CN106873753A - 一种可穿戴设备及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可穿戴设备及其控制方法，该设备包括：定位模块，在CPU的控制下开启或关闭定位功能，获取初始位置信息，并将获取的初始位置信息传送至CPU；CPU，激活传感器模块并控制该定位模块开启，获取初始位置信息并关闭定位模块，将初始位置信息传送至传感器模块并进入休眠状态，在被唤醒后接收传感器模块采集的传感数据以及计算出的当前位置信息；传感器模块，在CPU的激活下利用N个传感器采集数据，于接收到初始位置信息后，根据初始位置信息、各传感器的采集数据利用行人航位推算方法不断计算出当前的位置信息，于预设一段时间后唤醒CPU，将该预设时间内计算出的当前位置信息以及各传感器的采集数据发送至CPU。

Description

一种可穿戴设备及其控制方法
技术领域
本发明涉及可穿戴设备技术领域，特别是涉及一种可穿戴设备及其控制方法。
背景技术
可穿戴设备，尤其是智能手表已逐渐被广泛使用。智能手表的一个非常重要的功能就是运动模式，在此模式下记录佩戴者必要的运动信息并及时反馈给佩戴者或者保存在手表中，这些信息包括佩戴者身体信息和环境信息，身体信息包括佩戴者步数、运动速度、体表温度和心率值等，环境信息包括佩戴者当前位置，运动轨迹，海拔高度等，这些信息都会通过一定的方式采集到并显示在屏幕上，提示给佩戴者或者给佩戴者以指导。根据当前大多数的智能手表架构，都采用的是GPS+CPU+Sensor Hub(感测器集线器)的方式实现，由三者相互配合完成上述2大类信息的获取，其中，环境信息中的当前位置信息和运动轨迹信息，是通过GPS芯片获取，对于佩戴者非常重要，不仅在运动时给予用户指导和提示，而且可以在运动结束后，从手表导出运动轨迹到台上电脑上用于展示和后期分析。
GPS芯片一般不单独存在，都是和其他一些无线功能封装在一个芯片中，包括蓝牙、WIFI等，这些组合功能就会比较复杂，需要这个芯片直接连接在CPU上，输出数据给CPU，进行协议数据包分析。GPS芯片工作频率一般为1HZ，即1S输出一次有效数据，如果CPU不及时从GPS读走这个数据就会导致下次的数据覆盖上次的，导致数据丢失，这种事情总是发生的话，则记录在智能手表中的运动轨迹会出现错误。所以GPS打开后，就要求CPU不能进入待机功能，要处于工作状态一直读取GPS发送的数据显示并保存。另外GPS芯片自身工作时功率为10W左右，对于智能手表小容量电池来说，是非常耗电的。
通过上面分析可以看出，智能手表进入运动模式后打开定位功能，将会引起系统2大部分耗电，即：CPU和GPS。而运动模式是配合佩戴者完成运动项目如马拉松等，其要求智能手表持续工作时间足够长，GPS功能打开导致耗流增加进而使得运动模式工作时间短，是与运动模式定义冲突的。
为了解决上述问题，目前有两种解决方案：一是寻找更省电的GPS芯片来优化运动模式功耗大的问题；二是利用传感器中枢连接单独的GPS芯片来优化运动模式功耗大的问题。
然而，对于上述第一种方案存在如下问题：1、提高了智能手表的整机成本，2、未能解决GPS工作时CPU也要求运行的弊端。
第二种方案存在如下问题：会造成多合一芯片中GPS功能的浪费，提高了智能手表成本和摆件面积。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种可穿戴设备及其控制方法，以解决现有可穿戴设备在定位功能打开后，CPU运行和GPS运行两者造成的功耗大问题。
为达上述目的，本发明提出一种可穿戴设备，包括：
定位模块，在CPU的控制下开启或关闭定位功能，于开启定位功能时，获取初始位置信息，并将获取的初始位置信息传送至CPU；
CPU，用于激活传感器模块并控制该定位模块开启定位功能，获取该定位模块获取的定位信息并关闭该定位模块，将获取的初始位置信息传送至该传感器模块并进入休眠状态，在被传感器模块唤醒后接收该传感器模块采集的传感数据以及计算出的当前位置信息；
传感器模块，在CPU的激活下利用N个传感器采集数据，于接收到该初始位置信息后，根据该初始位置信息、各传感器的采集数据利用行人航位推算方法不断计算出当前的位置信息，并于预设一段时间后唤醒CPU，将该预设时间内计算出的当前位置信息以及各传感器的采集数据发送至CPU。
进一步地，该传感器模块包括：
传感器中枢，在CPU的激活下打开，采集各传感器的数据，于接收到CPU传送的初始位置信息后，根据初始位置信息、各传感器的采集数据利用行人航位推算方法不断计算出当前的位置信息，并于预设的一段时间唤醒CPU后将该预设时间内计算出的当前位置信息以及各传感器的采集数据发送至CPU；
N个传感器，与该传感器中枢连接，以将采集的数据传送至该传感器中枢。
进一步地，该N个传感器包括加速度传感器、陀螺仪传感器、磁传感器中的一个或全部。
进一步地，该CPU在接收到该传感器中枢完成预设的固定次数的数据传输后，重新开启定位模块，获取位置信息，并发送给传感器中枢。
进一步地，该可穿戴设备为智能手表。
进一步地，该定位模块为GPS模块。
为达到上述目的，本发明还提供一种可穿戴设备的控制方法，包括如下步骤：
步骤一，CPU激活传感器模块；
步骤二，CPU打开定位模块，该定位模块获取初始位置信息；
步骤三，CPU获取定位模块获取的初始位置数据并关闭定位模块，将该初始位置数据发送至该传感器模块，CPU进入休眠状态；
步骤四，该传感器模块根据接收到的初始位置信息以及各传感器的采集数据利用行人航位推算方法不断计算出当前的位置信息；
步骤五，于预设一段时间后，由该传感器模块唤醒CPU，将该预设时间内计算出的当前位置信息以及各传感器的采集数据发送至CPU。
进一步地，于步骤一中，CPU激活该传感器模块的传感器中枢，控制该传感器中枢打开与其连接的所有传感器，该传感器中枢采集各传感器的采集数据。
进一步地，于步骤五后，当CPU在接收到该传感器模块完成预设的固定次数的数据传输后，重新开启定位模块，获取位置信息，进入步骤三。
进一步地，于步骤一之前，控制该可穿戴设备开启运动模式。
与现有技术相比，本发明一种可穿戴设备及其控制方法通过在可穿戴设备的运动模式下导入行人航位推算方法，将一段时间佩戴者位置信息的计算通过传感器中枢完成，从而允许CPU和GPS芯片间断性进入休眠状态，达到节省电量的目的。
附图说明
图1为本发明一种可穿戴设备的结构示意图；
图2为本发明一种可穿戴设备的控制方法的步骤流程图；
图3为本发明具体实施例之智能手表控制方法的流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明一种可穿戴设备的结构示意图。如图1所示，本发明一种可穿戴设备，包括：定位模块10、CPU20以及传感器模块30。
其中，定位模块10为GPS模块，在CPU20的控制下开启或关闭定位功能，于开启定位功能时，获取初始位置信息，并将初始位置信息传送至CPU20，在本发明具体实施例中，定位模块10采用具有GPS功能的多合一芯片；CPU20，用于激活传感器模块30并控制定位模块10开启定位功能，获取定位模块10获取的定位信息并关闭定位模块10的定位功能，将获取的初始位置信息传送至传感器模块30，在被传感器模块30唤醒后接收传感器模块30的传感器数据以及计算出的当前位置信息，具体地说，CPU20首先激活传感器模块30，然后控制定位模块10开启定位功能10，获取定位模块10获取的初始位置信息，将其发送至传感器模块30，于定位模块10完成定位后关闭定位模块10的定位功能并进入休眠状态，在被传感器模块30唤醒后接收传感器模块30的传感器数据以及计算出的当前位置信息；传感器模块30，在CPU20的激活下利用N个传感器采集数据，于接收到CPU20传送的初始位置信息后，根据初始位置信息、各传感器的采集数据利用PDR(行人航位推算)方法不断计算出当前的位置信息，并于预设一段时间后唤醒CPU20，将该预设时间内计算出的当前位置信息以及各传感器的采集数据发送至CPU20。
具体地，传感器模块30进一步包括传感器中枢301以及N个传感器302，传感器中枢301在CPU20的激活下打开，以一定频率采集各传感器302的数据，于接收到CPU20传送的初始位置信息后，根据初始位置信息、各传感器的采集数据利用PDR(行人航位推算)方法不断计算出当前的位置信息，并于预设的一段时间唤醒CPU20后将该预设时间内计算出的当前位置信息以及各传感器的采集数据发送至CPU20；各传感器302，与传感器中枢301连接，以将采集的数据传送至传感器中枢301，在本发明具体实施例中，传感器302可包括加速度传感器、陀螺仪传感器、磁传感器等。
可见，本发明是利用定位模块完成定位信息的获取，将定位模块关闭后再通过CPU将定位信息发送给传感器中枢，由传感器中枢利用PDR方法完成一段时间内的位置计算，缓存后与各传感器获取到的数据以一定频率传输给CPU，可由CPU对数据进行记录并存储，并通过显示屏幕进行显示。由于PDR方法是根据初始位置利用所连接的加速度传感器、陀螺仪传感器、磁传感器共9轴数据完成位置信息的计算，当时间增加后，误差会越来越大，因此，在本发明具体实施例中，当CPU20在接收到传感器中枢完成预设的固定次数的数据传输后，会重新开启定位模块，获取位置信息，发送给传感器中枢利用PDR方法计算当前的位置信息，以实现PDR方法的校准。
图2为本发明一种可穿戴设备的控制方法的步骤流程图。如图2所示，本发明一种可穿戴设备的控制方法，包括如下步骤：
步骤201，由CPU激活传感器模块。具体地，CPU激活传感器中枢，控制传感器中枢打开与其连接的所有传感器，传感器中枢以一定频率采集各传感器的采集数据。
步骤202，由CPU打开定位模块，定位模块获取初始位置信息。在本发明具体实施例中，定位模块为GPS模块，CPU打开GPS模块的GPS定位功能，GPS芯片开始获取定位信息，即初始位置信息。
步骤203，CPU获取定位模块获取的初始位置数据并关闭定位模块，将初始位置数据发送至传感器模块，CPU进入休眠状态。
步骤204，传感器模块根据接收到的初始位置信息以及各传感器的采集数据利用行人航位推算(PDR)方法不断计算出当前的位置信息。具体地，传感器中枢将接收到的初始位置信息发送给固化在芯片中的PDR(行人航位推算)算法。利用连接在传感器中枢上的加速度传感器，陀螺仪传感器和磁传感器等，基于初始位置信息，不断计算出当前的位置信息。
步骤205，于预设一段时间后，由传感器模块唤醒CPU，将该预设时间内计算出的当前位置信息以及各传感器的采集数据发送至CPU。
由于PDR方法是传感器中枢根据初始位置信息利用所连接的传感器完成当前位置信息的计算，当时间增加后，误差会越来越大，因此，在本发明具体实施例中，于步骤205后，还包括如下步骤：
当CPU在接收到传感器中枢完成预设的固定次数的数据传输后，重新开启定位模块，获取位置信息，进入步骤203，将位置信息发送给传感器中枢利用PDR方法计算当前的位置信息，以实现PDR方法的校准。
图3为本发明具体实施例之智能手表控制方法的流程图。在本发明具体实施例中，可穿戴设备为智能手表，其控制流程如下：
A、佩戴者控制智能手表开启运动模式；
B、CPU激活传感器中枢，控制传感器中枢打开与其连接的所有传感器；
C、CPU打开GPS定位功能，并允许GPS芯片开始获取定位信息；
D、传感器中枢以一定频率采集传感器数据，通知CPU并完成数据传输；
E、GPS完成定位，CPU获取到位置等信息；
F、CPU关闭GPS模块，将位置信息发送给传感器中枢，然后进入休眠状态；
G、传感器中枢将接收到的初始位置信息发送给固化在芯片中的PDR(行人航位推算)算法。PDR算法利用连接在传感器中枢上的加速度传感器，陀螺仪传感器和磁传感器，基于初始位置信息，不断计算出当前的位置信息；
H、传感器中枢唤醒CPU，并发送数据给CPU，这些数据包括各传感器的数据和PDR计算出的定位信息；
I、固定次数的CPU唤醒后，重新激活GPS模块，再次获取位置信息，并发送传感器中枢完成PDR算法，避免PDR算法的累积误差。
J、重复步骤F～I。
可见，本发明利用低功耗器件传感器中枢的强计算能力，将一段时间内的GPS硬件信息、获取任务放到了传感器中枢内部通过计算完成，在保证位置信息精确度的情况下，允许GPS和CPU可以进入一段时间的休眠状态，从而节省了大量的电量。
综上所述，本发明一种可穿戴设备及其控制方法通过在可穿戴设备的运动模式下导入行人航位推算方法，将一段时间佩戴者位置信息的计算通过传感器中枢完成，从而允许CPU和GPS芯片间断性进入休眠状态，达到节省电量的目的。
任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种可穿戴设备，包括：
定位模块，在CPU的控制下开启或关闭定位功能，于开启定位功能时，获取初始位置信息，并将获取的初始位置信息传送至CPU；
CPU，用于激活传感器模块并控制该定位模块开启定位功能，获取该定位模块获取的初始位置信息并关闭该定位模块，将获取的初始位置信息传送至该传感器模块并进入休眠状态，在被传感器模块唤醒后接收该传感器模块采集的传感数据以及计算出的当前位置信息；
传感器模块，在CPU的激活下利用N个传感器采集数据，于接收到该初始位置信息后，根据该初始位置信息、各传感器的采集数据利用行人航位推算方法不断计算出当前的位置信息，并于预设一段时间后唤醒CPU，将该预设时间内计算出的当前位置信息以及各传感器的采集数据发送至CPU。
2.如权利要求1所述的一种可穿戴设备，其特征在于，该传感器模块包括：
传感器中枢，在CPU的激活下打开，采集各传感器的数据，于接收到CPU传送的初始位置信息后，根据初始位置信息、各传感器的采集数据利用行人航位推算方法不断计算出当前的位置信息，并于预设的一段时间唤醒CPU后将该预设时间内计算出的当前位置信息以及各传感器的采集数据发送至CPU；
N个传感器，与该传感器中枢连接，以将采集的数据传送至该传感器中枢。
3.如权利要求2所述的一种可穿戴设备，其特征在于：该N个传感器包括加速度传感器、陀螺仪传感器、磁传感器中的一个或全部。
4.如权利要求2所述的一种可穿戴设备，其特征在于：该CPU在接收到该传感器中枢完成预设的固定次数的数据传输后，重新开启定位模块，获取位置信息，并发送给传感器中枢。
5.如权利要求1所述的一种可穿戴设备，其特征在于：该可穿戴设备为智能手表。
6.如权利要求1所述的一种可穿戴设备，其特征在于：该定位模块为GPS模块。
7.一种可穿戴设备的控制方法，包括如下步骤：
步骤一，CPU激活传感器模块；
步骤二，CPU打开定位模块，该定位模块获取初始位置信息；
步骤三，CPU获取定位模块获取的初始位置数据并关闭定位模块，将该初始位置数据发送至该传感器模块，CPU进入休眠状态；
步骤四，该传感器模块根据接收到的初始位置信息以及各传感器的采集数据利用行人航位推算方法不断计算出当前的位置信息；
步骤五，于预设一段时间后，由该传感器模块唤醒CPU，将该预设时间内计算出的当前位置信息以及各传感器的采集数据发送至CPU。
8.如权利要求7所述的一种可穿戴设备的控制方法，其特征在于：于步骤一中，CPU激活该传感器模块的传感器中枢，控制该传感器中枢打开与其连接的所有传感器，该传感器中枢采集各传感器的采集数据。
9.如权利要求8所述的一种可穿戴设备的控制方法，其特征在于：于步骤五后，当CPU在接收到该传感器模块完成预设的固定次数的数据传输后，重新开启定位模块，获取位置信息，进入步骤三。
10.如权利要求8所述的一种可穿戴设备的控制方法，其特征在于：于步骤一之前，控制该可穿戴设备开启运动模式。
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