基于传感器的运动活动测量的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2012年6月29日，申请号为201280041097.X，发明名称为"基于 传感器的运动活动测量"的发明申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明总体地设及运动表现监测装置，且更特别地设及基于传感器输出W及使用 信号处理对基于脚部的事件的检测来确定运动信息。
【背景技术】
[0003] 随着对于健身和健康的增加的关注，运动活动感知装置的普及在近期有了显著的 增长。运动活动传感器的使用向个体提供了具体地识别进行的运动活动的量的能力。示例 性地，在跑步、慢跑或步行中，个体将经常使用计步器或加速度器来测量途经的距离的量、 行进的步数、燃烧的卡路里量、跑步的步速等。在一些当前的系统中，加速度器被用于确定 用户的脚部和地面的接触时间的量，W确定步速。示例性地，题为"MONITORING ACTIVITY OF A U沈R IN LOCOMOTION ON FOOr的美国专利No.6,493,652描述了用于基于接触时间 确定用户的步速的一些算法和方法。但是，通过其接触时间和步速被确定的当前的算法和 方法可能在不同的环境和在不同的用户之间在精度上显著地变化。此外，一些基于加速度 器的运动活动测量系统仅能在用户在特定的步速上跑步或移动时测量速度。此外，许多当 前的系统需要频繁的校准和重新校准来保持测量的精度。
【发明内容】
[0004] 提供该概述W简化的方式介绍一系列概念，其将在下文的详尽描述中继续描述。 该概述不意图确定要求的主题的关键特征或必要特征，也不意图被用于辅助确定要求的主 题的范围。
[0005] 本公开的方面设及处理基于脚部的传感器数据，W确定用户的脚部和锻炼表面的 接触时间的量，W及继而基于其计算步速、距离、速度和/或其他运动指标。在一个示例中， 确定用户的接触时间可包括确定诸如脚跟冲击和脚趾脱离的特定事件在传感器输出中发 生在何处。在特定的示例中，处理系统可识别Ξ元组（triplet)事件，每一个Ξ元组包括第 一脚跟冲击、脚趾脱离W及后续的第二脚跟冲击。Ξ元组的连续(例如，没有干设事件)本质 允许处理系统确定用户何时进行该步。基于Ξ元组的各个事件的时刻，可计算出脚部接触 时间。附加地或替换地，如果接触时间是距离平均值的确定数个标准差，则可过滤接触时间 和相应的Ξ元组。该过滤允许处理系统在计算步速和其他运动指标之前移除可能的异常值 或有缺陷的数据点。
[0006] 根据另一方面，可使用快速傅里叶变换方法来确定接触时间。在一个示例中，可在 传感器输出数据上进行快速傅里叶变换。来自该快速傅里叶变换的频率峰值之一可继而被 确定为对应于接触时间。恰当的频率峰值的确定可基于从样本研究获得实验数据和/或研 究。
[0007] 根据此外的另一方面，可将作用力模型或系统用于确定接触时间w及继而速度 和/或步速。作用力可视觉地W及数学地和传感器输出信号的大小相关。因此，信号的大小 越大，用户的速度或步速越大。可推出公式或算法，W限定在传感器输出信号和接触时间 和/或步速之间的相关性。
[0008] 本发明的其他特征和优势将从结合附图的下列说明书中的示例中是明显的。
【附图说明】
[0009] 附图1示出了根据此处描述的一个或多个方面的运动活动监测系统。
[0010] 附图2示出了其中可使用此处描述的一个或多个方面的计算环境。
[0011] 附图3是从根据此处的一个或多个方面的传感器接收的示例性数据的图。
[0012] 附图4是基于根据此处描述的一个或多个方面的传感器输出数据的示例性标准偏 差的图。
[0013] 附图5是用于使用根据此处描述的一个或多个方面的传感器输出数据确定运动事 件的示例性方法的流程图。
[0014] 附图6是示出了使用根据此处描述的一个或多个方面确定用于确定运动事件的各 个阔值和窗口大小的示例性方法的流程图。
[0015] 附图7是示出了用于根据此处描述的一个或多个方面确定接触时间、步速和速度 的示例性方法的流程图。
[0016] 附图8示出了根据此处描述的一个或多个方面的一组数据的示例性标准差W及平 均值。
[0017] 附图9示出了可用于在根据此处描述的一个或多个方面的传感器输出数据上进行 快速傅里叶变换(FFT)的计算机算法。
[0018] 附图10A示出了根据此处描述的一个或多个方面的示例性传感器输出数据。
[0019]附图10B示出了附图10A的示例性传感器输出数据的样本窗口。
[0020] 附图11是由FFT算法处理的附图10B的样本窗口的图。
[0021] 附图12A-12C示出了对应于根据此处描述的一个或多个方面的样本窗口 W及FFT 处理后的样本窗口的示例性传感器输出数据W及对应的图。
[0022] 附图13A-13C示出了根据此处描述的一个或多个方面的用户移动的不同速度的示 例性传感器输出数据图。
[0023] 附图14A-14C分别示出了附图13A-13C中示出的传感器输出的示例性均值置中数 据图。
[0024] 附图15示出了示出了在根据此处描述的一个或多个方面的第一类型的移动的传 感器输出的平均值和速度之间的关系。
[0025] 附图16示出了示出了在根据此处描述的一个或多个方面的第二类型的移动的传 感器输出的平均值和速度之间的关系。
【具体实施方式】
[0026] 尽管本发明允许具有许多不同形式的实施例，将在视图中示出且在此处详尽地描 述本范明的优选实施例，其中将理解本公开将被视作对本发明的原理的展示，而不意图将 本发明的广阔的方面限制至示出且描述的实施例。
[0027] 附图1示出了一种示例性运动活动系统，其包括脚部安装、基于加速度器的传感器 101W及信息显示装置103。可将脚部安装传感器101布置在鞋或其他类型的鞋类物件中，附 连至用户的脚部或腿部，附连至鞋类物件(例如，在诸如鞋带的外部部分上或如通过鞋105 示出的在鞋底部分内部)等。传感器101包括固态加速度器，其配置为感知沿多个轴线的加 速度。在一些示例中，加速度器101可为六轴加速度器。传感器101可进一步包括无线发射器 和/或收发器107,其允许传感器101无线地提供数据至信息显示装置103。收发器107可整合 入显示装置103,或可为可拆卸式连接的装置。在一些布置中，传感器101可在无线发射器或 收发器之外附加地或替换地包括有线连接器或连接部，W及存储介质（例如，闪存暂时 地或永久地存储数据。在一个示例中，传感器101可存储测量数据直至计划的发送时间或直 至接收到针对该数据的请求(例如，来自信息显示装置103)。附加地或替换地，传感器101可 包括其他类型的传感器，包括压敏电阻式开关、压电换能器、接触开关、水银开关等。
[0028] 信息显示装置103可包括无线接收器和或收发器，W从传感器101接收数据和/或 传输数据至传感器101。示例性地，信息显示装置103可从传感器101接收传感器测量值，或 传输指令至传感器1〇1(例如，在手动用户提醒时请求来自传感器101的数据）。在一个或多 个布置中，信息显示装置103可包括用户佩戴装置，诸如手表或其他腕部佩戴装置、臂带、胸 带、眼部佩戴物件、头部佩戴物件等。信息显示装置103还可包括处理器、存储器和/或其他 输入/输出部件，诸如卿趴、触屏输入系统、麦克风、触觉反馈装置、数据端口 W及连接器。存 储器可存储可由处理器和装置103执行的计算机可读指令，W处理来自传感器101的传感器 数据。示例性地，在一个布置中，信息显示装置103可基于从传感器101接收的信号和数据计 算或W其他方式确定步速、距离和/或燃烧的卡路里。在此处将更详尽地讨论进行运样的确 定的算法、方法和系统。
[0029] 在一个示例性操作方法中，用户可通过按压按钮或输入指令进入信息显示装置 103来启动数据记录。响应于此，显示装置103可继而开始从传感器101接收信息，并将数据 记录在存储器中。显示装置103还可动态地(例如，实时地)开始处理数据