26h. Максимальный участок задается первым периферийным передающим устройством 25a, первым дополнительным принимающим устройством 36a и другим периферийным принимающим устройством 26i. Будет очевидно, что элементы, входящие в состав активного объекта 32, уменьшают оценки минимального и максимального участка, связанные с первым периферийным передающим устройством 25a.
Фиг.8 иллюстрирует ситуацию, когда приведено в действие первое дополнительное передающее устройство 35a, входящее в состав активного объекта 32. В этом случае, оценки минимального и максимального участка пусты, потому что неактивный объект 42 не перекрывает свободные при нормальных условиях линии прямой видимости между первым дополнительным передающим устройством 35a и одним из периферийных принимающих устройств 26a-26l. Эти оценки не принимаются во внимание при определении положения и формы неактивного объекта 42. В варианте, в котором активный объект 32 включает в себя приводное устройство, активный объект 32 может быть перемещен на этой стадии, чтобы установить линии прямой видимости, которые перекрываются неактивным объектом. В этом случае два предшествующих этапа 38, 40 будут повторены.
С помощью включения в состав подвижного активного объекта 32, по меньшей мере, одного дополнительного элемента, например, по меньшей мере, одного дополнительного передающего устройства 35 и/или принимающего устройства 36, могут быть обеспечены дополнительные линии прямой видимости в области поверхности 24, в которой присутствует неактивный объект 42. Таким образом, могут быть предоставлены дополнительные оценки минимального участка и максимального участка с более высокой дискретностью для осуществления итоговой оценки минимального участка и итоговой оценки максимального участка. В конечном итоге, таким образом, форма и положение неактивного объекта 42 могут быть определены с более высокой дискретностью.
Более того, отдельные неактивные объекты, расположенные в непосредственной близости друг от друга, можно различить в тех случаях, когда по иным основаниям они бы воспринимались как единый объект.
Необходимо отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают настоящее изобретение, и что специалисты в данной области будут способны разработать множество альтернативных вариантов осуществления, не отступая от объема прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения любые ссылочные обозначения, помещенные в круглые скобки, не должны рассматриваться как ограничение пункта формулы изобретения. Использование глагола "содержать" и его спряжений не исключает присутствие иных элементов или этапов, чем заявленные в пункте формулы изобретения. Использование слова элемент в единственном числе не исключает присутствие множества таких элементов. Настоящее изобретение может быть реализовано посредством аппаратного обеспечения, содержащего несколько отдельных элементов, и посредством подходящей вычислительной машины с хранимой программой. В пункте формулы изобретения, касающемся устройства, перечисляется несколько средств, при этом некоторые из этих средств могут быть воплощены одним и тем же элементом аппаратного обеспечения. Один лишь факт, что определенные показатели изложены в отличных друг от друга зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что объединение этих критериев не может успешно использоваться.
В качестве вариантов, могут по очереди приводиться в действие меньше, чем все передающие устройства, чтобы получить меньше максимально возможного количества оценок минимального и максимального участка, если установлено, что некоторые передающие устройства испускают сигналы в направлении, далеком от объекта, местоположение которого определяется. Варианты осуществления, изображенные на Фиг.1 и Фиг.5-7, могут быть объединены, так что и активный объект 32 и подвижная перегородка 6 помещаются на отдельной поверхности. Число периферийных передающих устройств 4, 25 и периферийных принимающих устройств 5, 26 будет иметь тенденцию к увеличению в практических вариантах осуществления по сравнению с показанными на чертежах.
1. Способ определения местоположения объекта (3; 42), помещенного на поверхности (2; 24), причем способ включает в себя этапы, на которых:
предоставляют множество элементов, включающее в себя множество беспроводных передающих устройств (4, 13; 25, 35) и множество беспроводных принимающих устройств (5, 12; 26, 36), выполненных так, чтобы образовывать множество пар передающего устройства и принимающего устройства, способного обнаруживать сигнал от передающего устройства в отсутствии объекта, при этом каждая такая пара задает одну из множества свободных при нормальных условиях линий прямой видимости (11), по меньшей мере, некоторые из которых находятся под углом друг к другу,
приводят в действие, по меньшей мере, некоторые из беспроводных передающих устройств (4, 13; 25, 35) в присутствии объекта (3; 42) и
идентифицируют перекрываемые объектом (3; 42) свободные при нормальных условиях линии прямой видимости посредством оценки откликов принимающих устройств, по меньшей мере, некоторых пар передающего устройства и принимающего устройства, способного обнаруживать сигнал от передающего устройства, при этом, по меньшей мере, один элемент одной из пар, для которой оценивается отклик принимающего устройства, входит в состав дополнительного объекта (6; 32), причем дополнительный объект способен перемещаться по поверхности (2; 24).
2. Способ по п.1, который включает в себя этап, на котором устанавливают линию связи между дополнительным объектом (6; 32) и управляющим устройством (14; 27), ассоциированным с поверхностью (2; 24).
3. Способ по п.2, в котором линией связи является беспроводная линия связи (31, 34).
4. Способ по одному из пп.1-3, в котором управляющее устройство (14; 27) определяет местоположение дополнительного объекта (6; 32) на поверхности (2; 24).
5. Способ по п.2 или 3, в котором дополнительный объект (6; 32) оповещает о своем присутствии управляющее устройство (14; 27), причем способ включает в себя этапы, на которых:
регистрируют дополнительный объект (6; 32), включающий в себя, по меньшей мере, один элемент; и
определяют местоположение дополнительного объекта (6; 32) на поверхности (2; 24) после его регистрирования.
6. Способ по п.1, который включает в себя этап, на котором определяют ориентацию дополнительного объекта (6) относительно системы координат, неподвижной относительно поверхности (24).
7. Способ по п.1, в котором дополнительный объект (32) обеспечивается множеством граней под углом друг к другу в плоскости, параллельной поверхности (24), который при этом включает в себя этап, на котором определяют форму дополнительного объекта (6), идентифицируя свободные при нормальных условиях линии прямой видимости, перекрываемые дополнительным объектом (32) и задаваемые парами передающего устройства (25) и принимающего устройства (26), расположенными вокруг дополнительного объекта (32).
8. Способ по п.1, в котором дополнительный объект (6) простирается, по меньшей мере, через большую часть размера поверхности (2) так, чтобы задавать области (8, 9) поверхности (2), разделяемые дополнительным объектом (6).
9. Способ по п.8, который включает в себя этап, на котором идентифицируют перекрываемые объектом (3) свободные при нормальных условиях линии прямой видимости (11), посредством оценки откликов принимающих устройств, по меньшей мере, некоторых только из тех пар передающего устройства (4d-4g, 12a-12c) и принимающего устройства (5с-5h, 12a-12c), способного обнаруживать сигнал от передающего устройства, которые задают линии прямой видимости через одну из областей (9).
10. Способ по п.1, в котором дополнительный объект (6) ограничивается в своем перемещении по поверхности (2) смещениями, параллельными линии прямой видимости (11), задаваемой парой беспроводных передающего устройства (12a-12c, 4f-4h) и принимающего устройства (5е, 5df, 13a, 13b), одно из которых входит в состав дополнительного объекта (6).
11. Способ по п.1, в котором дополнительный объект (6) включает в себя приводное устройство (18) для приведения в движение дополнительного объекта (6) по поверхности (2), причем способ включает в себя этап, на котором удаленно от дополнительного объекта (6) управляют приводным устройством (18), чтобы позиционировать дополнительный объект (6) на поверхности (2).
12. Система для определения местоположения объекта (3; 42), помещенного на поверхности (2; 24), при этом система включает в себя:
управляющее устройство (14; 27) для управления множеством элементов, включающих в себя множество беспроводных передающих устройств (4, 13; 25, 35) и множество беспроводных принимающих устройств (5, 12; 26, 36), выполненных так, чтобы образовывать множество пар передающего устройства и принимающего устройства, способного обнаруживать сигнал от передающего устройства в отсутствии объекта, при этом каждая такая пара задает одну из множества свободных при нормальных условиях линий прямой видимости (11), по меньшей мере, некоторые из которых находятся под углом друг к другу,
при этом управляющее устройство выполнено с возможностью приведения в действие беспроводных передающих устройств (4, 13; 25, 35) в присутствии объекта (3, 42) и идентификации перекрываемых объектом (3, 42) свободных при нормальных условиях линий прямой видимости посредством оценки откликов принимающих устройств (5, 12; 26, 36), по меньшей мере, некоторых пар передающего устройства (4, 13; 25, 35) и принимающего устройства (5, 12; 26, 36), способного обнаруживать сигнал от передающего устройства (4, 13; 25, 35), причем
система дополнительно включает в себя, по меньшей мере, один дополнительный объект (6; 32), способный перемещаться по поверхности (2; 24) и включающий в себя элемент, по меньшей мере, одной из пар, для которой управляющим устройством (14; 27) обеспечивается оценка отклика принимающего устройства.
13. Система по п.12, в которой управляющее устройство (14; 27) ассоциируется с поверхностью (2; 24), и которая дополнительно включает в себя линию связи (17; 31, 34) между дополнительным объектом (6; 32) и управляющим устройством (14; 27).
14. Система по п.12 или 13, которая выполнена с возможностью выполнения способа по любому из пп.1-11.
15. Объект (6; 32) для расположения с возможностью перемещения на поверхности (2; 24), или над ней, и который включает в себя элемент (12, 13; 25, 26), выполненный так, чтобы образовывать часть, по меньшей мере, некоторых пар передающего устройства (4, 13; 25, 35) и принимающего устройства (5, 12; 26, 36), для которых управляющим устройством (14; 27) в системе по любому из пп.12-14 обеспечивается оценка отклика принимающего устройства.
16. Объект (6; 32) по п.15, который дополнительно содержит приводное устройство (18), выполненное с возможностью позиционирования объекта относительно поверхности (2, 24).
17. Считываемый компьютером носитель, который хранит исполняемые компьютером команды, чтобы вынудить систему, обладающую возможностями обработки информации и включающую в себя множество элементов, включающих в себя множество беспроводных передающих устройств (4, 13; 25, 35) и множество беспроводных принимающих устройств (5, 12; 26, 36), выполненных так, чтобы образовывать множество пар передающего устройства и принимающего устройства, способного обнаруживать сигнал от передающего устройства в отсутствии объекта, при этом каждая такая пара задает одну из множества свободных при нормальных условиях линий прямой видимости, по меньшей мере, некоторые из которых находятся под углом друг к другу, выполнять способ по любому одному из пп.1-11.
