本申請根據(jù)35 U.S.C.§119(e)要求于2014年6月24日提交的申請?zhí)枮?2/016,392、題為“Magnetic Controller For Device Control(用于裝置控制的磁控制器)”的美國專利申請的優(yōu)先權(quán)。在先申請的公開通過以全部目的將其整體引用整合于本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及一種使用磁控制器以控制裝置的系統(tǒng)、方法以及設(shè)備。

背景技術(shù)：

移動裝置是當(dāng)前最流行的電氣裝置類型之一。例如，移動電話繼續(xù)擴展其連接性的領(lǐng)域，以允許用戶訪問他們的郵箱和音樂，以及在他們的移動電話上玩游戲。相似地，平板計算機設(shè)計為方便的形狀參數(shù)，其支持便攜性。隨著移動裝置稱為日常生活的集成部分，現(xiàn)在對于移動裝置可得許多應(yīng)用。

可以使用觸屏控制或移動裝置上的按鈕來控制許多這些應(yīng)用，以及移動裝置自身。此外，許多移動裝置可以與外圍塢站(比如具有鍵盤和其他控制的塢站)配對，以允許用戶在方便時(比如，當(dāng)坐下而不到處移動時)利用用于移動裝置的較大的輸入裝置。

現(xiàn)在許多移動裝置通常配備有磁力計，其允許裝置檢測周圍磁場。磁力計傳統(tǒng)地用來提供移動裝置上的數(shù)字羅盤。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本說明書涉及一種用于數(shù)據(jù)輸入的磁控制器。特別地，本說明書涉及利用用戶裝置(比如智能手機或平板，或甚至臺式計算機，如果計算機如此配備)的磁力計來將磁控制器造成的磁場改變解譯為輸入。

總體上，本說明書中描述的主題的一個創(chuàng)新方面可以實施為一種方法，其包含以下操作：通過裝置的磁力計，確定參考磁場測量，參考磁場測量指定圍繞磁力計的周圍磁場的強度和方向；通過裝置的磁力計，確定一系列后續(xù)磁場測量，每個后續(xù)磁場測量指定圍繞磁力計的周圍磁場的強度和方向；對于每個后續(xù)磁場測量：通過裝置的處理器，確定參考磁場測量與后續(xù)磁場測量之間的差異；通過裝置的處理器，確定參考磁場測量與后續(xù)磁場測量之間的差異是否滿足閾值改變；以及對于不滿足閾值改變的每個差異，不將差異解譯為裝置的用戶輸入；并且對于滿足閾值改變的每個差異，基于輸入模型確定裝置的用戶輸入，輸入模型對于多個用戶輸入將周圍磁場中的差異建模。

本說明書描述的主題的另一創(chuàng)新方面可以實施為一種系統(tǒng)，其包含裝置外部的磁控制器，磁控制器包含：磁裝置，其改變裝置的周圍磁場；一個或多個輸入致動器，每個可操作地耦接到磁裝置，并且當(dāng)其被致動時，使得磁裝置根據(jù)預(yù)定改變來改變周圍磁場，預(yù)定改變與輸入致動器相關(guān)；以及由裝置可執(zhí)行的模型，其將裝置的周圍磁場中的差異建模為裝置輸入，差異由一個或多個輸入致動器的致動造成。

本說明書描述的主題的另一創(chuàng)新方面可以實施為一種系統(tǒng)，其包含數(shù)據(jù)處理設(shè)備，數(shù)據(jù)處理設(shè)備包含處理子系統(tǒng)和磁力計，數(shù)據(jù)處理設(shè)備可操作為：通過磁力計，確定參考磁場測量，參考磁場測量指定圍繞磁力計的磁場的強度和方向；通過磁力計，確定一系列后續(xù)磁場測量，每個后續(xù)磁場測量指定圍繞磁力計的周圍磁場的強度和方向；對于每個后續(xù)磁場測量：通過處理子系統(tǒng)，確定參考磁場測量與后續(xù)磁場測量之間的差異，通過處理子系統(tǒng)，確定參考磁場測量與后續(xù)磁場測量之間的差異是否滿足閾值改變；對于不滿足閾值改變的每個差異，不將差異解譯為數(shù)據(jù)處理設(shè)備的用戶輸入；并且對于滿足閾值改變的每個差異，基于輸入模型，確定為數(shù)據(jù)處理設(shè)備的用戶輸入，輸入模型對于多個輸入將周圍磁場中的差異建模；以及數(shù)據(jù)處理設(shè)備外部的磁控制器，磁控制器包含：磁裝置，改變周圍磁場；一個或多個輸入致動器，每個可操作地耦接到磁裝置，并且當(dāng)其被致動時，使得磁裝置根據(jù)預(yù)定改變來改變周圍磁場，預(yù)定改變與輸入致動器相關(guān)。

本說明書描述的主題的另一創(chuàng)新方面可以實施為一種方法，其包含通過裝置的磁力計，確定磁場中的瞬態(tài)變化；通過裝置的處理器，確定磁場中的瞬態(tài)變化是否滿足閾值改變；對于不滿足閾值改變的每個瞬態(tài)變化，不將瞬態(tài)變化解譯為裝置的輸入；并且對于滿足閾值改變的每個瞬態(tài)變化，基于輸入模型確定為裝置的用戶輸入，輸入模型將周圍磁場中的瞬態(tài)變化建模為多個輸入，每個瞬態(tài)變化唯一地對應(yīng)于相應(yīng)的輸入。

本說明書描述的主題的另一創(chuàng)新方面可以實施為一種系統(tǒng)，其包含裝置外部的磁控制器，磁控制器包含：電磁裝置，改變裝置的周圍磁場；多個輸入致動器，每個可操作地耦接到控制器，并且其產(chǎn)生用于控制器的用戶輸入信號，并且其中控制器對于每個輸入信號產(chǎn)生對應(yīng)的唯一信號，以驅(qū)動電磁裝置產(chǎn)生磁場中的瞬態(tài)變化，瞬態(tài)變化唯一地對應(yīng)于輸入；以及由裝置可執(zhí)行的模型，并且其將由一個或多個輸入致動器的致動造成的裝置的周圍磁場中的差異建模為裝置輸入。

可以實施本說明書描述的主題的特定實施例，以實現(xiàn)下面的優(yōu)點中的一個或多個。本說明書描述的系統(tǒng)允許裝置解譯來自磁控制器的命令。磁控制器可以為無源或有源。無源控制器不需要也不消耗電源。相對于用特定裝置優(yōu)化的無源控制器，有源控制器可以較易于校準并優(yōu)化。

磁控制器允許移動裝置的無線控制，而不需遵守專有的或標準化的通信協(xié)議。最后，磁控制器不需改變包含磁力計的受控制裝置的硬件。

在下面的附圖和說明書中提出本說明書描述的主題的一個或多個實施例的細節(jié)。從說明書、附圖以及權(quán)利要求，主題的其他特征、方面以及優(yōu)點將變得顯而易見。

附圖說明

圖1A和圖1B是包含用于裝置的無源無線磁控制器的系統(tǒng)的示例實施方式的框圖。

圖2A至圖2C是不同類型的磁控制器的框圖。

圖3是使用磁控制器控制配備有磁力計的裝置的示例過程的流程圖。

圖4是具有電控制的電磁裝置的多輸入裝置的示例的框圖。

相同參考數(shù)字和標記在各附圖中指代相同元素。

具體實施方式

下面的主題涉及一種系統(tǒng)和方法，其中將磁控制器與用戶裝置結(jié)合使用，以控制用戶裝置。在下面的示例中，以移動裝置的背景描述磁控制器。然而，磁控制器的原理可以用于具有磁力計的其他裝置，比如可穿戴裝置、平板裝置，以及甚至臺式及平板裝置。

圖1A和圖1B為包含用于裝置(比如移動裝置140)的磁控制器144的系統(tǒng)的示例實施方式的框圖。在所示的示例中，磁控制器144為按鈕致動器，并且在移動裝置140的外部。

移動裝置140包含與處理器130通信的磁力計120。磁力計周期性地或響應(yīng)于處理器130的請求產(chǎn)生磁場測量。這些系列的磁場測量可以表現(xiàn)為一系列空間矢量，每個矢量具有大小值和方向值。方向值可以為三維空間中的三維方向。

處理器130執(zhí)行計算，并且處理從移動裝置140的不同部件接收的數(shù)據(jù)。例如，處理器130與通信塊132和磁力計120通信。通信塊132負責(zé)通過無線收發(fā)器126來傳輸和接收數(shù)據(jù)。無線收發(fā)器126連接到通信塊132，并且能夠傳輸接收信號。

移動裝置140還包含數(shù)據(jù)儲存體134，其儲存由處理器130可執(zhí)行的指令、應(yīng)用以及類似數(shù)據(jù)。如下面將更詳細描述的，數(shù)據(jù)儲存體134儲存輸入模型，其對于多個用戶輸入將周圍磁場中的差異建模。處理器130相對于參考磁場測量比較磁場測量，確定改變，并且詢問模型以確定對應(yīng)的用戶向移動裝置輸入。

在一些實施方式中，輸入模型可以為機器學(xué)習(xí)分類器?？梢杂谜龜?shù)據(jù)樣本和負數(shù)據(jù)樣本訓(xùn)練分類器，其中正數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)于被激活的輸入(比如，按鈕被按下)，而負數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)于未被激活的輸入。然后基于數(shù)據(jù)樣本學(xué)習(xí)模型。例如，參考圖1A和圖1B，當(dāng)未按下磁體110時，獲得磁力計120處的測量的第一集。第一集對應(yīng)于負數(shù)據(jù)樣本。相似地，當(dāng)磁體110被按下時，獲得磁力計120處的測量的第二集，并且其對應(yīng)于正數(shù)據(jù)樣本。磁力計120處的測量的第一集和第二集可以用來訓(xùn)練機器學(xué)習(xí)分類器，以區(qū)分磁體110被按下和磁體110未被按下時獲得的測量。

在一些實施方式中，可以在包含特定量的干擾的環(huán)境中訓(xùn)練分類器。例如，可以從各種環(huán)境確定額定背景磁場，并且在訓(xùn)練分類器時可以感應(yīng)。

可以使用測量的附加集來訓(xùn)練更加復(fù)雜的模型。例如，具有多個輸入(比如，多個按鈕和操縱桿)的裝置或許能夠產(chǎn)生數(shù)據(jù)的多個不同集(按鈕致動和操縱桿位置的各種組合)以訓(xùn)練模型來確定不同的組合。

在圖1A中，磁控制器144具有設(shè)置在第一位置的磁體110。例如，磁體110可以集成到鍵盤按鍵中。如圖1A所示，當(dāng)磁體110未被按下時，由磁體產(chǎn)生的磁場136在圍繞磁力計120的區(qū)域相對弱。然而，如圖1B所示，當(dāng)磁體110被按下時，其被移置得更接近磁力計120。將磁體110移動到此第二位置使得圍繞磁力計120的區(qū)域的磁場136與磁體未被按下時相比較強。

處理器130接收磁力計120的讀數(shù)，并且可以區(qū)分當(dāng)磁體110處于第一位置時和當(dāng)磁體110處于第二位置時產(chǎn)生的磁場。例如，將由磁力計提供的讀數(shù)轉(zhuǎn)移到處理器130。進而，基于在每個位置中由磁體產(chǎn)生的磁場，處理器130將磁體處于第一位置和第二位置解譯為不同的輸入。

在操作中，裝置140的磁力計120產(chǎn)生參考磁場測量。參考磁場測量指定圍繞磁力計120的周圍磁場的強度和方向。例如，當(dāng)用戶希望使用磁控制器144時，移動裝置140上的軟件可以取磁場的參考讀數(shù)。然后用此參考讀數(shù)來確定由磁控制器144造成的磁場中的差別。

然后磁力計120向處理器130提供一系列后續(xù)磁場測量。每個后續(xù)磁場測量指定圍繞磁力計120的周圍磁場的強度和方向。對于每個后續(xù)磁場測量，處理器130確定參考磁場測量與后續(xù)磁場測量之間的差異，并且然后確定參考磁場測量與后續(xù)磁場測量之間的差異是否滿足閾值改變。閾值改變可以用來確保磁場中的小擾動不被解譯為用戶輸入，并且確保環(huán)境磁場(比如，地磁場)中的裝置的取向的改變也不被解譯為用戶輸入。相應(yīng)地，可以選擇閾值改變，以區(qū)分用戶裝置中的取向改變(在環(huán)境磁場相對無擾動的情況下)以及由控制裝置對磁場的感應(yīng)的改變(在感應(yīng)的改變顯著地改變周圍的環(huán)境磁場的情況下)。從而可以將感應(yīng)的改變映射到用戶輸入控制模型。

在一些實施方式中，可以基于磁控制器類型來選擇閾值改變。例如，通過使用磁體，當(dāng)按照指定方式使用磁控制器(比如，在裝置140的特定范圍之內(nèi))時，磁控制器可以導(dǎo)致圍繞磁力計120的磁場中的至少最小變化。將閾值選擇為稍小于最小變化，并且儲存在為磁控制器144生成的模型中。

對于不滿足閾值改變的每個差異，處理器130不將差異解譯為移動裝置140的輸入。相反地，對于滿足閾值改變的每個差異，處理器130基于輸入模型來確定對應(yīng)的輸入，輸入模型對于多個輸入將周圍磁場中的差異建模。

在一些實施方式中，可以向模型提供伴隨磁控制器144的軟件。模型可以描述磁場改變到由磁控制器144支持的輸入的映射?？梢岳缬纱趴刂破?44的制造商確定映射。在其他實施方式中，處理器130可以執(zhí)行學(xué)習(xí)程序，其提示用戶使用磁控制器144執(zhí)行輸入，并且然后監(jiān)視磁場中的改變。然后這些改變作為輸入模型儲存在數(shù)據(jù)儲存體134中。

可以使用除圖1的控制器之外的其他類型的磁控制器。例如，圖2A至圖2C是不同類型的磁控制器的框圖。

圖2A圖示了一種類型的磁控制器，其為接收移動裝置242的磁塢站240。在一些實施方式中，磁塢站240是無源磁塢站，其包含分別連接到一個或多個致動器的一個或多個磁體。在可替代的實施方式中，塢站240可以為有源塢站，其被供電，并且其中致動器連接到處理系統(tǒng)，處理系統(tǒng)進而驅(qū)動一個或多個電磁體，以響應(yīng)于致動器的激活而操縱磁場。

磁塢站240可以包含一個或多個輸入致動器。例如，磁塢站240可以包含磁滑塊244和磁旋鈕246。在一個實施方式中，磁滑塊244可以用來控制移動裝置242的音量，而旋鈕246可以用來控制移動裝置的導(dǎo)航。致動器244和致動器246兩者都各自可操作地耦接到磁裝置，并且當(dāng)其被致動時，使得磁裝置根據(jù)預(yù)定改變來改變周圍磁場，預(yù)定改變與輸入致動器相關(guān)。

移動裝置242可以檢測塢站240中的放置。在一個實施方式中，移動裝置242通過確定移動裝置取向來檢測塢站240中的放置。例如，如果塢站240設(shè)計為距直立位置15度垂直地持握移動裝置，當(dāng)移動裝置240確定其取向為垂直且距直立位置15度時，移動裝置可以確定其處于塢站240中。在另一實施方式中，移動裝置240使用磁力計120并感測當(dāng)安裝在塢站240中時可能存在的參考磁場來確定其取向。當(dāng)處理器確定移動裝置處于塢站240中時，其會將磁場中的改變解譯為命令；然而，如果移動裝置不在塢站內(nèi)，處理器不會將磁場中的改變解譯為命令。

塢站240可以實施為無源磁塢站。操作控制元件(比如滑塊244和旋鈕246)可以使磁體在塢站240內(nèi)機械移置。在塢站240內(nèi)移動磁體導(dǎo)致圍繞移動裝置242的磁場的改變。如上所述，磁力計120檢測對周圍磁場的改變，并且將這樣的改變解譯為向移動裝置的輸入。移動滑塊242可以使得磁體在塢站240內(nèi)機械地移動。當(dāng)移動裝置檢測到裝置242的周圍磁場中的改變時，處理器130可以將改變解譯為例如提高裝置音量的命令。

在另一實施方式中，塢站240為有源塢站。運行有源磁控制器需要電源，并且使用電流感應(yīng)圍繞移動裝置242的區(qū)域中的磁場。可以通過在特定路徑(例如，線圈)中轉(zhuǎn)移電流感應(yīng)磁場?？梢酝ㄟ^控制特定路徑中的電流的大小來控制磁場的強度。例如，滑塊244和旋鈕246可以用來改變塢站240內(nèi)的電流大小和路徑，其進而改變圍繞裝置242的磁場的大小和方向。滑塊244和旋鈕246可以控制用來感應(yīng)磁場的電流路徑中的可變電阻。相似于上面關(guān)于無源塢站的說明，當(dāng)移動裝置檢測到裝置242的周圍磁場中的改變時，處理器130可以將改變解譯為例如降低裝置音量的命令。

圖2C示出了磁視頻游戲控制器210。磁視頻游戲控制器210可以包含一個或多個按鈕214a-214c以及操縱桿212。在一些實施方式中，操縱桿212用來在受控裝置(比如平板)上移動視頻游戲?qū)ο?，而按鈕214a-214c用來發(fā)起特定的視頻游戲動作。例如，操縱桿212可以用來在視頻游戲中轉(zhuǎn)向車輛，而按鈕214可以用來激活車輛的剎車。相似于上面關(guān)于塢站240的討論，磁視頻游戲控制器210可以為無源或有源。無源磁視頻游戲控制器可以包含多個磁體，每個磁體在控制器內(nèi)機械地可移動。例如，操縱桿212可以含有縱向磁體，其隨著用戶移動桿212而移動，而按鈕214a-214c可以各自包含磁體，其可以響應(yīng)于用戶按下各自的按鈕而移動。可以使用移動裝置242的磁力計130來檢測來自移動操縱桿212和按鈕214a-214c的合成磁場。處理器130可以將合成磁場解譯為指令。例如，處理器130可以確定桿212被向左移，并且進而，將視頻游戲中的車輛向左移。

圖2C示出了配備有磁控制器232的可穿戴計算機裝置230。裝置230可以包含磁按鈕232、麥克風(fēng)224以及包含磁力計的電子器件226。在一種實施方式中，磁按鈕232可以用來激活裝置230的麥克風(fēng)224，使得可以使用麥克風(fēng)224從用戶接受語音命令?？梢允褂脽o源磁裝置或有源磁裝置來實施按鈕232。

圖3是使用磁控制器控制配備有磁力計的裝置的示例過程300的流程圖。過程300始于獲得第一磁場測量，其指定周圍磁場的強度和方向(302)。例如，可以通過移動裝置的磁力計130獲得此測量。在一種實施方式中，由三維空間中指定的大小和方向來指定強度。在一些實施方式中，可以由一個或多個三維矢量來表現(xiàn)磁場。此第一測量指定在激活磁控制器之前圍繞移動裝置的區(qū)域中的凈合成磁場，并且用作參考磁場。例如，第一測量可以指定地球結(jié)合周圍區(qū)域中的電氣裝置(比如電源線或電話)的凈合成磁場。

當(dāng)使用磁控制器時，發(fā)生周圍磁場的改變。過程300獲得第二磁場測量，其指定周圍磁場的強度和方向(304)?？梢杂梢苿友b置的磁力計130獲得第二測量。在一個實施方式中，由在三維空間中指定的大小和方向來指定強度。在一些實施方式中，可以由一個或多個三維矢量表現(xiàn)磁場。此第二測量指定在凈磁場由磁控制器改變之后圍繞移動裝置的區(qū)域中的凈合成磁場。

通過確定第一測量與第二測量是否滿足特定閾值(306)來繼續(xù)過程300?？梢杂梢苿友b置的處理器130來執(zhí)行確定。可以通過將來自第一磁場測量的矢量與來自第二磁場測量的矢量比較來執(zhí)行確定。閾值可以指定大小中的最小變化以及方向中的最小變化。如上所述，可以在三維空間中指定方向?？梢曰谝苿友b置運行環(huán)境的預(yù)期的磁干擾來限定特定閾值，并儲存在輸入模型中。磁控制器的設(shè)計參數(shù)可以用來考慮到操作環(huán)境中預(yù)期的干擾程度。

響應(yīng)于確定差異滿足特定閾值，過程300將差異解譯為向移動裝置的輸入(308)。相反地，如果過程300確定差異不滿足特定閾值，過程300可以不將差異解譯為向移動裝置的輸入。

在一些實施方式中，移動裝置響應(yīng)于確定差異滿足特定閾值而執(zhí)行動作。不同動作由用于上面的不同磁控制器的各自的輸入模型描述。

如上所述，可以相對于參考磁場來測量磁場中的差異。然而，在使用有源磁裝置的實施方式中，磁場可以根據(jù)預(yù)定模式變化，以編碼用戶輸入命令。例如，鍵盤裝置可以包含控制器，其驅(qū)動一個或多個電磁體。一個示例實施方式如圖4所示，其為具有電控制的電磁裝置402的多輸入裝置400(比如，鍵盤)的示例的框圖。每個鍵盤按鍵按動或按鍵按動的組合使得控制器404產(chǎn)生相應(yīng)的唯一信號，以驅(qū)動電磁裝置402，其進而對應(yīng)于圍繞裝置410中的磁力計120的磁場中的唯一變化。變化由耦合420指示。變化可以為矢量的方向、矢量的大小，或兩者的組合。例如，按動“j”鍵可以造成磁場中第一臨時轉(zhuǎn)換(比如，50毫秒)為由磁裝置產(chǎn)生的第一大小和方向，而按動“k”鍵可以導(dǎo)致磁場中第二臨時轉(zhuǎn)換為第二大小和方向。變化到輸入的映射存儲在數(shù)據(jù)儲存體134中的輸入模型中，并且這些磁場瞬態(tài)變化由磁力計120檢測，并且由處理器130解譯為對應(yīng)的用戶輸入命令。檢測到的瞬態(tài)變化還可以經(jīng)受滿足最小磁場改變，以便對其進行操作。

盡管本說明書包含許多具體實施細節(jié)，但是這些不應(yīng)解釋為對任何發(fā)明或可要求保護的范圍的限制，而應(yīng)解釋為對特定發(fā)明的特定實施例特定的特征的描述。在本說明書中在分開的實施例的上下文中描述的某些特征也可以在單個實施例中組合實現(xiàn)。相反，在單個實施例的上下文中描述的各種特征也可以在多個實施例中分開地或以任何合適的子組合來實施。此外，雖然特征可以在上面描述為在某些組合中起作用并且甚至最初如此要求保護，但是來自所要求保護的組合的一個或多個特征在一些情況下可以從組合中分離，并且所要求保護的組合可以針對子組合或子組合的變化。

類似地，雖然在附圖中以特定順序圖示了操作，但是這不應(yīng)理解為這些操作需要以所示的特定順序或以依次執(zhí)行，或者需要執(zhí)行所有所示的操作以實現(xiàn)期望的結(jié)果。此外，上述實施例中的各種系統(tǒng)部件的分離不應(yīng)理解為在所有實施例中都需要這種分離，并且應(yīng)當(dāng)理解，所描述的部件和系統(tǒng)通常可以集成在單個產(chǎn)品中。

因此，已經(jīng)描述了主題的特定實施例。其他實施例在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。在一些情況下，權(quán)利要求中列舉的動作可以按不同的順序執(zhí)行，并且仍實現(xiàn)期望的結(jié)果。此外，為實現(xiàn)期望的結(jié)果，附圖中圖示的過程不必需要所示的特定順序或次序。