[发明专利]一种基于超声波的电子白板双笔书写方法

摘要

本发明提供一种基于超声波的电子白板双笔书写方法，属于超声笔书写方法。包括两支超声笔、电子白板，两支超声笔包括可以发出相同波长红外的红外发射器和可以发出相同频率超声波的超声波发射器,同时可以接收另一支超声笔发出的红外信号，以判断另一支超声笔是否处于工作状态；本发明利用时分复用的原理判断两支笔的工作状态和位置区域，实现两支笔交替书写工作，首先利用红外信号的不同脉冲宽度作为区分两支笔的时间基准，通过接收另一支笔发出的红外信号，判断其是否处在工作状态，然后结合无线传输获取的位置区域指令实现自己的工作逻辑时序，按下笔尖开始工作，双笔书写可以应用于交互式电子教学、互动会议、培训等。

主权项

1.一种基于超声波的电子白板双笔书写方法，其特征在于：包括电子白板和两支超声笔两部分，所述电子白板包括两个信号接收器、光滑书写平面，信号接收器用于接收对应所述两支超声笔发射的的红外信号和超声波信号，所述两支超声笔包括可以发出相同波长红外的红外发射器和可以发出相同频率超声波的超声波发射器，且可以接收另一支超声笔发出的红外信号和由无线传输获取的位置信息，两支超声笔互为主从，即每支笔既可以当成主笔也可以当成从笔；双笔书写方法包括下列步骤：1)当任意一支超声笔或两支超声笔开始工作时，周期性的发射超声波信号和红外信号，电子白板计算超声笔落笔点到两个信号接收器的距离；2)电子白板由步骤1)获取的距离计算超声笔落笔点在电子白板上的位置；3)利用得到的超声笔落笔点的位置判断超声笔的工作区域，生成位置区域状态指令，所述区域指书写区域和边缘区域，并由无线传输将获取的位置区域状态指令传送给超声笔；(1)令位置区域状态指令为‘0’时，超声笔在书写区域工作，超声笔的工作周期不变，为T₁；(2)令位置区域状态指令为‘1’时，超声笔在边缘区域工作，此时需要重新计算工作周期，工作周期变为T₂；利用得到的超声笔落笔点的位置判断超声笔的工作区域，当两支笔同时工作时，两支笔所在的工作区域会出现四种情况：①主笔在书写区域工作‘0’，从笔在书写区域工作‘0’；②主笔在书写区域工作‘1’，从笔在边缘区域工作‘0’；③主笔在边缘区域工作‘0’，从笔在书写区域工作‘1’；④主笔在边缘区域工作‘1’，从笔在边缘区域工作‘1’；出现情况①时，两支超声笔都在书写区域工作，此时两支超声笔在周期内的平均书写时间都是可以在工作周期内完成书写，此时两支笔得工作周期工作均不变；出现情况②时，若主笔在书写区域工作时间为从笔在边缘区域工作，此时在边缘区域的超声笔发出的超声波脉冲被最远距离的超声波接收端接收所需时间t₁＝L₁/c，L₁为超声笔落笔点的位置到任意一个接收端的距离，c为超声波传播的速度，将提取的信息传送到PC机计算笔迹所需要的时间一共为m，一共需要时间大于所以从笔需要将工作周期延长至T₂，同时延时改为主笔为了在稳定书写时和从笔不发生信号冲突，主笔的脉冲周期也改为T₂，同时延时改为出现情况③时若主笔在边缘区域工作，此时在边缘区域的超声笔发出的超声波脉冲被较远距离的超声波接收端接收，所需时间t₁＝L₁/c，将提取的信息传送到PC机计算笔迹所需要的时间一共为m，一共需要时间大于所以从超声笔需要延时后开始发射自己的红外脉冲，这时将总的工作周期延长至T₂，从笔的脉冲周期也改为T₂，同时延时改为出现情况④时，两支笔均在边缘区域，这时时间周期均改为T₂的有效红外脉冲，同时延时改为周期的一半4)超声笔准备工作时，通过检测另一支笔是否发出红外判断其是否处于工作状态；(1)若另一支笔没有工作，此时开始工作的超声笔为主笔，由无线传输获取超声笔的位置区域状态指令决定当前的工作周期主笔按下笔尖立即开始工作：(2)若另一支笔处于工作状态，此时另一支笔为主笔，开始工作的超声笔为从笔，由无线传输获取的两支超声笔的位置区域状态指令决定当前两支笔的工作周期及延时时长，从笔t后检测出主笔完整红外脉冲后，再延时或后按下笔尖开始工作，即从笔准备开始工作到按下笔尖开始工作用时或所述的从笔准备开始工作到按下笔尖开始工作用时或计算方法如下：当两支笔同时在书写区域工作时，从笔周期内准备开始工作时，需要总用时时长的计算方法如下：1)当从笔在主笔工作的后半个周期准备开始工作时，在t以后检测出完整有效的红外脉冲，所以从笔在检测出有效的红外脉冲后，再延时后按下笔尖开始发射自己的红外脉冲，所以从笔从准备开始工作到按下笔尖发射自己的红外脉冲用时tu₁为脉冲宽度；2)当从笔刚好在主笔发射红外脉冲时准备开始工作，从笔立刻延时后按下笔尖开始发射自己的红外信号，所以从笔从准备开始工作到按下笔尖发射自己的红外脉冲用时t＝tu₁；3)当从笔在主笔刚好已经开始发射红外脉冲时准备开始工作，此时错过了主笔的上升沿脉冲，认为该脉冲是无效的，从笔继续检测，直到检测出完整的红外脉冲，所以t∈(T₁,T₁+tu₁)，再延时后按下笔尖开始发射自己的红外脉冲，从笔从准备工作时刻检测到发射自己的红外脉冲用时4)当从笔刚好在主笔发射红外脉冲的下降沿时准备工作，缺少红外脉冲的上升沿，判断为不完整的红外脉冲，此时认为该脉冲是无效的，所以该笔继续检测，直到检测出完整有效的红外脉冲，在t＝T₁检测出完整的红外脉冲，再延时按下笔尖发出自己的红外脉冲，用时5)当从笔在主笔工作的前半个周期准备开始工作时，在t以后检测出完整有效的红外脉冲，再延时按下笔尖发出自己的红外脉冲，所以在从笔从开始准备工作到检测出完整有效的红外脉冲后开始发射自己的红外脉冲，用时当两支笔有一支或两支都在边缘区域工作时，工作周期变为T₂，相应的延时改为