專利名稱：使用加速度計(jì)的定向輕擊探測算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種系統(tǒng)與方法，其中定向輕擊探測算法和三軸加速度計(jì)擴(kuò)展了可用于小型移動(dòng)設(shè)備(如手機(jī)和MP3播放器)的獨(dú)特的無按鈕的輸入的數(shù)量。該算法分析來自單個(gè)加速度計(jì)的加速度數(shù)據(jù)來探測輕擊的方向(X+，χ-，Y+，Y", Z+，Z-)和數(shù)量(單次或兩次)，獲得12個(gè)獨(dú)特的輸入。
2.
背景技術(shù)：
如今移動(dòng)設(shè)備變得越來越小便于攜帶。尺寸上的減少限制了用于輸入設(shè)備(諸如按鈕和鍵盤)的空間。很多研究者正在研發(fā)姿勢識(shí)別來移除傳統(tǒng)的輸入設(shè)備。在特定環(huán)境中，簡單動(dòng)作可以是更有效的輸入。MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)的出現(xiàn)顯著地降低了可探測對(duì)象的動(dòng)作的加速度計(jì)的尺寸。輕擊是非常簡單的動(dòng)作。這是直觀的也不需要學(xué)習(xí)。如果可使用輕擊設(shè)備表面上的任何地方來控制設(shè)備，那么這可以是獨(dú)特的輸入方法。初步的輕擊探測一般容許兩個(gè)不同的輸入命令。這通常指輕擊和雙次輕擊。然而， 有必要在前述的小型移動(dòng)設(shè)備中提供多重的輕擊命令。發(fā)明概述本發(fā)明通過輕擊探測算法和三軸加速度計(jì)的組合使用來解決前述需要，所述三軸加速度計(jì)不僅實(shí)現(xiàn)在單次和雙次輕擊之間區(qū)別，還可實(shí)現(xiàn)基于輕擊的方向而區(qū)別。對(duì)輕擊的加速度特征(signature)的仔細(xì)的分析容許確定對(duì)象的哪一面或哪一側(cè)被輕擊(輕擊的方向)。含有方向信息將可能的可用輸入命令擴(kuò)展到12個(gè)，六倍的進(jìn)展。本發(fā)明的系統(tǒng)與方法對(duì)于為諸如手機(jī)和MP3播放器之類的小型移動(dòng)電子設(shè)備產(chǎn)生無按鈕的輸入是特別有用的。以所探測到的輕擊的數(shù)量和方向可創(chuàng)建多種輸入命令。例如，可上下翻滾菜單或可選擇菜單中的項(xiàng)目。由于輕擊導(dǎo)致的加速度被傳遞到該移動(dòng)設(shè)備內(nèi)部，用于探測這個(gè)12個(gè)獨(dú)特的輸入所需的單個(gè)傳感器在該移動(dòng)設(shè)備的外部不需要表面積。一旦輕擊已經(jīng)被探測到，對(duì)于輕擊方向的確定通過對(duì)加速度數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析而完成。單次輕擊是用人體的一部分或觸筆對(duì)特定設(shè)備打擊一次。雙次輕擊是快速連續(xù)的兩個(gè)單次輕擊。加速度位于該設(shè)備內(nèi)部，這樣當(dāng)該設(shè)備被輕擊的時(shí)候，該沖擊被合適地傳遞到加速度計(jì)。由于設(shè)備可被輕擊在其任何一面上，加速度計(jì)的優(yōu)選位置是該設(shè)備的中心。使用三軸的加速度計(jì)，該設(shè)備可在其每一個(gè)面上被輕擊，以此來提供輕擊輸入事件的12個(gè)組合。當(dāng)輕擊發(fā)生的時(shí)候，輕擊的沖擊通過該設(shè)備的本體被傳遞到該加速度計(jì)。在0.005秒內(nèi)峰值上升到最大值，且回彈略慢。不管從哪個(gè)方向輕擊，最大加速度
達(dá)到0. 5g?？傮w加速度是指加速度的大= ^Al + Al + Al其中:Χ-軸加速度；
4Ay =Y-軸加速度；和Az =Z-軸加速度。有時(shí)候回彈可大于原始峰值的一半，且可看到與其他軸的關(guān)聯(lián)。如果該設(shè)備在特定方向被輕擊，其他軸回應(yīng)。因此，應(yīng)該觀察所有的軸來明確輕擊是否發(fā)生。雙次輕擊意味著快速連續(xù)地輕擊一行中同一個(gè)點(diǎn)兩次。第二次輕擊跟隨第一次輕擊小于0.5秒。每一個(gè)單獨(dú)的輕擊并沒有顯示出與單次輕擊任何的加速度差異。兩個(gè)輕擊的時(shí)序關(guān)系(timing)確定這個(gè)命令是一個(gè)雙次輕擊，還是兩個(gè)獨(dú)立的單次輕擊。這個(gè)算法的關(guān)鍵特征是性能指數(shù)(PI)，性能指數(shù)被用于提供輕擊事件的特性特征。PI是每個(gè)軸的抖動(dòng)的大小的絕對(duì)值的總和，每個(gè)軸的抖動(dòng)是源于該設(shè)備的移動(dòng)，諸如是通過用戶輕擊該設(shè)備的側(cè)或面而引起的。抖動(dòng)加速度對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)(也就是，加速度的變化)。一般，抖動(dòng)曲線給出有關(guān)非?？焖俸突蝿?dòng)的(Shaky)移動(dòng)的信息。使用絕對(duì)值來總和在所有軸上的動(dòng)力。輕擊的性能指數(shù)顯著地大于背景噪聲的水平。因此，然后應(yīng)用閾值技術(shù)至性能指數(shù)，以將可能的輕擊事件和噪聲區(qū)分開。另外，可使用PI大于閾值的時(shí)間長度以及高PI的兩次發(fā)生(或者沒有第二次PI峰值)之間的時(shí)長來區(qū)分單次和雙次輕擊。一旦確定了輕擊或雙次輕擊，附加的詳細(xì)審查提供了該輕擊事件的方向。首先，確定哪個(gè)軸是在該輕擊開始時(shí)的性能指數(shù)的最大分量(哪個(gè)軸具有最大的抖動(dòng))。具有最大抖動(dòng)的軸與沿該設(shè)備的軸施加輕擊的那個(gè)軸相一致。最后，在確定了這個(gè)軸之后，使用在輕擊軸上的抖動(dòng)的信號(hào)來提供輕擊方向信息。如果峰值是負(fù)的，那么輕擊是在正向方向；反之輕擊是在負(fù)向方向。在上述方式中，本發(fā)明提供了可探測12個(gè)不同的輕擊命令的裝置和方法。性能指數(shù)的閾值處理和時(shí)序關(guān)系考慮標(biāo)識(shí)了輕擊并區(qū)別提供兩個(gè)不同命令的單次或雙次輕擊。初始性能指數(shù)的最大分量提供輕擊軸，這樣三倍地增加了不同命令的數(shù)量。最后，輕擊軸的抖動(dòng)的初始標(biāo)記提供了輕擊方向，又兩倍地增加了可用命令。在優(yōu)選實(shí)施例中，MEMS類型的3軸加速度計(jì)芯片被優(yōu)選地設(shè)置在設(shè)備中，此設(shè)備被受控地實(shí)現(xiàn)上述方法。該加速度計(jì)芯片優(yōu)選地包括它自己專用的處理器，所述處理器執(zhí)行上述輕擊探測算法并產(chǎn)生12個(gè)輸出，所述輸出被用作對(duì)該設(shè)備的主處理器的輸入命令。 可選地，可將該主處理器自身編程為接收來自所述加速度計(jì)的3個(gè)輸入并執(zhí)行該輕擊探測算法。附圖簡述根據(jù)結(jié)合附圖所進(jìn)行的對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)顯而易見，附圖簡述如下。

圖1是具有設(shè)置在其中的加速度計(jì)芯片的設(shè)備的示意圖，所述加速度計(jì)芯片用于探測在該設(shè)備的不同面或側(cè)上的輕擊。圖2是圖1的設(shè)備的示意圖，示出可用本發(fā)明探測的12個(gè)可能的輕擊輸入。圖3是示出性能指數(shù)(PI)的大小隨時(shí)間變化的圖表，其中PI通過總和由輕擊沿著設(shè)備的每一個(gè)軸所施加的抖動(dòng)(加速度的導(dǎo)數(shù))的絕對(duì)值而計(jì)算出來，隨時(shí)間而變化。圖4是示出對(duì)設(shè)備上的單次輕擊，PI隨時(shí)間變化的圖表。圖5是示出對(duì)設(shè)備上的雙次輕擊，PI隨時(shí)間變化的圖表。圖6是示出對(duì)加速度計(jì)的每一個(gè)軸，響應(yīng)于沿著該設(shè)備的X軸的單次輕擊，抖動(dòng) (加速度導(dǎo)數(shù))大小隨時(shí)間變化的圖表。
圖7A是用本發(fā)明的方法所采用的算法執(zhí)行的一般步驟的框圖，用于探測在設(shè)備上的單次或雙次輕擊。圖7B是用圖7A的算法執(zhí)行的詳細(xì)步驟的框圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所采用的加速度計(jì)芯片的框圖。發(fā)明的詳細(xì)描述現(xiàn)在將要呈現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更為詳細(xì)的描述。首先，描述用于標(biāo)識(shí)輕擊的過程。單次輕擊是用人體的一部分或觸筆對(duì)特定設(shè)備打擊一次。雙次輕擊是由快速連續(xù)的兩個(gè)單次輕擊形成的。如圖1中所示，3-軸(X，Y，Z)MEMS類型的加速度計(jì)10被優(yōu)選地安裝在設(shè)備12中， 此設(shè)備12被受控為，當(dāng)設(shè)備12的外殼13在設(shè)備的任意的六個(gè)側(cè)或面14上被輕擊的時(shí)候， 該沖擊被合適地傳遞到加速度計(jì)10。設(shè)備12可以是需要命令輸入其中而受控的任何類型的電子設(shè)備，不過本發(fā)明特別地適合于諸如手機(jī)、MP3播放器等小型移動(dòng)設(shè)備而使用，它們對(duì)命令按鈕的提供固有地受限于該設(shè)備的尺寸。由于設(shè)備12可在其六個(gè)側(cè)14的任何一個(gè)被輕擊，加速度計(jì)10的優(yōu)選位置是設(shè)備 12的中心，此處加速度計(jì)的3軸傳感器被設(shè)置為平行于六個(gè)側(cè)14中的相對(duì)應(yīng)的一對(duì)側(cè)。圖 2示出設(shè)備12如何可在每一側(cè)14被單次或雙次輕擊以提供輕擊輸入事件的12個(gè)組合。當(dāng)輕擊發(fā)生的時(shí)候，該沖擊通過設(shè)備12的本體或外殼13被傳遞到加速度計(jì)10。 在關(guān)于優(yōu)選實(shí)施例的測試中，在0. 005秒內(nèi)上升到最大值，且回彈略慢。不管從哪個(gè)方向輕擊，最大加速度達(dá)到0. 5g?？傮w加速度是指如下式而確定的加速度的大小Atotal = U2^+Al +A2A1在式1中，Ax = X-軸加速度；Ay = Y-軸加速度；和h = Z-軸加速度。有時(shí)候回彈可大于原始峰值的一半，且可看到與其他軸的關(guān)聯(lián)。如果設(shè)備12在特定方向被輕擊，其他軸回應(yīng)。應(yīng)該觀察所有的軸來明確輕擊是否發(fā)生。兩次輕擊意味著快速連續(xù)地輕擊一行中同一個(gè)點(diǎn)兩次。第二次輕擊跟隨第一次輕擊小于0.5秒。每一個(gè)單獨(dú)的輕擊并沒有顯示出與單次輕擊任何的加速度差異。兩個(gè)輕擊的時(shí)序關(guān)系確定這個(gè)命令是雙次輕擊還是兩次獨(dú)立的單次輕擊。在優(yōu)選實(shí)施例中，稱為性能指數(shù)(PI)的計(jì)算被用來提供輕擊事件的特性特征。PI 是每一個(gè)軸的抖動(dòng)的絕對(duì)值的總和。抖動(dòng)是加速度對(duì)于時(shí)間的導(dǎo)數(shù)(也就是，加速度的變化)。一般，抖動(dòng)曲線給出有關(guān)非?？焖俸突蝿?dòng)的移動(dòng)的信息。性能指數(shù)可用下式表達(dá)+ + Σ 4式 2
at at at i=x,y,z 貞使用絕對(duì)值來全部求和在所有軸上的動(dòng)力。輕擊的性能指數(shù)顯著地大于背景噪聲的水平。因此，將閾值技術(shù)應(yīng)用于PI上來將可能的輕擊事件和噪聲區(qū)分開。當(dāng)之前描述的抖動(dòng)總和超過性能指數(shù)的較低閾值一段時(shí)間，探測到輕擊事件，所述的一段時(shí)間大于輕擊探測低限值、但小于輕擊探測高限值。圖3示出滿足性能指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的單次輕擊事件的示例。 在圖3中，性能指數(shù)超過性能指數(shù)較低閾值(TDT_L_THRESH)數(shù)個(gè)時(shí)間間隔的樣本，但是小于包含在TDT_FIRST_TIMER中的輕擊探測高限值。進(jìn)一步，PI大于閾值的時(shí)間長度以及高PI的兩次發(fā)生(或者沒有第二次PI峰值)之間的時(shí)長來區(qū)分單次和雙次輕擊。在優(yōu)選實(shí)施例中，延遲定時(shí)器設(shè)定輕擊事件僅能被表征為單次輕擊的定時(shí)器。第二次輕擊必須發(fā)生在延遲定時(shí)器之外。如果第二次輕擊發(fā)生在該延遲時(shí)間內(nèi)，由于發(fā)生地過快而將被忽略。在窗定時(shí)器的末端將單次輕擊報(bào)告。圖4示出滿足PI、延遲和窗要求的單次輕擊事件。延遲定時(shí)器被稱為TDT_LATENCY_TIMER，而窗定時(shí)器被稱為 TDT_WINDOW_TIMER。僅當(dāng)如果第二次輕擊在被稱為TDT_TIMER的另一個(gè)定時(shí)器之外越過性能指數(shù)較低閾值時(shí)，事件可被表征為雙次輕擊。這意味著TDT_TIMER確定了在雙次輕擊事件的兩次輕擊之間存在的最小的時(shí)間間隔。與單次輕擊類似，第二次輕擊事件必須超過性能指數(shù)閾值長達(dá)被包含在窗定時(shí)器中的時(shí)間限值?？稍诘诙窝舆t定時(shí)器的末端報(bào)告雙次輕擊。圖 5示出滿足PI、延遲和窗要求的雙次輕擊事件。在圖5中，第二次輕擊在TDT_TIMER之外越過了性能指數(shù)低閾值(TDT_L_THRESHOLD)。另外，第二次輕擊事件超過TDT_L_THRESHOLD長達(dá)包含在TDT_TAP_TIMER中的時(shí)間限值。然后，在第二次TDT_LATENCY_TIMER的末端報(bào)告雙次輕擊。一旦確定了輕擊或雙次輕擊，附加的詳細(xì)審查提供了該輕擊事件的方向。首先，確定哪個(gè)軸在該輕擊開始時(shí)提供了性能參數(shù)的最大分量(哪個(gè)軸具有最大的抖動(dòng))。具有最大抖動(dòng)的軸與沿其施加輕擊的那個(gè)軸相一致。作為示例，當(dāng)設(shè)備在X+和X-方向被輕擊的時(shí)候，X-軸是最大響應(yīng)的軸且因此與Y和Z軸的抖動(dòng)大小相比，X-軸具有最大的抖動(dòng)大小。一旦探測到輕擊，且確定了這個(gè)軸，使用在輕擊軸上的抖動(dòng)的信號(hào)來提供方向信息。如果峰值是負(fù)的，那么輕擊是在正向方向；反之輕擊是在負(fù)向方向。圖6中的圖標(biāo)示出響應(yīng)于單次輕擊的每個(gè)軸的抖動(dòng)大小的放大圖。X軸清楚地為性能指數(shù)貢獻(xiàn)了最大分量，指示輕擊是在X軸上的。初始的抖動(dòng)是負(fù)方向上的，指示輕擊位于設(shè)備的正向X面上。性能指數(shù)的閾值處理和時(shí)間長度的考慮標(biāo)識(shí)了輕擊并區(qū)別提供兩個(gè)不同命令的單次或雙次輕擊。初始性能參數(shù)的最大分量提供輕擊軸，這樣三倍地增加了不同命令的數(shù)量。最后，輕擊軸的抖動(dòng)的初始信號(hào)提供了輕擊方向，又兩倍地增加了可用命令。因此，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中執(zhí)行的算法遵循圖7中的流程圖的步驟。示出了基于加速度數(shù)據(jù)的四個(gè)主要功能。在步驟100中從加速度計(jì)芯片獲得加速度數(shù)據(jù)之后，第一個(gè)功能是在步驟102計(jì)算性能指數(shù)。第二個(gè)功能是在步驟104確定單次還是雙次輕擊。第三個(gè)功能是在步驟106基于性能指數(shù)的最大分量而確定輕擊是沿哪個(gè)軸發(fā)生的。最后，在步驟108基于初始抖動(dòng)的正負(fù)號(hào)而確定輕擊的方向記號(hào)。圖7B是詳細(xì)的流程圖，示出如何在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中執(zhí)行圖7A的上述步驟。 在圖7B中，采用如下參數(shù)值A(chǔ)x, Ay, Az 當(dāng)前的加速度讀數(shù)；pAx, pAy，pAz 之前加速度讀數(shù)；dAx, dAy，dAz 在當(dāng)前和之前加速度讀數(shù)之間的差異(抖動(dòng))；X，y，ζ 同 dAx, dAy, dAz (用于簡化符號(hào))；dt 性能指數(shù)；x0, y0, z0 與在閾值(用于方向確定)之上的初始抖動(dòng)有關(guān)的信息；axO, ayO, azO 與在閾值(用于軸確定)之上的初始抖動(dòng)有關(guān)的信息；j 對(duì)于性能指數(shù)高于閾值多長時(shí)間的時(shí)間計(jì)數(shù)；
m 對(duì)于性能指數(shù)低于閾值多長時(shí)間的時(shí)間計(jì)數(shù)；L 從第一個(gè)輕擊事件開始時(shí)的全部時(shí)間計(jì)數(shù)；和DT 雙次輕擊時(shí)間窗。具體參看圖7B中的流程圖，在開始時(shí)執(zhí)行第一組步驟200來將從加速度計(jì)中接收到的第一加速度數(shù)據(jù)加載到之前的加速度數(shù)據(jù)中。然后執(zhí)行步驟202來檢查用于超限條件 (over-run condition)的定時(shí)器值j。如果被探測到，時(shí)間值被重設(shè)為0。接著，在步驟204 計(jì)算當(dāng)前和之前加速度值之間的差異。這些差異值是沿3軸，X、Y和Z每一個(gè)所探測到的抖動(dòng)(加速度求導(dǎo)值)的量。在步驟206，然后通過將之前的加速度讀數(shù)上載到當(dāng)前讀數(shù)而更新該加速度讀數(shù)。抖動(dòng)值在步驟208被更新之后，然后在步驟210，使用之前討論的式2來計(jì)算PI。 在步驟212，然后將PI和較低和較高的閾值進(jìn)行比較。如果PI在兩個(gè)閾值之間，且時(shí)間值 j = 0，則其為大于閾值的第一次抖動(dòng)的指示，這可能是響應(yīng)于單次或雙次輕擊事件。如果確實(shí)探測到單次或雙次輕擊，執(zhí)行步驟組214來存儲(chǔ)該加速度信息用于以后的軸和方向確定。還有，在步驟216，然后更新各種時(shí)間計(jì)數(shù)，該過程返回到開始(步驟200)，檢索下一個(gè)被采樣的加速度數(shù)據(jù)來用于同樣的分析。在某個(gè)點(diǎn)，如果確實(shí)發(fā)生了輕擊，PI值會(huì)落在較低閾值之下。在步驟218，如果當(dāng) m和j定時(shí)器值的總和大于1的時(shí)候發(fā)生了這個(gè)情況，則在步驟220更新定時(shí)器值。接著， 執(zhí)行一系列定時(shí)器分析步驟222來確定是否發(fā)生了單次或雙次輕擊。如果m不大于40或者DT不大于m，則執(zhí)行分析來確定是否探測到單次輕擊?？蛇@樣確定探測到單次輕擊如果PI大于較低閾值持續(xù)的時(shí)間計(jì)數(shù)在2到20之間，且雙次輕擊時(shí)間窗值達(dá)到160 (其確認(rèn)沒有發(fā)生第二次輕擊)。如果PI低于閾值持續(xù)的定時(shí)器計(jì)數(shù)為至少m > 40，雙次輕擊時(shí)間窗DT大于m，PI大于較低閾值持續(xù)的定時(shí)器值j > m ；且從第一次輕擊事件開始的總的時(shí)間計(jì)數(shù)L大于120，則發(fā)生了雙次輕擊。一旦探測了單次或雙次輕擊，該算法接著執(zhí)行一系列方向確定步驟224，其確定輕擊沿著三個(gè)軸X、Y和Z的哪一個(gè)發(fā)生以及沿著該軸的方向。在步驟226中，這可通過比較沿著這三個(gè)軸的加速度值的大小以及標(biāo)識(shí)帶有最大加速度值的軸作為輕擊的軸而簡單地確定。最后，在步驟228中，通過確定所探測到的加速度是正向(>0)還是負(fù)向(<0)的而探測輕擊的方向。然后分析完成，在步驟230重設(shè)各種定時(shí)器和其他值，然后在步驟200 該過程重新開始。圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而設(shè)置的3-軸加速度計(jì)芯片的細(xì)節(jié)的框圖。在加速度計(jì)處理器(在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，是1 數(shù)字引擎)302中含有實(shí)現(xiàn)圖7B的算法的邏輯電路。處理器302的輕擊探測特征識(shí)別單次和雙次輕擊輸入并報(bào)告每一次輕擊發(fā)生的加速度軸和所沿的方向。八個(gè)如上所述的性能參數(shù)，還有用戶可選擇的0DR，被用于設(shè)置處理器302用于理想的輕擊探測響應(yīng)。加速度計(jì)處理器302分別從X，Y和Z軸重力傳感器304、306和308接收輸入。 傳感器304、306、308的每一個(gè)產(chǎn)生模擬輸出信號(hào)，所述模擬輸出信號(hào)在被輸入到處理器302之前，通過被穿過電荷放大器310、A/D轉(zhuǎn)換器312和數(shù)字過濾器314而予以調(diào)節(jié) (conditioned) 0當(dāng)處理器302接收到指示加速度事件(諸如輕擊)的信號(hào)的時(shí)候，處理器 302的中斷引腳(INT) 316上的信號(hào)變高。當(dāng)主處理器(設(shè)備處理器)318識(shí)別出這個(gè)中斷的時(shí)候，主處理器318然后會(huì)讀取加速度計(jì)處理器302中的中斷(interrupt)狀態(tài)寄存器 (經(jīng)由1 通信)來獲得有關(guān)輕擊事件的信息。加速度計(jì)處理器302中的狀態(tài)寄存器包括下述。有兩個(gè)報(bào)告功能狀態(tài)改變的中斷源寄存器。當(dāng)新的狀態(tài)改變或事件發(fā)生的時(shí)候，這個(gè)數(shù)據(jù)被更新，且每一個(gè)應(yīng)用結(jié)果被鎖存直到中斷釋放寄存器被讀取。第一個(gè)寄存器，被稱為INT_SRC_REG1，報(bào)告哪個(gè)軸和方向探測到單次或雙次輕擊事件，如表格1所示。注意多個(gè)軸可感知到輕擊事件，所有多于一個(gè)比特可同時(shí)被置位。
權(quán)利要求
1.用于基于來自附著在設(shè)備上的三軸加速度計(jì)的第一、第二和第三軸輸出而探測所述設(shè)備上的輕擊輸入的方法，所述方法包括如下步驟探測由所述設(shè)備的移動(dòng)所導(dǎo)致的所述加速度計(jì)的所述第一、第二和第三軸輸出而產(chǎn)生的加速度信號(hào)；對(duì)于每一個(gè)所述輸出，計(jì)算每一個(gè)加速度信號(hào)作為時(shí)間的函數(shù)的導(dǎo)數(shù)； 通過計(jì)算沿所述加速度計(jì)的每個(gè)軸的、源自所述移動(dòng)的所述加速度導(dǎo)數(shù)的絕對(duì)值之和，并且如果所述絕對(duì)值的和超過閾值達(dá)一段預(yù)確定的時(shí)間則確定所述移動(dòng)是輕擊輸入， 從而確定所述設(shè)備的所述移動(dòng)是否是由在所述設(shè)備的外殼上的輕擊輸入而導(dǎo)致的；通過確定所述加速度計(jì)的哪個(gè)軸產(chǎn)生了帶有最大的大小的加速度導(dǎo)數(shù)而確定所述輕擊的軸；通過確定帶有最大的大小的加速度導(dǎo)數(shù)的正負(fù)號(hào)而確定所述輕擊的方向；以及采用所確定的輕擊軸和方向來產(chǎn)生輸入命令去控制所述設(shè)備的操作。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括確定所述設(shè)備的移動(dòng)是否由雙次輕擊所導(dǎo)致的步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生12個(gè)不同的輸入命令，其中為所述三個(gè)軸的每一個(gè)產(chǎn)生4個(gè)輸入命令，而所述4個(gè)中的兩個(gè)是基于所述輕擊的被確定的方向，另兩個(gè)是基于是否探測到單次輕擊或雙次輕擊而確定的。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述確定所述設(shè)備的移動(dòng)是否是由雙次輕擊所導(dǎo)致的步驟包括如果沿所述加速度計(jì)的每個(gè)軸的、源自所述移動(dòng)的所述加速度導(dǎo)數(shù)的絕對(duì)值的和超過閾值達(dá)第一預(yù)確定的時(shí)間量，落在所述閾值之下、然后超過所述閾值達(dá)第二預(yù)確定的時(shí)間量，其中所述第二預(yù)確定的時(shí)間量在所述值落在所述閾值之下后第三預(yù)確定的時(shí)間量內(nèi)開始，則確定所述移動(dòng)是雙次輕擊輸入。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生12個(gè)不同的輸入命令，其中為所述三個(gè)軸的每一個(gè)產(chǎn)生4個(gè)輸入命令，而所述4個(gè)中的兩個(gè)是基于所述輕擊的被確定的方向，另兩個(gè)是基于是否探測到單次輕擊或雙次輕擊而確定的。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述加速度計(jì)位于所述設(shè)備中的中央處。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述設(shè)備是移動(dòng)設(shè)備，諸如手機(jī)或MP3播放ο
8.用于將無按鈕的輸入命令提供至移動(dòng)電子設(shè)備的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 附著在所述設(shè)備上的三軸加速度計(jì)；與所述加速度計(jì)的3個(gè)輸出接合的加速度計(jì)輸出處理器，以及控制所述設(shè)備的操作的設(shè)備處理器，以執(zhí)行以下步驟的算法編程所述加速度計(jì)處理器探測由所述設(shè)備的移動(dòng)所導(dǎo)致的所述加速度計(jì)的所述第一、第二和第三輸出而產(chǎn)生的加速度信號(hào)；對(duì)于每一個(gè)所述輸出，計(jì)算每一個(gè)加速度信號(hào)作為時(shí)間的函數(shù)的導(dǎo)數(shù)； 通過計(jì)算沿所述加速度計(jì)的每個(gè)軸的、源自所述移動(dòng)的所述加速度導(dǎo)數(shù)的絕對(duì)值的和，并且如果所述絕對(duì)值的和超過閾值達(dá)一段預(yù)確定的時(shí)間則確定所述移動(dòng)是輕擊輸入， 從而確定所述設(shè)備的所述移動(dòng)是否是由在所述設(shè)備的外殼上的輕擊輸入而導(dǎo)致的；通過確定所述加速度計(jì)的哪個(gè)軸產(chǎn)生了帶有最大的大小的加速度導(dǎo)數(shù)而確定所述輕擊的軸；通過確定帶有最大的大小的加速度導(dǎo)數(shù)的正負(fù)號(hào)而確定所述輕擊的方向；以及與所述設(shè)備處理器通信有關(guān)所述輕擊的軸和方向的信息，從而所述設(shè)備處理器可使用所述信息作為輸入命令。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述算法還包括確定所述設(shè)備的移動(dòng)是否由雙次輕擊所導(dǎo)致的步驟。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，產(chǎn)生12個(gè)不同的輸入命令，其中為所述3 個(gè)軸的每一個(gè)產(chǎn)生4個(gè)輸入命令，所述4個(gè)中的兩個(gè)是基于所述輕擊的被確定的方向，另兩個(gè)是基于探測到單次輕擊或雙次輕擊而確定的。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述確定所述設(shè)備的移動(dòng)是否是由雙次輕擊所導(dǎo)致的步驟包括如果沿所述加速度計(jì)的每個(gè)軸的、源自所述移動(dòng)的所述加速度導(dǎo)數(shù)的絕對(duì)值的和超過閾值達(dá)第一預(yù)確定的時(shí)間量，落在所述閾值之下、然后超過所述閾值達(dá)第二預(yù)確定的時(shí)間量，其中所述第二預(yù)確定的時(shí)間量在所述值落在所述閾值之下后第三預(yù)確定的時(shí)間量內(nèi)開始，則確定所述移動(dòng)是雙次輕擊輸入。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，產(chǎn)生所述12個(gè)不同的輸入命令，其中為所述3個(gè)軸的每一個(gè)產(chǎn)生4個(gè)，所述4個(gè)中的兩個(gè)是基于所述輕擊的被確定的方向，另兩個(gè)是基于是否探測到單次輕擊或雙次輕擊而確定的。
13.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加速度計(jì)位于所述設(shè)備中的中央處。
14.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述設(shè)備是移動(dòng)設(shè)備，諸如手機(jī)或MP3播放ο
全文摘要
采用定向輕擊探測算法和單個(gè)三-軸加速度計(jì)(10)來擴(kuò)展可用于小型移動(dòng)電子設(shè)備(12)獨(dú)特的無按鈕的輸入命令的數(shù)量，所述小型移動(dòng)電子設(shè)備諸如手機(jī)或MP3播放器。所述算法分析來自所述三-軸加速度計(jì)(10)的加速度數(shù)據(jù)來探測施加到所述設(shè)備(12)的外殼(13)的六個(gè)側(cè)(14)的任何一個(gè)上的輕擊的數(shù)量和方向，得到12個(gè)獨(dú)特的輸入。所述算法采用被稱為性能指數(shù)(PI)的參數(shù)來標(biāo)識(shí)輕擊引起的移動(dòng)。通過計(jì)算每一個(gè)軸的每個(gè)加速度信號(hào)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)、然后計(jì)算所計(jì)算出的加速度導(dǎo)數(shù)的絕對(duì)值之和而確定PI。如果所述和超過了閾值達(dá)預(yù)確定的時(shí)間量，確定輕擊已經(jīng)發(fā)生。
文檔編號(hào)G01L1/00GK102439404SQ201080021228
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者S·米勒, 金東潤 申請(qǐng)人:凱歐尼克公司