}是否已满，如果未满则执行下一步骤，如果已满则跳到步骤 S301 ；
[0046]S203 等待采样周期T(Std(t));
[0047]S301判断Std(t)〈Std。是否成立，是则执行下一步骤，否则跳到步骤S303;
[0048]S302 更新StableTime=StableTime+T(Std(t));
[0049]S303判断TimeMin〈StableTime〈TimeMax是否成立，是则执行下一步骤，否则跳到 步骤S306;
[0050]S304判断Avg(S{N})〈Θ。是否成立，是则执行下一步骤，否则跳到步骤S306;
[0051]S305 输出水量为Vol(Avg(S{N}));
[0052]S3〇6 重置StableTime= 0,返回到步骤S2〇3。
[0053] 在上述步骤中需要注意以下几点：
[0054] 1.采样周期是一个关于队列S{N}的函数，即采样周期的大小取决于之前一段时 间杯子的姿态和运动状态的稳定性。在构建此函数时需要使杯子越不稳定时，采样周期越 小（不为零），以适应杯子姿态和运动状态的快速变化；而在杯子稳定时，采样周期适当增 大，以降低功耗；
[0055] 2.S{N}为软件算法概念中的队列，当它没有满时，插入一个新元素时只需要将新 的元素放置在队列的末尾。当它满时，插入一个新的元素时需要首先将队列的第一个元素 去掉，其余所有元素向前移动一位，然后将新元素放置在队列的末尾；
[0056] 3.在构建采样周期的函数T(X)时，应该使一次喝水时间内，将队列S{N}至少全部 更新一遍，以保证最后的水量数据Vol(Avg(S{N}))的可靠性；
[0057] 4.图中的TimeMin为一次喝水最少需要的时间，优选设置为根据实测所得的经验 值，而TimeMax是连续喝完整杯水所需要花费的时间，对不同的杯子，TimeMax值不同。杯 子的容量越大，或杯口越小，则TimeMax的值则应该相应地设置得更大。
[0058] 考虑到人们的饮水习惯，本发明优选地采用敞口的水杯或饮用容器。原因在于：对 于非敞口的杯子，用户在喝水的时候，有可能是用嘴完全包住杯口的。这时，杯子的倾斜角 度并不取决于水量的多少，而只是取决于用户的喝水习惯；对于敞口的杯子，用户必须拿起 杯子之后等待杯中的水面相对平静，这时才可能开始喝水，此时本方法是非常有效的；而对 于非敞口的杯子，用户在拿起杯子之后并不需要等待杯子中的水面平静下来，此时以3D加 速度传感器测量水量的方法的误差较大。
[0059]图3所示为在一个实施例中容器倾斜角度与容器水量的映射关系曲线图。现有一 个内径为10厘米，内高为15厘米的敞口水杯（马克杯）水杯的倾斜角度与杯中水量的映 射关系如图1所示，横轴为水杯的竖直方向与重力方向的夹角，单位为度（° )，纵轴为相应 的水量，单位为毫升（ml)。下面具体描述对此水杯的水量测量装置进行标定的流程步骤。
[0060] 首先利用筒量等液量测量工具，将不同量的水倒入需要进行标定的水杯，然后慢 慢地将水杯倾斜。倾斜到杯中水面恰好与杯口持平时，通过安装在杯底或杯身上的3D加速 度传感器测量此时水杯与重力方向的夹角。此夹角与此时的水量则形成一对数据。从〇ml 到杯子总容量的所有水量，全部执行以上操作，则可以得到一个如图3所示的杯身倾斜角 度与水量的映射关系曲线。当需要通过3D加速度传感器测量杯中水量时，通过此映射关系 逆推出当前水量即可。以下为杯身倾斜角度与水量的映射关系数据表1 :
[0061]表1
[0062]
[0063] 此处值得注意的是，对于一些杯口形状不是正圆的水杯，我们需要在标定时对水 面与杯口的位置进行一些判断。
[0064] 对于圆角矩形的杯口，此时应该选取为圆角矩形的四个角中的一个作为标定时的 杯口位置。因为用户喝水时，为保证杯中的水不会从嘴角溢出，必然会选择四个角中的一 个，而不会选择圆角矩形的任何一条边。同理，对于椭圆形杯口，则应该选取椭圆的两个曲 率最大的点（即椭圆长轴与椭圆的两个交点）。对于少数有着奇异形状杯口的水杯，选取用 户喝水时最大概率使用的位置即可。
[0065] 根据标定的杯身倾斜角度与水量的映射关系，在实际的水量测量过程中得到如下 数据：
[0066] 表 2
[0067]
[0068] 从上表中可以得出本实施例实现了在合理误差范围内测量水量，效果理想。
[0069] 以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要 其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范 围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。
【主权项】
1. 一种基于加速度传感器的容器内液体体积的测量方法，其特征在于，所述方法包括 以下步骤： S10设置容器的姿态参数及储存该姿态参数的队列，定义识别容器倾斜使容器内液体 能够流出容器开口的状态下的判别参数及其阈值范围，确定在该状态时容器姿态参数与容 器内液体体积的映射关系，并且根据姿态参数队列数据定义和初始化姿态参数稳定时所需 的稳定时间； S20基于采样周期，依次采集容器在倾斜状态时的姿态参数，然后插入到姿态参数队 列； S30判断由当前的姿态参数队列中的数据计算的判别参数是否满足预定义的阈值范 围，如果满足则执行下一步骤，否则返回到步骤S20; S40利用预先确定的容器姿态参数与容器内液体体积的映射关系，由当前的姿态参数 队列数据计算容器内液体体积，然后初始化所述稳定时间并返回到步骤S20。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述容器的姿态参数包括：加速度传感器的加速 度向量与所述容器的竖直方向的夹角。3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述加速度传感器固定地设置在所述容器的底 部。4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述容器为敞口容器。5. 根据权利要求4所述的方法，其中所述步骤S10包括： 基于容器内液体流出边缘时最能够避免液体溢出的姿态和容器出水口，确定在容器倾 斜使容器内液体能够流出容器开口的状态下容器姿态参数与容器内液体体积的映射关系。6. 根据权利要求5所述的方法，其中所述步骤S10包括： 标定曲率最大的容器敞口位置作为最能够避免液体溢出的姿态和容器出水口。7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤S20包括： 判断所述姿态参数队列是否已满，是则执行下一步骤，否则等待采样周期进行继续采 样。8. 根据权利要求1所述的方法，其中所述采样周期被设置为根据姿态参数队列数据的 标准差而调整。9. 根据权利要求8所述的方法，其中所述采样周期被调整为动态地根据所述姿态参数 队列数据的标准值的增大而减小。10. 根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤S30包括： 计算采集的姿态参数队列数据的标准差，判断该标准差是否小于一预设的阈值，如果 是则执行下一步骤，否则将所述稳定时间增加所述采样周期并返回到步骤S20。11. 根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤S10包括： 初始化姿态参数稳定时所需的稳定时间为零； 如果姿态参数队列数据的标准差小于一标准差阈值，则设置此时对应的时间为姿态参 数稳定时间。12. 根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤S30包括： 判断姿态参数的所述稳定时间是否处于第一阈值范围内，如果是则执行下一步骤，否 则初始化所述稳定时间并返回到步骤S20。13. 根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤S10包括： 定义在容器倾斜时容器内液体能够流出容器开口的状态下的姿态参数的第二阈值范 围。14. 根据权利要求13所述的方法，其中所述步骤S30包括： 计算所述判别参数包括采集的姿态参数队列数据的平均值，判断该平均值是否处于所 述姿态参数的第二阈值范围内，如果是则执行下一步骤，否则初始化所述稳定时间并返回 到步骤S20。15. -种基于加速度传感器的容器内液体体积的测量装置，其特征在于，所述装置包括 与所述容器固定连接的加速度传感器和处理器模块，所述处理器模块配置为执行权利要求 1至14中任一项权利要求所述的方法。
【专利摘要】本发明公开了一种基于加速度传感器的容器内液体体积的测量方法和装置。本发明的方案是利用加速度传感器获取不同的姿态参数，通过容器稳定达到出水临界位置时的姿态参数，利用预先确定的姿态参数和液体体积或水量的映射关系，求解得到当前容器内液体的体积。本发明的有益效果为普适性极强、功耗低、成本低和结构要求低等。
【IPC分类】G01F22/00
【公开号】CN105387907
【申请号】CN201510691290
【发明人】胡建伟
【申请人】深圳麦开网络技术有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年10月22日