可穿戴电子装置中的移动量度产生的制作方法
【专利说明】
[0001] 巧关申请案的香叉参考
[0002] 本申请案主张W下临时申请案的权益：2014年9月23日申请的第62/054, 380号 美国临时申请案，其W全文引用的方式并入本文；2014年10月14日申请的第62/063, 941 号美国临时申请案，其W全文引用的方式并入本文；2014年10月23日申请的第 62/067, 914号美国临时申请案，其W全文引用的方式并入本文；W及2014年10月24日申 请的第62/068, 622号美国临时申请案，其W全文引用的方式并入本文。
技术领域
[0003] 实施例设及可穿戴电子装置的领域。具体来说，实施例设及利用可穿戴电子装置 的自动移动检测。
【背景技术】
[0004] 可穿戴电子装置在消费者当中已获得普及。可穿戴电子装置可使用多种传感器跟 踪用户的活动且帮助用户维持健康的生活方式。为了确定用户的活动，可穿戴电子装置收 集活动数据且对所述数据运行计算。获得用户活动的准确确定的一个困难是，运些可穿戴 电子装置因为其由用户穿戴所W通常封装在含有不如较大电子装置强大的处理器（其上 更难运行复杂计算）的紧凑型外壳中。 阳〇化]许多可穿戴电子装置可跟踪关于特定活动的量度，例如用于跑步和步行活动的步 数计数量度。可由可穿戴电子装置跟踪的其它量度包含关于睡眠的量度。通常，为起始睡 眠量度的跟踪，可穿戴电子装置可含有供用户提供用户计划转变到睡着状态的通知的接口 (例如，经由用户推动可穿戴电子装置的按钮或在可穿戴电子装置上点击）。
【发明内容】
[0006] 本发明的一个方面是提供一种待由用户穿戴的可穿戴电子装置。所述可穿戴电 子装置包括：一组一或多个运动传感器，其用W产生表示所述可穿戴电子装置的运动的运 动数据样本，所述运动数据样本包含第一时间间隔期间产生的一或多个运动数据样本的第 一集合和第二时间间隔期间产生的一或多个运动数据样本的第二集合；一组一或多个处理 器，其禪合到所述组运动传感器；W及非暂时性机器可读存储媒体，其禪合到所述组一或多 个处理器且其中存储有指令，所述指令在由所述组一或多个处理器执行时致使所述组一或 多个处理器：获得由所述组运动传感器产生的所述运动数据样本，基于运动数据样本的所 述第一集合的量化产生第一移动量度，基于所述运动数据样本的所述第二集合的量化产生 第二移动量度，W及致使所述非暂时性机器可读存储媒体将所述第一移动量度和所述第二 移动量度存储为时间系列数据。
[0007] 优选地，所述指令在由所述组一或多个处理器执行时致使所述组一或多个处理 器：基于包含所述第一移动量度和所述第二移动量度的分析针对覆盖所述第一时间间隔的 时间块将睡眠状态指派到所述可穿戴电子装置的所述用户。
[0008] 优选地，所述指令在由所述组一或多个处理器执行时通过致使所述组一或多个处 理器进行W下操作而致使所述组一或多个处理器执行包含所述第一移动量度和所述第二 移动量度的所述分析：导出对应于一时间周期的特征的值，所述值是从包含所述第一移动 量度和所述第二移动量度的时间窗内的移动量度计算；W及针对由所述时间块覆盖的多个 时间周期基于所述特征的值的分析选择待指派到所述时间块的所述睡眠状态，所述多个周 期包含所述时间周期。
[0009] 优选地，所述指令在由所述组一或多个处理器执行时还通过致使所述组一或多个 处理器进行W下操作而致使所述组一或多个处理器针对由所述时间块覆盖的所述多个时 间周期执行所述特征的值的所述分析：确定针对所述多个时间周期的所述用户的活动的水 平，其中个别时间周期的活动水平的所述确定是基于与所述个别时间周期对应的所述特征 的值与阔值的比较，且所述水平在所述睡眠状态的所述选择中使用。
[0010] 优选地，运动数据样本的所述第一集合的所述量化包含将运动数据样本的所述第 一集合变换为单一数值。
[0011] 优选地，所述运动数据的所述量化包括沿着运动轴的所述运动数据的统计量度。
[0012] 优选地，所述统计量度为分位数、四分位距、离差的量度和赌的量度中的一或多 者。
[0013] 优选地，所述统计量度从所述运动数据的频域分析导出。
[0014] 优选地，所述频域分析量化周期性运动的量且比较两个频带中的周期性运动的所 述量。
[0015] 优选地，所述运动数据的所述量化包括沿着轴的所述运动数据的最大值和所述运 动数据的最小值的函数。
[0016] 优选地，沿着所述轴的所述最大运动数据和所述最小运动数据的所述函数包括应 用加权值。
[0017] 优选地，所述运动数据的所述量化包括沿着轴的所述运动数据的标准偏差的计 算。
[0018] 优选地，所述运动数据的所述量化包括沿着轴的所述运动数据的时间导数的计 算。
[0019] 优选地，所述运动数据的所述量化包括沿着轴的所述运动数据的四分位距的组 合。
[0020] 本发明的另一方面是提供一种由可穿戴电子装置执行的方法。所述方法包括：获 得由一组一或多个运动传感器产生的一或多个运动数据样本的第一集合，运动数据样本的 所述第一集合在第一时间间隔期间产生；基于运动数据样本的所述第一集合的量化产生第 一移动量度；获得由所述组运动传感器产生的一或多个运动数据样本的第二集合，运动数 据样本的所述第二集合在第二时间间隔期间产生；基于所述运动数据样本的所述第二集合 的量化产生第二移动量度；W及致使非暂时性机器可读存储媒体将所述第一移动量度和所 述第二移动量度存储为时间系列数据。
[0021] 优选地，所述方法进一步包括：基于包含所述第一移动量度和所述第二移动量度 的分析针对覆盖所述第一时间间隔的时间块将睡眠状态指派到所述可穿戴电子装置的用 户。
[0022] 优选地，包含所述第一移动量度和所述第二移动量度的所述分析包含：导出对应 于一时间周期的特征的值，所述值是从包含所述第一移动量度和所述第二移动的时间窗内 的移动量度计算；W及针对由所述时间块覆盖的多个时间周期基于所述特征的值的分析选 择待指派到所述时间块的所述睡眠状态，所述多个周期包含所述时间周期。
[0023] 优选地，针对由所述时间块覆盖的所述多个时间周期的所述特征的值的所述分析 包含：确定针对所述多个时间周期的所述用户的活动的水平，其中个别时间周期的活动水 平的所述确定是基于与所述个别时间周期对应的所述特征的值与阔值的比较，且所述水平 在所述睡眠状态的所述选择中使用。
[0024] 优选地，运动数据样本的所述第一集合的量化包含将运动数据样本的所述第一集 合变换为单一数值。
[00巧]优选地，所述运动数据的所述量化包括沿着轴的所述运动数据的统计量度。
[00%] 优选地，所述统计量度为分位数、四分位距、离差的量度和赌的量度中的一或多 者。
[0027] 优选地，从所述运动数据的频域分析导出所述统计量度。
[0028] 优选地，所述频域分析量化周期性运动的量且比较两个频带中的周期性运动的所 述量。
[0029] 优选地，所述运动数据的所述量化包括沿着轴的所述运动数据的最大值和所述运 动数据的最小值的函数。
[0030] 本发明的另一方面是提供一种电子装置，其包括：一组一或多个处理器；W及非 暂时性机器可读存储媒体，所述非暂时性机器可读存储媒体禪合到所述组一或多个处理器 且其中存储有指令，所述指令在由所述组一或多个处理器执行时致使所述组一或多个处理 器：获得第一移动量度，所述第一移动量度量化由被用户穿戴的可穿戴电子装置的一组一 或多个运动传感器在第一时间间隔期间产生的运动数据的第一集合；获得第二移动量度， 所述第二移动量度量化由被所述用户穿戴的所述可穿戴电子装置的所述组运动传感器在 第二时间间隔期间产生的运动数据的第二集合；基于所述第一移动量度和所述第二移动量 度的分析针对所述第一时间间隔对所述用户的活动的水平进行分类；W及使用所述活动水 平确定针对覆盖所述第一时间间隔的时间块的睡眠状态。
[0031] 优选地，所述指令在执行时致使所述组一或多个处理器基于导出统计特征的值分 析所述第一移动量度和所述第二移动量度，所述统计特征的所述值是基于包含所述第一移 动量度和所述第二移动量度的所述值的统计比较而计算得到，且所述活动水平基于所述特 征的所述值来选择。
[0032] 优选地，所述指令在执行时致使所述组一或多个处理器基于将所述第一时间间隔 内的多维加速度数据总计为单一数值而量化运动数据的所述第一集合。
[0033] 优选地，运动数据的所述第一集合的所述量化包含将运动数据的所述第一集合变 换为单一数值。
[0034] 优选地，所述电子装置在所述可穿戴电子装置外部且与所述可穿戴电子装置物理 上分开，且所述指令在执行时致使所述组一或多个处理器基于经由无线连接从所述可穿戴 电子装置接收所述第一移动量度和所述第二移动量度而获得所述第一移动量度和所述第 ^移动重度。
[0035] 优选地，所述时间块包含除所述第一时间间隔之外的时间间隔，且所述时间间隔 使用不同活动水平的混合来分类。
[0036] 优选地，所述电子装置为所述可穿戴电子装置。
【附图说明】
[0037] 本文中所描述的实施例借助于实例而非借助于限制在附图的各图中说明，附图中 相同参考指示类似元件。
[0038] 图1说明根据本发明的一个实施例利用移动量度的用户状态检测和用户睡眠阶 段检测。
[0039] 图2A说明根据本发明的一个实施例针对所关注的时刻在不同时间窗处收集的移 动量度，W及确定所关注的时刻中的一者的统计特征并基于所述统计特征对所关注的所述 时刻进行分类。
[0040] 图2B说明根据本发明的一个实施例基于移动量度对用户活跃/非活跃状态进行 分类W及进一步导出苏醒/睡着状态。
[0041] 图3A说明根据本发明的一个实施例从不同时间跨度期间的数据取得的移动量度 快照。
[0042] 图3B说明根据本发明的一个实施例使用不同时间跨度期间的数据确定针对所关 注的时刻的统计特征。
[0043] 图3C说明根据本发明的一个实施例对不同时间跨度期间实况系统处的所关注的 时刻处用户活跃/非活跃状态进行分类。
[0044] 图3D说明根据本发明的一个实施例使用不同时间跨度期间的数据导出用户苏醒 /睡着状态。
[0045] 图3E说明根据本发明的其中包含非穿戴状态的一个实施例导出不同时间跨度期 间实况系统处的用户活跃/非活跃/非穿戴状态。
[0046] 图3F说明根据本发明的其中考虑非穿戴状态的一个实施例使用不同时间跨度期 间的数据导出用户的用户苏醒/睡着状态。
[0047] 图4A说明根据本发明的一个实施例确定针对所关注的时刻的不同时间窗处的统 计特征，W及确定所关注的时刻中的一者的统计特征并基于所述统计特征对所关注的时刻 进行分类。
[0048] 图4B说明根据本发明的一个实施例确定不同时间窗处所关注的时刻的睡眠阶段 的结果。
[0049] 图5为说明根据本发明的一个实施例的移动量度产生W及任选用户状态检测和/ 或用户睡眠阶段检测的流程图。
[0050] 图6为说明根据本发明的一个实施例的用户的睡眠周期的自动检测的流程图。
[0051] 图7为说明根据本发明的一个实施例的用户的睡眠阶段的自动检测的流程图。
[0052] 图8A为说明根据本发明的一个实施例自动减少光电容积描记传感器和运动传感 器中的至少一者的功率消耗的流程图。
[0053] 图8B为说明根据本发明的一个实施例自动增加光电容积描记传感器和运动传感 器中的至少一者的功率消耗的流程图。
[0054] 图9为说明实施根据本发明的一个实施例掲示的操作的可穿戴电子装置和电子 装置的框图。
[0055] 图10A说明根据本发明的一个实施例当不穿戴时其侧部放置在平坦表面上的可 穿戴电子装置。
[0056] 图10B说明根据本发明的一个实施例当不穿戴时其正面放置在平坦表面上的可 穿戴电子装置。
[0057] 图10C说明根据本发明的一个实施例当不穿戴时放置在平坦表面上使得其垂直 于所述平坦表面的可穿戴电子装置。
[0058] 图10D说明根据本发明的一个实施例当不穿戴时其背面放置在平坦表面上的可 穿戴电子装置。
[0059] 图10E说明根据本发明的一个实施例当用户参与各种活动时可穿戴电子装置的 定向。
[0060] 图11为说明根据本发明的一个实施例基于加速计自动检测何时并未穿戴可穿戴 电子装置的流程图。
[0061] 图12说明用于实施来自图11的框1104的示范性替代实施例。
[0062] 图13说明根据本发明的一个实施例关于利用加速计量度的非穿戴状态检测的操 作。
[0063] 图14A说明根据本发明的一个实施例基于沿着加速计的轴测得的加速度数据超 出连续时间周期的阔值加速度而将所述时间周期的记录为穿戴状态或非穿戴状态。
[0064] 图14B说明根据本发明的一个实施例基于针对连续时间周期记录的状态导出并 未穿戴可穿戴电子装置的时间跨度。 W65]图15A说明根据本发明的一个实施例检测针对第一轴时间跨度处于非穿戴状态。
[0066] 图15B说明根据本发明的一个实施例检测针对第二轴时间跨度处于非穿戴状态。
[0067] 图16为说明实施根据本发明的一个实施例掲示的操作的可穿戴电子装置和电子 装置的框图。
【具体实施方式】
[0068] 本文中所描述的实施例可设及可穿戴电子装置的操作和特征。可穿戴电子装置可 经配置W测量或W其它方式检测所述可穿戴电子装置经历的运动。为论述的简单起见，此 运动可参看可穿戴电子装置的显示器描述，其中所述显示器通常位于用户的前臂上，在与 腕表的显示器将定位的相同的位置。虽然可参看可穿戴电子装置的显示器通常位于用户 的前臂上在与腕表的显示器将定位的相同位置而描述实施例，但本发明的范围不限于此， 因为可作出对可穿戴电子装置的修改使得可穿戴电子装置可穿戴在身体上的不同位置上 (例如，前臂上较高处、前臂的相对侧上、腿上、躯干上、作为眼镜等等），运将为所属领域的 一般技术人员所了解。
[0069] 一些实例实施例可设及一种可穿戴电子装置，其基于由可穿戴电子装置的传感器 产生的移动数据产生移动量度。如本文所使用的"移动量度"可指代量化由可穿戴电子装 置的运动传感器产生的运动数据的多个样本的数据或逻辑。在许多情况下，与移动量度量 化的运动数据的多个样本的总计相比，移动量度将消耗较少存储器来存储。在加速计数据 的情况下，移动量度可量化沿着一或多个轴来自加速计的多个样本上的加速度数据。举例 来说，移动量度可每隔30秒计算，其中移动量度量化那30秒内产生的加速计数据的样本。 此外，量化可为指示针对所述多个样本在多个轴上经历的运动的程度的单一数字。
[0070] 尽管移动量度可用于减少由于存储移动数据的多个样本而消耗的存储器，但应了 解，移动量度不同于简单地压缩运动数据的多个样本。情况如此是因为经压缩运动数据通 常将需要经历解压缩后才变得有用。也就是说，经压缩数据自身在不解压缩的情况下通常 并不表示对运动数据取样的时间周期内的移动的程度。比较而言，移动量度的值自身可表 示对应于运动数据的样本的计时器间隔期间经历的移动的程度的某一概念。W此方式，可 将一个移动量度与另一移动量度比较W确定不同时间间隔期间经历的运动的程度的差别。
[0071] 在实例实施例中，将由用户穿戴的可穿戴电子装置可包含一组一或多个运动传感 器W产生表示可穿戴电子装置的运动的运动数据样本。运动数据样本包含第一时间间隔期 间产生的一或多个运动数据样本的第一集合和第二时间间隔期间产生的一或多个运动数 据样本的第二集合。可穿戴电子装置可经配置W(例如，通过一组一或多个处理器执行指 令）获得由所述组运动传感器产生的运动数据样本。可穿戴电子装置可随后基于运动数据 样本的第一集合的量化产生第一移动量度。可穿戴电子装置还可基于运动数据样本的第二 集合的量化产生第二移动量度。可穿戴电子装置可将所述第一移动量度和所述第二移动量 度作为时间系列数据存储在机器可读存储媒体中。
[0072] 或者或另外，一些实施例可自动检测可穿戴电子装置的穿戴者睡着的时间块。此 处，自动检测可指代在无来自穿戴者的显式指令的情况下发生的检测，例如遍历屏幕菜单 或W其它方式输入穿戴者正在睡觉的时间周期。应了解，术语"自动"并不排除用户可启用 并不表示用户在不同睡眠状态之间转变的定时的显式指令的特征或W并不表示用户在不 同睡眠状态之间转变的定时的显式指令的方式作用的情况。检测穿戴者睡着的时间块的此 实施例可从自一组一或多个运动传感器获得的运动数据或据此导出的数据获得用于一或 多个时间周期的一组特征。从运动数据导出的数据的实例可包含上文描述的移动量度。实 施例可随后基于针对所述一或多个时间周期确定的所述组特征将所述一或多个时间周期 分类为用户的多个状态中的一者。所述状态指示用户的相对移动程度。在某些状况下，所 述状态可为所枚举状态值，例如活跃或非活跃的，其中每一状态表示不同移动程度。在其它 情况下，所述状态可为量化移动程度的数值或值范围。所述实施例可随后导出覆盖用户在 此期间处于多个状态中的一者的所述一或多个时间周期的时间块。所述状态包含苏醒状态 和睡着状态。
[0073] 在一些情况下，一些实施例可操作W基于用户的状态调节传感器的功率消耗。举 例来说，基于检测由入可穿戴电子装置跟踪的用户的状态已转变到睡着状态，一实施例可 减少至少一个传感器的功率消耗。此外，基于检测用户的状态已转变离开睡着状态，一实施 例可反转所述至少一个传感器的功率消耗的减少。
[0074] 在一些情况下，一些实施例可操作W检测在时间上何时可穿戴电子装置并未由用 户穿戴。检测何时可穿戴电子装置并未被穿戴的一些实施例可基于从一组运动传感器获得 的运动数据与非穿戴简档的比较自动确定可穿戴电子装置并未被穿戴的时间周期。所述非 穿戴简档可为指定指示可穿戴电子装置何时并未由用户穿戴的运动数据的样式的数据或 逻辑。所述实施例可随后将使所述时间周期与非穿戴状态相关联的数据存储在非暂时性机 器可读存储媒体中。 阳0巧]现参看各图论述实例实施例。
[0076] 图1说明根据本发明的一个实施例利用移动量度的用户状态检测和用户睡眠阶 段检测。图1的任务框和块可实施在可穿戴电子装置中，或分布在可穿戴电子装置与禪合 到所述可穿戴电子装置的一或多个其它电子装置之间。禪合到可穿戴电子装置的电子装置 可在本文中被称作次级电子装置。次级电子装置可指代服务器（包含硬件和软件）、平板计 算机、智能电话（可能执行一应用（被称作app))、台式计算机或类似者。次级电子装置可 实施（例如）块122/190/192。另外或作为替代，提供传感器数据的次级装置可实施（例 如）块122和/或114。任务框1-5说明操作可由图1展示的组件执行的实例次序。然而， 经理解，其它实施例可W不同于图1中展示的次序的次序执行任务框1-5。
[0077] 在任务框1处，运动传感器（例如，多轴加速计）112产生表示多个时间间隔的运 动的运动数据样本（例如，运动传感器112可在可穿戴电子装置中且所述运动数据表示所 述装置的运动）。运动传感器可在一时间间隔期间产生若干运动数据样本。一时间间隔中 产生的样本的数目可取决于运动传感器的取样速率和所述时间间隔的长度。在运动传感器 为加速计的情况下，运动数据样本可表征沿着移动轴的加速度的量度。在一些情况下，运动 数据样本可为消耗给定量的存储装置（例如，64位、32位、16位等）的数据值。样本消耗的 存储装置的量可取决于实施例中使用的加速计W及用于将来自运动传感器的样本转移到 可穿戴电子装置的微处理器可存取的存储器的通信接口的实施方案。
[0078] 在任务框2处，移动量度产生器116基于运动数据样本产生多个移动量度。移动 量度可用于减小存储表征可穿戴电子装置随时间的移动的数据所需要的存储空间。举例来 说，在一种情况下，移动量度可用单一值量化针对给定时间周期（例如，30秒时间周期内） 产生的运动数据样本的数目。此外，根据一些实施方案，个别移动量度与单一运动数据样本 相比可消耗较少的存储空间。举例来说，移动量度可消耗4位、8位、16位、32位或任何其它 存储大小。
[0079] 如本文更详细地论述，存在用于产生移动量度的若干技术。举例来说，在一个实施 例中，移动量度产生器116可在传感器装置产生样本的时刻处理移动数据样本，或另外或 替代地可W预定频率或基于若干样本处理运动数据样本块（例如，针对一或多个时间间隔 的样本）。
[0080] 移动量度的产生可用于确定用户睡着/苏醒状态，因此移动量度还可被称作那些 实施例的确定睡眠状态的睡眠系数。存在睡眠检测方法的至少两个基础版本。第一版本为 运动传感器（例如，加速计）解决方案，其使用来自Ξ轴运动传感器的数据。第二版本使用 来自运动传感器和包含光电容积描记传感器114的光学屯、率监测仪（HRM)模块的数据的组 合。
[0081] 在任务框3处，统计测量器122可分析移动量度W导出表征用户的移动的一或多 个统计特征的值的时间系列