CN102109935A - 一种红外定位***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外定位***及方法，包括框架围成的显示区域，在框架的同一侧设有一红外发射器和两个红外接收器，两红外接收器设置在红外发射器的两旁，一标识信号发生器对发身的红外光进行标记，通过被标记的红外光从红外发射器发出，经遮挡物反射，到两红外接收器收到该被标记的红外光的时间的不同，进行同一脉冲的红外光信号比较，从而定位遮挡物的坐标，使得电子白板的结构简单，可靠性提高，降低成本的同时节省了功耗。

Description

一种红外定位***及方法

[技术领域]

本发明涉及一种红外定位技术，特别涉及一种应用在电子白板领域的红外定位***及方法。

[背景技术]

现有电子白板的红外定位装置设置在白板周边而形成一圈，在白板的上侧和左侧分别设置有红外发射器，在白板的下侧和右侧分别设置有红外接收器，这样就形成一个纵向和横向交叉的坐标平面，依次扫描横向和纵向上红外对管间是否有红外光被遮挡从而定位遮挡物的坐标，该***容易实现但使用的红外发射器和接收器太多，使得结构复杂，制造难度大，红外定位***的可靠性低，同时也造成了红外定位***的经济成本高，价位居高不下。

[发明内容]

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种红外定位***及方法使得电子白板的结构简单，可靠性提高，降低成本的同时节省了功耗。

为了达到上述目的，本发明采用以下方案：

一种红外定位***，其特征在于包括框架，所述框架围成有显示区域，还包括：

一红外发射器，用于向显示区域内发射带脉冲标记的红外光；

一标识信号发生器，用于产生不同的脉冲信号并对红外发射器发射的红外光进行标识；

第一红外接收器和第二红外接收器，用于接收被显示区域内遮挡物反射回的红外光；

定位数据判读器，用于采集红外发射器发射带标识信号的红外光的起始时间和接收到所述被标记的红外光的时间并进行数据处理从而定位遮挡物的坐标。

如上所述的红外发射器内设置有一光学透镜，用于使红外光以扁平薄层状向显示区域内覆盖。

如上所述的第一红外接收器和第二红外接收器内分别设有一滤光装置，用于过滤红外发射器发射以外的光。

如上所述标识信号发生器是循环产生不同的脉冲信号。

如上所述的红外发射器、第一红外接收器和第二红外接收器设置在框架的同一侧，所述第一、二红外接收器分别设置在该红外发射器的两旁，所述的红外发射器上连接有标识信号发生器，所述的定位数据判读器同时与标识信号发生器，第一、第二红外接收器相连接。

一种根据所述的红外定位***的定位方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：产生脉冲标识信号，用标识信号发生器产生不同的脉冲信号并传送给红外发射器对发射的红外光进行标记，同时将该标识信号传送给定位数据判读器记录红外光发射起始时间作定位基点参数；

步骤2：发射被标记的红外光，将光学透镜置于红外发射器前方，使其发射出带有脉冲标识信号的扁平薄层红外光，所述红外光层以扇形向显示区域内覆盖；

步骤3：接收被遮挡物反射的带有标识信号的红外光，将滤光装置安装在第一、第二红外接收器上，使两个红外接收器分别接收显示区域内的遮挡物反射回的红外光；

步骤4：计算遮挡物的坐标，用定位数据判读器采集第一、第二红外接收器接收到带脉冲标记的红外光信号并记录时间，将第一、第二红外接收器接收到带有相同脉冲的红外光的时间与标识信号发生器传送同一脉冲信号的时间比较，根据距离等于速度乘以时间，通过计算，从而定位遮挡物的坐标。

如上所述的标识信号发生器是循环产生脉冲标识信号对红外发射器发射的红外光进行标记。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

1、减少了红外发射器和接收器的数量，简化了红外定位***的结构，降低了经济成本和***功耗；

2、结构的简化，使得红外定位***更加稳定可靠，安装方便，适用环境更广。

[附图说明]

图1为本发明的红发发射器、红外接收器与遮挡物的位置结构示意图；

图2为本发明的定位***方框示意图。

[具体实施方式]

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步描述：

如图1和2所示，本发明所述的一种红外定位***，包括框架1，所述框架1围成有显示区域4，在所述框架1上设有一可向显示区域4内发射红外光的红外发射器2，所述红外发射器2内设有光学透镜可使红外光以扁平薄层状向显示区域4内覆盖，在所述红外发射器2上连接有一可循环产生不同脉冲信号对红外发射器2发射的红外光进行标记的标识信号发生器6，在所述红外发射器2的两旁分别设有第一红外接收器31和第二红外接收器32，用于接收被显示区域4内遮挡物5反射回的红外光，所述的第一、第二红外接收器31、32内设有滤光装置可以过滤红外发射器2发射频率以外的光，所述两个红外接收器31、31和标识信号发生器6都与一定位数据判读器7相连接，所述定位数据判读器7采集发射被标记红外光的起始时间和第一、第二红外接收器接收到该被标记红外光的时间并进行数据处理定位遮挡物5的坐标。

如图2所示，所述的红外发射器2与第一、第二红外接收器31、32设置在框架1的同一侧边框11上，所述边框11可以是框架1的任意一侧，所述红外发射器2到第一红外接收器31的连线与红外发射器2到第二红外接收器32的连线之间的夹角最大为150度，最小为120度，将所述两个红外接收器31、32所在的水平直线定义为X轴，所述第一红外接收器31向第二红外接收器32方向为正，将垂直于X轴并通过红外发射器2的直线定义为Y轴，所述红外发射器2向显示区域4的方向为正，则第一、二红外接收器31、32的坐标便为(-X₀，0)和(X₀，0)，红外发射器2的坐标便为(0，-Y₀)，其中X₀与Y₀均为正数，这三个坐标均为已知的，需定位的遮挡物5的坐标为(X，Y)。

所述边框11可以呈三角形，中间向框架1外凸出。

所述边框11还可以是宽度大于其他边框的矩形。

所述框架1可以简化为一条设置红外定位***的边框。

如图1所示，所述定位数据判读器7上可连接一控制处理器8，所述的控制处理器8上可连接一投影仪9，所述控制处理器8可控制投影仪9在定位出的坐标上投射光斑，所述控制处理器8也可以连接其他的显示设备或者其他的操作设备。

本发明所述的一种基于上述红外定位***的原理如下：

启动定位***，标识信号发生器6开始产生脉冲信号并传送给红外发射器2对发射的红外光进行标记，同时发送给定位数据判读器7记录带有该脉冲标识信号的红外光发射的起始时间作为定位基点参数，所述的脉冲信号可以是从1个脉冲到10个脉冲的循环，也可以是从1个脉冲到50个脉冲或者100个脉冲的循环。

红外发射器2发射出带有脉冲标识信号的扁平薄层红外光，该扁平薄层红外光由光学透镜实现，所述红外光层以扇形向显示区域4内覆盖，所述红外光层有一定的厚度，遇到遮挡物5的红外光会发生反射，第一、第二红外接收器31、32分别接收被反射的红外光，所述的遮挡物5可以在显示区域4内任意一点。

定位数据判读器7采集第一、第二红外接收器31、32接收的带脉冲标记的红外光信号并记录该接收时间，将两红外接收器31、32接收到带有相同脉冲的红外光信号的时间与标识信号发生器6传送同一脉冲信号的时间比较，得到同一脉冲的红外光从发射，经遮挡物5反射到第一红外接收器31的时间T₁和第二红外接收器32的时间T₂，已知红外光速C，便可得到红外光从红外发射器2经遮挡物5到第一、第二红外接收器31、32的距离L₀+L₁和L₀+L₂，运用勾股定理即可定位遮挡物5的坐标(X，Y)。其计算公式如下：

L₀+L₁＝C×T₁

L₀+L₂＝C×T₂

$L_0=\sqrt{X^2+{(Y+Y_0)}^2}$

$L_1=\sqrt{{(X_0+X)}^2+Y^2}$

$L_2=\sqrt{{(X_0-X)}^2+Y^2}$

由上即可得到一个二元二次方程组：

$C\×T_1=\sqrt{X^2+{(Y+Y_0)}^2}+\sqrt{{(X_0+X)}^2+Y^2}$

$C\×T_2=\sqrt{X^2+{(Y+Y_0)}^2}+\sqrt{{(X_0-X)}^2+Y^2}$

由于C，T₁，T₂，X₀，Y₀均为已知，则解方程组即可求得遮挡物5的坐标(X，Y)。

本发明所述的一种基于所述红外定位***的红外定位方法的步骤包括：

步骤1：产生脉冲标识信号，用标识信号发生器6产生脉冲信号并传送给红外发射器2对发射的红外光进行标记，同时将该标识信号传送给定位数据判读器7记录红外光发射起始时间作定位基点参数；

步骤2：发射被标记的红外光，将光学透镜置于红外发射器2前使其发射出带有脉冲标识信号的扁平薄层红外光，所述红外光层以扇形向显示区域4内覆盖；

步骤3：接收被遮挡物5反射的带有标识信号的红外光，将滤光装置安装在第一、第二红外接收器31、32上，使两个红外接收器31、32分别接收显示区域4内的遮挡物5反射回的红外光；

步骤4：计算遮挡物5的坐标，用定位数据判读器7采集第一、第二红外接收器31、32接收到带脉冲标记的红外光信号并记录时间，将第一、第二红外接收器31、32接收到带有相同脉冲的红外光的时间与标识信号发生器6传送同一脉冲信号的时间比较，根据距离等于速度乘以时间，从而定位遮挡物5的坐标。其计算公式同上定位***原理中所述公式相同。

其中所述的标识信号发生器6是循环产生不同的脉冲对红外光进行标记。

定位数据判读器7将定位的坐标传送给控制处理器8进行后续动作，控制处理器8控制投影仪9在显示区域4上该坐标点投影光班。

Claims (7)

1.一种红外定位***，其特征在于：包括框架(1)，所述框架(1)围成有显示区域(4)，还包括：

一红外发射器(2)，用于向显示区域(4)内发射带脉冲标记的红外光；

一标识信号发生器(6)，用于产生不同的脉冲信号并对红外发射器(2)发射的红外光进行标识；

第一红外接收器(31)和第二红外接收器(32)，用于接收被显示区域(4)内遮挡物(5)反射回的红外光；

定位数据判读器(7)，用于采集红外发射器(2)发射带标识信号的红外光的起始时间和接收到所述被标记的红外光的时间并进行数据处理从而定位遮挡物(5)的坐标。

2.根据权利要求1所述的一种红外定位***，其特征在于所述的红外发射器(2)内设置有一光学透镜，用于使红外光以扁平薄层状向显示区域(4)内覆盖。

3.根据权利要求1所述的一种红外定位***，其特征在于所述的第一红外接收器(31)和第二红外接收器(32)内分别设有一滤光装置，用于过滤红外发射器(2)发射以外的光。

4.根据权利要求1所述的一种红外定位***，其特征在于所述标识信号发生器(6)是循环产生不同的脉冲信号。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种红外定位***，其特征在于所述的红外发射器(2)、第一红外接收器(31)和第二红外接收器(32)设置在框架(1)的同一侧，所述第一、二红外接收器(31)、(32)分别设置在该红外发射器(2)的两旁，所述的红外发射器(2)上连接有标识信号发生器(6)，所述的定位数据判读器(7)同时与标识信号发生器(6)，第一、第二红外接收器(31)、(32)相连接。

6.一种根据权利要求1所述的红外定位***的定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：产生脉冲标识信号，用标识信号发生器(6)产生不同的脉冲信号并传送给红外发射器(2)对发射的红外光进行标记，同时将该标识信号传送给定位数据判读器(7)记录红外光发射起始时间作定位基点参数；

步骤2：发射被标记的红外光，将光学透镜置于红外发射器(2)前方，使其发射出带有脉冲标识信号的扁平薄层红外光，所述红外光层以扇形向显示区域(4)内覆盖；

步骤3：接收被遮挡物(5)反射的带有标识信号的红外光，将滤光装置安装在第一、第二红外接收器(31)、(32)上，使两个红外接收器(31)、(32)分别接收显示区域(4)内的遮挡物(5)反射回的红外光；

步骤4：计算遮挡物(5)的坐标，用定位数据判读器(7)采集第一、第二红外接收器(31)、(32)接收到带脉冲标记的红外光信号并记录时间，将第一、第二红外接收器(31)、(32)接收到带有相同脉冲的红外光的时间与标识信号发生器(7)传送同一脉冲信号的时间比较，根据距离等于速度乘以时间，通过计算，从而定位遮挡物(5)的坐标。

7.根据权利要求6所述的一种红外定位方法，其特征在于所述的标识信号发生器(6)是循环产生脉冲标识信号对红外发射器(2)发射的红外光进行标记。

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