專利名稱：自由空間定位裝置和方法
自由空間定位裝置和方法本申請為2005年5月2日提交的、發(fā)明名稱為“自由空間定位裝置和方法”的第 200580021162. 2號申請的分案申請。
背景技術(shù)：
本申請與2004年4月30日遞交的題為“自由空間定位裝置”的第60/566，444號美國臨時專利申請相關(guān)并要求其優(yōu)先權(quán)，該申請的內(nèi)容通過引用并入本文。本申請還與2004 年9月23日遞交的題為“自由空間定位裝置和方法”的第60/612，571號美國臨時專利申請相關(guān)并要求其優(yōu)先權(quán)，該申請的內(nèi)容通過引用并入本文。本申請還與2005年1月5日遞交的題為“用于去除自由空間定位裝置的無意運動”的第60/641，383號美國臨時專利申請相關(guān)并要求其優(yōu)先權(quán)，該申請的內(nèi)容通過引用并入本文。本申請還與2005年1月5日遞交的題為“自由空間定位裝置及其使用方法”的第60/641，410號美國臨時專利申請相關(guān)并要求其優(yōu)先權(quán)，該申請的內(nèi)容并入本文作為參考。本申請還與2005年1月5日遞交的題為“手持遙控裝置”的第60/641，405號美國臨時專利申請相關(guān)并要求其優(yōu)先權(quán)，該申請的內(nèi)容通過引用并入本文。本申請還涉及與本申請同時遞交的題為“用于去除自由空間定位裝置的無意運動的方法和裝置”、“具有傾斜補償和改進的可用性的自由空間定位裝置”和“基于抖動識別用戶的方法和裝置”的三個美國專利申請No. 11/119，987、11/119，719、11/119，688， 上述所有申請的內(nèi)容通過引用并入本文。本發(fā)明描述自由空間定位技術(shù)、系統(tǒng)和裝置，以及一些可用于其他類型手持裝置的技術(shù)和裝置。在最近幾十年內(nèi)，與信息交換相關(guān)的技術(shù)已經(jīng)得到快速發(fā)展。電視、蜂窩電話技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和光通信技術(shù)(僅例舉出幾個)相結(jié)合，將消費者淹沒在可用信息和娛樂選擇中。以電視為例，在最近三十年內(nèi)已經(jīng)引入了有線電視服務(wù)、衛(wèi)星電視服務(wù)、按次計費電影和視頻點播。二十世紀(jì)六十年代的電視收看者通?？稍谄潆娨暀C上接收約4個或5個無線電視頻道，然而當(dāng)今的電視觀眾則有機會從數(shù)以百計、數(shù)以千計甚至可能數(shù)以百萬計的節(jié)目和信息頻道中進行選擇。當(dāng)前主要用于旅館等的視頻點播技術(shù)提供了從數(shù)以千計的電影標(biāo)題中進行家庭娛樂選擇的可能性。為最終用戶提供如此大量信息和內(nèi)容的技術(shù)能力為系統(tǒng)設(shè)計者和服務(wù)提供商帶來了機遇和挑戰(zhàn)。一個挑戰(zhàn)是，雖然最終用戶通常更希望具有較多選擇而不是較少選擇，但是這通常會與其希望選擇過程又快速又簡單相沖突。不幸的是，最終用戶訪問媒體項目的系統(tǒng)和界面的開發(fā)導(dǎo)致選擇過程既不快速又不簡單。再次以電視節(jié)目為例。當(dāng)電視在起步階段時，確定觀看哪個節(jié)目是相對簡單的過程，這主要是由于選擇數(shù)目較小造成的。人們參考經(jīng)過編排的印制節(jié)目表，例如，具有顯示以下項目的對應(yīng)信息的行和列(1)附近的電視頻道，( 這些頻道上傳輸?shù)墓?jié)目以及(3)日期和時間。通過調(diào)節(jié)調(diào)諧鈕將電視調(diào)到期望的頻道，觀看者就能觀看選定的節(jié)目。然后，出現(xiàn)了遙控裝置，其使得觀看者能夠在較遠距離外調(diào)諧電視頻道。這種對用戶電視界面的增加產(chǎn)生了被稱作“頻道沖浪(channel surfing) ”的現(xiàn)象，從而觀看者能夠快速查看在多個頻道上播出的較短片斷，以快速地確定
3任何給定時間的可看節(jié)目。雖然頻道數(shù)目和可看內(nèi)容的數(shù)量急劇增加，但是在最近30年間，用于電視的廣泛可用的用戶界面、控制裝置選項和框架并沒有明顯變化。印制節(jié)目表仍然是傳遞節(jié)目信息的最盛行方式。具有上下箭頭的多按鈕遙控器仍然是最盛行的頻道/內(nèi)容選擇方式。那些為增加電視用戶界面的媒體內(nèi)容選擇的設(shè)計及實施人員，對于此問題的反應(yīng)是直接擴充現(xiàn)有的選擇方式及接口對象。因此，增加印制節(jié)目表的行數(shù)來容納更多的頻道。增加遙控裝置上的按鈕數(shù)目來支持附加的功能和內(nèi)容操作，例如，如圖1所示。但是，這一方法顯著增加了觀看者查看可用信息所需的時間和執(zhí)行選擇所需動作的復(fù)雜性。由此看來，現(xiàn)有接口復(fù)雜的特性妨礙了某些服務(wù)的商業(yè)實施，比如說視頻點播。消費者會抵觸新的服務(wù)因為那樣將會使接口(消費者認(rèn)為這些接口已經(jīng)過于緩慢和復(fù)雜)更加復(fù)雜。除了帶寬和內(nèi)容的增加之外，用戶界面瓶頸問題還由于技術(shù)的集合而得以加劇。 消費者更傾向于選擇購買集成系統(tǒng)而不是多個可分離的組件。這一趨勢的一個示例是電視 /VCR/DVD的組合，三個之前獨立的組件在當(dāng)今經(jīng)常作為一個集成單元出售。這一趨勢可能會繼續(xù)，其最終結(jié)果可能是，當(dāng)今家庭中具有的大多數(shù)(如果不是所有的話)通信設(shè)備將被包裝到一起作為集成單元，例如，電視VCR/DVD/互聯(lián)網(wǎng)接入/收音機/立體音響單元。即使那些繼續(xù)購買單獨組件的人們也可能希望得到對于單獨組件的無縫控制及其之間的相互配合。上述集合的增加可能使用戶界面的復(fù)雜性進一步增加。例如，當(dāng)引入所謂的“通用”遙控單元以例如結(jié)合電視遙控單元和VCR遙控單元的功能時，這些通用遙控單元上的按鈕數(shù)目通常大于單獨的電視遙控單元或者單獨的VCR遙控單元上的按鈕數(shù)目。按鈕數(shù)目和功能的增加使得如果沒有正確搜尋遙控器上的適當(dāng)按鈕的話將很難控制除了電視或VCR 的最簡單方面之外的任何事。通常，這些通用遙控并沒有提供足夠的按鈕來實現(xiàn)多層控制或某些電視機的特定功能。在這種情況下，由于集合的復(fù)雜造成的用戶接口問題，還需要使用原遙控單元，并無法減少原本使用多個遙控的麻煩。為了解決此問題，有些遙控單元增加了能夠用專用命令編程的“軟”按鈕。有時這些軟按鈕會附帶IXD顯示屏以指示軟按鈕的功能。這些遙控單元的缺陷是如果不把視線從電視轉(zhuǎn)到遙控器將很難進行遙控。這些遙控單元的另一項缺陷表現(xiàn)在這些遙控以“模式”的方法來減少按鈕數(shù)量。在這些“模式”通用遙控單元上，存在特定的按鈕以選擇遙控與電視機、DVD機、有線電視機頂盒、VCR還是其他裝置通信。這造成了很多使用問題，包括，把命令傳送給錯誤的裝置，使用戶不得不看著遙控以確保處于正確模式，還有它本身并沒對多裝置集合一體的遙控進行任何簡化。最先進的通用遙控單元通過允許用戶將多種裝置的命令序列編程設(shè)置到遙控單元而實現(xiàn)一定的集成。但是，這是一項困難的工作，很多用戶雇請專業(yè)安裝人員來設(shè)置他們的通用遙控單元。也進行了一些嘗試來改進終端用戶與媒體系統(tǒng)之間的屏幕界面。但是，除了其它缺點之外，這些嘗試一般都無法在較大的媒體項目集合與較小媒體項目集合之間容易地調(diào)節(jié)(scale)。例如，基于項目列表的界面適用于小媒體項目集合，但要閱覽大的媒體項目集合時則變得乏味冗長。而基于分級導(dǎo)航(樹型結(jié)構(gòu))的界面與列表界面相比，能夠更快地遍歷大的媒體項目集合，但并不適用于小媒體項目集合。此外，當(dāng)選擇的過程需要穿過樹型結(jié)構(gòu)的三層或三層以上時，用戶會對選擇過程失去興趣。對于所有上述例子，現(xiàn)在的遙控單元使用戶不得不反復(fù)的按上下按鈕來操作列表或分級導(dǎo)航，使得選擇過程更加的乏味冗長。盡管提供了跳躍控制如上一頁，下一頁，用戶一般要看著遙控單元或經(jīng)過訓(xùn)練才知道它們的存在。因此，于2004年1月30日提交的美國專利申請?zhí)枮?0/768，432，名稱為“帶有用于組織、選擇、啟動媒體項目的可縮放圖形用戶接口的控制框架”的申請?zhí)岢隽诉@樣一種組織框架、技術(shù)和系統(tǒng)，其能夠簡化用戶和媒體系統(tǒng)之間的控制及屏幕界面并加快選擇過程，同時允許服務(wù)提供商利用終端用戶裝置的可用帶寬的增長來促進為用戶提供大量的媒體項目和新服務(wù)。其公開的內(nèi)容通過引用并入本申請。本申請說明書特別關(guān)注的是可用來與上述框架以及其它應(yīng)用和系統(tǒng)進行交互的遙控裝置。如以上并入本文的申請所提及，可以在該框架下使用不同類型的遙控裝置，比如跟蹤球(traclcball)，“鼠標(biāo)”類型的定位裝置，光筆等。但是，可以在該框架(以及其他應(yīng)用)下使用的另一種遙控裝置是自由空間定位裝置。短語“自由空間定位”在本說明書中代表輸入裝置在例如顯示屏前的三維(或更多維)空間進行移動的能力，以及相應(yīng)地用戶界面把那些動作直接轉(zhuǎn)換成用戶界面命令(例如，光標(biāo)在顯示屏的移動)的能力。自由空間定位裝置的數(shù)據(jù)傳遞可以無線地實現(xiàn)、或通過將自由空間定位裝置與其它裝置連接的有線來實現(xiàn)。因此，“自由空間定位”不同于例如需要使用平面(例如，桌面或鼠標(biāo)墊，該平面用作代理平面，鼠標(biāo)在其上的移動被轉(zhuǎn)換為電腦顯示屏上的光標(biāo)移動)的常規(guī)電腦鼠標(biāo)定位技術(shù)。這樣的自由空間定位裝置的實例可以從美國專利5，440，326里找到。在美國專利5，440，326專利中描述了將垂直的陀螺儀改裝用來控制計算機顯示屏上光標(biāo)的位置的定位裝置。位于該陀螺儀核心處的電機通過兩對垂直的萬向接頭而懸掛于手持控制器裝置，并標(biāo)稱地通過懸垂裝置使該電動機的轉(zhuǎn)軸垂直。當(dāng)用戶在操作控制器時電光桿角編碼器感測手持控制器的方位，并且得到的電子輸出被轉(zhuǎn)換為計算機可用的形式以控制電腦顯示屏上光標(biāo)的移動。然而，在手持裝置設(shè)計領(lǐng)域，以及更具體地，在自由空間定位器設(shè)計領(lǐng)域，存在顯著的改進空間。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法針對上述和其它需求，提供了一種手持裝置，例如，自由空間定位裝置，該裝置使用至少一個傳感器來檢測手持裝置的運動。所檢測的運動然后可被映射為期望的輸出，例如光標(biāo)運動。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，一種定位裝置包括第一轉(zhuǎn)動傳感器，用于確定所述定位裝置關(guān)于第一軸線的轉(zhuǎn)動并生成與其相關(guān)的第一轉(zhuǎn)動輸出；第二轉(zhuǎn)動傳感器， 用于確定所述定位裝置關(guān)于第二軸線的轉(zhuǎn)動并生成與其相關(guān)的第二轉(zhuǎn)動輸出；加速度計， 用于確定所述定位裝置的加速度并輸出與其相關(guān)的加速度輸出；以及處理單元，用于基于所述加速度而修改所述第一和第二轉(zhuǎn)動輸出，以及基于所述修改的第一和第二轉(zhuǎn)動輸出而生成輸出。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，一種用于控制自由空間定位裝置的方法，所述方法包括以下步驟檢測是否不存在與所述自由空間定位裝置相關(guān)的運動；以及根據(jù)所述檢測步驟的結(jié)果，將所述自由空間定位裝置設(shè)置為功率降低狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施方案，一種用于控制系統(tǒng)的方法，所述方法包括以下步驟檢測與裝置相關(guān)的運動；確定所述運動是否代表所述裝置目前被用戶所持有； 以及基于所述確定步驟的結(jié)果，控制所述系統(tǒng)。


附圖描述了本發(fā)明的示例性的實施方式，其中圖1顯示了娛樂系統(tǒng)的常規(guī)遙控單元；圖2顯示了本發(fā)明可實施的示例性實施方式的一種示例性的媒體系統(tǒng)；圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的自由空間定位裝置；圖4顯示了自由空間定位裝置的剖面圖，包括兩個轉(zhuǎn)動傳感器及一個加速器；圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的、用于處理與自由空間定位裝置有關(guān)的數(shù)據(jù)的方框圖；圖6 (a) -6 (d)顯示了傾斜的影響；圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的自由空間定位裝置的硬件結(jié)構(gòu)；圖8是說明本發(fā)明的示例性實施方式的靜態(tài)檢測機制的狀態(tài)圖；圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施方案的、基于檢測到的手持裝置的手部抖動來識別用戶的方法的流程圖；圖10(a)-10(d)是根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施方案的、作為基于手部抖動識別用戶的示例性方法和裝置的測試一部分而收集的頻域抖動數(shù)據(jù)的曲線圖；圖11是描繪了根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施方案的、與基于手部抖動識別用戶的方法相關(guān)的特征值的圖；圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施方案的、與基于手部抖動識別用戶的示例性方法相關(guān)的等級劃分結(jié)果的圖；圖13是示出了根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施方案的、將檢測的運動數(shù)據(jù)由第一坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為第二坐標(biāo)系的方框圖；圖14用圖表的方式示出了根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施方案的、將檢測的運動數(shù)據(jù)由第一坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為第二坐標(biāo)系的過程；圖15是示出了根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施方案的、用于從檢測到的運動中去除無意運動的系統(tǒng)的方框圖；以及圖16示出了檢測到的、與精細的按鈕點擊和粗略的按鈕點擊相關(guān)的運動的各種實施例。
具體實施例方式下面將參考附圖對本發(fā)明進行詳細描述。相同的附圖標(biāo)記在不同的附圖里表示同樣或相似的元件。應(yīng)當(dāng)理解，下面詳細的描述不是對本發(fā)明的限制。本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求書來限定。為了為以下討論提供一些背景，先參考圖2描述本發(fā)明可實施的一個示例性的集合媒體系統(tǒng)200。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明并不局限于這類媒體系統(tǒng)的實施，而是可以在其中添加或減少部件。其中，輸入/輸出(I/O)總線210將媒體系統(tǒng)200的各系統(tǒng)部件連接到一起。I/O總線210代表用于對媒體系統(tǒng)部件間的信號進行路由的多種不同機制和技術(shù)中的一種。例如，I/O總線210可以包括適當(dāng)數(shù)量的，對音頻信號進行路由的獨立音頻“插接(patch) ”電纜，對視頻信號進行路由的同軸線纜，對控制信號進行路由的雙線式串行線或者紅外或射頻收發(fā)器，以及對其他類型的信號進行路由的光纖或任何其他路由機制。在該示例性的實施方式中，媒體系統(tǒng)200包括連接到I/O總線210的電視機/顯示屏212、盒式磁帶錄象機(VCR) 214、數(shù)據(jù)視頻碟(DVD)錄制/重放裝置216、音頻/視頻調(diào)諧器218和壓縮光盤播放器220。VCR214、DVD 216和壓縮光盤播放器220可為單碟或單磁帶裝置，或多碟或多磁帶裝置。他們可以視為獨立的單元也可以是集成一體的。另外，媒體系統(tǒng)200包括麥克風(fēng)/揚聲器系統(tǒng)222、攝影機2 和無線I/O控制裝置226。根據(jù)本發(fā)明示例性的實施方式，無線I/O控制裝置2 為自由空間定位裝置，其相關(guān)的示例性的具體實施方式
將在下文描述。無線I/O控制裝置2 可通過紅外線(IR)或射頻(RF)發(fā)射器或收發(fā)器與娛樂系統(tǒng)200進行通信。作為一種選擇，I/O控制裝置經(jīng)由電線連接到娛樂系統(tǒng) 200。娛樂系統(tǒng)200還包括系統(tǒng)控制器228。根據(jù)本發(fā)明示例性的實施方式，系統(tǒng)控制器 2 操作以儲存并顯示來自多個娛樂系統(tǒng)數(shù)據(jù)源的可用娛樂系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并控制與各系統(tǒng)部件有關(guān)的大量功能。如圖2顯示，系統(tǒng)控制器2 通過I/O總線210直接或間接地連接各個系統(tǒng)部件(如果需要)。在一個示例性的實施方式中，除了 I/O總線210外(或者作為替代)，系統(tǒng)控制器2 還裝備有無線通信發(fā)射器(或收發(fā)器)，其能夠通過頂信號或RF信號與系統(tǒng)部件進行通信。不管采用何種控制媒體，系統(tǒng)控制器2 被配置為通過如下描述的圖形用戶界面來控制對媒體系統(tǒng)200的媒體部件。如圖2進一步所示，媒體系統(tǒng)200可配置為接收來自不同的媒體源和服務(wù)提供商的媒體項目。在本示例性的實施方式中，媒體系統(tǒng)200從以下來源之一或全部接收媒體輸入，以及可選地向以下來源之一或全部發(fā)送信息有線廣播230，衛(wèi)星廣播232 (例如，通過圓盤式衛(wèi)星電視天線)，甚高頻(VHF)或超高頻(UHF)無線電頻率通信(比如，通過天線) 的廣播電視網(wǎng)絡(luò)234，電話網(wǎng)236和有線調(diào)制調(diào)解器238 (或其他網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容的來源)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些參考圖2說明和描述的媒體部件和媒體來源僅為舉例的作用， 媒體系統(tǒng)200可以包括更多或更少的媒體部件和媒體來源。比如，系統(tǒng)的其他輸入種類包括AM/FM收音機和衛(wèi)星收音機。關(guān)于這個示例性的娛樂系統(tǒng)及其相關(guān)的框架的更多細節(jié)可以從上面提到的、并通過引用并入本文的美國發(fā)明申請“帶有用于組織、選擇、啟動媒體項目的可縮放圖形用戶接口的控制框架”中看出?；蛘撸景l(fā)明的遙控裝置可以結(jié)合其他系統(tǒng)使用，比如，包括例如顯示器、處理器和存儲系統(tǒng)或其他系統(tǒng)和應(yīng)用程序計算機系統(tǒng)。如背景技術(shù)中已經(jīng)提到的，本說明書特別關(guān)注可以作為自由空間定位的遙控裝置。這些裝置可以將姿勢類動作為轉(zhuǎn)換為對用戶界面發(fā)出的命令。圖3描述了一個示例性的自由空間定位裝置400。其中自由空間定位的用戶動作可以被定義為自由空間定位裝置 400在χ-軸高度(滾動)，y-軸仰角(斜度)和/或ζ-軸去向(偏航)或其結(jié)合上的運動。另外，本發(fā)明的一些示例性實施方式還可以測量自由空間定位裝置400沿χ軸、y軸和 ζ軸上的直線運動，以產(chǎn)生光標(biāo)的移動或其他用戶界面的命令。在圖3中的示例性實施方式中，自由空間定位裝置400包括兩個按鈕402和404以及滾輪406 (其他的示例性實施方式可以包括其他的物理設(shè)置)。根據(jù)本發(fā)明示例性的實施方式，可以預(yù)料，使用者將在顯示器 408前持握自由空間定位裝置400，并且自由空間定位裝置400將其運動轉(zhuǎn)換為可用來與顯示在顯示器408上的信息相互作用的輸出(例如在顯示器408上移動光標(biāo)410)。例如，自由空間定位裝置400感測其關(guān)于y軸的轉(zhuǎn)動并轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)可用的輸出，以沿顯示器408的 Y2軸移動光標(biāo)410。同理，自由空間定位裝置400感測其關(guān)于ζ軸的轉(zhuǎn)動并轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)可用的輸出，以沿著顯示器408的&軸移動光標(biāo)410?？梢岳斫?，除了移動光標(biāo)以外(或者作為替代)，自由空間定位裝置400的輸出還可以其他方法與顯示器408進行交互，比如自由空間定位裝置可以控制光標(biāo)亮度強弱、音量或媒體的傳遞(播放、暫定、快進、倒回)。除光標(biāo)移動外，輸入命令可以包括例如對顯示器的特定區(qū)域進行縮放的操作。光標(biāo)可以是可見或不可見的。同樣，自由空間定位裝置400感測到的其沿χ軸的轉(zhuǎn)動可被作為y軸和/或 ζ軸以外(或附加于y軸和/或ζ軸)的轉(zhuǎn)動，以提供用戶界面的輸入。根據(jù)本發(fā)明示例性的一個實施方式，如圖4所示，自由空間定位裝置400采用兩個轉(zhuǎn)動傳感器502及504和一個加速度計506作為傳感器。轉(zhuǎn)動傳感器502和504可以例如使用由模擬器件制造的AD)(RS 150傳感器或AD)(RS401傳感器來實現(xiàn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，其他類型的轉(zhuǎn)動傳感器也可以作為傳感器502和504使用，所提AD)(RS150 和AD)(RS401只是為了用來說明的實施例。不同于傳統(tǒng)的陀螺儀，這些轉(zhuǎn)動傳感器使用微型機電系統(tǒng)(MEMQ技術(shù)，提供附在框架上的共振物質(zhì)，以使其只能沿一個方向共振。當(dāng)附著有傳感器的本體沿傳感器的感測軸線轉(zhuǎn)動時，該共振物質(zhì)將會移位?？梢酝ㄟ^科里奧利 (Coriolis)加速度效應(yīng)來測量出該移位，以確定與沿感測軸轉(zhuǎn)動相關(guān)的角速度。如果轉(zhuǎn)動傳感器502和504有一個感測軸線(如AD)(RS150 —樣)，那么他們將被安裝在自由空間定位裝置400上使得他們的感測軸與待測的旋轉(zhuǎn)對齊。在本發(fā)明的示例性的實施方式中，這就意味著轉(zhuǎn)動傳感器504被安裝以使其感測軸線與y軸平行，轉(zhuǎn)動傳感器502被安裝以使其感測軸線與ζ軸平行，如圖4所示。但是，應(yīng)當(dāng)注意，由于本發(fā)明示例性的實施方式中提供了用于對軸線間偏移進行補償?shù)募夹g(shù)，所與并不是必須要求轉(zhuǎn)動傳感器502和504的感測軸線與其期望的測量軸線平行。根據(jù)本發(fā)明的示例性的自由空間定位裝置400的實施所面臨的挑戰(zhàn)是，使用不太貴的部件(比如，轉(zhuǎn)動傳感器502和504)，但同時又要提供自由空間定位裝置400的運動、 用戶期望用戶界面對自由空間定位裝置的特定動作做出何種反應(yīng)、以及響應(yīng)于該動作的實際用戶界面執(zhí)行之間的高度相關(guān)性。例如，如果自由空間定位裝置400沒有移動，用戶將會認(rèn)為光標(biāo)不應(yīng)該在顯示屏上飄移。同樣，如果用戶只沿y軸轉(zhuǎn)動自由空間定位裝置400，他 /她將不期望看見在顯示器408上的光標(biāo)移動有任何明顯的、軸分量。為實現(xiàn)這些及其他本發(fā)明示例性的實施方式，手持裝置400將執(zhí)行各種測量和計算，這些測量和計算被用來調(diào)整傳感器502，504和506中的一個或多個的輸出，和/或作為處理器的輸入的一部分根據(jù)傳感器502，504和506的輸出來確定用戶界面的適當(dāng)?shù)妮敵?。這些測量和計算是用來補償以下兩種因素的(1)自由空間定位裝置400的固有因素，例如，與裝置400中使用的特定傳感器502，504和506相關(guān)的誤差，或者與傳感器在裝置400中安裝方式相關(guān)的誤差，以及O)自由空間定位裝置400的非固有因素，即與用戶使用自由空間定位裝置400的方式相關(guān)的因素，例如，線性加速度、傾斜和抖動。下面將描述用于處理上述各因素的示例性技術(shù)。圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的處理模型600，其描述了自由空間定位裝置的常規(guī)操作。轉(zhuǎn)動傳感器502和504以及加速度計506產(chǎn)生模擬信號，這些模擬信號將被周期性(例如，200采樣/秒)地采樣。為了便于討論，通過符號(x，y，x，ay, α ζ) 來表示一組這樣的輸入，其中，x，y，ζ是示例性的三軸加速度計506的采樣輸出值(分別與自由空間定位裝置在χ軸，y軸和ζ軸方向的加速度相關(guān))，a y是來自轉(zhuǎn)動傳感器502的、 與自由空間定位裝置關(guān)于y軸轉(zhuǎn)動相關(guān)的采樣輸出值，α ζ是來自轉(zhuǎn)動傳感器504的、與自由空間定位裝置400關(guān)于ζ軸轉(zhuǎn)動相關(guān)的采樣輸出值。提供了加速度計506的輸出。如果加速度計506提供的是模擬輸出，則通過模擬 /數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器(未示出)將該輸出采樣并數(shù)字化以產(chǎn)生采樣的加速度計輸出602。 如轉(zhuǎn)換功能模塊604所示，將采樣的輸出值從原始單位轉(zhuǎn)換為加速度單位，例如，重力(g)。 加速度校準(zhǔn)模塊606提供轉(zhuǎn)換功能模塊604所用數(shù)值。對加速度計輸出602的校準(zhǔn)例如包括，對與加速度計506相關(guān)的標(biāo)度、偏移和軸偏誤差中的一個或多個進行補償。使用以下的公式來執(zhí)行對于加速度計數(shù)據(jù)的示例性的轉(zhuǎn)換A = S* ((M-P) · *G (T)) (1)其中M為由采樣的輸出值(x，y，z)組成的3x1的列向量，其中，P是3x1的傳感器偏移列向量，S是包括標(biāo)度、軸偏、以及傳感器轉(zhuǎn)動補償?shù)?x3的矩陣。G(T)是增益系數(shù)，其為溫度的函數(shù)。操作符“*”代表矩陣的相乘，操作符“.*”代表元素相乘。示例性的加速度計506具有示例的全部范圍+/_2g。當(dāng)加速度計的測量值為Og時，傳感器偏移P就是傳感器輸出M。標(biāo)度是指采樣的單位值與g之間的轉(zhuǎn)換因數(shù)。由于例如制造差異的原因，任何給定加速度計傳感器的實際標(biāo)度可能會偏離那些標(biāo)稱的標(biāo)度值。因此上述公式中的標(biāo)度因數(shù)與該偏離成比例。加速度計506的標(biāo)度和偏移的偏離可以通過如下方式測量，例如，沿一個軸施加 Ig的力并得到測量結(jié)果禮。然后，施加一個-Ig的力并得到測量結(jié)果&。通過以下的公式可以算出單軸的標(biāo)度s和單軸的偏移ρ
權(quán)利要求
1.一種用于控制自由空間定位裝置的方法，所述方法包括以下步驟 檢測是否不存在與所述自由空間定位裝置相關(guān)的運動；以及根據(jù)所述檢測步驟的結(jié)果，將所述自由空間定位裝置設(shè)置為功率降低狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括以下步驟 檢測與所述自由空間定位裝置相關(guān)的運動；以及退出所述功率降低狀態(tài)。
3.一種用于控制系統(tǒng)的方法，所述方法包括以下步驟 檢測與裝置相關(guān)的運動；確定所述運動是否代表所述裝置目前被用戶所持有；以及基于所述確定步驟的結(jié)果，控制所述系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，進一步包括以下步驟 基于與所述運動相關(guān)的抖動模式識別所述用戶。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，進一步包括以下步驟 基于所述識別步驟，選擇性地啟動所述系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，進一步包括以下步驟 如果所述裝置目前被用戶所持有，則啟動所述系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，進一步包括以下步驟 基于所述用戶的身份，限制對所述系統(tǒng)的訪問。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述系統(tǒng)是媒體系統(tǒng)，所述的限制對所述系統(tǒng)的訪問進一步包括基于所述身份，選擇性地允許所述用戶訪問媒體項目。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括以下步驟通過將所述抖動模式與多個存儲的抖動模式進行比較，確定所述用戶的身份。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述抖動模式和所述多個存儲的抖動模式是頻域的形式。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述抖動模式和所述多個存儲的抖動模式是時域的形式。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，如果所述抖動模式與所述多個存儲的抖動模式不匹配，則存儲所述抖動模式。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，如果所述抖動模式與所述多個存儲的抖動模式不匹配，則為所述用戶分配默認(rèn)的系統(tǒng)訪問許可集合。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括以下步驟 響應(yīng)于所述識別步驟，檢索與所述用戶相關(guān)的偏愛設(shè)置。
15.一種用于自由空間定位裝置的方法，所述方法包括以下步驟 檢測自由空間定位裝置關(guān)于至少一個軸線的角速度；輸出與所述角速度相關(guān)的數(shù)據(jù)；以及處理所述數(shù)據(jù)，以提供相關(guān)的光標(biāo)運動輸出。
16.如權(quán)利要求35所述的方法，其中，通過使用MEMS傳感器來執(zhí)行所述檢測步驟。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法針對需求，提供了一種例如自由空間定位裝置的手持裝置，其使用至少一個傳感器來檢測該手持裝置的運動。然后，可將被檢測的運動映射為期望的輸出，例如，光標(biāo)運動。
文檔編號G06F1/32GK102566751SQ20111036973
公開日2012年7月11日 申請日期2005年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月30日
發(fā)明者丹尼爾·S·辛普金斯, 弗蘭克·A·亨萊特, 查爾斯·W·K·格里東, 馬修·G·利伯蒂, 馬克·特納 申請人:希爾克瑞斯特實驗室公司