专利名称：一种面向应用的智能手机电池使用时间指示方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明属于嵌入式系统应用软件领域，具体涉及一种面向应用程序的智能手机电 池使用时间指示方法及系统。
背景技术：
随着嵌入式系统的运算能力、存储容量、多媒体处理能力快速发展，智能手机能够 支持的应用越来越多，功能越来越强大，向着多样化、个性化的方向发展。然而，电池技术的 发展非常缓慢，难以满足智能手机设备对电量的需求。智能手机面临的一个主要问题是有 限电池容量限制了设备的使用时间和用户体验。为了解决这个问题，人们一方面研究和开 发降低能耗、提高电池使用效率的各类方法；另一方面就是通过改进智能手机和用户的人 机交互方法，提高用户的使用体验。智能手机是典型的交互式设备，用户与系统的交互主要体现在两个方面1)智能 手机通过显示器或发声设备，向用户指示系统当前的运行状况和电池使用状况，例如显示 当前剩余的电池电量；2)用户通过智能手机的输入设备和菜单启动或终止应用程序，调控 使用系统的模式，例如启动不同的应用，或者让手机待机。因此，从与电池电量相关的角度，提高用户体验的一种方法就是能够在智能手机 上提供良好的电池电量指示功能，准确及时地把剩余的电池使用时间以合理的方式提供给 用户；或者能够向用户指示出如果用户持续执行某种特定应用(如打电话、看视频、浏览 网页)，手机可持续使用的时间，以便用户根据自己对手机使用时间的期望，来调节自己的 手机使用模式。目前已有的手机上，大多数都只是用5-7格的条状图来显示剩余电池电量的百分 比，用户无法获得手机剩余使用时间的信息，也无法知道自己执行某种操作情况下，手机剩 余使用时间变化的准确情况，不方便用户做出合理的使用决策。
发明内容
本发明的目的在于使智能手机用户能够以手机电池剩余使用时间的方式得到关 于手机电池剩余电量的信息，还能够获得在当前电量下，某种特定应用可持续执行时间的 信息，以便用户根据自己对手机使用时间的期望来调节对手机的使用。在本方法中，引入了应用程序对应的电池放电率的概念，即把电池放电率与特定 应用负载建立关联。研究表明，在特定应用稳定执行过程中，造成智能手机的平均负载相对 稳定，从而使得锂电池的放电率相对稳定。利用监测技术对特定应用程序执行过程中的电 池放电率进行计算并存储，就可以在智能手机使用过程中，随时根据该电池放电率和当前 电池电量，动态预测手机电池的剩余使用时间和特定应用程序可持续执行时间。具体来说，本发明针对智能手机的电池剩余使用时间指示方法包括下列步骤A.对能够被监测的各种应用程序，通过一段时间的采样建立一个时间点_电池电 量数据对序列，其实现方法为
A1.获取能够被监测的各种应用程序的进程标识号或进程名，组成应用程序列表。 所述“应用程序”是智能手机上的任何应用程序，例如视频播放器、MP3播放器、浏览器、文字 编辑器、通讯录管理器、阅读器等。A2.获取当前正在运行的应用程序进程标识号或者进程名，记为Pi(l ( i)。A3.在所述Pi稳定执行后，从一个时间点开始采样。利用操作系统提供的系统调 用或运行库函数读取电池电量Q(用百分比数值表示)，以及当时的操作系统时间！；。取 C0 = Q，、= 0，记为(、， )，作为第一个时间点-电池电量对，保存在内存，或者写入文件 中。所述“操作系统”，是提供此类调用的任何智能手机操作系统，例如Android、Symbian, Windows Mobile等现有操作系统，以及其它尚未发布但将会包含此类调用的智能手机操作 系统。所述的“操作系统时间”，是指格林威治时间，或操作系统提供的相对时间。A4.每当智能手机电池电量发生变化的时刻，进行一次采样，取得的数据对记为 ⑴，C》。取Ci = Q，、= ，记为(、，Ci)，作为第i个时间点-电池电量对，加入到采 样序列中；A5.当采样次数达到采样次数阈值N时停止采样。从采样起始到结束的这段时间 称为采样时间。用(、，c0)，(t1 Cl)，…(tN，cN)表示所述采样时间内的时间点-电池电量 对序列，N是采样次数阈值。所述的“采样次数阈值N”应当保证所获得的采样数据能够表征 该应用程序或操作对应的电池放电率特征，可根据不同的应用程序调节，取值范围为2 100。B.计算在步骤A所述采样时间内，所述Pi对应的电池放电率参数&(放电率单 位时间里电池电量变化量，包括诸如用电压，电流，功率等参量表示的各种变化量)。实现方 法为B1.利用所述时间点_电池电量对序列，在二维坐标系中构造应用程序对应的电 池放电曲线，如图3所示。X轴和Y轴分别是时间和电池电量(100以内整数形式表示)；B2.利用所述时间点_电池电量对序列进行线性拟合得到放电率曲线，如图2所 示。图中放电率曲线记为dr = a-ki*t，其中&是放电曲线斜率绝对值，a是该曲线与Y轴 的交点处的电量值；B3.把应用程序Pi和对应的放电率参数&保存到内存或文件中。考虑到随着电池老化程度变化，智能手机电池的放电率会有变化(例如电池刚启 动时和使用半年以后)，需要在智能手机电池的不同使用阶段，监测并计算应用程序对应的 电池放电率参数。C.计算电池可持续使用时间，分为两种情况CA.根据当前系统中正在运行的应用程序Pi计算电池可持续使用时间。方法为CA1.在任意时刻，获取当前正在执行的应用程序的标识，记为Pi ；CA2.获取所述Pi对应的电池放电参数&和手机当前的电池电量C ；CA3.取得操作系统中预设的标志电量用完的电量Q，缺省值是2 ；CA4.预测电池的可持续使用时间为T = (C-C0) / (k,)。时间以“小时分钟，，方式 表不；CB.根据当前剩余电量计算特定应用程序对应的电池可持续使用时间。方法为CB1.获取当前电池电量C ；
CB2.获取本系统中已经建立电池放电率参数的应用程序列表，所述的应用程序列 表，可以由用户进行配置，选择用户感兴趣的特定应用程序；CB3.获取所述应用程序标识，记为Pp以及对应的电池放电率参数、，计算所述Pj 的可持续执行时间为:T = (C-C0)/(kj)。D.更新指示数据并显示。有以下几种处理方式 定期更新显示电池剩余使用时间，“定期”缺省时间为1分钟，可由用户配置为其 他时间。 当电池电量变化时，更新显示电池剩余使用时间，该方式可由用户选择。 当用户激活新的应用程序或操作时，更新所述应用程序的持续执行时间； 当用户选择查看当前电池电量下，其所关心的特定应用程序的持续执行时间时， 更新所述的时间。本发明同时包含一种智能手机操作系统中指示电池使用时间的软件系统，该系统 能够在智能手机上计算并展示1)在当前的手机应用程序一直运行的情况下，当前电池的剩余使用时间；2)对于用户指定的手机应用程序，当前电池的剩余使用时间；其中电池剩余使用时间的显示格式为小时/分钟。该系统的实现方法采用上面提到的方法，同时，手机用户可以通过该系统设置采 样阀值、时间指示方式、缺省的电池用完电量值、定期更新显示的时间间隔、关心的特定应 用程序；用户不设置的情况下采用系统默认值。本发明的优点是能够感知用户使用手机的当前应用程序情境，向用户提供符合用 户心理需求的电池剩余使用时间指示信息，从而有助于用户按照自己的期望做出相应的选 择，使得智能手机的电池电量指示功能更加人性化，具有良好的市场前景和应用价值。
图1 智能手机电池剩余使用时间指示方法流程图；图2 智能手机放电曲线及电池剩余使用时间预测模型图解；图3 :HTC-G1智能手机VideoPlayer的放电曲线及放电率曲线图；图4 :HTC-G1智能手机MusicPlayer的放电曲线及放电率曲线图；图5 智能手机电池剩余使用时间系统框图。
具体实施例方式下面结合附图，通过一套在HTC-G1智能手机上的手机电池使用时间指示器实施 例对本发明作进一步描述。实现一个如图5所示的应用系统，各模块说明如下1)用户配置模块，用于让用户设置采样阀值、时间指示方式、缺省的电池用完电量 值、定期更新显示的时间间隔、关心的特定应用程序等信息。其中用户关心的特定应用程序 信息是必须输入的信息，在用户不指定的情况下，系统只显示当前应用程序的剩余使用时 间；其余配置信息是备选信息，在不输入的情况下，系统采用缺省信息。2)监测模块，用于从计算机系统中监测当前运行的进程标识、电池电量、时间戳信息；3)建模模块，用于利用监测获得的时间点-电池电量数据对，计算电池放电率。实 现的方法如方法B2所示；4)存储模块，用于把用户的各种设置、监测模块中得到的应用程序标识、以及建模 模块计算得到的放电率等信息保存到文件中；5)预测模块，用于计算各应用程序对应的电池剩余使用时间。实现的方法如方法 CA，CB所示；6)采样模块，用于读取当前的进程标识及电池电量信息；7)显示模块，用于显示电池在执行当前应用程序，或者其他用户关心的应用程序 情况下的可持续使用时间。实现的方法如方法D所示。模块之间的关系如下1)用户配置模块将采样阈值等信息发给监测模块，将显示方式等信息发送给显示 模块；2)监测模块将监测数据发送给存储模块；3)建模模块从存储模块处获得监测数据，将计算所得放电率信息发送给存储模 块；4)采用模块将采样数据发送给预测模块；5)预测模块从存储模块处获得放电率信息，从采样模块处获得采样数据；将计算 所得结果发送给显示模块；6)显示模块将获得的电池使用时间，根据用户配置，显示在屏幕上。方法流程图如图1所示。本发明方法包括1)建模阶段a)监测手机上各种特定 应用程序执行期间，电池电量随时间变化的数值信息；b)计算各种特定应用程序对应的电 池放电率参数；2)预测阶段c)在手机使用期间，当特定应用程序执行过程中的某一时间 点，预测在该应用程序继续执行情况下，电池的剩余使用时间；d)预测在现有电池电量情 况下，用户指定的其他应用程序的可持续执行时间；e)更新指示数据并显示。具体步骤如 下1.监测手机上各种应用程序执行或操作期间，电池电量随时间变化的数值信息。 具体监测的步骤描述如下a)获取 StandBy (待机)、MusicPlayer (音乐播放器)、VideoPlayer (视频播放 器)Readbook (读书器)等应用程序进程标识号或进程名，组成“应用程序列表”；b)以VideoPlayer作为当前正在运行的应用程序，其标识记为Pi。c)在Pi运行稳定后，从一个时间点开始采样。第一个采样点的操作系统时间是 23:40:55，电池电量数值是86。取得的数据对(t0, c0)为(0,86) 0d)每当电池电量发生变化的时刻，进行一次采样，共采样10次。取得的数据对序 列见表1 表1HTC-G1智能手机运行VideoPlayer电池电量采样数据2.计算在步骤1所述采样时间内，所述Pi对应的电池放电率参数k”具体步骤如 下a)利用表1所述时间点_电池电量对序列，在二维坐标系中构造应用程序对应的 电池放电曲线。如图3所示。b)利用所述时间点_电池电量对序列，进行线性拟合，计算得到一阶曲线斜率绝 对值ki = 0.55。图3中的黑色线为放电率曲线。按照步骤1和步骤2，对其他应用程序进行监测和计算，限于篇幅，此处以 MusicPlayer为例进行说明，省略其他的应用程序的监测数据和电池放电率参数值。对 MusicPlayer进行监测和计算，得到对应的电池放电曲线和放电率曲线，如图4所示。其中 放电率曲线斜率绝对值kj = 0. 61。3.预测在VideoPlayer继续播放过程中的任意时刻，电池的可持续使用时间。预 测的具体步骤如下a)假设VideoPlayer从电量为86时开始播放，并记起始时间为0。在VideoPlayer 继续播放到第20分钟时，把当前正在执行的应用程序的标识记为Pi ；b)获取所述Pi对应的电池放电参数& = 0. 55和手机当前的电池电量C = 75 ；c)取得操作系统中预设的标志电量耗尽的电量Q = 2 ；d)预测电池剩余使用时间为T= (C-C0)/(Kj) = 133分钟，表示为“2小时13分 钟，，。4.预测在现有电池电量情况下，特定应用的可持续执行时间。预测的具体步骤如 下a)获取当前电池电量C = 75 ；b)获取本系统中已经建立电池放电率参数的应用程序列表；c)遍历列表的各表项，进行以下步骤i获取所述表项中MusicPlayer应用程序的标识，记为P」；以及对应的电池放电率 绝对值kj = 0. 61 ；ii计算所述P」的可持续执行时间为T = (C-C0)/(kj) = (75-2)/0. 61 = 119分 钟，表示为“1小时59分钟”5.更新指示数据，并显示。具体步骤如下
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a)每当电池电量降低1级，更新显示剩余电池使用时间。b)当用户在任意时间激活VideoPlayer应用程序时，根据以上预测方法，更新 VideoPlayer应用程序持续执行时间。c)当用户选择查看当前电池电量下，其所关心的各应用程序(包括MusicPlayer 在内)的持续执行时间时，更新所述的时间。显示如下表所示的信息 在本实施例中，利用本方法在VideoPlayer运行20分钟，电池电量为75时，预测 手机剩余使用时间为133分钟，实际测量的持续使用时间是128分钟，预测误差为3. 7%。如 果在电池电量为75时，启动MusicPlayer，预测可持续执行时间为120分钟，实际执行119 分钟，预测误差为0. 6%。可见本方法能够为用户提供有效的指示，便于用户按照期望调节 自己的操作，提高用户体验效果。最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域 的技术人员可以理解在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修 改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权 利要求书界定的范围为准。
权利要求
一种智能手机操作系统中指示电池使用时间的方法，其特征在于，包括以下步骤A.对能够被监测的各种应用程序，通过一段时间的采样建立一个时间点-电池电量数据对序列；B.对步骤A中得到的序列进行计算，得到各应用程序的放电率并保存；C.计算电池可持续使用时间，分为两种情况CA.根据当前系统中正在运行的应用程序计算电池可持续使用时间；CB.根据当前剩余电量计算特定应用程序对应的电池可持续使用时间；D.更新指示数据并显示。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A的实现方法为A1.获取能够被监测的各种应用程序的进程标识号或进程名，组成应用程序列表； A2.获取当前正在运行的应用程序进程标识号或者进程名；A3.在所述进程稳定执行后，从一个时间点开始采样，方法为利用操作系统提供的系 统调用或运行库函数读取电池电量，以及当时的操作系统时间，作为第一个时间点_电池 电量对，保存到采样序列中；A4.每当智能手机电池电量发生变化的时刻，进行一次采样，取得的时间_电池电量数 据对，作为一个新的时间点_电池电量对，加入到采样序列中； A5.当采样次数达到采样次数阈值时停止采样；
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B的实现方法为B1.利用所述时间点-电池电量对序列，在二维坐标系中构造应用程序对应的电池放 电曲线；B2.利用所述时间点_电池电量对序列进行线性拟合得到放电率曲线，放电曲线斜率 的绝对值即为放电率；B3.把应用程序和对应的放电率保存到内存或文件中。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤CA的实现方法为 CA1.获取当前正在执行的应用程序的标识；CA2.获取所述应用程序对应的电池放电参数和手机当前的电池电量； CA3.取得操作系统中预设的标志电量用完的电量；CA4.电池的可持续使用时间为(当前电量-标志用完电量)/该应用程序的放电率；
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤CB的实现方法为 CB1.获取当前电池电量；CB2.获取本系统中已经建立电池放电率的应用程序列表；CB3.计算应用程序可持续执行时间=(当前电量-标志用完电量)/该应用程序的放电率。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤D有以下几种处理方式 定期更新显示电池剩余使用时间； 当电池电量变化时，更新显示电池剩余使用时间； 当用户激活新的应用程序或操作时，更新所述应用程序的持续执行时间； 当用户选择查看当前电池电量下，其所关心的特定应用程序的持续执行时间时，更新 所述的时间。
7.一种智能手机操作系统中指示电池使用时间的软件系统，其特征在于，该系统的实 现方法如权利要求1所示；该系统能够在智能手机上计算并展示1)在当前的手机应用程序一直运行的情况下，当前电池的剩余使用时间；2)对于用户指定的手机应用程序，当前电池的剩余使用时间；
8.如权利要求7所述的软件系统，其特征在于，剩余使用时间的显示格式为小时/分钟。
9.如权利要求7所述的软件系统，其特征在于，该系统采用如下几个模块实现1)用户配置模块，用于让用户设置采样阀值、时间指示方式、缺省的电池用完电量值、 定期更新显示的时间间隔、关心的特定应用程序等信息。其中用户关心的特定应用程序信 息是必须输入的信息，在用户不指定的情况下，系统只显示当前应用程序的剩余使用时间； 其余配置信息是备选信息，在不输入的情况下，系统采用缺省信息。2)监测模块，用于从计算机系统中监测当前运行的进程标识、电池电量、时间信息；3)建模模块，用于利用监测获得的时间点-电池电量数据对，计算电池放电率。实现的 方法如方法B2所示；4)存储模块，用于把用户的各种设置、监测模块中得到的应用程序标识、以及建模模块 计算得到的放电率等信息保存到文件中；5)预测模块，用于计算各应用程序对应的电池剩余使用时间。实现的方法如方法CA， CB所示；6)采样模块，用于读取当前的进程标识及电池电量信息；7)显示模块，用于显示电池在执行当前应用程序，或者其他用户关心的应用程序情况 下的可持续使用时间。实现的方法如方法D所示；模块之间的关系如下1)用户配置模块接收用户输入的配置信息，将采样阈值等信息发给监测模块，将显示 方式等信息发送给显示模块；2)监测模块将监测数据发送给存储模块；3)建模模块从存储模块处获得监测数据，将计算所得放电率信息发送给存储模块；4)采用模块将采样数据发送给预测模块；5)预测模块从存储模块处获得放电率信息，从采样模块处获得采样数据；将计算所得 结果发送给显示模块；6)显示模块将获得的电池使用时间，根据用户配置，显示在屏幕上。
10.如权利要求7所述的软件系统，其特征在于，手机用户通过该系统设置采样阀值、 时间指示方式、缺省的电池用完电量值、定期更新显示的时间间隔、关心的特定应用程序； 用户不设置的情况下采用系统默认值。
全文摘要
本发明公开了一种面向应用程序的智能手机电池使用时间指示方法及系统，属于嵌入式系统应用软件领域。本发明方法包括一、对手机上各应用进行采样，计算各种特定应用程序对应的电池放电率参数；二、根据放电率参数预测在该应用程序继续执行情况下，电池的剩余使用时间；以及预测在现有电池电量情况下，用户指定的其它应用程序的可持续执行时间。所述系统为利用本方法在智能手机操作系统中的具体实现。本发明可用于在智能手机上指示电池的剩余使用时间，以及指示用户关心的特定应用程序的可持续执行时间，使得智能手机的电池电量指示功能更加人性化，具有良好的市场前景和应用价值。
文档编号H04M1/725GK101853166SQ20101019364
公开日2010年10月6日 申请日期2010年6月7日 优先权日2010年6月7日
发明者赵霞, 郭耀, 陈向群 申请人:北京大学