用于操作多模式传感器装置及相关联设备的方法与流程

本发明涉及用于操作多模式传感器装置及相关联设备的方法。

背景技术：

1、传感器装置可从与用户的活动相关联的传感器数据推断所关注的生物计量数据(biometrics)。然而，在传感器装置的许多实施方案中，生物计量估计的高准确度是通过限制传感器装置可监测的活动类型及/或活动强度而实现的。举例来说，建议将计步器佩戴于左中腋窝位置以获得最准确的步数(霍尔瓦特(horvath)等人，2007)。即使是理想的放置位置，计步器也可能由于高估或低估例如乘车等一些活动中的步数而不能提供可靠的步数。

2、传感器装置的放置是重要的约束。传感器装置的用户更喜欢在方便的地点佩戴其便携式传感器装置。然而，这些便利的位置往往对于收集生物计量数据并不理想。举例来说，传感器装置的地点可能远离活动中主要涉及或具有最强生物计量信号的(多个)身体部位。出于此原因，当前传感器装置为准确度而牺牲便利性或为便利性而牺牲准确度。

3、传感器、电子设备及电源小型化的新近进展已允许以小的大小提供个人健康监测装置的大小，个人健康监测装置在本文中也称作“生物计量跟踪”或“生物计量监测”装置。这些生物计量监测装置可收集、导出及/或提供以下类型的信息中的一或多者：步数、走动速度、行进距离、步调、心率、燃烧卡路里、爬上及/或爬下的楼层数、地点及/或朝向、海拔，等等。然而，产品的小型大小限制了其供应的电力。因此，存在对于允许生物计量信息的高速且准确计算的节能方法及硬件的需要。

4、本文所揭示的发明使得传感器装置能够使用一或多个模式以实现计算速度及准确度同时维持能量效率。

技术实现思路

1、本发明使得传感器装置能够使用一或多个模式。在一些实施例中，不同类型的模式同时运行。在其它实施例中，选择最适当模式或模式组以待在任何一个时刻使用。这些模式包含但不限于不同运动强度、传感器装置放置地点(例如，其佩戴地点)及/或活动类型。在所述模式之间自动地或手动地切换，传感器装置更准确地跟踪生物计量数据而不管运动强度、放置地点及/或活动类型，同时维持计算效率。

2、本发明提供bmd，其取决于装置的操作条件而具有多个装置模式，所述操作条件例如运动强度、装置放置及/或活动类型，所述装置模式与各种数据处理算法相关联。在一些实施例中，提供用于使用bmd跟踪生理度量的方法。在一些实施例中，所述过程及bmd在由bmd的传感器提供的数据具有高信号(例如，高信噪比)时对所述数据应用时域分析，且在所述数据具有低信号时对所述数据应用频域分析，其促成生物计量数据的改进的准确度及速度。

3、本发明的一些实施例提供一种使用佩戴式生物计量监测装置(bmd)跟踪用户的生理活动的方法。所述bmd具有提供指示所述用户的生理活动的输出数据的一或多个传感器。所述方法涉及分析由所述生物计量监测装置提供的传感器输出数据以确定在所述用户正活动时所述输出数据具有相对低信噪比(snr)。在所述确定之后，所述bmd即刻收集所述传感器输出数据达足以识别所述数据的周期性分量的持续时间。接着，所述bmd使用所述所收集传感器输出数据的频域分析以处理及/或识别所述周期性分量。所述bmd从所述所收集传感器输出数据的所述周期性分量确定所述用户的生理活动的度量。最终，所述bmd可呈现所述用户的生理活动的所述度量。在一些实施例中，所述bmd的所述一或多个传感器包含运动传感器，且所述输出数据包含来自所述运动传感器的运动强度。在一些实施例中，所述佩戴式生物计量监测装置包含手腕佩戴或手臂佩戴式装置。

4、本发明的一些实施例提供一种使用佩戴式生物计量监测装置(bmd)跟踪用户的生理活动的方法。所述方法包含以下操作：(a)分析由所述生物计量监测装置提供的传感器输出数据以确定所述用户参与了在所述传感器输出数据中产生相对较高snr的第一活动；(b)通过在时域中分析第一组传感器输出数据而量化生理度量；(c)分析由所述生物计量监测装置提供的后续传感器输出数据以确定所述用户参与了在所述后续传感器输出数据中产生相对较低snr的第二活动；以及(d)通过使用频域分析处理第二组传感器输出数据而从所述第二组传感器输出数据的周期性分量量化所述生理度量。举例来说，所述第一活动可为跑步，其中手自由移动。所述第二活动可为推动婴儿车时的步行。在一些实施例中，所述频域分析包含以下各者中的一或多者：傅立叶变换、倒谱变换、小波变换、滤波器组分析、功率谱密度分析及/或周期图分析。

5、在一些实施例中，(d)中的所述量化操作比(b)中的所述量化每单位所述传感器输出数据持续时间需要更多计算。在一些实施例中，(d)中的所述量化比(b)中的所述量化每单位所述生理度量需要更多计算。

6、在一些实施例中，(b)及(d)各者涉及：识别来自所述传感器输出数据的周期性分量；从所述传感器输出数据的所述周期性分量确定所述生理度量；以及呈现所述生理度量。

7、在一些实施例中，所述传感器输出数据包含从所述传感器直接获得而未经预处理的原始数据。在一些实施例中，所述传感器输出数据包含在预处理之后从所述原始数据导出的数据。

8、在一些实施例中，所述佩戴式生物计量监测装置为手腕佩戴或手臂佩戴式装置。

9、在一些实施例中，(a)或(c)中分析传感器输出数据的所述操作涉及基于信号范数、某些频带中的信号能量/功率、小波缩放参数及/或超出一或多个阈值的样本的数目表征所述输出数据。

10、在一些实施例中，所述过程进一步涉及分析先前存储于所述生物计量监测装置上的生物计量信息以确定所述用户参与了所述第一活动或所述第二活动。

11、在一些实施例中，所述一或多个传感器包含运动传感器，其中(a)或(c)中分析传感器输出数据涉及使用运动信号来确定所述用户参与了所述第一活动还是所述第二活动。在一些实施例中，所述第一活动涉及佩戴所述生物计量监测装置的肢体在活动期间的自由运动。在一些实施例中，所述第二活动包括佩戴所述生物计量监测装置的所述肢体在活动期间的减少的运动。在一些实施例中，所述第二活动涉及所述用户用佩戴所述生物计量监测装置的肢体握持实质上非加速对象。

12、在一些实施例中，在时域中分析所述第一组传感器输出数据涉及将峰值检测应用到所述第一组传感器输出数据。在一些实施例中，分析所述第二组传感器输出数据涉及识别所述第二组传感器输出数据的周期性分量。在一些实施例中，所述第一组传感器输出数据包含来自多轴运动传感器的仅一个轴的数据，其中所述第二组传感器输出数据包含来自所述多轴运动传感器的两个或两个以上轴的数据。

13、在一些实施例中，所述频域分析涉及对时域信号进行频带带通处理(frequencyband passing)，且接着在时域中应用峰值检测。在一些实施例中，所述频域分析包含找出为平均步频的函数的任何频谱峰值。在一些实施例中，所述频域分析涉及执行费希尔周期性测试。在一些实施例中，所述频域分析包含使用谐波来估计周期及/或测试周期性。在一些实施例中，所述频域分析包含执行其参数模型并有运动信号调和性的一般化似然比测试。

14、一些实施例进一步涉及分析传感器输出数据以将运动信号分类成两个类别：从走路产生的信号及从不同于走路的活动产生的信号。

15、在一些实施例中，由所述bmd提供的生理度量包含步数。在一些实施例中，所述生理度量包含心率。在一些实施例中，所述生理度量包含所爬楼梯数、燃烧卡路里及/或睡眠质量。

16、一些实施例进一步涉及将分类器应用到所述传感器输出数据及所述后续传感器输出数据以确定所述生物计量监测装置在所述用户上的放置。在一些实施例中，(b)中的所述处理包括使用关于所述生物计量监测装置的所述放置的信息来确定所述生理度量的值。

17、一些实施例进一步包含将分类器应用到所述传感器输出数据及所述后续传感器输出数据以确定所述用户是否参与了所述第一活动及/或所述第二活动。在一些实施例中，所述第一活动为以下各者中的一者：跑步、步行、椭圆机、阶梯有氧机(stair master)、心脏锻炼机、举重训练、驾驶、游泳、骑车、爬楼梯及攀岩。在一些实施例中，(b)中的所述处理包含使用关于活动类型的信息来确定所述生理度量的值。

18、一些实施例提供一种使用佩戴式bmd跟踪用户的生理活动的方法，所述方法涉及：(a)通过检测传感器输出数据中的第一签名信号而确定所述用户参与了第一类型的活动，所述第一签名信号选择性地与所述第一类型的活动相关联；(b)从第一组传感器输出数据量化所述第一类型的活动的第一生理度量；(c)通过检测传感器输出数据中的第二签名信号而确定所述用户参与了第二类型的活动，所述第二签名信号选择性地与所述第二类型的活动相关联且不同于所述第一签名信号；以及(d)从第二组传感器输出数据量化所述第二类型的活动的第二生理度量。在一些实施例中，所述第一签名信号及所述第二签名信号包含运动数据。在一些实施例中，所述第一签名信号及所述第二签名信号进一步包含以下各者中的一或多者：位置数据、压力数据、光强度数据，及/或海拔数据。

19、一些实施例提供一种bmd，其包含提供传感器输出数据的一或多个传感器，所述传感器输出数据在所述生物计量监测装置由用户佩戴时包括关于用户的活动水平的信息。所述bmd还包含控制逻辑，所述控制逻辑经配置以：(a)分析传感器输出数据以将所述输出数据表征为指示与相对较高信号电平相关联的第一活动或指示与相对较低信号电平相关联的第二活动；(b)处理指示所述第一活动的所述传感器输出数据以产生生理度量的值；以及(c)处理指示所述第二活动的所述传感器输出数据以产生所述生理度量的值。在一些实施例中，(b)中的所述处理比(c)中的所述处理每单位所述生理度量需要更多计算。

20、一些实施例提供一种具有控制逻辑的bmd，所述控制逻辑经配置以：(a)分析由所述生物计量监测装置提供的传感器输出数据以确定所述用户参与了在所述传感器输出数据中产生相对较高snr的第一活动；(b)通过在时域中分析所述传感器输出数据而量化生理度量；(c)分析由所述生物计量监测装置提供的后续传感器输出数据以确定所述用户参与了在所述后续传感器输出数据中产生相对较低snr的第二活动；以及(d)通过使用频域分析处理所述后续传感器输出数据而从所述后续传感器输出数据的周期性分量量化所述生理度量。在一些实施例中，(d)中的所述分析比(b)中的所述分析每单位所述生理度量需要更多计算。

21、在附图及下文描述中阐述本说明书中描述的标的物的一或多个实施方案的细节。其它特征、方面及优点将从所述描述、图式及权利要求书而变得显而易见。注意，下图的相对尺寸可能并非按比例绘制，除非明确指示为按比例缩放的图式。

22、参考诸图及下文具体实施方式进一步详细描述这些及其它实施方案。