BR112019003561B1 - Sistema e método para melhorar uma exatidão de um dispositivo para ser usado junto ao corpo e determinar um movimento do braço de um usuário - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a sistemas e métodos para analisar o movimento do usuário durante uma sessão de natação. Um ou mais sensores de movimento podem coletar dados de movimento do usuário. Um circuito de processador pode executar a análise de movimento com base nos dados de movimento. O circuito de processador pode determinar se o movimento do braço do usuário é um movimento de braçada genuíno. O circuito de processador pode determinar também se o usuário está nadando ou executando uma virada. O circuito de processador também pode classificar o estilo de braçadas de nado do usuário. O circuito de processador pode determinar também a fase de braçada de nado do usuário. O circuito de processador pode determinar também a consistência das órbitas das braçadas do usuário.

Description

REIVINDICAÇÃO DE PRIORIDADE

[0001] Este pedido reivindica a prioridade e o benefício do pedido de patente provisório US n° 62/381.836, intitulado "Systems and Methods of Arm Swing Motion Determination", depositado em 31 de agosto de 2016 e que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.

[0002] Este pedido reivindica a prioridade e o benefício do pedido de patente provisório US n° 62/381.856, intitulado "Systems and Methods for Determining Orbit Consistency", depositado em 31 de agosto de 2016 e que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.

[0003] Este pedido reivindica a prioridade e o benefício do pedido de patente provisório US n° 62/381.644, intitulado "Systems and Methods for Motion Determination using Likelihood Ratios", depositado em 31 de agosto de 2016 e que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.

[0004] Este pedido reivindica a prioridade e o benefício do pedido de patente provisório US n° 62/381.972, intitulado "Systems and Methods of Classifying Swim Strokes", depositado em 31 de agosto de 2016 e que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.

[0005] Este pedido reivindica a prioridade e o benefício do pedido de patente provisório US n° 62/382.006, intitulado "Systems and Methods of Determining Swim Stroke Phase", depositado em 31 de agosto de 2016 e que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.

REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS DE PATENTE RELACIONADOS

[0006] Este pedido refere-se ao pedido de patente copendente US n° (documento do procurador n° 337722-628001), intitulado "Systems and Methods for Determining Swimming Metrics", depositado em e que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.

[0007] Este pedido refere-se ao pedido de patente copendente US n° (documento do procurador n° 337722-636001), intitulado "Systems and Methods of Swimming Calorimetry", depositado em e que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade. CAMPO

[0008] A presente invenção refere-se, de modo geral, à análise de natação.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0009] Quando um usuário pratica atividades que incluem um movimento de balanço ou oscilação dos braços, muitas vezes pode ser necessário medir a extensão do braço do usuário. Por exemplo, ao executar nados de percurso completo (ida e volta ao longo do comprimento de uma piscina), a extensão do braço do usuário pode ajudar a distinguir entre um pequeno movimento secundário do braço e um verdadeiro movimento de braçada. Além disso, a determinação da extensão do braço pode ser usada para classificar diferentes tipos de braçadas. Consequentemente, é desejável fornecer métodos e sistemas para determinar o movimento de balanço dos braços.

[0010] Além disso, quando um usuário está praticando atividades que incluem múltiplos tipos de movimentos, frequentemente há uma necessidade de classificar os tipos de movimentos. Por exemplo, quando executa nados de percurso completo, o usuário pode alternar entre dois tipos de movimentos: nado e virada. Como outro exemplo, na prática de corrida, o usuário pode alternar entre correr e andar. Saber qual o tipo de movimento um usuário está executando é útil em muitas aplicações, inclusive para estimar seu gasto de energia. Consequentemente, é desejável fornecer métodos e sistemas para determinar os tipos de movimentos de um usuário.

[0011] Em geral, existem quatro estilos de natação comuns: borboleta, livre, peito e costas. Quando está nadando, um usuário pode executar qualquer um dos diferentes estilos de natação e mudar o estilo no decorrer da sessão de natação. Saber qual o tipo de estilo de natação um usuário está executando é útil em muitas aplicações, como estimar o gasto de energia de um usuário, contar o número de braçadas, contar o número de voltas e calibrar a distância. Consequentemente, é desejável fornecer métodos e sistemas para classificar o estilo de braçadas de nado.

[0012] No entanto, a classificação de diferentes estilos de braçada de nado é uma tarefa difícil sem a divisão dos estilos em fases individuais comuns (por exemplo, deslizamento, puxada, transição e recuperação). Saber qual a fase de braçada um usuário está executando não só ajuda na identificação do estilo de braçadas de nado, mas também é útil para a detecção da virada, a contagem de voltas, a contagem de braçadas, a detecção de "nadando" versus "não nadando", e monitorar/medir a "excelência da braçada" comparando a braçada do usuário com um conjunto de parâmetros de fase ideais. Consequentemente, é desejável fornecer métodos e sistemas para determinar a fase de braçada.

[0013] Quando um usuário está nadando, muitas vezes é necessário determinar a consistência dos movimentos dos braços do usuário, ou as órbitas. Um exemplo de um movimento a ser rastreado é o movimento de braçada do usuário. Por exemplo, em uma situação ideal, um indivíduo executando o nado livre deve executar réplicas quase exatas dos movimentos de braçada. Na prática, entretanto, a capacidade de um indivíduo de repetir exatamente um movimento pode ser afetada por muitos fatores. Portanto, uma medida da consistência das órbitas das braçadas de um usuário pode afetar a habilidade, eficiência, fadiga e/ou de saúde do usuário (por exemplo, a incapacidade para repetir movimentos pode ser um sinal de doença ou lesão). Consequentemente, é desejável fornecer métodos e sistemas para determinar a consistência das órbitas das braçadas de um usuário em uma sessão de natação.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0014] A presente invenção refere-se a um método para melhorar a exatidão de um dispositivo para ser usado junto ao corpo e ao mesmo tempo determinar o movimento do braço de um usuário. Em algumas modalidades, o método compreende: receber, através de um circuito de processador de um dispositivo para ser usado junto ao corpo, dados de movimento de um ou mais sensores de movimento do dispositivo para ser usado junto ao corpo, sendo que os um ou mais sensores de movimento compreendem pelo menos um dentre um acelerômetro ou um giroscópio; determinar, através do circuito de processador com o uso dos dados de movimento, dados rotacionais expressos em um primeiro referencial (sistema de coordenadas de referência) com base nos dados de movimento; determinar, através do circuito de processador, um comprimento de braço de momento com base nos dados rotacionais; comparar, através do circuito de processador, o comprimento do braço de momento com um comprimento-limite; determinar, através do circuito de processador, que o movimento do braço do usuário é um movimento de braçada genuíno com base na comparação do comprimento do braço de momento com o comprimento-limite; calcular, através do circuito de processador, ao menos um dentre uma métrica de natação ou um gasto de energia do usuário em resposta à determinação de que o movimento do braço do usuário é um movimento de braçada, sendo que a métrica de natação compreende ao menos uma dentre viradas, respirações, voltas, braçadas ou estilos de natação; e apresentar, através do circuito de processador, ao menos um dentre a métrica de natação ou o gasto de energia do usuário. Em algumas modalidades, um primeiro referencial pode ser um referencial fixado ao corpo (BF) em relação ao dispositivo de usuário. Em algumas modalidades, o método pode incluir a resolução de uma equação de quadrados mínimos.

[0015] A presente descriçãoinvenção refere-se também a um método para melhorar a exatidão de um dispositivo para ser usado junto ao corpo e ao mesmo tempo determinar que um usuário está nadando. Em algumas modalidades, o método pode incluir: receber, através de um circuito de processador de um dispositivo para ser usado junto ao corpo, um conjunto de dados de treinamento do usuário; receber, através do circuito de processador, dados de movimento de um ou mais sensores de movimento do dispositivo para ser usado junto ao corpo, sendo que os um ou mais sensores de movimento compreendem ao menos um dentre um acelerômetro ou um giroscópio; determinar, através do circuito de processador, um ângulo de guinada do usuário com base nos dados de movimento; recuperar, através do circuito de processador, um valor da razão de probabilidade correspondente ao ângulo de guinada; e comparar, através do circuito de processador, o valor da razão de probabilidade com um valor-limite; determinar, através do circuito de processador, que o usuário está nadando com base na comparação do valor da razão de probabilidade com o valor-limite; calcular, através do circuito de processador, ao menos um dentre uma métrica de natação ou um gasto de energia do usuário em resposta à determinação de que o usuário está nadando, sendo que a métrica de natação compreende ao menos uma dentre viradas, respirações, voltas, braçadas ou estilos de natação; e apresentar, através do circuito de processador, ao menos um dentre a métrica de natação ou o gasto de energia do usuário.

[0016] A presente descriçãoinvenção refere-se a também a um método para melhorar a exatidão de um dispositivo para ser usado junto ao corpo e ao mesmo tempo classificar um estilo de braçadas de nado do usuário. Em algumas modalidades, o método pode incluir: receber, através de um circuito de processador de um dispositivo para ser usado junto ao corpo, dados de movimento de um ou mais sensores de movimento do dispositivo para ser usado junto ao corpo, sendo que os um ou mais sensores de movimento compreendem pelo menos um dentre um acelerômetro ou um giroscópio; calcular, através do circuito de processador, um período fundamental com base nos dados de movimento recebidos; determinar, através do circuito de processador, dados rotacionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo, sendo que os dados rotacionais são expressos em um referencial; extrair, através do circuito de processador, uma ou mais características dos dados rotacionais; determinar, através do circuito de processador, o estilo de braçadas de nado do usuário com base nas ou mais características; e apresentar, através do circuito de processador, o estilo de braçadas de nado determinado. Em algumas modalidades, o referencial pode ser um referencial fixado ao corpo em relação ao dispositivo para ser usado junto ao corpo. Em algumas modalidades, o referencial pode ser um referencial inercial.

[0017] Em algumas modalidades, as uma ou mais características compreendem ao menos uma dentre: uma orientação média da coroa do dispositivo para ser usado junto ao corpo, uma correlação entre as rotações do braço e do pulso do usuário, ou uma contribuição de rotação em torno de uma coroa do dispositivo para ser usado junto ao corpo para uma velocidade angular total. Em algumas modalidades, as uma ou mais características compreendem ao menos um dentre: uma rotação relativa do braço em torno da pulseira do dispositivo para ser usado junto ao corpo durante uma fase de puxada, um braço de momento do usuário, uma razão entre a aceleração z e a rotação y, uma coroa de gravidade média ponderada por aceleração, uma correlação entre uma orientação de topo da pulseira do dispositivo para ser usado junto ao corpo e a rotação em torno da pulseira do dispositivo para ser usado junto ao corpo, um valor quadrático médio (RMS) de uma rotação da coroa, uma rotação mínima em torno da coroa do dispositivo para ser usado junto ao corpo, uma rotação máxima em torno da pulseira do dispositivo para ser usado junto ao corpo, ou uma rotação máxima de x em relação a y.

[0018] A presente descriçãoinvenção refere-se, ainda, a um método para melhorar a exatidão de um dispositivo para ser usado junto ao corpo e ao mesmo tempo determinar as fases das braçadas de nado do usuário. Em algumas modalidades, o método pode incluir: receber, através de um circuito de processador de um dispositivo para ser usado junto ao corpo, dados de movimento de um ou mais sensores de movimento do dispositivo para ser usado junto ao corpo, sendo que os um ou mais sensores de movimento compreendem pelo menos um dentre um acelerômetro ou um giroscópio; determinar, através do circuito de processador com o uso dos dados de movimento, um primeiro conjunto de dados rotacionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo, sendo que o primeiro conjunto de dados rotacionais é expresso em um primeiro referencial; converter, através do circuito de processador, o primeiro conjunto de dados rotacionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo em um segundo conjunto de dados rotacionais expresso em um segundo referencial; determinar, através do circuito de processador, uma fase de deslizamento do movimento de braçada de um usuário com base no segundo conjunto de dados rotacionais; determinar, através do circuito de processador, uma fase de transição do movimento de braçada do usuário com base no segundo conjunto de dados rotacionais; determinar, através do circuito de processador, uma fase de puxada e uma fase de recuperação do movimento de braçada do usuário com base na fase de deslizamento e na fase de transição determinadas; calcular, através do circuito de processador, uma ou mais métricas de natação do usuário com base nas fases determinadas de deslizamento, transição, puxada e recuperação do movimento de braçada do usuário, sendo que as uma ou mais métricas de natação compreendem ao menos uma dentre viradas, respirações, voltas, braçadas ou estilos de natação; e apresentar as uma ou mais métricas de natação do usuário calculadas. Em algumas modalidades, um primeiro referencial pode ser um referencial fixado ao corpo em relação ao dispositivo para ser usado junto ao corpo. Em algumas modalidades, o segundo *quadro referencial pode ser um referencial inercial.

[0019] A presente invenção refere-se também a um método para melhorar a exatidão de um dispositivo para ser usado junto ao corpo e ao mesmo tempo determinar a consistência das órbitas das braçadas de um usuário. Em algumas modalidades, o método pode incluir: receber, através de um circuito de processador de um dispositivo para ser usado junto ao corpo, dados de movimento de um ou mais sensores de movimento do dispositivo para ser usado junto ao corpo, sendo que os um ou mais sensores de movimento compreendem pelo menos um dentre um acelerômetro ou um giroscópio; determinar, através do circuito de processador com o uso dos dados de movimento, dados rotacionais do dispositivo de usuário, sendo que os dados rotacionais são expressos em um referencial; determinar, através do circuito de processador, uma primeira direção ao longo da qual os dados rotacionais têm a menor variância em um primeiro período decorrido; determinar, através do circuito de processador, uma segunda direção ao longo da qual os dados rotacionais têm a menor variância em um segundo período decorrido; determinar, através do circuito de processador, uma diferença entre a primeira direção e a segunda direção; determinar, através do circuito de processador, uma consistência das órbitas das braçadas do usuário com base na diferença entre a primeira direção e a segunda direção; e apresentar, através do circuito de processador, a consistência determinada das órbitas das braçadas. Em algumas modalidades, o referencial pode ser um referencial fixado ao corpo em relação ao dispositivo de usuário. Em algumas modalidades, o referencial pode ser um referencial inercial.

[0020] Em algumas modalidades, o método pode incluir a determinação de um eixo geométrico de rotação. Em algumas modalidades, o primeiro período decorrido pode ser substancialmente 10 segundos. Em algumas modalidades, o segundo período decorrido pode ser substancialmente 3 minutos.

[0021] A presente descriçãoinvenção refere-se também a um método para melhorar a exatidão de um dispositivo para ser usado junto ao corpo e ao mesmo tempo determinar a consistência das órbitas das braçadas de um usuário. Em algumas modalidades, o método pode incluir: receber, através de um circuito de processador de um dispositivo para ser usado junto ao corpo, dados de movimento de um ou mais sensores de movimento do dispositivo para ser usado junto ao corpo, sendo que os um ou mais sensores de movimento compreendem pelo menos um dentre um acelerômetro ou um giroscópio; determinar, através do circuito de processador com o uso dos dados de movimento, dados rotacionais expressos em um referencial; determinar, através do circuito de processador, um histograma da órbita das braçadas do usuário com o uso dos dados rotacionais; determinar, através do processador, um nível de entropia com base no histograma; determinar, através do circuito de processador, um nível de consistência das órbitas do usuário com base no nível de entropia determinado; e apresentar, através do circuito de processador, o nível de consistência das órbitas determinado do usuário. Em algumas modalidades, o referencial pode ser um referencial fixado ao corpo em relação ao dispositivo de usuário. Em algumas modalidades, o referencial pode ser um referencial inercial.

[0022] Outras características e vantagens se tornarão evidentes a partir da descrição detalhada a seguir e dos desenhos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0023] Vários objetivos, recursos e vantagens da presente descrição podem ser mais completamente entendidos com referência à descrição detalhada apresentada a seguir da presente descrição quando considerada em conexão com os desenhos em anexo, nos quais números de referência similares identificam elementos similares.

[0024] A Figura 1 ilustra um dispositivo para ser usado junto ao corpo (ou um "dispositivo de usuário"), de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0025] A Figura 2 é um diagrama de blocos de um dispositivo para ser usado junto ao corpo de acordo com uma modalidade da presente descrição.

[0026] A Figura 3 ilustra um dispositivo complementar, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0027] As Figuras 4A a 4D ilustram exemplos de um referencial fixado ao corpo, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0028] A Figura 5 ilustra um conjunto de dados rotacionais de um dispositivo para ser usado junto ao corpo em um referencial fixado ao corpo, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0029] A Figura 6 ilustra um exemplo de um referencial inercial, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0030] As Figuras de 7A a 7D ilustram exemplos de um referencial inercial, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0031] A Figura 8 ilustra um conjunto de dados rotacionais de um dispositivo para ser usado junto ao corpo em um referencial inercial, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0032] A Figura 9 ilustra um método para determinar uma direção de gravidade, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0033] A Figura 10 ilustra um método para determinar uma direção de gravidade, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0034] A Figura 11 ilustra um método para determinar o braço de momento de um usuário, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0035] A Figura 12 ilustra um exemplo de um comprimento de braço de momento, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0036] A Figura 13 ilustra dados de movimento de um dispositivo para ser usado junto ao corpo em um referencial fixado ao corpo, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0037] As Figuras 14A e 14B ilustram exemplos de cálculos de braço de momento, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0038] A Figura 15 ilustra um método de classificação dos tipos de movimentos de um usuário durante o nado, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0039] As Figuras 16A e 16B ilustram um exemplo de classificação dos tipos de movimentos de um usuário, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0040] A Figura 17 ilustra um método para receber informações de movimento de um ou mais sensores de um dispositivo para ser usado junto ao corpo, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0041] A Figura 18 ilustra ângulos de guinada de um usuário durante o nado, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0042] A Figura 19 ilustra um método de classificação dos estilos de natação de um usuário, durante o nado, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0043] A Figura 20 ilustra um exemplo de classificação de um estilo de braçadas de nado de um usuário, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0044] A Figura 21 ilustra um exemplo de classificação de um estilo de braçadas de nado de um usuário, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0045] A Figura 22 ilustra um exemplo de classificação de um estilo de braçadas de nado de um usuário, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0046] A Figura 23 ilustra um exemplo de classificação de um estilo de braçadas de nado de um usuário, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0047] A Figura 24 ilustra um exemplo de classificação de um estilo de braçadas de nado de um usuário, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0048] A Figura 25 ilustra um exemplo de classificação de um estilo de braçadas de nado de um usuário, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0049] A Figura 26 ilustra um exemplo de classificação de um estilo de braçadas de nado de um usuário, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0050] A Figura 27 ilustra um exemplo de classificação de um estilo de braçadas de nado de um usuário, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0051] A Figura 28 ilustra um exemplo de classificação de um estilo de braçadas de nado de um usuário, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0052] As Figuras 29A e 29B ilustram diferentes fases de braçada de diferentes estilos de natação, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0053] A Figura 30 ilustra um método para determinar a fase de braçada de um usuário, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0054] As Figuras de 31A a 31D ilustram gráficos que identificam diferentes fases de braçada, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0055] As Figuras 32A e 32B ilustram um exemplo de classificação dos tipos de movimentos de um usuário, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0056] A Figura 33 ilustra um processo para determinar a consistência das órbitas das braçadas de um usuário durante uma sessão de natação, de acordo com algumas modalidades da presente descrição ilustra um dispositivo para ser usado junto ao corpo no pulso de ângulo, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0057] A Figura 34 ilustra uma órbita da braçada de um usuário, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0058] A Figura 35 ilustra as órbitas das braçadas de um usuário, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0059] A Figura 36 ilustra as diferenças de percurso entre a direção do eixo geométrico de rotação das órbitas de braçadas curtas do usuário e a direção do eixo geométrico de rotação das órbitas de braçadas longas/médias do usuário em diferentes pontos de amostragem, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0060] A Figura 37 ilustra um processo para determinar a consistência das órbitas das braçadas de um usuário durante uma sessão de natação, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

[0061] A Figura 38 ilustra um mapa de calor das órbitas das braçadas de um usuário, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0062] Na descrição a seguir, são apresentados numerosos detalhes específicos acerca dos sistemas, métodos e mídias da presente descrição e do ambiente nos quais tais sistemas, métodos e mídias podem operar, etc., a fim de fornecer um entendimento completo da presente descrição. Ficará evidente para o versado na técnica, entretanto, que a presente descrição pode ser praticada sem esses detalhes específicos, e que certas características, que são bem conhecidas na técnica, não são descritas em detalhes visando evitar complicação do entendimento da presente descrição. Além disso, deve- se compreender que os exemplos fornecidos abaixo são exemplificadores, e que a presente invenção contempla que existem outros sistemas, métodos e mídias que se enquadram no escopo da presente descrição.

[0063] A presente revelação descreve um dispositivo para ser usado junto ao corpo que pode ser configurado para determinar a extensão de braço do usuário durante suas atividades. O dispositivo para ser usado junto ao corpo pode incluir um ou mais sensores de movimento para coletar dados sobre a posição e orientação espacial do dispositivo para ser usado junto ao corpo e rastrear alterações na posição e orientação do dispositivo ao longo do tempo. Como um usuário pode usar o dispositivo para ser usado junto ao corpo, as informações de movimento podem fornecer informações sobre os movimentos do usuário. Por exemplo, quando um usuário está nadando, seus braços tipicamente se movimentam ao longo de uma trajetória específica e em uma frequência particular. Se o usuário usar em seu pulso o dispositivo para ser usado junto ao corpo, o dispositivo poderá inferir que o usuário está nadando em um determinado estilo ao detectar a maneira como o braço do usuário se move em uma certa trajetória. Quando o usuário está nadando, existe um movimento razoavelmente periódico do braço/pulso do usuário que pode ser rastreado por um dispositivo para ser usado junto ao corpo.

[0064] A Figura 1 mostra um exemplo de um dispositivo para ser usado junto ao corpo (ou um "dispositivo de usuário") 100, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Em algumas modalidades, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode ser qualquer dispositivo para ser usado junto ao corpo, como um relógio e/ou uma pulseira de rastreamento de condição física configurada para ser usada em torno do pulso de um indivíduo.

[0065] A Figura 2 representa um diagrama de blocos de componentes exemplificadores que podem ser encontrados dentro do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Em algumas modalidades, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode incluir um processador principal 210 (ou "processador de aplicação"), um coprocessador de movimento 215, uma memória 220, um ou mais sensores de movimento 240, um monitor ou tela 270, uma interface 280 e um sensor de frequência cardíaca 290. O dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode incluir módulos adicionais, menos módulos, ou qualquer outra combinação adequada de módulos que realizam qualquer operação adequada ou combinação de operações.

[0066] Em algumas modalidades, o processador principal 210 pode incluir um ou mais núcleos e pode acomodar um ou mais "threads" para executar várias aplicações e módulos. O software pode ser executado no processador principal 210 capaz de executar instruções de computador ou código de computador. O processador principal 210 também pode ser implementado em hardware com o uso de um circuito integrado para aplicação específica (ASIC), matriz lógica programável (PLA), matriz de portas programável em campo (FPGA), ou qualquer outro circuito integrado.

[0067] Em algumas modalidades, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 inclui também um coprocessador de movimento 215 que pode consumir menos energia que o processador principal 210. Enquanto o processador principal 210 pode ser configurado para cálculos e comunicações de propósito geral, o coprocessador de movimento 215 pode ser configurado para executar um conjunto relativamente limitado de tarefas, como receber e processar dados do sensor de movimento 240, do sensor de frequência cardíaca 290 e de outros módulos dentro do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100. Em muitas modalidades, o processador principal 210 pode ser desligado em certas ocasiões para conservar energia, enquanto o coprocessador de movimento 215 permanece ligado. Dessa forma, o coprocessador de movimento 215 é às vezes chamado de processador "always on" (sempre ligado) (AOP). O coprocessador de movimento 215 pode controlar quando o processador principal 210 é ligado ou desligado.

[0068] A memória 220 pode ser uma mídia não transitória legível por computador, memória flash, uma unidade de disco magnético, uma unidade óptica, uma memória só de leitura programável (PROM), uma memória só de leitura (ROM), ou qualquer outra memória ou combinação de memórias. A memória 220 pode incluir um ou mais módulos 230.

[0069] O processador principal 210 ou o coprocessador de movimento 215 pode ser configurado para executar o módulo 230 armazenado na memória 220 que é configurado para fazer com que o processador principal 210 ou o coprocessador de movimento 215 execute várias etapas que são discutidas ao longo de toda esta descrição, como, por exemplo, os métodos descritos em conexão com a Figura 4, a Figura 11 e a Figura 12.

[0070] Em algumas modalidades, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode incluir um ou mais sensores de movimento 240. Por exemplo, os sensores de movimento 240 podem incluir um giroscópio 250 e um acelerômetro 260. Em algumas modalidades, o acelerômetro 260 pode ser um acelerômetro de três eixos geométricos que mede a aceleração linear em até três dimensões (por exemplo, eixo geométrico x, eixo geométrico y e eixo geométrico z). Em algumas modalidades, o giroscópio 250 pode ser um giroscópio de três eixos geométricos que mede dados rotacionais, como movimento giratório e/ou velocidade angular, em até três dimensões (por exemplo, guinada ("yaw", ou movimento para a direita ou esquerda), arfagem ("pitch", ou movimento de inclinação para cima ou para baixo) e rolamento ("roll", ou movimento giratório ao longo do eixo longitudinal do corpo,). Em algumas modalidades, o acelerômetro 260 pode ser um acelerômetro de sistema microeletromecânico (MEMS), e o giroscópio 250 pode ser um giroscópio MEMS. O processador principal 210 ou o coprocessador de movimento 215 do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode receber informações de movimento de um ou mais sensores de movimento 240 para rastrear informações de aceleração, rotação, posição ou orientação do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 em seis graus de liberdade no espaço tridimensional.

[0071] Em algumas modalidades, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode incluir outros tipos de sensores em adição ao acelerômetro e giroscópio 250 260. Por exemplo, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode incluir um altímetro ou barômetro, ou outros tipos de sensores de localização, como um sensor de GPS. O dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 também pode incluir um monitor 270. O monitor 270 pode ser uma tela, como uma tela sensível ao toque cristalina (por exemplo, safira) ou de vidro, configurada para fornecer saída ao usuário, bem como receber dados de entrada do usuário por toque. Por exemplo, o monitor 270 pode ser configurado para exibir uma frequência cardíaca atual ou gasto diário médio de energia. O monitor 270 pode receber dados de entrada do usuário para selecionar, por exemplo, quais informações devem ser exibidas, ou se o usuário está iniciando uma atividade física (por exemplo, iniciando uma sessão) ou terminando uma atividade física (por exemplo, terminando uma sessão), como uma sessão de natação, uma sessão de levantamento de peso, uma sessão de caminhada ou uma sessão de ciclismo. Em algumas modalidades, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode apresentar saída ao usuário de outras maneiras, como ao produzir som com um alto-falante (não mostrado), e o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode receber dados de entrada do usuário de outras formas, como ao receber comandos de voz através de um microfone (não mostrado).

[0072] Em algumas modalidades, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode se comunicar com dispositivos externos através de uma interface 280, que inclui uma configuração para apresentar saída para um usuário ou receber dados de entrada de um usuário. A interface 280 pode ser uma interface sem fio. A interface sem fio pode ser uma interface de padrão Bluetooth (IEEE 802,15), como Bluetooth v4.0, também conhecido como "Bluetooth de baixa energia". Em outras modalidades, a interface pode operar de acordo com um protocolo de rede de telefonia celular, como a rede de evolução de longo prazo (LTE) ou um protocolo Wi-Fi (IEEE 802.11). Em outras modalidades, a interface 280 pode incluir interfaces com fio, como um conector de fone de ouvido ou conector de barramento (por exemplo, Lightning, Thunderbolt, USB, etc.).

[0073] O dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode medir uma frequência cardíaca atual do indivíduo a partir do sensor de frequência cardíaca 290. O sensor de frequência cardíaca 290 também pode ser configurado para determinar um nível de confiança indicando uma probabilidade relativa de uma exatidão de uma dada medição da frequência cardíaca. Em outras modalidades, pode ser usado um monitor de frequência cardíaca tradicional que pode se comunicar com o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 através de um método de comunicação de campo próximo (por exemplo, Bluetooth).

[0074] O dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode ser configurado para se comunicar com um dispositivo complementar 300 (Figura 3), como um smartphone, conforme descrito em mais detalhes na presente invenção. Em algumas modalidades, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode ser configurado para se comunicar com outros dispositivos externos, como um notebook ou computador de mesa, tablet, fones de ouvido, headset Bluetooth, etc.

[0075] Os módulos descritos acima são exemplos, e as modalidades do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 podem incluir outros módulos não mostrados. Por exemplo, algumas modalidades do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 podem incluir uma bateria recarregável (por exemplo, uma bateria de íons de lítio), um microfone ou uma matriz de microfones, uma ou mais câmeras, um invólucro ou revestimento resistente à água, etc. Em algumas modalidades, todos os módulos dentro do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 podem ser acoplados eletricamente e/ou mecanicamente uns aos outros. Em algumas modalidades, o processador principal 210 pode coordenar a comunicação entre cada módulo.

[0076] A Figura 3 ilustra um exemplo de um dispositivo complementar 300, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. O dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode ser configurado para se comunicar com o dispositivo complementar 300 através de um canal de comunicação com fio ou sem fio (por exemplo, Bluetooth, Wi-Fi, etc.). Em algumas modalidades, o dispositivo complementar 300 pode ser um smartphone, computador do tipo tablet, ou um dispositivo de computação portátil similar. O dispositivo complementar 300 pode ser carregado pelo usuário, armazenados no bolso do usuário, preso ao braço do usuário com uma braçadeira ou dispositivo similar, colocado em um dispositivo de montagem, ou de outro modo posicionado dentro da na faixa de comunicável do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100.

[0077] Em algumas modalidades, o dispositivo complementar 300 pode incluir uma variedade de sensores, como sensores de localização e de movimento (não mostrados). Quando o dispositivo complementar 300 está disponível para comunicação com o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode receber dados adicionais do dispositivo complementar 300 para melhorar ou complementar seus processos de calibração ou calorimetria. Por exemplo, em algumas modalidades, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode não incluir um sensor de GPS, ao contrário de uma modalidade alternativa na qual o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode incluir um sensor de GPS. No caso no qual o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode não incluir um sensor de GPS, um sensor de GPS do dispositivo complementar 300 pode coletar informações de localização de GPS, e o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode receber do dispositivo complementar 300 as informações de localização de GPS através da interface 280 (Figura 2).

[0078] Em outro exemplo, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode não incluir um altímetro ou barômetro, ao contrário de uma modalidade alternativa na qual o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode incluir um altímetro ou um barômetro. No caso no qual o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode não incluir um altímetro ou barômetro, um altímetro ou barômetro do dispositivo complementar 300 pode coletar informações de altitude ou altitude relativa, e o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode receber do dispositivo complementar 300 as informações de altitude ou de altitude relativa através da interface 280 (Figura 2).

[0079] Em outro exemplo, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode receber do dispositivo complementar 300 informações de movimento. O dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode comparar as informações de movimento do dispositivo complementar 300 com as informações de movimento de um ou mais sensores de movimento 240 do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100. As informações de movimento, como dados do acelerômetro 260 e/ou do giroscópio 250, podem ser filtradas (por exemplo, através de um filtro passa-alta, um filtro passa-baixa, um filtro de passagem de banda ou filtro corta-banda) para melhorar a qualidade das informações de movimento. Por exemplo, um filtro passa-baixa pode ser usado para remover algum ruído ambiente.

[0080] O dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode usar as informações de movimento detectadas e coletadas para prever uma atividade do usuário. Exemplos de atividades podem incluir, mas não se limitam a, caminhada, corrida, ciclismo, natação, levantamento de peso etc. O dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 também pode ser capaz de prever ou de outro modo detectar quando um usuário é sedentário (por exemplo, dormindo, sentado, parado em pé, dirigindo ou de outro modo controlando um veículo, etc.). O dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode usar uma variedade de informações de movimento, incluindo, em algumas modalidades, informações de movimento fornecidas por um dispositivo complementar. O dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode usar uma variedade de regras heurísticas, algoritmos, ou outras técnicas para prever a atividade do usuário. O dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 também pode estimar um nível de confiança (por exemplo, probabilidade, grau de exatidão, etc.) associado a uma predição específica (por exemplo, 90% de probabilidade de que o usuário esteja nadando) ou predições (por exemplo, 60% de probabilidade de que o usuário esteja nadando e 40% de probabilidade de que o usuário esteja executando uma atividade que não seja natação).

[0082] Há vários referenciais que são úteis para serem considerados na caracterização do movimento de um dispositivo, por exemplo, um referencial fixado ao corpo e um referencial inercial. A mudança entre esses referenciais pode ser feita executando-se uma rotação, ou uma série de rotações. Como a maioria dos dados que estão sendo coletados pelos sensores de movimento está no referencial fixado ao corpo, para que os dados sejam usados para contar braçadas, esses dados são primeiramente convertidos do referencial fixado ao corpo para o referencial inercial.

[0083] A Figura 4A ilustra um exemplo de um referencial fixado ao corpo 400, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Na Figura 4A, os eixos geométricos de rotação do referencial fixado ao corpo 400 são relativos ao dispositivo para ser usado junto ao corpo 100. Por exemplo, o eixo geométrico z é perpendicular ao mostrador (face) 160 do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100. O eixo geométrico x e o eixo geométrico y podem ser escolhidos de modo relativamente arbitrário desde que os três eixos geométricos sejam perpendiculares entre si. Na Figura 4A, o eixo geométrico x é paralelo à direção apontada pela coroa 120 do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100, e o eixo geométrico y é paralelo à direção da pulseira 140 do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 (presumindo-se que a direção apontada pela coroa 120 do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 seja perpendicular à direção de pulseira 140 do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100).

[0084] As Figuras 4B a 4D ilustram exemplos para expressar uma ou mais orientações no referencial fixado ao corpo 400, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Na Figura 4B, uma orientação/direção 410 tem um ângulo (Φ) 402 em relação ao eixo geométrico x positivo, um ângulo (θ) 404 em relação ao eixo geométrico y positivo e um ângulo (^) 406 em relação ao eixo geométrico z positivo. A direção 410 pode ser expressa no referencial fixado ao corpo 400 como [cos(Φ), cos(θ), cos(^)], que é um exemplo/formato não limitador do primeiro conjunto de dados rotacionais tridimensionais. Por exemplo, a direção 420 na Figura 4B é paralela a e aponta na direção do eixo geométrico x positivo, e então o ângulo (Φ) entre a direção 420 e o eixo geométrico x positivo é 0 grau; o ângulo (θ) entre a direção 420 e o eixo geométrico y positivo é 90 graus; e o ângulo (^) entre a direção 420 e o eixo geométrico z positivo é 90 graus. Portanto, a direção 420 pode ser expressa como [cos(0), cos(90), cos(90)], que é [1, 0, 0]. Como outro exemplo, a direção 430 na Figura 4B é paralela a e aponta na direção do eixo geométrico z positivo, e então o ângulo (Φ) entre a direção 430 e o eixo geométrico x positivo é 90 graus; o ângulo (θ) entre a direção 430 e o eixo geométrico y positivo é 90 graus; e o ângulo (^) entre a direção 430 e o eixo geométrico z positivo é 0 grau. Portanto, a direção 430 pode ser expressa como [cos(90), cos(90), cos(0)], que é [0, 0, 1]. Como ainda outro exemplo, a direção 440 representa a direção da gravidade na Figura 4B e é paralela a e aponta na direção do eixo geométrico y negativo, e então o ângulo (Φ) entre a direção 440 e o eixo geométrico x positivo é 90 graus; o ângulo (θ) entre a direção 440 e o eixo geométrico y positivo é 180 graus; e o ângulo (^) entre a direção 440 e o eixo geométrico z positivo é 90 graus. Portanto, a direção 440 pode ser expressa como [cos(90), cos(180), cos(90)], que é [0, -1, 0].

[0085] Na Figura 4C, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 é mantido verticalmente. Conforme discutido anteriormente, o eixo geométrico x é paralelo à direção apontada pela coroa 120, o eixo geométrico y é paralelo à pulseira 140 e o eixo geométrico z é perpendicular ao mostrador 160. A direção 450 na Figura 4C representa a direção apontada pela coroa 120, e então o ângulo (Φ) entre a direção 450 e o eixo geométrico x positivo é 0 grau; o ângulo (θ) entre a direção 450 e o eixo geométrico y positivo é 90 graus; e o ângulo (^) entre a direção 450 e o eixo geométrico z positivo é 90 graus. Portanto, a direção 450 pode ser expressa como [cos(0), cos(90), cos(90)], que é [1, 0, 0]. Em outro exemplo, a direção 440 representa a direção da gravidade na Figura 4C e é paralela a e aponta na direção do eixo geométrico y negativo, e então o ângulo (Φ) entre a direção 440 e o eixo geométrico x positivo é 90 graus; o ângulo (θ) entre a direção 440 e o eixo geométrico y positivo é 180 graus; e o ângulo (^) entre a direção 440 e o eixo geométrico z positivo é 90 graus. Portanto, a direção 440 na Figura 4C pode ser expressa como [cos(90), cos(180), cos(90)], que é [0, -1, 0].

[0086] Na Figura 4D, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 é girado 45 graus em sentido horário em comparação com a Figura 4C. Conforme discutido anteriormente, o eixo geométrico x é paralelo à direção apontada pela coroa 120, o eixo geométrico y é paralelo à pulseira 140 e o eixo geométrico z é perpendicular ao mostrador 160. A direção 450 na Figura 4D representa a direção apontada pela coroa 120, e então o ângulo (Φ) entre a direção 450 e o eixo geométrico x positivo é 0 grau; o ângulo (θ) entre a direção 450 e o eixo geométrico y positivo é 90 graus; e o ângulo (^) entre a direção 450 e o eixo geométrico z positivo é 90 graus. Portanto, a direção 450 pode ser expressa como [cos(0), cos(90), cos(90)], que é [1, 0, 0]. Como outro exemplo, a direção 440 representa a direção da gravidade na Figura 4D. O ângulo (Φ) entre a direção 440 e o eixo geométrico x positivo é 45 graus; o ângulo (θ) entre a direção 440 e o eixo geométrico y positivo é 135 graus; e o ângulo (^) entre a direção 440 e o eixo geométrico z positivo é 90 graus. Portanto, a direção 440 na Figura 5D pode ser expressa como [cos(45), cos(135), cos(0)], que é [0,707, -0,707, 0].

[0087] Deve-se observar que a expressão da direção 450 é a mesma na Figura 4C e na Figura 4D, embora o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 tenha girado. Isso se deve ao fato de que o referencial fixado ao corpo 400 é sempre fixado em relação ao dispositivo para ser usado junto ao corpo 100. Como resultado, quando a posição de um dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 muda, os três eixos geométricos no referencial fixado ao corpo 400, bem como a direção 450, mudam também, embora a posição relativa entre a direção 450 e os três eixos geométricos permaneça a mesma. Por outro lado, embora a direção da gravidade 440 não mude em um sentido "absoluto", ela irá efetivamente mudar sua posição em relação ao dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 quando o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 mudar de posição. Portanto, a expressão da direção da gravidade 440 não permanece fixa no referencial fixado ao corpo 400 quando dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 muda de posição.

[0088] A Figura 5 ilustra um primeiro conjunto de dados rotacionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Especificamente, a Figura 5 ilustra uma estimativa da gravidade no referencial fixado ao corpo 400. O eixo geométrico x mostra o cos(Φ), onde Φ é o ângulo entre a gravidade e o eixo geométrico x positivo no referencial fixado ao corpo 400. O eixo geométrico y mostra o cos(θ), onde θ é o ângulo entre a gravidade e o eixo geométrico y positivo no referencial fixado ao corpo 400. O eixo geométrico z mostra o cos(^), onde 41 é o ângulo entre a gravidade e o eixo geométrico z positivo no referencial fixado ao corpo 400. Por exemplo, se em um dado momento o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 estiver voltado para cima em direção ao céu, e o mostrador estiver paralelo ao chão, então a direção da gravidade poderá ser expressa como [0, 0, -1]. Como outro exemplo, se a coroa estiver apontada em direção ao chão, então a direção da gravidade poderá ser expressa como [1, 0, 0]. A estimativa da gravidade no referencial fixado ao corpo pode ajudar a indicar quando o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 está executando um movimento de arfagem e/ou de rolamento. Por exemplo, conforme discutido acima, com o pulso do usuário em uma posição de modo que a coroa fique voltada para o chão, a direção da gravidade é [1, 0, 0]. Se o usuário executar um rolamento de seu pulso para cima por 90 graus, então o mostrador do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 estará voltado para cima em direção ao céu, e ficará então paralelo ao chão, e a direção da gravidade será então expressa como [0, 0, -1]. Se o usuário executar uma arfagem de seu pulso para cima por 90 graus, então a coroa do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 estará voltada para cima em direção ao céu, e a direção da gravidade será expressa como [-1, 0, 0]. Esses exemplos ilustram que a direção da gravidade no referencial fixado ao corpo 400 pode mudar em resposta ao movimento de arfagem e/ou de rolamento. Em algumas modalidades, a estimativa da gravidade no referencial fixado ao corpo 400 pode ser usada juntamente com o acelerômetro 260 para estimar a gravidade. Entretanto, a direção da gravidade no referencial fixado ao corpo 400 não muda em resposta ao movimento de guinada. Por exemplo, se o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 estiver voltado para cima em direção ao céu, e o mostrador estiver paralelo ao chão, então a direção da gravidade será expressa como [0, 0, -1]; posteriormente, se o usuário fizer um movimento de guinada ao longo do plano do horizonte, a direção da gravidade permanecerá [0, 0, -1]. Além disso, conforme discutido acima, como o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 gira na mesma quantidade que o referencial fixado ao corpo 400, as direções do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 e de componentes do mesmo são fixas. Por exemplo, independentemente de a coroa estar apontando para cima, em uma reta, ou para baixo, a direção da coroa é sempre expressa no referencial fixado ao corpo 400 como [1, 0, 0]. Portanto, em algumas modalidades, é mais adequado expressar as posições do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 em um referencial que não é fixado ao corpo para indicar mais prontamente os movimentos do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 em relação a referências externas.

[0089] A Figura 6 ilustra um referencial inercial 600, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Na Figura 6, o eixo geométrico z (ou o eixo geométrico de guinada) se baseia na direção da gravidade. O eixo geométrico x (ou o eixo geométrico de rolamento) e o eixo geométrico y (ou o eixo geométrico de arfagem) podem ser escolhidos de modo relativamente arbitrário desde que os três eixos geométricos sejam perpendiculares entre si.

[0090] As Figuras de 7A a 7D ilustram um exemplo de um referencial inercial 700, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. A Figura 7A representa um referencial inercial 700 em um contexto no qual um usuário está nadando. Na Figura 7A, o usuário usa o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100. Mas o eixo geométrico z (ou o eixo geométrico de guinada) na estrutura inercial de referência se baseia na direção da gravidade em vez de no próprio dispositivo para ser usado junto ao corpo. Além disso, presumindo-se que o usuário esteja executando nados de percurso completo, o eixo geométrico x (ou o eixo geométrico de rolamento) é substancialmente paralelo à direção das voltas (comprimento da piscina), e o eixo geométrico y (ou o eixo geométrico de arfagem) é perpendicular aos outros dois eixos geométricos. Em algumas modalidades, o eixo geométrico x (ou o eixo geométrico de rolamento) e o eixo geométrico y (ou o eixo geométrico de arfagem) podem ser escolhidos de modo relativamente arbitrário desde que os três eixos geométricos sejam perpendiculares entre si. Na Figura 7A, o eixo geométrico z também é chamado de eixo geométrico de guinada porque qualquer movimento de guinada gira em torno do eixo geométrico z. De modo similar, o eixo geométrico x também é chamado de eixo geométrico de rolamento porque qualquer movimento de rolamento gira em torno do eixo geométrico x. E o eixo geométrico y também é chamado de eixo geométrico de arfagem porque qualquer movimento de arfagem gira em torno do eixo geométrico y. Conhecendo-se a diferença entre os três eixos geométricos no referencial fixado ao corpo 400 e os três eixos geométricos no referencial inercial 700, os dados rotacionais expressos no referencial fixado ao corpo 400 podem ser convertidos nos dados rotacionais expressos no referencial inercial 700 com o uso de técnicas conhecidas pelos versados na técnica como a discutida no trabalho de Sabatini.

[0091] A Figura 7B ilustra que o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode fazer movimento giratório em relação à referencial inercial 700. Na Figura 7B, uma orientação/direção 710 tem um ângulo (Φ) 702 em relação ao eixo geométrico x positivo, um ângulo (θ) 704 em relação ao eixo geométrico y positivo e um ângulo (^) 706 em relação ao eixo geométrico z positivo. A direção 710 pode ser expressa no referencial fixado ao corpo 700 como [cos(Φ), cos(θ), cos(^)], que é um exemplo/formato não limitador do segundo conjunto de dados rotacionais.

[0092] As Figuras 7C e 7D ilustram como as mesmas orientações nas Figuras 4C e 4D podem ser expressas de maneira diferente no referencial inercial 700. Na Figura 7C, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 é mantido verticalmente, que é a mesma orientação que na Figura 4C. Conforme discutido anteriormente, o eixo geométrico z é baseado na gravidade no referencial inercial 700. Na Figura 7C, o eixo geométrico z positivo é escolhido como a posição oposta direta da gravidade, o eixo geométrico x é perpendicular ao eixo geométrico z e aponta para a direita horizontalmente, e o eixo geométrico y é perpendicular ao eixo geométrico x e ao eixo geométrico y e aponta "para fora" da Figura 7C. A direção 450 na Figura 7C representa a direção apontada pela coroa 120, e então o ângulo (Φ) entre a direção 450 e o eixo geométrico x positivo é 0 grau; o ângulo (θ) entre a direção 450 e o eixo geométrico y positivo é 90 graus; e o ângulo (^) entre a direção 450 e o eixo geométrico z positivo é 90 graus. Portanto, a direção 450 pode ser expressa como [cos(0), cos(90), cos(90)], que é [1, 0, 0]. Como outro exemplo, a direção 440 representa a direção da gravidade na Figura 7C e é paralela a e aponta na direção do eixo geométrico z negativo, e então o ângulo (Φ) entre a direção 440 e o eixo geométrico x positivo é 90 graus; o ângulo (θ) entre a direção 440 e o eixo geométrico y positivo é 90 graus; e o ângulo (^) entre a direção 440 e o eixo geométrico z positivo é 180 graus. Portanto, a direção 440 na Figura 7C pode ser expressa como [cos(90), cos(90), cos(180)], que é [0, 0, -1].

[0093] Na Figura 7D, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 é girado 45 graus em sentido horário em comparação com a Figura 7C. Devido ao fato de se basearem na gravidade, os três eixos geométricos podem permanecer os mesmos que os da Figura 7C. A direção 450 na Figura 7D representa a direção apontada pela coroa 120, e o ângulo (Φ) entre a direção 450 e o eixo geométrico x positivo é 45 graus; o ângulo (θ) entre a direção 450 e o eixo geométrico y positivo é 90 graus; e o ângulo (^) entre a direção 450 e o eixo geométrico z positivo é 135 graus. Portanto, a direção 450 pode ser expressa como [cos(45), cos(90), cos(135)], que é [0,707, 0, -0,707]. Como outro exemplo, a direção 440 representa a direção da gravidade na Figura 7D. O ângulo (Φ) entre a direção 440 e o eixo geométrico x positivo é 90 graus; o ângulo (θ) entre a direção 440 e o eixo geométrico y positivo é 90 graus; e o ângulo (^) entre a direção 440 e o eixo geométrico z positivo é 180 graus. Portanto, a direção 440 na Figura 7D pode ser expressa como [cos(90), cos(90), cos(180)], que é [0, 0, -1].

[0094] Deve-se observar que a expressão da direção da gravidade 440 é a mesma na Figura 7C e na Figura 7D, embora o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 tenha girado. Isso ocorre porque o referencial inercial 700 é sempre fixo em relação à gravidade. Como resultado, quando a posição do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 muda, os três eixos geométricos no referencial inercial 700 não se movem de acordo. Por outro lado, a direção 450 se move em relação aos três eixos geométricos, de modo que a expressão da direção 450 pode ser alterada no referencial inercial 400, embora ela seja fixa no referencial fixado ao corpo 400.

[0095] A Figura 8 ilustra um primeiro conjunto de dados rotacionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Especificamente, a Figura 8 ilustra uma estimativa da direção da coroa na estrutura de referência inercial 700 enquanto o usuário executa nados de percurso completo. O eixo geométrico x mostra o cos(Φ), onde Φ é o ângulo entre a direção da coroa e o eixo geométrico x positivo no referencial inercial 700. O eixo geométrico y mostra o cos(θ), onde θ é o ângulo entre a direção da coroa e o eixo geométrico y positivo no referencial inercial 700. O eixo geométrico z mostra o cos(^), onde 41 é o ângulo entre a direção da coroa e o eixo geométrico z positivo no referencial inercial 700. Por exemplo, se em um dado momento o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 estiver voltado para cima em direção ao céu, o mostrador for paralelo ao chão e a coroa estiver na direção do eixo geométrico x positivo, então a direção da coroa poderá ser expressa como [1, 0, 0]; se dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 estiver realizando um movimento de guinada, e a coroa estiver na direção do eixo geométrico x negativo, então a direção da coroa poderá ser expressa como [-1, 0, 0]. Como outro exemplo, se a coroa estiver apontada em direção ao chão, então a direção da coroa poderá ser expressa como [0, 0,1]. Os dados rotacionais na Figura 8 são genericamente divididos em dois agrupamentos, 802 e 804, pois toda vez que o usuário executa uma virada, o ângulo Φ entre a direção da coroa e o eixo geométrico x positivo no referencial inercial 700 muda substancialmente em torno de 180 graus. Portanto, os dados rotacionais expressos na Figura 8 podem indicar que o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 é submetido a uma mudança uniforme na direção quando os dados são passados do agrupamento 802 para o 804, ou vice-versa.

[0096] A Figura 9 mostra um método 900 para determinar uma direção de gravidade, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Conhecer a direção da gravidade é importante para determinar um referencial para obter informações de movimento, como dados rotacionais, do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100. Em algumas modalidades, o método 900 pode ser modificado mediante, por exemplo, a combinação, divisão, rearranjo, alteração, adição e/ou remoção de etapas. O método de determinação de direção de gravidade 900 pode começar na etapa 910.

[0097] Na etapa 910, as informações de movimento podem ser recebidas dos um ou mais sensores de movimento 240 em um dispositivo para ser usado junto ao corpo (por exemplo, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100) de um usuário. Em algumas modalidades, as informações de movimento podem incluir informações rotacionais tridimensionais recebidas de um ou mais sensores 240, como um giroscópio 250, e informações de aceleração tridimensional recebidas de um ou mais sensores 240, como um acelerômetro 260.

[0098] Na etapa 920, a velocidade angular do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode ser determinada em relação a um referencial, como um referencial fixado ao corpo ou um referencial inercial.

[0099] Na etapa 930, o método de determinação da direção da gravidade 900 pode determinar se a velocidade angular do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 determinada na etapa 920 está abaixo de um limiar. Por exemplo, o limiar pode ser de aproximadamente 0,05 radiano por segundo, 0,2 radiano por segundo, ou 0,5 radiano por segundo, etc. Se a velocidade angular exceder o limiar (por exemplo, quando o usuário está executando um exercício), o método de determinação da direção da gravidade 900 pode retornar à etapa 910. Em algumas modalidades, o método de determinação da direção da gravidade 900 pode pausar ou aguardar por um dado período de tempo (por exemplo, 1 segundo, 5 segundos, 1 minuto, etc.) antes de prosseguir na etapa 910.

[0100] Se a velocidade angular estiver abaixo do limiar (por exemplo, quando o usuário está relativamente imóvel), o método de determinação da direção da gravidade 900 pode prosseguir para a etapa 940. Em algumas modalidades, na etapa 930, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 também determina se a magnitude das forças que atuam sobre o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 são aproximadamente iguais à força normal da gravidade (1 g) antes de prosseguir para a etapa 940. Se a magnitude não for aproximadamente à magnitude normal, o método de determinação da direção da gravidade 900 também pode retornar ao bloco 910. Estimar a direção da gravidade quando a velocidade angular está abaixo do limiar (por exemplo, quando o usuário está relativamente imóvel) é importante porque assim o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 não será influenciado nem afetado pela aceleração devido a outros movimentos. Hipoteticamente, se o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 tiver uma aceleração de 1 g ao longo do eixo geométrico x, então o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode ter avaliado incorretamente a direção da gravidade.

[0101] Na etapa 940, a direção da gravidade em relação ao dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode ser estimada. Por exemplo, em algumas modalidades, quando o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 é mantido relativamente imóvel, o acelerômetro 260 dentro do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode fornecer dados sobre a direção das forças que atuam sobre o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100, que podem ser atribuíveis basicamente à gravidade. Em algumas modalidades, o método de determinação da direção da gravidade 900 também pode determinar se o usuário que está usando o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 está acelerando (por exemplo, aumentando ou diminuindo a velocidade) ou se deslocando a uma velocidade aproximadamente constante de modo a melhorar ainda mais a estimativa da direção da gravidade.

[0102] Em algumas modalidades, o método de determinação da direção da gravidade 900 pode terminar depois de fornecer a direção da gravidade estimada. Em outras modalidades, o método de determinação da direção da gravidade 900 pode retornar à etapa 910 para refinar ou de outro modo repetir o método de estimação da direção da gravidade em relação ao dispositivo para ser usado junto ao corpo.

[0103] A Figura 10 mostra um método 1000 para determinar uma direção de gravidade, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Em algumas modalidades, o método 1000 pode ser modificado executando-se, por exemplo, a combinação, divisão, rearranjo, alteração, adição e/ou remoção de etapas. O método de determinação da direção da gravidade 1000 pode ser usado quando o usuário tem um dispositivo complementar 300 e pode começar na etapa 1010.

[0104] Na etapa 1010, o método de determinação da direção da gravidade 1000 poderá verificar periódica ou continuamente a presença de um dispositivo complementar (por exemplo, o dispositivo complementar 300). Por exemplo, em algumas modalidades, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode determinar se uma conexão (por exemplo, Bluetooth, IEEE 802.11, Wi-Fi, ou outro canal de comunicação sem fio ou com fio) foi estabelecida ou pode ser estabelecida com o dispositivo complementar 300. Se o dispositivo complementar 300 estiver presente, o método de determinação da direção da gravidade 1000 pode prosseguir para a etapa 1020.

[0105] Na etapa 1020, a direção da gravidade em relação ao dispositivo complementar 300 pode ser estimada. Em algumas modalidades, em contraste com o método de determinação da direção da gravidade 1000, pode não ser necessário verificar se a velocidade angular do dispositivo complementar 300 está abaixo de um limiar devido ao fato de que toda ou quase toda a rotação da velocidade angular do dispositivo complementar 300 pode ser ortogonal à direção da gravidade.

[0106] Na etapa 1030, a direção da gravidade em relação ao dispositivo complementar 300 pode ser fornecida. Em algumas modalidades, a direção da gravidade em relação ao dispositivo complementar 300 pode ser combinada ou, de outro modo, comparada com a direção da gravidade em relação ao dispositivo para ser usado junto ao corpo 100. Em algumas modalidades, o dispositivo complementar 300 pode determinar uma taxa de rotação em torno da direção da gravidade em relação ao dispositivo complementar e fornecer a taxa de rotação em vez de ou em adição à direção da gravidade em relação ao dispositivo complementar 300.

[0107] Em algumas modalidades, o método de determinação da direção da gravidade 1000 pode terminar depois de fornecer a direção da gravidade estimada. Em outras modalidades, o método de determinação da direção da gravidade 1000 pode retornar à etapa 1010 para refinar ou de outro modo repetir o método de estimação da direção da gravidade em relação ao dispositivo para ser usado junto ao corpo.

Determinação do movimento de balanço do braço

[0108] A Figura 11 mostra um fluxograma que ilustra um processo 1100 para determinar se o movimento de balanço do braço do usuário é um movimento de braçada genuíno ou um movimento secundário, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Em algumas modalidades, o método inclui a etapa de receber informações de movimento de um ou mais sensores de movimento 240 (etapa 1110). Em algumas modalidades, o processo 1100 pode ser modificado mediante, por exemplo, a combinação, divisão, rearranjo, alteração, adição e/ou remoção de etapas.

[0109] Na etapa 1110, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 recebe informações de movimentos tridimensionais fornecidas por um sensor de movimento 240. Na etapa 1120, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 determina um primeiro conjunto de dados rotacionais tridimensionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100. Os dados rotacionais podem incluir velocidade angular e aceleração angular.

[0110] A velocidade angular pode ser expressa pela equação 1 abaixo: w = [rad/s] Eq. 1.

[0111] A aceleração angular pode ser representada pela equação 2 abaixo: α=Δw/ Δt Eq. 2.

[0112] Em algumas modalidades, os dados rotacionais são recebidos do giroscópio 250 e são expressos em um referencial fixado ao corpo em relação ao dispositivo para ser usado junto ao corpo 100.

[0113] As informações de movimento também podem incluir medições de aceleração do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 em até três dimensões. As medições de aceleração podem ser uma combinação da aceleração radial e tangencial e podem ser expressas pela equação 3 abaixo: a=wx(wxr)+(αxr) Eq. 3 r = braço de momento

[0114] Em algumas modalidades, as medições de aceleração são recebidas do acelerômetro 260 e são expressas em um referencial fixado ao corpo em relação ao dispositivo para ser usado junto ao corpo 100.

[0115] Na etapa 1130, com base nos dados rotacionais recebidos do giroscópio e nas medições de aceleração recebidas do acelerômetro, o braço de momento pode ser calculado. Em algumas modalidades, por exemplo, conforme mostrado na Figura 12, o braço de momento 1215, calculado pelo dispositivo para ser usado junto ao corpo 1225, representa a extensão do braço a partir da articulação do ombro 1210. Conforme mostrado na Figura 12, o braço de momento 1215 é a distância perpendicular entre a articulação do ombro 1210 e a linha de força da articulação do ombro 1220. A linha de força 1220 é tangencial ao movimento do braço do usuário em torno da articulação do ombro, e está em constante mudança de direção.

[0116] Em uma modalidade, o braço de momento é calculado tomando-se a representação de matriz do produto vetorial de a = w x (w x r) + (α x r), conforme mostrado na equação 3. A seguir é apresentado um cálculo do produto vetorial da aceleração (a) para determinar o braço de momento, r: a = WWr (onde Wr representa o produto vetorial de (w x r)) + Ur (onde Ur representa o produto vetorial de (α x r); a = (WW+U)r

[0117] A equação pode ser resolvida para r mediante a resolução da equação de quadrados mínimos para r, por exemplo, através do uso da pseudoinversa de Moore-Penrose.

[0118] O braço de momento pode ser normalizado (N) tomando-se várias amostras de medições do acelerômetro e do giroscópio e determinando-se sua média, que pode ser representada pelas equações abaixo: aN = (WW +U)N r rN = (WW +U)N \ aN

[0119] O comprimento do braço de momento calculado representa a extensão de braço do usuário, e pode ser usado para determinar se o movimento de balanço do braço foi um movimento secundário ou um verdadeiro movimento de braçada. Por exemplo, um movimento secundário do braço de um usuário geralmente gira ao redor da articulação do cotovelo ou do pulso do usuário, ao passo que um verdadeiro movimento de braçada geralmente gira ao redor do ombro do usuário. Portanto, um movimento secundário do braço terá um comprimento de braço de momento mais curto que um movimento de braçada genuíno. Como resultado, quanto maior o comprimento do braço de momento, mais provavelmente o movimento de balanço do braço do usuário será um movimento de braçada genuíno.

[0120] Na etapa 1140, com base no valor do braço de momento calculado, o dispositivo para ser usado junto ao corpo pode determinar se o movimento de balanço do braço foi um verdadeiro movimento de braçada e/ou classificar o movimento de balanço do braço como um tipo específico de movimento de braçada. Os tipos de movimento de braçada podem incluir os estilos de natação livre, borboleta, costas e peito. Em uma modalidade, o dispositivo para ser usado junto ao corpo armazena dados de treinamento que associam um limite mínimo do comprimento do braço de momento a um verdadeiro movimento de braçada. O dispositivo para ser usado junto ao corpo pode comparar o comprimento do braço de momento calculado com o limite armazenado, e se o comprimento do braço calculado for maior que o limite armazenado, então o movimento de balanço de braço do usuário é determinado como sendo um verdadeiro movimento de braçada. Os dados de treinamento podem ser personalizados para um nadador específico com base em fatores como sexo, idade ou nível de natação e/ou outra característica adequada. Em algumas modalidades, o conjunto de dados de treinamento é observado a partir das sessões de treinamento do nadador.

[0121] Por exemplo, um braço de momento menor que 5 cm muito provavelmente não é uma braçada, e um braço de momento maior que 25 cm muito provavelmente é um movimento de braçada. Entretanto, entre 5 e 25 cm, o movimento do braço é provavelmente uma braçada, mas níveis diferentes de confiança serão associados a cada comprimento.

[0122] A Figura 13 ilustra um primeiro conjunto de dados rotacionais, incluindo dados de aceleração, do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 para um período de tempo adequado de acordo com algumas modalidades da presente descrição, por exemplo, 60 segundos. Especificamente, a Figura 13 ilustra um primeiro conjunto de dados rotacionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 usado no pulso de um usuário durante uma sessão de natação, e o primeiro conjunto de dados rotacionais é expresso no referencial fixado ao corpo, conforme descrito em conexão com as Figuras 4A a 4D. O eixo geométrico x representa WW +u e é medido em rad2/s2, e o eixo geométrico y representa a aceleração normalizada pela gravidade e é medida em m/s2.

[0123] O período de tempo pode ser definido por um usuário ou pode ser um período fixo. Em algumas modalidades, o período de tempo é proporcional a um período em que o usuário precisa completar várias braçadas. O dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode ajustar dinamicamente o período de tempo com base na duração média de braçadas do usuário detectada pelo dispositivo para ser usado junto ao corpo 100. Por exemplo, se o tempo para um usuário completar uma braçada for de três segundos, então o período de tempo pode ser ajustado para nove segundos. Em algumas modalidades, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode fazer medições de sub- braçadas (por exemplo, 250 ms) ou medições de múltiplas braçadas (por exemplo, de 6 a 9 segundos). Uma medição de sub-braçada tende a fornecer uma medição em tempo quase real, mas pode ser uma estimativa ruidosa. Por outro lado, uma medição de múltiplos tempos fornece uma estimativa "média" do braço de momento.

[0124] Na modalidade mostrada na Figura 13, os dados rotacionais, incluindo dados de aceleração, são medidos a partir de duas sessões de movimentos de balanço de braço: uma sessão consiste movimentos de giro em torno da articulação do ombro, conforme mostrado pelo agrupamento de pontos 1310 que aparece na parte superior do gráfico, e a outra sessão consiste em movimentos de giro em torno da articulação do joelho, conforme mostrado pelo agrupamento de pontos 1320 que aparece na parte inferior do gráfico. O coeficiente angular dos dados que é medido a partir dos movimentos de balanço de braço em torno da articulação do ombro é mais inclinado do que o coeficiente angular dos dados medidos a partir dos movimentos de balanço de braço em torno da articulação do cotovelo. Nessa modalidade, a inclinação do coeficiente angular corresponde ao comprimento do braço de momento. Em outras palavras, quanto mais inclinado o coeficiente angular, maior o comprimento do braço de momento. Tipicamente, para um movimento de braçada, o comprimento do braço de momento será maior a partir da articulação do ombro (conforme representado na Figura 13 pelo coeficiente angular mais inclinado do agrupamento de pontos 1310) do que a articulação do cotovelo. Se a rotação do movimento de balanço do braço ocorre somente ao redor do ombro, então o braço de momento é calculado do pulso até o ombro. Se a rotação do movimento de balanço do braço ocorre somente em torno do cotovelo, então o braço de momento é calculado do pulso até o cotovelo. Entretanto, se o movimento de balanço do braço for uma combinação da rotação do ombro e da rotação do pulso, então o movimento combinado pode fornecer uma aproximação do braço de momento desse movimento combinado.

[0125] Em uma modalidade, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 armazena dados de treinamento que associam um valor de comprimento de braço de momento que é característico de cada um dos diferentes tipos de movimento de braçada. O dispositivo para ser usado junto ao corpo pode comparar o comprimento do braço de momento calculado com o valor do comprimento do braço de momento característico para determinar o tipo de movimento de braçada. O valor do comprimento do braço de momento característico para cada um dos diferentes tipos de movimento de braçada pode ser personalizado para um nadador específico com base em fatores como sexo, idade, nível de natação e/ou outra característica adequada. Em algumas modalidades, o conjunto de dados de treinamento é observado a partir das sessões de treinamento do nadador. A Figura 14A mostra exemplos de medições de braços de momento característicos do nado de costas e a Figura 14B mostra exemplos de medições de braços de momento característicos do nado livre.

[0126] Em algumas modalidades, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 converte o primeiro conjunto de dados de movimento recebidos dos sensores de movimento, incluindo os dados rotacionais do giroscópio e as medições de aceleração do acelerômetro, em um segundo conjunto de informações de movimento. Contudo, uma desvantagem das informações de movimento expressas no referencial fixado ao corpo é que o referencial fixado ao corpo não pode indicar prontamente o movimento e/ou a posição do braço/pulso do usuário, pois o referencial fixado ao corpo é relativo ao dispositivo para ser usado junto ao corpo 100, e o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 também está mudando durante o nado.

[0127] Para resolver essa questão, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 converte os dados de movimento no referencial fixado ao corpo em dados rotacionais em um referencial inercial usando técnicas conhecidas pelos versados na técnica como a discutida em "Kalman-filter-based orientation determination using inertial/magnetic sensors: observability analysis and performance evaluation", Angelo María Sabatini, publicada em 27 de setembro de 2011, em Sensors 2011, 11, 9182-9206.

Determinação do movimento com o uso de razões de probabilidade

[0128] Em muitos experimentos de movimentação/condicionamento físico que são conduzidos para testes, um "proctor" (dispositivo inspetor) pode marcar o tipo de movimento sendo realizado por um usuário e registrar uma ou mais características associadas ao tipo de movimento. Conforme o usuário altera o tipo de movimento, o proctor pode marcar também a alteração do tipo de movimento.

[0129] Por exemplo, quando um usuário nada em percursos de ida e volta várias vezes, um proctor pode marcar quando o usuário está realmente nadando para frente e quando o usuário está executando uma virada. O proctor também pode registrar uma ou mais características associadas ao nado ou à virada do usuário, como velocidade e ângulo de guinada. Após um grande número de experimentos, haverá uma quantidade significativa de dados detalhando o comportamento de nadar versus o comportamento de virar. Conforme discutido em mais detalhes abaixo, esses dados de treinamento podem então ser usados juntamente com as informações de movimento do usuário detectadas por um dispositivo para ser usado junto ao corpo do usuário para determinar os tipos de movimentos do usuário em tempo real.

[0130] A Figura 15 mostra um fluxograma que ilustra um processo 1500 para determinar se um usuário está nadando ou executando uma virada durante uma sessão de natação, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Em algumas modalidades, o processo 1500 pode ser modificado mediante, por exemplo, combinação, divisão, rearranjo, alteração, adição e/ou remoção de etapas. Conforme descrito em mais detalhes abaixo, em algumas modalidades o processo 1500 pode incluir cinco etapas. Na etapa 1510, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 recebe um conjunto de dados de treinamento do usuário. Na etapa 1520, com base no conjunto de dados de treinamento do usuário, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 determina uma pluralidade de razões de probabilidade para uma pluralidade de ângulos de guinada, LR (guinada). Na etapa 1530, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 determina um ângulo de guinada do usuário com base nas informações de movimento recebidas de um ou mais sensores 240 do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100. Na etapa 1540, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 recupera um valor de LR (guinada) que é correspondente ao ângulo de guinada. Na etapa 1550, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 determina se o usuário está nadando ou executando uma virada ao comparar o valor de LR (guinada) com um limiar.

[0131] Na etapa 1510, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 recebe um conjunto de dados de treinamento do usuário. Em algumas modalidades, o conjunto de dados de treinamento é observado a partir das sessões de treinamento do usuário. Conforme discutido acima, durante essas sessões de treinamento, um proctor pode monitorar o usuário e especificar se o usuário está nadando ou executando uma virada. O proctor também pode registrar certas características do usuário durante o nado. Por exemplo, o proctor pode registrar a velocidade e/ou o ângulo de guinada do usuário. Em algumas modalidades, um proctor não é necessário; em vez disso, mediante a análise dos dados brutos do acelerômetro e/ou do giroscópio, pode ser determinado quando o usuário estava nadando e executando uma virada. Como resultado, em algumas modalidades, os dados de aprendizado podem ser analisados e marcados após a sessão.

[0132] O ângulo de guinada pode indicar o ângulo entre a direção de nado instantânea do usuário e a direção de nado uniforme do usuário. Por exemplo, a Figura 18 ilustra ângulos de guinada de um usuário durante o nado, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Na Figura 18, o usuário está nadando uma volta da extremidade sul 1810 para a extremidade norte 1820 de uma piscina. A direção 1830 indica a direção de nado uniforme do usuário. As direções 1840, 1850, 1860 e 1870 indicam quatro cenários de direção de nado instantânea do usuário. Se a direção de nado instantânea do usuário for 1840, então há 0 grau entre a direção 1840 e a direção 1830, e o ângulo de guinada do usuário pode ser indicado como 0 grau. Se a direção de nado instantânea do usuário for 1850, então há 90 graus no sentido horário da direção 1830 para a direção 1850, e o ângulo de guinada do usuário pode ser indicado como 90 graus. Se a direção de nado instantânea do usuário for 1860, então há 180 graus no sentido horário da direção 1830 para a direção 1860, e o ângulo de guinada do usuário pode ser indicado como 180 graus. Se a direção de nado instantânea do usuário for 1870, então há 270 graus no sentido horário da direção 1830 para a direção 1870, e o ângulo de guinada do usuário pode ser indicado como 270 graus. Outras formas adequadas para indicar o ângulo de guinada também podem ser usadas. Por exemplo, em algumas modalidades, quando a direção de nado instantâneo do usuário é 1870, o ângulo de guinada pode ser observado como 90 graus em vez de 270 graus para indicar que há uma diferença de 90 graus em sentido anti-horário da direção 1830 para a direção 1870.

[0133] Em algumas modalidades, as características de movimento do usuário, como ângulo de guinada e/ou velocidade, podem ser observadas diretamente pelo proctor durante as sessões de treinamento. Em algumas modalidades, as características de movimento do usuário são observadas por sensores de movimento 240 do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100, conforme descrito em mais detalhes abaixo. Como o proctor também especifica o tipo de movimento do usuário (por exemplo, nadar versus virar), após uma ou mais sessões de treinamento, pode-se obter uma quantidade significativa de dados brutos detalhando o comportamento de nadar versus o comportamento de virar. Em algumas modalidades, a sessão de treinamento pode durar de três a cinco minutos. Em algumas modalidades, a sessão de treinamento pode ter uma duração mais longa, como de 10 a 20 minutos. Em algumas modalidades, a sessão de treinamento pode ter qualquer duração adequada. Os dados brutos podem indicar o ângulo de guinada do usuário em um dado momento e o tipo de movimento correspondente especificado pelo proctor. Por exemplo, os dados brutos podem estar em um formato como {marca de tempo, ângulo de guinada, tipo de movimento}. Os dados brutos também podem incluir outras informações adequadas e podem estar em qualquer outro formato adequado. Em algumas modalidades, um proctor não é necessário; em vez disso, mediante a análise dos dados brutos do acelerômetro e/ou do giroscópio, pode ser determinado quando o usuário estava nadando e executando uma virada. Como resultado, em algumas modalidades, os dados de aprendizado podem ser analisados e marcados após a sessão.

[0134] O conjunto de dados de treinamento pode, então, ser estatisticamente determinado com base nos dados brutos. Em uma modalidade, o conjunto de dados de treinamento inclui uma primeira distribuição de probabilidade de uma pluralidade de ângulos de guinada do usuário enquanto o usuário executa uma virada, P (guinada | virada), uma segunda distribuição de probabilidade da pluralidade de ângulos de guinada do usuário enquanto o usuário está nadando, P(guinada | nado), e um fator, K, indicando uma razão entre uma primeira probabilidade indicando que o usuário está executando uma virada e uma segunda probabilidade indicando que o usuário está nadando. Em algumas modalidades, o conjunto de dados de treinamento também pode incluir quaisquer outras informações adequadas.

[0135] A Figura 16A ilustra distribuições de probabilidade de uma pluralidade de ângulos de guinada do usuário enquanto o usuário está nadando e executando uma virada, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. O eixo geométrico x é a guinada em graus, e o eixo geométrico y são as funções de probabilidade de massa (PMF) indicando que o usuário está nadando e que o usuário está executando uma virada. Na Figura 16A, a curva 1610 indica a segunda distribuição de probabilidade de uma pluralidade de ângulos de guinada do usuário enquanto o usuário está nadando, P(guinada | nado). Também na Figura 16A, a curva 1620 indica a primeira distribuição de probabilidade da pluralidade de ângulos de guinada do usuário enquanto o usuário está executando uma virada, P(guinada | virada). Na Figura 16A, P(guinada | nado) > P(guinada | virada) quando o ângulo de guinada é menor que aproximadamente 75 graus. Isto sugere que quando o usuário está nadando, os ângulos de guinada são mais propensos a serem menores que cerca de 75 graus, e quando o usuário executa uma virada, os ângulos de guinada são mais propensos a serem maiores que cerca de 75 graus. Também na Figura 16A, P(guinada | nado) tem um valor máximo em aproximadamente 0 grau, e P(guinada | virada) tem um valor máximo em aproximadamente 180 graus. Isto sugere que quando o usuário está nadando, é mais provável que os ângulos de guinada tenham um valor em torno de 0 grau, e quando o usuário executa uma virada, é mais provável que os ângulos de guinada tenham um valor em torno de 180 graus.

[0136] Em algumas modalidades, um fator, K, pode indicar a razão entre uma primeira probabilidade indicando que o usuário está nadando, P(virada) e uma segunda probabilidade indicando que o usuário está executando uma virada, P(nado), e pode ser expresso pela equação 4. K = P(virada) / P(nado) Eq. 4.

[0137] Em algumas modalidades, K pode ser estimado com base na observação das sessões de treinamento do usuário. Por exemplo, quando nada em uma piscina de 100 m, o usuário pode nadar por 50 segundos, e executar uma virada em apenas 5 segundos. Neste exemplo, em qualquer momento aleatório, o usuário tem 10 vezes mais chances de estar nadando do que executando uma virada, e K pode ser igual a 0,1.

[0138] Novamente com referência à Figura 15, na etapa 1520, a partir do conjunto de dados de treinamento incluindo P(guinada | nado), P(guinada | virada) e K, uma pluralidade de razões de probabilidade, LR(guinada) pode ser calculada. Em uma modalidade, LR(guinada) pode ser expressa na equação 5 abaixo. LR(guinada) = P(virada | guinada) / P(nado | guinada) Eq. 5.

[0139] Na equação 5, P(nado| guinada) indica a distribuição de probabilidade de que o usuário está nadando na pluralidade de ângulos de guinada. Da mesma forma, P(virada | guinada) indica a distribuição de probabilidade de que o usuário está executando uma virada na pluralidade de ângulos de guinada. P(nado | guinada) e P(virada | guinada) pode ser adicionalmente expressa nas equações 6 e 7, respectivamente. P(nado | guinada) = P(guinada | nado) * P(nado) / P(guinada) Eq. 6 P(virada | guinada) = P(guinada | virada) * P(virada) / P(guinada) Eq. 7

[0140] A partir as equações 4, 5, 6 e 7, LR(guinada) pode ser adicionalmente expressa na equação 8. LR(guinada) = P(virada | guinada) / P(nado| guinada) = (P(guinada | virada) * P(virada) / P(guinada)) / (P(guinada | nado) * P(nado) / P(guinada)) = P(guinada | virada) / P(guinada | nado) * (P(virada) / P(nado)) = K* P(guinada | virada) / P(guinada | nado) Eq. 8

[0141] A equação 8 mostra que LR(guinada) pode ser determinada por K, P(guinada | nado) e P(guinada | virada), que estão incluídos no conjunto de dados de treinamento e podem ser todos obtidos a partir dos dados brutos das sessões de treinamento.

[0142] Alternativamente, em algumas modalidades, LR(guinada) pode ser expressa em escala logarítmica conforme mostrado nas equações 9 e 10. LR(guinada) = log10(P(virada | guinada) / P(nado | guinada)) Eq. 9 = log10(K* P(guinada | virada) / P(guinada | nado)) Eq. 10.

[0143] Quando LR(guinada) é expressa como P(virada | guinada) / P(nado | guinada) conforme mostrado na equação 5, se um ângulo de guinada torna o valor de LR(guinada) maior que 1, então é mais provável que o usuário esteja executando uma virada nesse ângulo de guinada; e se um ângulo de guinada torna o valor de LR(guinada) menor que 1, então é mais provável que o usuário esteja nadando nesse ângulo de guinada.

[0144] De modo similar, quando LR(guinada) é expressa como log10(P(virada | guinada) / P(nado | guinada)) conforme mostrado na equação 10, se um ângulo de guinada torna o valor de LR(guinada) maior que 0, então é mais provável que o usuário esteja executando uma virada nesse ângulo de guinada; e se um ângulo de guinada torna o valor de LR(guinada) menor que 0, então é mais provável que o usuário esteja nadando nesse ângulo de guinada.

[0145] A Figura 16B ilustra os valores de LR(guinada) na pluralidade de ângulos de guinada quando LR(guinada) é expressa na equação 10. O eixo geométrico x é a guinada em graus e o eixo geométrico y é a taxa de probabilidade. Na Figura 16B, a curva 1630 indica onde LR(guinada) é igual a 0. Na Figura 16B, a curva 1640 sugere que quando o ângulo de guinada é maior que aproximadamente 75 graus, LR(guinada) é geralmente maior que 0, e significa que mais provavelmente o usuário está executando uma virada; e quando o ângulo de guinada é menor que aproximadamente 75 graus, LR(guinada) é geralmente menor que 0, e significa que mais provavelmente o usuário está nadando.

[0146] Conforme discutido acima com referência à Figura 15, nas etapas 1510 e 1520, as razões de probabilidade do movimento do usuário em uma pluralidade de ângulos de guinada, LR(guinada), podem ser determinadas com base no conjunto de dados de treinamento. Em algumas modalidades, uma tabela de consulta de LR(guinada) pode ser determinada para mostrar valores de LR(guinada) em cada ângulo de guinada. Quando o usuário estiver em uma futura sessão de natação, assim que um ângulo de guinada do usuário for recebido, um valor de LR(guinada) correspondente poderá, então, ser obtido na tabela de consulta, e uma determinação poderá ser feita em tempo real levando-se em conta se o usuário está nadando ou executando uma virada. A tabela de consulta pode sempre ser finamente ajustada e/ou atualizada com base em dados de sessões de treinamento adicionais.

[0147] Com referência à Figura 15, na etapa 1530, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode determinar um ângulo de guinada em tempo real do usuário com base nas informações de movimento recebidas de um ou mais sensores 240 do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100. A etapa 1530 é adicionalmente explicada na Figura 17. A Figura 17 mostra um fluxograma que ilustra um processo 1700 para determinar ângulos de guinada de um usuário durante o nado, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Em algumas modalidades, o processo 1700 pode ser modificado mediante, por exemplo, combinação, divisão, rearranjo, alteração, adição e/ou remoção de etapas. Conforme descrito em mais detalhes abaixo, em algumas modalidades o processo 1700 pode incluir três etapas. Na etapa 1710, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 recebe informações de movimento de um ou mais sensores de movimento 240. Na etapa 1720, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 determina um primeiro conjunto de dados rotacionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100. Na etapa 1730, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 converte o primeiro conjunto de dados rotacionais em um segundo conjunto de dados rotacionais que incluem os ângulos de guinada do usuário.

[0148] Na etapa 1710, as informações de movimento podem ser recebidas de um ou mais sensores de movimento 240 em um dispositivo para ser usado junto ao corpo 100. Em algumas modalidades, as informações de movimento podem incluir dados rotacionais tridimensionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 recebidos do giroscópio 250. Em algumas modalidades, as informações de movimento podem incluir acelerações tridimensionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 fornecidas pelo acelerômetro 260.

[0149] Na etapa 1720, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 determina um primeiro conjunto de dados rotacionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 com base nas informações de movimento recebidas de um ou mais sensores de movimento 240. Em algumas modalidades, os dados rotacionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 incluem como o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 gira, como a posição angular, a velocidade angular e/ou a aceleração angular do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100, em relação a um referencial. Em algumas modalidades, se os dados rotacionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 for a aceleração angular, então a velocidade angular e/ou a posição angular poderão ser obtidas pela integração da aceleração angular ao longo do tempo. Da mesma forma, se o dado rotacional do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 for a velocidade angular, então a posição angular poderá ser obtida pela integração da velocidade angular ao longo do tempo. Em algumas modalidades, o primeiro conjunto de dados rotacionais é recebido do giroscópio 250 e é expresso em um referencial fixado ao corpo em relação ao dispositivo para ser usado junto ao corpo 100.

[0150] Na etapa 1730, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 converte o primeiro conjunto de dados em um segundo conjunto de dados rotacionais. Conforme descrito acima, os dados rotacionais no referencial fixado ao corpo não podem indicar prontamente se o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 está ou não sujeito a movimentos em relação a referências externas. Para resolver essa questão, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 converte os dados rotacionais no referencial fixado ao corpo em dados rotacionais em um referencial inercial usando técnicas conhecidas pelos versados na técnica como a discutida em "Kalman-filter-based orientation determination using inertial/magnetic sensors: observability analysis and performance evaluation", Angelo María Sabatini, publicada em 27 de setembro de 2011, em Sensors 2011, 11, 9182-9206.

[0151] Novamente com referência à Figura 15 na etapa 1540, o ângulo de guinada obtido na etapa 1530 pode ser usado pelo dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 para obter um valor correspondente de LR(guinada). Por exemplo, o valor de LR(guinada) pode ser obtido na tabela de consulta de LR(guinada).

[0152] Na etapa 1550, com base no valor de LR(guinada) obtido, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode determinar se o usuário está nadando ou executando uma virada comparando o valor de LR(guinada) obtido com um limiar. Especificamente, se LR(guinada) for expressa como na equação 5, o limiar poderá ser ajustado para 1: se o valor de LR(guinada) obtido for maior que 1, então é mais provável que o usuário esteja nadando; e se o valor de LR(guinada) obtido for menor que 1, então é mais provável que o usuário esteja executando uma virada. De modo similar, se LR(guinada) é expressa como na equação 10, o limiar poderá ser ajustado para 0: se o valor de LR(guinada) obtido for maior que 0, então é mais provável que o usuário esteja nadando; e se o valor de LR(guinada) obtido for menor que 0, então é mais provável que o usuário esteja executando uma virada.

Classificação das braçadas

[0153] Em algumas modalidades, o presente documento descreve um dispositivo para ser usado junto ao corpo que pode ser configurado para classificar o movimento de braçada de um usuário em um dos quatro estilos de natação comuns: livre, costas, peito e borboleta.

[0154] A Figura 19 mostra um fluxograma que ilustra um processo 1900 para classificar um estilo de braçadas de nado de um usuário, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Em algumas modalidades, o método pode incluir as etapas de: receber informações de um sensor de movimento e calcular um período fundamental (etapa 1910), determinar um conjunto de dados rotacionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 (etapa 1920), extrair um primeiro conjunto de características do conjunto de dados rotacionais para executar uma análise de primeiro nível para classificar as braçadas do estilo de nado de costas e do estilo de nado peito e distinguir essas braçadas entre os estilos de nado livre e borboleta (etapa 1930), e extrair um segundo conjunto de características do conjunto de dados rotacionais para executar uma análise de segundo nível para distinguir as braçadas entre os estilos de nado livre e borboleta (etapa 1940). Em algumas modalidades, o processo 1900 pode ser modificado mediante, por exemplo, combinação, divisão, rearranjo, alteração, adição e/ou remoção de etapas.

[0155] Na etapa 1910, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 seleciona amostras de informações fornecidas por um ou mais sensores de movimento 240. Em algumas modalidades, as informações podem incluir qualquer combinação de gravidade, aceleração, rotação ou atitude. Com base nas amostras de informações selecionadas recebidas dos sensores de movimento 240, um período fundamental pode ser calculado. Por exemplo, as informações provenientes de um ou mais sensores de movimento 240 podem ser amostradas em 14 Hz. Com base na taxa de braçada obtida a partir do contador de braçadas, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 seleciona amostras de informações de movimento durante um período equivalente a duas braçadas. Em algumas modalidades, se os dados amostrados não mostrarem um sinal suficientemente periódico, então o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 obtém novas amostras das informações dos sensores de movimento até receber um sinal suficientemente periódico. O processo 1900 para classificar as braçadas de um usuário pode ser executado por braçada, mas pode ser comunicado a um usuário depois de o usuário completar uma volta ou algum outro período de tempo definido para comunicar dados.

[0156] Na etapa 1920, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 determina um conjunto de dados rotacionais, incluindo dados de aceleração, do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 em até três dimensões com base nas informações recebidas de um ou mais sensores de movimento 240. Em algumas modalidades, os dados rotacionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 incluem como o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 gira, como a posição angular, a velocidade angular e/ou a aceleração angular do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100, em relação a um referencial. Em algumas modalidades, se os dados rotacionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 for a aceleração angular, então a velocidade angular e/ou a posição angular poderão ser obtidas pela integração da aceleração angular ao longo do tempo. Da mesma forma, se os dados rotacionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 for a velocidade angular, então a posição angular poderá ser obtida pela integração da velocidade angular ao longo do tempo. Em algumas modalidades, o conjunto de dados rotacionais é recebido do giroscópio 250 e é expresso em um referencial fixado ao corpo em relação ao dispositivo para ser usado junto ao corpo 100. Em algumas modalidades, os dados de aceleração são recebidos do acelerômetro 260 e também são expressos em um referencial fixado ao corpo em relação ao dispositivo para ser usado junto ao corpo 100.

[0157] A Figura 20 mostra uma série de gráficos 2000, 2010, 2020, 2030, que representam trajetórias 3D exemplificadoras do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 utilizado por um usuário durante uma sessão de natação. Especificamente, cada gráfico corresponde a um dos quatro estilos de natação (isto é, o gráfico 2000 corresponde ao nado livre, o gráfico 2010 corresponde ao nado de costas, o gráfico 2020 corresponde ao nado peito e o gráfico 730 corresponde ao nado borboleta), e representa a trajetória 3D do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 para 30 braçadas de cada estilo. Cada gráfico inclui três eixos geométricos: um eixo geométrico que representa a orientação da face do dispositivo para ser usado junto ao corpo, um eixo geométrico que representa a orientação da coroa do dispositivo para ser usado junto ao corpo, e um eixo geométrico que representa a orientação da pulseira do dispositivo para ser usado junto ao corpo. Cada eixo geométrico varia de 1, que representa apontar para baixo em direção ao chão, a -1, que representa apontar para cima em direção ao céu. Conforme indicado pelos gráficos 2000, 2010, 2020 e 2030, as braçadas para os estilos de nado peito (gráfico 2020) e de costas (gráfico 2010) exibem orbitas exclusivas que os tornam fáceis de diferenciar entre os estilos livre (gráfico 2000) e borboleta (gráfico 2030). Entretanto, os estilos livre e borboleta exibem trajetórias 3D similares que os tornam mais difíceis de distinguir um do outro. Consequentemente, em algumas modalidades do assunto apresentado, uma análise de dois níveis pode ser realizada. Durante a análise de primeiro nível, conforme descrito abaixo em conexão com a etapa 1930, as características são extraídas do conjunto de dados rotacionais para identificar braçadas de nado peito e de costas, e distinguir essas braçadas dos estilos de nado borboleta e livre. Se a braçada for identificada como de nado peito ou de costas, então uma análise de segundo nível não precisará ser realizada. De outro modo, se as braçadas de nado peito e de costas forem descartadas, então uma segunda análise de nível poderá ser realizada sobre o conjunto de dados rotacionais, conforme descrito abaixo em conexão com a etapa 440, para identificar se a braçada é de nado livre ou borboleta. Em algumas modalidades, uma análise de segundo nível pode ser realizada independentemente dos resultados da análise de primeiro nível.

[0158] Na etapa 1930, uma análise de primeiro nível pode ser feita analisando-se certas características do conjunto de dados rotacionais para identificar braçadas de nado peito e de costas e distinguir essas braçadas dos estilos de nado livre e borboleta. De acordo com algumas modalidades do assunto apresentado, ao menos três características podem ser usadas para identificar braçadas de nado peito e de costas e distinguir essas braçadas dos estilos de nado livre e borboleta. Esses três as características podem incluir (1) orientação média da coroa durante a parte mais rápida da braçada do usuário; (2) correlação entre as rotações do braço e do pulso do usuário; e (3) a quantidade de rotação em torno da coroa que contribui para a velocidade angular total. Estas características supracitadas não se destinam a diferenciar os estilos de nado livre e borboleta.

[0159] De acordo com algumas modalidades, conforme representado pelo gráfico 2100 na Figura 21, são plotadas duas das três características da análise de primeiro nível para cada um dos diferentes estilos de natação. Especificamente, o eixo geométrico y representa a correlação entre as rotações do braço e do pulso durante a parte mais rápida da braçada, variando de -1 (correlação negativa, onde o pulso e o braço giram em direções diferentes), 0 (sem correlação) a 1 (correlação positiva, onde o pulso e o braço giram na mesma direção). Conforme mostrado na porção superior esquerda do gráfico, a braçada do nado de costas tem uma correlação positiva entre as rotações do braço e do pulso (isto é, o pulso gira para dentro e o braço gira para baixo), enquanto a braçada do nado peito tem uma correlação negativa entre as rotações do braço e do pulso (isto é, o pulso gira para fora e o braço gira para baixo). Adicionalmente, o eixo geométrico x do gráfico 2100 representa a orientação média da coroa do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 (que é um substituto para a orientação das pontas dos dedos do usuário) durante a parte mais rápida da braçada, variando de -1, onde as pontas dos dedos do usuário (ou a coroa) são orientadas para cima, para 1, onde as pontas dos dedos do usuário (ou a coroa) são orientadas para baixo, em direção ao chão. Conforme representado no gráfico 2100, durante a parte mais rápida da braçada do nado de costas 2110 (isto é, durante a fase de recuperação quando a mão está fora da água e executando um arco em direção ao céu), as pontas dos dedos do usuário estão voltadas para cima em direção ao céu, enquanto na braçada do nado peito 2140, as pontas dos dedos do usuário estão voltadas para baixo em direção ao chão quando a mão se move com a maior velocidade.

[0160] Também mostrado no gráfico 2100, na Figura 21, as braçadas dos nados borboleta 2130 e livre 2120 exibem uma correlação similar entre as rotações do braço e do pulso (isto é, ambas apresentam uma correlação positiva entre as rotações do braço e do pulso), bem como orientações similares da coroa durante a parte mais rápida das braçadas (isto é, as pontas dos dedos voltadas para baixo em direção ao chão), tornando essas braçadas difíceis de distinguir uma da outra com base nessas duas características. Em contraste, a braçada do nado de costas é facilmente distinguível com base em (1) uma correlação negativa entre braço e pulso e (2) uma orientação média da coroa voltada para cima em direção ao céu durante a parte mais rápida da braçada. A braçada do nado peito também é facilmente distinguível com base em (1) uma correlação positiva entre braço e pulso e (2) uma orientação média da coroa voltada para baixo em direção ao chão durante a parte mais rápida da braçada.

[0161] A próxima série de gráficos mostrados na Figura 22 tem como foco a característica de orientação média da coroa, discutida acima em conexão com a Figura 21. Especificamente, a série de gráficos mostrados na Figura 22 representa a orientação média da coroa em relação à gravidade, ponderada pelas partes mais rápidas da braçada. Essa característica é um substituto para a direção para onde apontam as pontas dos dedos do usuário quando o braço do usuário se move com a maior velocidade. A característica de orientação média da coroa pode ser expressa pela seguinte equação: gx_w1_média = soma (gravidade_x * aceleração_total_usuário) / soma (aceleração_total_usuário) Eq. 11.

[0162] A série de gráficos representada na Figura 22 corresponde à orientação da coroa para cada um dos diferentes estilos de natação (isto é, o gráfico 2200 corresponde ao nado livre, o gráfico 2210 corresponde ao nado peito, o gráfico 2220 corresponde ao nado de costas e o gráfico 2230 corresponde ao nado borboleta). O eixo geométrico y de cada um dos gráficos representa a orientação da coroa z, onde -1=coroa voltada para cima em direção ao céu, 0=coroa paralela ao horizonte, e 1=coroa voltada para baixo em direção ao chão. O eixo geométrico x de cada um dos gráficos representa o tempo em segundos.

[0163] A orientação da coroa pode ser usada para identificar e distinguir braçadas do estilo de nado de costas e do estilo de nado peito das braçadas dos outros estilos de natação. Conforme mostrado no gráfico 2220, as pontas dos dedos do usuário na braçada do nado de costas traçam um arco do horizonte ao céu e de volta ao horizonte, quando o braço do usuário está fora da água e se move rapidamente. Ao contrário dos outros estilos de natação, a orientação da coroa na braçada do nado de costas mantém-se acima do horizonte durante metade da braçada e fica voltada para o céu durante os pontos de alta aceleração.

[0164] Para a braçada do nado peito, conforme representado no gráfico 2210, a coroa vai acima do horizonte durante as porções quiescentes da braçada e fica voltada para baixo durante as partes mais rápidas da braçada. Para as braçadas dos estilos livre (gráfico 2200) e borboleta (gráfico 2230), a coroa raramente fica acima do horizonte e está paralela ao horizonte durante as partes mais rápida dessas braçadas, tornando-as difíceis de distinguir uma da outra com base nessa característica.

[0165] De acordo com algumas modalidades do assunto apresentado, a Figura 23 é outro método para graficamente representar a característica de orientação da coroa para os diferentes estilos de natação. Nessa modalidade, o eixo geométrico x do gráfico 2300 representa a orientação da coroa durante a parte mais rápida da braçada (-1=a coroa está voltada para cima em direção ao céu, 0=a coroa está paralela ao horizonte, 1=a coroa está voltada para baixo em direção ao chão), e o eixo geométrico y representa o número de braçadas tomadas em uma grande população de nadadores de níveis variáveis de habilidade. Especificamente, o gráfico 2300 mostra a distribuição de orientação da coroa para os diferentes estilos de natação: costas (representada pela curva 2310 composta por triângulos), borboleta (representada pela curva 2320 composta por círculos), livre (representada pela curva 2330 composta por quadrados) e peito (representada pela curva 2340 composta por estrelas). Conforme mostrado no gráfico 2300, usando a característica de orientação de coroa, a braçada do nado de costas é mais facilmente distinguível das braçadas dos outros estilos de natação.

[0166] A próxima série de gráficos mostrados na Figura 24 tem como foco a característica de correlação entre braço e pulso, discutida acima em conexão com a Figura 21. Cada gráfico corresponde a um estilo de braçada diferente (isto é, o gráfico 2400 corresponde à braçada do nado borboleta, o gráfico 2410 corresponde à braçada do nado de costas, o gráfico 2420 corresponde à braçada do nado peito e o gráfico 2430 corresponde à braçada do nado livre). Especificamente, a série de gráficos mostrados na Figura 24 mostra como a posição de topo da pulseira (gravidade_y) gira em torno do eixo geométrico perpendicular ao antebraço (rotação_y) em relação à rotação do antebraço. Essa característica pode ser expressa pela seguinte equação: grav_rotação_norm_cfpy_w1 = correlação de Pearson ponderada entre gravidade_y e rotação_y Eq. 12.

[0167] Conforme mostrado abaixo, a correlação pode ser ponderada pela velocidade angular total em cada ponto para descontar agrupamentos que ocorrem durante as porções mais lentas da braçada: Média ponderada:

Covariância ponderada:

Correlação ponderada:

[0168] A série de gráficos na Figura 24 inclui um eixo geométrico x que representa o número de amostras a uma taxa de amostragem de 14 Hz, e o eixo geométrico y que representa o movimento em um movimento em sentido horário (2,5) ou um movimento em sentido anti- horário (-2,5). Os gráficos mostrados na Figura 24 são normalizados de modo que estejam na mesma escala. Especificamente, cada sinal é dividido por seu desvio padrão para normalizar suas respectivas magnitudes para propósitos de visualização. Cada gráfico mostra duas curvas: uma curva, indicada por uma linha tracejada, representa a rotação do pulso (isto é, a orientação de topo da pulseira (gravidade_y) com rotação em torno do eixo geométrico perpendicular ao antebraço) e outra curva, indicada por uma linha contínua, representa a rotação do antebraço (rotação_y).

[0169] A análise da correlação entre pulso e antebraço para cada um dos estilos de natação mostra uma correlação positiva entre pulso e antebraço para todos os estilos de natação, exceto o nado peito. O nado peito tem uma correlação negativa entre pulso e antebraço. Especificamente, para o nado peito (gráfico 2420), o pulso gira para fora, e então o braço gira para baixo. Para todos os outros estilos de natação, conforme mostrado pelos gráficos 2400 (borboleta), 2410 (costas) e 2430 (livre), o pulso gira para dentro, e então o braço gira para baixo (isto é, uma correlação positiva). Consequentemente, essa característica de correlação entre pulso e antebraço pode ser usada para identificar a braçada do nado de costas e diferenciá-la das braçadas dos outros estilos de natação.

[0170] Outra forma de representar graficamente a característica de correlação entre as rotações do braço e do pulso é mostrada pelo gráfico 2500 na Figura 25. O eixo geométrico x representa a correlação entre as rotações do braço e do pulso, onde -1 indica uma correlação negativa, 0 indica nenhuma correlação e -1 indica uma correlação positiva. O eixo geométrico y representa o número de braçadas em uma grande população de nadadores de níveis variáveis de habilidade. Especificamente, o gráfico 2500 mostra a distribuição da correlação entre as rotações do braço e do pulso para os diferentes estilos de natação: peito (representada pela curva 2510 composta por estrelas), livre (representada pela curva 2520 composta por quadrados), costas (representada pela curva 2530 composta por triângulos) e borboleta (representada pela curva 2540 composta por círculos). Conforme mostrado no gráfico 2500, com o uso da característica de correlação entre as rotações do braço e do pulso, é fácil distinguir a braçada do nado de costas das braçadas dos outros estilos de natação.

[0171] A série de gráficos mostrados na Figura 26 tem como foco uma terceira característica que pode ser usada na análise de primeiro nível, de acordo com algumas modalidades do assunto apresentado, para identificar e separar as braçadas dos nados de costas e peito das braçadas dos nados livre e borboleta. Especificamente, essa característica analisa a quantidade de rotação em torno da coroa que contribui para a velocidade angular total (e o sinal).

[0172] A série de gráficos mostrados na Figura 26 inclui um eixo geométrico y que representa a velocidade angular normalizada em torno da coroa e um eixo geométrico x que representa o número de amostras, a uma taxa de amostragem de 14 Hz. Os gráficos de braçadas para os estilos livre (2600) e borboleta (2620) mostram uma média rotacional negativa para a equação 3, que indica a rotação rápida para dentro durante os nados livre e borboleta quando o braço do usuário está fora da água. Os gráficos de braçadas para os nados peito (2610) e de costas (2630), por outro lado, mostram uma média rotacional positiva.

[0173] Outra forma de representar graficamente a característica de velocidade angular relativa em torno da coroa é mostrada pelo gráfico 2700 na Figura 27. O eixo geométrico x representa a velocidade angular relativa em torno do coroa. O eixo geométrico y representa o número de braçadas em uma grande população de nadadores com diferentes níveis de habilidade. O gráfico representa a distribuição para a velocidade angular relativa em torno da coroa para os diferentes estilos de natação. Conforme mostrado no gráfico 2700, com o uso da característica de velocidade angular relativa em torno da coroa, é fácil separar braçadas do estilo de nado de costas (representadas pela curva 2720 composta por triângulos) e do estilo de nado peito (representadas pela curva 2730 composta por estrelas) das braçadas do estilo de nado livre (representadas pela curva 2730 composta por quadrados) e as braçadas do estilo de nado borboleta (representadas pela curva 2740 composta por círculos).

[0174] As três as características detalhadas acima para a análise de primeiro nível podem ser usadas em uma regressão logística de três variáveis e ponderadas por sua utilidade na classificação de um estilo de braçada de natação. Entende-se que a presente descrição não se limita a uma regressão logística de três variáveis e qualquer classificador poderia ser usado aqui, por exemplo, análise discriminante linear (LDA), máquina de vetores de suporte (SVM), redes neurais, etc., para produzir resultados similares. Em algumas modalidades, a característica de correlação entre braço e pulso e a característica de orientação média da coroa recebem um peso maior que a característica de rotação em torno da coroa. Entende-se que os três as características discutidas acima são exemplificadoras, e outras características adequadas também podem ser usadas.

[0175] Na etapa 1940, depois que uma análise de primeiro nível é realizada no conjunto de dados rotacionais, uma análise de segundo nível pode ser executada e certas características do conjunto de dados rotacionais podem ser examinadas para distinguir os estilos livre e borboleta. Em algumas modalidades, nove características podem ser usadas durante a análise de segundo nível para distinguir entre os estilos borboleta e livre.

[0176] Uma primeira característica que pode ser usada é a rotação relativa do braço em torno da pulseira durante a fase de puxada, a qual pode ser expressa pela seguinte equação: RMS (rotação y durante a fase de puxada)/RMS (rotação y durante todo a braçada), onde RMS é o valor quadrático médio Eq. 13.

[0177] A razão das características de rotação relativa do braço tende a ser maior para o estilo borboleta, porque esse estilo, em comparação com o nado livre, tende a ter mais rotação (mais forte) em torno da pulseira do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 durante a fase de puxada, mas uma rotação similar ou menor em torno da pulseira durante a fase de recuperação. Durante a fase de recuperação no estilo borboleta, as palmas tendem a permanecer mais paralelas ao horizonte do que durante o nado livre, o que resulta em menos rotação em torno da pulseira durante a recuperação. Como as mãos são mais paralelas durante a recuperação no estilo borboleta, a rotação tende a ser em torno da face (menos rotação em torno da pulseira). Para o estilo livre, as mãos são menos paralelas de modo que haverá mais rotação em torno da pulseira.

[0178] Uma segunda característica que pode ser usada é a faixa da característica de braço de momento (uxz)/(wy), onde: uxz=raiz quadrada(soma(usuário_x2 + usuário_z2), wy=abs(rotação_y), faixa(x)=max(x)-min (x) Eq. 14.

[0179] A característica de braço de momento indica o braço de momento mais longo (isto é, braço estendido) durante o nado borboleta, em comparação com o nado livre. Essa característica compara a rotação em torno da pulseira (isto é, eixo geométrico y) com a aceleração linear no plano perpendicular à pulseira. Quanto mais longo for o braço de momento, mais aceleração linear em relação à rotação haverá.

[0180] O gráfico 2800 representado na Figura 28, plota a primeira e a segunda características discutidas acima. Especificamente, o gráfico 2800 inclui um eixo geométrico x que representa a característica de braço de momento, e um eixo geométrico y que representa a magnitude da rotação relativa do braço durante a fase de puxada. Conforme mostrado pelo gráfico 1500, essas duas características são importantes para distinguir as braçadas do estilo de nado borboleta das braçadas do estilo de nado livre.

[0181] Uma terceira característica que pode ser usada para distinguir as braçadas do estilo de nado borboleta (2810) das braçadas do estilo de nado livre (2820) é a razão entre aceleração z e rotação y. Essa é outra versão do braço do momento e pode ser expressa por uz/wy, onde uz=soma(abs(rotação_y)), uz+soma(abs(usuário_z)) Eq. 15.

[0182] Uma quarta característica que pode ser usada para distinguir braçadas do estilo de nado borboleta de braçadas do estilo de nado livre é a coroa de gravidade média ponderada por aceleração, similar à característica usada durante a análise de primeiro nível, discutida acima em relação às Figuras de 21 a 23. Essa característica mede a orientação da coroa (que é um substituto para a orientação das pontas dos dedos do usuário durante a braçada). Ela é ponderada pelas partes mais rápidas da braçada para dar mais peso para a fase de recuperação da braçada. No estilo borboleta, a orientação da coroa em relação à gravidade é quase zero, indicando que as mãos do usuário permanecem mais paralelas ao horizonte durante o nado borboleta em comparação com o nado livre.

[0183] Uma quinta característica que pode ser usada para distinguir braçadas do estilo de nado borboleta de braçadas do estilo de nado livre é a correlação entre gravidade_y(topo da orientação da pulseira) e rotação_y(rotação em torno da pulseira) e pode ser medida pela equação:

[0184] Especificamente, esse recurso mede como o pulso e o braço giram juntos durante a braçada. A correlação entre pulso e braço é mais baixa para braçadas do estilo de nado borboleta do que do estilo livre, indicando que há mais vezes durante a braçada do nado borboleta onde o braço está girando, mas o pulso não. Essa característica também indica que as mãos ficam mais paralelas ao horizonte durante braçadas do estilo de nado borboleta (isto é, os braços oscilam com menos rotação do pulso), em comparação com as do nado livre.

[0185] Uma sexta característica que pode ser usada para distinguir braçadas do estilo de nado borboleta de braçadas do estilo de nado livre é o valor de RMS da rotação da coroa, que pode ser expresso pela equação: RMS(rotação_x) Eq. 17.

[0186] Essa característica representa a energia rotacional mais forte exibida pelo estilo borboleta, em comparação com o nado livre.

[0187] Uma sétima característica que pode ser usada para distinguir braçadas do estilo de nado borboleta de braçadas do estilo de nado livre é a rotação mínima em torno da coroa, que pode ser expressa pela equação: min(rotação_x) Eq. 18.

[0188] Essa característica também representa a energia rotacional mais forte exibida pelo estilo borboleta, em comparação com o nado livre.

[0189] Uma oitava característica que pode ser usada para distinguir braçadas do estilo de nado borboleta de braçadas do estilo de nado livre é a rotação máxima em torno da pulseira, que pode ser expressa pela equação: max(rotação_y) Eq. 19.

[0190] Essa característica também representa a energia rotacional mais forte exibida pelo estilo borboleta, em comparação com o nado livre.

[0191] Uma nona característica que pode ser usada para distinguir braçadas do estilo de nado borboleta de braçadas do estilo de nado livre é a rotação máxima x em relação a y, que pode ser expressa pela equação: max (abs(rotação_x)/max(abs(rotação_y)) Eq. 20.

[0192] Essa característica também representa a energia rotacional mais forte exibida pelo estilo borboleta, em comparação com o nado livre.

[0193] Essas nove características podem ser usadas juntas em uma regressão logística de duas variáveis para distinguir braçadas do estilo de nado borboleta de braçadas do estilo de nado livre e podem ser ponderadas com base em sua utilidade na distinção de braçadas de nado borboleta de braçadas de nado livre. Entende-se que a maioria dos classificadores (SVM, LDA, etc.) desempenharão de modo similar com esse mesmo conjunto de características. Entende-se, ainda, que as nove características discutidas acima são exemplificadoras, e outras características adequadas também podem ser usadas. Em algumas modalidades, as nove características da análise de segundo nível têm as seguintes ordens de utilidade, classificadas da maior para a menor:

Determinação da fase de braçada

[0194] A presente revelação descreve um dispositivo para ser usado junto ao corpo que pode ser configurado para determinar a fase de braçada de um usuário. Conforme mostrado nas Figuras 29A e 29B, um movimento de braçada (por exemplo, no estilo borboleta 2925, nado livre 2930, de costas 2935 e peito 2940) pode ser decomposto em quatro fases: deslizamento 2905, puxada 2910, transição 2915 e recuperação 2920. Cada fase exibe certas características exclusivas da mesma. Por exemplo, a fase de deslizamento 2905 - quando os braços do usuário estão estendidos à sua frente na direção de deslocamento - é tipicamente a porção mais quiescente da braçada. Essa fase exibe a menor quantidade de aceleração e orientação de pulso mais estável do usuário em comparação com as outras três fases de braçada. A próxima fase (isto é, a fase de puxada 2910) ocorre quando a mão do usuário está submersa e impulsiona o nadador para frente. Essa fase mostra maior aceleração da fase de deslizamento 2905 e uma alteração na orientação das pontas dos dedos do nadador. Para braçadas dos estilos de nado borboleta, livre e de costas, as pontas dos dedos tendem a apontar para baixo durante esta fase. Para braçadas do estilo de nado de costas, as pontas dos dedos ficarão mais paralelas ao horizonte durante a fase de puxada. A terceira fase mostrada nas Figuras 29A e 29B é fase de transição 2915, a fase entre a fase de puxada 2910 e a fase de recuperação 2920. Na fase de transição 2915, a orientação das pontas dos dedos do nadador é oposta à direção de deslocamento e exibirá o ângulo máximo entre a direção de deslocamento e a orientação atual das pontas dos dedos do usuário. Essa fase tem, comumente, a duração mais curta. Finalmente, a fase de recuperação 2920, quando o nadador traz sua mão de volta para a direção de deslocamento, em geral exibirá a maior aceleração. Para braçadas dos estilos de nado borboleta, livre e de costas a mão está fora da água durante a fase de recuperação. Nas braçadas do estilo de nado peito, a mão permanece na água. A fase de recuperação irá normalmente apresentar a maior aceleração em braçadas de todos os estilos de natação, mas a diferença será menos pronunciada para braçadas do estilo de nado peito. Entende-se que as braçadas fornecidas acima são exemplificadoras e que a presente descrição contempla que outros tipos de braçadas podem ser decompostos em fases similares.

[0195] A Figura 30 é um fluxograma que ilustra um processo 3000 para determinar a fase de braçada de um usuário, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Em algumas modalidades, o método pode incluir as etapas de: receber informações de um sensor de movimento (etapa 3010), determinar um primeiro conjunto de dados rotacionais, incluindo dados de aceleração, do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 (etapa 3020), converter o primeiro conjunto de dados rotacionais em um segundo conjunto de dados rotacionais (etapa 3030), determinar certas fases com base no segundo conjunto de dados (etapas 3040, 3050) e analisar características de fase (etapa 3060). Em algumas modalidades, o processo 3000 pode ser modificado mediante, por exemplo, combinação, divisão, rearranjo, alteração, adição e/ou remoção de etapas.

[0196] Na etapa 3010, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 recebe informações de movimento de um ou mais sensores de movimento 340. Em algumas modalidades, as informações podem incluir qualquer combinação de gravidade, aceleração, rotação ou atitude. Com base nas informações recebidas dos sensores de movimento 240, um período fundamental pode ser calculado. Se for determinado que o usuário não está nadando, em algumas modalidades, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 não determinará a fase de braçada.

[0197] As informações recebidas de um ou mais sensores de movimento 240 podem ser filtradas com o uso de um filtro passa-baixa com uma frequência de corte baseada em uma constante de tempo que é proporcional a um período ligeiramente maior que o período em que o usuário precisa completar uma braçada.

[0198] O período de tempo pode ser definido por um usuário ou pode ser um período fixo. Em algumas modalidades, o período de tempo é proporcional a um período maior que o período em que um usuário médio precisa completar uma única braçada. Em algumas modalidades, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 pode ajustar dinamicamente o período de tempo com base na duração média das braçadas do usuário detectadas pelo dispositivo para ser usado junto ao corpo 100. Por exemplo, se o tempo para um usuário completar uma braçada for de três segundos, então o período de tempo pode ser ajustado para seis segundos.

[0199] Na etapa 3020, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 determina um primeiro conjunto de dados rotacionais, incluindo dados de aceleração, do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 em até três dimensões com base nas informações recebidas de um ou mais sensores de movimento 240. Em algumas modalidades, os dados rotacionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 incluem como o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 gira, como a posição angular, a velocidade angular e/ou a aceleração angular do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100, em relação a um referencial. Em algumas modalidades, se os dados rotacionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 for a aceleração angular, então a velocidade angular e/ou a posição angular poderão ser obtidas pela integração da aceleração angular ao longo do tempo. Da mesma forma, se o dado rotacional do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 for a velocidade angular, então a posição angular poderá ser obtida pela integração da velocidade angular ao longo do tempo. Em algumas modalidades, o primeiro conjunto de dados rotacionais é recebido do giroscópio 250 e é expresso em um referencial fixado ao corpo em relação ao dispositivo para ser usado junto ao corpo 100. Em algumas modalidades, os dados de aceleração são recebidos do acelerômetro 260 e também são expressos em um referencial fixado ao corpo em relação ao dispositivo para ser usado junto ao corpo 100.

[0200] Na etapa 3030, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 converte o primeiro conjunto de dados rotacionais, incluindo dados de aceleração, em um segundo conjunto de dados rotacionais. Conforme descrito acima, os dados rotacionais no referencial fixado ao corpo não podem indicar prontamente se o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 está ou não sujeito a movimentos em relação a referências externas. Para resolver essa questão, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 converte os dados rotacionais, incluindo dados de aceleração, no referencial fixado ao corpo em dados rotacionais em um referencial inercial usando técnicas conhecidas pelos versados na técnica como a discutida em "Kalman-filter-based orientation determination using inertial/magnetic sensors: observability analysis and performance evaluation", Angelo María Sabatini, publicada em 27 de setembro de 2011, em Sensors 2011, 11, 9182-9206.

[0201] As Figuras de 31A a 31D ilustram dados rotacionais, incluindo dados de aceleração, do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 no referencial inercial ao longo de um período de tempo, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Especificamente, as Figuras de 31A a 31D ilustram um conjunto de dados rotacionais, incluindo dados de aceleração, para o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 usado no pulso de um nadador durante uma sessão de natação que foram convertidos de um referencial fixado ao corpo para um referencial inercial. O eixo geométrico x representa o período de tempo do sinal recebido de um ou mais sensores de movimentos 240 e que é medido em (1/100 de um segundo), e o eixo geométrico y representa a aceleração normalizada pela gravidade e que é medida em m/s2. A aceleração do usuário é representada pela linha curva 3110 e o ângulo de guinada é representado pela linha curva 3120. O ângulo de guinada corresponde à orientação da coroa do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 (isto é a direção das pontas dos dedos do usuário).

[0202] Em algumas modalidades, o ângulo de arfagem, representado pela linha curva 3145 (mostrado em amarelo), também pode ser usado para determinar as diferentes fases. Por exemplo, o ângulo de arfagem irá mostrar uma transição de um ângulo de quase 0 (deslizamento) para um ângulo maior que 0 (puxada) e, então, de volta para zero (recuperação). Por exemplo, pode-se inferir que a mão está em posição oposta mediante o rastreamento de estados quando o ângulo de arfagem está próximo de zero juntamente com a aceleração: Estado 1 (deslizamento): Arfagem próximo de zero e aceleração em seu menor valor Estado 2 (puxada): Arfagem muda de quase zero para um valor diferente de zero e de volta para quase zero= Estado 3 (transição): Arfagem novamente próximo de zero Estado 4 (recuperação): A arfagem pode ser diferente de zero ou igual a zero (dependendo do tipo de braçada e do usuário), mas a aceleração deve, em geral, ser mais alta do que as outras 3 fases.

[0203] Cada uma das Figuras de 31A a 31D destaca uma fase diferente das braçadas de um usuário com base nos dados rotacionais. Na etapa 3040, de acordo com algumas modalidades, a fase de deslizamento do movimento de braçada pode ser determinada encontrando-se a norma mínima L2 da aceleração do usuário, ao longo de uma braçada, conforme mostrado na Figura 31A. O ponto mais baixo ao longo da curva de aceleração 3110, que corresponde à menor quantidade de aceleração, é indicado por 3130 e representa o ponto médio da fase de deslizamento. O início da fase de deslizamento pode ser definido como 10% da aceleração máxima antes do ponto médio, e o final da fase de deslizamento pode ser definido como 10% da aceleração máxima após o ponto médio (por exemplo, o comprimento da curva de aceleração 3110 entre os pontos A e B). Uma vez determinada a aceleração mínima, o ângulo de guinada de referência 3140 (isto é, quando o ângulo de guinada é 0°) é determinado em relação ao ponto de aceleração mínima. O ângulo de guinada de referência 3140 é o ponto ao longo da curva do ângulo de guinada 3120 diretamente abaixo do ponto de aceleração mais baixa.

[0204] Em outra modalidade, a duração do deslizamento é calculada com base na porção da curva de aceleração dentro de 10 graus do ângulo de guinada de referência.

[0205] Na etapa 3040, a fase de transição é determinada com base no ângulo máximo de guinada 3150, conforme mostrado na Figura 31B) em relação ao ângulo de guinada de referência 3140. A duração do período de transição (isto é, as porções das curvas entre os pontos C e D) está dentro de 10 graus do ângulo máximo de guinada. O ângulo máximo de guinada 3150 representa a orientação das pontas dos dedos do nadador quando estão na posição mais oposta à direção de deslocamento. Em outras palavras, o ponto ao longo da curva que mostra o ângulo máximo entre a direção de deslocamento e a orientação atual das pontas dos dedos do nadador.

[0206] Uma vez identificadas as fases de deslizamento e de transição do movimento de braçada, as fases de recuperação e puxada podem ser determinadas com base no início e no final das fases de deslizamento e de transição (etapa 3050). Por exemplo, a fase de puxada, conforme mostrado na Figura 31C entre os pontos B e C e B’ e C’’, são simplesmente as porções da curva de aceleração 3110 e da curva do ângulo de guinada 3120 entre o final da fase de deslizamento e o início da fase de transição. E a fase de recuperação, conforme mostrado na Figura 31D entre os pontos D e E e D’ e E’, são as porções da curva de aceleração 3110 e da curva do ângulo de guinada 3120 entre o final da fase de transição e o início da nova fase de deslizamento (isto é, a antiga fase de deslizamento mais um período). O período de recuperação geralmente exibe a maior aceleração.

[0207] Na etapa 3060, uma vez identificadas as diferentes fases de um movimento de braçada, as características de cada fase podem ser identificadas e analisadas. Em algumas modalidades, as características de uma fase particular que diferem entre os tipos de braçada podem ser usadas para classificar a braçada. Por exemplo, uma varredura de braço mais longa durante a fase de recuperação está tipicamente associada à braçada do estilo de nado borboleta, em comparação com a braçada do estilo de nado livre. Portanto, varredura do braço medida durante a fase de recuperação pode ser usada para distinguir braçadas entre o estilo de nado livre e o estilo de nado borboleta. Em outro exemplo, uma fase de transição mais longa está tipicamente associada à braçada do estilo de nado livre, em comparação à braçada do estilo de nado borboleta e, dessa forma, pode ser usada para identificar braçadas do estilo de nado livre. Em outro exemplo, as braçadas do estilo de nado borboleta podem ser diferenciadas daquelas do estilo de nado livre com base na energia rotacional em torno do eixo geométrico y durante as fases de puxada em relação à energia rotacional total em torno do eixo geométrico y em todas as fases. Isto pode ser calculado por meio da seguinte fórmula: Rotação relativa de puxada Y = RMS (rotação-y durante a puxada) / RMS (rotação-y em todas as fases) RMS: valor quadrático médio

[0208] A razão tende a ser maior para o estilo de nado borboleta em comparação com o estilo de nado livre. O estilo de nado borboleta tende a ter mais rotação (mais forte) em torno da pulseira durante a fase de puxada, mas uma rotação similar ou menor em torno da pulseira durante a recuperação (fase na qual os braços tendem a ficar mais paralelos ao horizonte durante a recuperação) do que no estilo de nado livre. Estes são apenas alguns exemplos e entende-se que outras características da fase de distinção podem ser usadas para classificar as braçadas de um estilo de nado.

[0209] A Figura 32A plota os dados de aceleração e de guinada para as quatro fases de uma braçada do estilo de nado borboleta e a Figura 32B plota as quatro fases de uma braçada do estilo de nado livre. O eixo geométrico x representa o período de tempo do sinal recebido de um ou mais sensores de movimentos 240 e que é medido em segundos, e o eixo geométrico y representa a aceleração normalizada pela gravidade e que é medida em m/s2. Os dados de aceleração do usuário são representados pelas porções sombreadas cinza do gráfico e os dados do ângulo de guinada são representados pela linha curva escura.

[0210] Em ambas as Figuras 32A e 32B, as fases de deslizamento, puxada, transição e recuperação são identificadas. Comparando-se as fases da braçada do estilo de nado borboleta mostradas na Figura 32A com as fases semelhantes da braçada do estilo de nado livre mostradas na Figura 32B, as seguintes diferenças entre fases similares ficam evidentes:

[0211] A tabela mostrada acima ilustra alguns exemplos de diferenças entre fases similares de braçadas nos estilos de nado livre e borboleta. Os versados na técnica compreenderão que existem outras diferenças entre fases semelhantes das braçadas nos estilos de nado livre e borboleta, e que podem ser usadas para distinguir os dois tipos de braçada.

[0212] Em outra aplicação do assunto da invenção, determinar a fase específica pode ajudar a suprimir a falsos positivos durante a detecção de viradas/contagem de voltas. Por exemplo, apenas o ângulo de guinada durante a fase de deslizamento pode ser considerado para o propósito de detectar uma virada. Isto asseguraria que os ângulos considerados para a detecção de viradas são aqueles quando a mão está principalmente voltada para a direção de deslocamento e, portanto, ajudam a reduzir os efeitos de qualquer mudança de guinada devido às dinâmicas inerentes à própria braçada. Em outras palavras, se o ângulo de guinada for rastreado ao longo de toda a braçada, então ele estará entre 0 e 180 graus entre a fase de deslizamento e a transição, o que poderia ser confundido com uma virada, a menos que as dinâmicas da braçada sejam removidas por filtração. Entretanto, se a guinada for rastreada apenas durante a fase de deslizamento, então uma alteração de 180 graus na guinada durante a fase de deslizamento entre duas braçadas consecutivas é mais provavelmente uma virada genuína.

[0213] Em outra aplicação, a determinação da fase pode ajudar a determinar movimentos verdadeiros de braçadas. Por exemplo, a duração de uma fase de braçada de nado do usuário pode ser comparada com a duração de um modelo de fase da braçada para determinar se o usuário executou uma braçada genuína. De modo similar, outras características, como aceleração e orientação de pulso para uma dada fase, podem ser usadas para comparação com as características similares de um modelo de fase de braçada para determinar se o usuário executou uma braçada verdadeira. Em outro exemplo, uma braçada do usuário pode ser examinada para determinar se todas as quatro fases da braçada foram executadas na sequência correta e determinar se o usuário executou uma braçada genuína.

[0214] Os modelos de braçadas podem ser personalizados para um determinado nadador com base em fatores como sexo, idade, ou nível de natação e/ou outra característica adequada. Em algumas modalidades, os modelos de braçadas são observados a partir de sessões de treinamento do nadador.

Determinação da consistência das órbitas

[0215] O presente documento descreve várias maneiras de determinar a consistência das órbitas das braçadas de um usuário durante uma sessão de natação. Por exemplo, a Figura 33 mostra um fluxograma que ilustra um processo 3300 para determinar a consistência das órbitas das braçadas do usuário durante uma sessão de natação, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Em algumas modalidades, o processo 3300 pode ser modificado mediante, por exemplo, combinação, divisão, rearranjo, alteração, adição e/ou remoção de etapas. Conforme descrito em mais detalhes abaixo, em algumas modalidades o processo 3300 pode incluir cinco etapas. Na etapa 3310, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 recebe informações de movimento de um ou mais sensores de movimento 240. Na etapa 3320, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 determina um conjunto de dados rotacionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100. Na etapa 3330, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 determina uma primeira direção ao longo da qual o conjunto de dados rotacionais tem a menor variância em um primeiro período decorrido. Na etapa 3340, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 determina uma segunda direção ao longo da qual o conjunto de dados rotacionais tem a menor variância em um segundo período decorrido. Na etapa 3350, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 determina uma diferença entre a primeira direção e a segunda direção para determinar a consistência das orbitas das braçadas do usuário.

[0216] Na etapa 3330, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 determina uma primeira direção ao longo da qual o conjunto de dados rotacionais tem a menor variância em um primeiro período decorrido. Em algumas modalidades, o primeiro período decorrido pode ser relativamente curto. Como um exemplo não limitador, o primeiro período decorrido pode ser de 10 segundos, e a etapa 3330 pode ser executada a cada 10 segundos. Em algumas modalidades, a direção ao longo da qual o conjunto de dados rotacionais tem a menor variância pode ser determinada com o uso da análise dos componentes principais, conforme compreendido pelos versados na técnica. Por exemplo, a Figura 34 mostra uma órbita 3410 da braçada de um usuário em um espaço tridimensional com três eixos geométricos x, y e z. Na Figura 34, a órbita 3410 tem um formato oval e está ao longo do plano x-y. As posições ao longo da órbita 3410 têm variância ao longo dos eixos geométricos x e y, mas não têm qualquer variância ao longo do eixo geométrico z, pois cada posição da órbita 3410 tem um componente zero ao longo do eixo geométrico z. Usando-se a análise de componentes principais, o terceiro componente principal da órbita 3410 será a direção 3420, que é paralela ao eixo geométrico z e perpendicular ao plano x-y. Um significado físico do terceiro componente principal 3420 é que ele indica um eixo geométrico de rotação da órbita 3410. Neste exemplo, se a órbita 3410 for a órbita do conjunto de dados rotacionais no primeiro período de tempo, então a direção 3420 será a primeira direção determinada na etapa 3330. Se o primeiro período decorrido for ajustado em 10 segundos, então haverá uma nova primeira direção para a órbita do conjunto de dados rotacionais em cada um dos períodos decorridos de 10 segundos. Em um cenário ideal no qual um usuário tem uma repetição perfeita de braçadas, as primeiras direções determinadas a cada 10 segundos serão as mesmas, uma vez que as órbitas do conjunto de dados rotacionais serão sobrepostas ao longo do tempo. Em uma sessão de natação real, entretanto, não é provável que um usuário mantenha uma repetição perfeita de braçadas, e as primeiras direções determinadas em cada primeiro período decorrido irão variar. Uma maneira de indicar a consistência do usuário quanto aos movimentos de braçada é medir o desvio entre uma primeira direção atual e uma primeira direção média ao longo de um período de tempo mais longo, como, por exemplo, 3 minutos ou qualquer período adequado.

[0217] Novamente com referência à Figura 33, na etapa 3340, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 determina uma segunda direção ao longo da qual o conjunto de dados rotacionais tem a menor variância em um segundo período decorrido. Em algumas modalidades, a segunda direção pode ser determinada da mesma forma que a primeira direção é determinada na etapa 3330. Conforme descrito acima, em algumas modalidades, o segundo período decorrido é mais longo que o primeiro período decorrido usado na etapa 3330. Por exemplo, se o primeiro período decorrido for de 10 segundos, então o segundo período decorrido poderá ser de 3 minutos em algumas modalidades. Como 3 minutos são 180 segundos, em cada 3 minutos, uma segunda direção e 18 primeiras direções podem ser determinadas, e a segunda direção é a média das primeiras direções determinadas nos últimos 3 minutos.

[0218] A Figura 35 ilustra as órbitas das braçadas de um usuário, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Na Figura 35, a referência numérica 3510 indica as órbitas das braçadas do usuário para uma determinada sessão de natação. Ao contrário da órbita 3410 na Figura 34, as órbitas 3510 não são perfeitamente repetitivas e representam um movimento de braçada mais realista de um usuário durante o nado. Na Figura 35, as linhas 3520 representam direções dos terceiros componentes principais das órbitas 3510 ao longo de um período de tempo relativamente mais curto, e a linha tracejada 3530 representa a direção do terceiro componente principal das órbitas 3510 ao longo de um período de tempo relativamente mais longo. Por exemplo, as órbitas 3510 podem ser o conjunto de dados rotacionais de um usuário ao nadar durante 3 minutos. Então, em uma modalidade, a etapa 3330 descrita na Figura 33 pode ser executada a cada 10 segundos para determinar os terceiros componentes principais das porções de 10 segundos para cada órbita 3510. Os resultados podem ser as linhas 3520, que são direções ao longo das quais porções das órbitas 3510 têm a menor variância para cada 10 segundos. E a etapa 3340 descrita na Figura 33 pode ser executada para determinar o terceiro componente principal das órbitas 3510 ao longo de todo o período de 3 minutos. O resultado pode ser a linha tracejada 3530, que é a direção ao longo da qual as órbitas 3510 têm a menor variância em todo o período de 3 minutos. Se as órbitas 3510 fossem perfeitamente repetitivas a cada 10 segundos, então as linhas 3520 se alinhariam exatamente com a linha tracejada 3530. Com referência à Figura 35, os desvios entre as linhas 3520 e a linha tracejada 3530 fornecem uma indicação visual de como as órbitas 3510 podem oscilar ao longo do tempo, o que fornece uma medida da consistência das braçadas do usuário.

[0219] Novamente com referência à Figura 33, na etapa 3350, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 determina uma diferença entre a primeira direção e a segunda direção. Em algumas modalidades, o segundo período decorrido é mais longo que o primeiro período decorrido, e a segunda direção pode ser considerada como uma média de múltiplas primeiras direções anteriores. Nessas modalidades, a diferença obtida na etapa 3350 indica como a direção do eixo geométrico de rotação das órbitas de braçadas curtas do usuário se desvia da direção do eixo geométrico de rotação das órbitas de braçadas longas/médias do usuário. Em algumas modalidades, uma magnitude pequena dessa diferença indica um nível alto de consistência das órbitas do usuário durante o primeiro período decorrido, e uma magnitude grande da diferença indica um nível baixo de consistência das órbitas do usuário durante o primeiro período decorrido. Um nível alto de consistência das órbitas pode indicar, entre outras coisas, que o usuário tem maior habilidade de natação, maior eficiência e/ou menos fadiga. Um nível baixo de consistência das órbitas pode indicar o oposto.

[0220] A Figura 36 ilustra as diferenças de percurso entre a direção do eixo geométrico de rotação das órbitas de braçadas curtas do usuário e a direção do eixo geométrico de rotação das órbitas de braçadas longas/médias do usuário em diferentes pontos de amostragem, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. A Figura 36 mostra dados processados por filtros diferentes, onde a referência numérica 3601 representa um filtro Kalman estendido, e a referência numérica 3602 representa um filtro complementar. Na Figura 36, o eixo geométrico x indica os pontos de amostragem, os quais são amostrados a cada 0,01 segundo. O eixo geométrico y indica o ângulo entre o eixo geométrico de rotação médio e um eixo geométrico de rotação instantâneo para cada órbita de braçadas. Embora o período de amostragem na Figura 36 seja de 0,1 segundo, o período de amostragem pode, em outros casos, ser qualquer outro valor adequado, como entre 0,002 e 0,1 segundo. Conforme discutido acima, em algumas modalidades, o eixo geométrico de rotação instantânea pode ser obtido mediante a determinação do terceiro componente principal das órbitas das braçadas do usuário ao longo de um período relativamente curto. Em algumas modalidades, esse período curto pode ser tempo suficiente para se obter ao menos uma ou duas órbitas. Por exemplo, o período curto pode ser de cinco a dez segundos. Em algumas modalidades, outros valores adequados podem ser usados. O eixo geométrico de rotação média pode ser obtido mediante a determinação do terceiro componente principal das órbitas das braçadas do usuário ao longo de um período relativamente longo. Na Figura 36, se o ângulo for 0 grau, então não há variação entre o eixo geométrico de rotação média e o eixo geométrico de rotação instantânea, o que significa que o nível de consistência das orbitas das braçadas do usuário é alto. Quanto mais distante de 0 grau for o ângulo, menor será a consistência das braçadas do usuário. Em algumas modalidades, um nível baixo de consistência das braçadas do usuário pode indicar que o usuário tem habilidades baixas de natação, baixa eficiência de natação, cansaço e/ou problemas relacionados com a saúde.

[0221] Em algumas modalidades, em adição a ou em vez de usar a análise de componentes principais, a consistência das braçadas do usuário pode ser determinada usando-se a análise de entropia espacial. Por exemplo, a Figura 37 mostra um fluxograma que ilustra um processo 3700 para determinar a consistência das órbitas das braçadas do usuário durante uma sessão de natação, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Em algumas modalidades, o processo 3700 pode ser modificado mediante, por exemplo, combinação, divisão, rearranjo, alteração, adição e/ou remoção de etapas. Conforme descrito em mais detalhes abaixo, em algumas modalidades o processo 3700 pode incluir quatro etapas. Na etapa 3710, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 recebe informações de movimento de um ou mais sensores de movimento 240. Na etapa 3720, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 determina um conjunto de dados rotacionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo 100. Na etapa 3730, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 determina um histograma das orbitas das braçadas do usuário com base no conjunto de dados rotacionais. Na etapa 3740, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 determina um nível de entropia do histograma.

[0222] Na etapa 3730, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 determina um histograma das orbitas das braçadas do usuário com base no conjunto de dados rotacionais. Em uma modalidade, o histograma pode ser um mapa de calor da órbita das braçadas do usuário. Por exemplo, a Figura 38 ilustra um mapa de calor das órbitas das braçadas de um usuário, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Na Figura 38, o mapa de calor é expresso em um histograma bidimensional 3800 representando um sistema horizontal de coordenadas que é compreendido pelos versados na técnica. O eixo geométrico horizontal do histograma 3800 são as coordenadas de azimute do sistema horizontal de coordenadas, onde as coordenadas de azimute podem ser indicadas como Φ variando de 0 a 360 graus. O eixo geométrico vertical do histograma 3800 são as coordenadas de elevação do sistema horizontal de coordenadas, onde as coordenadas de elevação podem ser indicadas como θ variando de 0 a 180 graus, onde, em uma modalidade, 0 grau corresponde ao zênite do sistema horizontal de coordenadas e 180 graus correspondem ao nadir do sistema horizontal de coordenadas. O histograma 3800 mostra como as órbitas das braçadas do usuário correspondem aos múltiplos intervalos ("bins") Φ-θ: cada intervalo Φ-θ pode ter uma possibilidade de braçada que indica quão provável esse intervalo corresponde às órbitas das braçadas do usuário. Se as órbitas das braçadas de um usuário frequentemente correspondem a um intervalo, então esse intervalo pode ter um valor mais alto de possibilidade de braçada, o que corresponde a uma cor mais clara na Figura 38, como os intervalos 3810 e 3820; se as orbitas das braçadas de um usuário correspondem menos frequentemente a um intervalo, então esse intervalo pode ter um valor mais baixo de possibilidade de braçada, o que corresponde a uma cor mais escura na Figura 38.

[0223] Na etapa 3740, o dispositivo para ser usado junto ao corpo 100 determina um nível de entropia do histograma. Em uma modalidade, o nível de entropia pode ser calculado como o valor absoluto da soma de possibilidades de braçada de cada intervalo Φ-θ, conforme expresso na equação 21.

[0224] Na equação 1, P indica uma medida de probabilidade empírica de uma órbita que tem um ponto em um intervalo Φ-θ, e E indica o nível de entropia. Em algumas modalidades, a entropia indica o grau em que a medida de probabilidade da órbita é espalhada em diferentes intervalos Φ-θ. Na Figura 38, uma braçada perfeitamente consistente teria um número mínimo de intervalos Φ-θ ocupados, e, portanto, um nível mais baixo de entropia. Por outro lado, uma braçada muito inconsistente teria muitos intervalos Φ-θ ocupados, e, portanto, um nível mais alto de entropia. Por exemplo, um processo uniformemente aleatório ao longo de todos intervalos Φ-θ seriam as órbitas das braçadas mais inconsistentes e produziria entropia máxima. Portanto, o nível de consistência das órbitas das braçadas do usuário pode ser caracterizado pelo nível de entropia: quanto menor o nível de entropia, mais consistente as orbitas das braçadas do usuário. Em algumas modalidades, o nível de entropia do histograma refere-se ao nível de variância do histograma. Se o histograma for concentrado em um pequeno número de intervalos Φ-θ, então o nível de variância é baixo. Se o histograma for espalhado por um grande número de intervalos Φ-θ, então o nível de variância é alto. Em algumas modalidades, a Figura 38 pode ser vista como um histograma de bidimensional normalizado pelo número total de amostras.

[0225] Deve ser compreendido que a presente descrição não está limitada em sua aplicação aos detalhes de construção e às disposições dos componentes apresentados na descrição ou ilustrados nos desenhos. A presente descrição contempla outras modalidades e pode ser praticada e executada de várias maneiras. Deve ser entendido, também, que a fraseologia e a terminologia empregadas na presente invenção têm o propósito de descrição e não devem ser consideradas como limitadoras. Por exemplo, as técnicas descritas na presente descrição não se limitam à identificação de verdadeiras braçadas ou à classificação de tipos de braçadas com base na quantidade de extensão do braço. Outras aplicações incluem o uso uma quantidade de extensão do braço para análise de locomoção para atividades de pedestres ou para a contagem de repetições para atividades de treinamento de peso.

[0226] Dessa forma, os versados na técnica compreenderão que a concepção, na qual esta descrição se baseia, pode ser prontamente utilizada como uma base para o projeto de outras estruturas, sistemas, métodos e mídias para atingir os vários propósitos da presente descrição. É importante, portanto, que as concretizações sejam consideradas como incluindo construções equivalentes, na medida em que não se afastem do espírito e do escopo da presente descrição.

[0227] Embora a presente descrição tenha sido descrita e ilustrada nas modalidades exemplificadoras anteriormente mencionadas, entende-se que a presente descrição foi feita apenas a título de exemplo, e que inúmeras alterações nos detalhes da implementação da presente descrição podem ser feitas sem que se desvie do caráter e âmbito da presente descrição, que é limitada apenas pelas concretizações.

Claims (20)

1. Sistema, caracterizado pelo fato de que compreende: um processador; e uma memória não volátil que armazena um método que, quando executado no processador, faz com que o processador execute um processo operável para: receber, por um circuito de processador de um dispositivo para ser usado junto ao corpo, dados de movimento a partir de um ou mais sensores de movimento do dispositivo para ser usado junto ao corpo, sendo que os um ou mais sensores de movimento compreendem pelo menos um dentre um acelerômetro ou um giroscópio; determinar, usando os dados de movimento, dados rotacionais expressos em um quadro referencial com base nos dados de movimento; calcular um comprimento de braço de momento com base nos dados rotacionais; comparar o comprimento do braço de momento com um comprimento-limite; determinar que o balanço do braço do usuário é um movimento de braçada de natação com base na comparação do comprimento do braço de momento com o comprimento-limite; calcular ao menos uma dentre uma métrica de natação ou um gasto de energia do usuário em resposta à determinação de que o balanço do braço do usuário é um movimento de braçada de natação, sendo que a métrica de natação compreende pelo menos uma dentre viradas, respirações, voltas, braçadas de natação ou estilos de braçada natação; e emitir o pelo menos um dentre a métrica de natação ou o gasto de energia do usuário.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o quadro referencial é um quadro referencial fixado ao corpo em relação ao dispositivo de usuário.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que calcular o comprimento do braço de momento compreende a resolução de uma equação de quadrados mínimos.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método, quando executado no processador, faz com que o processador execute um processo operável para: receber dados de treinamento do usuário; determinar um ângulo de guinada do usuário com base nos dados de movimento; determinar um valor da razão de probabilidade correspondente ao ângulo de guinada com base nos dados de treinamento; comparar o valor da razão de probabilidade com uma razão- limite; determinar que o usuário está nadando com base na comparação do valor da razão de probabilidade com a razão-limite; e calcular o pelo menos um dentre uma métrica de natação ou um gasto de energia do usuário em resposta à determinação de que o usuário está nadando.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método, quando executado no processador, faz com que o processador execute um processo operável para: calcular um período fundamental com base nos dados de movimento recebidos; extrair uma ou mais características a partir dos dados rotacionais; determinar o estilo de braçadas de natação do usuário com base nas ou mais características; e emitir o estilo de braçadas de natação determinado.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o quadro referencial é um quadro referencial fixado ao corpo em relação ao dispositivo para ser usado junto ao corpo.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o quadro referencial é um quadro referencial inercial.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que as uma ou mais características compreendem ao menos uma dentre: uma orientação média da coroa do dispositivo para ser usado junto ao corpo, uma correlação entre as rotações do braço e do pulso do usuário, ou uma contribuição de rotação em torno de uma coroa do dispositivo para ser usado junto ao corpo para uma velocidade angular total.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que as uma ou mais características compreendem ao menos uma dentre: uma rotação relativa do braço em torno da pulseira do dispositivo para ser usado junto ao corpo durante uma fase de puxada, um braço de momento do usuário, uma razão entre aceleração z e rotação y, uma coroa de gravidade média ponderada por aceleração, uma correlação entre uma orientação de topo de uma pulseira do dispositivo para ser usado junto ao corpo e rotação em torno de uma pulseira do dispositivo para ser usado junto ao corpo, um valor quadrático médio (RMS) de uma rotação da coroa, uma rotação mínima em torno de uma coroa do dispositivo para ser usado junto ao corpo, uma rotação máxima em torno de uma pulseira do dispositivo para ser usado junto ao corpo, ou uma rotação máxima de x em relação a y.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método, quando executado no processador, faz com que o processador execute um processo operável para: determinar, usando os dados de movimento, um primeiro conjunto de dados rotacionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo, sendo que o primeiro conjunto de dados rotacionais é expresso em um primeiro quadro referencial; converter o primeiro conjunto de dados rotacionais do dispositivo para ser usado junto ao corpo em um segundo conjunto de dados rotacionais expresso em um segundo referencial; determinar uma fase de deslizamento do movimento de braçada de natação de um usuário com base no segundo conjunto de dados rotacionais; determinar uma fase de transição do movimento de braçada de natação de um usuário com base no segundo conjunto de dados rotacionais; determinar uma fase de puxada e uma fase de recuperação do movimento de braçada de natação do usuário com base na fase de deslizamento e na fase de transição determinadas; calcular uma ou mais métricas de natação do usuário com base nas fases determinadas de deslizamento, transição, puxada e recuperação do movimento de braçada de natação do usuário, sendo que as uma ou mais métricas de natação compreendem pelo menos uma dentre viradas, respirações, voltas, braçadas de natação ou estilos de natação; e emitir as uma ou mais métricas de natação do usuário calculadas.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o primeiro quadro referencial é um quadro referencial fixado ao corpo em relação ao dispositivo para ser usado junto ao corpo.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o segundo quadro referencial é um quadro referencial inercial.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método, quando executado no processador, faz com que o processador execute um processo operável para: determinar uma primeira direção ao longo da qual os dados rotacionais têm a menor variância em um primeiro período decorrido; determinar uma segunda direção ao longo da qual os dados rotacionais têm a menor variância em um segundo período decorrido; determinar uma diferença entre a primeira direção e a segunda direção; determinar uma consistência das órbitas das braçadas do usuário com base na diferença entre a primeira direção e a segunda direção; e emitir a consistência determinada das órbitas das braçadas do usuário.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o quadro referencial é um quadro referencial fixado ao corpo em relação ao dispositivo de usuário.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o quadro referencial é um quadro referencial inercial.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a determinação da primeira direção e da segunda direção compreende determinar um eixo geométrico de rotação.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o primeiro período decorrido é de 10 segundos.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o segundo período decorrido é de 3 minutos.

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método, quando executado no processador, faz com que o processador execute um processo operável para: determinar um histograma da órbita das braçadas do usuário com o uso dos dados rotacionais; determinar um nível de entropia com base no histograma; determinar um nível de consistência das órbitas do usuário com base no nível de entropia determinado; e apresentar o nível de consistência das órbitas determinado do usuário.

20. Método para melhorar uma exatidão de um dispositivo para ser usado junto ao corpo e ao mesmo tempo determinar um movimento do braço de um usuário, caracterizado pelo fato de que o método compreende as etapas de: receber, por um circuito de processador de um dispositivo para ser usado junto ao corpo, dados de movimento a partir de um ou mais sensores de movimento do dispositivo para ser usado junto ao corpo, sendo que os um ou mais sensores de movimento compreendem ao menos um dentre um acelerômetro ou um giroscópio; determinar, pelo circuito de processador usando os dados de movimento, dados rotacionais expressos em um quadro referencial com base nos dados de movimento; calcular, pelo circuito de processador, um comprimento de braço de momento com base nos dados rotacionais; comparar, pelo circuito de processador, o comprimento do braço de momento com um comprimento-limite; determinar, pelo circuito de processador, que o movimento de balanço do braço do usuário é um movimento de braçada de natação com base na comparação do comprimento do braço de momento com o comprimento-limite; calcular, pelo circuito de processador, ao menos um dentre uma métrica de natação ou um gasto de energia do usuário em resposta à determinação de que o movimento de balanço do braço do usuário é um movimento de braçada de natação, sendo que a métrica de natação compreende ao menos uma dentre viradas, respirações, voltas, braçadas ou estilos de natação; e emitir, pelo circuito de processador, o pelo menos um dentre a métrica de natação ou o gasto de energia do usuário.

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