卡爾曼濾波在電容觸10UF 25V摸屏坐標定位中的應用

摘要：電容觸摸屏在數據收羅進程中不行制止地會發生系統噪聲，為了提高觸摸屏坐標定位的準確度，在對原始數據舉辦定位闡明前，首先回收卡爾曼濾波要領對數據舉辦處理懲罰，再將數據在MATLAB頂用定位算法計較出觸摸屏的坐標值，并繪制坐標點圖。功效表白，卡爾曼濾波確實可以或許有效去除噪聲，從而提高觸摸屏坐標定位的精確性，具有很高的實用性。

引言

　　跟著信息時代的到來，人們對信息的檢索、查詢需求逐漸增多，因此，利便快捷的人機交互界面不行或缺，而個中首當其沖的應用技能即是觸摸屏。觸摸屏作為一種新的智能設備輸入裝置，其技能已經較量成熟，常見的范例可分為紅外線、外貌聲波、電阻式和電容式等[1-2]。個中電容觸摸屏中利用較遍及的是投射電容式觸摸屏，其按照建造、布線工藝和掃描方法差異又分為互電容和自電容。本文描寫的是自電容，即別離由X、Y掃描電極與地某人組成自電容，掃描時，一端接地，另一端接鼓勵或采樣電路，別離對M+N個電極舉辦掃描，檢測自電容[3-4]。在自電容的檢測中，系統噪聲會滋擾到電容的檢測，因而直接影響到后續觸摸點坐標簡直定。為此，針對主要影響因素——系統噪聲舉辦濾波，還原初始數據的有效信號有利于提高觸摸屏的坐標定位精確度。在浩瀚的濾波要領中，顛末嘗試闡明和比擬，最終證實，卡爾曼濾波在還原原始數據和算法實現方面都有較好的優勢。

1 電容觸摸屏坐標定位道理和卡爾曼濾波道理

1.1 電容觸摸屏坐標定位道理

　　對付投射式電容觸摸屏的定位來說，自電容是觸摸屏感到塊相對地之間的電容，當人體在觸摸屏上施加鼓勵信號時，就相當于一個接地的導體與感到塊之間形成一個耦合電容[5-7]。自電容Cs與人體耦合電容Cp成并聯干系，因此，總的電容值C=Cs+Cp，詳細模子如圖1所示。在觸摸檢測時，依次別離檢測27個X軸和18個Y軸電極數組，按照觸摸前后所有自電容量的變革值確定手指地址的X坐標和Y坐標，最后組合成平面的觸摸坐標[8]?？偣残钂呙鑈+Y次，電容變革的差值在觸摸中心點最大，跟著觸摸區域的擴散電容變革差值逐漸減小，整個區域電容值的變革整體上雷同正態漫衍。

1.2 卡爾曼濾波道理

　　卡爾曼濾波是一種操作線性系統狀態方程，通過系統輸入輸出視察數據，對系統狀態舉辦最優預計的算法。能有效地從一組有限的包括噪聲的數據中預測出物體的坐標位置。

　　卡爾曼濾波主要是通過如下五個焦點公式迭代得出某一時刻最優預計[9]：

　　上述方程組中，X(k+1|K)是上一狀態的預測功效， X(k)是上一狀態的最優功效，P(k+1|K)是X(k+1|K)對應的協方差，P(k)是X(k)對應的協方差。W(k)和V(k)別離是進程噪聲和視察噪聲，兩者一般均視為高斯白噪聲。Q、R為W(k)、V(k)相應的協方差，Kg為卡爾曼增益。狀態預計是卡爾曼濾波的重要部門，一般環境下，受噪聲滋擾的隨機狀態量很難準確測得，但可舉辦一系列視察，并依據一組視察值按某種統計概念舉辦預計，以盡大概靠近真實值。

2 電容參數值的丈量和觸摸區域簡直定

2.1 電容參數值的丈量

　　在觸碰未產生前，觸摸屏每個通道都有一個可直接測得的基準電容Crefi，該值在必然范疇內顛簸，且每個通道的值不盡溝通，如圖2所示，每個條形代表一個通道。同時，需要為未觸碰前的每個通道的電容值配置一個閾值，暗示基準電容值的最高顛簸范疇。每個通道閾值因基準值差異而差異，與基準電容值的干系界說如下：

(6)

T_Valuei暗示第i個通道的電容閾值。