СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СЕНСОРНЫМ ДИСПЛЕЕМ В ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ Российский патент 2018 года по МПК G06F3/01 G06F3/41 B60K37/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к органам управления для водителя в транспортном средстве, например, в легковом автомобиле, грузовом автомобиле, поезде, автобусе или самолете, в частности, к сенсорным панелям управления с тактильной обратной связью.

Уровень техники

Стандартное транспортное средство, например, легковой или грузовой автомобиль, включает в себя множество систем и устройств, управляемых оператором. Для выполнения различных действий с электронными системами транспортного средства, например, с системой климат-контроля, мультимедийной системой, развлекательной системой, системой информирования водителя, навигационной системой или беспроводной системой связи, на приборной панели или приборном щитке может быть расположен интерфейс централизованной панели управления. Такой централизованный блок может быть прост в использовании и может позволить снизить общие издержки производства. Один обобщенный тип человеко-машинного интерфейса подразумевает использование сенсорного экрана для отображения различных контекстно-зависимые меню с соответствующими графическими элементами, позволяющими взаимодействовать с управляемыми функциями или системами с помощью пальцев пользователя для регулирования различных параметров соответствующих систем с электронным управлением.

Простота использования и время, необходимое для выбора нужной опции, являются важными аспектами, учитываемыми при проектировании транспортного средства для того чтобы ограничить потенциальное отвлечение внимания водителя, связанное с использованием органов управления. Предпочтительно избегать отвлечения внимания водителя при использовании сенсорного экрана из-за необходимости визуального поиска нужной функции или зоны на сенсорном экране и ожидания подтверждения выполнения нужного управляющего действия в ответ на команду пользователя. Кроме того, трудности, связанные с точной установкой или перемещения пальца через нужные области сенсорного экрана, могут быть вызваны наличием вибраций при движении по неровной дороге и раскачиванием тела пользователя. Также иконки функций, отображаемые на экране, могут быть трудно различимыми при попадании на экран солнечного света.

Для решения указанных выше проблем ранее было предложено иногда использовать голосовые команды и ответы в виде синтезированной речи, однако из-за шума в транспортном средстве может быть затруднительно правильно обнаружить и проанализировать речь, кроме того, зачастую водитель может не знать или не найти установленные ключевые слова, которые должны быть использованы перед определенными звуковыми командами.

Из уровня техники известны органы управления с сенсорным экраном для автомобилей, которые обеспечивают тактильную обратную связь за счет механического перемещения (например, вибрации) поверхности сенсорного экрана при активации определенной команды (см., например, патент США 7834857, 16.11.2010 и патент США 8269726, 18.09.2012). Для обеспечения тактильной вибрации приходится использовать электродвигатель, соленоид или пьезоэлектрическое устройство, которые бы создавали механическую вибрацию сенсорного экрана, что накладывает значительные ограничения на сенсорные экраны и материалы, которые можно использовать. Такие системы подвержены механическому износу и могут выйти из строя, а во время работы они являются источником нежелательного шума.

С недавнего времени стал доступен новый тип сенсорных экранов с тактильной обратной связью, принцип которого основан на использовании электрической вибрации для создания тактильных ощущений за счет электростатического трения между поверхностью сенсорного экрана и пальцем пользователя (без необходимости реального создания вибраций сенсорного экрана). Например, ранее была раскрыта система, известная как Tesla-Touch (см., например, патентную заявку США 20120327006, 27.12.2012), которая использует прозрачный электрод, устанавливаемый на сенсорном экране для обеспечения взаимодействия с пальцем, перемещаемым по прозрачному электроду, при этом в область между электродом и пальцем периодически подается электрический сигнал, создающий силу притяжения с помощью электрического поля, который модулируется, изменяя силу трения таким образом, чтобы при движении пальца по поверхности экрана во время модуляции сигнала при изменяющейся результирующей силы трения, распределение областей с разными коэффициентами трения обеспечивало имитацию ощущений при прикосновении к различным текстурам. Например, синусоидальная модуляция может быть использована при имитации прикосновений к волнообразной поверхности, а прямоугольная модуляция может быть использована при имитации прикосновений к поверхности с параллельными выступами или ребрами. Хотя это не было описано со ссылкой на контекстно-зависимые меню или другие панели управления для автомобиля, изменение текстуры может быть использовано в графических пользовательских интерфейсах (GUI) для обеспечения тактильной обратной связи при перемещении регулировочного ползунка. Однако до сих пор не была показана или предложена система для использования изменяющихся текстур при перемещении между контекстно-зависимыми меню, что может быть очень полезным при управлении органами управления в автомобиле без значительного отвлечения зрительного внимания.

Раскрытие изобретения

В настоящем изобретении для имитации различных текстур на сенсорном экране в автомобиле используется сила трения. В соответствии с одним вариантом осуществления место расположения иконок различных функций может быть обозначено с помощью увеличения (ощущаемого) трения скольжения, что упростит установку пальца на нужной иконке. Водитель может получить дополнительную обратную связь на органах управления «ползункового» типа ("slider") за счет изменения силы трения относительно положения на ползунке. Дополнительная тактильная обратная связь может быть обеспечена при достижении органов управления типа ползунка за счет изменения силы трения, возникающего при изменении положения ползунка (например, за счет изменения силы трения при регулировке уровня громкости, температуры в салоне или скорости вращения вентилятора). Более того, тактильная обратная связь может изменять ощущаемое пользователем трение для обозначения выполнения включения/выключения определенной функции.

Соответствующий сигнал должен быть передан пользователю и (или) на дисплей с помощью генератора сигналов и тактильного объекта (т.е. тела пользователя), использующих общий путь заземления. Данный результат достигается в автомобиле за счет использования одного или нескольких сбалансированных/откалиброванных путей для создания соответствующего ощущения (т.е. мощности сигнала). Поскольку изоляция пользователя может изменяться (в зависимости от толщины брюк, наличия пальто, перчаток или другой одежды), из-за чего эффективность работы системы с точки зрения создания необходимого уровня сигнала может быть различной, может потребоваться регулировка амплитуды сигнала, которая позволит обеспечить соответствующие ощущения с помощью текстур. Предпочтительными способами создания пути заземления пользователя в автомобиле являются установка электродов или пластин внутри сиденья или на его поверхности (например, на задней или нижней части сиденья), в ремне безопасности, на рулевом колесе, на подлокотнике на двери, на полу кузова, на педали газа, на поверхности рычага переключения передач или установка планки или рейки вдоль нижней части сенсорного экрана, на которую пользователь может положить большой палец, другой палец или ладонь.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения система управления транспортного средства включает в себя дисплей с сенсорным экраном - сенсорный дисплей, на котором отображается графический человеко-машинный интерфейс и обнаруживается точка контакта на дисплее, устанавливаемая в ручном режиме при прикосновении пальца пользователя. Тактильная система создания различных текстур (тактильная текстурная система) включает в себя электрод, расположенный над дисплеем, и генератор сигналов, генерирующий осциллирующий сигнал для создания разности потенциалов между пальцем и электродом, что позволит сформировать соответствующую ощущаемую текстуру при перемещении пальца по дисплею. Цепь управления выполнена с возможностью регулировать по крайней мере частоту или амплитуду осциллирующего сигнала для изменения ощущаемой текстуры в соответствии с первым и вторым режимами при работе с графическим человеко-машинным интерфейсом. В первом режиме используется карта локальных текстур, заданная соответствующими областями выбора иконок функций на сенсорном дисплее. Второй режим использует карту текстур состояний, которая определяет ощущаемую текстуру для каждой возможной регулируемой настройки, имеющейся для иконки функции, которая была выбрана в первом режиме. При переходе из первого режима во второй режим элементы, отображаемые на сенсорном дисплее, могут изменяться или не изменяться. Например, при выборе иконки функции регулирования громкости звука для упрощения выполнения необходимого действия может быть увеличена иконка ползунка регулирования громкости (т.е. может быть выполнено масштабирование экрана).

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлено схематическое изображение системы управления транспортного средства в соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления.

На фиг. 2 представлен один пример экрана графического человеко-машинного интерфейса, отображаемого на сенсорном экране.

На фиг. 3 представлен другой пример экрана графического человеко-машинного интерфейса, отображаемого на сенсорном экране, для настройки другого набора функций транспортного средства.

На фиг. 4 представлена карта текстур для первого режима, соответствующего настоящему изобретению.

На фиг. 5 представлена карта текстур для второго режима, соответствующего настоящему изобретению.

На фиг. 6-9 представлены изменяющиеся текстуры, соответствующие иконкам функций и иконкам регулировки.

На фиг. 10-12 представлены изменяющиеся текстуры для альтернативного варианта осуществления.

На фиг. 13-16 представлены осциллирующие сигналы для создания различных текстур с разной интенсивностью.

На фиг. 17-19 представлены планы, на которых показан способ выбора функции и регулирования значения настройки функции с помощью двух пальцев.

На фиг. 20 представлена схема, на которой показаны альтернативные варианты участков, используемых для создания пути заземления пользователя.

На фиг. 21 представлена схема, на которой показан способ определения коэффициента усиления для компенсации изменений в месте контакта пользователя с точкой заземления.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 представлена система 10 управления транспортного средства, которая включает в себя известный из уровня техники сенсорный дисплей 11, используемый для отображения графического человеко-машинного интерфейса и для обнаружения точки контакта пальца 12 пользователя на дисплее 11, с помощью которого пользователь может управлять человеко-машинным интерфейсом, прикасаясь к дисплею 11 в местах отображения иконок функций на дисплее 11, что более подробно будет описано ниже. Цепь 13 управления человеко-машинного интерфейса может включать в себя устройство управления дисплеем, которое контролирует отображение графических элементов и иконок функций или других символов на дисплее 11 и принимает сигналы измерений, используемые для определения положения точки контакта с пальцем 12. Цепь 13 управления человеко-машинного интерфейса соединена с различными системами и устройствами 14 для обеспечения электронного управления, включая различные настройки и регулировки в соответствии со структурой контекстно-зависимых меню, отображаемых на графическом человеко-машинном интерфейсе.

Настоящее изобретение включает в себя тактильную текстурную систему, имеющую цепь 15 управления текстурой, которая соединяется с генератором 16 сигналов, генерирующим осциллирующий сигнал, который передается на электрод 17, расположенный над передней поверхностью сенсорного дисплея 11. Для изоляции электрода 17 от пальца 12 сверху электрода 17 может быть расположен дополнительный изоляционный слой 18.

Генератор 16 сигналов соединен с заземлением 20 внутри транспортного средства. Через тело 21 пользователя палец 12 пользователя соединяется с заземлением 20 транспортного средства по пути 22 заземления пользователя. В соответствии с предпочтительным вариантом путь 22 заземления может включать в себя емкостный интерфейс 23, создаваемый в стандартной точке контакта с пользователем, что более подробно будет описано ниже.

При использовании конфигурации с фиг. 1 осциллирующий сигнал из генератора 16 сигналов создает разность потенциалов между пальцем 12 и электродом 17, что позволяет сформировать соответствующую ощущаемую текстуру при перемещении пальца 12 по дисплею 11. Цепь 15 управления текстурой выполнена с возможностью регулировать по крайней мере частоту или амплитуду осциллирующего сигнала для изменения ощущаемой текстуры при работе пользователя с графическим человеко-машинным интерфейсом.

Стандартная цепь 13 управления человеко-машинного интерфейса это цепь со всеми необходимыми дополнительными устройствами, описанными в настоящем документе, которые обеспечивают взаимодействие с цепью 15 управления текстурой для совместного использования информации, включая текущую точку (точки) контакта, в которой был обнаружен палец 12, и контекстно-зависимой информации, включая текущее значение или состояние регулируемых настроек для иконки функции, которая может быть активирована (т.е. выбрана) в меню, отображаемом в текущий момент на дисплее 11.

Настоящее изобретение обеспечивает изменение ощущаемой текстуры в соответствии с первым и вторым режимами при работе с графическим человеко-машинным интерфейсом. В первом режиме выполняется выбор иконок функций, которые должны быть настроены. Во втором режиме выполняются настройки выбранной функции.

На фиг. 2 и 3 представлены примеры экранов графических меню, для которых в первом и втором режимах могут быть сгенерированы текстуры, что будет описано ниже, для снижения возможного отвлечения внимания пользователя при выполнении настроек.

На фиг. 2 представлен первый пример экрана меню на дисплее 11, включающий в себя несколько иконок 30 функций для выбора подменю, соответствующих различным подсистемам. К стандартным подсистемам можно отнести климат-контроль, мультимедийную/развлекательную систему, беспроводную связь, например, сотовый телефон, и навигационную/информационную систему транспортного средства. Изображенная иконка 31 функции выбора мультимедийной системы показана визуально выделенной, поскольку до этого она была выбрана в ручном режиме. В подменю управления мультимедийной системой контекстно-зависимые элементы экрана отображают интерфейс для управления развлекательной системой с помощью соответствующих иконок 32 функций выбора источника звука, например, радиоприемника, CD или других источников. К дополнительным иконкам функций можно отнести кнопки управления воспроизведением, кнопку 33 регулировки громкости и кнопку регулировки уровня сигнала динамиков. После выбора пользователем иконки 33 функции регулирования громкости эта иконка выделяется, при этом при выборе используется карта текстур, соответствующая первому режиму работы для настоящего изобретения.

В первом режиме создания тактильных текстур для обеспечения обратной связи для пальца, перемещающегося по дисплею 11, текстура изменяется в соответствии с пространственным положением точки контакта пальца на экране 11. Принцип изменения текстуры основан на использовании карты, в которой указаны различные текстуры для точек контакта, соответствующих иконкам функций, например, иконкам/символам 30, 32 и 33. После выбора определенной иконки функции она может быть выделена на дисплее 11 (как показано для иконки 33 функции регулирования громкости). Фактический выбор иконки выполняется с помощью дисплея 11 путем касания иконки или удерживания пальца на нужной иконке функции в течение заранее заданного времени. Поскольку данные действия не подразумевают перемещения пальца, пользователь не получает сигналов обратной связи с помощью текстур. После выбора определенной иконки функции в первом режиме текстура может быть снова использована во втором режиме, что позволит обеспечить тактильную обратную связь во время настройки с помощью движений или жестов пальца, включая перемещение пальца по сенсорной поверхности.

Вместо использования карты локальных текстур, построенной на основании областей выбора иконки функции в первом режиме, второй режим использует карту текстур состояний, которая определяет соотношение между ощущаемой текстурой в любой определенный момент времени и состоянием или интенсивностью регулируемой настройки функции по сути в то же время для функции, управляемой при помощи иконки, которая в текущий момент выбрана. Например, ползунок 34 может быть ассоциированным с иконкой 33 функции регулирования громкости, при этом для изменения уровня громкости звука пользователь может перемещать иконку 34 ползунка пальцем влево и вправо. Во время регулирования громкости звука на карте текстур состояний соответствующим образом изменяется интенсивность ощущаемой текстуры. При регулировании ползунка, например, ползунка 34, в котором между изменившимся положением и итоговой величиной управляемой переменной существует взаимно однозначное соответствие, интенсивность ощущаемой текстуры одновременно соответствует реальной регулируемой настройке и локальному положению точки контакта пальца.

После завершения выполнения пользователем регулирования настройки для выбранной иконки функции во втором режиме цепь управления текстурой должна вернуться в первый режим для того, чтобы дать возможность пользователю выбрать следующую иконку функции. Возврат в первый режим может быть выполнен заранее заданным событием, таким как: 1) отпускание пальцем пользователя иконки ползунка на сенсорном экране, 2) истечение заранее заданного времени или 3) касание пальцем иконки управления, например, кнопки 35 возврата или кнопки 36 перехода в начало.

На фиг. 3 представлен второй экран меню, соответствующий активации иконки 37 функции климат-контроля. В данном примере представлен вариант осуществления второго режима, в котором интенсивность ощущаемой текстуры относится к состоянию или величине изменения текущей регулируемой настройки (т.е. не относится или только частично относится к физическому расположению точки контакта в пространстве). Например, после выбора водителем иконки 38 функции регулирования температуры в первом режиме цепь управления текстурой переключается во второй режим, в котором пользователь использует иконку 40 уменьшения температуры или иконку 41 увеличения температуры. Интенсивность ощущаемой текстуры может быть сделана пропорциональной величине изменения температуры водителем, которое может быть выполнено путем перемещения пальца по иконкам 40 и 41, соответственно. При увеличении значения устанавливаемой температуры «интенсивность» текстуры увеличивается соответствующим образом, в результате чего пользователю передается сигнал тактильной обратной связи, пропорциональный величине изменения температуры. Аналогичным образом в первом режиме может быть выбрана иконка 42 функции регулирования скорости вращения вентилятора (т.е. текстура, имеющая локальную интенсивность, соответствующую иконке 42). После выполнения выбора локальная текстура для иконки 42 пропадает (т.е. завершается работа в первом режиме) и начинает использоваться карта текстур, соответствующая стрелкам 43 и 44 настройки, при этом пользователь может регулировать скорость вращения вентилятора путем перемещения пальца в определенном направлении на стрелках 43 и 44 (т.е. начинается работа во втором режиме). Поскольку каждый жест приводит к изменению текущей регулируемой настройки для скорости вращения вентилятора, происходит пропорциональное изменение интенсивности ощущаемой текстуры, соответствующей стрелкам 43 и 44.

Олин пример карты локальных текстур, используемой в первом режиме, показан на фиг. 4. На карте 45 обнаруженных точек контакта с экраном показано перемещение обнаруженной точки контакта по дисплею в точку контакта с координатами x и y. После получения точки контакта с координатами (x, y), используемой в качестве входных данных для карты 46 локальных текстур, в виде выходных данных, используемых для управления сигналом генератора, который обеспечивает создание соответствующей ощущаемой текстуры, выдаются соответствующие значения интенсивности. Для каждого возможного экранного меню или подменю предусмотрена соответствующая контекстно-зависимая карта. Например, на одном отображаемом экране меню первая область 47 соответствует местоположению определенной иконки функции. Для создания постепенного ощущаемого изменения текстуры при приближении пальца к целевой области и упрощения перемещения пальца в нужную область 47 иконки функции между областью 47 и фоновой областью 50 может быть создана промежуточная окружающая область 48 текстуры. Предпочтительно, чтобы фоновая область 50 соответствовала сниженной интенсивности текстуре, т.е. между областью 47 и фоновой областью 50 следует создать наибольшее соотношение сигнал-шум. Также в соответствующем меню иконке другой функции соответствует другая целевая область 51. Постепенное увеличение текстуры фоновой области 50 может быть поэтапным, в частности, вокруг области 51 могут быть предусмотрены промежуточные области 52 и 53.

На фиг. 5 представлена карта текстур состояний для ощущаемой текстуры, соответствующая всем возможным регулируемым настройкам, которые могут быть выполнены при помощи соответствующей иконки функции. Например, цепь управления человеко-машинного интерфейса или сами управляемые подсистемы передают текущую регулируемую настройку 55 в цепь управления текстурой. Цепь управления текстурой использует величину настройки 55 в качестве входного сигнала для карты значений настроек 55 для определенной текстуры. Карта может представлять собой график 56 или математическое соотношение или уравнение.

Для более подробного описания изменения карт текстур на фиг. 6-9 представлен один вариант осуществления областей изменяющихся текстур, соответствующих иконке 60 функции и области 61 перемещения ползунка. Фиг. 6-9 могут соответствовать структуре меню с фиг. 2. На фиг. 6 представлены графические элементы человеко-машинного интерфейса, отображаемого на дисплее. На фиг. 7 показан первый режим, в котором вокруг области 63 с промежуточной текстурой и области 64 с высокой текстурой создается область 62 с фоновой текстурой (например, с нулевой текстурой). Для упрощения поиска места, соответствующего иконке 60 функции, пользователь перемещает палец по дисплею, руководствуясь различиями текстуры. После выбора иконки 60 функции (например, путем касания или удерживания пальца) активируется второй режим управления текстурой, что показано на фиг. 8. Фоновая текстура в области 62 соответствует иконке 60 функции и областям вокруг иконки 61 ползунка. В области иконки 61 ползунка предусмотрено несколько подобластей 65-70 с пропорционально увеличивающимися интенсивностями текстуры, которые соответствуют увеличениям изменяемых значений для целевой функции.

Как показано на фиг. 9, иконка 71 функции может иметь только два возможных состояния или две регулируемых настройки, т.е. включенное и выключенное состояния функции. Во втором режиме созданы разные текстуры 72 или 73 могут быть активированы в соответствии с включенным и выключенным состояниями функции.

На фиг. 10-12 представлены разные карты текстур, генерируемые в первом и втором режимах при использовании жестов настройки, как было показано на примере меню с фиг. 3. Иконка 70 функции находится в определенном месте в меню на сенсорном дисплее рядом с иконкой 76 регулировки, соответствующей области создания регулируемых настроек функции. На фиг. 10 представлена текстура 77, активируемая в первом режиме, которая позволяет проще найти иконку 75 функции и выбрать ее. Во втором режиме текстура, соответствующая иконке 75 функции, не создается, вместо этого создается текстура, соответствующая местоположению иконки 76 регулировки, при этом ее интенсивность определяется в зависимости от значения управляемой переменной. Таким образом, как показано на фиг. 11, низкому значению регулируемой настройки может соответствовать низкая интенсивность текстуры 78. При увеличении значения регулируемой настройки (например, при перемещении или повороте пальца пользователя в сторону увеличения значений для иконки 76 регулировки) увеличивается и интенсивность текстуры 79, как показано на фиг. 12.

В соответствии с настоящим описанием под интенсивностью текстуры понимается любая различная ощущаемая текстура, которая может быть распознана пользователем. Разные ощущения могут быть созданы различными способами, как показано на фиг. 13-16. На фиг. 13 показан осциллирующий сигнал 80, при этом первая ощущаемая текстура создается с помощью периодического сигнала 81 с первой частотой и первой амплитудой. Для создания другой текстуры, которая может ощущаться как большая интенсивность, может быть использован другой осциллирующий сигнал 82 с такой же частотой и большей амплитудой. В качестве альтернативы, как показано на фиг. 14, может быть изменена частота осциллирующего сигнала. Таким образом, первая текстура создается с помощью осциллирующего сигнала 83 с первой частотой и первой амплитудой. Текстура с другой или более высокой интенсивностью создается с помощью осциллирующего сигнала 84 с такой же частотой и большей амплитудой.

Как показано на фиг. 15, для создания разных ощущаемых текстур можно изменить рабочий цикл или схему работу осциллирующего сигнала. Таким образом, первая текстура может быть создана с помощью периодического сигнала 85, который модулируется (т.е. включается или выключается) в соответствии с первым рабочим циклом. Другая текстура создается с помощью осциллирующего сигнала 86 с другим рабочим циклом, в котором периоды включения длиннее, чем у осциллирующего сигнала 85.

Как показано на фиг. 16, в качестве альтернативы интенсивность ощущаемой текстуры может быть создана за счет изменения формы волны осциллирующего сигнала. Например, для первой текстуры может быть использован осциллирующий сигнал 87 с синусоидальной формой, а для создания другой текстуры с ощущаемыми более острыми краями может быть использован осциллирующий сигнал 88 с прямоугольной волной. Используя описанные выше разные сигналы генератора, можно создать различные текстуры с разной высотой, волнистостью или остротой краев.

На фиг. 17-19 представлен предпочтительный пример системы распознавания жестов, в которой в соответствии с настоящим изобретением используются изменяемые текстуры. Данные жесты могут включать в себя использование двух пальцев пользователя, например, указательного пальца и среднего пальца. В данном случае иконка 90 функции имеет соответствующую иконку 91 регулировки. Как показано на фиг. 17, в первом режиме пользователь перемещает палец 93 по дисплею, руководствуясь определенной текстурой 92, соответствующей иконке 90 функции и созданной с помощью карты локальных текстур. Как показано на фиг. 18, после остановки пальца 93 на иконке 90 включается второй режим, в котором на иконке 91 регулировки создается текстура 94, использующая карту текстур состояний и текущее регулируемое значение целевой функции. Пока палец 93 находится на иконке 90, используется текстура, созданная во втором режиме. После этого второй палец 95 может начать взаимодействовать с иконкой 91 регулировки, при этом текстура 94 будет создаваться на основании карты текстур состояний с фиг. 18. При перемещении пальца 95 по иконке 91 регулировки в направлении увеличения значения регулируемой настройки функции происходит увеличение интенсивности текстуры (что показано на фиг. 19 в виде текстуры 96 с увеличенной интенсивностью). Данная конфигурация является особенно предпочтительной, поскольку пользователь может быстро установить первый палец на значок нужной функции, после чего второй палец автоматически установится в нужном месте для выполнения регулирования во втором режиме изменения текстуры. В данном случае необходимое точное регулирование настройки может быть выполнено пользователем без необходимости фокусировки внимания на дисплее. Когда пользователь убирает палец с иконки 90, цепь управления текстурой может автоматически вернуться в первый режим, чтобы пользователь мог выбрать следующий значок функции.

При использовании генератора 16 сигналов, электрода 17, занимающего весь экран, и дисплея, изображенных на фиг. 1, аналогичная текстура может быть создана на всем экране. Данный подход эффективен для использования кнопки или способов управления человеко-машинным интерфейсом с помощью одного пальца, поскольку сначала может выполняться обнаружение пальца на сенсорном экране, после чего при необходимости сигнал текстуры будет изменяться в соответствии с перемещениями пальца, обнаруживаемыми сенсорным экраном. Однако для способов работы, в которых используется два пальца, примеры которых приведены на фиг. 18 и 19, или для обработки ситуаций, в которых пользователь может использовать два пальца для перемещения ползунка, когда сложно определить положение пальца, будет предпочтительно для системы, включающей в себя дисплей 11 и слои 17 и 18, иметь возможность создания локальных схем, в соответствии с которыми различные сигналы могут направляться только в определенные локальные области экрана для создания уникальных схем, описанных выше. Данный подход может быть реализован различными способами.

При использовании подходов, основанных на значениях коэффициентов трения, которые используют различные текстуры в определенных областях, таких как способы взаимодействия с человеко-машинным интерфейсом, представленные на фиг. 7-12, предпочтительным может быть использование нескольких генераторов сигналов, подключенных к определенным участкам на альтернативном слое 17, обозначенном ссылочной позицией 17' (не показан). Слой 17' может представлять собой печатную плату с медными трассами, определяющими схемы работы ползунка или поворотной ручки, после этого каждый элемент схем будет управляться отдельным генератором сигналов с соответствующей частотой и амплитудой сигналов для создания предпочтительных текстур. Например, для обеспечения работы ползунка с фиг. 8 можно использовать шесть сегментов 65-70, управляемых генераторами 16а, 16b, 16 с, 16d, 16е и 16f сигналов, соответственно. В качестве альтернативы для обеспечения работы поворотной ручки с фиг. 18 и 19 можно использовать две области, управляемые генераторами 16а и 16b сигналов. Наличие двух источников сигналов позволит исключить проблемы при смещении пальца, используемого в качестве оси вращения, во время поворота. При смещении пальца, используемого в качестве оси вращения, ощущаемая пользователем текстура будет такой же, как и для перемещаемого пальца, что может запутать пользователя. Однако данная проблема может быть решена путем создания сигналов с двумя разными частотами и (или) амплитудами, используемыми в разных областях.

Слой 17' может быть расположен позади дисплея 11. Слой 17' позади дисплея не будет ухудшать видимость графического изображения, создаваемого контроллером 13 человеко-машинного интерфейса. Однако из-за увеличения расстояния между поверхностью 18 и электродом 17' может понадобиться увеличить амплитуду сигнала от генератора 16, что позволит создать на поверхности 18 дисплея достаточно мощный сигнал. Для создания достаточно мощного сигнала через поверхность между пальцем пользователя и электродом сенсорного экрана достаточно создать постоянный путь заземления для пользователя. Данная задача может быть решена за счет одновременного создания в автомобиле одного или нескольких путей заземления, которые будут обеспечивать емкостную связь между пользователем и общим заземлением транспортного средства. На фиг. 20 показано несколько неограничивающих примеров путей заземления для пользователя. Сиденье 100 пользователя опирается на пол 101 транспортного средства. Ремень 102 безопасности может проходить над сидящим пользователем. Для создания внутреннего проводящего элемента ремень 102 безопасности может быть выполнен с внешним изолирующим гибким материалом, например, полиэфиром, на проводящем слое, выполненном, из полимерного материала с проводящими частицами наполнителя. В качестве альтернативы ремень 102 безопасности может включать в себя тканевый слой из проводящих волокон (в соответствии с патентом США 7871945, 18.01.2011 или патентом США 7886617, 15.02.2011). Конец проводящего элемента в ремне 102 безопасности соединен с землей через кузов или раму транспортного средства (не показаны). В качестве альтернативы или дополнения проводящий элемент, состоящий из проводящих волокон или проводящих пластин различных типов, может находиться на поверхности сиденья, в частности, он может представлять собой проводящий элемент 103 на поверхности нижней части сиденья или проводящий элемент 104 на поверхности задней части сиденья. Проводящие элементы в ремне 102 безопасности или поверхностях 103 и 104 сиденья взаимодействуют с телом пользователя, создавая достаточно эффективные пути для заземления. Роль проводящего элемента также может выполнять стальной пол 101 или отдельная подножка 105, чтобы создавать емкостную связь с ногой пользователя. Аналогичным образом педаль 106 газа или тормоза может включать в себя проводящий элемент 107, обеспечивающий емкостную связь с ногой пользователя. Хотя на фиг. 20 не показано, путь заземления также может проходить через рулевое колесо или рычаг переключения передач или подлокотник на двери.

Из-за различных изменений условий, полного сопротивления емкостной связи пользователя с общим заземлением через проводящий элемент, встроенный в ремень безопасности, поверхность сиденья или другие элементы транспортного средства эффективность изменения ощущаемых текстур может быть снижена. Для решения проблем, связанных с изменением условий, генератор сигналов может использовать источник постоянного тока, который автоматически будет компенсировать изменения полного сопротивления относительно земли, В качестве альтернативы коэффициент усиления, используемый в генераторе сигналов при генерировании осциллирующего сигнала, может быть изменен на основании других оценочных значений или характеристик полного сопротивления относительно земли. Как показано на фиг. 21, устройство ПО оценки параметров заземления может принимать входные сигналы от температурного датчика 111, датчика 112 веса и датчика 113 влажности, которые определяют различные условия эксплуатации, влияющие на эффективность пути заземления. Например, при низкой температуре пользователь может надеть на себя дополнительные вещи, из-за которых эффективная емкость, получаемая с помощью проводящих элементов в ремне безопасности и сиденье, может быть снижена. Следовательно, при низких температурах окружающей среды устройство ПО оценки параметров заземления увеличивает коэффициент усиления для генератора сигналов, после чего осциллирующий сигнал станет более мощным, что позволит создать нужную ощущаемую текстуру. Сигнал веса от датчика 112 веса может быть использован при определении габаритов тела, которые также влияют на эффективную емкость. Датчик 113 влажности определяет уровень влажности, характеризующий диэлектрические свойства среды, которые также могут влиять на соединение с землей, при этом используя данные значения, можно изменить коэффициент усиления соответствующим образом.

Изобретение относится к системам управления транспортного средства. Технический результат заключается в повышении точности ввода данных. Система включает в себя электрод, расположенный по всему сенсорному экрану дисплея, и генератор сигналов, генерирующий осциллирующий сигнал для создания разности потенциалов между пальцем и электродом, дающей в результате соответствующую ощущаемую текстуру при перемещении пальца по сенсорному экрану. Цепь управления выполнена с возможностью регулировать по крайней мере частоту или амплитуду осциллирующего сигнала для изменения ощущаемой текстуры в соответствии с первым и вторым режимами при работе с графическим человеко-машинным интерфейсом. В первом режиме используется карта локальных текстур, заданная соответствующими областями выбора иконок функций на сенсорном дисплее. Второй режим использует карту текстур состояний, которая определяет ощущаемую текстуру для каждой возможной регулируемой настройки для иконки функции, которая была выбрана для использования в первом режиме. 14 з.п. ф-лы, 21 ил.

1. Система управления транспортного средства для множества устройств транспортного средства, содержащая:

сенсорный дисплей для отображения графического HMI и обнаружения точки контакта на дисплее, устанавливаемой вручную касанием пальца пользователя, причем графический HMI определяет области выбора иконок функций и отдельный элемент подменю, причем каждая область выбора иконок функций соответствует соответствующему устройству транспортного средства, и причем элемент подменю представляет иконки регулировки в подменю, выборочно отображаемые в соответствии с регулируемыми параметрами выбранной одной из областей выбора иконок функций;

тактильную текстурную систему, содержащую электрод, расположенный по всему сенсорному дисплею, и генератор сигналов, генерирующий осциллирующий сигнал для создания разности потенциалов между пальцем и электродом, дающей в результате соответствующую ощущаемую текстуру при перемещении пальца по сенсорному дисплею; и

цепь управления, выполненную с возможностью задавать по крайней мере частоту или амплитуду осциллирующего сигнала для изменения ощущаемой текстуры в соответствии с первым и вторым режимами при навигации по графическому HMI, причем в первом режиме используется карта локальных текстур, заданная в соответствии с областями выбора иконок функций на сенсорном дисплее, причем карта локальных текстур в первом режиме изменяет ощущаемую текстуру в соответствии с близостью точки контакта к каждой области выбора иконок функций, причем во втором режиме используется карта текстур состояний, соотносящая интенсивность ощущаемой текстуры с регулируемой интенсивностью для каждой возможной регулируемой настройки, доступной в выбранном подменю;

причем во втором режиме карта текстур состояний изменяется в ответ на выбор области выбора иконок функций, в то время как карта локальных текстур первого режима не изменяется.

2. Система по п. 1, в которой карта текстур состояний локализуется в изображении регулировочного ползунка на графическом HMI.

3. Система по п. 1, в которой возможные регулируемые настройки содержат соответствующую настройку включения и соответствующую настройку выключения для выбранной области выбора иконок функций, и причем карта текстур состояний соотносит две различных текстуры с настройками включения и выключения.

4. Система по п. 1, в которой в первом режиме на карте локальных текстур не представлена текстура в соответствующих положениях между соответствующими областями выбора иконок функций и представлена максимальная текстура в положениях, совпадающих с соответствующими областями выбора иконок функций.

5. Система по п. 1, в которой цепь управления изменяет осциллирующий сигнал для предоставления наклонной текстуры по мере приближения к каждой области выбора иконок функций.

6. Система по п. 1, в которой сенсорный дисплей обнаруживает точки контакта первого и второго пальцев, причем цепь управления переключается из первого режима во второй режим после установки контакта первого пальца с выбранной областью выбора иконок функций, остается во втором режиме при взаимодействии со вторым пальцем, пока первый палец остается в контакте с выбранной областью выбора иконок функций, а затем переключается обратно в первый режим, когда первый палец больше не контактирует с выбранной областью выбора иконок функций.

7. Система по п. 1, в которой цепь управления переключается из первого режима во второй режим в ответ на выбор вручную соответствующей области выбора иконок функций и остается во втором режиме до заранее заданного события.

8. Система по п. 7, в которой заранее заданное событие содержит выбор вручную соответствующей иконки регулировки на графическом HMI.

9. Система по п. 7, в которой заранее заданное событие содержит истечение заранее заданного времени.

10. Система по п. 1, дополнительно содержащая путь заземления пользователя для предоставления общего заземления для пользователя и генератора сигналов, причем путь заземления пользователя емкостным образом связан с пользователем.

11. Система по п. 10, в которой путь заземления пользователя содержит проводящий элемент, встроенный в ремень безопасности.

12. Система по п. 10, в которой путь заземления пользователя содержит проводящий элемент, встроенный в поверхность сиденья.

13. Система по п. 10, дополнительно содержащая:

устройство оценки связи с заземлением, измеряющее состояние транспортного средства, связанное с ожидаемой емкостной связью между пользователем и путем заземления пользователя;

причем генератор сигналов включает в себя регулировку усиления, которая регулируется в ответ на измеренное состояние транспортного средства.

14. Система по п. 1, в которой электрод имеет множество зон, связанных со множеством генераторов сигналов.

15. Система по п. 1, в которой выбранная иконка функции выделяется, в то время как элемент подменю отображает регулируемые настройки, соответствующие выбранной иконке функции.