确定信号的到达方向的装置 |
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申请号 | CN201310738177.7 | 申请日 | 2013-12-26 | 公开(公告)号 | CN104749551A | 公开(公告)日 | 2015-07-01 |
申请人 | 夏普株式会社; | 发明人 | 张彤; 李浩鹏; 刘宇; | ||||
摘要 | 本 发明 提供了一种确定 信号 的到达方向的装置,包括:多个接收单元,每个接收单元用于接收信号并获得接收信号强度;一个或多个 挡板 ,设置在相邻接收单元之间,所述信号不能穿透挡板;以及到达方向确定单元,基于每个接收单元获得的接收信号强度和每个挡板与相邻接收单元之间的几何布置关系,确定所述信号的到达 角 度。 | ||||||
权利要求 | 1.一种确定信号的到达方向的装置,包括: |
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说明书全文 | 确定信号的到达方向的装置技术领域背景技术[0002] 目前,许多电子设备和家电设备等等由遥控器控制,这为用户提供了便捷。遥控器的主要功能是控制设备的开/关以及设备的操作模式。传统上,设备中的接收机只能解析信号的内容,而不能确定信号的到达方向。由于遥控器信号的到达方向通常表示用户所在的方向,因此,如果能够确定信号到达方向,则能够针对用户所在的方向提供特定功能,从而改善用户体验。 [0005] 然而,通常遥控器无法检测其相对于接收机的位置,因而遥控器信号并不携带表示其位置或方位的信息。现有技术中的其他定位方法,如超声波方法,尺寸较大,成本较高,并且具有较高功耗,这限制了其在电子设备和家电中的应用。 [0006] 因此,需要一种用于确定信号(例如但不限于遥控器信号)的到达方向的改进方案。 发明内容[0007] 本发明的目的是提供一种用于确定信号的到达方向的装置,以解决上述问题中的至少一个。 [0008] 根据本发明的第一方面,提供了一种确定信号的到达方向的装置,包括:多个接收单元,每个接收单元用于接收信号并获得接收信号强度;一个或多个挡板,设置在相邻接收单元之间,所述信号不能穿透挡板;以及到达方向确定单元,基于每个接收单元获得的接收信号强度和每个挡板与相邻接收单元之间的几何布置关系,确定所述信号的到达角度。 [0009] 优选地,所述多个接收单元包括:第一接收单元,沿第一方向具有第一长度,用于接收所述信号并获得第一接收信号强度;第二接收单元,沿第一方向与第一接收单元相邻,沿第一方向具有第二长度,并且与第一接收单元共面,用于接收所述信号并获得第二接收信号强度,所述一个或多个挡板包括:第一挡板,设置于第一和第二接收单元之间,与第一和第二接收单元所在的平面垂直,相对于所述平面具有预定高度,以及所述到达方向确定单元被配置为:基于第一接收信号强度、第二接收信号强度、第一长度、第二长度和预定高度,确定所述信号的到达方向。 [0010] 优选地,第一长度与第二长度相等。 [0011] 优选地,所述预定高度与所述第一长度或第二长度之比小于或等于[0012] 优选地,所述多个接收单元包括:第一接收单元,沿第一方向具有第一长度,沿第二方向具有第二长度,用于接收所述信号并获得第一接收信号强度,其中第一方向与第二方向垂直;第二接收单元,沿第一方向与第一接收单元相邻,沿第一方向具有第三长度,并且与第一接收单元共面,用于接收所述信号并获得第二接收信号强度;第三接收单元,沿第二方向与第一接收单元相邻,沿第二方向具有第四长度,并且与第一和第二接收单元共面,用于接收所述信号并获得第三接收信号强度;所述一个或多个挡板包括:第一挡板,设置于第一和第二接收单元之间,与第一、第二和第三接收单元所在的平面垂直,沿第二方向延伸至第三接收单元的第四长度处,相对于所述平面具有预定高度;第二挡板,设置于第一和第三接收单元之间,沿第一方向延伸至第二接收单元的第三长度处,与所述平面垂直,相对于所述平面具有所述预定高度,以及所述到达方向确定单元被配置为:基于第一接收信号强度、第二接收信号强度、第一长度、第三长度和所述预定高度,确定所述信号的到达方向沿第一方向的第一分量;基于第一接收信号强度、第三接收信号强度、第二长度、第四长度和所述预定高度,确定所述信号的到达方向沿第二方向的第二分量;基于第一分量和第二分量,确定所述信号的到达方向。 [0013] 优选地,第一长度与第三长度相等,第二长度与第四长度相等。 [0014] 优选地,第二接收单元沿第二方向的长度等于第二长度,第三接收单元沿第一方向的长度等于第一长度。 [0015] 优选地,所述多个接收单元包括:第一接收单元,沿第一方向具有第一长度,用于接收所述信号并获得第一接收信号强度;第二接收单元,沿第一方向与第一接收单元相邻,沿第一方向具有所述第一长度,并且与第一接收单元共面,用于接收所述信号并获得第二接收信号强度;第三接收单元,沿第一方向与第二接收单元相邻,沿第一方向具有所述第一长度,并且与第一和第二接收单元共面,用于接收所述信号并获得第三接收信号强度;所述一个或多个挡板包括:第一挡板,设置于第一和第二接收单元之间,与第一、第二和第三接收单元所在的平面成预定角度向第一接收单元倾斜,沿所述预定角度的方向具有预定长度;第二挡板,设置于第二和第三接收单元之间,与所述平面成所述预定角度向第三接收单元倾斜,沿所述预定角度的方向具有所述预定长度;以及所述到达方向确定单元被配置为:基于第一接收信号强度、第二接收信号强度、第三接收信号强度、所述第一长度、所述预定角度和所述预定长度,确定所述信号的到达方向。 [0016] 优选地,所述多个接收单元包括:第一接收单元,沿第一方向具有第一长度,用于接收所述信号并获得第一接收信号强度;第二接收单元,沿第一方向与第一接收单元相邻,沿第一方向具有所述第一长度,沿第二方向具有第二长度,并且与第一接收单元共面,用于接收所述信号并获得第二接收信号强度,其中第一方向与第二方向垂直;第三接收单元,沿第一方向与第二接收单元相邻,沿第一方向具有所述第一长度,并且与第一和第二接收单元共面,用于接收所述信号并获得第三接收信号强度;第四接收单元,沿第二方向与第二接收单元相邻,沿第二方向具有所述第二长度,并且与第二接收单元共面,用于接收所述信号并获得第四接收信号强度;第五接收单元,沿第二方向与第二接收单元相邻,相对于第四接收单元设置在第二接收单元的相对侧,沿第二方向具有所述第二长度,并且与第二接收单元共面,用于接收所述信号并获得第五接收信号强度;所述一个或多个挡板包括:第一挡板,设置于第一和第二接收单元之间,与第一、第二和第三接收单元所在的平面成预定角度向第一接收单元倾斜,沿所述预定角度的方向具有预定长度;第二挡板,设置于第二和第三接收单元之间,与所述平面成所述预定角度向第三接收单元倾斜,沿所述预定角度的方向具有所述预定长度;第三挡板,设置与第二和第四接收单元之间,与所述平面成所述预定角度向第四接收单元倾斜,沿所述预定角度的方向具有所述预定长度;第四挡板,设置与第二和第五接收单元之间,与所述平面成所述预定角度向第五接收单元倾斜,沿所述预定角度的方向具有所述预定长度;所述到达方向确定单元被配置为:基于第一接收信号强度、第二接收信号强度、第三接收信号强度、所述第一长度、所述预定角度和所述预定长度,确定所述信号的到达方向沿第一方向的第一分量;基于第二接收信号强度、第四接收信号强度、第五接收信号强度、所述第二长度、所述预定角度和所述预定长度,确定所述信号的到达方向沿第二方向的第二分量;基于第一分量和第二分量,确定所述信号的到达方向。 [0017] 优选地,所述信号是从遥控器发送的。 [0018] 根据本发明的第二方面,提供了一种电子或家电设备,包括:遥控器;根据上述第一方面的装置,用于确定从遥控器发送的信号的到达方向;以及控制器,根据所述装置确定的到达方向,控制所述设备的操作模式。 [0019] 优选地,所述设备是空调,所述控制器被配置为,根据所述装置确定的到达方向,控制空调设备的送风方向。 [0022] 通过下文结合附图的详细描述本发明的实施例,本发明的上述和其它特征将更为清晰,其中: [0023] 图1示出了根据本发明第一实施例的用于确定信号的到达方向的装置中的接收单元和挡板的截面图; [0024] 图2示出了根据本发明第二实施例的用于确定信号的到达方向的装置中的接收单元和挡板的俯视图; [0025] 图3(a)和(b)示出了根据本发明第三实施例的用于确定信号的到达方向的装置中的接收单元和挡板的截面图; [0026] 图4示出了根据本发明第四实施例的用于确定信号的到达方向的装置中的接收单元和挡板的俯视图; [0027] 图5示出了根据本发明的空调设备的框图。 具体实施方式[0028] 本发明提供了一种确定信号的到达方向的装置,包括:多个接收单元,每个接收单元用于接收信号并获得接收信号强度;一个或多个挡板,设置在相邻接收单元之间,所述信号不能穿透挡板;以及到达方向确定单元,基于每个接收单元获得的接收信号强度和每个挡板与相邻接收单元之间的几何布置关系,确定所述信号的到达角度。 [0029] 以下参照附图来描述本发明的实施例。在各个附图中,相同的参考标记用于表示相同或相似的部分。 [0030] 图1示出了根据本发明第一实施例的用于确定信号的到达方向的装置中的接收单元和挡板的截面图。 [0031] 如图1所示,该装置包括:第一接收单元11,沿x轴方向具有长度L11,用于接收信号并获得第一接收信号强度R11。该装置还包括:第二接收单元12,沿x轴方向与第一接收单元11相邻,沿x轴方向具有长度L12,并且与第一接收单元11共面,用于接收所述信号并获得第二接收信号强度R12。该装置还包括挡板13,设置于第一和第二接收单元11、12之间,与第一和第二接收单元11、12所在的平面垂直,相对于所述平面具有预定高度h。 [0032] 这里应注意,接收单元11和12是x-y平面上的平面接收器。图1所示的截面图未示出与x轴垂直的y轴方向的布置。为了便于描述,假定接收单元11和12以及挡板13沿y轴方向的长度相等,并假定接收单元11和12每单位面积对信号的接收灵敏度是均匀的,从而沿x轴方向每单位长度对信号的接收灵敏度是均匀的。因此,接收信号强度R11和R12分别表征了接收单元11和12沿x轴方向能够接收到信号的部分的长度。 [0033] 该装置还包括:到达方向确定单元(未示出),基于第一接收信号强度R11、第二接收信号强度R12、第一长度L11、第二长度L12和挡板的高度h,来确定信号的到达方向。 [0034] 具体地,到达方向确定单元如下确定到达方向,其中为了便于描述,假定L11=L12=L1,信号的到达方向以信号方向与图中竖直方向的夹角α来表示。 [0035] 如图1所示,a=h*tanα。接收单元11上接收到信号的部分的长度为L1一a。因此有: [0036] R11/R12=(L1-a)/L1=(L1-h*tanα)/L1 (1) [0037] 由此得到: [0038] [0039] 优选地,高度h与长度L1之比小于或等于 在这种情况下,该装置可以检测到±60°度范围内的夹角α。 [0040] 上述角度计算方法可以容易地扩展至L11不等于L12的情况,这里不再赘述。 [0041] 图2示出了根据本发明第二实施例的用于确定信号的到达方向的装置中的接收单元和挡板的俯视图。图2示出了将图1所示的布置扩展至x和y两个方向的情况。图2的布置使得该装置能够确定信号到达方向沿x方向的分量和沿y方向的分量,从而提供了对到达方向的更精确确定。 [0042] 如图2所示,该装置包括:第一接收单元21,沿x方向具有第一长度L21,沿y方向具有第二长度W21,用于接收信号并获得第一接收信号强度R21,其中x方向与y方向垂直。 [0043] 该装置还包括:第二接收单元22,沿x方向与第一接收单元21相邻,沿x方向具有第三长度L22,并且与第一接收单元21共面,用于接收所述信号并获得第二接收信号强度R22。 [0044] 该装置还包括:第三接收单元23,沿y方向与第一接收单元21相邻,沿y方向具有第四长度W23,并且与第一和第二接收单元21、22共面,用于接收所述信号并获得第三接收信号强度R23。 [0045] 该装置还包括:第一挡板24,设置于第一和第二接收单元21、22之间,与第一、第二和第三接收单元所在的平面(x-y平面)垂直,沿y方向延伸至与第三接收单元24对齐,相对于x-y平面具有预定高度h。 [0046] 该装置还包括:第二挡板25,设置于第一和第三接收单元21、23之间,沿x方向延伸至与第二接收单元22对齐,与x-y平面垂直,相对于x-y平面具有预定高度h。 [0047] 该装置还包括:到达方向确定单元(未示出)。到达方向确定单元基于第一接收信号强度R21、第二接收信号强度R22、第一长度L21、第三长度L23和高度h,确定所述信号的到达方向沿x方向的第一分量α1。到达方向确定单元还基于第一接收信号强度R21、第三接收信号强度R23、第二长度W21、第四长度W23和高度h,确定所述信号的到达方向沿第二方向的第二分量α2。 [0048] 具体地,为了便于说明,假定L21=L23=L2,W21=W23=W2;并假定第二接收单元22沿y方向的长度等于W21,第三接收单元23沿x方向的长度等于L21(换言之,第一、第二、第三接收单元的几何尺寸完全相同)。将上述参数代入等式(2),得到: [0049] [0050] [0051] 到达方向确定单元基于第一分量α1和第二分量α2,确定所述信号的到达方向。 [0052] 图3(a)和(b)示出了根据本发明第三实施例的用于确定信号的到达方向的装置中的接收单元和挡板的截面图。图3(a)示出了当α>90°-β时的情况;图3(b)示出了当0°<α<90°-β时的情况,其中β将在以下描述。与图1类似,图3(a)和(b)中未示出y轴方向的布置。 [0053] 如图3(a)和(b)所示,该装置包括:第一接收单元31,沿x方向具有第一长度L3,用于接收信号并获得第一接收信号强度R31。 [0054] 该装置还包括:第二接收单元32,沿x方向与第一接收单元31相邻,沿x方向具有长度L3,并且与第一接收单元31共面,用于接收所述信号并获得第二接收信号强度R32。 [0055] 该装置还包括:第三接收单元33,沿x方向与第二接收单元32相邻,沿x方向具有长度L3,并且与第一和第二接收单元31、32共面,用于接收所述信号并获得第三接收信号强度R33。 [0056] 该装置还包括:第一挡板34,设置于第一和第二接收单元31、32之间,与第一、第二和第三接收单元所在的平面成预定角度β向第一接收单元31倾斜,沿所述预定角度的方向具有预定长度l。 [0057] 该装置还包括:第二挡板35,设置于第二和第三接收单元32、33之间,与所述平面成预定角度β向第三接收单元33倾斜,沿所述预定角度的方向具有预定长度l。 [0058] 该装置还包括:到达方向确定单元,基于第一接收信号强度R31、第二接收信号强度R32、第三接收信号强度R33、长度L、预定角度β和预定长度l,确定所述信号的到达方向。 [0059] 具体地,到达方向确定单元如下确定到达方向: [0060] 首先,如图3(a)所示,第二接收单元32上接收到信号的部分的长度为L3+m-n,其中m=l*cosβ,n=l*sinβ*tanα。 [0061] 同时,第一接收单元31上接收到信号的部分的长度为L3一m-n;第三接收单元33上接收到信号的部分的长度为L3。 [0062] 因此有: [0063] [0064] 从而: [0065] [0066] 其中 [0067] 另外,如图3(b)所示,第二接收单元32上接收到信号的部分的长度为L3,第一接收单元31上接收到信号的部分的长度为L3一m-n;第三接收单元33上接收到信号的部分的长度为L3-m+n,其中m=l*cosβ,n=l*sinβ*tanα。 [0068] 因此有: [0069] [0070] 从而: [0071] [0072] 其中 [0073] 根据等式(6)和(8),到达方向确定单元可以确定方向角度α。 [0074] 图4示出了根据本发明第四实施例的用于确定信号的到达方向的装置中的接收单元和挡板的俯视图。图4示出了将图3所示的布置扩展至x和y两个方向的情况。图4的布置使得该装置能够确定信号到达方向沿x方向的分量和沿y方向的分量,从而提供了对到达方向的更精确确定。 [0075] 如图5所示,该装置包括:第一接收单元41,沿x方向具有第一长度L4,用于接收信号并获得第一接收信号强度R41。 [0076] 该装置还包括:第二接收单元42,沿x方向与第一接收单元41相邻,沿x方向具有长度L4,沿y方向具有第二长度W4,并且与第一接收单元41共面,用于接收所述信号并获得第二接收信号强度R42,其中x方向与y方向垂直。 [0077] 该装置还包括:第三接收单元43,沿x方向与第二接收单元42相邻,沿x方向具有长度L4,并且与第一和第二接收单元共面,用于接收所述信号并获得第三接收信号强度R43。 [0078] 该装置还包括:第四接收单元44,沿y方向与第二接收单元42相邻,沿y方向具有长度W4,并且与第二接收单元42共面,用于接收所述信号并获得第四接收信号强度R44。 [0079] 该装置还包括:第五接收单元45,沿y方向与第二接收单元42相邻,相对于第四接收单元44设置在第二接收单元42的相对侧,沿y方向具有长度W4,并且与第二接收单元42共面,用于接收所述信号并获得第五接收信号强度R45。 [0080] 该装置还包括:第一挡板46,设置于第一和第二接收单元41、42之间,与第一、第二和第三接收单元所在的平面(x-y平面)成预定角度(如上述角度β)向第一接收单元41倾斜,沿所述预定角度的方向具有预定长度(如上述长度l)。 [0081] 该装置还包括:第二挡板47,设置于第二和第三接收单元42、43之间,与x-y平面成所述预定角度β向第三接收单元43倾斜,沿所述预定角度的方向具有所述预定长度l。 [0082] 该装置还包括:第三挡板48,设置与第二和第四接收单元42、44之间,与x-y平面成所述预定角度β向第四接收单元44倾斜,沿所述预定角度的方向具有所述预定长度l。 [0083] 该装置还包括:第四挡板49,设置与第二和第五接收单元42、45之间,与x-y平面成所述预定角度β向第五接收单元45倾斜,沿所述预定角度的方向具有所述预定长度l。 [0084] 该装置还包括:到达方向确定单元基于第一接收信号强度R41、第二接收信号强度R42、第三接收信号强度R43、第一长度L4、所述预定角度β和所述预定长度l,确定所述信号的到达方向沿第一方向的第一分量α1。 [0085] 具体地,到达方向确定单元可以将R41、R42、R43、L4、β和1代入上述等式(6)和(8),其中R41、R42、R43、L4分别代替R31、R32、R33、L3,从而计算得到α1。 [0086] 到达方向确定单元基于第二接收信号强度R42、第四接收信号强度R44、第五接收信号强度R45、第二长度W4、所述预定角度β和所述预定长度l,确定所述信号的到达方向沿第二方向的第二分量α2。 [0087] 具体地,到达方向确定单元可以将R42、R44、R45、W4、β和1代入上述等式(6)和(8),其中R44、R42、R45、W4分别代替R31、R32、R33、L3,从而计算得到α2。 [0088] 到达方向确定单元基于第一分量α1和第二分量α2,确定所述信号的到达方向。 [0089] 在上述实施例中,信号可以是从遥控器发送的。然而本领域技术人员可以认识到,本发明不限于遥控器信号,还可适用于其他的信号源。 [0090] 图5示出了根据本发明的空调设备的框图。该空调设备包括:遥控器51;装置52,用于确定从遥控器51发送的信号的到达方向;以及控制器53,根据所述装置52确定的到达方向,控制空调设备的送风方向。 [0091] 具体地,装置52可以根据以上结合图1至4描述的任一装置来配置,以确定信号的到达方向。 [0092] 控制器53可以控制空调设备向装置52所确定的方向送风,也可以控制空调设备不向装置52所确定的方向送风。 [0093] 根据以上工作原理,本发明可以适用于游戏机控制器,电视机遥控装置,智能三脚架云台,遥控灯具等一切可以通过控制方向来优选工作模式的装置。 |