基于慣性諧波的步調(diào)檢測的制作方法
【專利說明】基于慣性諧波的步調(diào)檢測
【背景技術(shù)】
[0001] 個人健康監(jiān)測儀對用戶提供通過使用戶能夠在鍛煉、運(yùn)動訓(xùn)練、休息、日?；顒印?理療等期間監(jiān)測屯、率或其他生理信息來監(jiān)測他們的全面健康和體質(zhì)的能力。該樣的設(shè)備因 為它們變得更小且更加輕便而變得日益普遍。
[0002] 除提供例如屯、率和呼吸率等身體性能信息外，個人健康監(jiān)測儀還可提供關(guān)于當(dāng)前 活動(例如，持續(xù)時間、距離、步調(diào)等）的性能信息。然而，如與許多參數(shù)一樣，該樣的信息的 準(zhǔn)確確定可被噪聲所累及。
[0003] 用戶的步調(diào)使用戶能夠監(jiān)測它們相對于他們個人目標(biāo)的當(dāng)前性能，并且因此代表 特別有用的活動性能信息塊。如本文使用的，步調(diào)代表每分鐘重復(fù)的數(shù)量。例如，當(dāng)用戶徒 步移動時，步調(diào)代表每分鐘腳重復(fù)或腳步的數(shù)量。當(dāng)用戶靠車輛（onwheels)移動時，步調(diào) 代表每分鐘循環(huán)重復(fù)(例如，曲柄或踏板轉(zhuǎn)）的數(shù)量。
[0004] 常規(guī)設(shè)備可例如使用碼表來監(jiān)測循環(huán)步調(diào)。安裝到自行車的曲柄臂和框架的傳感 器系統(tǒng)對每分鐘車輪旋轉(zhuǎn)次數(shù)計數(shù)來確定騎車步調(diào)。盡管該樣的設(shè)備是有用的且相當(dāng)準(zhǔn)確 的，它們是笨重的并且無法容易與多個自行車一起使用。此外，該樣的設(shè)備無法提供例如跑 步者所花的每分鐘步數(shù)的準(zhǔn)確估計。從而，仍需要有能夠在很多種情景中測量用戶步調(diào)的 更加輕便的設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本文公開的方法和裝置從安裝到或靠近用戶身體(例如，設(shè)置在用戶所佩戴的耳 機(jī)中)的慣性傳感器的輸出確定用戶步調(diào)。一般，步調(diào)測量系統(tǒng)基于從慣性傳感器輸出的慣 性信號獲取的頻率測量來確定步調(diào)。
[0006] 示范性方法從由慣性傳感器生成的慣性信號確定用戶步調(diào)，其中該慣性信號包括 一個或多個頻率分量。方法確定慣性信號的峰值頻率，其中該峰值頻率對應(yīng)于具有最大幅 度的慣性信號的頻率分量。在對一個或多個頻率闊值比較應(yīng)用峰值頻率后，基于峰值頻率 和一個或多個頻率闊值比較來確定用戶步調(diào)。
[0007] 在一個實(shí)施例中，步調(diào)測量系統(tǒng)確定用戶步調(diào)。步調(diào)測量系統(tǒng)包括慣性傳感器和 步調(diào)電路。慣性傳感器配置成輸出慣性信號，其包括一個或多個頻率分量。步調(diào)電路操作 地連接到慣性傳感器，并且包括峰值頻率電路、比較電路和步調(diào)處理器電路。峰值頻率電路 配置成確定慣性信號的峰值頻率，其中峰值頻率對應(yīng)于具有最大幅度的慣性信號的頻率分 量。比較電路配置成對一個或多個頻率闊值比較應(yīng)用峰值頻率。步調(diào)處理器電路配置成基 于峰值頻率和一個或多個頻率闊值比較來確定用戶步調(diào)。
【附圖說明】
[000引圖1示出設(shè)置在耳機(jī)中的示范性步調(diào)測量系統(tǒng)。
[0009] 圖2示出示范性步調(diào)測量系統(tǒng)的框圖。
[0010] 圖3示出用于從由慣性傳感器提供的數(shù)據(jù)確定步調(diào)的示范性過程。
[0011] 圖4示出示范性步調(diào)電路的框圖。
[0012] 圖5示出根據(jù)一個示范性實(shí)施例用于從由慣性傳感器提供的數(shù)據(jù)確定用戶步調(diào) 的更詳細(xì)過程。
[0013] 圖6A和6B示出與公開的技術(shù)方案關(guān)聯(lián)的仿真結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 本文公開的步調(diào)測量技術(shù)基于由靠近用戶身體設(shè)置的慣性傳感器所提供的信號 來提供用戶步調(diào)的準(zhǔn)確測量。圖1示出示范性步調(diào)測量系統(tǒng)10的部分，其中一個或多個傳 感器14設(shè)置在耳機(jī)12中，并且步調(diào)電路100例如經(jīng)由有線或無線連接而操作地連接到傳 感器14。步調(diào)電路100可例如經(jīng)由夾子而固定到用戶。耳機(jī)12可包括無線或有線耳機(jī)， 其通信到禪合于遠(yuǎn)程設(shè)備，例如音樂播放器、智能電話、個人數(shù)字助理等。盡管不需要，將意 識到步調(diào)電路100可設(shè)置在遠(yuǎn)程設(shè)備中。盡管圖1將傳感器14示出為耳機(jī)12的部分，將 意識到傳感器14可設(shè)置在固定到用戶身體的任何設(shè)備中，例如固定到耳朵、手指、腳趾、肢 體、腳踩、手腕、鼻子等的設(shè)備。在一些實(shí)施例中，設(shè)備可包括設(shè)計成使系統(tǒng)10附連到用戶 身體上的任何期望位點(diǎn)的貼片，例如綱帶。盡管圖1示出將步調(diào)電路100示出為與耳機(jī)12 分離，將意識到步調(diào)電路100可設(shè)置在耳機(jī)12中。
[0015] 步調(diào)測量系統(tǒng)10測量用戶的步調(diào)，并且向用戶和/或其他處理功能或元件輸出步 調(diào)。如本文使用的，"步調(diào)"指每分鐘重復(fù)或完整循環(huán)的數(shù)量。示范性用戶步調(diào)包括但不限 于步速(例如，每分鐘腳步或腳重復(fù)的數(shù)量)、循環(huán)速率(例如，每分鐘踏板循環(huán)或循環(huán)轉(zhuǎn)的 數(shù)量)、重復(fù)速率(例如，關(guān)于起重）等。將意識到步速步調(diào)可代表用戶在步行、跑步、有氧運(yùn) 動、爬樓梯等時的步調(diào)。此外，將意識到步調(diào)測量系統(tǒng)可與具有促進(jìn)或?qū)崿F(xiàn)動物移動的一個 或多個肢體或利用機(jī)器(例如，步行機(jī)器人）的任何移動動物一起使用。示范性動物包括但 不限于兩足動物(例如，人、鳥等）和四足動物(例如，狗、馬等)。
[0016] 圖2示出根據(jù)一個示范性實(shí)施例的示范性步調(diào)測量系統(tǒng)10的框圖。系統(tǒng)10包括 禪合于一個或多個傳感器14和輸入/輸出接口 16的步調(diào)電路100,其中該傳感器14包括 至少一個慣性傳感器14a，和可選的生理傳感器14b。將意識到慣性傳感器14a可包含生理 傳感器或生理傳感器能力。慣性傳感器14a配置成感測系統(tǒng)10外部的能量(例如，運(yùn)動)，并 且輸出代表感測能量的慣性信號Si。慣性傳感器14a可包括單軸傳感器或多軸傳感器。示 范性慣性傳感器14a包括但不限于加速計、微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS)設(shè)備、巧螺儀、光學(xué)傳感器、 光機(jī)傳感器、阻塞信道傳感器、電容傳感器和壓電傳感器。在慣性傳感器14a包括多軸傳感 器時，來自每個軸的頻率和功率信息可組合或用別的方式評估來確定期望信息，例如峰值 頻率和慣性功率。例如，可對每個軸確定譜幅度，其中譜幅度中最大的一個(平方和、平方中 最大的、絕對值總和、絕對值中最大的、平方和根、均方根和/或光譜幅度的選抽）最終用于 確定慣性功率并且識別峰值頻率。步調(diào)電路100如本文公開的那樣處理慣性信號Si來確定 用戶步調(diào)C。輸入/輸出接口 16將來自用戶的輸入提供給步調(diào)電路，并且輸出確定的步調(diào) C。將意識到輸入/輸出接口 16可包括顯示器、鍵盤或其他數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，和/或用于將步 調(diào)傳送到遠(yuǎn)程設(shè)備的收發(fā)器。備選地或另外，輸入/輸出接口 16可向顯示器、數(shù)據(jù)庫、處理 器和/或處理功能提供步調(diào)。圖3示出示范性方法200,其可由步調(diào)測量系統(tǒng)10實(shí)現(xiàn)來確 定用戶步調(diào)C。在步調(diào)電路100從慣性傳感器14a接收慣性信號Si(框210)后，步調(diào)電路 100基于Si來確定峰值頻率fp(框220)。峰值頻率fp代表具有最大幅度的慣性信號Si的 頻率分量。步調(diào)電路100隨后將峰值頻率fp應(yīng)用于一個或多個頻率闊值比較(框230)?；?于該頻率闊值比較，步調(diào)電路100確定用戶步調(diào)C(框240)。
[0017] 圖4示出示范性步調(diào)電路100的框圖，該示范性步調(diào)電路100配置成從由慣性傳 感器14a輸出的慣性信號確定用戶步調(diào)。步調(diào)電路100包括峰值頻率電路110、頻率比較電 路120和步調(diào)處理器電路130。峰值頻率電路110確定輸入慣性信號的峰值頻率。頻率比 較電路120將峰值頻率應(yīng)用于一個或多個頻率闊值比較。步調(diào)處理器電路130基于峰值頻 率和一個或多個頻率闊值比較來確定用戶步調(diào)。
[001引峰值頻率電路110識別具有最大信號幅度的慣性信號的頻率分量。在一個示范 性實(shí)施例中，峰值頻率電路110可通過進(jìn)行慣性信號的頻率變換來確定譜信號而實(shí)現(xiàn)該目 標(biāo)。峰值頻率電路110然后將具有最大幅度的譜信號的頻率分量識別為峰值頻率。將意識 到其他手段(例如，鎖相環(huán)、脈沖拾取或時域?qū)崿F(xiàn)）可用于確定峰值頻率。
[0019] 頻率比較電路120將峰值頻率應(yīng)用于一個或多個頻率闊值比較。頻率峰值通常直 接對應(yīng)于用戶步調(diào)。然而，在一些實(shí)例中，用戶步調(diào)是峰值頻率的某一諧波因子。實(shí)證研究 表明峰值頻率通常是用戶步調(diào)的兩倍、一半或二分之S。如在圖5中示出的，在疾跑可能 時，典型的步行諧波是2fp、3/2fp或l/2fp，并且典型的跑步諧波是l/2fp。例如，在用戶步行 時通常出現(xiàn)在2fp和3/2fp處的諧波，但在用戶跑步時通常不出現(xiàn)。從而，步調(diào)實(shí)際上可W 分別是l/2fp或2/3fp。當(dāng)用戶跑步時，通常出現(xiàn)在l/2fp處的諧波。從而，該情景下的步調(diào) 可實(shí)際上是2f