CN105045377B - 使用模拟纹理用于触觉反馈的机动车触摸屏幕控制部 - Google Patents

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Abstract

一种车辆控制***使用触摸屏幕显示器来显示图形化HMI并检测用户手指触摸的接触点。触觉纹理***拥有穿过触摸屏幕显示器和生成振动信号的信号发生器设置的电极，以在手指和电极之间产生电势差，随着手指在接触屏幕上方滑动导致相应的感觉纹理。控制电路配置用于设置至少振动信号的频率和振幅，以在操作图形化HMI时根据第一和第二模式改变感觉纹理。第一模式使用由触摸屏幕显示器上各自的特征图标选择区域定义的区域纹理映射。第二模式使用将感觉纹理与每一个可用于使用第一模式选择的特征图标的电势调整设置相联系的状态纹理映射。

Description

使用模拟纹理用于触觉反馈的机动车触摸屏幕控制部
背景技术
本发明总体涉及例如小汽车、卡车、火车、公共汽车、或飞机这样的移动交通工具中的驾驶员操作控制部，并且更具体地，涉及带有触觉反馈的触摸屏幕控制面板。
例如小汽车或卡车这样的典型的运输车辆包括许多操作者控制的***及配件。为了处理与例如气候调节***、媒体和娱乐***、驾驶员信息***、导航***、或无线通信***这样的车辆电子***之间多种多样的交互作用，可以在车辆仪表盘或仪表板上提供集中的控制面板界面。这种集中的单元可以使应用简单容易并降低整体生产成本。一种普通类型的人机界面(human-machine interface)包含触摸屏幕的使用，该触摸屏幕用于通过用户的手指使用各种与控制特征或操作***相关的图形元件(graphical elements)来显示不同的上下文敏感菜单(context-sensitive menus)，以便调整与电子控制***相关的各种参数。
为了限制与控制部的使用相关的潜在的驾驶员干扰，简单容易的应用和做出合适的选择所需要的时间量对于车辆设计来说是重要的考虑因素。期望避免在以这样的方式来使用触摸屏幕时导致的驾驶员干扰，该方式不得不在触摸屏幕上视觉搜索所需特征或区域，然后不得不等待所需控制行为已执行来回应用户触摸命令的确认。此外，道路不平引起的振动(road-induced vibration)和用户身体的摇摆运动会影响将手指准确放置或滑动至触摸屏幕预定位置上的能力。进一步地，屏幕上的太阳负荷(sun load)会妨碍清楚地看到屏幕特征图标的能力。
有时试图使用语音命令和合成语音应答(synthesized speech responses)来避免这些问题，但是在嘈杂的车辆环境中会难于精确地检测并表征语音，并且驾驶员常常会不知道或意识不到必须起始于确定的语音命令的合适的关键词。
通过机械地移动(例如，振动)与特定命令的激活相关的触摸屏幕的表面来提供触觉反馈的机动车触摸屏幕控制部是已知的(参见，例如，美国专利7,834,857和美国专利8,269,726)。触觉振动需要马达、螺线管、或压电装置来产生触摸屏幕的机械振动，从而在触摸屏幕技术及可以使用的材料上施加了强大的局限性。这种***还受制于机械磨损和故障，并且其在激活时产生令人讨厌的噪音。
已经根据电振动产生触觉的原理获得一种新型的用于触摸屏幕的触觉反馈，该触觉以触摸屏幕表面和用户手指之间的静电摩擦为基础(无需任何触摸屏幕的实际振动)。例如，一种被称为特斯拉-触摸(Tesla-Touch)的***已经被说明(参见，例如，美国专利申请公布2012/0327006)，该***使用配置于触摸屏幕上方的透明电极，该透明电极用于和滑动于透明电极上方的移动的手指相互作用，其中在电极与手指之间应用周期性的电信号，以通过被调制以便以所需方式改变摩擦的电场来产生吸引力，使得当手指在调制存在的情况下于屏幕表面上移动，并且产生可变摩擦时，摩擦的形式将模拟不同纹理的感觉。例如，正弦调制会感觉像是波纹表面，以及矩形波调制会会感觉像是平行线或山脊。虽然在联系上下文敏感菜单或其他机动车控制面板来说明，但是在拖动调整滑块时改变触觉反馈的纹理已经在图形用户界面(GUI)中被建议使用。然而，尚未显示或建议一种用于在导航上下文敏感菜单中使用变化的纹理的***，这将由于减少了视觉注意的需要而对于导航机动车控制部非常有帮助。
发明内容
本发明使用摩擦在机动车应用的触摸屏幕上模拟不同的纹理。在一个实施例中，各种该特征图标可以通过具有增加的(感觉到的)滑动摩擦而显示为凸起，以便允许手指更容易定位在所需图标上。驾驶员可以通过改变与滑块上的位置相关联的摩擦作用力(例如，改变与改变音频音量、车厢温度或风扇速度相关的摩擦)从而在“滑块(slider)”类型的控制部上获得附加的触觉反馈。另外，为了表明何时所需的开/关特征设置已经被选择，触觉反馈可以改变用户的摩擦感觉。
适当的信号必须注入到用户和/或显示器，信号注入器和触觉对象(即，用户的身体)共享一共同点。这是在机动车环境下通过使用一个或更多路径来实现，这些路径被平衡/校准以提供一致的感觉(即，信号强度)。由于用户可以拥有不同的绝缘层(裤子厚度、外套、手套、或其他衣服)，该绝缘层会影响在达到所需信号水平时的***效能，信号振幅可以要求调整，以便获得与纹理一致的感觉。在机动车环境中建立用户接地路径的优选位置包括将电极或金属板放置于座椅表面内或座椅表面处(例如，座椅底部或座椅靠背)、座椅安全带内、方向盘上、门扶手上、地板底盘上、加速器踏板上、变速器换挡机构的表面上、或作为沿着触摸屏幕底部的条或边，在那里用户可以放置拇指、手指或手掌。
在本发明的一个方面，车辆控制***包含用于显示图形化HMI并用于检测通过用户手指接触时在显示器上手动建立的接触点的触摸屏幕显示器。触觉纹理***拥有穿过触摸屏幕显示器设置的电极和产生振动信号以便当手指在触摸屏幕显示器上方滑过时在手指与电极之间产生引起相应的感觉纹理的电势差的信号发生器。控制电路配置用于至少设置振动信号的频率或振幅，以便在操作图形化HMI时根据第一和第二模式来改变感知纹理。第一模式使用局部纹理映射(localized texture mapping)，该局部纹理映射由触摸屏幕显示器上各自的特征图标选择区域来定义。第二模式使用状态纹理映射(status texturemapping)，该状态纹理映射将感觉纹理与每一个可用于已经使用第一模式选择的特征图标的电势调整设置联系在一起。当从第一模式转换为第二模式时，触摸屏幕显示器的目录可以是一样的或可以改变。例如，当特征图标被选择用于调整音频音量时，用于音量控制的滑动块图标可以被放大(即，屏幕放大)以使所需行为更便利。
根据本发明，提供一种车辆控制***，包含：
触摸屏幕显示器，该触摸屏幕显示器用于显示图形化HMI并检测通过用户手指的触摸而手动在显示器上建立的接触点；
触觉纹理***，该触觉纹理***拥有设置穿过触摸屏幕显示器和产生振动信号的信号发生器之间的电极，以便在手指和电极之间产生电势差，随着手指在触摸屏幕显示器上滑动而引起相应的感觉纹理；以及
控制电路，该控制电路配置用于设置至少振动信号的频率或振幅，以便在操作图形化HMI时根据第一和第二模式改变感觉纹理，其中第一模式使用由触摸屏幕显示器上各自的特征图标选择区域定义的区域纹理映射，以及其中第二模式使用将感觉纹理与每一个可用于使用第一模式所选择的特征图标的电势调整设置相联系的状态纹理映射。
根据本发明的一个实施例，状态纹理映射将感觉纹理的强度与调整设置的强度相联系。
根据本发明的一个实施例，控制电路通过改变振动信号的振幅来改变感觉纹理的强度。
根据本发明的一个实施例，控制电路通过改变振动信号的波形来改变感觉纹理的强度。
根据本发明的一个实施例，状态纹理映射局部化为图形化HMI中的调整滑块图像。
根据本发明的一个实施例，电势调整设置包含用于特征图标各自的打开设置和各自的关闭设置，以及其中状态纹理设置将两个明显的纹理联系至开和关设置。
根据本发明的一个实施例，第一模式中的局部纹理映射在各自的图标和与各自特征图标相一致的最大纹理之间的各自的位置不提供纹理。
根据本发明的一个实施例，控制电路改变振动信号以提供靠近每一个特征图标的缓慢增加纹理。
根据本发明的一个实施例，触摸屏幕显示器检测用于第一和第二手指的接触点，其中控制电路在第一手指与选择的特征图标接合之后从第一模式转换至第二模式，在第一手指保持与选择的特征图标接合时保持在第二模式以回应第二手指，以及随后当第一手指不再与选择的特征图标接合时转换回到第一模式。
根据本发明的一个实施例，控制电路从第一模式转换至第二模式以回应选择的特征图标的手动选择，并保持第二模式直到预期的事件。
根据本发明的一个实施例，预期的事件包含图形化HMI中的相应命令的手动选择。
根据本发明的一个实施例，预期的事件包含预定的过去的时间。
根据本发明的一个实施例，***进一步包含为用户提供共同点的用户接地路径和信号发生器，其中用户接地路径电容地耦接至用户。
根据本发明的一个实施例，用户接地路径包含合并在座椅安全带中的导电元件。
根据本发明的一个实施例，用户接地路径包含合并在座椅表面的导电元件。
根据本发明的一个实施例，***进一步包括：
接地耦接估算器，该估算器测量与用户和用户接地路径之间期望的电容耦接相关的车辆状态；其中信号发生器包括响应于测量的车辆状态调整的增益控制部。
根据本发明的一个实施例，电极拥有多个耦接至多个信号发生器的区域。
根据本发明，提供一种车辆HMI，包含：
触摸屏幕显示器；
在显示器上拥有电极的纹理***，该电极从产生对滑动的手指产生感觉纹理的信号发生器接收振动信号；以及
控制电路，该控制电路驱动信号发生器使用局部纹理映射来改变感觉纹理以便在显示器上选择特征图标，并且使用状态纹理映射将感觉纹理与电势调整设置根据图标功能相联系，随后选择。
根据本发明，提供一种用于机动车辆中可控特征的操作者控制的方法，包含以下步骤：
监控手指在触摸屏幕上的接触以使用显示器上各自的元件来操控图形化HMI，该各自的元件包括特征选择图标和调整图标；以及
使用振动信号驱动触觉纹理***的信号发生器以便在手指和电极之间产生电势差，该电势差随着手指在触摸屏幕显示器上滑动导致相应的感觉纹理，其中振动信号的振幅或频率可以响应于手指在触摸屏幕显示上的接触点而变化；
其中驱动步骤包括第一模式，该第一模式在触摸屏幕显示器上拥有由各自的特征图标选择区域定义的局部纹理映射；并且
其中驱动步骤包括第二模式，该第二模式拥有将感觉纹理与可用于使用第一模式选择的特征图标电势调整设置相联系的状态映射。
根据本发明的一个实施例，触摸屏幕显示器检测用于第一和第二手指的接触点，其中在第一手指与选择的特征图标接合之后进行从第一模式到第二模式的转换，以使第二手指在第二模式下改变调整设置，以及其中当第一手指不再与选择的特征图标连接时转换回到第一模式。
附图说明
图1是根据一个优选实施例的车辆控制***的示意图；
图2显示了一个通过触摸屏幕显示的图形化HMI的屏幕；
图3显示了另一个在触摸屏幕上显示的用于调整不同组车辆特征的图形化HMI的屏幕；
图4描述了根据本发明第一模式的纹理映射；
图5描述了根据本发明第二模式的纹理映射；
图6A-6D显示了与特征图标和调整图标相关的变化的纹理；
图7A-7C显示了用于替代性实施例的纹理；
图8A-8D显示了用于产生各种纹理和强度的振动信号；
图9-11是显示用于选择特征和调整特征设置的二指方法(two-finger approach)的平面图；
图12是显示用于用户接地路径的替代性布置的简图；
图13是显示用于补偿在用户与接地参考的耦接中的变化的增益的推导的框图。
具体实施方式
参照图1，车辆控制***10包括如本领域所公知的触摸屏幕显示器11，该触摸屏幕显示器11用于显示图形化HMI并用于检测用户的手指12在触摸屏幕显示器11上的接触点，由此用户可以根据如下文所述的在显示器11上显示的特征图标通过手动接触显示器11来操纵HMI。HMI控制电路13可以包括用于将图形元件和特征图标或其他符号提供到显示器11上，并接收用于检测与手指12的接触点的位置的感测到的信号的显示驱动器。HMI控制电路13被耦接至各种***和配件14以便在图形化HMI中根据上下文敏感菜单结构来提供包括各种设置和调整在内的电子控制部。
本发明包括触觉纹理***，该触觉纹理***包括与产生向电极17提供的振动信号的信号发生器16耦接的纹理控制电路15，该电极17设置于触摸屏幕显示器11前表面的上方。可选的绝缘层18可以设置于电极17的上方，以使电极17与手指12绝缘。
信号发生器16以车辆内的电气接地20作为参考。用户手指12通过用户的身体21由用户接地路径22耦接至车辆接地20。接地路径22优选地可以包括在与用户的方便的接触点处创建的电容式界面23，这将在下文进行更详细的描述。
由于在图1中的布置，来自信号发生器16的振动信号在手指12和电极17之间产生电势差，导致当手指12在触摸屏幕显示器11上方滑过时的相应的感觉纹理。纹理控制电路15配置用于设置至少振动信号的频率或振幅，以便当用户操控图形化HMI时改变感觉纹理。
HMI控制电路13总体是已知类型，这里所描述的HMI控制电路13为了和纹理控制电路15相互作用而提供有必要的扩展，以便共享包括检测到手指12的当前接触点在内的信息和包括适用于特征图标的调整设置的当前值或状态在内的上下文敏感信息，该特征图标可以在触摸屏幕显示器11上目前可见的菜单中被激活(即，被选择)。
本发明在操控图形化HMI时根据第一和第二模式来改变感觉纹理。第一模块涉及特征图标的选择，特征图标是调整的期望目标。第二模块涉及做出选择特征的实际调整。
图2和3显示了示例图形化菜单屏幕，正如本文所描述的那样，可以从中产生第一和第二模式中的纹理以便潜在地减少在执行调整任务时分散驾驶员注意力的水平。
图2显示了显示器11上的菜单屏幕的第一示例，该示例包括多个用于根据选择与不同子***相对应的子菜单的特征图标30。常规子***可以包括气候控制、媒体/娱乐***、例如移动电话这样的无线通信、以及车辆导航/信息***。媒体选择特征图标31由于被手动选择而被显示为视觉高亮。在媒体控制子菜单中，屏幕的上下文敏感部分显示了用于控制娱乐***的界面，该部分使用相应的特征图标32选择如频带(radio band)、光盘(CD)、或辅助源这样的音频源来控制娱乐***。附加特征图标可以包括传输控制按钮、音量按钮33、以及扬声器衰减按钮。用于控制音量的特征图标33被用户选择之后显示为高亮，其中使用依据本发明第一模式的纹理映射来协助该选择。
在用于为了提供对于在显示器11上的手指滑动的反馈而应用触觉纹理的第一模式中，纹理根据手指在屏幕11上的接触点的空间位置而变化。纹理的控制以识别用于接触点的明显纹理的映射为基础，该接触点与例如图标/符号30、32、和33这样的特征图标相一致。在特定特征图标的选择之后，该图标随后在显示器11上被加亮(如图所示音量特征图标33)。图标的实际选择由触摸屏幕显示器11来操作，并且可以从点击图标或将手指放置于所需特征图标之上保持预定时间开始。由于这些行为不包含手指的滑动，因此不会使用纹理向用户提供反馈。一旦使用第一模式选择了特定的特征图标，纹理可以再次是在第二模式中使用的来提供与调整运动或包含滑动的手指的手势相关的触觉反馈。
替代在第一模式中使用的根据各自特定图标选择区域来定义的局部纹理映射，第二模式使用状态纹理映射，该映射将任何特定时间的感觉纹理与该时间用于由当前选择的特征图标所控制的特征而设置生效的特征调整的状态或强度联系在一起。例如，滑块34与音量特征图标33相关，其中用户的手指可以向左或向右拖动滑块图标34以改变音频音量的大小。随着音量强度被调整，状态纹理映射引起感觉纹理的强度相应改变。在像滑块34那样的滑块调整的情况下，其中拖动的位置与导致的控制变量的大小之间存在一一对应，感觉纹理强度同时对应实际调整设置和手指接触点的局部位置二者。
一旦用户已经完成他们所需的用于第二模式中选择的特征图标的设置调整，纹理控制电路需要恢复至第一模式以方便用户对下一个特征图标的选择。返回至第一模式的改变可以通过预定事件来触发，预定事件例如：1)用户从触摸屏幕2上的滑块图标处提起手指，2)预定运行时间期满，或3)手指点击例如返回按钮35或主页按钮36这样的命令图标。
图3说明了与气候控制特征图标37相对应的第二菜单屏幕。该示例显示了第二模块的实施例，其中感知纹理的强度与当前调整设置的状态或大小相关(即，与接触点的物理位置不相关或仅部分相关)。例如，在使用第一模式选择驾驶员温度特征图标之后，当用户操作温度降低图标40或温度上升图标41时，纹理控制电路以第二模式操作。感觉纹理的强度可以与驾驶员温度设置的大小成比例，这可以通过分别在图标40和41上滑动手指来改变。当温度命令设置上升时，纹理的“强度”相应地上升，从而向用户提供与温度设置成比例的触觉反馈。同样地，可以在第一模式下选择风扇速度特征图标42(即，拥有与图标42相对应的局部强度的纹理)。一旦选择，用于图标42的局部纹理停止使用(即，第一模式终止)并且使用与调整箭头43和44一致的纹理映射，其中用户可以通过在图标43和44上以表示的方向滑动他们的手指来获得风扇速度的调整(即，第二模式开始)。随着每一个手势在当前调整设置中引起风扇速度的改变，与图标43和44相对应的感觉纹理的强度按比例改变。
图4说明了一个用于第一模式的局部纹理映射的示例。屏幕接触点检测映射45显示由触摸屏幕显示器检测到的接触点向接触点的x和y坐标转换。作为对提供接触点(x，y)作为对局部纹理映射46的输入的回应，获得各自的强度值作为用于控制振动信号以产生相应的感觉纹理的输出。每一个可能的菜单或子菜单屏幕拥有各自的上下文敏感映射。例如，第一区域47与显示在一个特定菜单屏幕上的特定特征图标的位置一致。围绕中间纹理区域48可以提供于区域47和背景区域50之间以便随着手指接近预定目标而建立感知的缓慢增加的纹理，从而协助将手指更容易地引导至预定特征图标目标区域47。背景区域50可以优选地与添加纹理的缺失相对应，以在区域47和背景区域50之间提供最大信噪比。另一目标区域51与相应菜单中的不同特征图标相对应。从背景纹理50的缓慢增大可以包括多个步骤，包括中间区域52和环绕区域51的53。
图5显示了用于将感觉纹理与可用于对各自的特征图标的调整任务的每一个潜在的调整设置联系在一起的状态纹理映射。例如，被控制的HMI控制电路或实际子***对纹理控制电路提供当前调整设置55。纹理控制使用设置55作为对映射的输入，该映射将设置55与特定纹理向对应。映射可以包含曲线图56或者数学关系或方程。
图6A-6C显示了依据一个实施例与特征图标60和滑块调整区域61相对应的各种纹理区域，以进一步说明变化的纹理映射。例如，图6A-6C可以与图2所示类型的菜单结构相对应。图6A显示了通过触摸屏幕显示器显示的HMI的图形元件。在图6B中，第一模式在中间纹理区域63和高纹理区域64周围生成背景纹理区域64(例如，具有零纹理)。随着用户的手指在显示器上方滑过，其被纹理的差异所引导，以便更简单地找到与特征图标60一致的点。如图6C所示，一旦特征图标60被选择(例如，通过点击或放置手指)，用于控制纹理的第二模式被激活。背景纹理62与特征图标60和滑块图标61周围的区域相一致。在滑块区域61内，产生多个与增加纹理强度成比例的子区域65-70，该增加的纹理强度与用于目标特征的调整值的增加相对应。
如图6D所示，特定的特征图标71可以仅仅拥有两种可能的状态或调整设置，例如特征的打开和关闭。在第二模式中，明显的纹理72或73可以根据特征设置的打开或关闭来被激活。
图7A-7C说明了当使用调整手势时第一和第二模式中的各种纹理映射，例如通过图3所示的菜单示例所示。特征图标70占据触摸屏幕菜单上特定的位置，该位置邻近调整图标76，该调整图标76定义用于做出特征调整设置的滑动的位置。图7A说明了在第一模块中被激活的纹理77，使得特征图标75的位置更容易定位并选择。在第二模式中，不创建与特征图标75相一致的纹理，而是将创建与调整图标76的位置相关联并拥有根据控制变量所确定的强度的纹理。因此，在图7B中，调整设置可以拥有由纹理78的相应地低强度反映的相对低的强度。当调整设置拥有较高的强度时(例如，由于用户在调整按钮76上以相反的方向滑过或反复挥动他们的手指)，随后如图7C所示应用相应较高强度的纹理79。
如本文所使用的，纹理的强度意味着可以被用户所识别的纹理的任何不同感觉。这些明显的感觉可以以如图8A-8D所示的各种该方法来获得。图8显示了振动信号80，其中使用以第一频率和第一振幅为特点的周期信号81来获得第一感觉纹理。为了创建可以感觉为较高强度的明显的纹理，可以使用拥有同一频率和更大振幅的另一振动信号82。作为选择地，振动信号的频率可以如图8B所示发生变化。因此，使用拥有第一频率和第一振幅的振动信号83来获得第一纹理。使用拥有同一振幅和更高频率的振动信号84来获得明显或更高强度的纹理。
如图8C所示，振动信号的占空比或形式可以变化，以获得不同的感觉纹理。因此，可以使用周期信号85来获得第一纹理，该周期信号85对应第一占空比来调制(即，打开和关闭)。使用振动信号86来获得对比纹理，该振动信号86具有拥有时间长于振动信号85的不同的占空比。
如图8D所示，感觉纹理的强度可以作为选择地通过改变振动信号的波形来获得。例如，可以利用拥有正弦波形的振动信号87用于第一纹理，以及具有更锐利的边缘的感觉的对比纹理可以由形成矩形波的振动信号88来获得。使用前述各种振动器信号，可以获得包括高度、波状、或边缘锐利度在内的各种纹理。
图9-11显示了包含本发明的可变的纹理在内的一种特别有利的手势***。这些手势可以包含用户两根手指的使用，例如食指和相邻的中指。因此，特征图标90拥有相关的调整图标91。在图9所示的第一模式中，用户的手指93在显示器上方滑动，并且由通过局部纹理映射而映射到特征图标90的明显的纹理92来引导。一旦手指93放置在图标90上，随后如图10所示第二模式被激活，其中在调整图标91上方生成使用状态纹理映射进而目标特征的当前调整值生成纹理94。只要手指93保持与图标90接合，纹理就通过第二模式限定。随后当在图10中根据状态纹理映射生成纹理94时，第二手指95可以与调整图标91相互作用。随着手指95在调整图标91上方以导致特征调整设置的增加的方向滑动，纹理的强度增加(如图11中增加的强度纹理96所示)。由于使用者可以快速地将第一手指定位在所需特征图标上然后第二手指将自动地定位在适当的区域以使用纹理变化的第二模式进行调整，因此这种布置是非常有利的。所以，可以通过用户来获得所需的微调，而无需用户持续看着触摸屏幕显示器。当第一手指不再与图标90接合时，随后纹理控制电路可以自动转回至第一模式，以使用户可以选择下一个特征图标。
如图1所示的信号发生器16、全屏电极17、以及显示器将导致相同的纹理应用于整个屏幕上。由于通过触摸屏幕可以检测到手指的位置以及当通过触摸屏幕检测到需要匹配手指的运动时可以修改纹理信号，这会适于HMI按钮或使用一根手指的控制策略。然而，对于例如图10和11所示的这样的需要两根手指的策略，或为了考虑到用户可以使用两根手指来滑动穿过滑块使得难于得知手指的位置的情况，期望***包含显示器11以及层17和18以便拥有创建局部化模式的能力，在该局部化模式中不同的信号可以正好针对屏幕的这些局部区域以便达到一些唯一的上述形式。这可以以一些方法来实现。
对于在不同区域使用不同纹理的摩擦策略，例如图6B直到7C所提到的HMI方法。优选地创建多个连接至层17的替代版之上的分段的形状的信号发生器，在此将层17的替代版指定为17'(未显示)。层17'可以是带有铜线的电路板，表示用于滑杆或旋钮所需的模式，随后这些模式的每一部分将由单独的信号发生器源来控制，该单独的信号发生器原拥有创建所需纹理所需要的适当的信号频率和振幅。例如，生成图6C的滑杆，65至70这六段将由各自的信号发生器16a、16b、16c、16d、16e、以及16f来驱动。作为选择的，为了创建图10和11所示的旋转功能，将有两个由信号发生器16a和16b驱动的区域。拥有两个信号源将保护被用作枢轴点的手指可以像客户执行旋转动作那样漂移的情况。如果他们的手指确实漂移，则将感受到与滑动手指相同的纹理，并且他们可能会感到困扰。然而，这可以通过对不同的区域生成两个不同的信号频率和/或振幅来解决。
层17'将位于显示器11后面。具有层17'在显示器的后面，将不会影响观看由HMI控制器13产生的图形。然而，由于表面18和电极17'之间较大的距离，有必要增加来自发生器16的信号的大小，以便在显示器表面18保持所需振幅强度。为了保证足够穿过用户手指和触摸屏幕电极之间的界面的信号强度，需要给用户提供完全一致的接地路径。这可以通过一个或多个并行接地路径在机动车环境中达到，该并行接地路径电容性地将用户耦接至车辆常见接地。图12显示了用于用户接地路径的一些非限制性示例。用户的座椅100支承在车辆地板101上。当就座时，座椅安全带102可以绑在用户上。为了提供集成导电元件，座椅安全带102可以用例如在由聚合材料制成的装有导体填料粒子的导电层之上的聚酯纤维这样的外部绝缘弹性材料制造。作为选择，座椅安全带102可以包括由导电纤维制成的网状编织层(如美国专利7,871,945或美国专利7,886,617所公开的那样)。座椅安全带102内部导电元件的一端通过车身或车架(未显示)被连接至地面。附加地或可选地。由导电纤维制成的导电元件或各种导体板可以被整合到一个座位表面，例如位于座位底部表面中的导电元件103或位于座椅背部表面中的导电元件104。座位安全带102或座位表面103和104内的导电元件与用户躯干相结合，以便创建至地面的有效的电容路径。导电元件还可以通过钢制地板101或单独的踏板105来提供，以便通过用户的脚来电容地耦接。同样地，制动器或加速器踏板106可以包括电容地耦接用户的脚的导电元件107。虽然没有在图12中示出，但车门扶手的接地路径还可以由方向盘或变速器选择手柄来为用户提供。
由于各种改变的情况，与用户和共同点通过包含于座椅安全带、座椅表面或其他车辆结构中的导电元件的电容性耦接相关的阻抗，产生感觉纹理变化的效能会受到影响。为了处理变化的情况，信号发生器可以使用自动补偿接地阻抗中的变化的恒定电流源。作为选择，信号发生器中在产生振动信号时使用的增益可以基于接地阻抗的其他估计或特征描述来调整。如图13所示，接地估算器110可以接收来自温度传感器111、重量传感器112、以及湿度传感器113的输入，这些传感器测量各种可以影响接地路径效能的操作情况。例如，在寒冷天气中，用户可以穿额外的衣服，这降低了通过座椅安全带和座椅中的导电元件获得的有效电容。因此，当检测到低环境温度时，接地估算器110增加提供给信号发生器用于增加振动信号的增益命令，以获得所需的纹理感觉。来自重量传感器112的重量信号可以提供身体尺寸的测量，该尺寸同样会影响有效电容。湿度传感器113提供可以反映环境介电性能的湿度测量值，该湿度测量值同样会影响接地连接，由此可以适当地补偿增益。

Claims (10)

1.一种车辆控制***，包含：
触摸屏幕显示器，该触摸屏幕显示器用于显示图形化HMI并检测通过用户手指的触摸而手动在显示器上建立的接触点，其中图形化HMI限定特征图标选择区域和分离的子菜单部分，其中每个特征图标选择区域对应于各自的车辆附件，以及其中子菜单部分表示响应于选择的特征图标选择区域之一而选择性地显示的子菜单内的调整图标；
触觉纹理***，该触觉纹理***拥有穿过触摸屏幕显示器设置的电极和产生振动信号的信号发生器，以便在手指和电极之间产生电势差，随着手指在触摸屏幕显示器上滑动而引起相应的感觉纹理；以及
控制电路，该控制电路配置用于设置至少振动信号的频率或振幅，以便在操作图形化HMI时根据第一和第二模式改变感觉纹理，其中第一模式使用由触摸屏幕显示器上各自的特征图标选择区域定义的局部纹理映射，以及其中第二模式使用将感觉纹理与每一个可用于使用第一模式选择的特征图标的电势调整设置相联系的状态纹理映射；
其中，第二模式响应于选择的特征图标在不同于特征图标的区域改变状态纹理映射，同时，第一模式在特征图标上的局部纹理映射不改变。
2.根据权利要求1所述的***，其中状态纹理映射将感觉纹理的强度与调整设置的强度相联系，其中通过两个信号发生器生成不同的信号频率和/或振幅，以在不同的区域获得不同的感觉纹理。
3.根据权利要求2所述的***，其中控制电路通过改变振动信号的振幅来改变感觉纹理的强度，所述信号发生器使用自动补偿接地阻抗中的变化，以获得所需的纹理感觉。
4.根据权利要求2所述的***，其中控制电路通过改变振动信号的波形来改变感觉纹理的强度。
5.根据权利要求2所述的***，其中状态纹理映射局部化为图形化HMI中的调整滑块图像。
6.根据权利要求1所述的***，其中电势调整设置包含用于特征图标各自的打开设置和各自的关闭设置，以及其中状态纹理设置将两个明显的纹理联系至开和关设置。
7.根据权利要求1所述的***，其中第一模式中的局部纹理映射在各自的图标和与各自特征图标相一致的最大纹理之间的各自的位置不提供纹理。
8.根据权利要求1所述的***，其中控制电路改变振动信号以提供靠近每一个特征图标的缓慢增加纹理。
9.根据权利要求1所述的***，其中触摸屏幕显示器检测用于第一和第二手指的接触点，其中控制电路在第一手指与选择的特征图标接合之后从第一模式转换至第二模式，在第一手指保持与选择的特征图标接合时保持在第二模式以回应第二手指，以及随后当第一手指不再与选择的特征图标接合时转换回到第一模式。
10.根据权利要求1所述的***，其中控制电路从第一模式转换至第二模式以回应选择的特征图标的手动选择，并保持第二模式直到预期的事件。
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