СПОСОБ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ В МАЛОГАБАРИТНЫЙ ТЕРМИНАЛ, РАЗМЕЩАЮЩИЙСЯ В РУКЕ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ, В ЧАСТНОСТИ РАДИОТЕЛЕФОННУЮ ТРУБКУ, ПЕЙДЖЕР, ОРГАНАЙЗЕР Российский патент 2003 года по МПК G06K9/00 G06K11/00 H04Q7/32 G06F3/00 

Изобретение относится к способам ввода информации, включающей в себя цифры, текст, знаки пунктуации, команды управления, в электронно-вычислительные машины (ЭВМ), в частности в малогабаритный терминал, и может быть использовано для ввода информации в устройства мобильной связи (радиотелефонные трубки, пейджеры), органайзеры, пульты дистанционного управления и другие подобные, размещающиеся в руке пользователя, устройства без помощи клавиатуры.

Переход к новым экономическим условиям, стимулирующим развитие деловой активности и предпринимательства, значительно повысил спрос на услуги подвижной (мобильной) связи, а также способствовал возникновению потребности во внедрении в деловую жизнь таких устройств, как органайзеры (электронные записные книжки). К устройствам мобильной радиосвязи относятся радиостанции, пейджеры, сотовые и спутниковые телефоны. К наиболее востребованным дополнительным функциям вышеуказанных устройств мобильной радиосвязи относится передача данных, таких как факсимильные сообщения, электронная почта, информация из Интернет. (Андрианов В.И., Соколов А.В. Средства мобильной связи. BHV - Санкт Петербург, 1998 г., с.9, 59, 161-182). Ввод цифровой, текстовой информации и команд управления (например, команд прокрутки, подтверждения выбора, сортировки, набора номера и т.д.) осуществляют в расположенное в руке пользователя средство (радиотелефонную трубку либо подобное ей устройство), в состав которого входит один или несколько микропроцессоров (микроконтроллеров). Кроме средств мобильной связи и органайзеров существует множество устройств, размещающихся в руке пользователя, в которых предусмотрен ввод цифровой, текстовой информации и команд управления (например, пульты дистанционного управления телевизором, видеомагнитофоном, аудиоаппаратурой, автомобильные устройства дистанционного пуска двигателя, управления сигнализацией, климатической установкой и т.д.). Все перечисленные выше устройства можно объединить в группу малогабаритных терминалов, размещающихся в руке пользователя (см. Андрианов В.И., Соколов А.В. Средства мобильной связи. BHV - Санкт Петербург, 1998 г., с.18).

Известен способ ввода информации в малогабаритный терминал, размещающийся в руке пользователя, представляющий собой радиотелефонную трубку (см. там же, с. 157, 161), согласно которому ввод цифровой, текстовой информации и команд управления осуществляют путем нажатия пользователем соответствующих клавиш на клавиатуре радиотелефонной трубки.

Недостатком известного способа является необходимость концентрации зрительного внимания пользователя на клавиатуре и дисплее радиотелефонной трубки в процессе ввода информации, что делает проблематичной возможность использования радиотелефонной трубки во время вождения автомобиля. Кроме того, дальнейшая миниатюризация радиотелефонной трубки затруднена из-за необходимости размещения на ней клавиатуры с большими количеством клавиш, имеющих значительные размеры (для удобства использования) и содержащих большое количество подвижных негерметичных элементов, что приводит к низкой надежности используемого способа ввода информации в условиях повышенного загрязнения окружающей среды. Используемый способ ввода букв, предполагающий многократное нажатие пользователем одной и той же клавиши (результат контролируют по дисплею), неудобен. Кроме того, затруднено использование радиотелефонной трубки лицами с ограниченными возможностями (слабовидящими, имеющими физические недостатки).

Известен способ ввода информации в малогабаритный терминал, размещающийся в руке пользователя, представляющий собой устройство персонального радиовызова (пейджер) (Дьяконов В.П., Смердов В.Ю. Бытовая и офисная техника связи. М.: СОЛОН - Р, 1999 г., с.212, 213, 230), предусматривающий просмотр принятой пейджером информации путем "прокрутки" принятого длинного сообщения на небольшом дисплее, выбора передаваемого сообщения из меню, осуществляемого путем нажатия пользователем кнопок, расположенных на передней панели пейджера.

Недостатком известного способа является существенно ограниченный набор вводимых символов, что приводит к необходимости длительного "листания" сообщений или пунктов меню путем нажатия одних и тех же кнопок, замедляет перемещение по иерархическим уровням меню, кроме того, практически невозможно сформировать произвольное текстовое сообщение для отправки или организовать сортировку поступившей информации по произвольному (заранее не заданному) признаку.

Наиболее близкий к предлагаемому по технической сущности способ ввода цифровой, текстовой информации, знаков пунктуации и команд управления в малогабаритный терминал, размещающийся в руке пользователя, представляющий собой органайзер (электронную записную книжку) предусматривает ввод информации в органайзер путем написания пользователем росчерков, соответствующих вводимым символам, на сенсорном экране ввода и отображения данных, распознавание вводимых символов, которые затем используются для управления работой органайзера или сохраняются в его встроенной памяти. (Основное руководство по органайзерам Palm. - М.: МакЦентр, 1999 г.).

Недостатком способа является необходимость высокой концентрации зрительного внимания пользователя на сенсорном экране ввода и отображения данных органайзера во время ввода информации, что недопустимо, например, во время вождения транспортного средства, необходимость использовать при вводе информации обе руки (в одной находится органайзер, а в другой - пишущий инструмент) или в опорную поверхность, на которую можно положить органайзер для того, чтобы освободить руку, небольшие размеры росчерка, изображаемого пользователем (ограниченные размером сенсорного экрана), а следовательно, высокие требования к точности воспроизведения траектории перемещения пишущего инструмента, необходимость использования специального "пера", не повреждающего сенсорный экран.

Решаемой задачей предлагаемого изобретения является упрощение процедуры ввода информации в малогабаритный терминал, размещающийся в руке пользователя, в том числе ввод информации одной рукой, без помощи зрения (например, для упрощения использования малогабаритного терминала лицами с ослабленным зрением), повышение надежности ввода информации в условиях высокого уровня загрязнения (или при использовании малогабаритного терминала под водой), обеспечение безопасного использования малогабаритного терминала водителями транспортных средств.

Поставленная задача решается тем, что в способе ввода информации в малогабаритный терминал, размещающийся в руке пользователя, в частности радиотелефонную трубку, пейджер, органайзер, заключающемся в написании росчерков, соответствующих вводимым символам, включающим цифры, буквы, знаки пунктуации и команды управления, преобразовании росчерков в электрические сигналы, распознавании вводимых символов, запоминании и/или отображении их на дисплее малогабаритного терминала согласно изобретению написание росчерков, соответствующих вводимым символам, осуществляют в пространстве находящимся в руке пользователя малогабаритным терминалом, траекторию перемещения которого преобразуют в электрические сигналы с помощью датчика перемещения, которым снабжен малогабаритный терминал.

Поставленная задача решается также в следующих частных случаях выполнения предлагаемого устройства, в которых нашли развитие и уточнение признаки предлагаемого решения:
- для повышения достоверности вводимой информации во время написания в пространстве пользователем росчерка, соответствующего вводимому символу, формируют сигнал разрешения ввода символа и подают его на соответствующий вход средства, осуществляющего распознавание символов;
- сигнал разрешения ввода символа формируют с помощью кнопки, которую пользователь удерживает в нажатом состоянии во время написания росчерка;
- датчик перемещения выполнен однокоординатным;
- датчик перемещения выполнен двухкоординатным;
- датчик перемещения выполнен трехкоординатным;
- в качестве датчика перемещения используют датчик ускорения, содержащий инерционную массу (инерционное тело);
- датчик ускорения выполнен в виде инерционного тела из немагнитного материала, помещенного в замкнутый объем, заполненный магнитной жидкостью, вокруг которого попарно по трем взаимно перпендикулярным осям расположены источники магнитного поля;
- в качестве датчика перемещения используют датчик координат;
- в качестве датчика координат используют магнитометрический датчик;
- в качестве датчика координат используют акустический датчик;
- в качестве датчика координат используют оптический датчик;
- в качестве датчика перемещения используют датчик вращения;
- датчик вращения выполнен одноосевым;
- датчик вращения выполнен двухосевым;
- датчик вращения выполнен трехосевым;
- датчик перемещения выполнен в виде произвольной комбинации датчиков ускорения, координат и вращения.

Поясним сущность предлагаемого способа ввода информации в малогабаритный терминал, размещающийся в руке пользователя. Датчик перемещения, которым снабжен малогабаритный терминал, ориентирован относительно корпуса терминала таким образом, что ось Х датчика перемещения направлена слева - направо, ось Y - снизу - вверх по отношению к лицевой панели малогабаритного терминала, а ось Z - от тыльной стороны корпуса к лицевой панели малогабаритного терминала, на которой размещены клавиатура и дисплей.

Во время ввода каждого символа пользователь удерживает в нажатом состоянии клавишу, предназначенную для формирования сигнала разрешения ввода символа и перемещает корпус малогабаритного терминала по траектории, соответствующей вводимому символу (цифре, букве, знаку пунктуации, команде управления). Траекторию перемещения малогабаритного терминала, в дальнейшем называемую росчерком, преобразуют с помощью датчика перемещения в электрические сигналы, изменение которых во времени однозначно описывает траекторию перемещения корпуса малогабаритного терминала в пространстве. Информация о росчерке может включать данные о одной (X), двух (XY) или трех (XYZ) линейных координатах и/или одном, двух или трех углах поворота корпуса малогабаритного терминала вокруг осей X, Y, Z. Во время ввода каждого символа осуществляют дискретизацию и запоминание описывающих росчерк электрических сигналов, а по окончании ввода символа осуществляют его распознавание. Стандартный набор используемых в работе устройства символов (цифр, букв, знаков пунктуации и команд управления), используемых при распознавании образа вводимого символа, определяют заранее, кроме того, пользователь может создать собственную библиотеку символов, используемых, например, для быстрого доступа к нижним уровням иерархических меню.

Для ввода любого символа (цифры, буквы, знака пунктуации, команды управления), используемого в работе малогабаритного терминала, пользователю достаточно манипулировать одной кнопкой и перемещать корпус малогабаритного терминала. Описанные действия могут быть выполнены одной рукой пользователя, причем размер выполняемого росчерка ограничен только длиной руки пользователя (или наличием свободного пространства), следовательно, для ввода символов можно использовать росчерк максимального доступного размера, а с увеличением размера росчерка растет достоверность вводимой информации (за счет относительного уменьшения величины отклонений реальной траектории от заданной, возникающих за счет дрожания руки пользователя, вибрации транспортного средства и т.д.), снижаются требования к остроте зрения пользователя, кроме того, при наличии навыка отпадает необходимость концентрации зрительного внимания пользователя на корпусе малогабаритного терминала, таким образом становится возможным безопасное использование малогабаритного терминала во время вождения транспортного средства, управления машинами (аппаратами), требующего непрерывной концентрации зрительного внимания оператора. Поскольку ввод информации в малогабаритный терминал осуществляют с помощью датчика перемещения, который обычно имеет герметичный корпус, и для управления малогабаритным терминалом достаточно одной кнопки (возможен бескнопочный вариант устройства с распознаванием окончания ввода символа по паузам между символами), то существенно упрощается проблема пылезащиты корпуса малогабаритного терминала, а следовательно, резко возрастает надежность работы устройства в условиях повышенного уровня загрязнения (запыления). Бескнопочный вариант малогабаритного терминала может быть использован под водой (например, в качестве пейджера для аквалангистов).

Изобретение поясняется чертежом, на котором приведена функциональная схема одного из возможных вариантов выполнения малогабаритного терминала, реализующего предлагаемый способ ввода информации в малогабаритный терминал, размещающийся в руке пользователя, представляющий собой радиотелефонную трубку. Функциональная схема радиотелефонной трубки приведена по Дьяконов В. П. , Смердов В.Ю. Бытовая и офисная техника связи. - М.: СОЛОН - Р, 1999 г., с.246-248.

Радиотелефонная трубка содержит акустический модуль 1, выход и вход которого соединены соответственно с акустическими входом и выходом низкочастотного модуля 2, сигнальный выход которого соединен двунаправленной линией связи с сигнальным выходом радиочастотного модуля 3, высокочастотный выход которого подключен к антенне 4, кроме того, радиотелефонная трубка содержит модуль управления 5, включающий датчик перемещения 6, клавиатуру 7, дисплей 8, микроконтроллер 9 и микропроцессорный модуль 10, управляющие выходы которого, являющиеся выходами модуля управления 5, соединены отдельными двунаправленными линиями связи с управляющими входами низкочастотного модуля 2 и радиочастотного модуля 3, кроме того, микропроцессорный модуль 10 соединен двунаправленной шиной с микроконтроллером 9, сигнальные входы которого соединены с выходами датчика перемещения 6, выходы клавиатуры 7 соединены с цифровыми входами микроконтроллера 9, индикаторные выходы которого соединены двунаправленной линией связи с входами дисплея 8.

Пусть в качестве датчика перемещения используется двухкоординатный инерционный датчик перемещения, описанный в патенте РФ 2073907, кл. G 06 К 11/16 "Ручка для ввода рукописной и графической информации в ЭВМ".

Радиотелефонная трубка, выбранная для иллюстрации одного из вариантов реализации предлагаемого способа ввода информации в малогабаритный терминал, размещающийся в руке пользователя, работает следующим образом. Пусть радиотелефонная трубка расположена в руке пользователя так, что антенна 4 направлена вверх и передняя панель, на которой расположены клавиатура 7 и дисплей 8, повернута к пользователю. При этом датчик перемещения 6, которым снабжена радиотелефонная трубка, ориентирован так, что ось Х датчика перемещения 6 направлена слева - направо, а ось Y - снизу - вверх по отношению к лицевой панели трубки. Для повышения достоверности распознавания вводимой информации может быть использован специальный алфавит, включающий упрощенные варианты написания цифр, букв и знаков пунктуации. Пример такого алфавита приведен в Основное руководство по органайзерам Palm. - М.: МакЦентр, 1999 г., с.24, 26-30. При корректном использовании принятого упрощенного алфавита вероятность безошибочного распознавания вводимых символов весьма высока и составляет более 99% по Основное руководство по органайзерам Palm. - M.: МакЦентр, 1999 г., с.21. Перед началом ввода росчерка, соответствующего требуемой цифре, букве или команде управления, пользователь осуществляет нажатие одной из кнопок, расположенных на клавиатуре 7, которая обеспечивает формирование сигнала разрешения ввода символа. Во время подачи сигнала разрешения ввода символа микроконтроллер 9 осуществляет запись дискретизированных значений выходных сигналов датчика перемещения 6 либо в собственное оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), либо в ОЗУ микропроцессорного модуля 10 (в зависимости от состава аппаратных средств примененного микроконтроллера). Пользователь осуществляет написание росчерка, перемещая корпус радиотелефонной трубки по воображаемой плоскости XY', по возможности обеспечивая совпадение плоскости XY' с плоскостью XY датчика перемещения (перемещение радиотелефонной трубки по неплоской траектории или в плоскости, несовпадающей с плоскостью XY приведет к проецированию траектории перемещения на плоскость XY и, следовательно, искажению формы символа). Во время ввода символа пользователь удерживает кнопку, обеспечивающую формирование сигнала разрешения ввода, в нажатом состоянии. По окончании ввода символа пользователь отпускает кнопку, формирующую сигнал разрешения ввода, таким образом программное обеспечение микроконтроллера 9 получает сигнал об окончании ввода текущего символа. По окончании ввода символа осуществляют распознавание введенного символа с помощью соответствующего программного обеспечения микроконтроллера 9. Для рассматриваемого датчика перемещения 6 хранимое в ОЗУ описание траектории перемещения радиотелефонной трубки (образ вводимого символа) сводится к зависимости от времени состояния контактов инерционного датчика (для каждой рассматриваемой пары контактов в каждый момент времени возможны два состояния: замкнуты или разомкнуты), которое легко описывается в двоичной системе счисления (например, замкнутому состоянию контактов соответствует логическая "1", a разомкнутому - логический "0"). Программа распознавания символов осуществляет последовательное сравнение сохраненного в ОЗУ образа росчерка с каждым из входящих в библиотеку образов символов, соответствующих используемым данной радиотелефонной трубкой цифрам, буквам (знакам пунктуации) и командам управления. По результату каждого сравнения программным обеспечением микроконтроллера 9 определяется коэффициент совпадения и принимается решение распознавании той цифры, буквы (знака пунктуации) или команды управления, для которой коэффициент совпадения библиотечного и рассматриваемого образов росчерков окажется максимальным (см. патент РФ 2073907, кл. G 06 К 11/16. Ручка для ввода рукописной и графической информации в ЭВМ). После распознавания введенная информация используется для управления работой радиотелефонной трубки так же, как если бы она поступала с обычной клавиатуры. Введенная цифровая и/или текстовая информация дублируется на дисплее, что обеспечивает возможность оперативного контроля правильности ввода (по необходимости). Для обеспечения минимальной необходимости концентрации зрительного внимания пользователя введенные символы могут дублироваться с помощью голосового синтезатора с соответствующей библиотекой звуковых образов цифр и букв (во многих существующих моделях мобильных телефонов применяется голосовой синтезатор).

Использование предлагаемого изобретения позволит осуществлять ввод информации в малогабаритный терминал, размещающийся в руке пользователя, причем в качестве терминала могут использоваться любые виды радиотелефонных трубок, пейджеров, пультов дистанционного управления, органайзеров и т.д. Предлагаемое изобретение обеспечивает возможность ввода произвольного набора символов (букв, цифр, знаков пунктуации, команд управления) с помощью однокнопочной клавиатуры без выбора из меню (то есть один символ за одну операцию), что позволяет осуществить дальнейшую миниатюризацию реализующих данный способ ввода устройств, обеспечивает высокую (и одинаковую для любых символов) скорость ввода информации. Все операции по вводу символов осуществляются одной рукой, практически без помощи зрения пользователя, что позволит полноценно использовать реализующие данный способ устройства во время вождения автомобиля, управления технологическими процессами, требующими высокой концентрации зрительного внимания оператора. Одноклавишная клавиатура существенно повышает достижимую степень изоляции устройства от окружающей среды (возможна реализация бесклавишного ввода символов с распознаванием момента окончания ввода символа по паузе между символами), следовательно, открывает возможность для создания высоконадежных устройств для "тяжелых" условий эксплуатации. Предельно простая процедура ввода символов облегчает использование реализующих предлагаемый способ устройств лицами с ограниченными возможностями (например, слабовидящими).

Изобретение относится к способам ввода информации, включающей в себя цифры, текст, знаки пунктуации, команды управления в электронно-вычислительные машины, в частности в малогабаритный терминал, и может быть использовано для ввода информации в устройство мобильной связи, пульты дистанционного управления и другие подобные размещающиеся в руке пользователя устройства без использования клавиатуры. Способ ввода информации в малогабаритный терминал заключается в написании росчерков, соответствующих вводимым символам, преобразовании росчерков в электрические сигналы, распознавании вводимых символов, запоминании и/или отображении их на дисплее, причем написание росчерков осуществляют в пространстве находящимся в руке пользователя малогабаритным терминалом, траекторию перемещения которого преобразуют в электрические сигналы с помощью датчика перемещения, которым снабжен малогабаритный терминал. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в повышении скорости ввода информации и упрощении использования малогабаритного терминала лицам с ослабленным зрением. 16 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ ввода информации в малогабаритный терминал, размещающийся в руке пользователя, в частности радиотелефонную трубку, пейджер, органайзер, заключающийся в написании росчерков, соответствующих вводимым символам, включающим цифры, буквы, знаки пунктуации и команды управления, преобразовании росчерков в электрические сигналы, распознавании вводимых символов, запоминании и/или отображении их на дисплее малогабаритного терминала, отличающийся тем, что написание росчерков, соответствующих вводимым символам, осуществляют в пространстве находящимся в руке пользователя малогабаритным терминалом, траекторию перемещения которого преобразуют в электрические сигналы с помощью датчика перемещения, которым снабжен малогабаритный терминал. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что во время написания в пространстве пользователем росчерка, соответствующего вводимому символу, формируют сигнал разрешения ввода символа и подают его на соответствующий вход средства, осуществляющего распознавание символов. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что сигнал разрешения ввода символа формируют с помощью кнопки, которую пользователь удерживает в нажатом состоянии во время написания росчерка. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что датчик перемещения выполнен однокоординатным. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что датчик перемещения выполнен двухкоординатным. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что датчик перемещения выполнен трехкоординатным. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве датчика перемещения используют датчик ускорения, содержащий инерционное тело. 8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что датчик ускорения выполнен в виде инерционного тела из немагнитного материала, помещенного в замкнутый объем, заполненный магнитной жидкостью, вокруг которого попарно по трем взаимно перпендикулярным осям расположены источники магнитного поля. 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве датчика перемещения используют датчик координат. 10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что в качестве датчика координат используют магнитометрический датчик. 11. Способ по п. 9, отличающийся тем, что в качестве датчика координат используют акустический датчик. 12. Способ по п. 9, отличающийся тем, что в качестве датчика координат используют оптический датчик. 13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве датчика перемещения используют датчик вращения. 14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что датчика вращения выполнен одноосевым. 15. Способ по п. 13, отличающийся тем, что датчик вращения выполнен двухосевым. 16. Способ по п. 13, отличающийся тем, что датчик вращения выполнен трехосевым. 17. Способ по любому из пп. 1, 7, 9 и 13, отличающийся тем, что датчик перемещения выполнен в виде произвольной комбинации датчиков ускорения, координат и вращения.