多个移动部件与计算机系统实时经界面连接的方法和设备

摘要

本发明的目的尤其是使多个移动部件与计算机系统实时经界面连接。在选择包括在移动部件中的至少一个定位模块后，所述至少一个定位模块被依次地激活。然后从所激活的至少一个定位模块接收至少一个信号，并基于所接收的至少一个信号来实时计算包括所激活的至少一个定位模块的所述移动部件的至少一个位置信息。在给定时刻只有一个定位模块可以被激活。

权利要求

1.一种用于使多个移动部件(110、110’)与计算机系统实时地经由界面连接的方法，该方法的特征在于包括以下步骤：-向包括在所述多个移动部件的至少一个移动部件中的至少一个定位模块(700、700-

1、700-2)传送激活信号(1015、1114、1305)；

-响应于接收到所述激活信号，依次激活所述至少一个定位模块，所述激活包括用于激励所述至少一个定位模块的辐射部件的开关步骤；

-接收来自所激活的至少一个定位模块的至少一个信号；

-基于所接收到的至少一个信号来计算(1020、1116)包括所激活的至少一个定位模块的所述移动部件的至少一个位置信息，在给定时刻只有一个定位模块能被激活。

2.如权利要求1所述的方法，根据该方法，所述激活信号包括允许识别定位模块的数据，以便选择性激活单一定位模块。

3.如权利要求1所述的方法，根据该方法，所述激活信号是用于以共用方式控制多个定位模块的激活的共用激活信号。

4.如权利要求3所述的方法，该方法还包括对所述多个定位模块的每个定位模块计算延时值的步骤，所述延时值代表在激活信号的接收与定位模块的激活之间的时间间隔。

5.如权利要求4所述的方法，根据该方法，每个延时值是根据定位模块的识别数据而被确定的。

6.如权利要求4所述的方法，根据该方法，每个延时值是动态确定的。

7.如权利要求6所述的方法，根据该方法，每个延时值是根据时分多址算法而被确定的。

8.如权利要求3所述的方法，根据该方法，所述共用激活信号由与所述方法独立地使用的信号感应出的。

9.如权利要求1所述的方法，还包括计算所述移动部件的至少一个朝向信息的步骤，所述移动部件包括至少两个定位模块。

10.如权利要求1所述的方法，还包括把来自所述至少一个定位模块的至少一个数据传送给所述计算机系统的步骤。

11.如权利要求1所述的方法，还包括检验所述至少一个定位模块的有效性(1010、

1112)的步骤，所述依次激活所述至少一个定位模块的步骤是响应于所述检验有效性的步骤而被执行的。

12.如权利要求11所述的方法，还包括把有效状态或无效状态分配给(1138、1140)所述至少一个定位模块的步骤，所述有效状态或无效状态是根据所述至少一个位置信息而被确定的。

13.如权利要求1所述的方法，根据该方法，所述接收来自所激活的至少一个定位模块的至少一个信号的步骤包括依次选择多个接收器的步骤，所述至少一个信号是从所述多个接收器中选择的至少一个接收器接收的。

14.一种用于使多个移动部件与计算机系统通过界面连接的设备的移动部件(100、

110’)，所述移动部件的特征在于包括至少一个定位模块(700、700-1、700-2)，所述定位模块包括以下装置：-用于发射允许计算所述定位模块的位置的信号的装置(730)；

-用于生成用于发射信号的所述装置的激励信号的装置(720、725)；

-开关装置(715)，用于控制向用于发射信号的所述装置传送所述激励信号；以及-用于接收激活信号并且根据所述激活信号的至少一个信息来激活所述开关装置的装置(710)，以便允许发射允许计算所述定位模块的位置的信号。

15.如权利要求14所述的移动部件，用于接收激活信号的装置包括用于计算延时值的装置，所述延时值代表在激活信号的接收与所述开关装置的激活之间的时间间隔。

16.如权利要求14或权利要求15所述的移动部件，所述至少一个定位模块包括至少一个能够通过感应而被激励的螺线管以便给所述至少一个定位模块的组件供电。

17.一种用于使多个移动部件(110、110’)与计算机系统通过界面连接的设备，该设备包括能够实施根据权利要求1-13中任一项所述的方法的各个步骤的装置。

说明书

多个移动部件与计算机系统实时经界面连接的方法和设备

[0001] 本发明涉及使用者与计算机系统之间的界面，尤其是在游戏领域，更特别涉及多个移动部件与计算机系统连接的方法和设备。

[0002] 在许多情况下，对计算机系统，可能需要检测移动部件的位置和/或朝向，以便使计算机系统最终做出反应。因此，例如，在下棋游戏中，使用者可以与计算机系统模拟的虚拟下棋者对弈，在计算机系统上实施的应用应了解棋盘的所有棋子的位置，尤其是使用者移动的棋子，以计算它的一步。

[0003] 为了检测游戏板上真实物体的位置和/或朝向，存在一些可以把这些物体作为计算机系统界面的方法。

[0004] 因此，例如，一些电阻型触摸屏可以作为游戏板，以便在施加足够压力时检测物体如笔的位置。但是，此类屏幕一般只能支持单一接触，并且需要使用者的恒定压力以了解位置。换句话说，如果使用者施加的压力放松，就不能检测笔的位置。

[0005] 也可使用以通过导体泄漏电流原理为基础的电容型触摸屏。但是，只有与地线连接的导电物体允许它们的位置的检测。因此，例如不能借助这种屏幕确定塑料和木质物体的位置。

[0006] 另外，以触摸屏或触摸膜为基础的方案一般只能支持有限数量的同时或几乎同时接触，因此不允许确定大量物体。

[0007] 其它方案使用以红外为基础的技术，尤其是以平板（tables）的形式。因此，例如，名为Surface（微软商标）、mTouch（Merel Technologies商标）和Entertaible（飞利浦商标）的知名产品使用位于平板的厚度中的红外摄像机。但是，这些平板要求的厚度使它们体积笨重，移动性差，并使它们具有一定刚性。另外，它们的价格不能真正为家庭所用。

[0008] 最后，这些方案不允许检测出被检测运动和/方向的移动部件相对预先确定基准的高度。

[0009] 本发明允许解决上述问题中的至少一个问题。

[0010] 本发明的目的因此在于使多个移动部件与计算机系统实时地经由界面连接的方法，该方法包括以下步骤：

[0011] －向包括在所述多个移动部件的至少一个移动部件中的至少一个定位模块传送激活信号；

[0012] －依次激活所述至少一个定位模块，所述激活包括用于激励所述至少一个定位模块的辐射部件的开关步骤；

[0013] －接收来自所激活的至少一个定位模块的至少一个信号；

[0014] －基于所接收到的至少一个信号来计算包括所激活的至少一个定位模块的所述移动部件的至少一个位置信息。

[0015] 因此，本发明的方法可以使计算机系统简单、有效并实时确定大量可以用于与该计算机系统交互的移动部件的位置。

[0016] 根据特别实施例，所述激活信号包括允许识别定位模块的数据，以便选择性激活单一定位模块。因此，通过计算机系统确定激活顺序，并且定位模块的逻辑（软件）简单，主要在于接收的识别码与预先确定识别码的比较。

[0017] 根据另一特别实施例，所述激活信号是用于以共用方式控制多个定位模块的激活的共用激活信号。根据该实施例，激活顺序由定位模块的逻辑确定，并与计算机系统结合或不结合。根据该实施例，计算机系统不需要预先了解定位模块。

[0018] 还是根据特别实施例，该方法还包括对所述多个定位模块的每个定位模块计算延时值的步骤，所述延时值代表在激活信号的接收与定位模块的激活之间的时间间隔。因此由与定位模块关联的延时值定义定位模块的激活顺序。

[0019] 例如每个延时值是根据定位模块的识别数据而被确定的。

[0020] 延时值可以动态确定，因此与允许与新的移动部件经由界面连接，并且/或者消除界面的移动部件，而不需要重新配置该界面。该动态确定可以尤其基于使用时分多址算法。

[0021] 公共激活信号可以由与所述方法独立地使用的信号感应出。例如该信号可以是通过所用屏幕的同步帧感应出的信号。因此，在这种情况下，不需要产生专门信号。

[0022] 根据一特别实施例，该方法另外包括计算所述移动部件的至少一个朝向信息的步骤，所述移动部件包括至少两个定位模块。

[0023] 还是根据一特别实施例，该方法另外包括把来自所述至少一个定位模块的至少一个数据传送给所述计算机系统的步骤。所述至少一数据尤其可以代表所述至少一个定位模块的识别码。在这种情况下，对计算机系统，该数据允许使位置与定位模块关联。该数据还可代表定位模块的状态或与该定位模块相关的功能。

[0024] 还是根据一特别实施例，该方法另外包括检验所述至少一个定位模块有效性的步骤，响应于所述有效性检验步骤进行所述至少一定位模块的所述顺序激活。因此，确定了与计算机系统有效交互的移动部件的仅位置和/或朝向。

[0025] 该方法最好另外包括将有效或无效状态分配给至少一个定位模块的步骤，根据所述至少一个位置信息确定所述有效或无效状态。

[0026] 还是根据一特别实施例，所述接收来自所激活的至少一个定位模块的至少一个信号的步骤包括依次选择多个接收器的步骤，所述至少一个信号是从所述多个接收器中选择的至少一个接收器接收的。因此可以根据收到的信号和选择的接收器的特征来确定定位模块的位置。

[0027] 本发明的目的还在于用于使多个移动部件与计算机系统通过界面连接的设备的移动部件，所述移动部件的特征在于包括至少一个定位模块，所述定位模块包括以下装置：

[0028] －用于发射允许计算所述定位模块的位置的信号的装置；

[0029] －用于生成用于发射信号的所述装置的激励信号的装置；

[0030] －用于控制向用于发射信号的所述装置传送所述激活信号的开关装置；以及[0031] －用于接收激活信号并且根据所述激活信号的至少一个信息来激活所述开关装置的装置，以便允许发射允许计算所述定位模块的位置的信号。

[0032] 因此，根据本发明的移动部件允许使计算机系统简单、有效并实时确定大量可以用于与该计算机系统交互的移动部件的位置。

[0033] 根据一特别实施例，用于接收激活信号的装置包括用于计算延时值的装置，所述延时值代表在激活信号的接收与所述开关装置的激活之间的时间间隔。

[0034] 因此通过与定位模块相关联的延时值确定定位模块的激活顺序。

[0035] 还是根据一特别实施例，所述至少一个定位模块包括至少一个能够通过感应而被激励的螺线管以便给所述至少一个定位模块的组件供电。

[0036] 本发明的目标还在于用于使多个移动部件与计算机系统经由界面连接的设备，该设备包括能够实施根据前述的方法的各个步骤的装置。该设备的优点与上面提到的优点类似。

[0037] 通过下面作为非限定例子并参照以下附图的详细描述，可以了解本发明的其它优点、目的和特征：

[0038] －图1示意表示使用本发明的结构的例子；

[0039] －图2表示根据本发明的第一实施方式的检测表面和相关逻辑的例子；

[0040] －图3示意表示螺线管与检测表面的导电回路之间的感应耦合的物理原理；

[0041] －图4示意表示允许基于通过参照图2的系统得到的测量、根据给定轴线来计算位于检测表面上的螺线管的位置的内插机理；

[0042] －图5、6分别表示根据本发明第二和第三实施例的检测表面和相关逻辑的例子；

[0043] －图7示意表示移动部件的定位模块的逻辑框图，可以从如图2、5、6所示系统出发确定该移动部件的位置和/或朝向；

[0044] －图8表示参照图7描述的逻辑示意图的电子布置的例子，该例涉及可以被确定位置和/或朝向的移动部件的定位模块；

[0045] －图9，包括图9a和9b，示意表示两个分别可以被确定位置以及被确定位置和朝向的移动部件的例子；

[0046] －图10和11表示可以用于依次激活一组定位模块并计算相应移动部件的位置和/或朝向的算法的例子；

[0047] －图12表示根据共用激活信号来激活定位模块的时间图的例子；

[0048] －图13，包括图13a和13b，表示可以用于借助共用激活信号依次激活一组定位模块的算法的第三个例子；以及

[0049] －图14表示定位模块动态激活系统的时间图。

[0050] 总体而言，本发明的目标是确定位于表面上并一同使用的活动元件或零件的位置（横坐标、纵坐标和/或高度）和/或朝向（航向、俯仰和/或摇摆（roulis））。为此，本发明使用移动部件检测表面，每个移动部件具有至少一个允许依次确定每个移动部件的位置并最好确定朝向的定位模块和激活模块。位置可以是在平面中的二维位置，或包括高度的三维位置。因此本发明的目的是使用者和与计算机系统之间的多个移动部件的位置和朝向有关的新型界面。检测表面可以与例如用于提供装饰元素或信息的屏幕结合。

[0051] 作为示例，可以通过电磁场获取移动部件的三维位置。为此，使用由行/列型电磁捕获网格组成的移动部件位置检测表面。该表面与能够通过多路解复用来计算发射电磁场的定位模块的位置的电子模块相关联。

[0052] 因此依次选择每个定位模块，例如根据它自己专有的识别码，以使其发出电磁场。为此，每个定位模块包括激活机构，使得当定位模块被激活时发出可以被检测表面捕获的电磁场。

[0053] 位置检测操纵模块与检测表面相关联，以便通过指令信号依次激活定位模块的电磁发射或控制该依次激活。该模块与定位模块之间的控制信号可以通过有线连接或最好通过无线连接传输，例如高频HF无线电信号或符合Wi-Fi、ZigBee或Bluetooth（蓝牙）标准的信号（Wi-Fi、ZigBee和Bluetooth都是商标）。

[0054] 例如位置检测表面是软的或硬的电磁接收PCB（印刷电路板）型板。它可以与也可是软的或硬的触摸或非触摸屏（例如LCD（液晶显示器）或OLED（有机二级发光））结合，这些屏幕允许移动部件在交互可视表面上移动。检测表面也可与允许移动部件在倾斜、垂直或倒置（头朝下）的表面上移动或承受冲击而不改变位置检测的磁化表面相关联。

[0055] 图1示意表示实施本发明的结构100的例子。

[0056] 结构100这里包括板105，例如游戏板，在该板上设置一些移动部件110，这些移动部件110允许使用者通过使移动部件110位移来与和该板相关联的计算机系统交互。尽管这里只出示了五个移动部件，但是可以使用几十甚至几百个移动部件。板105形成使用的移动部件的位置和/或朝向检测区。

[0057] 这里板105包括与屏幕120和磁化表面125（这里检测表面115、屏幕120和磁化表面125基本平行）相耦合的检测表面115。板105还包括硬件模块130（或中央处理系统），用于检测位置并且如果需要还检测移动部件110的朝向，以及用于实施与使用者交互的一个或几个应用。硬件模块130特别负责管理移动部件的位置和/或朝向的检测，即逐一识别、激活定位模块，使它们依次发出电磁场，并估计它们的位置。

[0058] 硬件模块130最好和板105的其它部件一起插在外壳中。或者，它可以是例如纳入到计算机或游戏操纵台中的远程模块。可以通过可充电电池或适配器为其充电，并具有一组传统的电连接135，例如对适配器的电插口、USB接口、Ethernet、视频VGA（Video Graphics Array，视频阵列）和/或HDMI（高清多媒体），必要时，尤其是如果屏幕与检测区相关联。硬件模块130最好另外包括无线通信模块，例如允许与另一计算机系统交互和/或通过通信网存取数据的WiFi或蓝牙型的无线通信模块。

[0059] 硬件模块130一般包括计算模块和和下面将详细描述的位置检测和捕获操纵模块。这里计算模块设有中央处理单元（CPU）、图形处理单元（GPU）、用于储存程序和实施本发明所需变量的存储组件（RAM，ROM和/或闪存型），以及例如芯片组形式的声音处理模块。

[0060] 位置检测和捕获操纵模块最好通过无线电依次激活每个应确定位置的定位模块，或者控制该依次激活。激活后，每个定位模块发出被检测表面俘获的电磁场。然后检测表面向位置检测和捕获模块传递允许计算定位模块的位置的信息，例如（x、y、z）型信息。如下面将要描述的，当多个定位模块与同一移动部件相关时，可以从这些定位模块的位置出发来确定该移动部件的朝向参数，例如以角度的形式。因此所有应确定位置和/或朝向的移动部件的位置和/或朝向被传递给计算模块，计算模块利用它们管理与涉及的应用的交互。

[0061] 图2表示根据本发明第一实施例的检测表面和相关逻辑的例子。

[0062] 这里检测表面115由构成导电网的行列形式的网格构成。导电网包括一组按照两个正交轴线的回路。每个回路是允许测量由辐射部件感应的电流或电压强度的离散传感器，辐射部件一般是属于位于检测表面上并应计算其位置和/或朝向的移动部件的螺线管。

[0063] 作为示例，这里采用位于位置200的螺线管，即位于回路205和210的交点，它的一端与地线连接，另一端与用于计算位置的电子元件连接。当给位于位置200的螺线管被供电时，它在回路205和210中产生感应电流，可以分析该电流，并使其与其它回路中的感应电流比较。因此可以通过螺线管与导电网之间的感应耦合和感应电流的测量来确定螺线管的位置。

[0064] 复用器215和220与网格的两个轴线的每个轴线的每个回路连接，即这里分别与每个垂直和水平回路连接。复用器215和220的输出分别与硬件模块130的位置检测和捕获操纵模块130-1的自动增益控制器（CAG）225和230连接。自动增益控制器225、230的输出信号首先分别在解调器235和240中解调。解调产生与由螺线管发出的固定频率的多交流（AC）组分补充的原始正弦波成比例的直流（DC）信号。

[0065] 根据通常使用的原理，硬件模块130的计算模块130-2操纵复用器215、220，以依次激活回路，即在回路n后激活回路n+1。当达到最后一回路时，处理器启动新的周期并操纵第一回路的激活。

[0066] 最好在每个解调器235、240中使用低通滤波器，以消除解调信号的不希望的谐波以及电磁基底噪声。该滤波允许精细进行来自自动增益控制器的解调后的信号的测量，然后这些信号在分别在模数转换器（CAN）245和250中数字化。

[0067] 得到的数字值传输给计算模块130-2的中央处理单元（CPU）255，用于储存。如图所示，中央处理单元255控制解调器235、240。

[0068] 储存数字值后，中央处理单元使复用器的地址递增，以进行来自后面回路的信号的数字化。当达到最后回路时，中央处理单元使复用器的地址初始化到与所涉及轴线的第一回路的值对应的地址。

[0069] 在一周期结束时，中央处理单元就已经对每个轴储存了与靠近螺线管位置的相邻回路数相同数量的数字值，中央处理单元通过下面描述的内插法计算螺线管的位置。

[0070] 这里观察到，可通过位于不同回路之间的金属带保证回路的接地，以保护回路不受电磁干扰。替代方案包括在导电网下放置均匀的地线平面。

[0071] 另外，位置检测和捕获操纵模块130-1这里包括受计算模块130-2的中央处理单元255控制并允许激活移动部件的定位模块的无线电发射器260。作为示例，中央处理单元255向无线电发射器260传输要激活的定位模块的识别码。对该识别码进行编码，然后以数字或模拟无线电信号的形式传输。则每个接收该信号的定位模块可以将收到的识别码与它自己的识别码做比较，如果识别码相同，则该定位模块被激活。

[0072] 因此，为了估计一组定位模块的位置，需要对每个定位模块执行一个周期，并且根据这里描述的实施例，对这些周期中的每个周期，对每组回路执行一个周期。

[0073] 多个检测表面可以互相组合，产生的检测表面的面积是组合的检测表面面积的总和。为此，检测表面看作是主表面，其它看作是从属。通过主检测表面管理移动部件的依次激活，主检测表面最好通过建立包含定位模块的坐标和自由度角度的表格来接收由与每个从属检测表面相关的硬件模块计算的位置。

[0074] 图3示意表示螺线管与检测表面的导电回路之间的感应耦合物理原理。

[0075] 根据本发明，每个应被计算位置和/或朝向的移动部件包括轴线最好朝向检测表面的至少一个螺线管。

[0076] 交流电经过螺线管300，并且螺线管300发出向检测表面传播的电磁场，尤其是在此例中向回路210传播。接收来自螺线管300的电磁场的回路210与螺线管300耦合。则可以在该回路的端子305测量交流信号。

[0077] 螺线管300与回路210之间的耦合可以以下面的关系式表达：

[0078]

[0079] 其中：

[0080] E表示螺线管300端子上的电压；R为接收回路210的端子305上接收的信号的电压；D为螺线管300与接收回路210之间的距离；k为与包括螺线管和接收回路的系统内在因素、特别是螺线管的匝数和回路尺寸有关的常数。

[0081] 图4示意表示允许从参照图2描述的系统得到的测量出发计算按照给定轴线位于检测表面上的螺线管位置的内插机理。

[0082] 这里假设螺线管位于垂直回路B3、B4和B5附近并沿横坐标X3、X4和X5定位，在这些回路的端子上测量的电压分别记为V3、V4和V5。这里螺线管处于横坐标上记为XS的位置。

[0083] 可以从相应回路的识别码出发通过中央处理单元得到坐标X3、X4、X5（这些值是根据检测表面的布线（routage）原理预先确定的，并最好储存在非易失性存储器中）。

[0084] 图4所示的曲线部分400示出从由回路B3、B4和B5测量的值出发外推的、根据与螺线管耦合的回路位置的用于螺线管的位置XS的电压变化。它可以模拟为抛物线型二次函数。在实际应用中，该局部近似与螺线管与导电网的回路之间的电磁耦合现象相对应。

[0085] 下面的关系式表示该特性：

[0086] V3=a(X3-XS)2+b

[0087] V4=a(X4-XS)2+b

[0088] V5=a(X5-XS)2+b

[0089] 其中a和b是常数，a是小于零的常数（a<0）。

[0090] 另外，考虑二次函数的假设，横坐标X3、X4和X5之间的关系可以用下面的形式表达：

[0091] X4–X3=X5–X4=ΔX

[0092] X5–X3=2ΔX

[0093] （ΔX表示横坐标X3和X4之间和横坐标X4和X5之间的距离）

[0094] 因此，可以根据下式内插螺线管的位置：

[0095]

[0096] 根据同样逻辑，也可以确定螺线管沿纵坐标轴的位置。

[0097] 另外，螺线管与回路之间的距离（即螺线管相对检测表面的高度）可以根据以下关系式确定：

[0098]

[0099] 因此，距离D是代表检测表面的所考虑的回路端子处的电压的值R的函数。它可以基于实现的测量来外推。要指出的是，该距离计算的精度尤其与螺线管发出的信号E的稳定性有关，信号E的值也应尽可能随时间恒定，这就需要在定位模块中稳定的供电，当电池放电时不应下降。可以通过定位模块的电压调节器保证这一点。

[0100] 图5表示根据第二实施例的检测表面和相关逻辑的例子。

[0101] 图2和图5所示检测表面和相关逻辑之间的主要差别在于使用附加复用器和差动放大器。

[0102] 如前面描述的检测表面115一样，检测表面115’这里由构成导电网的行列形式的网格构成，导电网包括一组沿两个正交轴线的回路。同样，每个回路是允许测量由位于检测表面上的（属于应检测位置和/或朝向的移动部件的）螺线管感应的电流强度或电压强度的离散传感器。

[0103] 这里两个复用器与每组（垂直和水平）回路结合。因此，对导电网的两个尺寸中的每一个，第一复用器交替与两个中的一个回路连接，而第二复用器与其它回路连接。这里复用器215’-1与奇数垂直回路连接，而复用器215’-2与偶数垂直回路连接。同样，这里复用器220’-1与奇数水平回路连接，而复用器220’-2与偶数水平回路连接。

[0104] 与垂直回路连接的复用器215’-1和215’-2的输出与差动放大器500连接，而与水平回路连接的复用器220’-1和220’-2的输出与差动放大器505连接。

[0105] 因此，对检测表面的导电网的每个轴线，复用器和差动放大器产生由两个相邻回路接收的信号之间的立即比较。换句话说，每个差动放大器的输出信号是差动信号。

[0106] 然后对差动信号进行与参照图2描述的处理类似的处理。但是，这里的滤波是自适应滤波（而不是低通滤波），以便消除共同噪声和与解调有关的噪声，因此增加信噪比。该实施例允许有更大的放大，因此位置计算中的精度更高。计算模块的中央单元控制自适应滤波，使其在每个测量周期结束后最好归零。

[0107] 每个差动放大器500和505的输出分别与位置检测和捕获操纵模块130’-1的自动增益控制器（CAG）225’和230’连接。自动增益控制器225和230的输出信号首先分别在解调器235’和240’中解调，以便得到与由螺线管发出的固定频率的多个交流组分补充的原始正弦波成正比的直流信号。

[0108] 再次地，计算模块130’-2操纵复用器215’-1、215’-2、220’-1和220’-2，以便依次激活回路，即在回路n后激活回路n+1。当达到最后回路时，处理器开始新的周期，并操纵第一回路的激活。

[0109] 如前面指出的，最好在每个解调器235’和240’中实施自适应滤波，以消除解调信号的不希望的谐波以及电磁基底噪声。该滤波允许在解调后对来自自动增益控制器225’和230’的信号测量值进行精加工，然后使它们分别在模拟/数字转换器245’和250’中数字化。

[0110] 得到的数字值传输给计算模块130’-2的中央处理单元255’，以便储存。如图所示，中央处理单元255’控制解调器235’和240’。

[0111] 再次地，在储存数字值后，中央处理单元使复用器的地址递增，以便进行来自后面回路的信号的数字化。当达到最后回路时，中央处理单元使复用器地址初始化，使其与所考虑轴线的第一回路的值对应。

[0112] 一个周期结束时，对每个轴线，中央处理单元储存了与靠近螺线管的位置的邻近回路相同数量的数字值。中央处理单元基于这些值、通过前面描述的内插来计算螺线管的位置。

[0113] 这里通过位于不同回路之间的金属带保证回路接地，以便保护它们不受电磁干扰，替代方式在于将均匀地平面置于导电网之下。

[0114] 和参照图2描述的位置检测和捕获操纵模块130-1一样，位置检测和捕获操纵模块130’-1这里包括受计算模块130’-2的中央处理单元155’控制并且允许激活定位模块的无线电发射器260’。

[0115] 图6表示根据第三实施例的检测表面和相关逻辑的例子。

[0116] 该实施例以参照图2描述的实施例为基础。对于导电网的各个轴线，该实施例另外包括两个固定增益放大器、两个带有低通滤波和模拟/数字转换的解调链。该实施例允许精细计算位于检测板之上的移动部件的高度。

[0117] 这里观察到，高度计算要求使用绝对位置数据（而不是可以对沿横坐标和纵坐标的位置的相对位置数据）。

[0118] 为此，建立第二位置捕获链，其中自动增益控制器被恒定增益放大器取代。取消自动增益控制器导致的精度损失被要提供绝对测量的恒定增益放大器的能力所取代。

[0119] 检测表面115’还是由构成导电网的行列形式的网格构成，导电网包括一组沿两个正交轴线的回路，每个回路形成允许测量由位于检测表面上（属于应检测位置和/或朝向的移动部件的）的螺线管感应的电流或电压强度的离散传感器。

[0120] 复用器215”和220”与网的两个轴线中每个轴线的每个回路连接，即这里分别与每个垂直和水平回路连接。复用器215和220的输出与自动增益控制器（CAG）225”和230”连接，并分别与这里用130”-1表示的位置检测和捕获操纵模块的固定增益放大器600和605连接。

[0121] 自动增益控制器225”和230”的输出信号首先分别在解调器235”和240”中解调。解调产生与由螺线管发出的固定频率的多个交流组分补充的原始正弦波成比例的直流信号。

[0122] 同样，固定增益放大器600和605的输出信号首先分别在解调器610和615中解调。

[0123] 这里仍然用130”-2表示的计算模块操纵复用器215”和220”，以便依次激活回路，即在回路n之后激活回路n+1。当达到最后回路时，处理器启动新周期，并操纵第一回路的激活。

[0124] 最好在每个解调器235”、240”、610和615中使用低通滤波器，以便消除解调信号不希望的谐波以及电磁基底噪声。尤其是该滤波允许在解调后精细加工来自自动增益控制器225”和230”的信号测量。

[0125] 然后，解调器235”、240”、610和615的输出信号分别在模拟/数字转换器（CAN）245”、250”、620和625中数字化。

[0126] 得到的数字值传输给计算模块130”-2的中央处理单元155”，以便被储存。如图所示，中央处理单元255”控制解调器235”、240”、610和615。

[0127] 储存这些值后，中央处理单元使复用器地址递增，以便进行来自后面回路的信号的数字化。当达到最后回路时，中央处理单元使复用器地址初始化到与所考虑的轴线的第一回路的值对应。

[0128] 周期结束时，中央处理单元已经针对每个轴线储存了与螺线管位置附近的相邻回路数同样多的数字值。中央处理单元基于这些值来通过前面描述的内插来计算螺线管的位置。

[0129] 这里观察到，可以通过位于不同回路之间的金属带保证使回路接地，以保护它们不受电磁干扰。另一方法在于将均匀地平面置于导电网之下。

[0130] 另外，位置检测和捕获操纵模块130”-1这里包括受计算模块130”-2的中央处理单元255”控制的允许激活定位模块的无线电发射器260”。

[0131] 应被确定位置和/或朝向的移动部件包括至少一个包括激活接收器的定位模块，激活接收器最好是无线的，例如允许接收它们的电磁发射的激活指令的HF、WiFi、ZigBee、或蓝牙无线电通信模块。每个定位模块能够确定收到的激活指令是否由位置检测和捕获操纵模块发出，是否针对自己。要被激活的定位模块的识别信息可以以模拟或数字形式传输。

[0132] 图7示意表示可以基于如上所述的系统来确定位置和朝向的移动部件的定位模块的逻辑框图。

[0133] 该移动部件最好在涉及其供电和电磁发射控制信号的接收方面都是自主的。

[0134] 因此，定位模块700包括供电模块705，该模块为定位模块的所有元件以及指令接收和检测模块710提供电压，模块710接收并解调由外部的位置检测和捕获操纵模块发出的信号，例如HF信号，以便确定收到的信号是否针对该定位模块的激活。如前所述，可以通过收到的识别码与预先储存的识别码的比较实现该检测。

[0135] 定位模块700另外包括受指令接收和检测模块710控制的开关装置715和受开关装置715控制的选择放大器720。最后，定位模块700包括产生最好固定、稳定并且方波类型频率的本地振荡器725和螺线管730。

[0136] 选择放大器720根据开关装置715的位置并基于来自本地振荡器725的信号来在螺线管730的端子上产生正弦电压，该电压允许使螺线管730几乎瞬时（即实时）产生足够的辐射功率。通过本地振荡器725和选择放大器720形成的一对得到选择放大器振荡的几乎瞬时建立和断开时间。

[0137] 为此，根据第一实施例，给定位模块供电时，本地振荡器725和选择放大器720始终是有效的（它们没有随定位模块的激活而停止）。则开关装置715用于向选择放大器720的输入端输送本地振荡器725的信号，或不传送该信号。因此，当本地振荡器725被切换到选择放大器720上时，选择放大器720在非常短的时间达到它自己的振荡频率，一般为几微秒（RLC型标准振荡器需要几毫秒的建立时间，与实时不相容）。断开选择振荡器720包括使本地振荡器725与选择放大器720断开，并且由于同样的原因，断开是几乎瞬时的（微秒级）。

[0138] 根据另一实施例，给定位模块供电时，本地振荡器725始终是有效的（它没有随着定位模块的激活而停止），而选择放大器720只有定位模块被激活时被供电。则开关装置715的目的是控制选择放大器720的供电。选择放大器的建立和断开时间与第一实施例相似。

[0139] 可以使用不同类型的定位模块供电。可以基于可充电电池和标准控制电路来得到供电。也可基于电池和允许在电池使用范围期间得到恒定电压的电压调节器得到供电。该方案在系统应计算所使用的移动部件高度时特别有利。

[0140] 也可通过远程供电以间接方式供电。根据该实施例，使一层专门的辐射螺线管层位于检测表面之下。使正弦信号经过这些螺线管，并且每个螺线管发出的功率足以给位于它之上的定位模块远程供电。定位模块还配有用于通过感应接收检测表面下的螺线管发出的信号的螺线管。

[0141] 远程供电也可与使用大容量电容器结合，电容器从定位模块的螺线管充电。则电容器用于作为给其它模块供电的电压源。或者，远程供电可以与使用移动部件中存在的电池（例如锂电池）结合。一旦感应电流经过螺线管，定位模块的螺线管就持续给该电池充电。充电/放电保护电路有利地与电池结合，使电池留在它的可接受电压范围内。如前面指出的，如果应估测移动部件的高度，最好调节电压源使得供电电压在使用该电压源期间（即在计算移动部件的位置和/或朝向的过程中）恒定。

[0142] 位于检测表面上并共同使用的移动部件可以使用不同类型的供电。

[0143] 另外，当移动部件包括一个以上定位模块时，有些组件、尤其是供电组件可以对有些或所有定位模块是共同的。

[0144] 图8表示参照图7描述的逻辑示意图的电子实施的例子，该例子与可以被确定位置和/或朝向的移动部件的定位模块有关。

[0145] 图8所示的电子示意图针对由位置检测和捕获操纵模块传输N个载波的模拟模式，N表示可以通过系统计算位置的定位模块的最大数量。

[0146] 这里指令接收和检测模块710的目的是检测与所考虑的定位模块相关联的载波频率。在该实施例子中，模块710包括接收天线800和LC网络，LC网络包括电容802和电感804并调谐到位置检测和捕获操纵模块的发射频率上。该模块还包括负责消除信号的负分量的二极管806，以及包括电阻808和电容810并负责消除载波的低通RC滤波器。如果存在载波，则滤波器的输出端存在信号，而如果载波与考虑的定位模块不对应，则在滤波器的输出端信号为零。指令接收和检测模块710另外包括开关晶体管812，开关晶体管812通过允许激活选择放大器720的电阻814来控制开关715。开关晶体管812这里通过电阻816与RC电路连接。

[0147] 该实施的目的是接收调幅激活信号。但是可以实施其它模式，如调频接收或调相接收。

[0148] 使用的开关例如是Texas Instrument公司的HC开关4066。它允许几乎瞬时（实时）激活或禁止选择放大器。在开关接通时，即选择放大器与电源连接时，实现激活。

[0149] 如前所述，本地振荡器725最好产生频率与检测表面的导电回路（这些回路的尺寸用于接收特定频率）相兼容的方波信号。这里包括与阻值为4kOms的电阻820耦接的振荡器818，例如Linear Technology公司的LTC1799振荡器，以限定与由检测表面的回路检测的频率相兼容的250kHz的振荡频率。

[0150] 选择放大器720允许把本地振荡器725产生的方波信号转换为正弦信号。它另外保证在本地振荡器频率下的最佳增益，并且允许得到经过螺线管的正弦信号所要求的强度，因此得到向使用的检测表面的最佳电磁辐射。

[0151] 这里基于开关晶体管824、电容826和828以及电阻网络830-838形成选择放大器。例如，电容828的值为33μF，而电阻830的值为2kOhms，电阻832、834、836和838为1kOhm，电阻
838为100kOhms。因此，选择放大器720的建立和断开时间尽可能短。

[0152] 可以根据前面描述的实施例以外的其它变型来形成指令接收和检测模块710。特别是，除由位置检测和捕获操纵模块传输N个载波的模拟模式之外，可以实施使用包含对定位模块的激活有用的信号的单一载波的模拟模式。根据该变型，在低通滤波器RC的输出端可获得应检测其频率以便激活或不激活定位模块的有效信号。例如，该信号可以在共振频率与所考虑的定位模块的专门激活频率一致的低通滤波器中过滤出来。然后，将该低通滤波器的输出传输给开关晶体管，该开关晶体管激活允许激活选择放大器的模拟开关。

[0153] 或者，可以使用传输包含对激活定位模块有用的数字信号的单一载波的数字模式。根据该变型，低通RC滤波器的输出端可获得有用信号。该信号一般为包含在几个比特上编码的允许激活多个定位模块的数字信息的方波信号。每个定位模块配备有对该信号解码的微控制器，并根据编码值和预定值来激活模拟开关，并因此激活选择放大器。

[0154] 可以使用其它通信协议（如Wi-Fi、ZigBee或蓝牙）开传输激活指令。

[0155] 本地振荡器和选择放大器形成的一对具有某些优点。特别是，本地振荡器始终是有效的，不需要激活和禁止。另外，所使用的选择放大器是通过开关来运行（根据模拟开关的位置供电或不供电）的部件。因此，这样实施准许对选择放大器非常短的激活和禁止时间，并且允许优化开关时间，因此优化整个周期的时间（一周期对应于所有定位模块的激活/禁止时间）。

[0156] 但是可以实施更简单的振荡器变型，该变型可以替代已知的以Clapp（克拉泼）或Colpitts（考比兹）组装命名的成对的本地振荡器和选择放大器。

[0157] 如前所述，可以以模拟或数字方式识别要激活的定位模块。定位模块的模拟识别可以通过根据不同模式传送专用频率进行，特别是根据专用于每个定位模块的载波频率（该频率识别被激活的定位模块）。因此，装载的电子设备在与其对应的特定载波上起作用。或者，可以对所有定位模块使用唯一的载波频率。该频率调制每个定位模块收到的有用信号。该有用信号的调制频率值允许识别要被检测的定位模块。每个定位模块的激活频率例如组装时在工厂中确定，并且以软件方式配置在位置检测和捕获操纵模块中。

[0158] 定位模块的数字识别通过在激活信息中传输一般在几个比特上的代码进行。该识别机制可以有更大的使用灵活性，因为它允许对每个定位模块的识别编程（因此允许修改）。

[0159] 图9，包括图9a和9b，示意表示分别可以被确定位置以及被确定位置和朝向的移动部件的两个例子。

[0160] 图9a所示的移动部件110包括单一定位模块700。如图所示，螺线管的径向轴线最好与检测表面的平面垂直，使螺线管的电磁辐射以最佳方式向该表面传播。

[0161] 如前所述，可以按照本发明计算包括单一螺线管的移动部件110的三维位置。实际上，从计算的定位模块700的螺线管的位置出发，并在了解该模块在移动部件110中的位置的情况下，就可从中推导出移动部件110的位置，即该移动部件的参照点的位置。当检测表面具有几个移动部件时，依次确定每个移动部件的位置。

[0162] 图9b所示的移动部件100’包括两个独立的定位模块700-1和700-2。如图所示，螺线管的径向轴线仍然最好与检测表面的平面垂直，以使螺线管的电磁辐射以最佳方式向该表面传播。

[0163] 移动部件110’的每个螺线管700-1和700-2互相独立地被依次激活。因此可以通过确定定位模块700-1和700-2的每个螺线管的位置并在了解它们在移动部件110’中的位置的情况下来确定移动部件110’的位置。类似地，可以从定位模块700-1和700-2的螺线管的相对位置和它们在移动部件110’中的位置来了解该移动部件的朝向。这里应观察到，使用定位模块700-1和700-2的螺线管在检测表面的平面中的坐标允许确定移动部件110’在该平面中的朝向，而使用定位模块700-1和700-2的螺线管的高度允许计算移动部件110’的俯仰。

[0164] 这里要指出的是，包括单一螺旋管和包括两个螺线管的移动部件可以共同用在检测表面上，条件是使用的位置检测和捕获操纵模块能够（直接或间接）互相独立地激活每个螺线管。

[0165] 因此，可以通过给每个移动部件赋予至少两个定位模块（不必须按照与检测表面的垂线对齐）并定义这些定位模块的识别规则来获得移动部件的朝向的捕获。

[0166] 可以通过使移动部件具有两个额外定位模块（则使用四个定位模块）并补充这些模块的识别规则使这四个定位模块的识别码与一个移动部件的位置相关联来确定移动部件的摇摆。

[0167] 基于移动部件的四个定位模块的三维位置，可以计算它的六个自由度。

[0168] 使三个形成等边三角形的定位模块与移动部件相关联，也可以计算它的六个自由度。

[0169] 通过位置检测和捕获操纵模块依次激活定位模块允许计算具有这些定位模块的多个移动部件的位置和/或朝向。

[0170] 当定位模块接收专门针对它的激活指令时，定位模块启动电磁发射。知道发射过程中的定位模块的识别码，检测系统就可以使计算的位置信息与定位模块的识别码连接。

[0171] 因此，这里位置检测和捕获操纵模块负责依次激活通过定位模块的电磁发射，一个接一个地接收所有位置，并在了解定位模块的识别码与移动部件的识别码之间的关系的情况下在必要时计算朝向，以便使位置和/或朝向与移动部件的识别码相关联。因此对每个移动部件构建表格，该表格包含识别码、横坐标、纵坐标、以及最好包括以检测表面为基准的高度，必要时还包括侧滚、俯仰和摇摆值（lacet、tangage、roulis）。

[0172] 检测模块的电磁发射的依次激活允许对由该系统管理的所有移动部件使用唯一频率。位置检测和捕获操纵模块可以使用不同激活算法。因此可以系统地激活所有定位模块，激活定位模块的子组件，例如这些子组件经由计算模块通过编程确定（特别是该实施方法可以减少部件的完整激活顺序的整体经过时间），或根据情况（contexte）激活定位模块。该后一方案尤其允许管理某些移动部件能够离开检测表面并且不再需要计算它们的位置和/或朝向的情况。但是，最好有次级回路监测它们可能重新合并在检测表面上和所引起的获得他们新的位置和/或朝向的需要。该模式允许优化应激活的所有定位模块的激活顺序的整体持续时间。

[0173] 图10表示可以用于依次激活一组定位模块并计算相应移动部件的位置和/或朝向的算法的第一例子。

[0174] 这里第一步骤包括使代表定位模块的标号的变量i初始化为0（步骤1000）。在下一步骤（步骤1005），变量i的值与代表系统支持的定位模块的数量的常数M的值比较。通常，常数M的数量级为一百。如果变量i的值大于或等于该常数M，变量i重新初始化（步骤1000）。

[0175] 如果相反，变量i的值小于常数M的值，则进行测试，以确定是否使用具有标号i的定位模块（步骤1010），即具有标号i的定位模块是否有效。定位模块的有效性可以储存在表格中，该表格可以通过使用由包括这些定位模块的移动部件和这些定位模块的定位系统所形成的界面的应用进行更新。如虚线所示，该步骤是可选的。

[0176] 如果与标号i对应的定位模块有效，则该模块被激活（步骤1015）。如前所述，例如具有标号i的定位模块的激活包括，发出载波频率表征该定位模块的识别码的信号。

[0177] 当具有标号i的定位模块被激活时，它发出电磁场，允许通过如前所述那样测量检测表面回路中感应的电压来确定定位模块的位置。

[0178] 然后位置检测和捕获操纵模块能够计算被激活的定位模块的位置（步骤1020）。

[0179] 储存这些信息以便为计算模块所用（步骤1025）。这些信息可以尤其储存在定位模块的位置表中，可以基于该表来估算包括这些定位模块的移动部件的位置和/或朝向。

[0180] 然后变量i增加1（步骤1030），并重复上述步骤（步骤1005-1030），直到确定了所有定位模块（或有效定位模块）的位置。

[0181] 类似地，如果与标号i对应的定位模块无效（步骤1010），变量i增加1（步骤1030），并重复上述步骤（步骤1005-1030），直到确定了所有定位模块（或有效定位模块）的位置。

[0182] 从定位模块的位置出发计算每个移动部件的位置和/或朝向。该计算可以在已经计算了所有有效定位模块的位置时进行，或者在已经计算了所有属于同一移动部件的有效定位模块的位置时逐个移动部件地进行。

[0183] 这里观察到，定位模块的有效性可以与使用由包括这些定位模块的移动部件和这些模块的定位系统形成的界面的应用软件有关。作为示例，在游戏的情况下，无效的定位模块可以对应于一局中不使用的棋子（例如在一局棋中已经被吃掉的棋子），或在给定游戏场景中不使用的棋子。

[0184] 图11表示能够用于依次激活一组定位模块并计算相应移动部件的位置和/或朝向的第二算法的例子。

[0185] 尤其是该算法可以管理某些移动部件可以离开活动区（即这里为检测表面）并且不再需要估计相应移动部件位置和朝向的情况。但是次级逻辑回路监测它们可能的重新回到检测表面和所导致的重新计算它们的位置和/或朝向的需要。与参照图10描述的算法比较，该算法可以通过动态管理它们的有效性来减少依次激活所有定位模块的整体持续时间。

[0186] 在该算法中，常数M对应于系统支持的定位模块的最大数量，变量i表征定位模块的标号，表P对应于定位模块位置表，表V对应于定位模块有效性表，变量C是对应于所使用的定位模块总数的总变量，K是对应于寻找在检测表面之外的定位模块的最大迭代数（K的典型值约为十）的预定常数，A为代表对于总周期而言寻找位于检测表面之外的定位模块的迭代倒数标号的变量。

[0187] 第一步骤的目的是使变量i和C初始化为零（步骤1100）。在下一步骤中，使变量i的值与常数M的值比较（步骤1102）。如果变量i的值小于常数M的值，则更新定位模块有效性表，以使得与标号i对应的定位模块被认为有效（步骤1104）。然后变量i增加1（步骤1106），并使变量i的新值与常数M的值比较（步骤1102）。步骤1102-1106允许使定位模块有效性表初始化。

[0188] 如果相反，变量i的值大于或等于常数M的值，则变量i重新初始化为零（步骤1108）。在后一步骤中，使变量i的值重新与常数M的值比较（步骤1110）。如果变量i的值小于常数M的值，则进行测试，以确定与标号i对应的定位模块是否有效（步骤1112）。

[0189] 如果与标号i对应的定位模块有效，则该模块被激活（步骤1114），以使其发出允许通过测量检测表面的回路中感应的电压来确定它的位置的电磁场。

[0190] 然后位置检测和捕获操纵模块能够计算被激活的定位模块的位置，并且必要时计算该模块的朝向（步骤1116）。

[0191] 然后对得到的定位模块的坐标进行测试（步骤1118）。如果该坐标为零，则更新定位模块有效性表，以使得认为与标号i对应的定位模块无效（步骤1120）。在相反情况下，如果这些坐标不为零，则储存这些坐标，以被计算模块所用（步骤1122）。尤其是它们可以储存在定位模块位置表中，如前所述，可以基于该表来估算包括这些定位模块的移动部件的位置和/或朝向。

[0192] 然后使变量i增加1（步骤1124），并将它的值重新与常数M的值比较（步骤1110）。

[0193] 类似地，如果对应于标号i的定位模块无效（步骤1112），则使变量i增加1（步骤1124），并重新使其值与常数M的值比较（步骤1110）。

[0194] 如果变量i的值大于或等于常数M的值（步骤1110），则使变量A的值初始化为零（步骤1126）。然后进行测试，以对变量A的值与常数K的值比较（步骤1128）。如果常数K的值小于或等于变量A的值，将变量i的值重新初始化为零（步骤1108），并重复前面描述的步骤。

[0195] 在相反情况下，进行测试以确定与值等于C的标号对应的定位模块是否无效（步骤1130）。

[0196] 如果是这样，则该模块被激活（步骤1132），以使其发出可以例如通过测量在检测表面的回路中感应的电压来确定该模块位置的电磁场。

[0197] 然后位置检测和捕获操纵模块能够计算被激活的定位模块的位置（步骤1134）。

[0198] 然后对得到的定位模块的坐标进行测试（步骤1136）。如果该坐标为零，则更新定位模块有效性表，以使得认为与值等于变量C的值的标号对应的定位模块无效（步骤1138）。在相反情况下，更新定位模块有效性表，以使得与值等于变量C的值的标号对应的定位模块被认为是有效的（步骤1140）。

[0199] 使变量A和C的值增加1（步骤1142）。类似地，如果与值等于变量C的值的标号对应的定位模块并非无效（步骤1130），则使变量A和C的值增加1（步骤1142）。

[0200] 然后进行测试，以对变量C的值与常数M的值比较（步骤1144）。如果变量C的值小于常数M的值，则比较变量A和常数k的值（步骤1128），并重复上述步骤。

[0201] 如果变量C的值大于或等于常数M的值，则使变量C的值重新初始化为值零（步骤1146）。然后比较变量A和常数K的值（步骤1128），并重复上述步骤。

[0202] 根据可以用于依次激活一组定位模块并计算相应移动部件位置和/或朝向的算法的第三个例子，由中央处理系统（位置检测和捕获操纵模块）借助共用激活信号来发起所有定位模块的激活，每个定位模块根据共用激活信号来自主地确定它的激活。与每个定位模块相关的延时值的定义，这里即共用激活信号（或其特征在下面的描述中叫做激活“指令”）的检测和定位模块的激活之间的延迟的定义，可以以静态方式进行，例如使用储存在定位模块中的作为计算密钥（clé）的识别码，或者以动态方式进行。

[0203] 图12表示定位模块的激活随共用激活信号而变化的时间图的例子。

[0204] 如图所示，记作sync的共用激活信号这里包括一些周期为P1持续时间为P2的周期脉冲。代表激活“指令”的每个信号sync的脉冲的目的是依次激活（所有或预先选择的）定位模块。P2对应于保证通过所有相关的定位模块检测共同信号的最短持续时间。

[0205] 当接收sync信号的激活“指令”时，每个定位模块计算或确定延时值，在延时结束时它应被激活，即，通常为开关715控制选择放大器720以便在螺线管730的端子上生成正弦电压的时刻，从而产生使螺线管产生允许足够的辐射功率。例如，根据该例，开关715为包括两个单稳态触发器（一个用于作为计数器，另一个作为开关）的微控制器或电路。

[0206] 每个定位模块i的激活在图12中用信号Activ.Mi表示，例如，定位模块0在时刻t1+P2与t1+P2+P3之间激活，这里P3对应于每个定位模块的激活持续时间（这里P3定义为P1=P2+n×P3，其中n表示应在P1期间激活的定位模块的数量），如通过信号Activ.M0表示。同样，定位模块1在时刻t1+P2+P3与t1+P2+2×P3之间激活，如通过信号Activ.M1表示。更普遍地，定位模块i在时刻t+P2+i×P3与t+P2+(i+1)×P3之间激活，其中t表示接收共用激活信号的激活“指令”的时刻。

[0207] 图13，包括图13a和13b，表示可以借助共用激活信号依次激活一组定位模块的算法的第三例子。图13a表示一些在中央处理系统中实施的步骤，而图13b表示一些在每个定位模块中实施的步骤。

[0208] 如图13a所示，这里第一步骤（步骤1300）包括得到表示现在时刻的值，例如借助GetTime()函数，将该值储存在变量time中。然后在时间间隔P2期间发出共用激活信号sync，或更准确地发出激活“指令”（步骤1305），并且代表定位模块标号的变量i初始化为零（步骤1310）。

[0209] 在下一步骤，得到被激活的定位模块的（二维或三维）位置（步骤1315）。如前所述，尤其可以借助中央处理单元255、255’、或255”得到该位置。使得到的位置与定位模块i相关联（步骤1320），并使变量值i增加1（步骤1325）。

[0210] 然后进行测试，以确定变量i的值是否小于在P1期间被估算位置的定位模块的数目n。如果不小于n，即在获得了在P1期间被估算位置的各个定位模块的位置之后，使算法返回步骤1300，以重新开始位置的新获得周期。

[0211] 如果相反，变量i的值小于在P1过程中被估算位置的定位模块的数量n，则将现在时刻与以下时刻进行比较：预先储存的时刻time加上P2且必要时加上P3乘以标号i的值，或time+P2+i×P3（步骤1335）。

[0212] 如果代表现在时刻的值小于time+P2+i×P3的值，算法在步骤1335重新循环（已经获得了其位置的定位模块始终是有效的，不能得到另一定位模块的位置）。如果相反，代表现在时刻的值不小于time+P2+i×P3的值，则算法返回步骤1315，以便获得标号为i（标号i的值前面已经增加）的定位模块的位置。

[0213] 与参照图13a描述的步骤并行地，应被得到位置的每个定位模块执行图13b中所示的步骤。

[0214] 在收到一般为信号sync的脉冲的激活“指令”后（步骤1340），根据下式计算延时值P(i)（步骤1345），其中i代表定位模块的标号（对每个定位模块是不一样的，并且在零与定位模块的数量减一之间）：

[0215] P(i)=P2+i×P3

[0216] 因此P(i)代表共用激活信号的激活“指令”开始与具有标号i的定位模块的激活开始之间的持续时间。

[0217] 然后例如借助GetTime()函数得到代表现在时刻的值并将其赋予变量t和timer（步骤1350）。

[0218] 然后，从变量t的值截去变量timer的值，并将结果与前面计算的延时值P(i)比较（步骤1355）。

[0219] 如果变量t与timer之间的差不小于延时值P(i)，则重新得到代表现在时刻的值，并将其赋予变量t（步骤1360），并且算法返回步骤1355。相反，如果变量t与timer之间的差小于延时值P(i)，则标号为i的定位模块在P3时间间隔期间被激活（步骤1365），以便能够得到它的位置。

[0220] 尽管定位模块的激活次序可以预先确定并且对应于定位模块的标号（或类似数据），但也可以使用下面参照图14描述的定位模块动态激活系统。该系统尤其可以基于时分多址算法（时分多址技术尤其被第二代移动电话网使用，如GSM（Global System for Mobile communication，全球通信系统），可动态保留的时隙的数量的变型，存在于如蓝牙等标准中，蓝牙是商标）。

[0221] 该实施例具有不需要在定位模块的激活顺序中的预先确定位置的优点。另外，该动态管理允许解决具有相同计算或预先确定的延时值的定位模块之间的冲突。

[0222] 根据特定实施例，共用激活信号的两个激活“指令”之间的持续时间分为n+1个固定和预定时长的时间段（时隙）TS0-TSn。因此共同激活周期包含n+1个时隙。

[0223] 第一时隙TS0开始于发出共用激活信号的激活“指令”的时刻。它是特定的并为新的定位模块的到来而预留。

[0224] 在时隙TS0期间，还没有分配时隙的定位模块通过它们的螺线管发射。如果中央处理系统在时隙TS0期间收到来自定位模块一方的信号，则中央处理系统在每个未分配的时隙结束时发出第二激活信号。例如该第二激活信号可以是调制FM信号的特定音调。因此定位模块被通告所有空闲时隙。

[0225] 每个定位模块实现随机选取，以确定在下一周期进行发射的空闲时隙。

[0226] 在每个周期并且对每个空闲时隙存在以下三种可能：

[0227] －时隙保持为空：没有任何定位模块选择该时隙。因此中央处理系统通过在该时隙结束时发出第二激活信号来继续指出该时隙是空闲的；

[0228] －该时隙已经被在该时隙期间发射的单一定位模块选择：然后中央处理系统停止在该时隙结束时发出第二激活信号。第二激活信号的消失通知定位模块它的时隙分配是有效的；以及

[0229] －该时隙已经被在该时隙期间发射的多个定位模块选择：中央处理系统检测出信号冲突，并通过在时隙结束时发出第二激活信号来指出时隙是空闲的。

[0230] 例如通过IEEE802.3以太网标准的“Collision backoff and retransmission（冲突补偿和重传）”章节中提到的算法解决冲突情况。

[0231] 时隙的释放是通过检测定位模块没有发射而被管理的。如果启动延时。如果在整个延时期间，中央处理系统没有接收到来自定位模块一方的发射，则认为相应时隙被释放。

[0232] 图14所示时间图表示25ms的激活周期，对于这些周期而言中央处理系统在每个周期开始时发出激活“指令”（在共用激活信号中），每个周期分为五个时隙，即Ts0-Ts4。

[0233] 时间图中的交叉标记表示把时隙分配给定位模块时的冲突。

[0234] 假设时间表的第一周期时，时隙TS1已经分配给进行发射的定位模块。

[0235] 时间表的步骤E1-E6表示将时隙分配给出现在所考虑的检测表面上的定位模块：

[0236] －步骤E1：新的定位模块（没有分配时隙）在时隙TS0上缺省发射。作为回应，中央处理系统在空闲时隙（这里为时隙TS2、TS3、TS4）结束时发射第二激活信号。新的定位模块基于空闲时隙来进行时隙分配的随机选取。其中两个选择时隙TS2，第三个选择时隙TS3；

[0237] －步骤E2：在时隙TS2上有冲突。中央处理系统在时隙结束时发射第二激活信号，向等待分配的定位模块指出时隙TS2是空闲的。定位模块进行新的随机选取；

[0238] －步骤E2bis：在时隙TS3上没有冲突，分配请求被接受。中央处理系统通过中断在时隙TS3结束时发出第二激活信号来指示这一点。该时隙从此被分配；

[0239] －步骤E3：没有任何定位模块选择时隙TS2。中央处理系统通过在时隙TS2结束时发出第二激活信号来指出其还是可用的；

[0240] －步骤E4：在时隙TS4上有冲突。在该时隙结束时保持第二激活信号，以指出它仍没有被分配；

[0241] －步骤E5：两个没有分配的定位模块选择时隙TS2和TS4。没有冲突，因此分配被接受。中央处理系统停止在这些时隙结束时发出第二激活信号，以指出这些时隙被分配；以及[0242] －步骤E6，稳定状态，每个定位模块已被分配了时隙。

[0243] 尽管在这里描述的例子中，定位模块的最终数量等于每个激活周期的时隙数，但激活机制不强制这样的约束。

[0244] 可以通过高频接收器在每个定位模块中检测共用激活信号，高频接收器解调共用激活信号并将其传输给负责计算与定位模块相关联的延时的微控制器。当延时时间过去时，定位模块通过它的螺线管发出定位信号，例如在P3时段期间以与螺线管连接的选择放大器的共振频率产生方波信号。

[0245] 或者，在定位模块的高频接收器中检测共用激活信号过渡到特定状态，例如高状态，可以启动被配置为在分配给定位模块的延时时间P(i)之后产生脉冲的第一单稳态触发器。在延时期间过去后，第一单稳态触发器的下降前沿启动使本地振荡器在P3期间与和螺线管连接的选择放大器连接的第二单稳态触发器。在该实施例中，单稳态触发器可以借助二进制计数器或使用RC电路的充电时间的电路来实施。本地振荡器可以作为二进制计数器的时钟信号。

[0246] 共用激活信号可以是特定信号或现有信号。因此，例如可以使用由用作共用激活信号的屏幕的同步帧感应的信号，这样可以取消移动部件中的高频接收器。在这种情况下，高频接收器这里被调谐到屏幕的刷新频率的感应回路取代。该感应回路由在屏幕专有的频率上谐振的RLC组件构成，并与负责计算与定位模块相关联的延时的微控制器的模拟/数字转换器的输入端连接。

[0247] 类似的是，高频接收器可以被调谐到定位模块的远程供电频率上的感应回路取代（远程供电频率的发射以周期方式中断，以提供共用激活信号）。

[0248] 这里应注意的是，作为定位模块的远程供电信号的共用激活信号可以用于给定位模块传输数据，例如使用调频编码来进行。

[0249] 类似地，定位模块可以使用由定位模块发出的定位信号来向中央处理系统给出数据，例如所考虑的定位模块的识别码和/或开关状态。

[0250] 根据特定实施例，活动的定位模块的微控制器产生变频方波信号。该频率调制允许对与要传输的数据对应的比特流（train binaire）编码，与低状态对应的频率F1和与高状态对应的频率F2。频率F1和频率F2最好接近定位模块的选择放大器的频率，以使得选择放大器的增益更高。

[0251] 还是根据特定实施例，定位模块只在分配给它的时隙期间发射，中央处理系统能够识别收到的数据来自哪个定位模块。

[0252] 根据另一特定实施例，位于移动部件中的本地振荡器产生变频信号。该频率调制例如通过由本地振荡器的输入阻抗变化感应的外部极化实现。同样，该频率调制可以对与要传输的数据对应的比特流编码。中央处理系统收到的调制信号可以通过中央处理系统的模拟输入来处理，以便进行转换和储存。

[0253] 或者，中央处理系统接收的信号通过模拟解调电路进行解调，以便重新构成基带信号。根据另一变型，收到的信号被放大，并送到内部计数器的时钟输入端，而第二内部计数器作为临时内部参考。该第二计数器在接收到放大后的信号的上升前沿时启动，然后在第一计数器达到预定值时停止。在第二计数器停止时得到的值用于区分调制信号的频率。第一计数器要达到的值越高并且第二计数器的时钟频率与调制信号的频率相比越高，越能区分调制信号的频率。一般说来，每个激活周期的流量将为log2(区分的频率数)。

[0254] 向定位模块传送数据或从定位模块传送数据可以以标准方式加密,例如使用RSA型公共或私人密钥。

[0255] 定位模块的激活持续时间也可以表征要通过定位模块传输的数据，尤其是它的识别码。

[0256] 这里观察到，在定位模块中使用开关给用于确定它们的位置的辐射部件（螺线管或类似部件）供电允许实时地确定这些模块的位置，因此准许管理大量定位模块。实际上，如图7、8所示，定位模块的螺线管的激活信号总是可用的，该信号根据开关715（可以包括微控制器或单稳态触发器）的位置传输或者不传输给螺线管，并且这里开关时间是可忽略不计的。

[0257] 作为示例，假设得到定位模块的位置的周期为50Hz，并使用50个定位模块，每个定位模块的激活时间约为0.4ms。如果建立和停止的时间约为激活持续时间的1%，则约为40μs。

[0258] 根据特定实施例，定位模块的螺线管的发射频率被确定为在接近100kHz的范围内。在该频率处，定位模块与检测表面的回路之间的电磁耦合主要是磁序（ordre magnétique）。

[0259] 选择该频率允许限制（位于检测表面与定位模块之间的）屏幕对定位模块与检测表面之间电磁耦合产生的干扰（屏幕的辐射主要是电性质的）。因此可以使检测表面和定位模块位于屏幕两侧，保持系统的最佳运行。

[0260] 要提到的是，螺线管产生的磁场强度由下式给出：

[0261]

[0262] 其中，c为常数，I为穿过螺线管的电流强度，N为螺线管的匝数，L为螺线管的长度。

[0263] 螺线管的尺寸是受限制的，以使得定位模块的尺寸很小，并且可以将其包括在通用物体中，并且L一般约为几毫米，然后N被确定以得到足够的磁场强度。

[0264] 另外，为了允许透过屏幕表面的正确耦合，应优化穿过螺线管的电流值。这保证了与辐射的选择放大器耦合的本地振荡器的实施。本地振荡器产生正好是辐射的选择放大器的谐振频率。当其被激活时，辐射的选择放大器正好在它的谐振频率下运行，并保证穿过螺线管的电流最大。

[0265] 根据目标应用，可能需要限制系统在可用的定位模块的子组件处的使用，或限制特定功能与某些定位模块相关联。因此，在系统的初始化阶段，可能需要定义不应计算其位置的定位模块（它们的电磁发射不被激活模块激活）的列表。该列表可以随时间改变，并且可以与初始化阶段时定义的初始值不同。还可在初始化阶段中为定位模块或移动部件分配特定功能和角色。因此，例如，如果在下棋程序中使用与预先确定的定位模块相关联的移动部件，则该移动部件可以扮演国王的角色，该同一移动部件也可在画图应用中作为橡皮或毛毡，或者在道路教育程序中有车辆的角色。

[0266] 例如，可以通过使包括定位模块的移动部件位于在检测表面的特定部分上并启动记录来进行定位模块与功能的关联性。然后位置检测和捕获操纵模块进行完整的激活顺序，并根据移动部件各自的位置与各种角色相关联（例如A方的棋子对阵B方的棋子）。

[0267] 当屏幕重叠在检测表面时，可以通过在靠近每个移动部件位置处显示提出不同可能角色的菜单来在背景菜单中为每个移动部件选择角色。

[0268] 本发明的特定应用涉及棋盘游戏，该棋盘游戏可以保持棋盘的用户友好状态和真实操纵棋子或小塑像的乐趣，同时享受视频游戏的交互和动态。在该应用领域，大的触摸屏最好重叠在部件的检测表面上。

[0269] 定位模块最好位于在游戏中使用的小塑像底座上，因此保证检测游戏中小塑像的位置。

[0270] 触摸屏可以显示小塑像在上面移动的游戏轨迹，因此提供动态视觉支持。屏幕通常小塑像在其中的显示生动和现实的环境（用于科幻游戏的飞船中的走廊，“风险”类游戏中的地理区域、如果小塑像是象棋子时则为棋盘等）。

[0271] 游戏开始时，系统提出将功能赋予移动部件，以允许程序可以建立一个或几个检测模块的识别码与由该移动部件代表的小塑像之间的关系。这可以通过在屏幕上在每个位于板上的小塑像附近显示特定角色选择菜单来进行。

[0272] 当记录部件时，即已经给它们分配了它们的角色时，它们就成为真正的游戏界面。然后系统可以持续检验小塑像的运动很好地遵守游戏规则要求的移动限制，并考虑它们在游戏中的角色（例如在通道中一格一格地移动，对下棋而言遵循适当运动）。系统还可计算并在屏幕上显示战斗游戏中两个小塑像之间的视线，或自动计算并显示下棋的可能的俘获。还可以启动小塑像下或从小塑像出发的背景可视动画。因此，在小塑像菜单上选择抽出武器可以在射手周围出现特别闪电和两个小塑像之间的曳光球的视觉。与此类似，当两个小塑像的相对位置允许时，可以启动背景的有声动画。例如，当移动小塑像时，系统确定存在与另一小塑像的视线，可以通过系统启动“看见目标”的声音报警。

[0273] 类似地，可以显示取决于小塑像位置的背景菜单（如果两个敌对小塑像处于最短距离时显示身体对身体战斗结果的计算菜单），当玩家用它的小塑像进行禁止运动时提供自动在线帮助，并在玩家用小塑像进行转动时改变屏幕上的显示。

[0274] 另外，一些特定特征（对代表铅笔的移动部件的颜色、橡皮功能或线条厚度的功能）可以与不同移动部件相关联。如前所述，它们可以通过定位模块传输（直接或根据相关联的延时值）。功能或颜色的选择可以通过专用的LED显示来在包括所考虑的定位模块的物体上看到。

[0275] 对于同一移动部件，还可以通过改变与使用者动作有关的参数之一来改变它的特征（例如，笔上的环、指轮或开关）。在这些机械干预的基础上，定位模块中存在的微控制器可以改变相关联的延时值，或者传送数据，尤其是表示已经选择的新功能的比特流形式的数据。

[0276] 本发明的其它特别应用涉及自主物体的控制，如车、船、直升机和飞机等。因此，例如对于赛车，本发明可以对赛车手控制的车辆驾驶提供帮助，并控制由系统操纵的其它车辆。如果车辆具有两个定位模块，可以使计算的路径平滑。

[0277] 类似地，对直升机驾驶的应用，本发明可以对驾驶提供帮助，特别是在起飞和降落阶段，得益于直升机的机载电子设备的简化（例如一般使用的陀螺仪变得无用）。如果飞行移动部件装有三个定位模块，则可实现三维伺服，中央处理系统实时具有六个自由度（横坐标、纵坐标、高度、俯仰、摇摆和航向）。

[0278] 自然，为了满足特定需要，本领域技术人员可以在上面的描述中进行修改。