CH716382A2 - Portable instrument for managing a sports or well-being activity. - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un instrument portable, tel une montre-bracelet, muni d'un dispositif de contrôle (10) ou de gestion d'une activité sportive ou de bien-être d'une personne portant l'instrument portable. Le dispositif contrôle (10) comprend au moins un capteur de mouvement (13) et un capteur de pression (14) reliés à une unité de calcul (15), et un module récepteur GNSS (11) relié à l'unité de calcul. L'unité de calcul du dispositif de contrôle est agencée pour activer le module récepteur GNSS pendant un temps d'activation défini suite à des variations de mouvement détectées par le capteur de mouvement s'écartant de données de mouvement ou profils de marche connus afin de déterminer au moins une vitesse de référence de la personne, et pour désactiver le module récepteur GNSS après le temps d'activation pendant un temps de désactivation plus grand que le temps d'activation.The present invention relates to a portable instrument, such as a wristwatch, provided with a device for controlling (10) or managing a sports activity or the well-being of a person wearing the portable instrument. The control device (10) comprises at least one movement sensor (13) and one pressure sensor (14) connected to a calculation unit (15), and a GNSS receiver module (11) connected to the calculation unit. The calculation unit of the control device is arranged to activate the GNSS receiver module for a defined activation time following movement variations detected by the movement sensor deviating from known movement data or gait profiles in order to determining at least one reference speed of the person, and to deactivate the GNSS receiver module after the activation time for a deactivation time greater than the activation time.
Description
Description Description
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
[0001] L'invention concerne un Instrument portable, tel qu'une montre, muni d'un dispositif de contröle ou gestion d'une activite sportive ou de bien-etre d'une personne portant l'instrument portable en activite. The invention relates to a portable instrument, such as a watch, provided with a control device or management of a sports activity or well-being of a person wearing the portable instrument in activity.
[0002] L'invention concerne aussi un procede de gestion d'une activite sportive ou de bien-etre au moyen de l'instrumentportable en fonction. The invention also relates to a method for managing a sports activity or well-being by means of the portable instrument in function.
ETAT DE LA TECHNIQUE STATE OF THE ART
[0003] Les vitesses de marche ou allures sont parmi les parametres les plus importants pour caracteriser la mobilite journaliere des personnes. Par exemple dans des applications sportives, la vitesse peut etre utilisee pour evaluer les athletes et ainsi preparer des seances personnalisees d'entrainement, dans le but d'ameliorer la performance de chaque athlete et de reduire le risque de blessures. Dans des applications medicales, la vitesse est utilisee pour evaluer la sante d'une personne, dans le but d'aider les medecins afin d'etablir un diagnostic, predire et prevenir de nombreuses maladies, telles que les pathologies cardiovasculaires ou le diabete ou le surpoids. [0003] Walking speeds or gaits are among the most important parameters for characterizing people's daily mobility. For example in sports applications, speed can be used to assess athletes and thus prepare personalized training sessions, with the aim of improving the performance of each athlete and reducing the risk of injury. In medical applications, the speed is used to assess the health of a person, with the aim of helping doctors to establish a diagnosis, predict and prevent many diseases, such as cardiovascular pathologies or diabetes or overweight.
[0004] Un Systeme de navigation global par satellites (GNSS) est un Systeme de base largement utilise pour mesurer par exemple la vitesse de marche d'une personne. Un tel Systeme GNSS est precis et de nombreux instruments portables ont ete conpus pour integrer un tel transpondeur, dont les mesures peuvent etre utilisees pour calculer la vitesse de marche d'une personne meme dans des conditions reelles. Cependant, il y a certains endroits oü le Signal GNSS est faible ou pourrait meme etre perdu en raison du manque de Couverture par satellites, comme ä l'interieur de tunnels, pres de hauts bätiments, dans des vallees etroites. De plus, un transpondeur GNSS consomme beaucoup d'energie electrique. De ce fait, il est preferable de l'utiliser de fagon sporadique plutöt que de fagon continue pour reduire la consommation electrique de l'instrument portable qui le comprend. [0004] A Global Navigation Satellite System (GNSS) is a basic system widely used to measure, for example, a person's walking speed. Such a GNSS system is accurate and many portable instruments have been designed to incorporate such a transponder, the measurements of which can be used to calculate a person's walking speed even under real conditions. However, there are some places where the GNSS signal is weak or might even be lost due to lack of satellite coverage, such as inside tunnels, near tall buildings, in narrow valleys. In addition, a GNSS transponder consumes a lot of electrical energy. Therefore, it is preferable to use it sporadically rather than continuously to reduce the power consumption of the portable instrument that includes it.
[0005] La demande de brevet WO 2018/106319 A1 decrit un Instrument portable, tel qu'un telephone portable ou une montre intelligente, pour estimer en temps reel des parametres de mouvement d'une personne, tels qu'une vitesse ou une cadence de marche ou de course. L'instrument comprend un transpondeur GNSS avec un filtre de Kalman pour determiner une premiere vitesse derivee des positions GNSS de la personne, une deuxieme vitesse derivee des decalages Doppler des signaux GNSS et un nombre de pas observes de l'utilisateur. L'instrument comprend encore des unites de detection de mouvement, qui peuvent fournir une vitesse derivee des positions GNSS et une vitesse derivee des decalages Doppler GNSS. Cependant l'utilisation du transpondeur GNSS de l'instrument est utilise pendant de grandes periodes de temps pour determiner une vitesse ou cadence de marche de la personne, ce qui conduit ä une forte consommation electrique et constitue un inconvenient. [0005] Patent application WO 2018/106319 A1 describes a portable instrument, such as a mobile phone or a smart watch, for estimating a person's movement parameters in real time, such as speed or cadence. walking or running. The instrument includes a GNSS transponder with a Kalman filter to determine a first velocity derived from the person's GNSS positions, a second velocity derived from the Doppler shifts of the GNSS signals, and a user's observed step count. The instrument further includes motion detection units, which can provide velocity derived from GNSS positions and velocity derived from GNSS Doppler shifts. However, the use of the instrument's GNSS transponder is used for long periods of time to determine a person's walking speed or cadence, which leads to high power consumption and constitutes a disadvantage.
[0006] La demande de brevet WO 2012/045484 A1 decrit un Systeme podometre calibre par GPS. Le Systeme peut etre porte par une personne, tel qu'une montre de sport. Le Systeme comprend un recepteur GNSS congu pour obtenir la Position et/ou la vitesse de la personne et un podometre pour le comptage des pas effectues par la personne. Les donnees du recepteur GNSS sont utilisees pour calibrer le podometre chaque fois que l'utilisateur est determine ä parcourir une distance superieure ä une valeur de distance predefinie pendant une periode au cours de laquelle les signaux obtenus par le recepteur GNSS sont precis. Comme pour le precedent document, le recepteur GNSS de l'instrument est utilise pendant de grandes periodes de temps pour determiner une vitesse ou cadence de marche de la personne, ce qui conduit ä une forte consommation electrique et constitue un inconvenient. [0006] Patent application WO 2012/045484 A1 describes a GPS-calibrated pedometer system. The System can be worn by a person, such as a sports watch. The System includes a GNSS receiver designed to obtain the Position and/or speed of the person and a pedometer for counting the steps taken by the person. The data from the GNSS receiver is used to calibrate the pedometer whenever the user is determined to travel a distance greater than a predefined distance value during a period during which the signals obtained by the GNSS receiver are accurate. As for the preceding document, the GNSS receiver of the instrument is used for long periods of time to determine a person's walking speed or cadence, which leads to high electrical consumption and constitutes a disadvantage.
[0007] Le brevet US 7,245,2254 B1 decrit un dispositif d'exercice electronique pour contröler l'activite ou mobilite d'une personne. Le dispositif electronique calcule en continu les pas de l'utilisateur ä l'aide d'un Circuit GPS de determination de la position et d'un Instrument informatique en executant un processus de calibration iterative. Le dispositif comprend donc un Circuit GPS, un podometre, un accelerometre, un capteur de contröle du pouls et un capteur de temperature. Quand les signaux de satellite GPS sont accessibles, le Circuit GPS corrige l'erreur accumulee du podometre et/ou de l'accelerometre. Comme pour les precedents documents, le Circuit GPS de l'instrument est utilise pendant de grandes periodes de temps pour determiner en continu des pas ou des parametres physiques de la personne, ce qui conduit ä une forte consommation electrique et constitue un inconvenient. [0007] US Patent 7,245,2254 B1 describes an electronic exercise device for monitoring a person's activity or mobility. The electronic device continuously calculates the steps of the user using a GPS Position Determining Circuit and a Computer Instrument by performing an iterative calibration process. The device therefore comprises a GPS circuit, a pedometer, an accelerometer, a pulse control sensor and a temperature sensor. When GPS satellite signals are available, the GPS Circuit corrects the accumulated error of the pedometer and/or accelerometer. As with the previous documents, the GPS circuit of the instrument is used for long periods of time to continuously determine steps or physical parameters of the person, which leads to high power consumption and constitutes a disadvantage.
RESUME DE L'INVENTION SUMMARY OF THE INVENTION
[0008] L'invention a donc pour but de pallier les inconvenients cites ci-dessus avec un Instrument portable muni d'undispositif de contröle ou gestion d'une activite sportive ou de bien-etre d'une personne portant l'instrument portable eten reduisant le temps de fonctionnement d'un module recepteur GNSS du dispositif afin de reduire la consommation electrique tout en determinant precisement la mobilite quotidienne de la personne par le dispositif. [0008] The invention therefore aims to overcome the drawbacks mentioned above with a portable instrument provided with a device for controlling or managing a sporting activity or the well-being of a person wearing the portable instrument and reducing the operating time of a GNSS receiver module of the device in order to reduce power consumption while accurately determining the daily mobility of the person by the device.
[0009] A cet effet, l'invention concerne un instrument portable muni d'un dispositif de contröle ou gestion d'une activite sportive ou de bien-etre d'une personne portant l'instrument portable, qui comprend les caracteristiques de la revendicationindependante 1. [0009] To this end, the invention relates to a portable instrument provided with a device for controlling or managing a sports activity or the well-being of a person wearing the portable instrument, which comprises the characteristics of the independent claim 1.
[0010] Des formes d'execution particulieres de l'instrument portable sont definies dans les revendications dependantes 2ä9. [0010] Particular embodiments of the portable instrument are defined in dependent claims 2-9.
[0011] Un avantage de l'instrument portable muni du dispositif de contröle reside dans le falt d'une activation par courtes periodes temporelles du module recepteur GNSS pour determiner des changements de cadence ou profil de marche d'une personne. Ceci permet de reduire la consommation electrique du dispositif de contröle tout en calibrant le dispositif de contröle de l'instrument portable pour la personne l'utilisant ä long terme. Ainsi le dispositif de contröle apprend le profil de mobilite quotidienne de la personne pour avoir une calibration personnalisee et de maniere auto-adaptive par l'operationde calibration avec l'activation par courtes periodes temporelles du module recepteur GNSS pour determiner precisement les donnees de vitesse en particulier. [0011] An advantage of the portable instrument provided with the control device resides in the fact that the GNSS receiver module needs to be activated for short periods of time to determine changes in cadence or a person's walking profile. This makes it possible to reduce the electrical consumption of the control device while calibrating the control device of the portable instrument for the person using it on a long-term basis. Thus the control device learns the daily mobility profile of the person to have a personalized calibration and in an auto-adaptive way by the calibration operation with the activation by short time periods of the GNSS receiver module to precisely determine the speed data in particular.
[0012] Avantageusement, avant une nouvelle activation du module recepteur GNSS, un temps de desactivation doit etre depasse independamment de la reception de nouveaux modeles ou profils de marche ou de demarche. Pour ce faire, le temps d'activation du module recepteur GNSS est inferieur d'ä peu pres 5 fois au temps de desactivation du module recepteur GNSS. [0012] Advantageously, before a new activation of the GNSS receiver module, a deactivation time must be exceeded independently of the reception of new models or walking or gait profiles. To do this, the activation time of the GNSS receiver module is approximately 5 times less than the deactivation time of the GNSS receiver module.
[0013] A cet effet, l'invention concerne egalement un procede de gestion d'une activite sportive ou de bien-etre d'unepersonne au moyen de l'instrument portable, qui comprend les caracteristiques mentionnees dans la revendication independente 10. [0013] To this end, the invention also relates to a method for managing a sports activity or the well-being of a person by means of the portable instrument, which comprises the characteristics mentioned in independent claim 10.
[0014] Des etapes particulieres du procede de gestion d'une activite sportive ou de bien-etre d'une personne sont definiesdans les revendications dependantes 11 ä 16. [0014] Particular steps of the method of managing a sports activity or a person's well-being are defined in the dependent claims 11 to 16.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES BRIEF DESCRIPTION OF FIGURES
[0015] Les buts, avantages et caracteristiques d'un instrument portable ou d'un procede de gestion d'une activite sportive ou de bien-etre d'une personne apparaitront mieux dans la description suivante sur la base d'au moins une forme d'execution non limitative illustree par les dessins sur lesquels : [0015] The aims, advantages and characteristics of a portable instrument or of a method for managing a sporting activity or a person's well-being will appear better in the following description on the basis of at least one form of non-limiting execution illustrated by the drawings on which:
- la figure 1 est une vue en perspective d'une personne portant l'instrument portable sous la forme d'une montre-braceletselon l'invention, - Figure 1 is a perspective view of a person wearing the portable instrument in the form of a wristwatch according to the invention,
- la figure 2 represente une vue simplifiee d'une personne portant l'instrument portable, qui comprend selon une Variantede realisation trois parties selon l'invention, - Figure 2 shows a simplified view of a person carrying the portable instrument, which comprises according to a variant of the embodiment three parts according to the invention,
- la figure 3 est une vue schematique en perspective d'un chemin suivi par une personne munie de l'instrument portabledurant une marche ou une course ä pieds, - Figure 3 is a schematic perspective view of a path followed by a person equipped with the portable instrument during a walk or a run,
- la figure 4 represente un Schema bloc simplifie des composants electroniques du dispositif de contröle ou de gestiond'une activite sportive ou de bien-etre d'une personne, de l'instrument portable selon l'invention, - Figure 4 represents a simplified block diagram of the electronic components of the device for controlling or managing a sporting activity or the well-being of a person, of the portable instrument according to the invention,
- la figure 5 represente differentes etapes d'un procede de gestion d'une activite sportive ou de bien-etre d'une personneportant l'instrument portable selon l'invention, - Figure 5 represents different stages of a method for managing a sporting activity or the well-being of a person wearing the portable instrument according to the invention,
- la figure 6 represente un graphique d'une diminution des probabilites exponentielles pour differentes valeurs de ß pourla mise en marche du module recepteur GNSS du dispositif de contröle selon l'invention, - Figure 6 shows a graph of a decrease in exponential probabilities for different values of ß for starting up the GNSS receiver module of the control device according to the invention,
- la figure 7 represente un diagramme comparatif des resultats de la Strategie GNSS pour une personne dans le tempsavec d'une part le module recepteur GPS active en permanence et d'autre part le module recepteur GPS active partiellement suite ä des modifications de profil de marche de la personne, et - Figure 7 represents a comparative diagram of the results of the GNSS Strategy for a person over time with on the one hand the GPS receiver module permanently active and on the other hand the GPS receiver module partially active following changes in walking profile of the person, and
- la figure 8 represente un diagramme comparatif de l'erreur relative de vitesse en fonction du pourcentage de personnesutilisant l'instrument portable personnalise avec d'une part le module recepteur GPS active en permanence et d'autre part le module recepteur GPS active partiellement suite ä des modifications de profil de marche des personnes. - Figure 8 represents a comparative diagram of the relative speed error as a function of the percentage of people using the personalized portable instrument with on the one hand the permanently active GPS receiver module and on the other hand the partially active GPS receiver module ä changes in people's walking profile.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0016] Dans la description suivante, tous les composants electroniques d'un instrument portable, qui est muni d'un dispositif de contröle d'une activite sportive ou de bien-etre d'une personne portant l'instrument portable, qui sont bien connusd'un homme du metier dans ce domaine technique, ne sont decrits que de maniere simplifiee. II est ä noter qu'il est cherche de gerer une activite sportive ou de bien-etre d'une personne, c'est-ä-dire un deplacement ä pieds. II doit etre comprisqu'en ne definissant qu'une marche ou demarche de la personne, cela comprend aussi une course ä pieds par exemple. [0016] In the following description, all the electronic components of a portable instrument, which is provided with a device for monitoring a sporting activity or the well-being of a person wearing the portable instrument, which are well known to a person skilled in the art in this technical field, are only described in a simplified manner. It should be noted that it is sought to manage a sporting activity or a person's well-being, that is to say travel on foot. It must be understood that by defining only a walk or gait of the person, this also includes running for example.
[0017] La figure 1 represente une personne 1 en position debout les pieds en contact du sol. La personne 1 porte un instrument portable 3, qui est dans cette forme d'execution une montre-bracelet qu'il porte ä son poignet gauche 2 parexemple. La montre-bracelet 3 est pourvue d'un dispositif de contröle ou gestion d'une activite sportive ou de bien-etreexplique ci-apres. La montre intelligente 3 est configuree par son dispositif de contröle pour surveiller l'activite et deduiredivers parametres de la personne 1 pendant qu'elle se deplace ä pieds (c.-ä-d. en courant ou en marchant) sur unetrajectoire 4, dont les variations d'altitude ou de pente sont volontairement exagerees comme represente en figure 3. Le dispositif de contröle comprend au moins un capteur de mouvement, qui peut etre un accelerometre ä un ou deux ou de preference trois axes de mesure, et encore par exemple au moins un capteur de pression, tel qu'un barometre ou altimetre pour determiner l'altitude ou la pente lors d'une marche ou course sur une trajectoire 4 ou chemin dans la nature ou en zone urbaine. [0017] Figure 1 represents a person 1 in a standing position with his feet in contact with the ground. Person 1 wears a portable instrument 3, which in this embodiment is a wristwatch which he wears on his left wrist 2 for example. The wristwatch 3 is provided with a device for controlling or managing a sporting or well-being activity explained below. The smartwatch 3 is configured by its control device to monitor the activity and deduce various parameters of the person 1 while he moves on foot (i.e. running or walking) on a trajectory 4, of which the altitude or slope variations are deliberately exaggerated as shown in FIG. 3. at least one pressure sensor, such as a barometer or altimeter to determine the altitude or the slope during a walk or run on a trajectory 4 or path in nature or in an urban area.
[0018] A la figure 2 selon uns Variante d'execution, la personne 1 porte un Instrument portable 3, qui peut etre compose de trois parties 3', 3", 3"' non directement reliees mecaniquement, mais connectees electriquement ou sans fil. Ces trois parties comprennent tous les composants du dispositif de contröle. Dans une premiere partie 3' de l'instrument portable 3, qui est fixee par exemple au poignet gauche 2 de la personne 1 sous la forme d'un bracelet ou d'une montre-bracelet,il est prevu au moins un premier capteur du dispositif de contröle. Cette premiere partie 3' peut comprendre une unite de calcul pour le traitement de toutes les donnees ou mesures des trois parties de l'instrument portable 3. Ce premier capteur peut etre un capteur de mouvement avec au moins un accelerometre par exemple ä trois axes de mesure. Le capteur de mouvement peut aussi etre un capteur inertiel de mouvement ä 9 axes ayant un accelerometre triaxial, un gyroscope triaxial et un capteur magnetique triaxial. Dans une seconde partie 3" de l'instrument portable 3, qui est fixee par exemple au poignet droit de la personne 1 sous la forme d'un bracelet, il est prevu au moins un second capteur du dispositif de contröle. Ce second capteur peut etre un capteur de pression, tel qu'un altimetre ou barometre. Finalement dans une troisieme partie 3'" de l'instrument portable 3, qui est montee sur la täte de la personne 1 dans un bandeau ou un casque, il est prevu le module recepteur GNSS, qui est utilise comme une methode de reference. In Figure 2 according to one variant of execution, the person 1 wears a portable instrument 3, which can be composed of three parts 3 ', 3 ", 3" 'not directly connected mechanically, but connected electrically or wirelessly . These three parts include all the components of the control device. In a first part 3 'of the portable instrument 3, which is fixed for example to the left wrist 2 of the person 1 in the form of a bracelet or a wristwatch, there is provided at least a first sensor of the control device. This first part 3' can comprise a calculation unit for the processing of all the data or measurements of the three parts of the portable instrument 3. This first sensor can be a motion sensor with at least one accelerometer, for example with three axes of measure. The motion sensor can also be a 9-axis inertial motion sensor having a triaxial accelerometer, a triaxial gyroscope and a triaxial magnetic sensor. In a second part 3" of the portable instrument 3, which is fixed for example to the right wrist of the person 1 in the form of a bracelet, there is provided at least a second sensor of the control device. This second sensor can be a pressure sensor, such as an altimeter or barometer. Finally in a third part 3'" of the portable instrument 3, which is mounted on the head of the person 1 in a headband or a helmet, provision is made for the GNSS receiver module, which is used as a reference method.
[0019] II est ä noter que le capteur de mouvement peut aussi etre un capteur inertiel ä 10 axes avec un accelerometre triaxial, un gyroscope triaxial, un capteur magnetique triaxial, et un barometre pour determiner des coordonnees locales et la pente du chemin emprunte par la personne 1. De plus, le placement d'un capteur inertiel ä 10 axes ä chaque pied permettrait d'avoir une mesure plus simple et plus precise du nombre de pas et de la cadence de marche ou course de la personne portant l'instrument portable. Le placement du module recepteur GNSS de reference sur la täte est la meilleure Position pour ne pas ätre dependant du mouvement des bras ou jambes. [0019] It should be noted that the motion sensor can also be a 10-axis inertial sensor with a triaxial accelerometer, a triaxial gyroscope, a triaxial magnetic sensor, and a barometer to determine local coordinates and the slope of the path taken by the person 1. In addition, the placement of a 10-axis inertial sensor at each foot would make it possible to have a simpler and more precise measurement of the number of steps and the walking or running cadence of the person wearing the instrument portable. The placement of the reference GNSS receiver module on the head is the best position not to be dependent on the movement of the arms or legs.
[0020] La figure 4 represente de maniere plus precise les differents composants electroniques du dispositif de contröle 10 ou de gestion d'une activite sportive ou de bien-ätre d'une personne de l'instrument portable selon l'invention. Ledispositif de contröle 10 comprend au moins un capteur de mouvement 13 reliä ä une unite de calcul 15, qui peut ätre un microcontröleur cadence par un oscillateur intägre non repräsentä. Le dispositif de contröle 10 comprend encore un module recepteur GNSS 11 contröle par l'unite de calcul 15 pour l'activer ou le desactiver. Le dispositif de contröle 10 peut encore comprendre un capteur de pression 14, qui est un barometre ou un altimetre, relie ä l'unite de calcul 15, et au moins une memoire 16 reliee ä l'unite de calcul 15, teile qu'une memoire non volatile 16 capable de memoriser differentes mesures effectuäes par le ou les capteurs 13, 14 ou des mesures reques par des signaux GPS de satellites visibles 22 par une antenne 12 liäe au module recepteur GNSS 11. Le dispositif de contröle 10 est generalement alimente par une batterie non repräsentee de l'instrument portable pour sa mise en fonction. [0020] FIG. 4 represents more precisely the various electronic components of the device 10 for controlling or managing a sporting activity or the well-being of a person of the portable instrument according to the invention. The control device 10 comprises at least one motion sensor 13 connected to a calculation unit 15, which may be a microcontroller clocked by an integrated oscillator, not shown. The control device 10 also comprises a GNSS receiver module 11 controlled by the calculation unit 15 to activate or deactivate it. The control device 10 may further comprise a pressure sensor 14, which is a barometer or an altimeter, connected to the calculation unit 15, and at least one memory 16 connected to the calculation unit 15, such that a non-volatile memory 16 capable of memorizing various measurements made by the sensor(s) 13, 14 or measurements received by GPS signals from visible satellites 22 by an antenna 12 linked to the GNSS receiver module 11. The control device 10 is generally powered by a battery not shown of the portable instrument for its operation.
[0021] L'unite de calcul 15, qui est de preference un microcontröleur, peut comprendre en plus de l'oscillateur un premier compteur pour determiner un temps d'activation du module recepteur GNSS 11 et un second compteur pour däterminer un temps de desactivation du module räcepteur GNSS 11. Un premier seuil de commutation est prävu en liaison au premier compteur et un second seuil de commutation est prävu en liaison au second compteur comme expliquä ci-apresen reference au procede de gestion en figure 5. Le temps d'activation et le temps de desactivation determines dans l'unite de calcul 15 ou microcontröleur peuvent etre definis par un autre moyen qu'un compteur de temps. The calculation unit 15, which is preferably a microcontroller, can comprise in addition to the oscillator a first counter to determine an activation time of the GNSS receiver module 11 and a second counter to determine a deactivation time. of the GNSS receiver module 11. A first switching threshold is provided in connection with the first counter and a second switching threshold is provided in connection with the second counter as explained below with reference to the management method in FIG. and the deactivation time determined in the calculation unit 15 or microcontroller can be defined by means other than a time counter.
[0022] L'unite de calcul 15, tel que le microcontröleur, peut avoir mämorise un algorithme de calcul pour l'estimation de vitesse ou de cadence du däplacement de la personne. II peut aussi ätre prevu de mämoriser l'algorithme dans la memoire non volatile 16. Cet algorithme incorpore ici par reference a ete presente par Mr. Abolfazl Soltani, et al. dans l'article intitule „Real-world gait speed estimation using wrist sensor: A personalized approach.", et presente dans IEEE Journalof biomedical and Health informatics (2019). Des donnees de vitesse sont donc collectees et memorisees de preference dans la mämoire non volatile 16 ou une mämoire volatile pour caracteriser des styles ou profils de marche ou course d'une personne dans la vie quotidienne en utilisant des signaux de satellites 22 et des signaux des capteurs 13, 14. II est ainsi possible de definir un modäle personnalisä dans le but de n'activer le module recepteur GNSS 11 que lors de variations de mouvement ou de pression s'ecartant des variations dejä connues precedemment et memorisees. Ceci permet de reduire la consommation generale du dispositif de contröle 10 comme il est alimente par une petite batterie. [0022] The calculation unit 15, such as the microcontroller, may have stored a calculation algorithm for estimating the speed or cadence of the person's movement. Provision can also be made to store the algorithm in the non-volatile memory 16. This algorithm incorporated here by reference was presented by Mr. Abolfazl Soltani, et al. in the article titled „Real-world gait speed estimation using wrist sensor: A personalized approach.", and presented in IEEE Journal of biomedical and Health informatics (2019). Speed data is therefore preferably collected and stored in non-memory memory. volatile memory 16 or a volatile memory to characterize walking or running styles or profiles of a person in daily life using signals from satellites 22 and signals from sensors 13, 14. It is thus possible to define a personalized model in the purpose of activating the GNSS receiver module 11 only during variations of movement or pressure deviating from the variations already known previously and memorized.This makes it possible to reduce the general consumption of the control device 10 as it is powered by a small battery.
[0023] Pour mieux comprendre le fonctionnement du dispositif de contröle, il est fait räference maintenant au procede de gestion d'une activitä sportive ou de bien-ätre d'une personne portant l'instrument portable en reference ä la figure 5.Comme precedemment indique selon la presente invention, la Strategie proposee GNSS est d'activer le module recepteur GNSS ä chaque fois qu'il y a de nouveaux modeles ou profils de marche ou demarche d'une personne durant la vie quotidienne. Dans la figure 5 decrite ci-apres, le diagramme des differentes etapes de la Strategie intelligente proposeeGNSS est repräsentä. Dans ce cas de figure, le dispositif de contröle comprend aussi bien le capteur de mouvement que le capteur de pression, mais en rägle gänärale au moins le capteur de mouvement est näcessaire. [0023] To better understand the operation of the control device, reference is now made to the method for managing a sports activity or the well-being of a person wearing the portable instrument with reference to FIG. According to the present invention, the proposed GNSS strategy is to activate the GNSS receiver module each time there are new walking or gait patterns or profiles of a person during daily life. In Figure 5, described below, the diagram of the different stages of the proposed GNSS intelligent strategy is represented. In this case, the control device comprises both the motion sensor and the pressure sensor, but as a general rule at least the motion sensor is necessary.
[0024] Interruption de memoire tampon FIFO 50 : dans cette etape, la Strategie intelligente attend pour une interruption de memoire tampon FIFO indiquant la presence de nouveaux echantillons suite ä des variations de mouvement d'un profil de marche non encore memorise. Cette memoire tampon FIFO peut faire partie de la memoire d'enregistrement de donnees de vitesse et de diffärents profils de marche ou demarche. [0024] FIFO Buffer Interrupt 50: In this step, the Smart Strategy waits for a FIFO buffer interrupt indicating the presence of new samples due to motion variations of a gait profile not yet stored. This FIFO buffer memory can be part of the memory for recording speed data and different running or gait profiles.
[0025] Extraction de caracteristiques 51 : L'algorithme propose utilise dans cet exemple un accelerometre tridimensionnel 3D et un capteur de pression barometrique pour fournir un Signal d'accelerometre 3D (A(t)) et un Signal de pression (P(t)). Les signaux sont Segmentes toutes les secondes ä l'aide d'une fenetre mobile de 6 secondes avec un chevauchement [0025] Feature extraction 51: The proposed algorithm uses in this example a 3D three-dimensional accelerometer and a barometric pressure sensor to provide a 3D accelerometer signal (A(t)) and a pressure signal (P(t) ). Signals are Segmented every second using a 6 second moving window with an overlap
de 5 secondes pour fournir une acceleration segmentee (A[n]) et un Signal de pression (P[n]), oü n indique le numero de la fenetre. Sx [n], Sy [n] et Sz [n] ont ete designes comme des accelerations segmentees le long des trois axes de mesure de l'accelerometre. 5 seconds to provide a Segmented Acceleration (A[n]) and Pressure Signal (P[n]), where n indicates the window number. Sx[n], Sy[n] and Sz[n] have been designated as segmented accelerations along the three measurement axes of the accelerometer.
[0026] Concernant les fenetres mobiles toutes les secondes, II s'agit de fenetres mobiles successives dans le temps de duree chacune de 6 secondes et se chevauchant de 5 secondes chacune avec une fenetre successive. Ainsi les differentes fenetres successives sont decalees de 1 seconde ä chaque fois. Le cadencement de ces fenetres mobiles de mesure est obtenu par l'intermediaire de l'oscillateur du microcontröleur et une Serie de diviseurs si necessaires. Avec ces fenetres de mesure, il est possible de detecter l'immobilite de la personne, une incertitude sur les variations de mouvement ou la mobilite de la personne. La mobilite ou deplacement de la personne est un parametre necessaire mais non süffisant ä la commande directe de l'activation du module recepteur GNSS. [0026] As regards the windows moving every second, these are successive moving windows over time, each lasting 6 seconds and overlapping by 5 seconds each with a successive window. Thus the different successive windows are shifted by 1 second each time. The timing of these mobile measurement windows is obtained through the intermediary of the microcontroller oscillator and a series of dividers if necessary. With these measurement windows, it is possible to detect the immobility of the person, an uncertainty on the variations of movement or the mobility of the person. The mobility or displacement of the person is a necessary but not sufficient parameter for the direct control of the activation of the GNSS receiver module.
[0027] Lorsque de nouvelles donnees du capteur de mouvement, tel que l'accelerometre, et du capteur de pression, tel que le barometre, deviennent disponibles, deux caracteristiques sont extraites selon les equations (1) et (2) ci-dessous.Ces caracteristiques sont specialement choisies car elles permettent de regrouper les differents modeles ou profils de marche et leurs caracteristiques inherentes (p. ex., course rapide/lente, montee/descente, etc.). Une fenetre de 6 secondes avec un chevauchement de 5 secondes par rapport ä d'autres fenetres successives est utilisee pour l'extraction des caracteristiques. [0027] When new data from the motion sensor, such as the accelerometer, and the pressure sensor, such as the barometer, becomes available, two characteristics are extracted according to equations (1) and (2) below. These characteristics are specifically chosen because they allow grouping of different gait patterns or profiles and their inherent characteristics (e.g., fast/slow running, uphill/downhill, etc.). A 6 second window with a 5 second overlap with other successive windows is used for feature extraction.
(1) (1)
g=i(i-r)-(Hn]-P[n]) g=i(i-r)-(Hn]-P[n])
- D2 5 - D2 5
StC^SylXl) StC^SylXl)
FJn] = FJn] =
F2[n] = F2[n] =
(2) (2)
oü q est le nombre d'echantillons dans la fenetre numero n, Fs est la frequence d'echantillonnage (500 Hz dans ce cas), et p'[n] est le i-ieme echantillon du vecteur de pression dans la fenetre numero n. De plus, P[n] et I sont calcules sur labase des equations (3) et (4). Std signifie une deviation Standard oü Sy[n] est une valeur d'acceleration enregistree sur Taxe y du capteur. De plus, S'y[n] est le i-ieme echantillon du vecteur Sy[n], where q is the number of samples in window number n, Fs is the sampling frequency (500 Hz in this case), and p'[n] is the ith sample of the pressure vector in window number n . In addition, P[n] and I are calculated based on equations (3) and (4). Std means Standard Deviation where Sy[n] is an acceleration value recorded on the y-axis of the sensor. Moreover, S y[n] is the i-th sample of vector Sy[n],
q q
P[n] — Pl[n] (3) P[n] — Pl[n] (3)
"hi "hi
r = (4) r = (4)
[0028] Classification des modeles ou profils de marche 52 : Le modele ou profil de marche ou course ou cadence est defini sur la base d'une valeur de F1 et F2 dans une fable d'histogramme non representee. A ce stade, le but est de decider si les donnees des capteurs contiennent de nouvelles informations pour l'entrainement sur le modele de vitesse ou pas. A cette fin, une fable d'histogramme est congue oü chaque colonne est en relation ä F1 et chaque rangee est en relation ä F2. La marge selectionnee (RF1) et la resolution (dF1) pour F1 sont definies par exemple avec RF1 = [-0.07 ä+0.07] et dF1 = 0.035. De maniere similaire, la marge (RF2) et la resolution (dF2) pour F2 sont definies par exemple avec RF2 = [0 ä 5] et dF2 = 0.5. Dans ce cas, l'espace cree par <F1, F2> contient 55 cellules utilisees pour regrouper chaque modele ou profil de marche ainsi que chaque cellule dans la fable d'histogramme montre le nombre d'occurrences des donnees d'adaptation dans la cellule. [0028] Classification of walking patterns or profiles 52: The walking or running or cadence pattern or profile is defined based on a value of F1 and F2 in a histogram fable not shown. At this stage, the goal is to decide whether the sensor data contains new information for training on the velocity model or not. To this end, a histogram fable is constructed where each column is related to F1 and each row is related to F2. The selected margin (RF1) and the resolution (dF1) for F1 are defined for example with RF1 = [-0.07 ä+0.07] and dF1 = 0.035. Similarly, the margin (RF2) and the resolution (dF2) for F2 are defined for example with RF2 = [0 to 5] and dF2 = 0.5. In this case, the space created by <F1, F2> contains 55 cells used to group each pattern or gait profile as well as each cell in the histogram fable shows the number of occurrences of the adaptation data in the cell .
[0029] Finalement en utilisant l'equation (5), le nombre d'occurrences est traduit en une valeur de probabilite indiquant la probabilite de mise en marche du module recepteur GNSS si un nouvel echantillon est dans la marge d'une de ces cellules regues des capteurs. [0029] Finally, using equation (5), the number of occurrences is translated into a probability value indicating the probability of the GNSS receiver module starting up if a new sample is within the margin of one of these cells. sensor records.
Pt = 2 yß) Pt = 2 yß)
(5) (5)
oü Ni est le nombre d'occurrences dans chaque cellule et ß est le nombre de fois, qu'une Situation doit apparaftre pour atteindre la moitie de la valeur de la courbe exponentielle comme represente ä la figure 6. La courbe d est pour ß egal ä 10. La courbe c2 est pour ß egal ä 25. La courbe c3 est pour ß egal ä 50. La courbe c4 est pour ß egal ä 100. La courbe where Ni is the number of occurrences in each cell and ß is the number of times a Situation must occur to reach half the value of the exponential curve as shown in Figure 6. Curve d is for ß equals ä 10. Curve c2 is for ß equal to 25. Curve c3 is for ß equal to 50. Curve c4 is for ß equal to 100. Curve
c5 est pour ß egal ä 250. Au debut de la personnalisation, la table d'histogramme est remplie de zeros ainsi que toutes les probabilites sont egales ä 1. c5 is for ß equal to 250. At the beginning of the personalization, the histogram table is filled with zeros and all the probabilities are equal to 1.
[0030] Contröle de l'etat du GNSS 53 : ä cette etape, l'etat du module recepteur GNSS (ON/OFF) est analyse pour trouver la bonne ligne d'execution dans l'algorithme. [0030] Checking the state of the GNSS 53: at this stage, the state of the GNSS receiver module (ON/OFF) is analyzed to find the correct line of execution in the algorithm.
[0031] Mise ä jour d'histogramme 54 : Si le module recepteur GNSS est dejä ON, la table d'histogramme contenant le nombre d'occurrences de chaque modele ou profil de marche est mise ä jour. [0031] Histogram update 54: If the GNSS receiver module is already ON, the histogram table containing the number of occurrences of each pattern or walking profile is updated.
[0032] TOn> min TOn ? 55 : Chaque fois que l'algorithme detecte que le module recepteur GNSS est ON, le compteur correspondant (TOn), qui fait partie de l'unite de calcul ou microcontröleur, est compare ä un seuil (min TOn). TOn contient la quantite de fois consecutives (exprimee en secondes) que le module recepteur GNSS est utilise. Le seuil min TOn evite que le module recepteur GNSS change son etat trop frequemment, car cela causerait un comportement instable et une consommation de courant plus haute. II est important de considerer que le temps ecoule entre l'instant oü la tension alimente le dispositif de contröle avec le module recepteur GNSS et les mesures du module recepteur GNNS utiles sont repues, peut augmenter de plusieurs secondes. Dans le domaine du GNSS, ce temps est connu comme TTFF („Time To First Fix" en terminologie anglaise) et sa valeur peut grandement changer selon l'etat initial du recepteur et les conditions environnementales. Par consequent, la decision ON pour changer l'etat du module recepteur GNSS aura certaines restrictions sur la quantite minimum de fois oü le module recepteur GNSS doit rester dans le meme etat. Ces restrictions sont gouvernees par la valeur du seuil min TOn, qui peut etre par exemple fixe ä 2 minutes, qui est le temps d'activation du module recepteur GNSS. [0032] TOn> min TOn? 55: Each time the algorithm detects that the GNSS receiver module is ON, the corresponding counter (TOn), which is part of the calculation unit or microcontroller, is compared to a threshold (min TOn). TOn contains the number of consecutive times (expressed in seconds) that the GNSS receiver module is used. The min threshold TOn prevents the GNSS receiver module from changing its state too frequently, as this would cause unstable behavior and higher current consumption. It is important to consider that the time that elapses between the moment when the voltage is supplied to the control device with the GNSS receiver module and the measurements of the useful GNNS receiver module are satisfied, can increase by several seconds. In the field of GNSS, this time is known as TTFF („Time To First Fix" in English terminology) and its value can change greatly depending on the initial state of the receiver and the environmental conditions. The state of the GNSS receiver module will have certain restrictions on the minimum amount of times the GNSS receiver module must remain in the same state. These restrictions are governed by the value of the min threshold TOn, which can be for example fixed at 2 minutes, which is the activation time of the GNSS receiver module.
[0033] Ton ++ 56 : si la condition de seuil n'est pas rencontree ou le module recepteur GNSS reste dans le meme etat apres l'execution de la decision de commutation du module recepteur GNSS, le compteur TOn est incremente. Ton ++ 56: if the threshold condition is not met or the GNSS receiver module remains in the same state after the execution of the decision to switch the GNSS receiver module, the counter TOn is incremented.
[0034] Tqff > min TOff ? 57 : chaque fois que l'algorithme detecte que le module recepteur GNSS est OFF, le compteur correspondant (Tqff), qui fait partie de l'unite de calcul ou microcontröleur, est compare ä un seuil (min TOff)- ToFF contientla quantite de fois consecutives (exprimee en secondes) oü le module recepteur GNSS n'est pas utilise. Les memes restrictions pour eviter le changement d'etat du module recepteur GNSS trop rapide est gouverne par la valeur du seuil min Tqff, qui peut etre par exemple fixe ä 10 minutes. Cette valeur seuil (temps de desactivation) peut etre defini aussi plus grand pour tenir compte de profils de marche dejä connus et memorises, et etant donne qu'il est prevu au moins un temps d'activation du module recepteur GNSS plus petit, par exemple au moins 5 fois plus petit, pour pouvoir au moins determiner precisement par le module recepteur GNSS active une distance, une position ou de preference une vitesse dans une Operation de calibration personnelle du dispositif de contröle. [0034] Tqff > min TOff? 57: each time the algorithm detects that the GNSS receiver module is OFF, the corresponding counter (Tqff), which is part of the calculation unit or microcontroller, is compared to a threshold (min TOff) - ToFF contains the quantity of consecutive times (expressed in seconds) that the GNSS receiver module is not used. The same restrictions to avoid the too rapid change of state of the GNSS receiver module is governed by the value of the threshold min Tqff, which can be for example fixed at 10 minutes. This threshold value (deactivation time) can also be defined greater to take account of already known and memorized gait profiles, and given that at least a shorter GNSS receiver module activation time is provided, for example at least 5 times smaller, in order to be able at least to determine precisely by the active GNSS receiver module a distance, a position or preferably a speed in a personal calibration Operation of the control device.
[0035] TOff++ 58 : si la condition de seuil n'est pas depassee ou le module recepteur GNSS reste dans le meme etat apres l'execution de la decision de commutation du module recepteur GNSS, le compteur Tqff est incremente. [0035] TOff++58: if the threshold condition is not exceeded or the GNSS receiver module remains in the same state after the execution of the decision to switch the GNSS receiver module, the counter Tqff is incremented.
[0036] Decision de commutation du module recepteur GNSS 59, 60 : sur la base de la probabilite en utilisant l'equation (5), une decision ON est prise si le changement de l'etat du module recepteur GNSS est execute ou pas. Par exemple, si le module recepteur GNSS est OFF et la probabilite de commutation ON est ä 75%, une valeur de probabilite aleatoire dans la marge [0 ä 100] est generee par exemple en utilisant une distribution normale. Plus tard, si la probabilite generee aleatoire est plus petite que la probabilite de commutation ON c'est-ä-dire 75%, une decision de commuter ON le modulerecepteur GNSS est generee. Cela prend du sens comme les probabilites plus elevees sont attendues lorsque de nouvelles situations apparaissent et ainsi il est peu probable que la probabilite aleatoire generee a une plus grande valeur. De maniere analogue, si le module recepteur GNSS est ON et la probabilite de commutation OFF est ä 75%, le module recepteur GNSS serait desactive (OFF) seulement si la probabilite aleatoire generee est plus grande que 75% dans ce cas. A nouveau, cela prend du sens comme de faibles probabilites sont attendues si le module recepteur GNSS est ON comme des situations sont dejä entrainees ainsi qu'il est peu probable que la probabilite aleatoire generee a une plus petite valeur. [0036] GNSS receiver module switching decision 59, 60: Based on the probability using equation (5), an ON decision is made whether the change of state of the GNSS receiver module is executed or not. For example, if the GNSS receiver module is OFF and the probability of switching ON is 75%, a random probability value within the range [0 to 100] is generated for example using a normal distribution. Later, if the randomly generated probability is smaller than the switching ON probability ie 75%, a decision to switch ON the GNSS receiver module is generated. This makes sense as higher probabilities are expected when new situations arise and so the generated random probability is unlikely to have a greater value. Similarly, if the GNSS receiver module is ON and the probability of switching OFF is 75%, the GNSS receiver module would be deactivated (OFF) only if the random probability generated is greater than 75% in this case. Again this makes sense as low probabilities are expected if the GNSS receiver module is ON as situations are already trained so the generated random probability is unlikely to have a smaller value.
[0037] Activer GNSS (ON) ? 61 : si le module recepteur GNSS est OFF, la decision de commutation du module recepteur GNSS est contrölee pour le commuter ON. [0037] Enable GNSS (ON)? 61: If the GNSS receiver module is OFF, the decision to switch the GNSS receiver module is controlled to switch it ON.
[0038] Desactiver GNSS (OFF) ? 62 : si le module recepteur GNSS est ON, la decision de commutation du module recepteur GNSS est contrölee pour le commuter OFF. [0038] Disable GNSS (OFF)? 62: If the GNSS receiver module is ON, the decision to switch the GNSS receiver module is controlled to switch it OFF.
[0039] Mehre ä zero TOn, Tqff63 : si la decision de commutation du module recepteur GNSS est affirmative, lescompteurs Ton, Tqff sont remis ä zero et l'algorithme commencera ä attendre ä nouveau pour une interruption de la memoire tampon FIFO ä l'etape 50. [0039] Set to zero TOn, Tqff63: If the switching decision of the GNSS receiver module is affirmative, the counters Ton, Tqff are reset to zero and the algorithm will start waiting again for a FIFO buffer interrupt at the step 50.
[0040] En guise de resultats pour analyser la performance de la Strategie intelligente du module recepteur GNSS, il est focalise sur les parametres suivants : [0040] As results for analyzing the performance of the intelligent strategy of the GNSS receiver module, it is focused on the following parameters:
[0041] Niveau de convergence : L'algorithme RLS („Recursive Least Square" en terminologie anglaise) est utilise pour construire un modele d'estimation de vitesse personnalise. Le niveau de convergence ou „procede d'apprentissage" peut etre etudie en regardant au moins le premier element dans la diagonale de la matrice de covariance d'echantillons. On regarde ä cette valeur pour etudier la convergence du modele d'estimation de vitesse compare au cas oü les echantillons du module recepteur GNSS sont toujours utilises. [0041] Level of convergence: The RLS („Recursive Least Square" in English terminology) algorithm is used to build a personalized speed estimation model. The level of convergence or “learning process” can be studied by looking at least the first element in the diagonal of the sample covariance matrix. We look at this value to study the convergence of the velocity estimation model compared to the case where the samples of the GNSS receiver module are always used.
Claims (16)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CH00869/19A CH716382A2 (en) | 2019-07-01 | 2019-07-01 | Portable instrument for managing a sports or well-being activity. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CH00869/19A CH716382A2 (en) | 2019-07-01 | 2019-07-01 | Portable instrument for managing a sports or well-being activity. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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CH716382A2 true CH716382A2 (en) | 2021-01-15 |
Family
ID=74126270
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CH00869/19A CH716382A2 (en) | 2019-07-01 | 2019-07-01 | Portable instrument for managing a sports or well-being activity. |
Country Status (1)
Country | Link |
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CH (1) | CH716382A2 (en) |
-
2019
- 2019-07-01 CH CH00869/19A patent/CH716382A2/en unknown
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