CN105636181A - 一种能动态调整阈值的唤醒方法与装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种能动态调整阈值的唤醒方法与装置，所述方法包括：外部唤醒信号物理特征表征模块在周期使能信号的控制下接收外部唤醒信号，并将外部唤醒信号的表征信号发送至统计模块；在每个预设的时间间隔内，统计模块对接收的N₁个表征信号进行统计，获取第一统计值和第二统计值，并将第一统计值和第二统计值发送至比较模块；比较模块当确定接收的第一统计值和第二统计值符合输出门限条件时，向被唤醒装置输出有效唤醒信号。根据本发明使得阈值能随环境和电子器件的变化而动态调整，进而使电子设备的误唤醒率低、功耗小、可靠性高。本发明的装置能带来本发明方法的全部有益效果。

Description

一种能动态调整阈值的唤醒方法与装置

技术领域

本发明涉及有源电子设备唤醒领域，尤其涉及一种能动态调整阈值的唤醒方法与装置。

背景技术

以下对本发明的相关技术背景进行说明，但这些说明并不一定构成本发明的现有技术。

在有源电子设备的唤醒装置中，需要将外部唤醒信号检测电路侦听到的外部唤醒信号的物理特征，如功率、电压、频率等，跟预先设定的阈值进行比较。当比较结果满足唤醒条件时，唤醒有源电子设备。当比较结果不满足唤醒条件时，外部唤醒信号检测电路继续处于侦听状态。

一般的，在唤醒装置中设定阈值的方法主要包括以下两种：两点阈值法和多点阈值法。两点阈值法，即预先设置第一阈值和第二阈值。图1给出了采用两点阈值法的唤醒装置的结构示意图。如图1所示，唤醒装置3包括外部唤醒信号物理特征表征模块301、比较模块302。外部唤醒信号物理特征表征模块301通过接收天线1接收外部唤醒信号，并对外部唤醒信号的物理特征进行表征，然后将外部唤醒信号的表征信号发送至比较模块302。比较模块302将接收的表征信号与预先设置的第一阈值、第二阈值进行比较。如果表征信号处于第一阈值和第二阈值之间，则向被唤醒装置2输出有效唤醒信号。

一般的，工业级电子设备要求能在很宽的温度范围正常工作，比如-40℃到+85℃。而在较宽的温度范围内，电子设备的物理特性通常会出现较大漂移。采用两点阈值法的唤醒装置虽然具备电路简单、耗费成本较低等优点，但是由于阈值不能自适应环境及器件的变化，因而在某些情况下的误唤醒率较高。

多点阈值法，又可称为查表法，即预先设置一个阈值查找表。图2给出了采用多点阈值法的唤醒装置的结构示意图。如图2所示，唤醒装置3包括外部唤醒信号物理特征表征模块301、比较模块302、传感器模块303、阈值查找表模块304。外部唤醒信号物理特征表征模块301用于通过接收天线1接收外部唤醒信号，并对外部唤醒信号的物理特征进行表征，然后将外部唤醒信号的表征信号发送至比较模块302。传感器模块303用于实时监测环境信息，并将监测到的环境信息实时输出至阈值查找表模块304。阈值查找表模块304根据实时接收的环境信息向比较模块302输出对应的阈值。当表征信号与该阈值满足预设的数学关系时，则比较模块302向被唤醒装置2输出有效唤醒信号。

采用多点阈值法的唤醒装置，由于阈值能适应环境的变化，因而具有误唤醒率低的优点。但是，采用多点阈值法的唤醒装置具备电路复杂、耗费成本较高、阈值查找表的获取难度较高、不能自适应不同电子器件的变化等缺点。

因此，针对唤醒装置中采用两点阈值法和多点阈值法存在的缺陷，亟需一种能动态调整阈值的唤醒方法与装置，使得阈值能随环境和电子器件的变化而动态调整。

发明内容

本发明的目的在于提出一种能够能实时动态调整阈值的唤醒方法与装置，使得阈值能随环境和电子器件的变化而动态调整，进而使电子设备的误唤醒率低、功耗小、可靠性高。

根据本发明的一个方面，提供了一种能动态调整阈值的方法。所述方法包括：

S1、外部唤醒信号物理特征表征模块在周期使能信号的控制下接收外部唤醒信号，并将外部唤醒信号的表征信号发送至统计模块；

S2、在每个预设的时间间隔内，统计模块对接收的N₁个表征信号进行统计，获取第一统计值和第二统计值，并将第一统计值和第二统计值发送至比较模块；其中，N₁为大于0的自然数；

S3、比较模块当确定接收的第一统计值和第二统计值符合输出门限条件时，向被唤醒装置输出有效唤醒信号。

优选的，第一统计值为接收的N₁个功率信号的功率最大值S_max，第二统计值为接收的N₁个功率信号的功率平均值S_avg；

所述输出门限条件为：

S_max>S_avg+Δ；

其中，Δ为大于0的可调参数。

优选的，所述周期使能信号满足：周期使能信号的一个周期由侦听时间T_monitor和休眠时间T_sleep组成；并且，T_monitor由N₁个第一时间t₁和N₁个第二时间t₂组成，N₁为大于0的自然数，t₁和t₂交替出现；其中，在侦听时间T_monitor所包含的N₁个第一时间t₁内，外部唤醒信号物理特征表征模块处于使能状态；在侦听时间T_monitor所包含的N₁个第二时间t₂以及休眠时间T_sleep内，外部唤醒信号物理特征表征模块处于休眠状态。

优选的，所述周期使能信号还满足：

T_monitor≥T_f；

t₁+t₂<T_b；

其中，T_f为外部唤醒信号相邻两帧之间的间隔；T_b为每帧唤醒信号的有效时长。

根据本发明的另一方面，提供了一种能动态调整阈值的唤醒装置，所述装置包括：唤醒控制模块、外部唤醒信号物理特征表征模块、统计模块、比较模块；

所述唤醒控制模块用于产生周期使能信号，并将所述周期使能信号发送至所述外部唤醒信号物理特征表征模块；

所述外部唤醒信号物理特征表征模块用于在周期使能信号的控制下接收外部唤醒信号，并将外部唤醒信号的表征信号发送至统计模块；

所述统计模块用于在每个预设的时间间隔内对接收的N₁个表征信号进行统计，获取第一统计值和第二统计值，并将第一统计值和第二统计值发送至比较模块；

所述比较模块用于当确定接收的第一统计值和第二统计值符合输出门限条件时，向被唤醒装置输出有效唤醒信号。

优选的，所述外部唤醒信号物理特征表征模块输出的表征信号为功率信号；第一统计值为接收的N₁个功率信号的功率最大值S_max，第二统计值为接收的N₁个功率信号的功率平均值S_avg；所述输出门限条件为：

S_max>S_avg+Δ；

其中，Δ为大于0的可调参数。

优选的，所述唤醒控制模块产生的周期使能信号满足如下条件：周期使能信号的一个周期由侦听时间T_monitor和休眠时间T_sleep组成；并且，T_monitor由N₁个第一时间t₁和N₁个第二时间t₂组成，N₁为大于0的自然数，t₁和t₂交替出现；其中，在侦听时间T_monitor所包含的N₁个第一时间t₁内，外部唤醒信号物理特征表征模块处于使能状态；在侦听时间T_monitor所包含的N₁个第二时间t₂以及休眠时间T_sleep内，外部唤醒信号物理特征表征模块处于休眠状态。

优选的，所述唤醒控制模块产生的周期使能信号还满足：

T_monitor≥T_f；

t₁+t₂<T_b；

其中，T_f为外部唤醒信号相邻两帧之间的间隔；T_b为每帧唤醒信号的有效时长。

本发明的能动态调整阈值的唤醒方法，包括：外部唤醒信号物理特征表征模块在周期使能信号的控制下接收外部唤醒信号，并将外部唤醒信号的表征信号发送至统计模块；统计模块对接收的N₁个表征信号进行统计，获取第一统计值和第二统计值；当比较模块确定第一统计值和第二统计值符合输出门限条件时，向被唤醒装置输出有效唤醒信号。本发明的方法，通过对表征信号进行实时统计来确定“阈值”，使得阈值能自适应环境和电子器件的变化；通过判断第一统计值和第二统计值是否符合预期的外部唤醒信号的统计特性，降低了误唤醒率，提高了唤醒的可靠性及准确性。

附图说明

通过以下参照附图而提供的具体实施方式部分，本发明的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中：

图1是现有技术中采用两点阈值法的唤醒装置结构示意图；

图2是现有技术中采用多点阈值法的唤醒装置结构示意图；

图3是本发明实施例的能动态调整阈值的唤醒方法的流程示意图；

图4a是本发明实施例的周期使能信号的帧结构示意图；

图4b是本发明实施例的外部唤醒信号的帧结构示意图；

图5是本发明实施例的能动态调整阈值的唤醒装置的结构示意图；

1、接收天线；2、被唤醒装置；3、唤醒装置；301、外部唤醒信号物理特征表征模块；302、比较模块；303、传感器模块；304、阈值查找表模块；305、唤醒控制模块；306、统计模块。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。

针对现有技术中采用两点阈值法和多点阈值法的唤醒装置的缺陷，本发明实施例提供了一种能动态调整阈值的唤醒方法与装置。本发明的唤醒方法的主要思路是，外部唤醒信号物理特征表征模块对接收的外部唤醒信号进行表征，并将表征信号发送至统计模块；在每个预设的时间间隔内，统计模块对接收的N₁个表征信号进行统计，获取第一统计值和第二统计值，并将第一统计值和第二统计值发送至比较模块；比较模块当确定接收的第一统计值和第二统计值符合输出门限条件时，向被唤醒装置输出有效唤醒信号。本发明的方法能够使阈值自适应环境和电子器件的变化，既降低了误唤醒率，又提高了唤醒装置的可靠性和准确性。

下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。如图3所示，本发明实施例的能动态调整阈值的唤醒方法的流程始于步骤S1。

S1、外部唤醒信号物理特征表征模块在周期使能信号的控制下接收外部唤醒信号，并将外部唤醒信号的表征信号发送至统计模块。

具体的，在步骤S1中，外部唤醒信号物理特征表征模块通过接收天线接收外部唤醒信号，并对外部唤醒信号进行表征，然后将表征信号发送至统计模块进行统计。在具体实施时，外部唤醒信号的表征信号可以是对功率、电压、频率、电流等外部唤醒信号的物理特征进行表征的信号。为了降低系统功耗，通过周期使能信号使外部唤醒信号物理特征表征模块周期性的处于使能、休眠两种状态。而每被使能一次，外部唤醒信号物理特征表征模块就向统计模块输出一个表征信号。

在具体实施时，为了进一步降低功耗，可以对周期使能信号的帧结构进行优化。图4示出了本发明实施例中周期使能信号的优选形式。从图4可见，周期使能信号的帧结构满足以下条件：周期使能信号的一个周期由侦听时间T_monitor和休眠时间T_sleep组成。并且，T_monitor由N₁个第一时间t₁和N₁个第二时间t₂组成，N₁为大于0的自然数，t₁和t₂交替出现。其中，在侦听时间T_monitor所包含的N₁个第一时间t₁内，外部唤醒信号物理特征表征模块处于使能状态；在侦听时间T_monitor所包含的N₁个第二时间t₂以及休眠时间T_sleep内，外部唤醒信号物理特征表征模块处于休眠状态。采用上述周期使能信号使能外部唤醒信号物理特征表征模块，能大大降低唤醒装置的功耗。只要不影响本发明的实施，无论周期使能信号采用何种构成形式，都在本发明的保护范围内。

图5示出了一种外部唤醒信号的帧结构。其中，T_f为外部唤醒信号相邻两帧之间的间隔，T_u为外部唤醒信号的单位时隙，T_b为每帧外部唤醒信号的有效时长。在不同的协议中T_f、T_u、T_b三者之间的关系是不同的。但是，只要不影响本发明的实施，无论T_f、T_u、T_b满足何种关系都在本发明的有效保护范围内。优选的，为了保证外部唤醒信号物理特征表征模块在接收外部唤醒信号时不丢帧，周期使能信号还要满足以下条件：

T_monitor≥T_f；

t₁+t₂<T_b。

S2、在每个预设的时间间隔内，统计模块对接收的N₁个表征信号进行统计，获取第一统计值和第二统计值，并将第一统计值和第二统计值发送至比较模块；其中，N₁为大于0的自然数。

在具体实施时，可综合考虑唤醒灵敏度、唤醒可靠性等多种因素确定每次统计的样本数量，即N₁的取值。统计模块在由N₁个表征信号组成的样本空间中进行统计，从而统计出第一统计值和第二统计值。在具体实施时，根据要表征的外部唤醒信号的物理特征即表征信号的不同，对第一统计值和第二统计值进行定义。比如，表征信号可以为功率信号、电压信号、电流信号、频率信号、相位信号。第一统计值、第二统计值可以根据需要在样本最大值，样本最小值，样本平均值，样本方差等统计参数中进行选取。只要不影响本发明的实施，第一统计值和第二统计值无论取何种定义形式都在本发明的有效保护范围内。

S3、比较模块当确定接收的第一统计值和第二统计值符合输出门限条件时，向被唤醒装置输出有效唤醒信号。

具体的，比较模块判断第一统计值和第二统计值是否符合预设的输出门限条件。其中，所述输出门限条件可根据预期的外部唤醒信号及噪声的统计特性来预先设置。当第一统计值和第二统计值符合输出门限条件时，进入步骤S3，即向被唤醒装置输出有效唤醒信号，完成一次唤醒过程。当第一统计值和第二统计值不符合输出门限条件时，返回步骤S1。

优选的，表征信号为功率信号。第一统计值为接收的N₁个功率信号的功率最大值S_max，第二统计值为接收的N₁个功率信号的功率平均值S_avg。所述输出门限条件为：

S_max>S_avg+Δ；

其中，Δ为大于0的可调参数。在具体实施时，Δ的取值可综合考虑具体的唤醒装置、唤醒灵敏度要求等因素进行确定。比如，Δ可以为3dB，或者6dB。

可替换的，表征信号也可以为频率信号。此时，第一统计值可以为N₁个频率信号的频率均值f_avg，第二统计值可以为N₁个频率信号的方差σ。输出门限条件可以根据频率均值f_avg无限接近某个特定值，方差σ尽可能小的统计特性进行具体的设置。类似的，当对外部唤醒信号的电流、电压等物理特征进行表征时，也可相应的对第一统计值、第二统计值、输出门限条件进行具体的设置。

本发明实施例的唤醒方法，不再设置固定的阈值，而是通过统计的方法实时获取“阈值”，即第一统计值和第二统计值，使得阈值能够自适应环境和电子器件的变化，降低了误唤醒率。同时，本发明实施例的唤醒方法由于以预期的信号的统计特性为输出门限条件，提高了唤醒的准确性。

本发明实施例还提供了一种能动态调整阈值的唤醒装置，如图4所示,唤醒装置3包括唤醒控制模块305、外部唤醒信号物理特征表征模块301、统计模块306、比较模块302。

唤醒控制模块305用于产生周期使能信号，并将所述周期使能信号发送至外部唤醒信号物理特征表征模块301。唤醒控制模块305通过周期使能信号可使外部唤醒信号物理特征表征模块301间隔性的处于使能状态和休眠状态。在具体实施时，周期使能信号可能有多种构成形式。优选的，周期使能信号的一个周期由侦听时间T_monitor和休眠时间T_sleep组成。并且，T_monitor由N₁个第一时间t₁和N₁个第二时间t₂组成，N₁为大于0的自然数，t₁和t₂交替出现。其中，在侦听时间T_monitor所包含的N₁个第一时间t₁内，外部唤醒信号物理特征表征模块处于使能状态；在侦听时间T_monitor所包含的N₁个第二时间t₂以及休眠时间T_sleep内，外部唤醒信号物理特征表征模块处于休眠状态。一般的，在第一时间t₁内，唤醒控制模块305通过高电平使能外部唤醒信号物理特征表征模块301。可替换的，也可在第一时间内通过低电平使能外部唤醒信号物理特征表征模块301。通过采用上述优选的构成形式的周期使能信号，可以进一步降低唤醒装置的功耗。

为了保证外部唤醒信号物理特征表征模块301在接收外部唤醒信号时不丢帧，唤醒控制模块305产生的周期使能信号还要满足以下条件：

T_monitor≥T_f；

t₁+t₂<T_b；

其中，T_f为外部唤醒信号相邻两帧之间的间隔；T_b为每帧唤醒信号的有效时长。

外部唤醒信号物理特征表征模块301用于在周期使能信号的控制下，通过接收天线1接收外部唤醒信号，并将外部唤醒信号的表征信号发送至统计模块306。

在具体实施时，可以对外部唤醒信号的功率或频率或电压等物理特征进行表征。因此，外部唤醒信号物理特征表征模块301可以有多种形式，如功率表征模块，频率表征模块，电压表征模块等。

统计模块306用于在每个预设的时间间隔内对接收的N₁个表征信号进行统计，获取第一统计值和第二统计值，并将第一统计值和第二统计值发送至比较模块302。

在具体实施时，可综合考虑唤醒灵敏度、唤醒可靠性等多种因素确定统计模块306每次统计的样本数量，即N₁值。

统计模块在由第一表征信号、第二表征信号、……第N₁表征信号组成的样本空间进行统计，根据预设的统计算法获取第一统计值和第二统计值。根据选取的表征信号以及预期的外部唤醒信号的统计特性的不同，第一统计值和第二统计值可能有不同的定义形式，比如最大值，最小值，平均值，方差等等。

比较模块302用于当确定接收的第一统计值和第二统计值符合输出门限条件时，向被唤醒装置输出有效唤醒信号。其中，所述输出门限条件可根据预期的外部唤醒信号以及噪声的统计特性来确定。

具体的，比较模块302判断输入的第一统计值和第二统计值是否符合输出门限条件。当第一统计值和第二统计值符合输出门限条件时，比较模块302向被唤醒装置2输出有效唤醒信号，完成一次唤醒过程；当第一统计值和第二统计值不符合输出门限条件时，不输出有效唤醒信号，外部唤醒信号物理特征表征模块301继续间隔的侦听外部唤醒信号。

优选的，当表征信号为功率信号时，统计模块305中设定的第一统计值为接收的N₁个功率信号的功率最大值S_max，第二统计值为接收的N₁个功率信号的功率平均值S_avg，在比较模块302中设定的输出门限条件为：

S_max>S_avg+Δ；

其中，Δ为大于0的可调参数。在具体实施时，Δ的取值可根据具体的工程应用综合考虑外部唤醒信号的帧结构、唤醒距离要求、唤醒灵敏度要求等多种因素确定。比如，当S_max、S_avg以dBm为单位时，Δ可以为3dB，也就是说，当功率最大值S_max大于两倍的功率平均值S_avg时，比较模块向被唤醒装置输出有效唤醒信号。只要不影响本发明的实施，Δ无论取何值，都在本发明的保护范围内。

本发明实施例的能动态调整阈值的唤醒装置，由于设置统计模块对信号进行实时统计，并将统计获得的第一统计值和第二统计值作为“阈值”实时输出至比较模块，因而使得“阈值”能够自适应环境和电子器件的变化，降低了误唤醒率。本发明实施例的比较模块根据预期的外部唤醒信号的统计特性来判断是否输出有效唤醒信号，为系统提供更多冗余空间，提高系统可靠性及准确性。

虽然参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种改变。

Claims (8)

1.一种能动态调整阈值的唤醒方法，所述方法包括：

S1、外部唤醒信号物理特征表征模块在周期使能信号的控制下接收外部唤醒信号，并将外部唤醒信号的表征信号发送至统计模块；

S2、在每个预设的时间间隔内，统计模块对接收的N₁个表征信号进行统计，获取第一统计值和第二统计值，并将第一统计值和第二统计值发送至比较模块；其中，N₁为大于0的自然数；

S3、比较模块当确定接收的第一统计值和第二统计值符合输出门限条件时，向被唤醒装置输出有效唤醒信号。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述表征信号为功率信号；

第一统计值为接收的N₁个功率信号的功率最大值S_max，第二统计值为接收的N₁个功率信号的功率平均值S_avg；

所述输出门限条件为：

S_max＞S_avg+Δ；

其中，Δ为大于0的可调参数。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述周期使能信号满足：

周期使能信号的一个周期由侦听时间T_monitor和休眠时间T_sleep组成；并且，T_monitor由N₁个第一时间t₁和N₁个第二时间t₂组成，N₁为大于0的自然数，t₁和t₂交替出现；

其中，在侦听时间T_monitor所包含的N₁个第一时间t₁内，外部唤醒信号物理特征表征模块处于使能状态；在侦听时间T_monitor所包含的N₁个第二时间t₂以及休眠时间T_sleep内，外部唤醒信号物理特征表征模块处于休眠状态。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述周期使能信号还满足：

T_monitor≥T_f；

t₁+t₂＜T_b；

其中，T_f为外部唤醒信号相邻两帧之间的间隔；T_b为每帧外部唤醒信号的有效时长。

5.一种能动态调整阈值的唤醒装置，所述装置包括：唤醒控制模块、外部唤醒信号物理特征表征模块、统计模块、比较模块；

所述唤醒控制模块用于产生周期使能信号，并将所述周期使能信号发送至所述外部唤醒信号物理特征表征模块；

所述外部唤醒信号物理特征表征模块用于在周期使能信号的控制下接收外部唤醒信号，并将外部唤醒信号的表征信号发送至统计模块；

所述统计模块用于在每个预设的时间间隔内对接收的N₁个表征信号进行统计，获取第一统计值和第二统计值，并将第一统计值和第二统计值发送至比较模块；

所述比较模块用于当确定接收的第一统计值和第二统计值符合输出门限条件时，向被唤醒装置输出有效唤醒信号。

6.如权利要求5所述的装置，其中，所述外部唤醒信号物理特征表征模块输出的表征信号为功率信号；

第一统计值为接收的N₁个功率信号的功率最大值S_max，第二统计值为接收的N₁个功率信号的功率平均值S_avg；

所述输出门限条件为：

S_max＞S_avg+Δ；

其中，Δ为大于0的可调参数。

7.如权利要求5所述的装置，其中，所述唤醒控制模块产生的周期使能信号满足如下条件：

周期使能信号的一个周期由侦听时间T_monitor和休眠时间T_sleep组成，并且，T_monitor由N₁个第一时间t₁和N₁个第二时间t₂组成，N₁为大于0的自然数，t₁和t₂交替出现；

其中，在侦听时间T_monitor所包含的N₁个第一时间t₁内，外部唤醒信号物理特征表征模块处于使能状态；在侦听时间T_monitor所包含的N₁个第二时间t₂以及休眠时间T_sleep内，外部唤醒信号物理特征表征模块处于休眠状态。

8.如权利要求7所述的装置，其中，所述唤醒控制模块产生的周期使能信号还满足：

T_monitor≥T_f；

t₁+t₂＜T_b；

其中，T_f为外部唤醒信号相邻两帧之间的间隔；T_b为每帧外部唤醒信号的有效时长。