CN103974887B

CN103974887B - 用于电梯运动检测的方法和装置

Info

Publication number: CN103974887B
Application number: CN201280059963.8A
Authority: CN
Inventors: T·范登赫费尔; S·A·W·福肯鲁德
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2032-12-05
Also published as: WO2013084154A2; CN103974887A; JP6155276B2; EP2748093B1; RU2014127514A; EP2748093A2; RU2625370C2; US20140330535A1; JP2015506883A; BR112014013463A2; WO2013084154A3

Abstract

提供了用于检测在电梯中的用户或物体的运动的方法，该方法包括测量用户或物体所经历的加速度以得到一系列加速度测量结果；处理所述一系列加速度测量结果以识别与电梯运动的开始和结束相关联的其中的峰和谷；从识别出的峰和谷识别对应于电梯运动的加速度测量结果的部分；以及从加速度测量结果的识别出的部分确定在电梯运动期间用户或物体的高度的变化的指示。

Description

用于电梯运动检测的方法和装置

技术领域

本发明涉及可提供装置的用户的位置的指示的方法和装置，且特别是涉及可检测电梯中的用户的运动并因此提供用户的高度(elevation)的指示的方法和装置。

背景技术

卫星定位系统(例如GPS)使用从多个卫星接收的信号来提供用户的位置的指示。虽然这些类型的系统在室外环境中工作良好，它们在室内环境中工作得不是非常好或根本不工作，因为从卫星接收信号可能很难。

因此，试图提供室内跟踪和导航系统。一些系统使用运动检测系统(例如需要在室内环境中和/或通过使用包含运动传感器的用户佩带的设备来安装基础设施)，其可以可选地利用室内环境或其它背景信息。

加速度计可用在测量加速度——包括用户受到的重力场——的这些用户佩带的设备中。三轴(3D)加速度计具有这个能力而不考虑它们自己的取向，并可提供加速度的相对方向连同加速度的幅度。这使它们对各种运动相关应用是有用的。

室内跟踪和导航系统的一个重要方面是确定用户在建筑物的哪个楼层上。然而，目前没有用于基于加速度计测量结果来确定用户所在的楼层的可靠的解决方案。

因此，存在对用于检测在电梯中的用户的运动并用于从那个运动(例如)按照用户所在的建筑物的楼层或层来确定用户的高度的改进的方法和装置的需求。

发明内容

已发现不同类型的电梯展示出可仅通过使用加速度计来观察到的非常典型的运动模式。在电梯中的典型行程以从静止情况向上或向下加速(即，除了重力以外的零加速)开始，然后(通常)是稳定的向上或向下运动，以及随后是减速，直到电梯返回到静止情况。电梯的向上或向下位移的量与加速、稳定运动和减速的全部有关。而且，电梯位移的方向(即，向上或向下)可由加速度计感测，因为电梯加速度将加到重力信号(其总是在向上方向上)上或从重力信号减去。

因此，根据本发明的第一方面，提供了用于检测在电梯中的用户或物体的运动的方法，该方法包括测量用户或物体所经历的加速度以得到一系列加速度测量结果；处理所述一系列加速度测量结果以识别与电梯运动的开始和结束相关的其中的峰和谷；从识别出的峰和谷识别加速度测量结果的对应于电梯运动的部分；以及从加速度测量结果的识别出的部分确定在电梯运动期间用户或物体的高度的变化的指示。

在一些实施例中，该方法还包括下列步骤：从所述一系列加速度测量结果确定噪声水平信号，噪声水平信号指示在每个加速度测量结果中的噪声的水平；以及比较噪声水平信号与噪声阈值；以及处理加速度测量结果的步骤，包括只处理噪声水平信号的对应部分小于噪声阈值的那些加速度测量结果。

在其它实施例中，处理的步骤包括：比较每个加速度测量结果的振幅与峰阈值和谷阈值，峰阈值高于谷阈值；将在加速度测量结果中的候选峰识别为振幅超过峰阈值的一组连续加速度测量结果，并将在加速度测量结果中的候选谷识别为振幅低于谷阈值的一组连续加速度测量结果。

在那些实施例中，处理的步骤优选地还包括丢弃任何识别出的候选峰或识别出的候选谷，其中相应组的加速度测量结果的持续时间小于最小时间阈值。

在另外的实施例中，该方法还包括下列步骤：从所述一系列加速度测量结果确定噪声水平信号，噪声水平信号指示在每个加速度测量结果中的噪声的水平；以及比较噪声水平信号与噪声阈值；以及其中处理加速度测量结果的步骤还包括丢弃任何识别出的候选峰或识别出的候选谷，其中噪声水平信号的对应部分超过噪声阈值。

在又一些另外的实施例中，处理的步骤还包括评估候选峰和候选谷以识别电梯运动，其中电梯运动由跟随有候选谷的候选峰或跟随有候选峰的候选谷识别。

可选地，处理的步骤还包括评估候选峰和候选谷以识别电梯运动，其中电梯运动被识别为在预定的时间段内跟随有候选谷的候选峰或在预定的时间段内跟随有候选峰的候选谷。

在一些实施例中，从识别出的峰和谷识别对应于电梯运动的加速度测量结果的部分的步骤包括：通过搜索在识别出的峰和谷中的最早者之前的加速度测量结果直到其中加速度是恒定的和/或加速度实质上对应于由重力引起的加速度的加速度测量结果被找到为止，来确定电梯运动的开始时间；以及通过搜索在识别出的峰和谷中的最迟者之后的加速度测量结果直到其中加速度是恒定的和/或加速度实质上对应于由重力引起的加速度的加速度测量结果被找到为止，来确定电梯运动的结束时间。

在一些实施例中，从加速度测量结果的识别出的部分确定在电梯运动期间用户或物体的高度的变化的指示的步骤包括：对电梯运动的开始时间和结束时间之间的加速度测量结果求二重积分。

在另外的实施例中，处理的步骤还包括将滤波器应用于所得到的加速度测量结果以在识别出峰和谷之前抑制测量中的高频噪声。

在一些实施例中，该方法还包括使用在电梯运动期间用户或物体的高度的变化的指示来更新用户或物体相对于海平面的高度的先前确定的值、用户或物体相对于地的高度的先前确定的值或用户或物体所在的建筑物或其它结构的楼层的先前确定的值的步骤。

根据本发明的第二方面，提供了计算机程序产品，其包括体现在其中的计算机可读代码，计算机可读代码被配置成使得当由适当的计算机或处理器执行时，计算机或处理器执行如上所述的方法。

根据本发明的第三方面，提供了用于检测电梯中的用户或物体的运动的装置，该装置包括处理器，其被配置成接收用户或物体所经历的加速度的测量结果，处理加速度测量结果以识别与电梯运动的开始和结束相关的其中的峰和谷，从识别出的峰和谷识别对应于电梯运动的加速度测量结果的部分，以及从加速度测量结果的识别出的部分确定在电梯运动期间用户或物体的高度的变化的指示。

在一些实施例中，处理器还被配置成：从加速度测量结果确定噪声水平信号，噪声水平信号指示在每个加速度测量结果中的噪声的水平；以及比较噪声水平信号与噪声阈值；并且其中处理器被配置成通过只处理噪声水平信号的对应部分小于噪声阈值的那些加速度测量结果来识别加速度测量结果中的峰和谷。

在其它实施例中，处理器被配置成通过下列操作来识别加速度测量结果中的峰和谷：比较每个加速度测量结果的振幅与峰阈值和谷阈值，峰阈值高于谷阈值；以及将在加速度测量结果中的候选峰识别为振幅超过峰阈值的一组连续加速度测量结果，并将在加速度测量结果中的候选谷识别为振幅低于谷阈值的一组连续加速度测量结果。

在那些实施例中，处理器还被配置成通过丢弃任何识别出的候选峰或识别出的候选谷来识别加速度测量结果中的峰和谷，其中相应组的加速度测量结果的持续时间小于最小时间阈值。

在另外的实施例中，处理器还被配置成：从加速度测量结果确定噪声水平信号，噪声水平信号指示在每个加速度测量结果中的噪声的水平；以及比较噪声水平信号与噪声阈值；并且其中处理器被配置成通过丢弃任何识别出的候选峰或识别出的候选谷来识别加速度测量结果中的峰和谷，其中噪声水平信号的相应部分超过噪声阈值。

在又一些另外的实施例中，处理器还被配置成评估候选峰和候选谷以识别电梯运动，其中电梯运动由跟随有候选谷的候选峰或跟随有候选峰的候选谷识别。

在其它实施例中，处理器还被配置成评估候选峰和候选谷以识别电梯运动，其中电梯运动被识别为在预定的时间段内跟随有候选谷的候选峰或在预定的时间段内跟随有候选峰的候选谷。

在一些实施例中，处理器被配置成通过下列操作来从识别出的峰和谷识别对应于电梯运动的加速度测量结果的部分：通过搜索在识别出的峰和谷中的最早者之前的加速度测量结果直到其中加速度是恒定的和/或加速度实质上对应于由重力引起的加速度的加速度测量结果被找到为止，来确定电梯运动的开始时间；以及通过搜索在识别出的峰和谷中的最迟者之前的加速度测量结果直到其中加速度是恒定的和/或加速度实质上对应于由重力引起的加速度的加速度测量结果被找到为止，来确定电梯运动的结束时间。

在一些实施例中，处理器被配置成通过对电梯运动的开始时间和结束时间之间的加速度测量结果求二重积分来从加速度测量结果的识别出的部分确定在电梯运动期间用户或物体的高度的变化的指示。

在另外的实施例中，处理器还被配置成将滤波器应用于所得到的加速度测量结果以在识别出峰和谷之前抑制测量结果中的高频噪声。

在一些实施例中，处理器还被配置成使用在电梯运动期间用户或物体的高度的变化的指示来更新用户或物体相对于海平面的高度(height)的先前确定的值、用户或物体相对于地的高度的先前确定的值或用户或物体所在的建筑物或其它结构的楼层的先前确定的值。

在又一些另外的实施例中，装置还包括被配置成附着到用户或物体的加速度计。

附图说明

现在将仅通过举例方式、参考附图并如在附图中所示的那样描述本发明的实施例，其中：

图1是根据本发明的实施例的装置的方框图；

图2是示出根据本发明的实施例的处理加速度计信号的方法的流程图；

图3是使用根据图2的方法检测的电梯位移的指示示出来自加速度计的示例性信号的曲线图；

图4是示出来自加速度计的另一示例性信号的曲线图；以及

图5是示出从图3所示的加速度计信号估计的用户的楼层级的曲线图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的实施例的装置2。装置2包括测量装置2所经历的正确的加速度(即，在它包括重力的效应的意义上是正确的)并输出表示处理器6的所测量的加速度的信号的加速度计4。处理器6处理来自加速度计4的信号以检测电梯的运动特征并从所检测的运动提供装置2的高度的指示。例如，装置2还包括存储器模块8，其可存储来自加速度计4的信号、用于由处理器6执行的处理的参数、通过处理器6取回或执行的程序代码和通过处理器6处理的结果。

由处理器6确定的高度的指示能以多种不同的形式被提供。特别是，装置2的高度的指示可指示装置2相对于地的高度、装置2相对于海平面的高度(更普遍地被称为海拔)和/或装置2相对于先前确定的高度的高度。然而优选地，装置2的高度的指示表明装置2所在的建筑物的楼层或层(例如，底层、第一层等)。

加速度计4优选地是提供在三维中的加速度的测量结果的三轴加速度计。在这种情况下，由加速度计4输出到处理器6的信号可包括加速度计4的每个测量轴的相应信号。在一些实施例中，加速度计4是微机电系统(MEMS)加速度计，虽然将认识到，也可使用其它类型的加速度计4。加速度计4通常可在30Hz或50Hz的采样频率下操作，虽然将认识到，也可使用其它采样频率。

虽然未在图1中示出，但是装置2可包括用于将处理器6所确定的高度指示传送到用户或感兴趣的第三方的一些装置。这些装置可包括用于示出用户的高度的显示器、用于以可听见的形式展示处理的结果的扬声器和/或用于将处理的结果无线地传递到远程单元或服务器的发射机或收发机电路。

在图2中示出由处理器6执行来确定高度指示的处理中的示例性步骤。处理通常可分成三个阶段：将噪声从加速度计信号中移除的预处理步骤101、检测对应于电梯的运动的峰的峰检测和分类步骤103、以及从检测到的峰确定高度指示的高度计算步骤105。在下文中，假设由加速度计4输出的加速度信号总是表示在实质上垂直的方向上的加速度。这个假设足够好地适用于用户可能处于的大部分正常运动情况。

在预处理步骤101中，来自加速度计4的信号经受预处理，以便从加速度测量结果移除或至少减少其中的高频噪声。

从加速度计4输出的信号可具有与在随后的处理步骤(例如积分步骤1051)中所需的标度(scale)不同的标度。例如，标度可以以某个模数转换器为单位。因此，在步骤1011中，将标度标准化。为了标准化标度(优选地标准化为单位m/s²)，将原始加速度计信号值除以常数，其值取决于所涉及的“之前”和“之后”的标度。此外，这个步骤可能需要减或加一常数，以便标准化信号的零水平。用于实现这一标度标准化的技术将是本领域技术人员熟悉的。

应注意，在图3中使用的振幅标度(在下面进一步讨论)使用(近似)重力，即，9.81m/s²作为单位，但对于在步骤1051中的二重积分为了得到以米为单位的值，加速度信号需要以(1)m/s²的单位来表示。

在标度标准化之后，标度标准化加速度计信号被标准化以计算矢量长度(步骤1013)。可使用下式来计算矢量长度S：

S＝√(X²+Y²+Z²)

其中X、Y和Z是在特定的采样时刻沿着加速度计4的x、y和z轴的加速度的分量。

在每个采样时刻的加速度矢量的长度(幅度)在步骤1013中被确定之后，将滤波器应用于加速度矢量长度的时间序列以移除或减少噪声，特别是高频噪声(步骤1015)。所应用的滤波器优选地是1秒平滑滤波器，尽管本领域技术人员将会意识到可用于移除高频噪声分量的其它适当类型的滤波器。高频噪声可包括高于大于5Hz的频率，尽管也可以使用其它阈值频率。

除了输出经滤波的加速度信号以外，步骤1015还优选地输出指示高频噪声的水平的信号，因为这个信号可用在峰检测和分类步骤103中以剔除噪声相关的峰。

可通过首先从由步骤1013输出的加速度长度信号减去经滤波的加速度信号获得噪声信号来得到噪声水平信号。接着，可通过(i)修正噪声信号(即，取绝对值)并接着执行低通滤波，(ii)修正噪声信号且对噪声信号中的每个样本取周围样本的和，或者(iii)对噪声信号中的每个样本计算周围样本的组中的方差来得到噪声水平信号。

可使用与用于从由步骤1013输出的加速度长度信号移除高频噪声的滤波器相同或相似的滤波器(所以例如为1秒平滑滤波器)来执行在选项(i)中的低通滤波，虽然本领域技术人员将认识到也可以使用其它类型的滤波器。对于在选项(ii)和(iii)中的周围样本的选择，1秒的窗口尺寸是适合的。此外，代替方差，可使用差异(spread)的其它度量，如标准偏差或四分位距。此外，理论上得到信号的“能量”的度量的任何操作都可用于确定噪声水平信号。

在预处理之后，在步骤103中对在经滤波的加速度计信号中的与电梯的运动相关的峰和谷进行检测和分类。如可在图3(其示出覆盖一个时间段的来自加速度计4的示例性信号，在该时间段中，装置2经历了作为在电梯中的结果的加速度和减速度)中看到的，在电梯运动开始时经历的加速度通常与在电梯运动结束时经历的减速度相同——除了具有相反的方向以外，但它们是在经滤波的加速度信号中的非常不同的特征。这些加速度和减速度作为峰和谷出现在经滤波的加速度信号中(虽然峰和谷出现在加速度计信号中的顺序取决于电梯是正在上升还是正在下降)。

例如，当电梯将上升时，电梯从静止向上加速到恒定的速度。这个向上加速度在图3中的信号中被表示为“正”峰(例如峰12，且它相对于装置2由于重力而通常经历的加速度是“正的”)。当电梯接近所需的楼层时，电梯减速，直到电梯再次静止为止。这个减速度在图3中的信号中被表示为谷或“负”峰(例如谷14，其相对于装置2由于重力而通常经历的加速度是“负的”)。

同样，当电梯将下降时，电梯从静止向下加速到其预设的速度。这个向下加速度在图3中的信号中被表示为谷或负峰(例如谷16，因为作用于装置2的净加速度小于装置2由于重力而通常经历的加速度)。当电梯接近所需的楼层时，电梯减速，直到电梯再次静止为止。这个减速度在图3中的信号中被表示为峰或“负”峰(例如峰18)。

因此，峰检测和分类在步骤103中被执行以检测这些连续的加速度和减速度。具体地，峰检测和分类的目的在于检测代表电梯的运动的连续峰和谷，其中跟随有谷的峰代表上升，且跟随有峰的谷代表下降。步骤103可使用与电梯运动相关的多个特征——包括持续时间和振幅——来实现这一目的。

在峰检测和分类的第一步骤——步骤1031中，对经滤波的加速度计信号进行分析以检测候选峰和谷。

在优选实施例中，如下执行对候选正峰的检测。首先，针对振幅超过振幅阈值的样本对经滤波的加速度计信号进行扫描。用于检测候选正峰的振幅阈值将被设置到高于由于重力而引起的加速度的值(即，参考图3，正峰振幅阈值将被设置在大于1的某个值处，因为加速度计信号被标准化到g单位，即，重力的单位)。正峰振幅阈值的示例性值将阈值设置为比重力的振幅高大约1％或2％，虽然将认识到，也可使用其它值。

将由幅度高于振幅阈值的每组连续样本覆盖的时间段与最小时间段相比较。最小时间段的示例性值可包括0.5s、1s或1.5s，虽然将认识到，也可使用其它值。将候选正峰识别为任何组的连续样本，其幅度高于振幅阈值并且其覆盖比最小时间段大的时间段。具有在该候选峰内的最大振幅的样本被标记为中央峰时间。最小时间段的使用允许(例如)从随后的处理步骤中排除冲击(其作为相对尖锐的峰出现在加速度计信号中)。

虽然提供了振幅阈值和最小时间段的示例性值，将认识到，这两个参数的值应通常被组合地设置。所以在使用较低振幅阈值的情况下，可选择较长的时间段，反之亦然。还将认识到，振幅阈值和最小时间段的最佳值将取决于用户所在的特定类型的电梯。当装置2在包含已知类型的电梯的建筑物中(例如其中建筑物基于最后一个可用的卫星定位系统测量而被确定)时，各种类型的电梯的最佳值可被确定并存储在数据库中用于由装置2使用。

虽然不是必不可少的，但可能应用最大时间段以识别候选正峰，这意味着具有比最大时间段长的持续时间的任何峰将从随后的处理步骤中被排除。然而，将认识到，“长持续时间峰”不大可能出现在加速度计信号中。然而，最大时间段的示例性值是10s，虽然将认识到，也可以使用其它值。

这个处理的效应在图4中示出，图4示出了示例性的经滤波的加速度计信号。振幅阈值由虚线20指示，且可看到，在振幅超过振幅阈值20的经滤波的加速度计信号中有两组连续样本。这些可能的正峰被表示为P1和P2。由第一识别出的峰P1覆盖的时间段被表示为Δt₁，而由第二识别出的峰P2覆盖的时间段被表示为Δt₂。在这个例子中，只有由第一峰P1覆盖的时间段超过最小时间段，且因此第一峰被认为是作为由电梯的运动引起的候选者的正峰。然而，第二峰P2的持续时间不足(即，Δt₂小于最小时间段)且因此被认为与电梯的运动不对应，并被丢弃(即，它在后面的处理步骤中不被考虑)。还将注意，在P1和P2之间存在另一可能的“峰”，但这个峰的功率不足(即，它不超过振幅阈值)且在这个步骤中不被检测为候选正峰。

将认识到，可实质上实时地对经滤波的加速度计信号执行上述峰检测，在这种情况下信号可被扫描，且振幅超过振幅阈值的样本一被识别出，定时器就启动。信号的扫描继续且定时器运行，直到具有低于振幅阈值的振幅值的样本被找到为止。接着将在“阈值交叉”之间经过的时间与峰持续时间的最小时间段相比较。如果时间差足够大(即，经过的时间超过最小时间段)，则候选峰被检测且具有在该时间范围内的最大值的样本被标记为中央峰时间。

将注意到，可通过使用被设置在由于重力引起的加速度的值之下(例如在由于重力引起的加速度的值之下1％或2％)的负峰/谷振幅阈值，并将候选负峰/谷识别为振幅低于该阈值且覆盖比最小时间段大的时间段的那些组连续样本，而以类似的方式来检测在加速度计信号中的候选谷(负峰)。优选地并行地执行对候选峰和谷的检测。

在峰检测和分类的下一步骤——步骤1033中，在步骤1031中识别的候选峰和谷被评估以确定是否有由在加速度计信号中的噪声产生的。被确定为由加速度计信号中的噪声产生的任何候选峰或谷被丢弃，且在随后的处理步骤中不被考虑。具体地，步骤1033采用步骤1031的输出并使用来自滤波步骤(步骤1015)的噪声水平信号来确定哪些检测到的峰和谷——如果有的话——通过高频噪声而被包括在信号中。

因为滤波步骤1015基本上是移动平均操作，高频噪声可被消除，假定它不影响平均信号水平。因此，滤波步骤1015是适度有效的，其中噪声分量具有短持续时间和低振幅(所以它们对平均值的影响有限)并均匀地分布到正和负偏差中(所以它们抵消)。然而，已发现，延长的高能高频噪声可实际上将低频变形引入到加速度计信号中。这样的噪声可能是由例如上下跳跃的装置2的用户引起的。

所以，如果在步骤1015中确定的噪声水平信号(即，代表噪声的能量)高，则这可表明噪声影响甚至在较低频率内的加速度计信号，且在信号中的相关候选峰或谷可涉及噪声而不是实际上由电梯引起的加速度。

因此，在步骤1033中，对于每个候选峰和谷(优选地对于在检测到的峰或谷中的每个样本或多个样本)，对噪声水平信号进行评估以确定噪声水平对于形成那个峰或谷的任何样本而言是否是高的。这个评估可包括比较噪声水平信号与阈值，且如果在步骤1031中检测到噪声水平信号超过阈值同时峰或谷，则可以由于那个峰或谷是“引起噪声的”而将其丢弃。噪声水平阈值取决于滤波和噪声水平信号计算的细节(步骤1015)。在使用选项(i)——修正噪声信号(即，取绝对值)并接着执行低通滤波来确定噪声水平信号的情况下，噪声水平阈值可被设置为0.8ms^-2，虽然将认识到，也可使用其它值。

在步骤1033中剔除任何噪声引起的峰或谷之后，其余候选峰和谷被评估以确定哪个峰或谷对应于单个电梯位移(步骤1035)。如上面表明的，电梯运动包括相反符号的峰的连续对(对于下降是跟随有正峰的负峰/谷，或对于上升则相反)。

为了证明为有效对，上限被置于在连续峰和谷之间的允许持续时间上。可根据最大预期电梯位移持续时间来设置上限。如果没有随后的正/负峰在从初始负/正峰起的最大允许持续时间内被检测到，则可假设初始峰不是电梯运动的结果。随后可对下一检测到的峰或谷重复所述分析。

一旦有效的峰和谷对被识别出来，电梯运动的持续时间就被确定。这可通过确定运动的开始时间和运动的结束时间来实现(将认识到，“时间”可由在来自加速度计4的信号中的适当样本指示)。使用峰和谷的中央峰时间，可通过从最早的中央峰时间向后搜索来确定开始时间，且可通过从最迟的中央峰时间向前搜索来确定结束时间，直到如下条件中的任一个或两个：(i)信号的振幅不再增大或减小(无论哪个都是可应用的)或(ii)信号达到足够接近(即，在阈值量内)由于重力而引起的加速度的幅度的值为止。

步骤1035的输出包括经滤波的加速度计信号的对应于检测到的正和负峰对的部分，如电梯运动的所确定的开始和结束时间所定义的。

在步骤103中的处理的示例性结果在图3中示出，每个“+”指示电梯位移的开始，且每个“x”指示电梯位移的结束。可看到，所述处理已确定加速度计信号的几个部分不是候选峰(在图3中被表示为30、32、34和36)。这可能是因为信号不具有足够的振幅(例如32)，存在太多的噪声(例如30，其由一系列冲击产生)或振幅超过振幅阈值的、覆盖的时间量不足的样本组(例如34和36，其由用户弯腰并再次直立产生)。

在步骤103中识别的部分传递到步骤105，其中由于检测到的电梯运动而产生的位移被确定。

首先，在步骤1051中，对每个加速度计信号部分执行关于时间的二重积分以确定在那个特定的运动期间行进的垂直距离。该部分的开始和结束时间(即，第一谷/峰的开始时间和第二谷/峰的结束时间)分别提供积分的下界和上界。

可选地，在步骤1051之前，可将每个加速度计信号部分的“扁平”部分平滑化以提高二重积分的准确度。也可以执行在两个积分操作之间的(另一)信号调节步骤。

然后，可选地，所确定的垂直距离可通过将所确定的垂直距离除以平均楼层高度来转换成在运动期间上下穿行的楼层的数量的度量(步骤1053)，并将结果四舍五入到最接近的整数。平均楼层高度可被预先确定，并存储在存储器模块8中。平均楼层高度的示例性值是4米，但将认识到，这个值可根据建筑物、建筑物类型(例如住宅或商业)、普遍建筑物规格等来明显改变。在一些实施例中，不同建筑物或结构类型的平均楼层高度值可存储在存储器模块8中，且根据用户所在的建筑物或结构(其可基于通过卫星定位系统得到的最近测量结果来确定)而由装置2选择适当的值。

在步骤1055中，将在特定的运动期间穿行的楼层的数量从用户的楼层级的先前指示开始相加(或在适当时减去)以给出当前楼层级。所以，例如如果先前确定用户在第二层上且装置2确定用户在电梯中上升了三层，则步骤1055将输出用户的位置为在第五层上。图5针对图3所示的加速度计信号示出步骤105的示例性输出。

在本发明的一些实现方式中，装置2和相关方法可在一般已经包括加速度计和所需处理器的设备(例如移动电话、智能电话或PDA)中实现。

还将认识到，装置2可在确定用户在建筑物或其它室内环境或结构中的高度是有用的任何系统中实现，所述系统例如：用于跟踪倾向于在医院中闲逛的特定患者的位置的系统(在这种情况下，根据本发明确定的高度可传递到监测站以使护士或其他保健专业人员能够定位患者并干预以将患者返回到正确的位置)，或用于提供补充室外位置跟踪系统(例如GPS)的一般室内位置跟踪的系统。此外，将认识到，装置2可用于提供与装置2而不是用户相关联的物体(包括电梯本身)的高度的指示。

在装置2用于跟踪医院中的患者的情况下(和在类似的实现方式中)，装置2可适用于附着到用户身体的一部分，例如腰、躯干、胸、骨盆或胸骨，并可包括用于将装置2附着到身体的那个部分的适当的装置(例如皮带或带条)。

最后，将认识到，在本发明的一些实施例中，加速度计4可设置在与包括处理器6的设备分开的设备中。在这种情况下，加速度计4可附着到被跟踪的用户或物体，且加速度计4的输出可传输到处理器6(使用有线或无线连接)用于随后的处理。

因此提供了用于检测电梯中的用户的运动并用于从那个运动(例如)按照用户所在的建筑物的楼层或层来确定用户的高度的改进的方法和装置。

虽然在附图和前述描述中详细说明并描述了本发明，这样的说明和描述应被认为是例证性的或示例性的而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

对所公开的实施例的变化可由本领域技术人员在实践所要求保护的发明时从对附图、本公开内容和所附权利要求的研究中理解和实施。在权利要求中，“包括”一词并不排除其它元件或步骤，且不定冠词“一”并不排除复数个。单个处理器或其它单元可实现在权利要求中列举的几项的功能。某些措施在相互不同的从属权利要求中被列举的起码事实并不指示这些措施的组合不能有利地被使用。计算机程序可存储/分布在适当的介质上，所述介质例如连同其它硬件一起或作为其它硬件的部分而被提供的光存储介质或固态介质，但也可以其它形式分布，例如经由互联网或其它有线或无线电信系统。在权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims

1.一种用于检测在电梯中的用户或物体的运动的方法，所述方法包括：

测量所述用户或物体所经历的加速度，以得到一系列加速度测量结果；

处理所述一系列加速度测量结果，以识别所述一系列加速度测量结果中的与电梯运动的开始和结束相关联的峰和谷；

从识别出的峰和谷来识别所述加速度测量结果的对应于所述电梯运动的部分；以及

从所述加速度测量结果的识别出的部分确定在所述电梯运动期间所述用户或物体的高度的变化的指示。

2.如权利要求1所述的方法，还包括下列步骤：

-从所述一系列加速度测量结果确定噪声水平信号，所述噪声水平信号指示在每个所述加速度测量结果中的噪声的水平；以及

-比较所述噪声水平信号与噪声阈值；

并且其中处理所述加速度测量结果的步骤包括：

只处理所述噪声水平信号的对应部分小于所述噪声阈值的那些加速度测量结果。

3.如权利要求1所述的方法，其中处理的步骤包括：

比较每个加速度测量结果的振幅与峰阈值和谷阈值，所述峰阈值高于所述谷阈值；

将在所述加速度测量结果中的候选峰识别为振幅超过所述峰阈值的一组连续加速度测量结果，并将在所述加速度测量结果中的候选谷识别为振幅低于所述谷阈值的一组连续加速度测量结果。

4.如权利要求3所述的方法，其中处理的步骤还包括：

从所述加速度测量结果中的候选峰中丢弃：振幅超过所述峰阈值的所述一组连续加速度测量结果的持续时间小于最小时间阈值的任何识别出的候选峰，并且从所述加速度测量结果中的候选谷中丢弃：振幅低于所述谷阈值的所述一组连续加速度测量结果的持续时间小于最小时间阈值的任何识别出的候选谷。

5.如权利要求3或4所述的方法，所述方法还包括下列步骤：

从所述一系列加速度测量结果确定噪声水平信号，所述噪声水平信号指示在每个所述加速度测量结果中的噪声的水平；以及

比较所述噪声水平信号与噪声阈值；

并且其中处理所述加速度测量结果的步骤还包括：

丢弃其中噪声水平信号的对应部分超过噪声阈值的任何识别出的候选峰和识别出的候选谷。

6.如权利要求1所述的方法，其中从识别出的峰和谷识别所述加速度测量结果的对应于所述电梯运动的部分的步骤包括：

通过如下操作来确定所述电梯运动的开始时间：搜索在所述识别出的峰和谷中的最早者之前的加速度测量结果，直到找到其中所述加速度是恒定的和/或所述加速度实质上对应于由重力引起的加速度的加速度测量结果为止；以及

通过如下操作来确定所述电梯运动的结束时间：搜索在所述识别出的峰和谷中的最迟者之后的加速度测量结果，直到找到其中所述加速度是恒定的和/或所述加速度实质上对应于由重力引起的加速度的加速度测量结果为止。

7.如权利要求1所述的方法，其中处理的步骤还包括：

将滤波器应用于所得到的加速度测量结果，以在识别出峰和谷之前抑制测量结果中的高频噪声。

8.一种用于检测在电梯中的用户或物体的运动的装置，所述装置包括：

用于测量所述用户或物体所经历的加速度，以得到一系列加速度测量结果的模块；

用于处理所述一系列加速度测量结果，以识别所述一系列加速度测量结果中的与电梯运动的开始和结束相关联的峰和谷的模块；

用于从识别出的峰和谷来识别所述加速度测量结果的对应于所述电梯运动的部分的模块；以及

用于从所述加速度测量结果的识别出的部分确定在所述电梯运动期间所述用户或物体的高度的变化的指示的模块。

9.如权利要求8所述的装置，还包括下列模块：

-用于从所述一系列加速度测量结果确定噪声水平信号的模块，所述噪声水平信号指示在每个所述加速度测量结果中的噪声的水平；以及

-用于比较所述噪声水平信号与噪声阈值的模块；

并且其中用于处理所述加速度测量结果的模块只处理所述噪声水平信号的对应部分小于所述噪声阈值的那些加速度测量结果。

10.如权利要求8所述的装置，其中用于处理的模块包括：

用于比较每个加速度测量结果的振幅与峰阈值和谷阈值的模块，所述峰阈值高于所述谷阈值；

用于将在所述加速度测量结果中的候选峰识别为振幅超过所述峰阈值的一组连续加速度测量结果，并将在所述加速度测量结果中的候选谷识别为振幅低于所述谷阈值的一组连续加速度测量结果的模块。

11.如权利要求10所述的装置，其中用于处理的模块还包括：

用于执行如下操作的模块：

12.如权利要求10或11所述的装置，所述装置还包括下列模块：

用于从所述一系列加速度测量结果确定噪声水平信号的模块，所述噪声水平信号指示在每个所述加速度测量结果中的噪声的水平；以及

用于比较所述噪声水平信号与噪声阈值的模块；

并且其中用于处理所述加速度测量结果的模块还包括：

用于丢弃其中噪声水平信号的对应部分超过噪声阈值的任何识别出的候选峰和识别出的候选谷的模块。

13.如权利要求8所述的装置，其中用于从识别出的峰和谷识别所述加速度测量结果的对应于所述电梯运动的部分的模块包括：

用于通过如下操作来确定所述电梯运动的开始时间的模块：搜索在所述识别出的峰和谷中的最早者之前的加速度测量结果，直到找到其中所述加速度是恒定的和/或所述加速度实质上对应于由重力引起的加速度的加速度测量结果为止；以及

用于通过如下操作来确定所述电梯运动的结束时间的模块：搜索在所述识别出的峰和谷中的最迟者之后的加速度测量结果，直到找到其中所述加速度是恒定的和/或所述加速度实质上对应于由重力引起的加速度的加速度测量结果为止。

14.如权利要求8所述的装置，其中用于处理的模块还包括：

用于将滤波器应用于所得到的加速度测量结果，以在识别出峰和谷之前抑制测量结果中的高频噪声的模块。

15.一种用于检测电梯中的用户或物体的运动的装置，所述装置包括：

处理器，其被配置成：接收所述用户或物体所经历的加速度的测量结果，处理所述加速度的测量结果以识别其中的与电梯运动的开始和结束相关联的峰和谷，从识别出的峰和谷识别所述加速度测量结果的对应于所述电梯运动的部分，以及从所述加速度测量结果的识别出的部分确定在所述电梯运动期间所述用户或物体的高度的变化的指示。

16.如权利要求15所述的装置，其中所述处理器还被配置成：

从所述加速度测量结果确定噪声水平信号，所述噪声水平信号指示在每个所述加速度测量结果中的噪声的水平；以及

比较所述噪声水平信号与噪声阈值；

并且其中所述处理器被配置成只处理所述噪声水平信号的对应部分小于所述噪声阈值的那些加速度测量结果。

17.如权利要求15所述的装置，其中所述处理器被配置成通过如下操作来识别所述加速度测量结果中的峰和谷：

比较每个加速度测量结果的振幅与峰阈值和谷阈值，所述峰阈值高于所述谷阈值；以及

18.如权利要求17所述的装置，其中所述处理器还被配置成通过如下方式来识别所述加速度测量结果中的峰和谷：

19.如权利要求17或18所述的装置，其中所述处理器还被配置成：

从所述加速度测量结果确定噪声水平信号，所述噪声水平信号指示在每个所述加速度测量结果中的噪声的水平；以及比较所述噪声水平信号与噪声阈值；

并且其中所述处理器被配置成：通过丢弃其中所述噪声水平信号的对应部分超过所述噪声阈值的任何识别出的候选峰和识别出的候选谷，来识别所述加速度测量结果中的峰和谷。

20.如权利要求15所述的装置，其中所述处理器还被配置成通过如下操作来从所述识别出的峰和谷识别所述加速度测量结果的对应于所述电梯运动的部分：

21.如权利要求15所述的装置，其中所述处理器还被配置成将滤波器应用于所得到的加速度测量结果，以在识别出峰和谷之前抑制测量结果中的高频噪声。