本發(fā)明涉及一種電子設(shè)備，具體涉及一種指向型設(shè)備的定位裝置。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)交互系統(tǒng)中，使用最為普遍的設(shè)備為傳統(tǒng)的鼠標(biāo)，但其必須通過(guò)在某一個(gè)表面上滑動(dòng)來(lái)產(chǎn)生像移，通過(guò)電腦偵測(cè)而轉(zhuǎn)化成顯示設(shè)備上的光標(biāo)移動(dòng)，操作者需要在特定位置的操作面上進(jìn)行操作，在需要操作者離席講解時(shí)尤為不便。

空鼠設(shè)備的發(fā)明讓使用者不在局限于某一個(gè)平面上使用鼠標(biāo)，其利用陀螺儀原理設(shè)計(jì)，使用者可以手握使用鼠標(biāo)，內(nèi)部的六軸或九軸陀螺儀及g-sensor感應(yīng)手勢(shì)的變化、計(jì)算空鼠設(shè)備的空間軌跡，而實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的功能，通過(guò)在空中移動(dòng)鼠標(biāo)，控制到屏幕上的光標(biāo)做上下左右移動(dòng)。但是，傳統(tǒng)的空鼠設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)絕對(duì)定位，體驗(yàn)性差。

目前，在匯報(bào)、教學(xué)過(guò)程中，講解人員越來(lái)越多的使用激光筆配合講解內(nèi)容進(jìn)行指示，激光筆會(huì)投映一個(gè)光點(diǎn)或一條光線指示屏幕上顯示的內(nèi)容。由于顯示屏前面板一般有一層玻璃材質(zhì)覆蓋，該玻璃材質(zhì)會(huì)對(duì)光線包括激光進(jìn)行反射，導(dǎo)致使用激光筆照射顯示屏?xí)r基本看不到激光點(diǎn)，因此無(wú)法使用激光筆等進(jìn)行輔助演示。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種指向型設(shè)備的定位裝置。本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下。

一種指向型設(shè)備的定位裝置，包括智能電子設(shè)備、多個(gè)接收器模塊和指向型設(shè)備；

其中，所述指向型設(shè)備包括發(fā)射器模塊和指向狀態(tài)檢測(cè)模塊，所述發(fā)射器模塊用于發(fā)射信號(hào)，所述指向狀態(tài)檢測(cè)模塊用于檢測(cè)所述指向型設(shè)備的指向狀態(tài)數(shù)據(jù)；

所述多個(gè)接收器模塊設(shè)置在所述智能電子設(shè)備上，用于接收發(fā)射器模塊發(fā)射的信號(hào)；

所述智能電子設(shè)備分別與所述多個(gè)接收器模塊和所述指向型設(shè)備進(jìn)行信號(hào)連接，所述智能電子設(shè)備根據(jù)所述指向狀態(tài)檢測(cè)模塊檢測(cè)到的指向狀態(tài)數(shù)據(jù)和所述接收器模塊接收所述發(fā)射器模塊發(fā)射的信號(hào)的情況確定所述指向型設(shè)備朝向所述智能電子設(shè)備的指向位置，并在智能電子設(shè)備上進(jìn)行顯示。

進(jìn)一步地，所述智能電子設(shè)備根據(jù)所述指向狀態(tài)檢測(cè)模塊檢測(cè)到的指向狀態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算所述指向型設(shè)備的指向狀態(tài)，根據(jù)所述接收器模塊接收所述發(fā)射器模塊發(fā)射的信號(hào)的情況計(jì)算所述指向型設(shè)備相對(duì)于所述智能電子設(shè)備的空間位置，并根據(jù)所述指向型設(shè)備的指向狀態(tài)和所述空間位置確定所述指向型設(shè)備朝向所述智能電子設(shè)備的指向位置。

進(jìn)一步地，所述智能電子設(shè)備根據(jù)所述發(fā)射器模塊發(fā)射的信號(hào)傳輸?shù)浇邮盏剿鲂盘?hào)的接收器模塊的傳輸時(shí)間，計(jì)算所述指向型設(shè)備相對(duì)于智能電子設(shè)備的空間位置。

進(jìn)一步地，所述多個(gè)接收器模塊至少設(shè)置在所述智能電子設(shè)備的兩個(gè)不同側(cè)邊上，并且至少有三個(gè)接收器模塊位于不同側(cè)邊且不在一條直線上。

進(jìn)一步地，所述智能電子設(shè)備包括數(shù)據(jù)處理單元、第一通信模塊和顯示單元；

其中，所述智能電子設(shè)備通過(guò)所述第一通信模塊分別與所述多個(gè)接收器模塊和所述指向型設(shè)備進(jìn)行信號(hào)連接，所述第一通信模塊用于接收所述多個(gè)接收器模塊和所述指向型設(shè)備發(fā)送的信號(hào)和數(shù)據(jù)；

所述智能電子設(shè)備通過(guò)所述數(shù)據(jù)處理單元計(jì)算所述指向型設(shè)備的指向狀態(tài)以及所述指向型設(shè)備相對(duì)于所述智能電子設(shè)備的空間位置，并根據(jù)所述指向型設(shè)備的指向狀態(tài)和所述空間位置確定所述指向型設(shè)備朝向所述智能電子設(shè)備的指向位置；

所述顯示單元用于顯示指向型設(shè)備的指向位置。

進(jìn)一步地，所述指向狀態(tài)檢測(cè)模塊為方向傳感器。

進(jìn)一步地，所述指向狀態(tài)數(shù)據(jù)包括指向型設(shè)備的俯仰角和指向型設(shè)備的偏航角。

進(jìn)一步地，所述指向型設(shè)備為智能筆。

進(jìn)一步地，所述接收器模塊為紅外線接收器模塊，發(fā)射器模塊為紅外線發(fā)射器模塊；或者，所述接收器模塊為超聲波接收器模塊，所述發(fā)射器模塊為超聲波發(fā)射器模塊。

進(jìn)一步地，所述指向型設(shè)備還包括控制模塊、觸發(fā)設(shè)備以及第二通信模塊；

所述指向型設(shè)備通過(guò)所述第二通信模塊與所述智能電子設(shè)備信號(hào)連接；

所述觸發(fā)設(shè)備用于發(fā)出觸發(fā)所述發(fā)射器模塊發(fā)射信號(hào)的控制信號(hào)；

所述控制模塊將所述觸發(fā)設(shè)備觸發(fā)所述發(fā)射器模塊的觸發(fā)時(shí)間，通過(guò)第二通信模塊發(fā)送給智能電子設(shè)備。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提出的指向型設(shè)備的定位裝置通過(guò)指向型設(shè)備的指向狀態(tài)和指向型設(shè)備相對(duì)于智能電子設(shè)備的空間位置來(lái)確定指向型設(shè)備朝向所述智能電子設(shè)備的指向位置，實(shí)現(xiàn)指向型設(shè)備相對(duì)于智能電子設(shè)備的絕對(duì)定位，可應(yīng)用在智能電子設(shè)備、指向型設(shè)備等產(chǎn)品領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提出的指向型設(shè)備的定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提出的指向型設(shè)備的定位裝置的使用狀態(tài)示意圖；

圖3為本發(fā)明提出的指向型設(shè)備的方向示意圖；

圖4是本發(fā)明提出的指向型設(shè)備的定位裝置的定位示意圖；

圖5是本發(fā)明提出的指向型設(shè)備的定位裝置的優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。但本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉，本發(fā)明并不局限于附圖和以下實(shí)施例。

實(shí)施例1：

本發(fā)明提出的指向型設(shè)備的定位裝置如圖1和圖2所示，包括智能電子設(shè)備1、多個(gè)紅外線接收器模塊和指向型設(shè)備5。

所述智能電子設(shè)備1包括數(shù)據(jù)處理單元12、第一通信模塊11和顯示單元13，所述第一通信模塊11用于接收多個(gè)紅外線接收器模塊和指向型設(shè)備5發(fā)送的信號(hào)，所述數(shù)據(jù)處理單元12對(duì)第一通信模塊11接收的信號(hào)進(jìn)行處理，以得到指向型設(shè)備5的空間位置和指向狀態(tài)，從而確定指向型設(shè)備5的指向位置，所述顯示單元13用于顯示指向型設(shè)備5的指向位置。所述智能電子設(shè)備1可以為智能平板、智能顯示屏等可以和指向型設(shè)備5配合使用的電子設(shè)備。

所述多個(gè)紅外線接收器模塊安置在智能電子設(shè)備1的至少兩個(gè)側(cè)邊上，并且其中至少有三個(gè)紅外線接收器模塊不在一條直線上，當(dāng)紅外線接收器模塊被安置好后，每個(gè)紅外線接收器模塊被安置的相對(duì)位置即為已知。圖2中示出了紅外線接收器模塊最少為三個(gè)的情形，三個(gè)紅外線接收器模塊2、3、4分別安置在智能電子設(shè)備1的上側(cè)邊、左側(cè)邊和右側(cè)邊，并且三個(gè)紅外線接收器2、3、4不在一條直線上。優(yōu)選地，三個(gè)紅外線接收器模塊2、3、4分別安置在智能電子設(shè)備1的上側(cè)邊的中間位置、左側(cè)邊的中間位置和右側(cè)邊的中間位置。

所述指向型設(shè)備5包括方向傳感器52、紅外線發(fā)射器模塊53、控制模塊54、觸發(fā)設(shè)備55以及第二通信模塊51。

其中，控制模塊54可以設(shè)置在指向型設(shè)備5的殼體內(nèi)部，方向傳感器52和第二通信模塊51設(shè)置在指向型設(shè)備5的殼體內(nèi)部或殼體表面，所述紅外線發(fā)射器模塊53一般設(shè)置在指向型設(shè)備5殼體表面并位于指向型設(shè)備5的前端。

這里的指向型設(shè)備5可以為具有指向功能的智能筆，并且也可以為具有指向和/或觸控和/或書寫等功能的智能筆。

指向型設(shè)備5通過(guò)所述第二通信模塊51向智能電子設(shè)備1發(fā)送數(shù)據(jù)或信號(hào)。

所述控制模塊54接收指向型設(shè)備5的觸發(fā)設(shè)備55發(fā)出的控制信號(hào)，并通過(guò)第二通信模塊51發(fā)送該控制信號(hào)和數(shù)據(jù)給智能電子設(shè)備1。該觸發(fā)設(shè)備55包括觸發(fā)紅外線發(fā)射器模塊53發(fā)射紅外線信號(hào)的按鍵，當(dāng)該按鍵被按下，該按鍵發(fā)出觸發(fā)紅外線發(fā)射器模塊53的控制信號(hào)，紅外線發(fā)射器模塊53根據(jù)該控制信號(hào)發(fā)射紅外線信號(hào)，同時(shí)所述控制模塊54接收到該觸發(fā)時(shí)間，通過(guò)第二通信模塊51將觸發(fā)時(shí)間一同發(fā)送給智能電子設(shè)備1的第一通信模塊11，表明指向型設(shè)備5定位操作開始。

所述方向傳感器52用于檢測(cè)指向型設(shè)備5的指向狀態(tài)，方向傳感器52固定在指向型設(shè)備5上，所述方向傳感器52相對(duì)指向型設(shè)備5的指示方向位置是確定并固定的，因此，可以通過(guò)方向傳感器52確定指向型設(shè)備5的指示方向。所述方向傳感器52包含pitch、yaw、roll數(shù)據(jù)，如圖3所示，其中pitch表示指向型設(shè)備圍繞x軸旋轉(zhuǎn)，可稱為指向型設(shè)備的俯仰角；yaw表示指向型設(shè)備圍繞y軸旋轉(zhuǎn)，可稱為指向型設(shè)備的偏航角；roll表示指向型設(shè)備圍繞z軸旋轉(zhuǎn)，可稱為指向型設(shè)備的翻滾角，在本實(shí)施例中可以不考慮roll，因此可以不需要roll數(shù)據(jù)支持。當(dāng)指向型設(shè)備5發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述方向傳感器52檢測(cè)到的數(shù)據(jù)會(huì)通過(guò)第二通信模塊51同步發(fā)送給智能電子設(shè)備1的第一通信模塊11，智能電子設(shè)備1的數(shù)據(jù)處理單元12獲取到這些數(shù)據(jù)后通過(guò)計(jì)算可得出指向型設(shè)備5朝向智能電子設(shè)備1的指向位置。

所述紅外線發(fā)射器模塊53與紅外線接收器模塊配合使用，紅外線接收器模塊接收紅外線發(fā)射器模塊53發(fā)射的紅外線信號(hào)。

所述紅外線發(fā)射器模塊53在觸發(fā)設(shè)備55的控制下發(fā)射紅外線信號(hào)，智能電子設(shè)備1上的三個(gè)紅外線接收器模塊2、3、4分別接收指向型設(shè)備5的所述紅外線發(fā)射器模塊53發(fā)送的紅外線信號(hào)，第一通信模塊11獲取三個(gè)紅外線接收器模塊2、3、4分別接收到指向型設(shè)備5的所述紅外線發(fā)射器模塊53發(fā)射的紅外線信號(hào)的時(shí)間，數(shù)據(jù)處理單元12根據(jù)該觸發(fā)時(shí)間和三個(gè)紅外線接收器模塊2、3、4分別接收到指向型設(shè)備5的所述紅外線發(fā)射器模塊53發(fā)射的紅外線信號(hào)的時(shí)間，可以得到紅外線發(fā)射器模塊53發(fā)射的紅外線信號(hào)從紅外線發(fā)射器模塊53到三個(gè)紅外線接收器模塊2、3、4的傳輸時(shí)間，根據(jù)該傳輸時(shí)間可計(jì)算出紅外線發(fā)射器模塊53相對(duì)于三個(gè)紅外線接收器模塊2、3、4的距離，并由此計(jì)算出指向型設(shè)備5相對(duì)于智能電子設(shè)備1的空間位置。下面結(jié)合圖2和圖4對(duì)空間位置的計(jì)算方法進(jìn)行示例性描述。

三個(gè)紅外線接收器模塊2、3、4安置在智能電子設(shè)備1上的位置分別為a、b、c，因此ab、ac、bc的長(zhǎng)度為已知值，∠bac的角度為已知值；

紅外線發(fā)射器模塊53在指向型設(shè)備5上的位置為d，根據(jù)傳輸時(shí)間可計(jì)算出紅外線發(fā)射器模塊53相對(duì)于三個(gè)紅外線接收器模塊2、3、4的距離，因此ad、bd、cd的長(zhǎng)度確定，∠abd為已知角度；

o為d在智能電子設(shè)備1平面的垂直投影，則od與智能電子設(shè)備1平面垂直，垂直于智能電子設(shè)備1平面上的所有直線垂直；

e為o到ab的垂點(diǎn)，f為o到ac的垂點(diǎn)，g為o到bc的垂點(diǎn)，因此oe垂直于ab，of垂直于ac，og垂直于bc；oe為de在智能電子設(shè)備1平面的射影，of為df在智能電子設(shè)備1平面的射影，og為dg在智能電子設(shè)備1平面的射影；根據(jù)“在平面內(nèi)的一條直線，如果和穿過(guò)這個(gè)平面的一條斜線在這個(gè)平面內(nèi)的射影垂直，那么它也和這條斜線垂直”可知，de垂直于ab，df垂直于ac，dg垂直于bc；

由已知角∠abd和已知長(zhǎng)度bd可計(jì)算出be＝bd*cos∠abd，de＝bd*sin∠abd；

由已知角∠bad和已知長(zhǎng)度ad可計(jì)算出ae＝ad*cos∠bad；

由已知角∠cad和已知長(zhǎng)度ad可計(jì)算出af＝ad*cos∠cad；

根據(jù)ae、af以及已知角∠bac可計(jì)算出ef、∠aef、∠afe；

根據(jù)∠aef計(jì)算出∠feo，根據(jù)∠afe計(jì)算出∠efo，根據(jù)∠feo和∠efo計(jì)算出∠eof；

根據(jù)ef、∠feo、∠efo、∠eof計(jì)算出oe、of，則可獲得o點(diǎn)在智能電子設(shè)備1平面上的坐標(biāo)位置；

因do垂直于智能電子設(shè)備1平面，則從而獲得d點(diǎn)相對(duì)智能電子設(shè)備1平面的空間位置。

數(shù)據(jù)處理單元12通過(guò)所述指向型設(shè)備5的指向狀態(tài)和所述指向型設(shè)備5相對(duì)于智能電子設(shè)備1的空間位置可以確定指向型設(shè)備5朝向智能電子設(shè)備1的指向位置并通過(guò)顯示單元13顯示，實(shí)現(xiàn)指向型設(shè)備5指向位置的絕對(duì)定位。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，實(shí)施例1中接收器模塊為紅外線接收器模塊，發(fā)射器模塊53為紅外線發(fā)射器模塊；而本實(shí)施例中接收器模塊為超聲波接收器模塊，發(fā)射器模塊為超聲波發(fā)射器模塊。其他內(nèi)容同實(shí)施例1，在此不再贅述。

在實(shí)施例1和實(shí)施例2中，指向型設(shè)備5的發(fā)射器模塊(例如超聲波發(fā)射器模塊或紅外線發(fā)射器模塊53)的發(fā)射角度應(yīng)盡可能大，以保證智能電子設(shè)備1上安置的接收器模塊均能接收到發(fā)射器模塊發(fā)出的信號(hào)，或者至少保證智能電子設(shè)備1上有三個(gè)在三個(gè)不同側(cè)邊安置且不在一條直線上的接收器模塊能夠接收到發(fā)射器模塊發(fā)出的信號(hào)。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例在實(shí)施例1和實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，增加了接收器模塊的數(shù)量，以適應(yīng)發(fā)射器模塊發(fā)射的信號(hào)不能完全覆蓋住前述的三個(gè)接收器模塊2、3、4的應(yīng)用場(chǎng)景，例如近距離應(yīng)用場(chǎng)景。

例如，可以在智能電子設(shè)備1的下側(cè)邊增加一個(gè)或多個(gè)接收器模塊，優(yōu)選地，該一個(gè)接收器模塊安置在智能電子設(shè)備1的下側(cè)邊的中間位置，或該多個(gè)接收器模塊等間隔地安置在智能電子設(shè)備1的下側(cè)邊上。

或者可以在智能電子設(shè)備1的上側(cè)邊、左側(cè)邊和/或右側(cè)邊增加一個(gè)或多個(gè)接收器模塊，優(yōu)選地，每側(cè)邊的所有接收器模塊等間隔安置。

如圖5所示，在智能電子設(shè)備1的下側(cè)邊增加了兩個(gè)接收器模塊6、6’，接收器模塊6、6’等間隔地安置在智能電子設(shè)備1的下側(cè)邊上。在智能電子設(shè)備1的上側(cè)邊、左側(cè)邊和右側(cè)邊增加一個(gè)接收器模塊，每側(cè)邊的兩個(gè)接收器模塊等間隔安置。

對(duì)于每側(cè)邊有多個(gè)接收器模塊的情況，在計(jì)算d點(diǎn)相對(duì)智能電子設(shè)備1平面的空間位置時(shí)，只需選取接收到發(fā)射器模塊發(fā)射的信號(hào)且不在一條直線上的三個(gè)接收器模塊來(lái)計(jì)算即可。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例與前述實(shí)施例的不同之處在于計(jì)算指向型設(shè)備5相對(duì)于智能電子設(shè)備1的空間位置的方式不同，本實(shí)施例是通過(guò)三個(gè)接收器模塊接收到信號(hào)的時(shí)間差值來(lái)計(jì)算指向型設(shè)備5相對(duì)于智能電子設(shè)備1的空間位置。

仍然以圖3為例對(duì)本實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。

設(shè)a、b、c、d點(diǎn)坐標(biāo)分別為a(xa，ya，za)、b(xb，yb，zb)、c(xc，yc，zc)、d(x，y，z)，已知發(fā)射器模塊發(fā)射信號(hào)的速度為c，已知d點(diǎn)到a、b、c點(diǎn)的時(shí)間分別為ta、tb、tc，由于a、b、c點(diǎn)在一個(gè)平面，為簡(jiǎn)化計(jì)算，可以設(shè)za＝zb＝zc＝0，則根據(jù)發(fā)射器模塊發(fā)射的信號(hào)由d點(diǎn)到達(dá)a、b、c點(diǎn)的時(shí)間差可以得到tdoa(timedifferenceofarrival，到達(dá)時(shí)間差)方程為：

根據(jù)上述tdoa方程可得出d點(diǎn)在智能電子設(shè)備1顯示平面上的投影o點(diǎn)的坐標(biāo)(x，y)，再由下述公式

可得出d點(diǎn)坐標(biāo)值z(mì)，進(jìn)而最終確定d點(diǎn)坐標(biāo)值(x，y，z)。

本實(shí)施例中與前述實(shí)施例相同的內(nèi)容不再贅述。

以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明。但是，本發(fā)明不限定于上述實(shí)施方式。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。