用于运动感测的设备、系统和方法与流程

本技术涉及使用音频设备检测与活体对象相关联的生物运动。更具体地，本技术涉及使用声学感测与音频设备一起来检测诸如生理移动(诸如活体对象的呼吸移动、心脏移动和/或其他较不呈周期性的身体移动)的生理特征。

背景技术：

1、例如在睡眠期间监测人的呼吸和身体(包括肢体)移动在许多方面可能有用。例如，这种监测可用于监测和/或诊断睡眠呼吸紊乱状况，诸如睡眠呼吸暂停。传统上，有效无线电定位或测距应用的进入障碍是需要专门的硬件电路和天线。

2、智能手机和其他便携式且不显眼的处理或电子通信装置在日常生活中普遍存在，甚至在没有陆线的发展中国家也是如此。例如，许多家庭含有能够发射和记录声音的音频装置，例如，智能扬声器、有源音箱、智能装置、智能电视机和其它装置。这样的装置可以使用虚拟助理来支持语音命令，该虚拟助理处理所接收到的口头命令并以音频输出进行响应。

3、期望具有用于以有效的方式监测生物运动(即，生理移动)的方法。这种系统和方法的实现将解决相当大的技术挑战。

技术实现思路

1、本技术涉及用于例如在对象睡着时检测对象的移动的系统、方法和设备。基于这样的移动检测，包括例如呼吸移动，可以检测对象的移动、睡眠相关特点、呼吸特点、心脏特点、睡眠状态等。更具体地，与处理器使能的音频设备(诸如交互式音频装置或其他处理装置，诸如智能电话、平板计算机、智能扬声器等)相关联的应用处理装置传感器(诸如集成的和/或外部可连接的扬声器和麦克风)的音频功能以检测运动。本文中的术语“装置”在广义上使用并且可以包括集中式或分布式的系统，该系统可以包括一个或多个扬声器、一个或多个麦克风以及一个或多个处理器。然而，在一些版本中，它也可以是集成装置，以便基本上将在本文描述的感测/检测方法的部件和任何一个或多个特征设置为单元。例如，可以将具有其方法和感测部件的处理装置集成在单一外壳中，诸如手持系统(例如，配置的智能电话、感测智能电话)或其他这样的便携式系统。

2、本技术的一些版本可以包括处理器可读介质，该处理器可读介质上存储有处理器可执行指令，这些处理器可执行指令在由处理器执行时致使该处理器检测生理参数，诸如用户的检测生理移动。生理移动可以包括呼吸移动、心脏移动、肢体移动、姿势移动和全身移动中的任一者或多者。生理参数还可以包括可以从所检测到的生理移动导出的一个或多个特点(例如，呼吸振幅、相对呼吸振幅、呼吸速率、呼吸速率可变性、心脏振幅、相对心脏振幅、心率和心率可变性；等)，以及可能从其他生理参数导出的其他特点(例如，(a)存在状态(存在或不存在)；(b)睡眠状态，诸如，清醒或睡着；(c)睡眠阶段，诸如n-rem 1(非rem浅睡眠子阶段1)、n-rem 2(非rem浅睡眠子阶段2)、n-rem 3(非rem深睡眠(也称为慢波睡眠)(sws)))、rem睡眠等；或其他睡眠相关参数，诸如(d)疲劳和/或(e)嗜睡；等)。处理器可执行指令可以包含用于控制经由耦合到交互式音频装置的扬声器在可以包括用户的附近区域产生声音信号的指令。处理器可执行指令可以包含用以控制经由耦合到交互式音频处理装置的麦克风感测从用户反射的声音信号的指令。处理器可执行指令可以包含用于处理所感测到的声音信号的指令。处理器可执行指令可以包含用于经由耦合到交互式音频装置的麦克风评估所感测到的可听口头通信的指令。处理器可执行指令可以包含用声音信号和反射声音信号导出生理移动信号的指令。处理器可执行指令可以包含用于响应于所感测到的可听口头通信而基于对所导出的生理移动信号的评估来生成输出的指令。

3、本技术的一些版本可以包含处理器可读介质，在该处理器可读介质上存储有处理器可执行指令，这些处理器可执行指令在由交互式音频装置处理器执行时致使处理器检测用户的生理移动。处理器可执行指令可以包括用于控制经由耦合到交互式音频装置的扬声器在交互式音频装置附近区域产生声音信号的指令。处理器可执行指令可以包括用于控制经由耦合到交互式音频装置的麦克风感测来自附近区域的反射声音信号的指令。处理器可执行指令可以包括用所感测到的反射声音信号的至少一部分和表示声音信号的至少一部分的信号来导出生理移动信号的指令。处理器可执行指令可以包括用于基于对所导出的生理移动信号的至少一部分的评估来生成输出的处理器可执行指令。

4、在一些版本中，所产生的声音信号的至少一部分(诸如用于感测的那部分)可以在基本上不可听的声音范围内。所产生的声音信号的至少该部分可以是低频超声声学信号。表示声音信号的部分的信号可以包含内部产生的振荡器信号或直接路径测得的信号。用于导出生理移动信号的指令可以被配置为(a)用声音信号的至少一部分和所感测到的反射声音信号的至少部分导出生理移动信号，或者(b)用所感测到的反射声音信号的部分和可以与所产生的声音信号的至少一部分相关联的相关联信号导出生理移动信号。任选地,相关联的信号可以是内部产生的振荡器信号或直接路径测得的信号。用于导出生理移动信号的指令可以被配置为将振荡器信号与所感测到的反射声音信号的部分相乘。所导出的生理移动信号可以包括呼吸运动/总运动，或心脏运动中的一者或多者，或者对这种运动中的任一者或多者的检测。介质还可以包括处理器可执行指令，该处理器可执行指令用于经由耦合到交互式音频装置的麦克风评估所感测到的可听口头通信；并且其中生成输出的指令可以被配置为响应于所感测到的可听口头通信来生成输出。用于导出生理移动信号的处理器可执行指令包含利用表示声音信号的至少一部分来解调所感测到的反射声音信号的部分。解调可以包括声音信号的部分与所感测到的反射声音信号的部分的相乘。

5、用于控制产生声音信号的处理器可执行指令可以产生双音调频连续波信号。双音调频连续波信号可以包含与重复波形中的第二锯齿波频率变化重叠的第一锯齿波频率变化。介质可以包括用于生成超宽带(uwb)声音信号作为可听白噪声的处理器可执行指令，并且其中处理器可读介质可以包含用于利用uwb声音信号来检测用户运动的指令。该介质可以进一步包括处理器可执行指令以在设置过程中生成探测来自扬声器的声学序列以校准低频超声回波的距离测量值。介质可以包括处理器可执行指令，处理器可执行指令用于在设置过程中生成来自一个或多个扬声器(包括扬声器)的时间同步的校准声学信号，以评估麦克风与交互式音频装置的另一麦克风之间的距离。该介质可以包括用于操作波束形成过程以进一步定位检测区域的处理器可执行指令。基于对所导出的生理移动信号的评估而生成的输出可以包括所监测到的用户睡眠信息。

6、在一些版本中，对所导出的生理移动信号的部分的评估可以包括检测一个或多个生理参数。该一个或多个生理参数可以包括呼吸速率、呼吸的相对振幅、心脏振幅、相对心脏振幅、心率和心率变化性中的任一者或多者。所监测到的用户睡眠信息可以包括睡眠评分、睡眠阶段和睡眠阶段中的时间中的任一者。所生成的输出可以包括交互式查询和响应呈现。可以通过说话者来实现所生成的交互式查询和响应呈现。所生成的交互式查询和响应呈现可以包括用以改善所监测到的用户睡眠信息的意见。基于对所导出的生理移动信号的部分的评估而生成的输出可以进一步基于访问网络上的服务器和/或进行网络资源的搜索。该搜索可以基于历史用户数据。基于对所导出的生理移动信号的至少一部分的评估而生成的输出可以包括用于控制自动化器具或系统的控制信号。该介质可以进一步包括用于通过网络将控制信号传输到该自动化器具或系统的处理器控制指令。网络可以是互联网。

7、任选地，介质还可以包括处理器控制指令，用于基于对所导出的生理移动信号的至少一部分的评估来生成控制信号以改变交互式音频装置的设置。改变交互式音频装置的设置的控制信号可以包括基于检测到用户距交互式音频装置的距离、用户的状态或用户的位置的音量变化。该处理器可执行指令可以被配置为用于评估不同声学感测范围的运动特点以监测多个用户的睡眠特点。用于控制产生声音信号的指令可以控制产生处于不同感测频率的同时感测信号，以便感测具有不同频率的不同用户。控制产生声音信号的指令可以控制产生用于在不同时间感测不同用户的交错的声学感测信号。介质可以进一步包括处理器可执行指令，用于基于所导出的生理移动信号的至少一部分来检测用户的存在或不存在。

8、在一些版本中，介质可以进一步包括处理器可执行指令，用于基于所导出的生理移动信号的至少一部分来进行用户的生物测定识别。该介质可以进一步包括用于基于(a)从对所导出的生理移动信号的至少一部分的分析确定的生物测定评估，和/或(b)从对所导出的生理移动信号的至少一部分的分析确定的所检测到的存在在网络上生成通信的处理器可执行指令。介质可以进一步包括处理器可执行指令，该处理器可执行指令被配置为致使该交互式音频装置声学地检测用户的运动存在、以可听方式询问该用户、以可听方式认证该用户，以及授权该用户或传送关于该用户的警报消息。用于可听地认证用户的处理器可执行指令可以被配置为将由麦克风所感测到的用户的口头声波与先前记录的口头声波进行比较。任选地，处理器可执行指令可以被配置为利用基于运动的生物测定感测来认证用户。

9、在一些版本中，介质可以包括处理器可执行指令，用于致使交互式音频装置基于所导出的生理移动信号的至少一部分来检测运动姿势。介质可以包括处理器可执行指令，该处理器可执行指令用于基于所检测到的运动手势生成控制信号、发送通知，或者控制对(a)自动化器具和/或(b)交互式音频装置的操作的改变。用于控制对交互式音频装置的操作的改变的控制信号可以实现用于发起交互式音频装置的交互式语音助理操作的激活麦克风感测，由此可以进行非激活的交互式语音助理处理。发起交互式语音助理操作可以进一步基于麦克风感测对口头关键字的检测。该介质可以包括处理器可执行指令，该处理器可执行指令用于致使交互式音频装置基于所导出的生理移动信号的至少一部分来检测用户的呼吸运动，并且生成输出提示以激励用户调整用户呼吸。

10、在一些版本中，介质可包括处理器可执行指令，用于致使交互式音频装置接收来自另一交互式音频装置的通信，由另一处理装置经由由交互式音频装置的麦克风所感测到的不可听声波来控制通信。用于控制在交互式音频装置附近区域产生声音信号的指令可以基于通信来调整用于产生声音信号的至少一部分的参数。调整后的参数减少了交互式音频装置与另一交互式音频装置之间的干扰。对所导出的生理移动信号的至少一部分的评估进一步可以包括对睡眠开始或唤醒开始的检测，并且其中基于该评估的输出可以包括服务控制信号。服务控制信号可以包括以下中的一者或多者：照明控制；器具控制；音量控制；恒温控制；遮窗控制。该介质可以进一步包括处理器可执行指令，该处理器可执行指令用于提示用户收集反馈并且响应于所导出的生理移动信号的一部分和反馈中的至少一者而生成意见。介质可以包括用于确定环境数据的处理器可执行指令，并且其中该意见可以进一步基于所确定的环境数据。该介质可以包括用于确定环境数据并且基于所确定的环境数据和所导出的生理移动信号的至少一部分来生成用于环境控制系统的控制信号的处理器可执行指令。该介质可以包括用于提供睡眠改善服务的处理器可执行指令，该睡眠改善服务可以包括以下各项中的任一项：(a)响应于所检测到的睡眠状况和/或所收集的用户反馈来生成建议；以及(b)生成控制信号以控制环境器具来设置环境睡眠条件和/或向用户提供睡眠相关意见消息。

11、在一些版本中，介质可以包括处理器可执行指令，用于基于所导出的生理移动信号的至少一部分来检测姿势，并且发起用于发起交互式音频装置的交互式语音助理操作的麦克风感测。该介质可以包括用于基于所导出的生理移动信号的至少一部分来发起和监测小睡会话的处理器可执行指令。该介质可以包括处理器可执行指令，用于通过改变所产生的声音信号的至少一部分的参数来改变检测范围，以跟踪用户穿过附近区域的移动。该介质可以包括处理器可执行指令，这些处理器可执行指令用于用所导出的生理移动信号的至少一部分来检测未经授权的运动并且生成警报或通信以通知该用户或第三方。该通信可以在智能电话或智能手表上提供警报。

12、本技术的一些版本可以包括服务器。服务器可以具有对在本文描述的任何处理器可读介质的访问权。服务器可以被配置为接收通过网络将处理器可读介质的处理器可执行指令下载到交互式音频装置的请求。

13、本技术的一些版本可以包括交互式音频装置。交互式音频装置可以包括一个或多个处理器。交互式音频装置可以包括耦合到一个或多个处理器的扬声器。交互式音频装置可以包括耦合到一个或多个处理器的麦克风。交互式音频装置可以包括在本文描述的任何处理器可读介质和/或可以一个或多个处理器可以被配置为用在本文描述的任何服务器来访问这些处理器可执行指令。任选地，交互式音频装置可以是便携式和/或手持式装置。该交互式音频装置可以包括移动电话、智能手表、平板计算机或智能扬声器。

14、本技术的一些版本可以包括服务器访问本文描述的任何处理器可读介质的方法。该方法可包括在服务器处接收通过网络将处理器可读介质的处理器可执行指令下载到交互式音频装置的请求。该方法可包括响应于请求将处理器可执行指令传输到交互式音频装置。

15、本技术的一些版本可以包括交互式音频装置的处理器的方法。该方法可以包括用处理器访问在本文描述的任何处理器可读介质。该方法可以包括在处理器中执行处理器可读介质的处理器可执行指令。

16、本技术的一些版本可以包括用于检测用户的生理移动的交互式音频装置的方法。该方法可以包括经由耦合到交互式音频装置的扬声器在交互式音频装置附近区域产生声音信号。该方法可以包括经由耦合到交互式音频装置的麦克风感测来自附近区域的反射声音信号。该方法可以包括在处理器中利用反射声音信号的至少一部分和表示声音信号的至少一部分的信号来导出生理移动信号。该方法可以包括基于对所导出的生理移动信号的至少一部分的评估来从处理器生成输出。

17、在一些版本中，所产生的声音信号的至少一部分(诸如用于感测的那部分)可以在基本上不可听的声音范围内。所产生的声音信号的部分可以是低频超声声学信号。表示声音信号的部分的信号可以包含内部产生的振荡器信号或直接路径测得的信号。该方法可以包括(a)用声音信号的至少一部分和所感测到的反射声音信号的部分导出生理移动信号，或者(b)用所感测到的反射声音信号的部分和可以与声音信号的至少一部分相关联的相关联信号导出生理移动信号。任选地,相关联的信号可以是内部产生的振荡器信号或直接路径测得的信号。该方法可以包括将振荡器信号与所感测到的反射声音信号的部分相乘来导出生理移动信号。该方法可以包括在处理器中经由耦合到交互式音频装置的麦克风评估所感测到的可听口头通信，其中生成输出可以响应于所感测到的可听口头通信。该方法可以包括通过利用声音信号的至少一部分对所感测到的反射声音信号的一部分进行解调来导出生理移动信号。解调可以包括声音信号的部分与所感测到的反射声音信号的部分的相乘。产生声音信号可以生成双音调频率解调的连续波信号。双音调频连续波信号可以包括与重复波形中的第二锯齿波频率变化重叠的第一锯齿波频率变化。该方法可以包括产生超宽带(uwb)声音信号作为可听白噪声，并且其中可以利用uwb声音信号来检测用户运动。该方法可以包括在设置过程中生成探测来自扬声器的声学序列以校准低频超声回波的距离测量值。

18、在一些版本中，该方法可以包括在设置过程中生成来自一个或多个扬声器(包括扬声器)的时间同步的校准声学信号，以评估麦克风与交互式音频装置的另一麦克风之间的距离。该方法可以包括操作波束形成过程以进一步定位检测区域。任选地，基于对所导出的生理移动信号的至少一部分的评估而生成的输出可以包括所监测到的用户睡眠信息。对所导出的生理移动信号的至少一部分的评估可以包括检测一个或多个生理参数。一个或多个生理参数可以包括呼吸速率、呼吸的相对振幅、心率、心脏振幅、相对心脏振幅和心率可变性中的任一者或多者。所监测到的用户睡眠信息可以包括睡眠评分、睡眠阶段和睡眠阶段中的时间中的任一者。所生成的输出可以包括交互式查询和响应呈现。可以通过说话者来实现所生成的交互式查询和响应呈现。所生成的交互式查询和响应呈现可以包括用以改善所监测到的用户睡眠信息的意见。

19、在一些版本中，基于对所导出的生理移动信号的至少一部分的评估而生成的输出可以进一步基于访问网络上的服务器和/或进行网络资源的搜索。该搜索可以基于历史用户数据。基于对所导出的生理移动信号的评估的至少一部分而生成的输出可以包括控制自动器具或系统的控制信号。该方法可以进一步包括通过网络将该控制信号传输到该自动化器具或系统。网络可以是互联网。该方法还可以包括在处理器中生成控制信号，以基于对所导出的生理移动信号的至少一部分的评估来改变交互式音频装置的设置。改变交互式音频装置的设置的控制信号可以包括基于检测到用户距交互式音频装置的距离、用户的状态或用户的位置的音量变化。该方法可以进一步包括在处理器中评估不同声学感测范围的运动特点以监测多个用户的睡眠特点。

20、该方法还可以包括控制以不同感测频率产生同时的声学感测信号，以便感测具有不同频率的不同用户。该方法可以包括控制产生用于在不同时间感测不同用户的交织声学感测信号。该方法可以包括基于所导出的生理移动信号的至少一部分来检测用户的存在或不存在。该方法可以包括用处理器基于所导出的生理移动信号的至少一部分对用户进行生物测定识别。该方法可以包括用处理器基于(a)从对所导出的生理移动信号的至少一部分的分析确定的生物测定评估，和/或(b)从对所导出的生理移动信号的至少一部分的分析确定的所检测到的存在在网络上生成通信。该方法可以包括利用交互式音频装置声学地检测用户的运动存在、可听地向用户发出挑战、可听地认证用户，以及授权用户或传送关于用户的警报消息。任选地，可听地认证用户可以包括将由麦克风所感测到的用户的口头声波与先前记录的口头声波进行比较。该方法可以包括利用基于运动的生物测定感测来认证用户。

21、在一些版本中，该方法可以包括利用交互式音频装置，基于所导出的生理移动信号的至少一部分来检测运动姿势。该方法可以包括在交互式音频装置的处理器中基于所检测到的运动手势生成控制信号以发送通知，或者控制对(a)自动化器具和/或(b)交互式音频装置的操作的改变。用于控制对交互式音频装置的操作的改变的控制信号可以包括用于发起交互式音频装置的交互式语音助理操作的激活麦克风感测，由此可以进行非激活的交互式语音助理处理。该方法可以包括基于麦克风感测对口头关键字的检测来发起交互式语音助理操作。该方法可以包括利用交互式音频装置，基于所导出的生理移动信号的至少一部分来检测用户的呼吸运动，并且生成输出提示以激励用户调节用户呼吸。该方法可以包括利用交互式音频装置接收来自另一交互式音频装置的通信，该通信由另一处理装置经由由交互式音频装置的麦克风感测的不可听的声波来控制。该方法可以包括基于通信调整用于在交互式音频装置的附近区域产生声音信号的至少一部分的参数。调整后的参数可以减少交互式音频装置与其他交互式音频装置之间的干扰。对所导出的生理移动信号的至少一部分的评估进一步可以包括对睡眠开始或唤醒开始的检测，并且其中基于该评估的输出可以包括服务控制信号。服务控制信号可以包括以下中的一者或多者：照明控制；器具控制；音量控制；恒温控制；遮窗控制。

22、该方法可以包括提示用户收集反馈并且作为响应基于所导出的生理移动信号和反馈中的至少一者来生成意见。该方法可以包括确定环境数据，并且其中该意见可以进一步基于所确定的环境数据。该方法可以包括确定环境数据、基于所确定的环境数据和所导出的生理移动信号的至少一部分来生成用于环境控制系统的控制信号。该方法可以进一步包括控制提供睡眠改善服务，该睡眠改善服务可以包括以下各项中的任一项：(a)响应于所检测到的睡眠状况和/或所收集的用户反馈来生成建议；以及(b)生成控制信号以控制环境器具来设置环境睡眠条件和/或向用户提供睡眠相关意见消息。该方法可以包括基于所导出的生理移动信号来检测姿势，并且发起用于发起交互式音频装置的交互式语音助理操作的麦克风感测。该方法可以包括基于所导出的生理移动信号的至少一部分来启动和监测小睡时段。该方法可以包括通过改变所产生的声音信号的至少一部分的参数来改变检测范围，以跟踪用户通过附近区域的移动。该方法可以包括用所导出的生理移动信号的至少一部分来检测未授权的运动并且生成警报或通信以通知该第三方用户或第三方。该通信在智能电话或智能手表上提供警报。

23、本文所描述的方法、系统、装置和设备可以在处理器中提供改善的功能，该处理器是诸如通用或专用计算机的处理器、便携式计算机处理装置(例如，移动电话、只能手表、平板计算机、智能扬声器、智能电视机等)、呼吸监测器和/或利用麦克风和扬声器的其他处理装置。此外，所描述的方法、系统、装置和设备可以在自动智能音频装置的技术领域中提供改善。

24、当然，这些方面的部分可以形成本技术的子方面。此外，各个子方面和/或各个方面可以以各种方式组合，并且还构成本技术的附加方面或子方面。

25、通过考虑包含在以下具体实施方式、摘要、附图说明和权利要求书中的信息，本技术的其他特征将变得清楚明白。