專利名稱：定位表面上的沖擊的方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及定位表面上的沖擊的方法以及實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備。
特別地，本發(fā)明涉及對具有至少NSENS個聲傳感器的物體的表面上的沖擊進(jìn)行定位的方法，形成聲接口的所述物體可以由單片制成，也可由多個物體組合在一起或至少相互接觸而成，NSENS為大于等于2的自然數(shù)。
其中-由上述沖擊在物體中產(chǎn)生的聲波的NSENS個信號ski(t)分別由傳感器感知，i為1到NSENS之間的表示相應(yīng)的傳感器的系數(shù)，-對于系數(shù)j所對應(yīng)的每個參考點(diǎn)，計(jì)算至少一個確認(rèn)參數(shù)，所述確認(rèn)參數(shù)代表復(fù)相位的至少一個互相關(guān)(intercorrelation)，所述復(fù)相位代表所述信號ski(t)以及參考信號rji(t)，每個參考信號rji(t)對應(yīng)當(dāng)沖擊作用于該表面的NREF個參考點(diǎn)中的參考點(diǎn)j時所產(chǎn)生的由傳感器i接收到的信號，NREF為大于等于1的自然數(shù)，，j為1到NREF之間的一個系數(shù)，-通過對所述確認(rèn)參數(shù)應(yīng)用至少一個確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而確定至少一個盡可能接近沖擊點(diǎn)的參考點(diǎn)來定位所述沖擊。
背景技術(shù)：
文檔WO-A-03/107261描述了一個已經(jīng)全部滿足要求的方法實(shí)例。本發(fā)明的主要目的是進(jìn)一步優(yōu)化該方法，特別是實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定和可靠的信號處理。

發(fā)明內(nèi)容
因此，根據(jù)本發(fā)明，相關(guān)類型的方法的特征在于，所述確認(rèn)參數(shù)代表至少一個互相關(guān)
PRODkji1i2...i2p(ω)=φSki1(ω)φRji1(ω)*φSki2(ω)*φRji2(ω)···φSki2p(ω)φRji2p(ω),]]>其中，-φSki(ω)是Ski(ω)的復(fù)相位，i＝i1，i2，...i2p，-φRji(ω)是Rji(ω)的復(fù)相位，i＝i1，i2，...i2p，-*代表卷積算子，當(dāng)i＝i2m時作用于φSki(ω)，當(dāng)i＝i2m-1時作用于φRji(ω)，m為1到p之間的整數(shù)，-Ski(ω)是ski(t)的傅立葉變換，-Rji(ω)是rji(t)的傅立葉變換，-p為小于等于NSENS/2的非零自然數(shù)，-i1，i2，...i2p是2p個在1和NSENS之間的系數(shù)，指示2p個傳感器。
在上述規(guī)定下所獲得的定位沖擊的方法十分可靠，特別是由于上述的互相關(guān)不依賴于沖擊的類型和傳感器的響應(yīng)。
在本發(fā)明的不同具體實(shí)施方式
中，如果需要的話，還會用到下列標(biāo)準(zhǔn)中的一個或多個-該方法包括計(jì)算互相關(guān)prodkji1i2...i2p(t)這一步驟，以及對該互相關(guān)進(jìn)行反傅立葉變換的步驟，以得到時間函數(shù)prodkji1i2...i2p(t)，由該時間函數(shù)可計(jì)算出確認(rèn)參數(shù)；-互相關(guān)PRODkji1i2...i2p(ω)在進(jìn)行反傅立葉變換之前要先歸一化(Standarize)；-對于每個參考點(diǎn)j，需要計(jì)算相似(resemblance)函數(shù)Vkj(t)，由●prodkji1i2...i2p(t)，●或多個函數(shù)prodkji1i2...i2p(t)的線性組合(特別是平均值)，所述多個函數(shù)prodkji1i2...i2p(t)對應(yīng)NSENS個傳感器中的多個具有2p個傳感器的子集。
-NSENS是偶數(shù)，Vkj(t)與prodkji1i2...i2p(t)成比例，此處，p＝NSENS/2；-NSENS＝3，且，對于每個參考點(diǎn)j，需要計(jì)算相似性函數(shù)Vkj(t)，由●Vkj(t)＝a3·[prodkj12(t)+prodkj23(t)]，●Vkj(t)＝b3·[prodkj12(t)+prodkj23(t)+prodkj13(t)]中選取。
a3和b3是常數(shù)；-a3＝1/2且b3＝1/3；-NSENS＝4，且對于每個參考點(diǎn)j，需要計(jì)算相似性函數(shù)Vkj(t)，由●Vkj(t)＝a4·prodkj1234(t)，●Vkj(t)＝b4·[prodkj12(t)+prodkj34(t)]，●Vkj(t)＝c4·[prodkj12(t)+prodkj23(t)+prodkj34(t)+prodkj14(t)]，中選取，a4，b4和c4是常數(shù)；-a4＝1，b3＝1/2，c4-1/4；-確認(rèn)參數(shù)由●MAXIMUM0j＝|Vkj(t＝0)|，●MAXIMUM1j＝Max|Vkj(t)|，●CONTRAST1j=Max(MAXIMUM0j)(ΣjMAXIMUM1j-Max(MAXIMUM1j))/(NREF-1)]]>●ENERGY＝∑i(∑t[ski(t)]2)；中選取，-在粗略對應(yīng)于沖擊作用的t＝0時刻，只計(jì)算Vkj(t)，作為PRODkji1i2...i2p(ω)的實(shí)部，MAXIMUM0j作為確認(rèn)參數(shù)。
-至少用到一個確定標(biāo)準(zhǔn)，由下列標(biāo)準(zhǔn)中選出●CONTRAST1j＞THRESHOLD1，其中THRESHOLD1＞1，●CONTRAST1j＞THRESHOLD1且MAXIMUM0j/MAXIMUM1jNOISE＞THRESHOLD2，其中THRESHOLD2＞1，MAXIMUM1jNOISE對應(yīng)于先前處理的信號的參數(shù)MAXIMUM1j，且并不導(dǎo)致確認(rèn)，●MAXIMUM0j＞THRESHOLD3，其中THRESHOLD3＞0，且MAXIMUM0j/MAXIMUM0jNOISE＞THRESHOLD4，且THRESHOLD4＞1，MAXIMUM0jNOISE對應(yīng)于先前處理的信號的參數(shù)MAXIMUM1j，且并不導(dǎo)致確認(rèn)，●MAXIMUM0j/Average(MAXIMUM0jNOISE)＞THRESHOLD5，其中THRESHOLD5＞1，
●ENERGY/ENERGYNOISE＞THRESHOLD6，其中THRESHOLD6＞1，ENERGYNOISE對應(yīng)于先前處理的信號的參數(shù)ENERGY，且并不導(dǎo)致確認(rèn)；-，參考信號由理論上預(yù)先確定。
-不經(jīng)訓(xùn)練階段，參考信號用于該物體；-事先在與該物體等同的參考設(shè)備上學(xué)習(xí)該參考信號，然后該參考信號不經(jīng)訓(xùn)練階段直接作用于該物體。
此外，發(fā)明也涉及到特別地適于實(shí)現(xiàn)上述方法的設(shè)備。


通過以下結(jié)合附圖對非限定性實(shí)施例所作描述，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)勢將更為明顯。
-圖1為一個設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
的方法的典型的包括聲接口的設(shè)備的透視圖；-圖2是圖1所示設(shè)備的框圖。
在不同的圖中，相同的附圖標(biāo)記代表相同或類似的要素。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的設(shè)備，包括，例如-微機(jī)中央處理單元2，-連接到所述中央處理單元2的屏幕3，-一個立體物體5，在其上中央處理單元2可以確定沖擊的位置，具體解釋如下。
物體5可以為任何類型(桌子、架子、窗格、墻、門、窗、電腦屏幕、顯示面板、交互式終端、玩具、汽車儀表盤、座位靠背、地板、車輛減震裝置，等等)，其中，可以通過在其表面9上產(chǎn)生沖擊來傳播聲波(尤其是拉姆波)，具體解釋如下。
至少2個聲傳感器6固定在物體5上，所述聲傳感器還通過電纜8或其他傳輸途徑(無線電，紅外或其他)連接到例如中央處理單元2的麥克風(fēng)輸入7，使得上述聲波可被捕獲并傳輸?shù)皆撝醒胩幚韱卧?。下文的術(shù)語NSENS用來指代傳感器的數(shù)目，每個傳感器由從1到NSENS的系數(shù)i來標(biāo)識。
所述聲傳感器6可以是，如，壓電傳感器，或其他(比如，電容傳感器、磁致伸縮傳感器、電磁傳感器、聲速表、光傳感器[激光干涉儀，激光振動儀，等等]，等)。他們可以設(shè)計(jì)用于測量，例如，在物體5中由于聲波的傳播而產(chǎn)生的運(yùn)動的振幅，甚至是上述運(yùn)動的速度或加速度，或者甚至有壓力傳感器來測量在物體5中由于聲波的傳播而產(chǎn)生的壓力的變化。
為使中央處理單元2能夠定位表面9上的沖擊，當(dāng)表面9的參考點(diǎn)10中一定數(shù)量NREF個參考點(diǎn)(由從1到NREF不同系數(shù)來標(biāo)記)處產(chǎn)生沖擊時，傳感器i接收到信號首先被確定。在圖1所示的例子中，表面9以鍵盤的形式形成了聲接口，如果有必要，可以用記號來標(biāo)記形成參考點(diǎn)10的區(qū)域，從而為該等區(qū)域和與之相關(guān)聯(lián)的信息劃界。
因此，該方法的第一階段可為訓(xùn)練步驟，在此期間，在表面9的參考點(diǎn)j處產(chǎn)生沖擊。
這些沖擊可以通過利用任何工具(包括人身體的一部分，比如指甲)持續(xù)地對參考點(diǎn)j進(jìn)行激勵來產(chǎn)生，有利地，可利用接觸面不隨時間改變的工具。所述沖擊的作用力，例如，可與表面9垂直，或朝向一個固定的方向。
對于每個沖擊，脈沖響應(yīng)將由傳感器6檢測并存儲在中央處理單元2構(gòu)成所謂參考信號的一個庫，表示為rji(t)(在參考點(diǎn)j處由傳感器i檢測到的參考信號)，共有NSENS·NREF個參考信號。
作為一個變化例，參考信號由理論上事先確定。如果合適的話，所述參考信號不經(jīng)訓(xùn)練階段而直接與所述物體5一起使用。
根據(jù)另一個變化例，可事先在等同于物體5的參考設(shè)備上對參考信號進(jìn)行學(xué)習(xí)，然后，如果合適，不經(jīng)過學(xué)習(xí)階段而直接將該參考信號與該物體5一起使用。
參考信號rji(t)可以表示如下rji(t)＝ej(t)*hji(t)*mi(t) (1)其中ej(t)為激勵的作用力的時間函數(shù)，hji(t)為在參考點(diǎn)j處由傳感器i感知的信號脈沖響應(yīng)(格林函數(shù))，mi(t)為傳感器i的脈沖響應(yīng)，*代表時域卷積算子通過變換到頻域，等式(1)變?yōu)镽ji(ω)＝Ej(ω)Hji(ω)Mi(ω) (2)其中，Ej(ω)為ej(t)的傅立葉變換，Hji(ω)為hji(t)的傅立葉變換，Mi(ω)為mi(t)的傅立葉變換，經(jīng)過訓(xùn)練步驟，設(shè)備1可以用來定位在表面9的點(diǎn)k處產(chǎn)生的任何沖擊。被傳感器i新探測到的以ski(t)表示的NSENS個信號，可以與先前存儲的參考信號rji(t)進(jìn)行比較，以確定沖擊作用點(diǎn)k是否對應(yīng)于已知參考點(diǎn)j.
這樣，作為NSENS個信號ski(t)的傅立葉變換的ski(ω)將最先被確定，隨后確定新信號Ski(ω)的指數(shù)相位與信號Rji(ω)*的相位的乘積Mkji(系數(shù)i對應(yīng)傳感器的號碼，而*號代表復(fù)數(shù)共軛)。為了簡化表示，我們在下文中使用前綴φ表示復(fù)變量的指數(shù)相位，如，φSki(ω)是Ski(ω)的指數(shù)相位，φRji(ω)是Rji(ω)的指數(shù)相位。
每個乘積Mkji可以表示如下Mkji＝φSki(ω)φRji(ω)*(3)如果按照式(2)分解Ski(ω)和Rji(ω)，則，Ski(ω)＝Ek(ω)Hki(ω)Mi(ω)，且Rji(ω)＝Ej(ω)Hji(ω)Mi(ω)，于是，Mkji(ω)＝φEk(ω)φHki(ω)φMi(ω)φEj(ω)*φHji(ω)*φMi(ω)*(3’)接下來計(jì)算一個或多個相關(guān)乘積PRODkji1i2...i2p(ω)，通過對偶數(shù)2p個信號Mkji(ω)分別進(jìn)行相關(guān)操作。其中Mkji(ω)來自NSENS個傳感器中的i1，i2，...i2p共2p個傳感器(p是從1到NSENS/2間的整數(shù))PRODkji1i2...i2p(ω)=Mkji1(ω)Mkji2(ω)*··Mkji2p(ω)*···(4)]]>請注意，當(dāng)i＝i2m時，共軛算子*作用于Mkji(ω)φSki(ω)，m為1到p之間的整數(shù)。
如果推導(dǎo)公式4，假設(shè)φEk(ω)φEk(ω)*φEj(ω)φEj(ω)*＝1且φM1(ω)φM1(ω)*有φM2(ω)φM2(ω)*＝1，可得PRODkji1i2...i2p(ω)=φHji1(ω)*φHki1(ω)φHji2(ω)*φHki2(ω)···φHj2p(ω)*φHk2p(ω)···(4')]]>請注意，PRODkji1i2...i2p(ω)不依賴于激勵的類型或傳感器的響應(yīng)，這使得其成為在比較接收到的k點(diǎn)處產(chǎn)生的沖擊的信號和參考信號庫中的參考信號時的極為有用的變量，以此來確定k點(diǎn)的位置。
PRODkji1i2...i2p(ω)的值可以歸一化，例如。
PRODkji1i2...i2pN(ω)=(Npts/Ikji1i2···i2p)·PRODkji1i2...i2pN(ω)···(5)]]>此處，PRODkji1i2...i2pN(ω)是PRODkji1i2...i2p(ω)的歸一化的值。Npts是由傳感器6探測到并由中央處理單元2存儲的信號ski(t)和rji(t)的持續(xù)時間，即，這些信號中的每個信號經(jīng)過取樣和數(shù)字化后的點(diǎn)數(shù)，Ikji1i2···i2p=Σω|PRODkji1i2...i2pN(ω)|···(6)]]>
(Ikji1i2...i2p是|PRODkji1i2...i2pN(ω)|的頻域積分。)請注意，如必要，歸一化的值可以不需要確定PRODkji1i2...i2p(ω)而直接計(jì)算。
下一步驟是通過計(jì)算PRODkji1i2...i2p(ω)的反傅立葉變換，回到時域，即prodkji1i2...i2p(t)為確定點(diǎn)k是否對應(yīng)于參考點(diǎn)j0中的某一點(diǎn)，需要使用相似性函數(shù)(resemblance function)Vkj(t)，所述相似性函數(shù)可以根據(jù)不同的情況，分別等于(更常見的是成比例于)-prodkji1i2...i2p(t)，-或多個函數(shù)prodkji1i2...i2p(t)的線性組合(特別是平均值)，所述多個函數(shù)prodkji1i2...i2p(t)對應(yīng)NSENS個傳感器中的多個具有2p個傳感器的子集。
例如，當(dāng)傳感器數(shù)NSENS＝2時，相似性函數(shù)Vkj(t)等于(更常見的為成比例于)prodkj1 2(t)(i1＝1，i2＝2，p＝1)。
當(dāng)傳感器數(shù)NSENS＝3時，可選擇相似性函數(shù)Vkj(t)等于(更常見的為成比例于)-或者1/2·[prodkj12(t)+prodkj23(t)](對于prodkj12(t)，i1＝1，i2＝2，p＝1；對于prodkj23(t)，i1＝2，i2＝3，p＝1)，-或者1/3·[prodkj12(t)+prodkj23(t)+prodkj13(t)](對于prodkj12(t)，i1＝1，i2＝2，p＝1；對于prodkj23(t)i1＝2，i2＝3，p＝1；對于prodkj13(t)，i1＝1，i2＝3，p＝1)。
當(dāng)傳感器數(shù)NSENS＝4時，可選取相似性函數(shù)Vkj(t)等于(更常見的為成比例于)-prodkj1234(t)，(i1＝1，i2＝2，i3＝3，i4＝4，p＝2)-或1/2·[prodkj12(t)+prodkj34(t)]，(對于prodkj12(t)，i1＝1，i2＝2，p＝1；對于prodkj34(t)，i1＝3，i2＝4，p＝1)，-或1/4·[prodkj12(t)+prodkj23(t)+prodkj34(t)+prodkj14(t)]，(對于prodkj12(t)，i1＝1，i2＝2，p＝1；對于prodkj23(t)i1＝2，i2＝3，p＝1；對于prodkj34(t)，i1＝3，i2＝4，p＝1；對應(yīng)于prodkj14(t)i1＝1，i2＝4，p＝1)。
對于傳感器的個數(shù)大于4的情況，流程與上述的情況相似，如前面提到的，通過計(jì)算Vkj(t)，Vkj(t)等于(更常見的是成比例于)-prodkji1i2...i2p(t)，(特別地，若NSENS＝2p，且i1＝1，i2＝2，i3＝3，...i2p＝NSENS)，-或多個函數(shù)prodkji1i2...i2p(t)的線性組合(特別是平均值)，所述多個函數(shù)prodkji1i2...i2p(t)對應(yīng)NSENS個傳感器中的多個具有2p個傳感器的子集特別地，Vkj(t)可等于(更常見的是成比例于)對應(yīng)于NSENS中的2p個傳感器的n個不同的子組的n個函數(shù)prodkji1i2...i2p(t)的總和的1/n，優(yōu)選地，每個傳感器i在這些子組中至少被包括一次。
上述不同的例子中，每個相似函數(shù)Vkj(t)取值在-1到1之間。
當(dāng)相似性函數(shù)確定后，這些相似性函數(shù)被用于計(jì)算一個或多個確認(rèn)參數(shù)。
作為一個例子，可以計(jì)算得出以下一個或多個確認(rèn)參數(shù)-MAXIMUM0j＝|Vkj(t＝0)|，-MAXIMUM1j＝Max|Vkj(t)|，-CONTRAST1j=Max(MAXIMUM0j)(ΣjMAXIMUM1j-Max(MAXIMUM1j))/(NREF-1)]]>-ENERGY＝∑i(∑t[ski(t)]2)。
因此，舉例來說，如果一個沖擊滿足下列各標(biāo)準(zhǔn)組中的至少一組，則可以確認(rèn)其位于點(diǎn)k，且可肯定其位于參考點(diǎn)j0。
1)第一組沖擊k將被視為位于j0點(diǎn)，當(dāng)CONTRAST1j0＞CONTRAST1j，當(dāng)j不等于j0且CONTRAST1j0＞THRESHOLD1，其中THRESHOLD1＞1，例如，THRESHOLD1＝2。
2)第二組沖擊k將被視為位于j0點(diǎn)，當(dāng)CONTRAST1j0＞CONTRAST1j，當(dāng)j不等于j0且CONTRAST1j0＞THRESHOLD1，且MAXIMUM0j0/MAXIMUM1j0NOISE＞THRESHOLD2，其中THRESHOLD2＞1，例如THRESHOLD1＝2，且MAXIMUM1j0NOISE對應(yīng)于先前處理的信號的參數(shù)MAXIMUM1j0(可以是平均值，也可以不是)，且并不導(dǎo)致確認(rèn)。這個標(biāo)準(zhǔn)避免了確認(rèn)物體5上的噪聲或隨機(jī)的持續(xù)沖擊。
2)第三組沖擊k將被視為位于j0點(diǎn)，當(dāng)MAXIMUM0j0＞MAXIMUM0j，當(dāng)j不等于j0且MAXIMUM0j0＞THRESHOLD3，其中THRESHOLD3＞0，例如THRESHOLD3＝0.5，且MAXIMUM0j0/MAXIMUM0j0NOISE＞THRESHOLD4，其中THRESHOLD4＞1，例如THRESHOLD4＝2。
MAXIMUM0j0NOISE對應(yīng)于先前處理的信號的參數(shù)MAXIMUM0j0(可以是平均值，也可以不是)，且并不導(dǎo)致確認(rèn)。
另外，為了精細(xì)化，可以加入以下的標(biāo)準(zhǔn)MAXIMUM0j0/Average(MAXIMUM0j0NOISE)＞THRESHOLD5(7)，其中THRESHOLD5＞1，例如THRESHOLD5＝4。
除了上述標(biāo)準(zhǔn)，也可以添加以下關(guān)于能量的標(biāo)準(zhǔn)ENERGY/ENERGYNOISE＞THRESHOLD6，(8)其中THRESHOLD6＞1，例如THRESHOLD6＝2，ENERGYNOISE對應(yīng)于先前處理的信號的參數(shù)ENERGY(可以是平均值，也可以不是)，且并不導(dǎo)致確認(rèn)例如，我們可以通過利用下列標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)組的組合來確認(rèn)沖擊k的點(diǎn)并確定其對應(yīng)于參考點(diǎn)j0-(第一組)，-(第二組)，-(第三組)，-(第一組)或(第二組)，-(第二組)或(第三組)，-(第一組)或(第三組)，-(第一組)或(第二組)或(第三組)，-(第一組)和(7)，-(第二組)和(7)，-(第三組)和(7)，-[(第一組)或(第二組)]和(7)，-[(第二組)或(第三組)]和(7)，-[(第一組)或(第三組)]和(7)，-[(第一組)或(第二組)或(第三組)]和(7)，-(第一組)和(8)，-(第二組)和(8)，-(第三組)和(8)，-[第一組)或(第二組)]和(8)，-[(第二組)或(第三組)]和(8)，-[(第一組)或(第三組)]和(8)，-[(第一組)或(第二組)或(第三組)]和(8)，-(第一組)和(7)和(8)，-(第二組)和(7)和(8)，-(第三組)和(7)和(8)，-[(第一組)或(第二組)]和(7)和(8)，-[(第二組)或(第三組)]和(7)和(8)，-[(第一組)或(第三組)]和(7)和(8)，-[(第一組)或(第二組)或(第三組)]和(7)和(8)。
中央處理單元2可以對物體5表面9上的沖擊k的點(diǎn)進(jìn)行定位。如果需要，沖擊的點(diǎn)的確定可以為中央處理單元2唯一需要的信息，如果需要，其甚至可以被中央處理單元2用于由其推演出其它信息，如，分配給表面9上的一個位置的一項(xiàng)預(yù)定信息(表面9從而構(gòu)成一個聲鍵盤)。分配給表面9的一個位置的所述信息可以是事先分配給該位置的預(yù)定信息，或甚至是根據(jù)此前檢測到的沖擊為表面9上每個新的沖擊所動態(tài)確定的信息。
請注意，當(dāng)參數(shù)MAXIMUM0j用于確認(rèn)沖擊時，例如當(dāng)(第三組)用做確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)時，可以簡單而迅速地對MAXIMUM0j進(jìn)行近似計(jì)算。實(shí)際上，當(dāng)k＝j(luò)時，式(4’)中的φHji(ω)*φHki(ω)是實(shí)數(shù)。現(xiàn)在，只要簡單地將乘積PRODkji1i2...i2p(ω)的實(shí)部相加就可以得到在t＝0時刻的式(4’)的反傅立葉變化。
根據(jù)這個變化例，計(jì)算每個乘積PRODkji1i2...i2p(ω)的實(shí)部，所述每個實(shí)部都給出了t＝0時刻prodkji1i2...i2p(t)的一個近似值。由此，根據(jù)上文的解釋，我們就可以推演出Vkj(0)，Vkj(0)給出了參數(shù)MAXIMUM0j的值，這樣就可以應(yīng)用某個或每一個要求的確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，例如上文中的第三組標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)這個變化例，即使存在很多參考點(diǎn)，計(jì)算量也小得多，且連續(xù)的監(jiān)測也更簡單。
此外，即使表面9上的沖擊k不位于參考點(diǎn)上，仍能通過在WO-A-03/107261中提到的插值方法對其進(jìn)行定位。
此外，參考信號可以在理論上建模，并運(yùn)用到實(shí)際物體中，只要其聲學(xué)特性與建模中的物體的聲學(xué)特性相同。
學(xué)習(xí)的或在理論上建模的參考信號可以不經(jīng)訓(xùn)練階段而用于實(shí)際物體，所述實(shí)際物體的聲學(xué)特性與用于訓(xùn)練參考信號或建模的物體的聲學(xué)特性相同。
權(quán)利要求
1.一種用于對物體(5)的表面(9)上的沖擊進(jìn)行定位的方法，所述物體(5)配置有至少NSENS個聲傳感器(6)，NSENS為大于等于2的自然數(shù)，其中-所述沖擊在該物體中產(chǎn)生的聲波的NSENS個信號ski(t)分別由傳感器(6)感知，其中，i為1到NSENS之間的用于指示相應(yīng)的傳感器(6)的系數(shù)，-對于系數(shù)j對應(yīng)的每個參考點(diǎn)(10)，計(jì)算至少一個確認(rèn)參數(shù)，所述確認(rèn)參數(shù)代表所述信號ski(t)以及參考信號rji(t)的復(fù)相位的至少一個互相關(guān)，每個參考信號rji(t)對應(yīng)當(dāng)沖擊作用于該表面(9)的NREF個參考點(diǎn)中的參考點(diǎn)j(10)時所產(chǎn)生的由傳感器i(6)接收到的信號，NREF為大于等于1的自然數(shù)，j為1到NREF之間的系數(shù)，-通過對所述確認(rèn)參數(shù)應(yīng)用至少一個確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而確定至少一個盡可能接近沖擊的點(diǎn)的參考點(diǎn)(10)來對所述沖擊進(jìn)行定位，其特征在于，所述確認(rèn)參數(shù)代表至少一個互相關(guān)PRODkji1i2...i2p(ω)=φSki1(ω)φRji1(ω)*φSki2(ω)*φRji2(ω)...φSki2p(ω)φRji2p(ω),]]>其中，-φSki(ω)為Ski(ω)的復(fù)相位，當(dāng)i＝i1，i2，...i2p，-φRji(ω)為Rji(ω)的復(fù)相位，當(dāng)i＝i1，i2，...i2p，-*代表共軛算子，當(dāng)i＝i2m時作用于φSki(ω)，當(dāng)i＝i2m-1時作用于φRji(ω)，m為1到p之間的整數(shù)，-Ski(ω)為ski(t)的傅立葉變換，-Rji(ω)為rji(t)的傅立葉變換，-p為小于等于NSENS/2的非零自然數(shù)，-i1，i2，...i2p為用于指示2p個傳感器(6)的2p個系數(shù)，其中每個系數(shù)都在1和NSENS之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，包括計(jì)算互相關(guān)PRODkji1i2...i2p(ω)的步驟，以及對所述互相關(guān)進(jìn)行反傅立葉變換以得到時間函數(shù)prodkji1i2...i2p(t)的步驟，由所述時間函數(shù)可計(jì)算出所述確認(rèn)參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在對所述互相關(guān)PRODkji1i2...i2p(ω)進(jìn)行反傅立葉變換之前先對其進(jìn)行歸一化。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，為每個參考點(diǎn)j(10)計(jì)算相似函數(shù)Vkj(t)，所述相似性函數(shù)由下列函數(shù)中選取-prodkji1i2...i2p(t)，以及-對應(yīng)NSENS個傳感器中的多個具有2p個傳感器(6)的子集的多個函數(shù)prodkji1i2...i2p(t)的線性組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，NSENS為偶數(shù)，Vkj(t)與prodkji1i2...i2p(t)成比例，當(dāng)p＝NSENS/2。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，NSENS＝2而Vkj(t)與prodkj12(t)成比例。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，NSENS＝3，且，為每個參考點(diǎn)j(10)計(jì)算相似性函數(shù)Vkj(t)，所述相似性函數(shù)由下列函數(shù)中選取-Vkj(t)＝a3·[prodkj12(t)+prodkj23(t)]，-Vkj(t)＝b3·[prodkj12(t)+prodkj23(t)+prodkj13(t)]，a3與b3為常數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，a3＝1/2，且b3＝1/3。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，NSENS＝4，為每個參考點(diǎn)j(10)計(jì)算相似性函數(shù)Vkj(t)，所述相似性函數(shù)由下列函數(shù)中選取-Vkj(t)＝a4·prodkj1234(t)，-Vkj(t)＝b4·[prodkj12(t)+prodkj34(t)]，-Vkj(t)＝c4·[prodkj12(t)+prodkj23(t)+prodkj34(t)+prodkj14(t)]，a4、b4和c4為常數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，a4＝1，b4＝1/2，c4＝1/4。
11.根據(jù)權(quán)利要求4至10中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述確認(rèn)參數(shù)可由下列各參數(shù)中選取-MAXIMUM0j＝|Vkj(t＝0)|，-MAXIMUM1j＝Max|Vkj(t)|，--ENERGY＝∑i(∑t[ski(t)]2)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，對于粗略對應(yīng)于所述沖擊的t＝0時刻，只計(jì)算Vkj(t)并作為PRODkji1i2...i2p(ω)的實(shí)部，MAXIMUM0j作為確認(rèn)參數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其中，使用至少一個確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，所述確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)由下列標(biāo)準(zhǔn)中選出-CONTRAST1j＞THRESHOLD1，其中THRESHOLD1＞1，-CONTRAST1j＞THRESHOLD1，且MAXIMUM0j/MAXIMUM1jNOISE＞THRESHOLD2，其中，THRESHOLD2＞1，MAXIMUM1jNOISE對應(yīng)先前處理的信號的參數(shù)MAXIMUM1j，且并不導(dǎo)致確認(rèn)，-MAXIMUM0j＞THRESHOLD3，其中THRESHOLD3＞0，且MAXIMUM0j/MAXIMUM0jNOISE＞THRESHOLD4，THRESHOLD4＞1，MAXIMUM0jNOISE對應(yīng)先前處理的信號的參數(shù)MAXIMUM1j，且并不導(dǎo)致確認(rèn)；-MAXIMUM0j/Average(MAXIMUM0jNOISE)＞THRESHOLD5，其中THRESHOLD5＞1，-ENERGY/ENERGYNOISE＞THRESHOLD6，其中THRESHOLD6＞1，ENERGYNOISE對應(yīng)先前處理的信號的參數(shù)ENERGY，且并不導(dǎo)致確認(rèn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述參考信號由理論上預(yù)先確定。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，所述參考信號不經(jīng)訓(xùn)練階段而與所述物體(5)一起使用。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，事先在等同于該物體(5)的參考設(shè)備上對所述參考信號進(jìn)行學(xué)習(xí)，其后將所述參考信號不經(jīng)訓(xùn)練階段而直接與物體(5)一起使用。
全文摘要
一種對表面(9)上的沖擊進(jìn)行定位的方法，其中，聲傳感器(6)獲得沖擊產(chǎn)生的聲信號S
文檔編號G06F3/041GK101031869SQ200580027445
公開日2007年9月5日 申請日期2005年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月11日
發(fā)明者羅斯·基里·英 申請人:傳感器公司