步數檢測中的擺動補償的制作方法
【專利說明】步數檢測中的擺動補償
【背景技術】
[0001] 基于慣性傳感器的計步器和步數檢測器已用于健身、健康監控、定位系統和更多 各種應用。該些應用中的步數檢測通常基于傳感器，所述傳感器被約束到相對于行人的特 定位置（例如，腰部、手腕、鞋等）。對于移動電話和其它移動裝置，步數檢測可能較困難， 因為移動裝置可能攜載于多種位置中的任一者中（例如，行人的手、口袋、錢包等）且經受 組合運動。當移動裝置處于用戶的擺動的手臂的手中時執行的步數檢測可能尤其困難。照 此，當正發生此些擺動時在移動裝置中執行的步數檢測可能非常不準確。
【發明內容】
[0002] 本發明的實施例設及通過確定是否正發生此些擺動而增加移動裝置中的步數檢 測準確性。根據本發明，可使用例如闊值檢測、本征分析、混合頻率分析和/或基于巧螺儀 的分析來檢測擺動，如本文中詳述。擺動正（或可能正）發生的所述確定可影響移動裝置 如何報告用于步數檢測的檢測到的步數。基于擺動檢測的遺漏步數的計數和/或確定性水 平可與步數計數一起提供。
[0003] 根據本發明的步數檢測中的擺動補償的實例方法包含；獲得指示移動裝置的移動 的加速度數據；確定所述移動裝置是否可能正在移動裝置的用戶的手中擺動；W及基于所 述加速度數據和所述移動裝置是否可能正在用戶的手中擺動的所述確定輸出步數數據。
[0004] 步數檢測中的擺動補償的實例方法可包含W下特征中的一或多者。確定所述移動 裝置是否可能正在用戶的手中擺動可包含確定所述加速度數據是否超出闊值。所述闊值可 在10與12m/s2之間。確定移動裝置是否可能正在用戶的手中擺動可包含計算加速度數據 的本征值。所述方法還可包含確定至少一個本征值是否超出闊值和/或確定所述本征值的 比率是否超出闊值。確定移動裝置是否可能正在用戶的所述中擺動可包含進行加速度數據 的頻率分析。所述頻率分析可包含自相關和/或將加速度數據與標稱步頻組合。頻率分 析可包含從加速度數據確定頻率，W及確定所確定的頻率的兩倍落在已知步頻的預定范圍 內。所述方法可進一步包含確定關于用戶是否跨出一步的確定的概率。
[0005] 另外或替代地，步數檢測中的擺動補償的實例方法可包含W下特征各者中的一或 多者。確定移動裝置是否可能正在用戶的手中擺動可包含；估計重力的方向；確定移動裝 置相對于重力方向的角度；W及確定所述角度是否超出闊值。確定移動裝置是否可能正在 手中擺動可至少部分基于來自巧螺儀的數據。輸出步數數據可包含輸出檢測到的步數的數 目。檢測到的步數的數目可基于移動裝置是否可能正在用戶的手中擺動的所述確定而從原 始數目更改。輸出步數數據可進一步包含輸出未檢測到的步數的數目和/或與檢測到的步 數的數目相關聯的概率。
[0006] 根據本發明的實例設備可包含存儲器和禪合到所述存儲器的處理單元，其中所述 處理單元經配置W執行包含W下各項的功能；獲得指示移動裝置的移動的加速度數據；確 定所述移動裝置是否可能正在移動裝置的用戶的手中擺動；W及基于所述加速度數據和所 述移動裝置是否可能正在用戶的手中擺動的所述確定而輸出步數數據。
[0007] 所述實例設備可包含W下特征中的一或多者。所述設備可包含加速計，其W通信 方式與處理單元禪合且經配置W提供所述加速度數據。所述處理單元可進一步經配置W確 定關于用戶是否跨出一步的確定的概率。處理單元可經配置W通過估計重力方向、確定移 動裝置相對于重力方向的角度W及確定所述角度是否超出闊值而確定移動裝置是否可能 正在用戶的手中擺動。所述處理單元可經配置W至少部分基于來自巧螺儀的數據確定移動 裝置是否可能正在手中擺動。處理單元可經配置W通過輸出檢測到的步數的數目而輸出步 數數據。處理單元可經配置W基于移動裝置是否可能正在用戶的手中擺動的所述確定而從 原始數目更改檢測到的步數的數目。處理單元可進一步經配置W輸出未檢測到的步數的數 目和/或輸出與檢測到的步數的數目相關聯的概率。
[0008] 根據本發明的實例裝置包含；用于獲得指示移動裝置的移動的加速度數據的裝 置；用于確定移動裝置是否可能正在移動裝置的用戶的手中擺動的裝置；W及用于基于所 述加速度數據和所述移動裝置是否可能正在用戶的手中擺動的所述確定而輸出步數數據 的裝置。
[0009] 所述實例裝置可包含W下特征中的一或多者。所述用于確定移動裝置是否可能正 在用戶的手中擺動的裝置可包含用于計算加速度數據的本征值的裝置。所述裝置可進一步 包含用于確定至少一個本征值是否超出闊值的裝置和/或用于確定本征值的比率是否超 出闊值的裝置。所述裝置可進一步包含用于確定所述移動裝置是否可能正在用戶的手中擺 動的裝置包括用于進行加速度數據的頻率分析的裝置。頻率分析可包含自相關。所述用于 進行頻率分析的裝置可包含用于將加速度數據與標稱步頻組合的裝置。所述用于進行頻率 分析的裝置可包含用于從加速度數據確定頻率的裝置，W及用于確定所確定的頻率的兩倍 落在已知步頻的預定范圍內的裝置。
[0010] 根據本發明的實例計算機可讀存儲媒體可具有內嵌在其上的指令，用于導致一或 多個計算裝置在步數檢測中執行擺動補償。所述指令可包含用于W下操作的計算機代碼： 獲得指示移動裝置的移動的加速度數據；確定所述移動裝置是否可能正在移動裝置的用戶 的手中擺動；W及基于所述加速度數據和所述移動裝置是否可能正在用戶的手中擺動的所 述確定輸出步數數據。
[0011] 實例計算機可讀存儲媒體可進一步包含W下特征中的一或多者。所述用于確定移 動裝置是否可能正在用戶的手中擺動的代碼可包含用于確定加速度數據是否超出闊值的 代碼。所述用于確定移動裝置是否可能正在用戶的手中擺動的代碼可包含用于計算加速度 數據的本征值的代碼。所述用于確定移動裝置是否可能正在用戶的手中擺動的代碼可包含 用于進行加速度數據的頻率分析的代碼。所述用于確定移動裝置是否可能正在用戶的手中 擺動的代碼包含用于W下操作的代碼：估計重力的方向；確定移動裝置相對于重力方向的 角度；W及確定所述角度是否超出闊值。所述用于輸出步數數據的代碼包含用于輸出檢測 到的步數的數目的代碼。
[0012] 本文中所描述的項目及/或技術可提供W下能力中的一或多者W及未提及的其 它能力。技術可增加移動裝置的步數檢測的準確性。此又可改進利用計步器的應用的準確 性，例如健身和健康監控、用于定位應用的航位推算及類似者，最終提供較好用戶體驗。結 合下文和附圖更詳細描述該些和其它優點及特征。
【附圖說明】
[0013] 參照W下各圖，可W實現對各種實施例的性質及優點的進一步理解。在附圖中，類 似組件或特征可具有相同參考標記。此外，通過在參考標記后面加上破折號及在類似組件 之間進行區分的第二標記來區分相同類型的各種組件。如果說明書中僅使用第一參考標 記，那么描述適用于具有相同第一參考標記的類似組件中的任一者，與第二參考標記無關。
[0014] 圖1A-1C是說明隨時間測得的垂直加速度的加速度曲線的圖式W及指示移動裝 置相對于用戶的對應位置的圖式。
[0015] 圖2為根據一個實施例可利用本文中所描述的技術的定位系統的簡化說明。
[0016] 圖3為可由移動和/或其它裝置利用W實施改進本文中所描述的步數檢測的方法 的組件的實例框圖。
[0017] 圖4為在活動序列期間來自移動裝置的加速度量值的曲線。
[0018] 圖5為擺動檢測的實例方法的流程圖。
[0019] 圖6為說明擺動和非擺動狀態的本征值的變化的累積分布函數曲線。
[0020] 圖7為使用本征分析的擺動檢測的實例方法的流程圖。
[0021] 圖8為幫助說明自相關公式的變量的簡化時序圖。
[0022] 圖9A和9B是用于說明自相關可如何檢測周期性的曲線。
[0023] 圖10為可由移動和/或其它裝置利用W實施改進本文中所描述的步數檢測的方 法的組件的實例框圖。
[0024] 圖11為使用混合頻率分析的擺動檢測的實例方法的流程圖。
[0025] 圖12為使用混合頻率分析的步數檢測的實例方法的流程圖。
[0026] 圖13為加速度量值、加速度擴展和檢測到的峰值（如加速度量值上的點所指示） 的曲線。
[0027] 圖14為根據一個實施例步數檢測中的擺動補償的方法的流程圖。
[0028] 圖15說明移動裝置的實施例。
【具體實施方式】
[0029] 參考圖式提供W下描述，其中相同的參考標號始終用W指代相同的元件。雖然本 文中描述一或多個技術的各種細節，但其它技術也是可能的。在一些情況下，W框圖形式展 示結構及裝置W有助于描述各種技術。
[0030] 如本文中所提到的"指令"設及表示一或多個邏輯操作的表達式。舉例來說，指令 通過可由用于對一或多個數據對象執行一或多個操作的機器解譯而為"機器可讀的"。然 而，該僅是指令的實例且所主張的標的物在此方面不受限制。在另一實例中，如本文中所提 到的指令可設及可由處理單元執行的經編碼命令，所述處理單元具有包含所述經編碼命令 的命令集。此指令可W所述處理單元理解的機器語言的形式編碼。再次，該些僅是指令的 實例且所主張的標的物在此方面不受限制。
[0031] 基于慣性傳感器的步數檢測器在可利用何時移動裝置的用戶跨出一步的信息的 多種應用中利用，例如健身和健康監控、用于消防隊員的航位推算和其它應用。在大部分應 用中，傳感器放置于相對于用戶受約束位置中。舉例來說，傳感器附接到用戶的腰部、手腕、 鞋等。因為例如移動電話、便攜式媒體播放器、游戲裝置和其它便攜式電子設備等移動裝置 中慣性傳感器的流行，該些移動裝置還可用于估計用戶跨出的步數的數目。然而，因為移 動裝置不固持在受約束位置中，且因此慣性傳感器可測量歸因于步數和其它活動的組合運 動，包含在步行時將移動裝置固持在擺動的手中。
[0032]例如在移動裝置上運行的實時計步器可具有多種應用，舉例來說從定位到健身監 控。步行可致使來自移動裝置上的加速計的數據中的獨特周期性圖案。圖1A為當用戶正 進行穩定步行（每秒近似兩個步數）時（如圖像140-A中展示）來自用戶的腰部的移動裝 置105的加速計數據（展示為加速度量值）的曲線100-A的圖。W50化取樣的數據說明 加速度的變化，大致在每平方秒2-5米（m/s2)達到峰值，在重力加速度（近似9. 8m/s2)處 居中。加速計數據中的圖案可用于檢測步行和/或對步數計數。此處，數據相對簡單；每一 峰值110 (忽略可呈現在較大峰值上的較小峰值）與用戶跨出的一步對應。（注意；為簡單 起見，僅標記圖1A-1C的曲線100的峰值110、120和130的較小子集。）。雖然下文相對于 加速計描述實施例，但在一些實施例中可另外或替代地使用巧螺儀。
[003引圖1B說明另一加速度曲線100-B，其說明隨時間測得的垂直加速度，類似于圖1A。 曲線100-B還展示擺動移動裝置可如何使步數檢測（用戶跨出一步的檢測或"腳步檢測"） 變困難。在此實例中，當用戶正快步步行時，移動裝置105正在用戶的手中來回擺動（如圖 像140-B中展示）。此處，加速度數據具有可識別的圖案，但歸因于用戶的手的擺動的較大 峰值120可常常遮擋與用戶的步數相關的較小峰值130。在