CN110505550B - 无线耳机入耳检测方法、装置及无线耳机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线耳机入耳检测方法，包括以下步骤：通过设置在无线耳机中的加速度传感器获取无线耳机的位移；若获取到无线耳机的位移，则通过所述加速度传感器获取来自用户的敲击指令；若获取到所述敲击指令，则判定为无线耳机入耳。同时还公开了一种无线耳机入耳检测装置，以及一种无线耳机。在本发明中，耳机入耳采用加速度传感器进行检测，一方面通过位移判断用户的佩戴意图，另一方面通过敲击指令进行确认，检测准确度高，流程简洁，提高了无线耳机入耳检测的效率。敲击指令的形式符合用户的使用习惯，不会造成额外的交互学习负担。

Description

无线耳机入耳检测方法、装置及无线耳机

技术领域

本发明属于便携式收听设备技术领域，特别涉及一种无线耳机入耳检测方法、装置及无线耳机。

背景技术

市售的耳机通常可以分为有线耳机和无线耳机，其中有线耳机需要左右两个耳机通过有线的连接方式组成左右声道，产生立体声效果，佩戴非常不便。而无线耳机则是通过无线通信协议，如蓝牙等与终端进行通信，其相对于有线耳机而言无需设置音频线，具有使用便捷的优点。尤其是TWS耳机越来越受到大众青睐。

对无线耳机是否入耳佩戴到位，现有技术中通常采用光学传感器进行检测，如利用光学传感器检测反射光的光强度，来判定用户是否将耳机入耳。或者，如中国专利申请(CN108810788A)中所公开的技术方案，包括：“获取第一光传感器采集的第一光值和第二光传感器采集的第二光值，其中第一光传感器和第二光传感器分别为设置在无线耳机的入耳位置和非入耳位置的光传感器；根据第一光值与第二光值之间的差值，确定无线耳机处于佩戴状态和未佩戴状态。”

受限于光学传感器的特性，设置光学传感器需要在无线耳机上开口以便于安装光学传感器的透镜，这使得无线耳机的外观无法设计为完整的，不利于产品的整体密封和外观美观，而且光学传感器的成本高，也会进一步增加TWS耳机的成本。

发明内容

本发明针对现有技术中通过光学传感器进行无线耳机入耳检测时受限于光学传感器的特性需要在无线耳机上开口，不利于产品整体密封和美观的问题，提供一种无线耳机入耳检测方法。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种无线耳机入耳检测方法，包括以下步骤：

通过设置在无线耳机中的加速度传感器获取无线耳机的位移；

若获取到无线耳机的位移，则通过所述加速度传感器获取来自用户的敲击指令；

若获取到所述敲击指令，则判定为无线耳机入耳。

为了区别用户真实佩戴耳机的意图和不小心碰到耳机的误操作，在获取无线耳机的位移后，首先判断无线耳机的位移是否大于等于第一距离阈值；

如果无线耳机的位移大于等于第一距离阈值，则通过所述加速度传感器获取来自用户的敲击指令；如果无线耳机的位移小于第一距离阈值，则再次通过所述加速度传感器获取无线耳机的位移，并判断无线耳机的位移是否大于等于第一距离阈值。

考虑到无线耳机的电量续航要求，当所述无线耳机置于充电盒中时，所述加速度传感器处于休眠模式；

当所述无线耳机置于充电盒外时，所述加速度传感器处于工作模式；

通过处于工作模式的加速度传感器获取无线耳机的位移和/或获取来自用户的敲击指令。

为了提高检测准确性，判断是否接收到来自用户的敲击指令时执行以下步骤：

判断在设定时间间隔内所述加速度传感器是否检测到连续N次敲击动作；若是，则判定为接收到用户的敲击指令，其中N大于等于2。

优选的，所述第一距离阈值大于等于10cm。

本发明的另一个方面提供了一种无线耳机入耳检测装置，包括：第一获取模块，其用于通过设置在无线耳机中的加速度传感器获取无线耳机的位移；第二获取模块，其用于在所述第一获取模块获取到无线耳机的位移后通过所述加速度传感器获取来自用户的敲击指令；和确定模块，其用于在所述第二获取模块获取到来自用户的敲击指令后判定无线耳机入耳。

本发明的另一个方面提供了一种无线耳机，采用一种无线耳机入耳检测方法。包括以下步骤：通过设置在无线耳机中的加速度传感器获取无线耳机的位移；若获取到无线耳机的位移，则通过所述加速度传感器获取来自用户的敲击指令；若获取到所述敲击指令，则判定为无线耳机入耳。

在本发明中，无线耳机中不再设置光学传感器，因此，无线耳机的壳体上无需再设置开口，充分释放无线耳机的设计空间，提供更高的设计灵活度。耳机入耳采用加速度传感器进行检测，一方面通过位移判断用户的佩戴意图，另一方面通过敲击指令进行确认，检测准确度高，流程简洁，提高了入耳检测的效率。敲击指令的形式符合用户的使用习惯，不会造成额外的交互学习负担。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为佩戴无线耳机时的示意图；

图2为本发明所公开的无线耳机入耳检测方法第一种实施例的流程图；

图3为本发明所公开的无线耳机入耳检测方法第二种实施例的流程图；

图4为本发明所公开的无线耳机入耳检测方法第三种实施例的流程图；

图5为本发明所公开的无线耳机入耳检测装置的结构示意图；

图6为无线耳机的内部结构示意框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

本发明的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，代表覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明中“实施例”代表结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中，各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员可以理解，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

以下参照附图对本发明的具体实施方式进行进一步说明。无线耳机基于蓝牙等通信协议实现无线通信功能。在本发明中所指的无线耳机，可以仅包括一个独立的耳机本体，也可以包括成对设置的主耳机和从耳机。如图6所示，无线耳机1中包括处理器3、解码芯片4、音频输入输出设备(扬声器6和麦克风7)以及蓝牙芯片5等。以成对设置的TWS无线耳机为例，主无线耳机可以将从智能手机等智能终端接收到的音频数据进一步发送至从无线耳机上，或者在必要时，主、从耳机可以与充电盒等辅助设备建立无线通信，从而通过可选择的方式，主耳机、从耳机、充电盒和智能终端建立可相互交互通信的无线通信网络。智能终端存储音频数据并利用其所具有的应用程序对音频数据进行管理，或者将音频数据以及主耳机、从耳机的使用状态，如佩戴情况、电量等通过显示屏进行显示。

与现有技术中设置光学传感器检测无线耳机是否入耳佩戴完成的方法不同，在本实施例中，无线耳机上不再设置光学传感器。而是如图1和图6所示，在无线耳机1中设置有加速度传感器2。通过设置在无线耳机中的加速度传感器检测无线耳机的当前状态，并通过无线耳机的当前状态推断用户佩戴无线耳机的意图和动作，从而实现无线耳机入耳的检测。

在本实施例中，如图1所示，加速度传感器2可以是三轴加速度传感器，即具有三个传感器，从而能够分别检测相互正交的三个轴，即X轴、Y轴、Z轴方向的加速度，并以三路独立的信号的形式向外输出。如图1所示，当用户手持无线耳机进行佩戴动作时，无线耳机1主体位于用户的手掌一侧，在这种状态下，一种可选的加速度传感器的轴向可以定义为：X轴方向为与手掌所在平面平行并与手臂所在的轴A正交的方向，Y轴方向为与手掌所在平面平行并与手臂所在的轴A相同的方向，Z轴方向为与手掌所在平面正交的方向。当然，加速度传感器的X轴、Y轴以及Z轴的方向并不限定于上文所限定的方向，而且加速度传感器还可以是四轴及四轴以上的加速度传感器。

当用户手持并佩戴无线耳机时，即可以通过设置在无线耳机中的加速度传感器实现用户佩戴动作的自动识别，进一步检测无线耳机是否入耳。具体如图2所示，本实施例所公开的无线耳机入耳检测方法包括以下步骤，

步骤S101，通过设置在无线耳机中的加速度传感器获取无线耳机的位移，以判断用户是否有佩戴无线耳机的意图。

在本实施例中，加速度传感器优选为MEMS加速度传感器，其内部集成有微处理器，实现对无线耳机佩戴入耳过程中运动加速度的采集，并可以将产生的模拟电压信号进行滤波和转换，得到数字格式的加速度数据。进一步根据加速度数据即可得到无线耳机的位移数据。

举例来说，用户佩戴无线耳机的动作过程，可以进一步具体分解为拿起无线耳机、举升至耳朵附近，将无线耳机对准耳蜗以及无线耳机入耳的过程。对于设置在无线耳机中的加速度传感器来说，整体的动作过程可以分解为加速、匀速、减速、停止四个阶段。经实验，在拿起无线耳机的动作中，大致可以认为设置在无线耳机中的加速度传感器经历变加速运动，进一步可以根据加速度传感器的检测值a，以及速度、加速度、位移之间的关系

得到从初始时刻t₀到拿起无线耳机动作结束的时刻t₁的位移；其中，v为拿起无线耳机动作结束时无线耳机的当前速度。其中，当用户从桌子、地面等放置无线耳机的位置预备拿起无线耳机时，无线耳机处于静止状态，初始时刻的速度为零，初始位移为零。在拿起无线耳机并举升至耳朵附近的过程中，大致可以认为设置在无线耳机中的加速度传感器做匀速运动，加速度检测值较小约定于0，此过程中s₂＝v(t₂-t₁)，即得到从拿起无线耳机动作结束的时刻t₁到将无线耳机并举升至耳朵附近的时刻t₂的位移。在举升至耳朵附近至将无线耳机对准耳蜗的过程中，大致可以认为设置在无线耳机中的加速度传感器做变减速运动，即同样可以根据加速度传感器的检测值a,以及速度、加速度、位移之间的关系

得到从举升至耳朵附近的时刻t₂到对准的时刻t₃的位移，与变加速运动不同，变减速运动中的加速度a小于零。采用这种方式，在无线耳机的实际运动中通过对所检测到的加速度的方向、大小进行分析，即可以确定无线耳机的相对位移和移动移动状态。当加速度和位移的变化规律与上述过程相同时，即可以判断出用户佩戴无线耳机的意图。

需要说明的是，上述对于佩戴无线耳机过程的分解为一种计算位移并识别佩戴动作的示例。实际上还可以基于牛顿第二定理和加速度传感器的检测值直接计算出无线耳机的相对位移，即

其中，s为位移，a为加速度传感器的检测值，t为时间。或者还可以采用其它的利用加速度传感器的输出加速度检测物体位移的算法，在此不作进一步限定。

步骤S102,若获取到无线耳机的位移，则进一步通过加速度传感器获取来自用户的敲击指令。

在通过设置在无线耳机中的加速度传感器获取到无线耳机的位移后，初步判断用户可能将要戴入耳机。当然也可能存在用户将无线耳机从较低的位置移动到较高的位置的情况，比如从置物架的较低一层移动到较高一层。因此，进一步，在步骤S102中通过加速度传感器获取来自用户的敲击指令，以确认无线耳机是否入耳，佩戴完成。

具体来说，通过对佩戴过程的观察我们可以知道，当佩戴动作结束后，用户通常会从无线耳机的侧面调整耳机的位置，以确认耳机是否佩戴到位。在这个过程中加速度传感器的输出会明显发生变化。例如，当用户用手指从外侧触碰无线耳机时，手指在无线耳机上施加一个外力，由于耳蜗的支撑作用会同时在无线耳机上施加一个反作用力。虽然无线耳机的位置没有发生明显的变化，但在这个过程中，无线耳机内部的电子元件会受到外力的影响，加速度传感器的输出的加速度会相较于非佩戴状态的原始检测数据出现明显的跃变，对于敲击动作这种跃变更为明显，而且每一次敲击动作导致的加速度传感器的输出的跃变是规律且相似的，从而通过加速度传感器即可以检测用户的每一次敲击动作。

一种优选的方式是在耳机壳体远离耳蜗的一侧设置有敲击区域。当用户敲击无线耳机外壳的敲击区域时，通过加速度传感器的检测值的变化量即可以检测出是否有敲击指令生成。为了避免误动作，一种优选的实施方式是判定在设定时间间隔内加速度传感器是否检测到连续N次敲击动作。若是，则判定为接收到用户的敲击指令，其中N大于等于2。敲击指令所对应的敲击动作的次数N可以根据实际产品进行设定，如设定为3次等等。

步骤S303，在获取到敲击指令后，判定为无线耳机入耳。无线耳机可以按照既定的程序工作。从而避免非入耳状态下无线耳机工作导致的额外能耗，同时提高用户的使用体验。

上述实施例所提供的无线耳机入耳检测方法，在无线耳机中不再设置光学传感器，因此，无线耳机的壳体上无需再设置开口，充分释放无线耳机的设计空间，提供更高的设计灵活度。耳机入耳采用加速度传感器进行检测，一方面通过位移判断用户的佩戴意图，另一方面通过敲击指令进行确认，检测准确度高，流程简洁，提高了入耳检测的效率。敲击指令的形式符合用户的使用习惯，不会造成额外的交互学习负担。

在无线耳机的使用过程中，有可能会出现用户没有佩戴耳机的意图而是不小心碰到耳机的情况，为了避免出现误判断，如图3中步骤S202所示，在通过加速度传感器获取到无线耳机的位移后，进一步判断无线耳机的位移是否大于等于第一距离阈值。第一距离阈值优选设置为大于等于10cm。如果无线耳机的位移大于等于第一距离阈值，则确认用户佩戴无线耳机的意图，进一步通过加速度传感器获取来自用户的敲击指令。如果无线耳机的位移小于第一距离阈值，则认为用户不小心碰到耳机的概率较大，进一步再次通过加速度传感器获取无线耳机的位移，并判断无线耳机的位移是否大于等于第一距离阈值。在本实施例中，仅在无线耳机的位移大于等于第一距离阈值时进一步获取敲击指令，可以进一步提高识别的准确度。

如图4所示，在一个优选的实施例中，考虑到无线耳机整体电量有限，续航要求高的需求，当无线耳机置于充电盒内时，加速度传感器处于休眠模式暂停工作。当无线耳机置于充电盒外时，加速度传感器处于工作模式。通过处于工作模式的加速度传感器获取无线耳机的位移并判断是否接收到来自用户的敲击指令。

如图5所示为无线耳机入耳检测装置的结构示意框图。无线耳机入耳检测装置10包括：第一获取模块100、第二获取模块200和确定模块300。其中，第一获取模块100用于通过设置在无线耳机中的加速度传感器获取无线耳机的位移，第二获取模块200用于在第一获取模块100获取到无线耳机的位移后通过加速度传感器获取来自用户的敲击指令；确定模块300用于在第二获取模块200获取到来自用户的敲击指令后判定无线耳机入耳，佩戴完成。

在无线耳机入耳检测装置中，耳机入耳基于加速度传感器的输出进行检测，一方面通过加速度传感器生成的位移检测量判断用户的佩戴意图，另一方面通过敲击指令进行确认，检测准确度高、流程简洁，可以提高无线耳机入耳检测的检测效率。

为了区别用户不小心碰到无线耳机和真实的佩戴意图，在无线耳机入耳检测装置中还设置有判定模块。判定模块用于在第一获取模块获取到无线耳机的位移后判定位移是否大于等于第一距离阈值。第二获取模块仅在判定模块判定出位移大于等于第一距离阈值时通过加速度传感器获取来自用户的敲击指令。

考虑到无线耳机续航时间的需求，无线耳机入耳检测装置中还设置有设定模块。当无线耳机置于充电盒中时，设定模块设定加速度传感器处于休眠模式，当无线耳机置于充电盒外时，设定模块设定加速度传感器处于工作模式。第一获取模块、第二获取模块分别通过处于工作模式下的加速度传感器获取无线耳机的位移和来自用户的敲击指令。

为了提高检测的准确性，第二获取模块还包括判断单元，判断单元用于判断在设定时间间隔内加速度传感器是否检测到连续N次敲击动作。当判断单元在设定时间间隔内检测到连续N次敲击动作时，判定为第二获取模块获取到来自用户的敲击指令。其中N大于等于2，并且可以根据产品的需求或者用户的使用习惯进行设定。

本发明的另一个实施例中还提供了一种无线耳机，无线耳机采用无线耳机入耳检测方法。无线耳机入耳检测方法包括以下步骤：通过设置在无线耳机中的加速度传感器获取无线耳机的位移；若获取到无线耳机的位移，则通过所述加速度传感器获取来自用户的敲击指令；若获取到所述敲击指令，则判定为无线耳机入耳。采用无线耳机入耳检测方法的无线耳机可以实现同样的技术效果。

在上述实施例中，对各个实施例的描述均各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元或模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个物理空间，或者也可以分布到多个网络单元上，可以根据实际需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种无线耳机入耳检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过设置在无线耳机中的加速度传感器获取无线耳机的位移，其包括：

判断加速度传感器是否为变加速运动，若为变加速运动，则根据加速度传感器的检测值a，以及速度、加速度、位移之间的关系

得到从初始时刻t₀到拿起无线耳机动作结束的时刻t₁的位移，其中，v为拿起无线耳机动作结束时无线耳机的当前速度；

判断加速度传感器是否为匀速运动，若为匀速运动，则得到从拿起无线耳机动作结束的时刻t₁到将无线耳机并举升至耳朵附近的时刻t₂的位移，s₂＝v(t₂-t₁)；

判断加速度传感器是否为变减速运动，若为变减速运动，则根据加速度传感器的检测值a,以及速度、加速度、位移之间的关系

得到从举升至耳朵附近的时刻t₂到对准的时刻t₃的位移；

获取到无线耳机自初始时刻到对准时刻的位移后通过所述加速度传感器获取来自用户的敲击指令；

若获取到所述敲击指令，则判定为无线耳机入耳。

2.根据权利要求1所述的无线耳机入耳检测方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在获取无线耳机的位移后，首先判断无线耳机的位移是否大于等于第一距离阈值；

如果无线耳机的位移大于等于第一距离阈值，则通过所述加速度传感器获取来自用户的敲击指令；如果无线耳机的位移小于第一距离阈值，则再次通过所述加速度传感器获取无线耳机的位移，并判断无线耳机的位移是否大于等于第一距离阈值。

3.根据权利要求2所述的无线耳机入耳检测方法，其特征在于，还包括：

当所述无线耳机置于充电盒中时，所述加速度传感器处于休眠模式；

当所述无线耳机置于充电盒外时，所述加速度传感器处于工作模式；

通过处于工作模式的加速度传感器获取无线耳机的位移和/或获取来自用户的敲击指令。

4.根据权利要求1至3任一项所述的无线耳机入耳检测方法，其特征在于，

判断是否接收到来自用户的敲击指令时执行以下步骤：

判断在设定时间间隔内所述加速度传感器是否检测到连续N次敲击动作；若是，则判定为接收到用户的敲击指令，其中N大于等于2。

5.根据权利要求2所述的无线耳机入耳检测方法，其特征在于，所述第一距离阈值大于等于10cm。

6.一种无线耳机入耳检测装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，其用于通过设置在无线耳机中的加速度传感器获取无线耳机的位移，其包括：判断加速度传感器是否为变加速运动，若为变加速运动，则根据加速度传感器的检测值a，以及速度、加速度、位移之间的关系

得到从初始时刻t₀到拿起无线耳机动作结束的时刻t₁的位移，其中，v为拿起无线耳机动作结束时无线耳机的当前速度；

判断加速度传感器是否为匀速运动，若为匀速运动，则得到从拿起无线耳机动作结束的时刻t₁到将无线耳机并举升至耳朵附近的时刻t₂的位移，s₂＝v(t₂-t₁)；

判断加速度传感器是否为变减速运动，若为变减速运动，则根据加速度传感器的检测值a,以及速度、加速度、位移之间的关系

得到从举升至耳朵附近的时刻t₂到对准的时刻t₃的位移；

第二获取模块，其用于在所述第一获取模块获取到无线耳机自初始时刻到对准时刻的位移后通过所述加速度传感器获取来自用户的敲击指令；和

确定模块，其用于在所述第二获取模块获取到来自用户的敲击指令后判定无线耳机入耳。

7.根据权利要求6所述的无线耳机入耳检测装置，其特征在于，还包括：

判定模块，其用于在所述第一获取模块获取到无线耳机的位移后判定所述位移是否大于等于第一距离阈值；

所述第二获取模块用于在所述判定模块判定所述位移大于等于第一距离阈值时通过所述加速度传感器获取来自用户的敲击指令。

8.根据权利要求7所述的无线耳机入耳检测装置，其特征在于，还包括：

设定模块，其用于在所述无线耳机置于充电盒中时，设定所述加速度传感器处于休眠模式；

并在所述无线耳机置于充电盒外时，设定所述加速度传感器处于工作模式。

9.根据权利要求6至8任一项所述的无线耳机入耳检测装置，其特征在于，所述第二获取模块包括：

判断单元，所述判断单元用于判断在设定时间间隔内所述加速度传感器是否检测到连续N次敲击动作；

当所述判断单元在设定时间间隔内检测到连续N次敲击动作时，所述第二获取模块获取到来自用户的敲击指令；

其中N大于等于2。

10.一种无线耳机，其特征在于，采用如权利要求1至5任一项所述的无线耳机入耳检测方法。

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