本實(shí)用新型涉及一種定位設(shè)備，特別涉及一種確定電子定點(diǎn)設(shè)備位置的定位設(shè)備結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

數(shù)位筆和白板的系統(tǒng)已被用在各種電子設(shè)備中，這些設(shè)備通常包括：白板、定位筆、以及其他用來決定白板與定位筆互動(dòng)的配件。一般會(huì)產(chǎn)生數(shù)位數(shù)據(jù)信號(hào)來代表白板和定點(diǎn)用筆的相對(duì)位置。

由于難以確定每個(gè)連續(xù)的長(zhǎng)波脈沖到達(dá)外部接收器的時(shí)間，因此使用超聲波信號(hào)往往難以精確的對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行定位。

現(xiàn)有技術(shù)中的一種定位系統(tǒng)是通過發(fā)射紅外信號(hào)和超聲信號(hào)進(jìn)行定位。其通過紅外接收器收到信號(hào)和兩個(gè)超聲接收器接收到信號(hào)的間延遲，構(gòu)建出音速、延遲和定位筆到接收器距離的關(guān)系，計(jì)算出定位筆與接收器間的距離，進(jìn)而確定定位筆的位置。該技術(shù)還需要一個(gè)校正設(shè)備，在每次根據(jù)連續(xù)聲信號(hào)脈沖中的某個(gè)脈沖計(jì)算出定位比的位置后，會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)根據(jù)一定的指標(biāo)進(jìn)行篩選，如果不符合將會(huì)拋棄掉數(shù)據(jù)。但是該定位系統(tǒng)并沒有給出詳細(xì)的篩選指標(biāo)，而且信號(hào)在傳輸過程中需要考慮到環(huán)境的噪聲干擾、信號(hào)強(qiáng)度以及定位筆與接收器之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)等因素，僅依靠一個(gè)固定指標(biāo)進(jìn)行校正無法確保信號(hào)的準(zhǔn)確度。另外，本設(shè)備需要在接收發(fā)射設(shè)備之外額外架設(shè)一個(gè)校正設(shè)備，增加了定位系統(tǒng)的復(fù)雜度。

另外一種定位系統(tǒng)是通過附加一時(shí)鐘信號(hào)來測(cè)量超聲信號(hào)的傳輸時(shí)間，當(dāng)一具有特征信息點(diǎn)的脈沖信號(hào)自信號(hào)筆發(fā)出時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)具有相同特征點(diǎn)的脈沖信號(hào)被接收器接收時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)計(jì)時(shí)結(jié)束，由此計(jì)算連續(xù)聲信號(hào)脈沖中的某個(gè)脈沖到達(dá)接收器的時(shí)間。用于確定發(fā)出脈沖與接收脈沖一致的特征信息點(diǎn)是從脈沖信號(hào)中提取的一部分振幅信息。本設(shè)備需要在接收發(fā)射設(shè)備之外額外架設(shè)一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，且需要將時(shí)鐘信號(hào)與發(fā)送和接收設(shè)備進(jìn)行匹配，增加了定位系統(tǒng)的復(fù)雜度，另外時(shí)鐘信號(hào)與發(fā)送接收設(shè)備的信息傳輸還可能對(duì)定位系統(tǒng)造成干擾。

綜上，現(xiàn)有的定位系統(tǒng)對(duì)于提供準(zhǔn)確的移動(dòng)設(shè)備的筆尖位置的定位仍有所限制和不足的地方，故仍有改善的必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有定位系統(tǒng)中存在的缺陷，本實(shí)用新型通過采用具有一致可辨別特征的具有時(shí)間依賴性的輸出信號(hào)，并通過合理的選擇外部接收器的數(shù)量、種類以及設(shè)置方式，對(duì)發(fā)射器定位設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了在不添加其它輔助定位設(shè)備的情況下即可實(shí)現(xiàn)發(fā)射器定位的技術(shù)效果，優(yōu)化了設(shè)備結(jié)構(gòu)，提升了性能，節(jié)約了設(shè)計(jì)成本。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種定位設(shè)備，其包含，發(fā)射具有一致可辨別特征的具時(shí)間依賴性的輸出信號(hào)的發(fā)射器；多個(gè)接收該發(fā)射器發(fā)射的輸出信號(hào)的外部接收器；至少兩個(gè)接收器位置，每個(gè)所述接收器位置放置有至少有兩個(gè)外部接收器，所述至少兩外部接收器彼此分開一定的距離且分開的距離小于輸出信號(hào)的波長(zhǎng)；一用于確定發(fā)射輸出信號(hào)的發(fā)射器到每個(gè)接收器位置的方向進(jìn)而確定發(fā)射器位置的信號(hào)處理器，該信號(hào)處理器與每個(gè)接收器位置的每個(gè)外部接收器相連。由于每個(gè)接收器位置的外部接收器之間存在距離，則到達(dá)不同外部接收器的輸出信號(hào)之間存在相位差，處理器能夠根據(jù)這一相位差可以確定輸出信號(hào)到達(dá)接收器位置的方向，根據(jù)多個(gè)輸出信號(hào)到達(dá)接收器位置的方向即可以對(duì)發(fā)射器進(jìn)行定位。

本實(shí)用新型提供另一種定位設(shè)備，其包含，發(fā)射具有一致可辨別特征的具時(shí)間依賴性的輸出信號(hào)的發(fā)射器；至少三個(gè)接收并能存儲(chǔ)該發(fā)射器發(fā)射的輸出信號(hào)的外部接收器；一用于確定發(fā)射輸出信號(hào)的發(fā)射器到每個(gè)外部接收器的距離進(jìn)而確定發(fā)射器位置的信號(hào)處理器，該信號(hào)處理器與每個(gè)外部接收器相連。處理器能夠根據(jù)比較外部接收器接收到的輸出信號(hào)與先前存儲(chǔ)的具有相同一致可辨別特征的輸出信號(hào)計(jì)算到達(dá)時(shí)間，確定外部接收器與發(fā)射器之間的距離對(duì)發(fā)射器進(jìn)行定位。

優(yōu)選的，所述定位設(shè)備的輸出信號(hào)為超聲波信號(hào)；該發(fā)射器具有一能夠?qū)⑤敵鲂盘?hào)塑形的異相驅(qū)動(dòng)模塊。

本實(shí)用新型還提供一種定位設(shè)備，其包含發(fā)射具有不同傳播速度且具有不同的一致可辨別特征的具時(shí)間依賴性的第一輸出信號(hào)以及第二輸出信號(hào)的發(fā)射器；多個(gè)接收該發(fā)射器發(fā)射的輸出信號(hào)的外部接收器，包含：一接收并能存儲(chǔ)第一輸出信號(hào)的第一信號(hào)接收器及至少兩個(gè)接收第二輸出信號(hào)的第二信號(hào)接收器；一接收器位置，所述第一信號(hào)接收器及第二信號(hào)接收器處在同一接收器位置，所述至少兩第二信號(hào)接收器彼此分開一定距離且分開的距離小于第二輸出信號(hào)的波長(zhǎng)；一用于確定發(fā)射輸出信號(hào)的發(fā)射器到所述接收器位置的距離和方向進(jìn)而確定發(fā)射器位置的信號(hào)處理器，該信號(hào)處理器與該接收器位置的所述第一信號(hào)接收器及所述第二信號(hào)接收器相連。處理器能夠根據(jù)第一信號(hào)接收器接收的第一輸出信號(hào)確定接收器位置與發(fā)射器的距離，根據(jù)所述第二信號(hào)接收器確定接收器位置與發(fā)射器的方向，從而對(duì)發(fā)射器進(jìn)行定位。

本實(shí)用新型還可以使用輸出信號(hào)波型發(fā)射的補(bǔ)充信息，優(yōu)化書寫區(qū)域的功能，例如呼出圖形用戶界面進(jìn)行功能性操過，選擇一些獨(dú)特的書寫功能譬如筆的顏色，線寬等。

本實(shí)用新型還可以在發(fā)射器上安裝錄音設(shè)備或視頻采集設(shè)備，以適用不同的商務(wù)使用及生活使用情景。

附圖說明

圖1是到達(dá)方向定位設(shè)備的俯視圖，其中信號(hào)發(fā)射器是位于白板的書寫區(qū)域，且發(fā)射器周期性的傳送輸出信號(hào)到外部接收器；

圖2顯示信號(hào)發(fā)射器和兩個(gè)外部接收器位置之間的幾何關(guān)系；

圖3是接收器位置在表面上的部分俯視圖；

圖4是到達(dá)方向定位設(shè)備的透視圖，其中信號(hào)發(fā)射器是位于書寫區(qū)域內(nèi)；

圖5是具有輸出組件的單一信號(hào)發(fā)射器的部分剖視圖；

圖6是具有輸出組件的單一信號(hào)發(fā)射器的筆尖詳細(xì)剖視圖；

圖7是具有輸出組件的單一信號(hào)發(fā)射器的筆尖的部分透視圖；

圖8是輸出信號(hào)從單一信號(hào)發(fā)射器發(fā)射的示意圖；

圖9顯示一從發(fā)射器傳送的輸出信號(hào)所形成的脈沖波型的具體實(shí)例；

圖10顯示來自白板書寫區(qū)域中發(fā)射器依序位置的經(jīng)計(jì)算后的轉(zhuǎn)換路徑；

圖11顯示從單一信號(hào)發(fā)射器傳送的周期性輸出信號(hào)脈沖群；

圖12顯示一到達(dá)在第一接收器位置的第一外部接受器時(shí)的輸出信號(hào)；

圖13顯示一到達(dá)在第二接收器位置的第一外部接收器時(shí)的輸出信號(hào)；

圖14顯示一輸出信號(hào)到達(dá)兩外部接收器的相位差，其通過信號(hào)處理器來確定輸出信號(hào)的到達(dá)方向；

圖15顯示一輸出信號(hào)到達(dá)在第一接收器位置的第一外部接收器；

圖16顯示一輸出信號(hào)到達(dá)在第一接收器位置的第二外部接收器；

圖17是顯示發(fā)射器方位改變的透視圖，發(fā)射器方位改變將改變當(dāng)?shù)诙敵鲂盘?hào)到達(dá)外部接收器時(shí)的被接收波型；

圖18是顯示在外部接收器的第二輸出信號(hào)的一具體實(shí)例的方向接收特徵俯視圖；

圖19是定位設(shè)備的替代具體實(shí)例，其具有可移動(dòng)的接收器、一自動(dòng)校正的發(fā)射器、以及在接收器和信號(hào)處理器之間的無線通信；

圖20是到達(dá)時(shí)間定位設(shè)備的俯視圖，其顯示單一信號(hào)發(fā)射器與三個(gè)外部接收器之間的幾何關(guān)系，計(jì)算后得到的單一信號(hào)發(fā)射器位置為三個(gè)弧長(zhǎng)的交點(diǎn)；

圖21顯示在到達(dá)時(shí)間定位設(shè)備中第一接收器位置接收的脈沖群信號(hào)；

圖22顯示在到達(dá)時(shí)間定位設(shè)備中第二接收器位置接收的脈沖群信號(hào)；

圖23顯示在到達(dá)時(shí)間定位設(shè)備中第三接收器位置接收的脈沖群信號(hào)；

圖24顯示大書寫區(qū)域到達(dá)方向定位設(shè)備，其中白板發(fā)射器傳送信號(hào)到具有接收器的發(fā)射器；以此可以控制隨后輸出信號(hào)的周期；

圖25顯示具有接收器的大書寫區(qū)域單一信號(hào)發(fā)射器；

圖26是結(jié)合到達(dá)方向和到達(dá)時(shí)間的雙信號(hào)發(fā)射器定位設(shè)備的俯視圖，其中雙信號(hào)發(fā)射器位于表面的書寫區(qū)域中；

圖27是結(jié)合到達(dá)方向和到達(dá)時(shí)間的雙信號(hào)接收器位置在表面上的部分俯視圖；

圖28是具有第一輸出信號(hào)輸出組件和第二輸出信號(hào)輸出組件的雙信號(hào)發(fā)射器的部分剖視圖；

圖29是雙信號(hào)發(fā)射器的筆尖詳細(xì)剖視圖；

圖30是雙信號(hào)發(fā)射器的筆尖部分透視圖；

圖31是從雙信號(hào)發(fā)射器發(fā)射第一輸出信號(hào)和第二輸出信號(hào)的示意圖；

圖32顯示從雙信號(hào)發(fā)射器傳送的重復(fù)雙輸出信號(hào)；

圖33顯示指出提筆位置和補(bǔ)充信息的編碼信息的第二輸出信號(hào)；以及

圖34顯示指出下筆位置和補(bǔ)充信息的編碼信息的第二輸出信號(hào)；

圖35為本實(shí)用新型的包含一錄音組件的發(fā)射筆的一具體實(shí)施例的示意圖；

圖36為本實(shí)用新型的配合虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備使用的一具體實(shí)施例的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下配合附圖及本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段。

圖1到達(dá)方向定位設(shè)備10a的一具體實(shí)例的俯視圖，其顯示信號(hào)發(fā)射器30 在表面12的書寫區(qū)域14中的情況，其中所述信號(hào)發(fā)射器30重復(fù)地傳送依賴于時(shí)間的輸出信號(hào)16到在接收器位置18a和18b的至少兩個(gè)外部接收器20a、20b。優(yōu)選的，所述表面12可以例如是白板、黑板、繪圖桌、高射投影儀、投影儀屏幕或任何形式的表面。定義第一接收器位置18a和輸出信號(hào)16發(fā)射方向之間的角度為第一傾斜角度θ₁。定義第二接收器位置18b和輸出信號(hào)16發(fā)射方向之間的角度為第二傾斜角度θ₂。

配合參見圖5-圖8，在一具體實(shí)例中，信號(hào)發(fā)射器30為單一信號(hào)發(fā)射筆30a 具有輸出組件28，其可發(fā)射輸出信號(hào)16，以用于確定在定位設(shè)備10a、10b、10c 中的表面12書寫區(qū)域14的單一信號(hào)發(fā)射筆30a的筆尖36位置。從單一信號(hào)發(fā)射筆30a的輸出組件28發(fā)射依賴于時(shí)間的輸出信號(hào)16到接收器位置18a和18b 的外部接收器20a、20b。

重復(fù)從單一信號(hào)發(fā)射筆30a所發(fā)射的輸出信號(hào)16一般是以周期性的方式發(fā)射，其到達(dá)兩或多個(gè)接收器位置18的時(shí)間是依賴于輸出信號(hào)16速率和發(fā)射筆 30a到每個(gè)外部接收器20a、20b的距離。

當(dāng)輸出信號(hào)16到達(dá)外部接收器20a和20b時(shí)，輸出信號(hào)16通過信號(hào)處理器57(如圖10所示)在接收器位置18a、18b處取樣或在信號(hào)處理器57取樣，所述信號(hào)處理器57例如為A/D轉(zhuǎn)換器。然后將被取樣的輸出信號(hào)16轉(zhuǎn)移至信號(hào)處理器57。信號(hào)處理器57通過測(cè)量在接收器位置18a和18b的外部接收器 20a、20b之間的輸出信號(hào)16相對(duì)相位差，然后利用在每個(gè)外部接收器20a和20b 的到達(dá)輸出信號(hào)16的相位差來確定輸出信號(hào)16到每個(gè)接收器位置18a,18b的到達(dá)方向(即角度θ₁和θ₂)，然后基于計(jì)算得到每個(gè)接收器位置18a,18b的到達(dá)方向來確定單一信號(hào)發(fā)射筆30a的位置。

圖2顯示單一信號(hào)發(fā)射筆30a和兩個(gè)外部接收器位置18a、18b的幾何關(guān)系，單一信號(hào)發(fā)射筆30a的位置22是以X軸24和Y軸26所定義的點(diǎn)(X₁,Y₁)。介于第一接收器位置18a和(X₁,Y₁)位置22的距離d_a是定義為延著向量23a 的方向。介于第二接收器位置18b和(X₁,Y₁)位置22的距離d_b是定義為延著向量23b的方向。單一信號(hào)發(fā)射筆30a的(X₁,Y₁)位置22為在書寫區(qū)域14中的第一方向向量23a與第二方向向量23b的交點(diǎn)。

圖3是在表面12上的接收器位置18a、18b的外部接收器20a、20b部分俯視圖。第一接收器位置18a包括第一外部接收器20a和第二外部接收器20b，以及包括朝向信號(hào)處理器57的信號(hào)連接部55a。第二接收器位置18b也包括第一外部接收器20a和第二外部接收器20b，以及包括朝向信號(hào)處理器57的信號(hào)連接部55b。

到達(dá)方向發(fā)射器定位的方法如圖1-4和圖10所示，其使用輸出信號(hào)16來定位單一信號(hào)發(fā)射筆30a相對(duì)于白板12書寫區(qū)域14的位置，其包含下列步驟：

i)從單一信號(hào)發(fā)射筆30a將輸出信號(hào)16傳送到在多個(gè)接收器位置的多個(gè)外部接收器20a、20b；

ii)基于在外部接收器20a、20b所接收到輸出信號(hào)16的相位差來確定每個(gè)接收器位置到單一信號(hào)發(fā)射筆30a的角度θ₁、θ₂；以及

iii)基于從每個(gè)接收器位置到單一信號(hào)發(fā)射筆30a所確定的角度θ₁、θ₂來確定單一信號(hào)發(fā)射筆30a的位置。

圖4是到達(dá)方向定位設(shè)備10b的另一具體實(shí)例的透視圖，其中單一信號(hào)發(fā)射筆30a是位于書寫區(qū)域14b中，且其中單一信號(hào)發(fā)射筆30a是周期性的送出輸出信號(hào)16到三個(gè)接收器位置18a、18b和18c各自的外部接收器20a和20b。單一信號(hào)發(fā)射筆30a和接收器位置18a、18b和18c的幾何關(guān)系是反覆地被確定，其中相繼計(jì)算得到單一信號(hào)發(fā)射筆30a的(X,Y,Z)位置31a、31b、31c并以此描繪出相對(duì)X-軸24、Y-軸26和Z-軸29的路徑82。

圖5是單一信號(hào)發(fā)射筆30a的部份截面圖，所述單一信號(hào)發(fā)射筆30a具有輸出信號(hào)輸出組件28，其是用于到達(dá)方向定位系統(tǒng)10a,10b,10c中(圖1、2、4、 10)或時(shí)間到達(dá)定位系統(tǒng)10d中(圖20)。單一信號(hào)發(fā)射筆30a可為任何可移動(dòng)的發(fā)射元件。發(fā)射電路40通過鉛線46a和46b連接到輸出組件28，并激發(fā)輸出組件28產(chǎn)生輸出信號(hào)16。在一具體實(shí)例中，輸出信號(hào)16脈沖群89a(圖11)具有每秒100脈沖的周期頻率。優(yōu)選的是發(fā)射電路40包括一具有異相驅(qū)動(dòng)機(jī)制的異相驅(qū)動(dòng)模塊，其有效地將輸出信號(hào)16塑型而產(chǎn)生短脈沖的輸出信號(hào)16。

圖6是單一信號(hào)發(fā)射筆30a的筆尖36更詳細(xì)的截面圖，所述筆尖36具有輸出信號(hào)輸出組件28。圖7是單一信號(hào)發(fā)射筆30a的筆尖36的部分透視圖，所述筆尖36具有一單一壓電輸出信號(hào)輸出組件28。可使用護(hù)指板38保護(hù)所述輸出組件28。

圖8是從單一信號(hào)發(fā)射筆30a發(fā)射輸出信號(hào)16的示意圖，輸出信號(hào)16一般使用的是超聲波輸出信號(hào)。輸出信號(hào)16從位于靠近單一信號(hào)發(fā)射筆30a的筆尖36處的一或多個(gè)輸出組件28發(fā)射。在一具體實(shí)例中，輸出組件28是一圓筒層狀的壓電層56，其周圍被外導(dǎo)電層54a與內(nèi)導(dǎo)電層54b所環(huán)繞，且通過鉛線 46a和46b以及鉛線連接部52a和52b連接到發(fā)射電路40。單一信號(hào)發(fā)射筆30a 以周期P₁(圖11)周期性的重復(fù)發(fā)射輸出信號(hào)16。

圖9顯示從單一信號(hào)發(fā)射筆30a或雙信號(hào)發(fā)射筆30c(圖26、28-30)所傳送的塑型前的輸出信號(hào)16a脈沖波型和隨后經(jīng)塑型的輸出信號(hào)16b脈沖波型。雖然輸出信號(hào)16可具有任何塑型的波型，但優(yōu)選的是波型是被塑型為具有短脈沖且?guī)в歇?dú)特的波特徵，這樣可使波型被準(zhǔn)確的測(cè)量和比較，以此提供發(fā)射筆準(zhǔn)確的計(jì)算位置。在圖9顯示的一優(yōu)選具體實(shí)例中，連續(xù)的輸出信號(hào)16a、16b脈沖波型分別包括兩個(gè)主要的脈沖72a和72b，其之間具有特定的時(shí)間差。

當(dāng)被接收的隨后第二輸出信號(hào)16a和16b之間的振幅有差異時(shí)，每個(gè)輸出信號(hào)16保持主要的特徵，例如波型特徵72a、72b，以及依賴于波長(zhǎng)的特徵，像是波峰76a、76b、76c和76d，相對(duì)波峰間的位置，以及波峰振幅。將這些隨后儲(chǔ)存的數(shù)位輸出信號(hào)16a與目前的輸出信號(hào)16b之間這些特徵進(jìn)行比較能夠準(zhǔn)確的確定發(fā)射筆的路徑82。同樣的，使用獨(dú)特的波型特徵72a、72b能從發(fā)射筆發(fā)射其他信息并且被傳送到外部接收器。下面將進(jìn)一步說明。

優(yōu)選的是，目前輸出信號(hào)16b和一或多個(gè)儲(chǔ)存的先前輸出信號(hào)16a的比較是在每個(gè)接收器位置的全部外部接收器重復(fù)，得到多個(gè)輸出信號(hào)16b傳播時(shí)間估算值以及和儲(chǔ)存的先前輸出信號(hào)16a的差異數(shù)組。

圖10是一個(gè)到達(dá)方向定位設(shè)備10c的具體實(shí)例俯視圖，其顯示單一信號(hào)發(fā)射筆30a在表面12的書寫區(qū)域14中的相繼位置經(jīng)計(jì)算后獲得的轉(zhuǎn)換路徑82。當(dāng)單一信號(hào)發(fā)射筆30a被使用者在表面12的書寫區(qū)域14移動(dòng)時(shí)，重復(fù)發(fā)射的輸出信號(hào)16在外部接收器被接收。外部接收器通過信號(hào)連接部55連接到信號(hào)處理器57，其計(jì)算相對(duì)于所定義的X-軸24和Y-軸26的連續(xù)X-Y位置84a、84b、...84n。連續(xù)的X-Y位置84a、84b、...84n定義了單一信號(hào)發(fā)射筆30a 的路徑82。然后可將連續(xù)的X-Y位置84a、84b、...84n以及被定義的路徑82 通過信號(hào)處理器57儲(chǔ)存或轉(zhuǎn)換。

在一優(yōu)選的具體實(shí)例中，在表面12的書寫區(qū)域14中定義一功能區(qū)85?？蛇x擇性的使信號(hào)發(fā)射器30在功能區(qū)85激活以傳送功能指令到信號(hào)處理器57或信號(hào)處理器57所連接的電腦87。功能指令可用于打印顯示的路徑82影像、儲(chǔ)存路徑82影像、產(chǎn)生新的頁(yè)面或控制所連接的電腦87上的功能，像是控制在所連接的電腦87上在圖像用戶界面(GUI)93的下拉選單中的功能。該GUI93的內(nèi)容包括但不限于菜單、圖表、命令行或說明等形式，GUI的語(yǔ)言界面默認(rèn)為用戶的本地語(yǔ)言，例如在中國(guó)則默認(rèn)為中文，并可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行個(gè)性化調(diào)整。

在另一優(yōu)選的具體實(shí)例中，在電腦87中的可編程控制程序91與信號(hào)處理器57連接以控制定位設(shè)備中的選項(xiàng)，像是波型比較演算法，以及所希望被儲(chǔ)存在儲(chǔ)存區(qū)99中并與目前輸出信號(hào)16b進(jìn)行比較的先前輸出信號(hào)16a的數(shù)目。因?yàn)橄惹拜敵鲂盘?hào)16a是以數(shù)位方式捕捉及儲(chǔ)存，先前輸出信號(hào)16a和目前輸出信號(hào)16b之間的比較可通過可編程控制程序91被有效地的監(jiān)測(cè)和改變。

圖11顯示被從單一信號(hào)發(fā)射筆30a傳送的輸出信號(hào)16。輸出信號(hào)脈沖群 89a是由重復(fù)發(fā)射的輸出信號(hào)16所組成。重復(fù)發(fā)射的輸出信號(hào)16的周期P1為此輸出信號(hào)16的特徵。

在圖11-13顯示的具體實(shí)例中，輸出信號(hào)16到達(dá)接收器位置的每個(gè)外部接收器20a、20b的時(shí)間是依賴于輸出信號(hào)16的速度以及發(fā)射筆與外部接收器20a、 20b之間的距離。圖12顯示到達(dá)第一接收器位置18a的第一外部接收器20a的輸出信號(hào)16。圖13顯示到達(dá)第二接收器位置18b的第一外部接收器20a的相同輸出信號(hào)16。在每個(gè)接收器位置18a、18b，輸出信號(hào)16到達(dá)的時(shí)間是依賴于可移動(dòng)的單一信號(hào)發(fā)射筆30a、30b與每個(gè)外部接收器20a、20b的距離。對(duì)于輸出信號(hào)16到達(dá)鄰近外部接收器20a、20b間的路徑長(zhǎng)度不同被視為到達(dá)輸出信號(hào)16的相移動(dòng)，且通過信號(hào)處理器57分析以確定輸出信號(hào)16到每個(gè)接收器位置的到達(dá)方向。

因此，單一信號(hào)發(fā)射筆30a定位的準(zhǔn)確性是依賴于信號(hào)處理器57能夠不斷地確定發(fā)射到外部接收器的輸出信號(hào)16的到達(dá)方向。

圖14顯示在接收器位置的外部接收器20a、20b所收到的輸出信號(hào)16。因?yàn)橥獠拷邮掌?0a和20b的擺放位置有些微的差距，使輸出信號(hào)16到達(dá)外部接收器20a和20b的路徑長(zhǎng)度有些微不同。在接收器位置18a的外部接收器20a、20b收到的輸出信號(hào)16之間經(jīng)計(jì)算獲得的相位差90通過信號(hào)處理器57分析并提供第一傾斜角度θ₁。類似的，在接收器位置18b的外部接收器20a、20b收到的輸出信號(hào)16之間經(jīng)計(jì)算獲得的相位差90通過信號(hào)處理器57分析并提供第二傾斜角度θ₂。通過第一傾斜角度θ₁和第二傾斜角度θ₂的取得，發(fā)射筆的X,Y位置可在二維的書寫區(qū)域14中被確定。對(duì)于接收器位置18a、18b之間距離為d₁的情況下，發(fā)射筆的X,Y位置是由下列方程式所獲得：

優(yōu)選的是將在每個(gè)接收器位置的外部接收器20a、20b彼此分開一定的距離，如此將可提高計(jì)算傾斜角度θ₁和傾斜角度θ₂的準(zhǔn)確性。然而，如果在每個(gè)接收器位置的外部接收器20a、20b之間被分開的距離大于輸出信號(hào)16發(fā)射頻率的波長(zhǎng)，可能會(huì)有等于n*T的相移動(dòng)模糊，其中T為發(fā)射輸出信號(hào)16的周期，即 (1/λ)，且n為在各自接收器位置的外部接收器20a和20b分開距離的波長(zhǎng)數(shù)目。

如圖10所示，通過信號(hào)處理器57來完成對(duì)于在分開的外部接收器20a和 20b所接收輸出信號(hào)16之間的全周期移位數(shù)量的確定。雖然在每個(gè)接收器位置的相鄰?fù)獠拷邮掌?0a、20b所接收輸出信號(hào)16的振幅之間會(huì)有不同，但每個(gè)輸出信號(hào)16仍會(huì)保持主要的特徵，像是波型特徵脈沖72a、72b，以及依賴于波長(zhǎng)的特徵，像是波峰76a、76b、76c和76d，相對(duì)于波峰的位置，以及峰值振幅。將相鄰?fù)獠拷邮掌?0a、20b的數(shù)位化輸出信號(hào)16之間的這些特徵進(jìn)行比較可使第二輸出信號(hào)16b的到達(dá)方向被準(zhǔn)確的確定。

圖15和圖16分別顯示到達(dá)同一接收器位置的第一外部接收器20a和第二外部接收器20b的輸出信號(hào)16，其中到達(dá)第一外部接收器20a的輸出信號(hào)16比到達(dá)第二外部接收器20b的輸出信號(hào)16落后了多個(gè)波長(zhǎng)。

如圖15和圖16所示，假設(shè)在外部接收器20a和20b的輸出信號(hào)16X₁(t)和X₂(t)大約為振幅調(diào)制的正弦波。上面描述的方法中以Δ表示大概在X₁(t)和X₂(t) 之間的相位差。使X₂'(t)＝X₂(t+Δ)，信號(hào)處理器57可以下列方程式計(jì)算額外的相差校正Φ

圖17顯示相對(duì)于接收器位置18a、18b的發(fā)射器方位改變的透視圖，其可明顯的改變當(dāng)輸出信號(hào)16到達(dá)接收器位置18a、18b時(shí)被接收的波型。如上面所討論的，進(jìn)來的輸出信號(hào)16的振幅會(huì)因到每個(gè)接收器位置18a、18b的距離而明顯不同。其他的因素也會(huì)造成輸出信號(hào)16的衰減，包括在發(fā)射器30和外部接收器之間的角度定位98a、98b；傾斜的可移動(dòng)發(fā)射器30相對(duì)于書寫區(qū)域 14表面的角度96；發(fā)射器30的軸向旋轉(zhuǎn)97；以及甚至是在發(fā)射器30中可提供至發(fā)射電路40的電力源。圖18是顯示在接收器位置18a、18b的外部接收器20a、 20b的到達(dá)方向特徵的一具體實(shí)例的俯視圖。外部接收器20a、20b所在的接收器位置18a、18b一般是置于相對(duì)于長(zhǎng)方形書寫區(qū)域14的大約45度角，以此加強(qiáng)對(duì)第二輸出信號(hào)16的信號(hào)偵測(cè)。

即使當(dāng)輸出信號(hào)16明顯的衰減時(shí)，到達(dá)方向定位設(shè)備10a、10b、10c仍可準(zhǔn)確的確定發(fā)射器30的位置。到達(dá)方向定位設(shè)備10a、10b、10c包括同時(shí)輸出：輸出信號(hào)16a到達(dá)位于每個(gè)接收器位置18且具有小間距的外部接收器20a、20b。雖然輸出信號(hào)16一般會(huì)產(chǎn)生如上所述的衰減，但衰減特徵在小間距外部接收器 20a、20b之間的輸出信號(hào)是類似的。因此，用于計(jì)算到達(dá)方向的所接收輸出信號(hào)16之間的比較仍能夠產(chǎn)生準(zhǔn)確的結(jié)果。

同樣地，在一優(yōu)選的具體實(shí)例中，到達(dá)方向定位設(shè)備10a、10b、10c有利地在每個(gè)外部接收器20a、20b儲(chǔ)存一或多個(gè)先前輸出信號(hào)16a，以此能夠在每個(gè)外部接收器20a、20b對(duì)目前輸出信號(hào)16b和一或多個(gè)儲(chǔ)存的先前輸出信號(hào)16a 之間進(jìn)行大量的比較。

因?yàn)槟壳拜敵鲂盘?hào)16b和一或多個(gè)儲(chǔ)存的先前輸出信號(hào)16a已被彼此標(biāo)準(zhǔn)化，且因?yàn)槟壳拜敵鲂盘?hào)16b和一或多個(gè)儲(chǔ)存的先前輸出信號(hào)16a之間的詳細(xì)特徵可用于比較，所以進(jìn)來的輸出信號(hào)16的衰減不影響到達(dá)方向定位設(shè)備10a、 10b、10c準(zhǔn)確的確定發(fā)射器30的X,Y位置。

相反地，現(xiàn)有技術(shù)的類比系統(tǒng)依賴于比較有限數(shù)量點(diǎn)的有限數(shù)量測(cè)量振幅，像是突發(fā)脈沖或波峰的測(cè)量振幅，或有限數(shù)量波峰的平均值，如此一般將無法找到可移動(dòng)筆的有效數(shù)據(jù)點(diǎn)，特別是當(dāng)連續(xù)的輸出脈沖不同程度衰減時(shí)。這將導(dǎo)致錯(cuò)誤的定位(例如錯(cuò)過所要的信號(hào)峰)，或需要不用于描述可移動(dòng)筆路徑的位置點(diǎn)，此將產(chǎn)生不準(zhǔn)確或不規(guī)則描述的路徑。

在一到達(dá)方向定位設(shè)備10a、10b、10c的優(yōu)選具體實(shí)例中,將接收的輸出信號(hào)16儲(chǔ)存在記憶體158中，可用于執(zhí)行目前輸出信號(hào)16b和儲(chǔ)存的先前輸出信號(hào)16a之間的信號(hào)處理比較，例如使用交叉關(guān)聯(lián)方法。從而使目前輸出信號(hào)16b 和先前輸出信號(hào)16a之間的特徵比較可精確的達(dá)到。當(dāng)目前輸出信號(hào)16b到達(dá)信號(hào)處理器57時(shí)，它們優(yōu)選是相對(duì)于儲(chǔ)存的先前輸出信號(hào)16a被標(biāo)準(zhǔn)化。當(dāng)接收到的目前輸出信號(hào)16b和一或多個(gè)儲(chǔ)存的先前輸出信號(hào)16a彼此進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化后，則可在標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號(hào)16a,16b間進(jìn)行有效的比較。當(dāng)接收到的目前輸出信號(hào)16b和一或多個(gè)儲(chǔ)存的先前輸出信號(hào)16a具有明顯改變的信號(hào)強(qiáng)度時(shí)，仍可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化信號(hào)之間的交叉關(guān)聯(lián)，但則無法進(jìn)行現(xiàn)有技術(shù)的有限數(shù)量數(shù)據(jù)點(diǎn)的振幅比較。

此外，在到達(dá)方向定位設(shè)備10a、10b、10c的優(yōu)選具體實(shí)例中，允許改變目前輸出信號(hào)16b和一或多個(gè)儲(chǔ)存的先前輸出信號(hào)16a之間的比較特徵。可編程控制程序91一般是可控制且可更新的，從而允許信號(hào)處理器57進(jìn)行更新，且能夠輕易的適用于不同的發(fā)射器30、不同的表面12以及不同的外部接收器。

發(fā)射電路40的輸出信號(hào)特徵和特有的發(fā)射器輸出信號(hào)16可視情況地用于傳達(dá)接收器位置18的補(bǔ)充信息。這種補(bǔ)充信息可以包括筆的激活狀態(tài)，或筆的類型例如不同顏色的筆或不同寬度的筆，或甚至是線的類型例如短劃線。在系統(tǒng)中當(dāng)有多個(gè)使用者連續(xù)或同時(shí)在白板12上書寫時(shí)，發(fā)射器30可視情況的與每個(gè)發(fā)射器30所指定的使用者關(guān)聯(lián)在一起。

圖9顯示發(fā)射器30在"下筆"位置的常見輸出信號(hào)16b。輸出信號(hào)16b可通過發(fā)射電路40改變所代表的不同信號(hào)狀態(tài)，像是傳達(dá)是否筆在第一"提筆"位置為未激活的，或在"下筆"位置是已激活的。在圖9中，目前輸出信號(hào)16b包括二個(gè)脈沖72a、72b代表"下筆"位置。在相同的具體實(shí)例中，目前輸出信號(hào)16b包括單一個(gè)脈沖72a代表"提筆"位置。

當(dāng)"提筆"信號(hào)被外部接收器接收，信號(hào)處理器57確定了發(fā)射器30目前處于"提筆"位置。"提筆"位置一般表示發(fā)射器30的筆尖沒有和表面12的書寫區(qū)域14或置于書寫區(qū)域14中的書寫表面(例如紙張)接觸。

當(dāng)"下筆"信號(hào)被外部接收器接收，信號(hào)處理器57確定了發(fā)射器30目前處于"下筆"位置，且發(fā)射器30的到達(dá)方向也被確定。"下筆"位置一般表示筆尖36 和表面12的書寫區(qū)域14或置于書寫區(qū)域14中的書寫表面(例如紙張)接觸。

當(dāng)發(fā)射器30在下筆位置延著路徑82移動(dòng)，一連串的輸出信號(hào)16在外部接收器被接收，并進(jìn)而計(jì)算連續(xù)的到達(dá)方向，且接著確定X-Y座標(biāo)，以此表示發(fā)射器30的路徑82。在一些具體實(shí)例中，當(dāng)發(fā)射器沒有和書寫區(qū)域14接觸時(shí)，發(fā)射器30的位置也可被計(jì)算出來。

在發(fā)射器30中的發(fā)射電路40優(yōu)選的是傳遞筆的屬性，且可包括轉(zhuǎn)換或連續(xù)調(diào)整控制使產(chǎn)生的輸出信號(hào)16表示不同的筆屬性。例如，含有單一書寫筆尖 36的發(fā)射器30具有一種顏色或墨水，像是黑色墨水，其可通過使用者調(diào)整而產(chǎn)生對(duì)于改變顏色、字寬或線格式的拖拉路徑82的輸出信號(hào)16。當(dāng)使用者在書寫表面14(例如白板12)上拖拉或書寫時(shí)，顯示黑色的路徑82，像是圖或文字，而路徑82的發(fā)射和信號(hào)處理則根據(jù)使用者選擇的筆特徵顯示。

雖然圖9使用二個(gè)波型脈沖72a、72b表示下筆位置的輸出信號(hào)16，額外和間隔的波型脈沖優(yōu)選的是用于傳達(dá)編碼的補(bǔ)充信息，像是指定的顏色、字寬、線格式或作者。

在圖9顯示的輸出信號(hào)16中，多個(gè)波型脈沖之間的時(shí)間跨距可代表特定筆色。例如，在波型脈沖之間的第一時(shí)間延遲可表示筆色為黑色，而在波型脈沖之間的第二時(shí)間延遲可表示筆色為藍(lán)色。

到達(dá)方向定位設(shè)備10a、10b、10c相較于現(xiàn)有的定位方法提供了顯著的優(yōu)點(diǎn)。使用改善的方法計(jì)算到達(dá)的輸出信號(hào)16相位差可精確的確定到達(dá)方向，且允許發(fā)射器30使用單一輸出組件28。

在接收器位置18之間的距離d₁(圖1)可被一次性設(shè)定，例如將接收器位置 18彼此間以固定距離安裝，或者可重復(fù)設(shè)定，例如接收器位置18可在不同位置重復(fù)安裝。接收器位置18間的固定距離可儲(chǔ)存在信號(hào)處理器57中，在此情況下，固定接收器位置18間的距離是由表面12的設(shè)計(jì)來控制。

圖19是定位設(shè)備10d的變化具體實(shí)例，其中接收器位置18a、18b是可移動(dòng)的，其中在一個(gè)接收器位置18b加入校準(zhǔn)發(fā)射器92，對(duì)系統(tǒng)10d提供自動(dòng)校準(zhǔn)。自動(dòng)校準(zhǔn)發(fā)射器信號(hào)94從接收器位置18b發(fā)出，且在另一接收器位置18a 被接收。信號(hào)處理器57分析進(jìn)來的自動(dòng)校準(zhǔn)發(fā)射器信號(hào)94，并確定在接收器位置18a、18b間的距離d₁。在接收器位置18a、18b和信號(hào)處理器57間提供無線連接，其中信息數(shù)據(jù)信號(hào)160a、160b從接收器位置18a、18b發(fā)射至信號(hào)處理器 57。

到達(dá)方向定位設(shè)備10a、10b、10c也可適用于較大的書寫區(qū)域14。在一般的具體實(shí)例中，隨后的輸出信號(hào)16脈沖之間的周期是由書寫區(qū)域14中最大的距離決定。

大白板定位系統(tǒng)10f的具體實(shí)例如圖24和圖25所示，信號(hào)發(fā)射器30的另一實(shí)施例是還包括筆接收器144的單一信號(hào)發(fā)射筆30b，且表面12包括白板發(fā)射器102，在本具體實(shí)例中，其是顯示在其中一個(gè)接收器位置18b旁邊。當(dāng)發(fā)射筆30b到達(dá)書寫區(qū)域14的外圍，信號(hào)處理器57判定單一信號(hào)發(fā)射筆30a遠(yuǎn)離一或多個(gè)接收器位置18。增加的距離需要隨后輸出信號(hào)16之間更長(zhǎng)的周期。在此情況下，信號(hào)處理器57傳送返回信號(hào)104經(jīng)由白板發(fā)射器102到筆接收器144。然后控制在單一信號(hào)發(fā)射筆30a中的發(fā)射電路40以降低輸出信號(hào)16的發(fā)射頻率，并反應(yīng)給返回信號(hào)104。降低單一信號(hào)脈沖群89a的發(fā)射頻率允許在發(fā)射隨后的輸出信號(hào)16之前，每個(gè)輸出信號(hào)16到達(dá)最遠(yuǎn)的外部接收器位置18，如此一來就不會(huì)在接收的輸出信號(hào)16之間有重疊的信息。輸出信號(hào)16間延長(zhǎng)的周期使可移動(dòng)的單一信號(hào)發(fā)射筆30a進(jìn)行較少頻率的更新，同時(shí)大面積系統(tǒng)允許單一信號(hào)發(fā)射筆30a在大的書寫區(qū)域14中被精確定位。

圖20為到達(dá)時(shí)間定位設(shè)備10e的俯視圖，其顯示單一信號(hào)發(fā)射筆30a和三個(gè)或更多個(gè)接收器位置18a、18b、18c之間的幾何關(guān)系，每個(gè)接收器位置具有單一個(gè)外部接收器20。在到達(dá)時(shí)間定位設(shè)備10e中，單一信號(hào)發(fā)射筆30a的位置 22是三個(gè)弧長(zhǎng)101a、101b和101c的交點(diǎn)。通過使用三或多個(gè)接收器位置18a、 18b、...18n，其中一個(gè)輸出信號(hào)16作為其他輸出信號(hào)16的相對(duì)開始點(diǎn)。

因?yàn)楫?dāng)輸出信號(hào)16到達(dá)每個(gè)外部接收器18a、18b、18c時(shí)會(huì)有不同的衰減，如圖9所示，信號(hào)處理器57優(yōu)選的是重復(fù)比較在到達(dá)接收器位置18a、18b、18c 的目前輸出信號(hào)16b與一或多個(gè)儲(chǔ)存在每個(gè)接收器位置18a、18b、18c的先前輸出信號(hào)16a之間的參考點(diǎn)77(圖9)。只要重復(fù)的參考點(diǎn)77在目前輸出信16b和儲(chǔ)存的先前輸出信號(hào)16a之間總是一致的，則在輸出信號(hào)16的任何重復(fù)的參考點(diǎn)77都足以用于對(duì)到達(dá)接收器位置18的目前輸出信號(hào)16b與到達(dá)相同接收器位置18的儲(chǔ)存先前輸出信號(hào)16a進(jìn)行比較。

在圖9中，開始信號(hào)參考點(diǎn)73表示重復(fù)輸出信號(hào)16的開始點(diǎn)。在到達(dá)時(shí)間定位設(shè)備10e中，因?yàn)檩敵鲂盘?hào)16減少約1/r的距離，優(yōu)選的是使用線性衰減的開始信號(hào)參考點(diǎn)73。在時(shí)間t1、t2、...tN，其中N等于接收器位置18的數(shù)量(其中N≧3)，如圖20所示，輸出信號(hào)16在三或多個(gè)外部接收器位置18被接收。

信號(hào)處理器57在輸出信號(hào)16a、16b上找到重復(fù)的參考點(diǎn)77，在一具體實(shí)例中，其是位于開始信號(hào)參考點(diǎn)73和第二波峰76b之間。在圖9中，使用0.5 伏特的閾值75來決定隨后輸出信號(hào)16a、16b的點(diǎn)。如圖9所示，第一輸出信號(hào)16a超越閾值75的第一點(diǎn)位于第一波峰76a。相反地，第二輸出信號(hào)16b超越閾值75的第一點(diǎn)位于第二波峰76b。因?yàn)殡S后的輸出信號(hào)16a、16b典型地具有不同的振幅，隨意測(cè)量閾值75來確定參考點(diǎn)77會(huì)產(chǎn)生隨后輸出信號(hào)16之間有波長(zhǎng)等級(jí)上的不同。

為了在位于開始信號(hào)參考點(diǎn)73和第二波峰76b之間的目前輸出信號(hào)16b上提供更多精確可重復(fù)的參考點(diǎn)77，信號(hào)處理器57優(yōu)選的是儲(chǔ)存有先前輸出信號(hào) 16a，且比較目前輸出信號(hào)16b和儲(chǔ)存的先前輸出信號(hào)16a之間的可重復(fù)特徵。可辨別的可重復(fù)特徵一般包括脈沖72a、72b(主要波峰)和次要波峰76a、76b 的形狀，峰間間距，以及脈沖72a、72b和次要波峰76a、76b之間的振幅。

因?yàn)橄惹拜敵鲂盘?hào)16a已被儲(chǔ)存，任何或所有特徵可被分析和比較以確定準(zhǔn)確的可重復(fù)參考點(diǎn)77。甚至是特徵組之間的結(jié)合關(guān)系也可以被比較。在一優(yōu)選的具體實(shí)例中，目前輸出信號(hào)16b和一或多個(gè)儲(chǔ)存的先前輸出信號(hào)16a是經(jīng)過能量標(biāo)準(zhǔn)化的，使得個(gè)別的波峰在目前輸出信號(hào)16b和儲(chǔ)存的先前輸出信號(hào) 16a之間彼此匹配。然后以標(biāo)準(zhǔn)化的輸出信號(hào)進(jìn)行特徵比較，所述特徵不依賴于信號(hào)16a、16b上個(gè)別點(diǎn)的振幅，而是依賴于特徵之間的關(guān)系。

在圖9顯示的例子中，信號(hào)處理器57調(diào)整在目前輸出信號(hào)16b跨越波峰76b 的實(shí)際閾值一個(gè)波長(zhǎng)的周期，以此建立調(diào)整后的參考點(diǎn)77，使其與儲(chǔ)存的先前輸出信號(hào)16a的特徵一致。如此一來，信號(hào)處理器57是使用從相同的外部接收器位置18接收和儲(chǔ)存的先前輸出信號(hào)16a來確定在目前輸出信號(hào)16b的可重復(fù)參考點(diǎn)77。

在每個(gè)接收器位置18a、18b、18c執(zhí)行此種目前輸出信號(hào)16b和先前輸出信號(hào)16a的比較。到達(dá)的第二輸出信號(hào)16典型地隨著發(fā)射和傳送到不同的接收器位置18而有不同程度的衰減，輸出信號(hào)16a較佳是儲(chǔ)存在接收器位置18的每個(gè)外部接受器20的儲(chǔ)存區(qū)99，以此提供對(duì)于到達(dá)每個(gè)外部接收器20的隨后輸出信號(hào)16的精確比較。

每個(gè)接收器位置18的目前輸出信號(hào)16b連同偵測(cè)到的開始信號(hào)參考點(diǎn)73 以及可重復(fù)的參考點(diǎn)77接著被儲(chǔ)存在儲(chǔ)存區(qū)99用于分析隨后的輸出信號(hào)16。對(duì)于每個(gè)接收器位置18，一或多個(gè)先前輸出信號(hào)16a以及開始信號(hào)參考點(diǎn)73、參考點(diǎn)77可用來確定目前輸出信號(hào)16b的可重復(fù)特徵。然而，一般只儲(chǔ)存來自每個(gè)接收器位置18的有限數(shù)量的先前輸出信號(hào)16a以保留儲(chǔ)存區(qū)99的記憶體空間。

對(duì)N個(gè)接收器位置18重復(fù)此方法，得到N≧3的第二輸出信號(hào)16b的傳播時(shí)間估值。然后N≧3的輸出信號(hào)16b連同相關(guān)的開始信號(hào)參考點(diǎn)73、參考點(diǎn) 77被儲(chǔ)存在儲(chǔ)存區(qū)99作為先前輸出信號(hào)16a用于分析隨后的輸出信號(hào)16b。

目前接收的輸出信號(hào)16b與先前接收并儲(chǔ)存的輸出信號(hào)16a的比較產(chǎn)生連續(xù)的時(shí)間值，然后產(chǎn)生連續(xù)的筆位置84a、84b、...84n以定義出平滑的路徑 82。

在到達(dá)時(shí)間定位設(shè)備10e中，每個(gè)信號(hào)周期通過發(fā)射輸出信號(hào)16開始并被定義。圖21顯示在到達(dá)時(shí)間定位設(shè)備10d中在第一接收器位置18a在時(shí)間t₁被接收的脈沖群輸出信號(hào)16。類似地，圖22顯示在第二接收器位置18b在時(shí)間t₂被接收的脈沖群輸出信號(hào)16，以及圖23顯示在第三接收器位置18c在時(shí)間t₃被接收的脈沖群輸出信號(hào)16。到達(dá)三個(gè)接收器位置18a、18b、18c的輸出信號(hào) 16的相對(duì)時(shí)間提供單一信號(hào)發(fā)射筆30a的X-Y位置。以圖20所示的a和b計(jì)算時(shí)間t₁、t₂和t₃，然后用于計(jì)算單一信號(hào)發(fā)射筆30a、30b的X-Y位置。時(shí)間t2 由下列方程式獲得：

由類似的方程式獲得t₁和t₃。通過下列方程式可從t₁和t₂獲得X和Y值：

在接收器位置18之間的距離D(圖20)的小變化也可通過信號(hào)處理器57 來對(duì)到達(dá)時(shí)間定位設(shè)備10d進(jìn)行校正。這在許多情況下是非常有用的，例如對(duì)于在不同周圍環(huán)境下(像是溫度，大氣壓力，相對(duì)濕度)的聲速不同。信號(hào)處理器57從三個(gè)時(shí)間值(t₁、t₂和t₃)通過下列方程式計(jì)算在接收器位置18之間的距離(dcalc)：

若計(jì)算的dcalc與所知的接收器位置18之間的距離D明顯不同，信號(hào)處理器57判定一或多個(gè)時(shí)間值t_i有問題。信號(hào)處理器57也可將接收器位置18之間的距離D與計(jì)算的距離dcalc平均以適時(shí)的調(diào)整數(shù)值D。

圖26是結(jié)合到達(dá)方向和時(shí)間的雙信號(hào)定位設(shè)備10g的俯視圖，其中雙信號(hào)發(fā)射筆30c位于表面12的書寫區(qū)域14中。圖27是結(jié)合到達(dá)方向和時(shí)間的雙信號(hào)接收器位置在表面12上的部分俯視圖。雙信號(hào)發(fā)射筆30c具有多個(gè)輸出組件 28、128(圖28-30)，其是用于確定結(jié)合到達(dá)方向和時(shí)間的雙信號(hào)定位設(shè)備10f 的雙信號(hào)發(fā)射筆30c的筆尖36相對(duì)于書寫區(qū)域14的位置。

主要的輸出組件28從雙信號(hào)發(fā)射筆30c發(fā)射主要輸出信號(hào)16到接收器位置118的外部接收器20a、20b。在一具體實(shí)例中，主要輸出信號(hào)輸出組件28是日本Tottori-Shi的Nippon Ceramic Co.Ltd.制造的型號(hào)為AT/R 40-10P的超聲波傳感器。在此具體實(shí)例中，在發(fā)射筆30c上的主要輸出組件是超聲波發(fā)射器。

第二輸出組件128優(yōu)選的是為電磁或紅外線發(fā)射器，從雙信號(hào)發(fā)射筆30c 發(fā)射第二輸出信號(hào)到接收器位置118的第二輸出信號(hào)接收器120(圖26和27)。在一具體實(shí)例中，第二輸出信號(hào)接收器120是使用美國(guó)OSRAM Opto Semiconductors Inc.制造的型號(hào)為SFH 205FA的紅外線光電二級(jí)管。

圖28是信號(hào)發(fā)射器30的另一實(shí)施例雙信號(hào)發(fā)射筆30c的部份截面圖，其具有主要輸出信號(hào)輸出組件28和第二輸出信號(hào)輸出組件128。雙信號(hào)發(fā)射筆30c 才可為任何種類的可移動(dòng)發(fā)射裝置。通過鉛線42a和42b連接到第二輸出信號(hào)輸出組件128的發(fā)射電路40激發(fā)第二輸出信號(hào)輸出組件128以產(chǎn)生第二輸出信號(hào)116。發(fā)射電路40也通過鉛線46a和46b連接到主要輸出信號(hào)輸出組件28并激發(fā)主要輸出信號(hào)輸出組件28以產(chǎn)生主要輸出信號(hào)16。在一具體實(shí)例中，主要輸出信號(hào)16脈沖群具有每秒100個(gè)脈沖的周期頻率。

圖29是具有第一輸出信號(hào)輸出組件28和第二輸出信號(hào)輸出組件128的雙信號(hào)發(fā)射筆30c的筆尖36的詳細(xì)截面圖。圖30是具有多個(gè)第二輸出信號(hào)輸出組件128和單一壓電主要輸出信號(hào)輸出組件28的雙信號(hào)發(fā)射筆30c的筆尖36 的部分透視圖。視情況地，可使用護(hù)指板38保護(hù)第二輸出信號(hào)輸出組件128和主要輸出信號(hào)輸出組件28。

圖31是雙信號(hào)脈沖群89b從雙信號(hào)發(fā)射筆30c發(fā)射的示意圖，其包含具有周期P1的重復(fù)第一輸出信號(hào)16和具有周期P2的重復(fù)第二輸出信號(hào)116。圖32 顯示從雙信號(hào)發(fā)射筆30c傳送的重復(fù)雙輸出信號(hào)脈沖群89b。

第一輸出信號(hào)16從一或多個(gè)位于靠近雙信號(hào)發(fā)射筆30c的筆尖36的輸出組件28發(fā)射。在一具體實(shí)例中，輸出組件28是一圓筒層狀的壓電層56，其周圍被外導(dǎo)電層54a與內(nèi)導(dǎo)電層54b所環(huán)繞，且通過鉛線46a和46b以及鉛連接部 52a和52b連接到發(fā)射電路40。

第二輸出信號(hào)116一般為紅外線輸出信號(hào)，其從一或多個(gè)位于靠近雙信號(hào)發(fā)射筆30c筆尖36的紅外線輸出組件128發(fā)射。在一具體實(shí)例中，紅外線輸出組件128是使用美國(guó)OSRAM Opto Semiconductors Inc.制造的型號(hào)為SFH426的紅外線傳感器元件。雖然只需要一個(gè)紅外線傳感器元件，但優(yōu)選的是使用一或多個(gè)紅外線傳感器元件，因?yàn)榭梢允沟诙敵鲂盘?hào)116有比較好的視距發(fā)射至雙信號(hào)接收器位置118，使雙信號(hào)發(fā)射筆30c可被使用者旋轉(zhuǎn)。

雙信號(hào)定位方法是使用重復(fù)的發(fā)射第一輸出信號(hào)16和第二輸出信號(hào)116來定位雙信號(hào)發(fā)射筆30c相對(duì)于表面12的書寫區(qū)域14的位置，其包括如下步驟：

i)從雙信號(hào)發(fā)射筆30c重復(fù)傳送具有第一傳播時(shí)間的一第一輸出信號(hào) 16到接收器位置18的至少兩個(gè)第一信號(hào)接收器20a,20b；

ii)從雙信號(hào)發(fā)射筆30c重復(fù)傳送具有和第一輸出信號(hào)16不同傳播時(shí)間的第二輸出信號(hào)116到第二信號(hào)接收器120；

iii)基于第二輸出信號(hào)116在第二輸出信號(hào)接收器的到達(dá)時(shí)間以及第一輸出信號(hào)16到接收器位置18的兩個(gè)輸出信號(hào)接收器20a、20b至少其中一個(gè)的到達(dá)時(shí)間來確定從發(fā)射筆30c到接收器位置18的距離；

iv)基于第二輸出信號(hào)16在接收器位置18的每個(gè)第二信號(hào)接收器20a、20b的相位差來確定第一輸出信號(hào)16在雙信號(hào)發(fā)射筆30c和接收器位置18間的到達(dá)方向；以及

v)基于上述確定的從發(fā)射器30到接收器位置18的距離以及第一輸出信號(hào)16在雙信號(hào)發(fā)射筆30c和接收器位置18間的到達(dá)方向來確定發(fā)射器30的位置。

在大部分具體實(shí)例中，雖然第一輸出信號(hào)16到達(dá)每個(gè)第一輸出信號(hào)接收器 20a、20b的雙信號(hào)接收器位置118時(shí)會(huì)有衰減，但仍可以準(zhǔn)確的測(cè)量出方向，如上面關(guān)于單一信號(hào)到達(dá)方向定位設(shè)備10a、10b、10c處所述。如在單一信號(hào)定位設(shè)備10a、10b、10c中一樣，優(yōu)選的是，雙信號(hào)定位設(shè)備10g在儲(chǔ)存區(qū)99儲(chǔ)存每個(gè)第一信號(hào)接收器20a、20b接收的第一輸出信號(hào)16b并取代先前的第一輸出信號(hào)16a，對(duì)下一個(gè)接收到的第一輸出信號(hào)16b重復(fù)此方法。在另一優(yōu)選的具體實(shí)例中，通過儲(chǔ)存多于一個(gè)的先前第一輸出信號(hào)16，以及將進(jìn)來的第一輸出信號(hào)16b與多個(gè)先前第一輸出信號(hào)16a進(jìn)行比較，可進(jìn)一步提升精確度。

發(fā)射電路40的輸出信號(hào)特徵和特有的發(fā)射器輸出信號(hào)16、116可視情況地用于傳達(dá)外部接收器20a、20b、120的補(bǔ)充信息。這種補(bǔ)充信息可以包括筆的激活狀態(tài)，或筆的類型例如不同顏色的筆或不同寬度的筆，或甚至是線的類型例如短劃線。在系統(tǒng)中當(dāng)有多個(gè)使用者連續(xù)或同時(shí)在白板12的書寫區(qū)域14上書寫時(shí)，發(fā)射筆30c可視情況的與每個(gè)發(fā)射筆30a所指定的使用者關(guān)聯(lián)。

如上關(guān)于單一信號(hào)發(fā)射筆30a、30b中所描述的，可修改第一輸出信號(hào)16 來發(fā)射補(bǔ)充信息。此外，可修改第二輸出信號(hào)116來發(fā)射補(bǔ)充信息。圖33顯示第二輸出信號(hào)116，其包括指出提筆位置129a和補(bǔ)充信息126c-126e的編碼信息 126。圖34顯示第二輸出信號(hào)116，其包括指出下筆位置129b和補(bǔ)充信息 126c-126e的編碼信息。圖33顯示的第二輸出信號(hào)116使用單一脈沖126a指出了提筆位置129a以及編碼補(bǔ)充信息126c-126e。圖34顯示的第二輸出信號(hào)116 使用兩個(gè)脈沖126a和126b指出了下筆位置129b以及編碼補(bǔ)充信息126c-126e。在圖33中，第二輸出信號(hào)116包括在時(shí)間窗131a中的單一紅外線脈沖126a來表明"提筆"位置129a。在相同具體實(shí)例中，如圖34所示，第二輸出信號(hào)116包括兩個(gè)間距接近的紅外線脈沖126a和126b來表明"下筆"位置129b。補(bǔ)充信息 126c-126e提供位元信息，其定義筆的特徵，像是指定的顏色、字寬、線格式或作者。

在圖33和圖34的具體實(shí)例中，時(shí)間軸124被分為幾個(gè)窗格131a-131d，其中窗格中是否存在紅外線脈沖126c-126e指明了二位元"0"或"1"，其可與其他窗格131a-131d中的脈沖結(jié)合來定義筆的顏色或類型。如此一來，在窗格131中存在有紅外線信號(hào)脈沖126被定義為數(shù)字中的一個(gè)位元。

例如，在三位元的數(shù)字中，25-50ms、50-75ms和75-100ms的三個(gè)窗格 131b-131d被用來確定筆的顏色。在此具體實(shí)例中，0-25ms的第一窗格是用于開始在信號(hào)脈沖群89b中與第一輸出信號(hào)16相關(guān)的第二輸出信號(hào)116。

在此具體實(shí)例中，所述三位元的數(shù)字是用來表示筆的顏色或類型。二元信號(hào)指明此補(bǔ)充信息(例如，1＝黑色；2＝紅色；3＝綠色；4＝藍(lán)色)。在圖33顯示的例子中，25-50ms窗格131b的二元數(shù)字是"0"，50-75ms窗格131c的二元數(shù)字是"1"，且75-100ms窗格131d的二元數(shù)字是"1"。這樣產(chǎn)生的二元數(shù)字為"011" 或?yàn)?3"，其指明了雙信號(hào)發(fā)射筆30c在"提筆"位置129a且筆顏色為綠色。在圖 34中則顯示“綠色”發(fā)射筆30c在"下筆"位置129b。

優(yōu)選的，如圖35所示，該信號(hào)發(fā)射器30可為進(jìn)一步包含一錄音組件S的發(fā)射筆，優(yōu)選的，該錄音組件S設(shè)置在發(fā)射筆桿體相對(duì)于筆尖的另一側(cè)。該錄音組件S設(shè)有一麥克風(fēng)S2，一按鍵組S3，輸出接口S4，電源S5。優(yōu)選的，該電源S5和輸出接口S4可集成在信號(hào)發(fā)射器30的發(fā)射電路40中。錄音組件S 與信號(hào)發(fā)射器30電性連接，通過該按鍵組S3或信號(hào)發(fā)射器30的發(fā)射電路40 執(zhí)行錄音組件S的啟動(dòng)、停止等錄音功能。錄音組件S獲取的音頻數(shù)據(jù)能夠通過輸出接口S4發(fā)送至電腦87進(jìn)行存儲(chǔ)，其可以通過WI-FI、藍(lán)牙、紅外線等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和傳輸。該錄音組件S可進(jìn)一步包含一同步組件S8，通過該同步組件S8可以將音頻數(shù)據(jù)與錄制該音頻數(shù)據(jù)時(shí)相應(yīng)的信號(hào)發(fā)射器30的各種操作(譬如移動(dòng)、畫線等)進(jìn)行同步記錄，同步記錄后的音頻數(shù)據(jù)、發(fā)射器30 的各種操作信息及其他數(shù)據(jù)通過該輸出接口S4發(fā)送至至信號(hào)處理器57，由信號(hào)處理器57進(jìn)行同步記錄存儲(chǔ)。經(jīng)同步記錄的音頻數(shù)據(jù)在調(diào)用播放時(shí)可以配合音頻錄制時(shí)相應(yīng)的其他數(shù)據(jù)及音頻錄制時(shí)信號(hào)發(fā)射器30相應(yīng)的操作同步播放演示，達(dá)成信息同步記錄演示的功能。

優(yōu)選的，該信號(hào)發(fā)射器30可為進(jìn)一步包含一視頻采集組件V的發(fā)射筆，優(yōu)選的，該視頻采集組件V設(shè)置在發(fā)射筆桿體相對(duì)于筆尖的另一側(cè)的殼體V1內(nèi)。該視頻采集組件V設(shè)有一攝像頭V2，一按鍵組V3，輸出接口V4，電源V5，優(yōu)選的攝像頭V2為一微型攝像頭或一微型CCD。優(yōu)選的，該電源V5和輸出接口V4可集成在信號(hào)發(fā)射器30的發(fā)射電路40中。視頻采集組件V與信號(hào)發(fā)射器30電性連接，通過該按鍵組V3或信號(hào)器30的發(fā)射電路40執(zhí)行視頻采集組件V的啟動(dòng)、停止等錄像功能。該視頻采集組件V可進(jìn)一步包含一同步組件V8，通過該同步組件V8可以將視頻數(shù)據(jù)與錄制該視頻數(shù)據(jù)時(shí)相應(yīng)的信號(hào)發(fā)射器30 的各種操作(譬如移動(dòng)、畫線等)進(jìn)行同步記錄，同步記錄后的視頻數(shù)據(jù)、器 30的各種操作信息及其他數(shù)據(jù)仍通過該輸出接口V4發(fā)送至至信號(hào)處理器57，由信號(hào)處理器57將進(jìn)行同步記錄存儲(chǔ)。經(jīng)同步記錄的視頻數(shù)據(jù)在調(diào)用播放時(shí)可以配合視頻錄制時(shí)產(chǎn)生的相關(guān)的其他數(shù)據(jù)及視頻錄制時(shí)信號(hào)發(fā)射器30相應(yīng)的操作同步播放演示，達(dá)成信息同步記錄演示的功能。

在另一具體實(shí)施例中，該定位設(shè)備可配合一虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，下文簡(jiǎn)稱VR)設(shè)備使用，優(yōu)選的，可在空間中設(shè)置如圖4所示的至少三組外部接收器，用來確定信號(hào)發(fā)射器30的在空間中位置；優(yōu)選的，該信號(hào)發(fā)射器30可為一VR操作設(shè)備，本實(shí)施例以一VR手套為例，但在實(shí)際使用中并不以此為限。如圖36所示，該VR手套30VR具有一輸出組件28VR，其可發(fā)射輸出信號(hào)16VR，用于確定該VR手套30VR的位置，優(yōu)選的，該輸出組件28VR設(shè)置在食指指端。該VR手套30VR還具有一組發(fā)射電路40VR，其能夠有效地將輸出信號(hào)16塑型，發(fā)射電路40VR的輸出信號(hào)特征和特有的發(fā)射器輸出信號(hào)16VR還可視情況地用于傳達(dá)VR手套30VR的補(bǔ)充信息。這種補(bǔ)充信息可以用于激活設(shè)備、傳遞設(shè)備的各種操作信息、或?qū)⒃O(shè)備當(dāng)作空間或平面畫筆時(shí)激活及切換各種書寫功能(例如不同顏色的筆或不同寬度的筆，或甚至是線的類型例如短劃線)，具體的信息編碼方式，前文已進(jìn)行詳細(xì)論述，此處不再予以贅述。在系統(tǒng)中當(dāng)有多個(gè)使用者時(shí)，設(shè)備可視情況的與將操作信息與指定的使用者關(guān)聯(lián)在一起。該VR手套 30VR可進(jìn)一步包括一組激活組件29VR，優(yōu)選的，該激活組件可以設(shè)置在該VR 手套30VR的各個(gè)位置，優(yōu)選的，設(shè)置在手指的指端或關(guān)節(jié)處，可以通過各個(gè)激活組件29VR之間的操作譬如按動(dòng)、活動(dòng)、接觸、點(diǎn)擊等觸發(fā)發(fā)射電路40VR中的各種特征功能。外部接收器18a、18b、18c與VR鏡頭相連，信號(hào)處理器57VR 及電腦87VR均能夠內(nèi)置在VR鏡頭中。使用時(shí)，通過VR鏡頭啟動(dòng)該定位設(shè)備，通過所述激活組件29VR激活VR手套30VR，通過發(fā)射電路40VR塑形的發(fā)射輸出信號(hào)16VR，經(jīng)輸出組件28VR發(fā)送至外部接收器18a、18b、18c，進(jìn)而對(duì)設(shè)備的位置、移動(dòng)軌跡以及各項(xiàng)功能操作進(jìn)行響應(yīng)，通過信號(hào)處理器57VR及電腦87VR分析后在VR鏡頭中呈現(xiàn)相應(yīng)的結(jié)果。

以上所述僅是定位設(shè)備10和其使用方法的優(yōu)選實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型做任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以優(yōu)選實(shí)施例披露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)可以利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許改變或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。