确定信号的到达方向的装置

申请号 CN201410180494.6 申请日 2014-04-25 公开(公告)号 CN105093170A 公开(公告)日 2015-11-25
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,所述多个接收单元共面,其中每个接收单元用于接收信号并获得接收信号强度; 挡板 ,设置所述多个接收单元之一上方,与所述多个接收单元所在平面平行,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以及挡板与每个接收单元之间的几何布置关系,确定所述信号的到达方向。
权利要求

1.一种确定信号的到达方向的装置,包括:
多个接收单元,所述多个接收单元共面,其中每个接收单元用于接收信号并获得接收信号强度;
挡板,设置所述多个接收单元之一上方,与所述多个接收单元所在平面平行,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以及挡板与每个接收单元之间的几何布置关系,确定所述信号的到达方向。
2.根据权利要求1所述的装置,其中
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,用于接收所述信号并获得第二接收信号强度,
所述挡板设置在第二接收单元上方预定高度处,沿第一方向具有第二长度,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、第一长度、第二长度和预定高度,确定所述信号的到达方向。
3.根据权利要求2所述的装置,其中,第一长度与第二长度相等。
4.根据权利要求1所述的装置,其中:
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,沿第一方向具有第一长度,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,相对于第一接收单元设置在第二接收单元的相对侧,沿第一方向具有第一长度,
用于接收所述信号并获得第三接收信号强度;
所述挡板设置在第二接收单元上方预定高度处,沿第一方向具有第一长度;
所述到达方向确定单元被配置为:
基于第一接收信号强度和第三接收信号强度之一、以及第二接收信号强度、第一长度和预定高度,确定所述信号的到达方向。
5.根据权利要求1所述的装置,其中:
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,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,相对于第一接收单元设置在第二接收单元的相对侧,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,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,用于接收所述信号并获得第五接收信号强度;
所述挡板设置在第二接收单元上方预定高度处,沿第一方向具有第一长度,沿第二方向具有第二长度;
所述到达方向确定单元被配置为:
基于第一接收信号强度和第三接收信号强度之一、以及第二接收信号强度、所述第一长度、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;
基于第四接收信号强度和第五接收信号强度之一、以及第二接收信号强度、所述第二长度、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。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置,其中,所述信号是从遥控器发送的。
7.一种电子或家电设备,包括:
遥控器;
根据权利要求1至6中任一项所述的装置,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。
8.根据权利要求7所述的设备,其中,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,控制空调设备的送方向。
9.一种确定信号源的位置的设备,包括:
第一确定单元,包括根据权利要求1-6中任一项所述的装置,用于确定从信号源发送的信号的第一到达方向;
第二确定单元,包括根据权利要求1-6中任一项所述的装置,用于确定从信号源发送的信号的第二到达方向;
位置确定单元,基于第一到达方向和第二到达方向,确定信号源的位置。
10.一种游戏设备,包括:
根据权利要求9所述的设备,用于确定信号源的位置,所述信号源设置在显示器处;
控制单元,基于所确定的信号源的位置,控制在显示器中显示的游戏对象。

说明书全文

确定信号的到达方向的装置

技术领域

[0001] 本发明总体上涉及信号处理,具体地,涉及一种确定信号的到达方向的装置。

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。遥控器的主要功能是控制设备的开/关和操作等等。传统上,设备中的接收机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。
[0003] 例如,专利文献JP2001197577公开了一种检测红外遥控器的发射机和接收机之间的相对位置关系的方法。遥控器接收机具有两个以上的光接收装置,接收红外调制脉冲信号。每个光接收装置具有由光接收单元组成的光接收面,光接收单元布置为二维矩阵的形式。光接收装置响应于接收光的强度来输出检测信号,以标识光接收面上的调制脉冲信号的光接收位置。解调装置从光接收装置接收检测信号,以解调调制脉冲信号。位置检测装置接收每个光接收装置的调制脉冲的光接收位置,并根据三测量原理来计算遥控器发射机的相对位置。
[0004] 然而,该方法需要多个系统和多个接收机,并且不易控制接收机的相对位置,从而可能对结果产生不利影响。
[0005] 例如,专利文献CN1727131A公开了一种呼叫移动机器人的方法。在遥控器上安装发生器,当呼叫信号由用户输入时产生用于呼叫移动机器人的RF信号和红外信号。在移动机器人上安装控制器,当接收RF信号时,基于接收红外信号的红外接收机的位置来计算遥控器的方向,以计算的方向转动机器人,然后使机器人直线前进。当用户从特定位置呼叫移动机器人时,移动机器人能够自己移动到特定位置,从而增强了用户的便利。
[0006] 然而,该方法需要大量接收机安装在移动机器人的不同位置,并且不适于位置固定的设备。
[0007] 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

[0008] 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。
[0009] 根据本发明的第一方面,一种确定信号的到达方向的装置,包括:多个接收单元,所述多个接收单元共面,其中每个接收单元用于接收信号并获得接收信号强度;挡板,设置所述多个接收单元之一上方,与所述多个接收单元所在平面平行,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以及挡板与每个接收单元之间的几何布置关系,确定所述信号的到达方向。
[0010] 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,用于接收所述信号并获得第二接收信号强度,所述挡板设置在第二接收单元上方预定高度处,沿第一方向具有第二长度,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、第一长度、第二长度和预定高度,确定所述信号的到达方向。
[0011] 优选地,第一长度与第二长度相等。
[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,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,沿第一方向具有第一长度,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,相对于第一接收单元设置在第二接收单元的相对侧,沿第一方向具有第一长度,用于接收所述信号并获得第三接收信号强度;所述挡板设置在第二接收单元上方预定高度处,沿第一方向具有第一长度,所述到达方向确定单元被配置为:基于第一接收信号强度和第三接收信号强度之一、以及第二接收信号强度、第一长度和预定高度,确定所述信号的到达方向。
[0013] 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,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,相对于第一接收单元设置在第二接收单元的相对侧,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,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,用于接收所述信号并获得第五接收信号强度;所述挡板设置在第二接收单元上方预定高度处,沿第一方向具有第一长度,沿第二方向具有第二长度;所述到达方向确定单元被配置为:基于第一接收信号强度和第三接收信号强度之一、以及第二接收信号强度、所述第一长度、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;基于第四接收信号强度和第五接收信号强度之一、以及第二接收信号强度、所述第二长度、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。
[0014] 优选地,所述信号是从遥控器发送的。
[0015] 根据本发明的第二方面,提供了一种电子或家电设备,包括根据上述第一方面的确定信号的到达方向的装置。
[0016] 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,控制空调设备的送方向。
[0017] 根据本发明的第三方面,提供了一种确定信号源的位置的设备,包括:第一确定单元,包括根据上述第一方面的装置,用于确定从信号源发送的信号的第一到达方向;第二确定单元,包括根据上述第一方面的的装置,用于确定从信号源发送的信号的第二到达方向;位置确定单元,基于第一到达方向和第二到达方向,确定信号源的位置。
[0018] 根据本发明的第四方面,提供了一种游戏设备,包括:根据上述第三方面的设备,用于确定信号源的位置,所述信号源设置在显示器处;控制单元,基于所确定的信号源的位置,控制在显示器中显示的游戏对象。
[0019] 根据本发明的实施例,能够以较低的成本和简单的结构实现检测信号的到达方向。当应用于家电中时,能够检测遥控器信号的到达方向,并提供与到达方向相应的操作模式,从而改善用户体验。附图说明
[0020] 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:
[0021] 图1(a)和1(b)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;
[0022] 图2(a)和2(b)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截面图;
[0023] 图3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立体图;
[0024] 图4示出了根据本发明的空调设备的框图
[0025] 图5示出了根据本发明的确定信号源的位置的设备的框图;以及[0026] 图6示出了根据本发明的游戏设备的框图。

具体实施方式

[0027] 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,所述多个接收单元共面,其中每个接收单元用于接收信号并获得接收信号强度;挡板,设置所述多个接收单元之一上方,与所述多个接收单元所在平面平行,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以及挡板与每个接收单元之间的几何布置关系,确定所述信号的到达方向。
[0028] 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。
[0029] 图1(a)和1(b)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。
[0030] 如图1(a)和1(b)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,用于接收所述信号并获得第二接收信号强度R12。第一接收单元11和第二接收单元12共面。该装置还包括挡板13,挡板13设置在第二接收单元12上方预定高度h1处,与接收单元11和12所在平面平行,沿x轴方向具有长度L13,这里L13=L12。所述信号不能穿透挡板。
[0031] 这里应注意,接收单元11和12共面,均是x-y平面上的平面接收器。图1(a)和1(b)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。
[0032] 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和预定高度h1,确定信号的到达方向。
[0033] 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=L13=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。
[0034] 这里,图1(a)示出了两个接收单元11和12均被挡板部分遮挡的情况,图1(b)示出了两个接收单元11和12之一(例如接收单元11)未被挡板遮挡的情况。
[0035] 如图1(a)所示,a=h1*tan(α)。接收单元11上接收到信号的部分的长度为L1-a;接收单元12上接收到信号的部分的长度为a。因此有:
[0036] R11/R12=(L1-a)/a=[L1-h1*tan(α)]/h1*tan(α) (1)
[0037] 为了表述方便,记R11/R12=r1,由此得到:
[0038]
[0039] 如图1(b)所示,b=h1*tan(α)。接收单元11上接收到信号的部分的长度为L1;接收单元12上接收到信号的部分的长度为b。因此有:
[0040] R11/R12=L1/b=L1/h1*tan(α) (3)
[0041] 为了表述方便,记R11/R12=r1,由此得到:
[0042]
[0043] 上述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。
[0044] 图2(a)和2(b)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截面图。
[0045] 如图2(a)和2(b)所示,该装置包括:第一接收单元21,沿x轴方向具有长度L21,用于接收所述信号并获得第一接收信号强度R21。该装置还包括:第二接收单元22,沿x轴方向与第一接收单元21相邻,沿x轴方向具有长度L22,用于接收所述信号并获得第二接收信号强度R22。该装置还包括:第三接收单元23,沿x轴方向与第二接收单元22相邻,相对于第一接收单元21设置在第二接收单元22的相对侧,沿x轴方向具有长度L23,用于接收所述信号并获得第三接收信号强度R23。接收单元21、22、23共面。该装置还包括:挡板24,设置在第二接收单元22上方预定高度h2处,与接收单元21、22、23所在平面平行,沿x方向具有长度L24。所述信号不能穿透挡板。
[0046] 这里应注意,接收单元21、22、23共面,均是x-y平面上的平面接收器。图2(a)和2(b)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21、
22、23以及挡板24沿y轴方向的长度相等,并假定接收单元21、22、23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R21、R22、R23分别表征了接收单元21、22、23沿x轴方向能够接收到信号的部分的长度。
[0047] 这里,为了便于描述,假定L21=L22=L23=L24=L2,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。
[0048] 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R21和第三接收信号强度R23之一、以及第二接收信号强度R22、长度L2和预定高度h2,确定所述信号的到达方向。
[0049] 这里,图2(a)示出了接收单元21和22均被挡板部分遮挡而接收单元23未被遮挡的情况,图2(b)示出了接收单元22和23均被挡板部分遮挡而接收单元21未被遮挡的情况。
[0050] 如图2(a)所示,c=h2*tan(α)。接收单元22上接收到信号的部分的长度为c;接收单元23上接收到信号的部分的长度为L2。因此有:
[0051] R23/R22=L2/c=L2/h2*tan(α) (5)
[0052] 为了表述方便,记R23/R22=r2,由此得到:
[0053]
[0054] 如图2(b)所示,d=h2*tan(α)。接收单元21上接收到信号的部分的长度为L2;接收单元22上接收到信号的部分的长度为d。因此有:
[0055] R21/R22=L2/d=L2/h2*tan(α) (7)
[0056] 为了表述方便,记R21/R22=r3,由此得到:
[0057]
[0058] 上述计算方法可以容易地扩展至L21、L22、L23不相等的情况,这里不再赘述。
[0059] 图3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立体图。图3示出了将图2所示的布置扩展至x和y两个方向的情况。图3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。
[0060] 如图3所示,该装置包括:第一接收单元31,沿x轴方向具有长度L3,用于接收所述信号并获得第一接收信号强度R31。该装置还包括:第二接收单元32,沿x轴方向与第一接收单元31相邻,沿x轴方向具有长度L3,沿y轴方向具有长度W3,用于接收所述信号并获得第二接收信号强度R32,其中x轴方向与y轴方向垂直。该装置还包括:第三接收单元33,沿x轴方向与第二接收单元32相邻,沿x轴方向具有长度L3,相对于第一接收单元31设置在第二接收单元32的相对侧,用于接收所述信号并获得第三接收信号强度R33。该装置还包括:第四接收单元34,沿y轴方向与第二接收单元32相邻,沿y轴方向具有长度W3,用于接收所述信号并获得第四接收信号强度R34。该装置还包括:第五接收单元35,沿y轴方向与第二接收单元32相邻,相对于第四接收单元34设置在第二接收单元32的相对侧,沿y轴方向具有长度W3,用于接收所述信号并获得第五接收信号强度R35。这里,接收单元
31、32、33、34、35共面。
[0061] 该装置还包括:挡板36,设置在第二接收单元32上方预定高度h3处,与接收单元31、32、33、34、35所在的平面平行,沿x轴方向具有长度L3,沿y轴方向具有长度W3。优选地,接收单元31、32、33、34、35和挡板36具有完全相同的几何形状。
[0062] 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R31和第三接收信号强度R33之一、以及第二接收信号强度R32、长度L3、预定高度h3,确定所述信号的到达方向沿x方向的第一分量α1。
[0063] 具体地,到达方向确定单元可以将R33、R32、L3、h3代入上述等式(5)和(6),其中R33、R32、L3、h3分别代替R23、R22、L2、h2,从而计算得到α1。
[0064] 备选地,到达方向确定单元可以将R31、R32、L3、h3代入上述等式(7)和(8),其中R31、R32、L3、h3分别代替R21、R22、L2、h2,从而计算得到α1。
[0065] 到达方向确定单元还基于第四接收信号强度R34和第五接收信号强度R35之一、以及第二接收信号强度R32、长度W3、预定高度h3,确定所述信号的到达方向沿y方向的第二分量α2。
[0066] 具体地,到达方向确定单元可以将R34、R32、L3、h3代入上述等式(5)和(6),其中R34、R32、L3、h3分别代替R23、R22、L2、h2,从而计算得到α2。
[0067] 备选地,到达方向确定单元可以将R35、R32、L3、h3代入上述等式(7)和(8),其中R35、R32、L3、h3分别代替R21、R22、L2、h2,从而计算得到α2。
[0068] 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。
[0069] 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。
[0070] 图4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41;装置42,用于确定从遥控器41发送的信号的到达方向;以及控制器43,根据所述装置42确定的到达方向,控制空调设备的送风方向。
[0071] 具体地,装置42可以根据以上结合图1至3描述的任一装置来配置,以确定信号的到达方向。
[0072] 控制器43可以控制空调设备向装置42所确定的方向送风,也可以控制空调设备不向装置42所确定的方向送风。
[0073] 图5示出了根据本发明的确定信号源的位置的设备50的框图。设备50与信号源54一起使用。设备50包括:第一确定单元51,用于确定从信号源54发送的信号的第一到达方向;第二确定单元52,用于确定从信号源54发送的信号的第二到达方向。
[0074] 这里,第一确定单元51和第二确定单元52中的每一个可以包括根据以上结合图1至3描述的任一装置。
[0075] 设备50还包括:位置确定单元53,基于第一到达方向和第二到达方向,确定信号源54的位置。这里,位置确定单元53可以使用三角测量方法来定位信号源54。
[0076] 图6示出了根据本发明的游戏设备60的框图。游戏设备60可以是用于体感游戏的游戏控制器(例如手柄)。游戏设备60可以与信号源64一起使用。信号源64可以设置在显示器处。
[0077] 游戏设备60包括位置确定设备61,用于确定信号源64的位置。位置确定设备61可以根据以上结合图5描述的设备50来配置。
[0078] 游戏设备60还包括:控制单元62,基于所确定的信号源64的位置,控制在显示器中显示的游戏对象(例如控制游戏对象的运动、旋转等等)。
[0079] 尽管以上已经结合本发明的优选实施例示出了本发明,但是本领域的技术人员将会理解,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以对本发明进行各种修改、替换和改变。因此,本发明不应由上述实施例来限定,而应由所附权利要求及其等价物来限定。
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