[發明專利]一種基于雙超聲模塊的智慧黑板定位系統及其方法

在審

• 申請號: 202010973465.0
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112099654A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 朱玉榮;湯鵬飛;項維軍;陳寧傳
• 申請（專利權）人: 安徽文香信息技術有限公司
• 主分類號: G06F3/0354
• 分類號: G06F3/0354;G06F3/046;G06F3/0481;G06T11/80
• 代理公司: 合肥洪雷知識產權代理事務所(普通合伙) 34164
• 代理人: 徐贛林

本發明公開了一種基于雙超聲模塊的智慧黑板定位系統及其方法，涉及智慧教育設備領域。本發明包括電子畫筆、位于智慧黑板左右兩側的紅外超聲波接收器、位于智慧黑板上方的多個超短焦投影儀和上位機；電子畫筆，用于在書寫時發出紅外同步信號和超聲波信號；紅外超聲波接收器用于接收電子畫筆發出的紅外同步信號和超聲波信號，完成電子畫筆的定位和追蹤；上位機，用于接收紅外超聲波接收器發送的數據，并對電子畫筆的移動曲線進行擬合和分解切割；超短焦投影儀，用于將分解切割后的筆跡，投射至下方的智慧黑板。本發明通過三點定位的原理計算出電子畫筆的坐標定位，使電子畫筆筆跡定位精準、響應延遲速度快。

技術領域

本發明屬于智慧教育設備技術領域，特別是涉及一種基于雙超聲模塊的智慧黑板定位系統及其方法。

背景技術

智慧交互式智慧黑板是在傳統黑板上應用軟硬件技術，在黑板上實現人機交互功能的系統，被廣泛應用與教育、商務、培訓、會議等領域。隨著計算機多媒體技術的快速發展，智慧交互式智慧黑板技術已近漸趨成熟，傳統的智慧交互式智慧黑板受各種技術限制，其定位范圍還是十分有限，在教育等領域中仍然還不能完全代替傳統的板書。

而傳統的智慧交互式智慧黑板遇到強抗干擾技術、定位校準算法瓶頸而導致交互范圍小、定位精度差和響應速度延時嚴重，滿足不了階梯大教室和會議室等場合的寬屏交互需求的現狀。

如公開號CN201796355U觸摸屏自動計時電子黑板。該方案利用電磁波在空氣中和絕緣物進行傳播設計的，黑板垂直和水平方向的空間范圍內形成電磁場，來感應帶有線圈的筆尖位置，從而進行工作定位，誤差較大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于雙超聲模塊的智慧黑板定位系統及其方法，通過電子畫筆中紅外線與超聲波傳播速度的不同，紅外超聲波接收器根據接收的時差計算電子畫筆到紅外超聲波接收器的距離，再運用三點定位的原理計算出電子畫筆的坐標定位，由上位機來計算電子畫筆的筆跡軌跡，解決了現有的智慧黑板對電子畫筆的定位精度差、響應延遲速度慢的問題。

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明為一種基于雙超聲模塊的智慧黑板定位系統，包括電子畫筆、位于智慧黑板左右兩側的紅外超聲波接收器、位于智慧黑板上方的多個超短焦投影儀和上位機；所述電子畫筆，用于在書寫時發出紅外同步信號和超聲波信號；兩所述紅外超聲波接收器均為獨立實時雙通道紅外超聲波接收器；所述紅外超聲波接收器用于接收電子畫筆發出的紅外同步信號和超聲波信號，完成電子畫筆的定位和追蹤，并通過無線的數據傳輸協議把電子畫筆的數據發送至上位計算機；所述上位機，用于接收紅外超聲波接收器發送的數據，并對電子畫筆的移動曲線進行擬合，對擬合后的筆跡曲線進行分解切割并發送至超短焦投影儀；所述超短焦投影儀，用于將分解切割后的筆跡，投射至下方的智慧黑板。

優選地，所述電子畫筆的筆尖設置有紅外同步信號和超聲波信號啟動按鈕，只有電子畫筆筆尖與智慧黑板的屏幕接觸后，電子畫筆才會發送紅外同步信號和超聲波信號。

優選地，所述紅外超聲波接收器包括紅外信號接收電路、超聲波接收電路、低噪聲前置放大電路、AGC增益放大電路、整形電路、ARM模塊和藍牙無線通信模塊；所述紅外信號接收電路通過比較電路與ARM模塊連接；所述超聲波接收電路、低噪聲前置放大電路、AGC增益放大電路、整形電路和ARM模塊依次連接；所述ARM模塊通過藍牙無線通信模塊與上位機連接；所述低噪聲前置放大電路通過峰值檢波電路與ARM模塊連接。

本發明為一種基于雙超聲模塊的智慧黑板定位方法，包括包括如下步驟：

步驟S1：啟動智慧黑板；

步驟S2：以智慧黑板左上角為原點，建立空間坐標系；

步驟S3：在系統內錄入兩紅外超聲波接收器的空間坐標；

步驟S4：電子畫筆接觸智慧黑板時，發出紅外同步信號和超聲波信號；