[发明专利]一种基于双超声模块的智慧黑板定位系统及其方法

说明书

本发明公开了一种基于双超声模块的智慧黑板定位系统及其方法，涉及智慧教育设备领域。本发明包括电子画笔、位于智慧黑板左右两侧的红外超声波接收器、位于智慧黑板上方的多个超短焦投影仪和上位机；电子画笔，用于在书写时发出红外同步信号和超声波信号；红外超声波接收器用于接收电子画笔发出的红外同步信号和超声波信号，完成电子画笔的定位和追踪；上位机，用于接收红外超声波接收器发送的数据，并对电子画笔的移动曲线进行拟合和分解切割；超短焦投影仪，用于将分解切割后的笔迹，投射至下方的智慧黑板。本发明通过三点定位的原理计算出电子画笔的坐标定位，使电子画笔笔迹定位精准、响应延迟速度快。

技术领域

本发明属于智慧教育设备技术领域，特别是涉及一种基于双超声模块的智慧黑板定位系统及其方法。

背景技术

智慧交互式智慧黑板是在传统黑板上应用软硬件技术，在黑板上实现人机交互功能的系统，被广泛应用与教育、商务、培训、会议等领域。随着计算机多媒体技术的快速发展，智慧交互式智慧黑板技术已近渐趋成熟，传统的智慧交互式智慧黑板受各种技术限制，其定位范围还是十分有限，在教育等领域中仍然还不能完全代替传统的板书。

而传统的智慧交互式智慧黑板遇到强抗干扰技术、定位校准算法瓶颈而导致交互范围小、定位精度差和响应速度延时严重，满足不了阶梯大教室和会议室等场合的宽屏交互需求的现状。

如公开号CN201796355U触摸屏自动计时电子黑板。该方案利用电磁波在空气中和绝缘物进行传播设计的，黑板垂直和水平方向的空间范围内形成电磁场，来感应带有线圈的笔尖位置，从而进行工作定位，误差较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于双超声模块的智慧黑板定位系统及其方法，通过电子画笔中红外线与超声波传播速度的不同，红外超声波接收器根据接收的时差计算电子画笔到红外超声波接收器的距离，再运用三点定位的原理计算出电子画笔的坐标定位，由上位机来计算电子画笔的笔迹轨迹，解决了现有的智慧黑板对电子画笔的定位精度差、响应延迟速度慢的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种基于双超声模块的智慧黑板定位系统，包括电子画笔、位于智慧黑板左右两侧的红外超声波接收器、位于智慧黑板上方的多个超短焦投影仪和上位机；所述电子画笔，用于在书写时发出红外同步信号和超声波信号；两所述红外超声波接收器均为独立实时双通道红外超声波接收器；所述红外超声波接收器用于接收电子画笔发出的红外同步信号和超声波信号，完成电子画笔的定位和追踪，并通过无线的数据传输协议把电子画笔的数据发送至上位计算机；所述上位机，用于接收红外超声波接收器发送的数据，并对电子画笔的移动曲线进行拟合，对拟合后的笔迹曲线进行分解切割并发送至超短焦投影仪；所述超短焦投影仪，用于将分解切割后的笔迹，投射至下方的智慧黑板。

优选地，所述电子画笔的笔尖设置有红外同步信号和超声波信号启动按钮，只有电子画笔笔尖与智慧黑板的屏幕接触后，电子画笔才会发送红外同步信号和超声波信号。

优选地，所述红外超声波接收器包括红外信号接收电路、超声波接收电路、低噪声前置放大电路、AGC增益放大电路、整形电路、ARM模块和蓝牙无线通信模块；所述红外信号接收电路通过比较电路与ARM模块连接；所述超声波接收电路、低噪声前置放大电路、AGC增益放大电路、整形电路和ARM模块依次连接；所述ARM模块通过蓝牙无线通信模块与上位机连接；所述低噪声前置放大电路通过峰值检波电路与ARM模块连接。

本发明为一种基于双超声模块的智慧黑板定位方法，包括包括如下步骤：

步骤S1：启动智慧黑板；

步骤S2：以智慧黑板左上角为原点，建立空间坐标系；

步骤S3：在系统内录入两红外超声波接收器的空间坐标；

步骤S4：电子画笔接触智慧黑板时，发出红外同步信号和超声波信号；