步数检测中的摆动补偿的制作方法
【专利说明】步数检测中的摆动补偿
【背景技术】
[0001] 基于惯性传感器的计步器和步数检测器已用于健身、健康监控、定位系统和更多 各种应用。该些应用中的步数检测通常基于传感器，所述传感器被约束到相对于行人的特 定位置（例如，腰部、手腕、鞋等）。对于移动电话和其它移动装置，步数检测可能较困难， 因为移动装置可能携载于多种位置中的任一者中（例如，行人的手、口袋、钱包等）且经受 组合运动。当移动装置处于用户的摆动的手臂的手中时执行的步数检测可能尤其困难。照 此，当正发生此些摆动时在移动装置中执行的步数检测可能非常不准确。
【发明内容】
[0002] 本发明的实施例设及通过确定是否正发生此些摆动而增加移动装置中的步数检 测准确性。根据本发明，可使用例如阔值检测、本征分析、混合频率分析和/或基于巧螺仪 的分析来检测摆动，如本文中详述。摆动正（或可能正）发生的所述确定可影响移动装置 如何报告用于步数检测的检测到的步数。基于摆动检测的遗漏步数的计数和/或确定性水 平可与步数计数一起提供。
[0003] 根据本发明的步数检测中的摆动补偿的实例方法包含；获得指示移动装置的移动 的加速度数据；确定所述移动装置是否可能正在移动装置的用户的手中摆动；W及基于所 述加速度数据和所述移动装置是否可能正在用户的手中摆动的所述确定输出步数数据。
[0004] 步数检测中的摆动补偿的实例方法可包含W下特征中的一或多者。确定所述移动 装置是否可能正在用户的手中摆动可包含确定所述加速度数据是否超出阔值。所述阔值可 在10与12m/s2之间。确定移动装置是否可能正在用户的手中摆动可包含计算加速度数据 的本征值。所述方法还可包含确定至少一个本征值是否超出阔值和/或确定所述本征值的 比率是否超出阔值。确定移动装置是否可能正在用户的所述中摆动可包含进行加速度数据 的频率分析。所述频率分析可包含自相关和/或将加速度数据与标称步频组合。频率分 析可包含从加速度数据确定频率，W及确定所确定的频率的两倍落在已知步频的预定范围 内。所述方法可进一步包含确定关于用户是否跨出一步的确定的概率。
[0005] 另外或替代地，步数检测中的摆动补偿的实例方法可包含W下特征各者中的一或 多者。确定移动装置是否可能正在用户的手中摆动可包含；估计重力的方向；确定移动装 置相对于重力方向的角度；W及确定所述角度是否超出阔值。确定移动装置是否可能正在 手中摆动可至少部分基于来自巧螺仪的数据。输出步数数据可包含输出检测到的步数的数 目。检测到的步数的数目可基于移动装置是否可能正在用户的手中摆动的所述确定而从原 始数目更改。输出步数数据可进一步包含输出未检测到的步数的数目和/或与检测到的步 数的数目相关联的概率。
[0006] 根据本发明的实例设备可包含存储器和禪合到所述存储器的处理单元，其中所述 处理单元经配置W执行包含W下各项的功能；获得指示移动装置的移动的加速度数据；确 定所述移动装置是否可能正在移动装置的用户的手中摆动；W及基于所述加速度数据和所 述移动装置是否可能正在用户的手中摆动的所述确定而输出步数数据。
[0007] 所述实例设备可包含W下特征中的一或多者。所述设备可包含加速计，其W通信 方式与处理单元禪合且经配置W提供所述加速度数据。所述处理单元可进一步经配置W确 定关于用户是否跨出一步的确定的概率。处理单元可经配置W通过估计重力方向、确定移 动装置相对于重力方向的角度W及确定所述角度是否超出阔值而确定移动装置是否可能 正在用户的手中摆动。所述处理单元可经配置W至少部分基于来自巧螺仪的数据确定移动 装置是否可能正在手中摆动。处理单元可经配置W通过输出检测到的步数的数目而输出步 数数据。处理单元可经配置W基于移动装置是否可能正在用户的手中摆动的所述确定而从 原始数目更改检测到的步数的数目。处理单元可进一步经配置W输出未检测到的步数的数 目和/或输出与检测到的步数的数目相关联的概率。
[0008] 根据本发明的实例装置包含；用于获得指示移动装置的移动的加速度数据的装 置；用于确定移动装置是否可能正在移动装置的用户的手中摆动的装置；W及用于基于所 述加速度数据和所述移动装置是否可能正在用户的手中摆动的所述确定而输出步数数据 的装置。
[0009] 所述实例装置可包含W下特征中的一或多者。所述用于确定移动装置是否可能正 在用户的手中摆动的装置可包含用于计算加速度数据的本征值的装置。所述装置可进一步 包含用于确定至少一个本征值是否超出阔值的装置和/或用于确定本征值的比率是否超 出阔值的装置。所述装置可进一步包含用于确定所述移动装置是否可能正在用户的手中摆 动的装置包括用于进行加速度数据的频率分析的装置。频率分析可包含自相关。所述用于 进行频率分析的装置可包含用于将加速度数据与标称步频组合的装置。所述用于进行频率 分析的装置可包含用于从加速度数据确定频率的装置，W及用于确定所确定的频率的两倍 落在已知步频的预定范围内的装置。
[0010] 根据本发明的实例计算机可读存储媒体可具有内嵌在其上的指令，用于导致一或 多个计算装置在步数检测中执行摆动补偿。所述指令可包含用于W下操作的计算机代码： 获得指示移动装置的移动的加速度数据；确定所述移动装置是否可能正在移动装置的用户 的手中摆动；W及基于所述加速度数据和所述移动装置是否可能正在用户的手中摆动的所 述确定输出步数数据。
[0011] 实例计算机可读存储媒体可进一步包含W下特征中的一或多者。所述用于确定移 动装置是否可能正在用户的手中摆动的代码可包含用于确定加速度数据是否超出阔值的 代码。所述用于确定移动装置是否可能正在用户的手中摆动的代码可包含用于计算加速度 数据的本征值的代码。所述用于确定移动装置是否可能正在用户的手中摆动的代码可包含 用于进行加速度数据的频率分析的代码。所述用于确定移动装置是否可能正在用户的手中 摆动的代码包含用于W下操作的代码：估计重力的方向；确定移动装置相对于重力方向的 角度；W及确定所述角度是否超出阔值。所述用于输出步数数据的代码包含用于输出检测 到的步数的数目的代码。
[0012] 本文中所描述的项目及/或技术可提供W下能力中的一或多者W及未提及的其 它能力。技术可增加移动装置的步数检测的准确性。此又可改进利用计步器的应用的准确 性，例如健身和健康监控、用于定位应用的航位推算及类似者，最终提供较好用户体验。结 合下文和附图更详细描述该些和其它优点及特征。
【附图说明】
[0013] 参照W下各图，可W实现对各种实施例的性质及优点的进一步理解。在附图中，类 似组件或特征可具有相同参考标记。此外，通过在参考标记后面加上破折号及在类似组件 之间进行区分的第二标记来区分相同类型的各种组件。如果说明书中仅使用第一参考标 记，那么描述适用于具有相同第一参考标记的类似组件中的任一者，与第二参考标记无关。
[0014] 图1A-1C是说明随时间测得的垂直加速度的加速度曲线的图式W及指示移动装 置相对于用户的对应位置的图式。
[0015] 图2为根据一个实施例可利用本文中所描述的技术的定位系统的简化说明。
[0016] 图3为可由移动和/或其它装置利用W实施改进本文中所描述的步数检测的方法 的组件的实例框图。
[0017] 图4为在活动序列期间来自移动装置的加速度量值的曲线。
[0018] 图5为摆动检测的实例方法的流程图。
[0019] 图6为说明摆动和非摆动状态的本征值的变化的累积分布函数曲线。
[0020] 图7为使用本征分析的摆动检测的实例方法的流程图。
[0021] 图8为帮助说明自相关公式的变量的简化时序图。
[0022] 图9A和9B是用于说明自相关可如何检测周期性的曲线。
[0023] 图10为可由移动和/或其它装置利用W实施改进本文中所描述的步数检测的方 法的组件的实例框图。
[0024] 图11为使用混合频率分析的摆动检测的实例方法的流程图。
[0025] 图12为使用混合频率分析的步数检测的实例方法的流程图。
[0026] 图13为加速度量值、加速度扩展和检测到的峰值（如加速度量值上的点所指示） 的曲线。
[0027] 图14为根据一个实施例步数检测中的摆动补偿的方法的流程图。
[0028] 图15说明移动装置的实施例。
【具体实施方式】
[0029] 参考图式提供W下描述，其中相同的参考标号始终用W指代相同的元件。虽然本 文中描述一或多个技术的各种细节，但其它技术也是可能的。在一些情况下，W框图形式展 示结构及装置W有助于描述各种技术。
[0030] 如本文中所提到的"指令"设及表示一或多个逻辑操作的表达式。举例来说，指令 通过可由用于对一或多个数据对象执行一或多个操作的机器解译而为"机器可读的"。然 而，该仅是指令的实例且所主张的标的物在此方面不受限制。在另一实例中，如本文中所提 到的指令可设及可由处理单元执行的经编码命令，所述处理单元具有包含所述经编码命令 的命令集。此指令可W所述处理单元理解的机器语言的形式编码。再次，该些仅是指令的 实例且所主张的标的物在此方面不受限制。
[0031] 基于惯性传感器的步数检测器在可利用何时移动装置的用户跨出一步的信息的 多种应用中利用，例如健身和健康监控、用于消防队员的航位推算和其它应用。在大部分应 用中，传感器放置于相对于用户受约束位置中。举例来说，传感器附接到用户的腰部、手腕、 鞋等。因为例如移动电话、便携式媒体播放器、游戏装置和其它便携式电子设备等移动装置 中惯性传感器的流行，该些移动装置还可用于估计用户跨出的步数的数目。然而，因为移 动装置不固持在受约束位置中，且因此惯性传感器可测量归因于步数和其它活动的组合运 动，包含在步行时将移动装置固持在摆动的手中。
[0032]例如在移动装置上运行的实时计步器可具有多种应用，举例来说从定位到健身监 控。步行可致使来自移动装置上的加速计的数据中的独特周期性图案。图1A为当用户正 进行稳定步行（每秒近似两个步数）时（如图像140-A中展示）来自用户的腰部的移动装 置105的加速计数据（展示为加速度量值）的曲线100-A的图。W50化取样的数据说明 加速度的变化，大致在每平方秒2-5米（m/s2)达到峰值，在重力加速度（近似9. 8m/s2)处 居中。加速计数据中的图案可用于检测步行和/或对步数计数。此处，数据相对简单；每一 峰值110 (忽略可呈现在较大峰值上的较小峰值）与用户跨出的一步对应。（注意；为简单 起见，仅标记图1A-1C的曲线100的峰值110、120和130的较小子集。）。虽然下文相对于 加速计描述实施例，但在一些实施例中可另外或替代地使用巧螺仪。
[003引图1B说明另一加速度曲线100-B，其说明随时间测得的垂直加速度，类似于图1A。 曲线100-B还展示摆动移动装置可如何使步数检测（用户跨出一步的检测或"脚步检测"） 变困难。在此实例中，当用户正快步步行时，移动装置105正在用户的手中来回摆动（如图 像140-B中展示）。此处，加速度数据具有可识别的图案，但归因于用户的手的摆动的较大 峰值120可常常遮挡与用户的步数相关的较小峰值130。在