CN112964175A - 一种佩戴检测模块、佩戴检测方法及可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种佩戴检测模块、佩戴检测方法及可穿戴设备，佩戴检测模块，包括：光学传感器，用于检测设备的光线遮挡状态，以实现佩戴检测；位姿检测传感器，用于检测设备的体位姿态；微控制器，与位姿检测传感器信号连接，用于接收设备的体位姿态，并当设备与水平方向的夹角大于预设锐角时，控制光学传感器开启，以开启佩戴检测模式；当设备与水平方向的夹角小于或等于预设锐角时，控制光学传感器关闭。本发明利用体位姿态判断耳机状态，实现对光学传感器的开闭的控制，耳机的小范围振动不会影响检测结果，避免造成光学传感器的功耗增加。

Description

一种佩戴检测模块、佩戴检测方法及可穿戴设备

技术领域

本发明涉及可穿戴设备技术领域，更具体地说，涉及一种佩戴检测模块。此外，本发明还涉及一种佩戴检测方法以及一种包括上述佩戴检测模块的可穿戴设备。

背景技术

现有较常用的耳机佩戴检测技术有双光学传感器方法检测佩戴技术，也有双光学传感器结合微动传感器检测佩戴技术，双光学传感器检测的目的是避免误操作的干扰，提高佩戴检测的准确度，但该技术因光学传感器常开会造成功耗过大。双光学传感器结合微动传感器检测在功耗方面做了改善，因为其只在耳机有位移时才会打开光学传感器，其原理是，在佩戴耳机时，不可避免的需要将耳机戴入耳中，此时即有位移动作发生，耳机检测到有位移动作发生后，即打开光学传感器一段时间，然后完成佩戴检测，该方法相对第一种方法功耗降低了一些，不过使用时依然极易激活光学传感器，比如放到桌面上不小心碰到，或者有一点微震动即会激活光学传感器，导致设备的功耗仍比较高。

同样，对于AR眼镜、手表等其他可穿戴设备也需要有相应的佩戴检测，而在现有技术中，可穿戴设备的佩戴检测技术均具有上述缺陷。

综上所述，如何在保证检测功能的前提下降低佩戴检测的过程功耗，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种佩戴检测模块，该佩戴检测模块能够在保证检测功能的前提下降低设备佩戴检测的过程功耗。本发明的另一目的是提供一种佩戴检测方法和包括上述佩戴检测模块的可穿戴设备。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种佩戴检测模块，用于检测设备的佩戴状态，包括：

光学传感器，用于检测设备的光线遮挡状态，以实现佩戴检测；

位姿检测传感器，用于检测所述设备的体位姿态；

微控制器，与所述位姿检测传感器信号连接，用于接收所述设备的体位姿态，并当所述设备与水平方向的夹角大于所述预设锐角时，控制所述光学传感器开启，以开启佩戴检测模式；当所述设备与水平方向的夹角小于或等于预设锐角时，控制所述光学传感器关闭。

优选地，所述光学传感器与所述微控制器信号连接，当所述光学传感器识别到光线遮挡时，所述微控制器控制所述位姿检测传感器关闭；当所述光学传感器未识别到光线遮挡时，所述微控制器控制所述位姿检测传感器开启。

优选地，所述预设锐角的范围为20°-45°。

优选地，所述光学传感器为单光学传感器，包括光探测器和发光源，所述光探测器用于检测对所述发光源的反射效果。

优选地，所述位姿检测传感器设置于所述微控制器的电路板，所述光学传感器设于所述设备的壳体。

一种佩戴检测方法，应用于设置有位姿检测传感器和光学传感器的设备，所述光学传感器用于检测光线遮挡状态，所述佩戴检测方法包括：

接收位姿检测传感器检测的设备的体位姿态，判断所述设备与水平方向的夹角是否小于或等于预设锐角，如果否，则开启所述光学传感器以进行佩戴检测，如果是，则关闭所述光学传感器。

优选地，所述开启所述光学传感器以进行佩戴检测，包括：

控制所述光学传感器按照预设频率检测光线遮挡状态；

若检测为光线被遮挡状态，则判定为佩戴状态，并控制所述光学传感器按照预设频率持续检测，控制所述位姿检测传感器关闭；

若检测到光线未被遮挡，则判定为未佩戴状态，并控制所述位姿检测传感器开启或保持开启状态。

优选地，所述判定为佩戴状态之后还包括：控制开启工作模式；所述判定为未佩戴状态之后还包括：控制开启待机模式。

优选地，若检测到光线未被遮挡，则判定为未佩戴状态，并控制所述位姿检测传感器开启之后，还包括保持所述光学传感器的开启状态。

一种佩戴检测方法，包括：

获取设备的体位姿态；

根据所述体位姿态，判断所述设备与水平方向的夹角是否小于或等于预设锐角，如果是，则关闭所述设备的佩戴识别模式，如果否，则开启所述设备的佩戴识别模式。

一种可穿戴设备，包括设备本体，还包括上述任一项所述的佩戴检测模块，所述佩戴检测模块设置于所述设备本体；所述可穿戴设备包括耳机、手表、手环、AR眼镜和VR眼镜。

本发明提供的佩戴检测模块中利用位姿检测传感器检测设备的体位姿态，利用体位姿态判断设备当前的使用状态，通过不同的使用状态实现对光学传感器的开闭的控制。由于利用体位姿态判断设备状态，因此设备的小范围振动不会影响检测结果，相比起现有技术中利用微动传感器检测设备状态导致的频繁启停而言，利用位姿检测传感器进行体位姿态判断，位姿检测传感器在检测设备体位后开启或关闭光学检测，即使在设备在放置状态下发生微动或小角度颠簸，不会启动光学传感器，避免造成光学传感器的功耗增加。本发明提供的佩戴检测方法、可穿戴设备均与佩戴检测模块具有相同的特征并能够用于解决相同的问题，因此其对应的有益效果不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的佩戴检测模块的模块示意图；

图2为本发明所提供的佩戴检测模块的两种体位姿态的示意图；

图3为本发明所提供的佩戴检测方法的流程图；

图4为本发明所提供的佩戴检测方法的具体实施例的流程图。

图1-图4中，附图标记包括：

10为耳机、1为光学传感器、2为微控制器、3为位姿检测传感器、4为功能模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种佩戴检测模块，该佩戴检测模块能够在保证检测功能的前提下降低设备佩戴检测的过程功耗。本发明的另一目的是提供一种佩戴检测方法和可穿戴设备。

请参考图1和图2。本申请提供了一种佩戴检测模块，用于检测设备的佩戴状态，包括光学传感器1、位姿检测传感器3和微控制器2。

其中，光学传感器1用于检测设备的光线遮挡状态，以实现佩戴检测，光学传感器1的初始状态为关闭状态。

位姿检测传感器3用于检测设备的体位姿态。

微控制器2与位姿检测传感器3信号连接，用于接收的体位姿态，并利用体位姿态控制光学传感器1的开启或关闭。设备的体位姿态具体为设备与水平方向的位置关系或与竖直方向的位置关系等，位置关系通过角度体现。

当设备与水平方向的夹角大于预设锐角时，微控制器2控制光学传感器1打开，以开启佩戴检测模式；当设备与水平方向的夹角小于或等于预设锐角时，微控制器2控制光学传感器1关闭。

本申请中的设备可以为耳机、手表、手环、AR眼镜和VR眼镜等，为方便介绍，下面均以耳机为例进行说明。

请参考图2，耳机10与水平方向的夹角指的是耳机10的长度方向与水平方向的夹角。请参考图2，图2中的A状态即为耳机10放置在水平面时，耳机10的长度方向接近于水平状态，图2中的B状态即为耳机10佩戴于耳部时，耳机10的长度方向接近于竖直状态。

上述预设锐角为预先设定的角度，大于零度且小于90度，在一个具体的实施例中，预设锐角为确定的数值，其范围为20度至45度，可以为20度或45度。若预设锐角过小(小于20度)，例如8度，则在使用过程中一旦夹角大于8度，微控制器2控制光学传感器1开启，会导致较为细微的晃动就会开启光学传感器1，造成能源的浪费；相对应的，若预设锐角过大(大于45度)，例如50度，则使用时角度达到50度，微控制器2才会控制光学传感器1开启，过于不灵敏。

以预设锐角为30度为例，当耳机10的长度方向与水平方向夹角大于30度时，认为耳机相对更接近竖直状态，即佩戴状态，则微控制器2控制光学传感器1开启，以便进行光线遮挡的检测，从而进一步实现佩戴检测；而当耳机10的长度方向与水平方向夹角小于或等于30度时，耳机更接近于水平状态，即未佩戴状态，则微控制器2控制光学传感器1关闭，以便停止光线遮挡的检测，避免造成电能的损耗。

需要说明的是对于光学传感器1的开启和关闭可以是开闭电源，或者是发送工作或停止工作的信号。

本申请提供的佩戴检测模块中利用位姿检测传感器3检测耳机10的体位姿态，利用体位姿态判断耳机10当前的使用状态，通过不同的使用状态实现对光学传感器的开闭的控制。由于利用体位姿态判断耳机10状态，因此耳机10的小范围振动不会影响检测结果，相比起现有技术中利用微动传感器检测耳机状态导致的频繁启停而言，利用位姿检测传感器3进行体位姿态判断，在检测耳机体位后开启或关闭光学检测，即使在耳机10在放置状态下发生微动或颠簸(小角度运动)，也不会启动光学传感器1，避免造成光学传感器1的功耗增加。

在上述实施例的基础之上，微控制器2除了能够控制光学传感器1的开闭以外，还可以用于接收光学传感器1的信号，以用于控制位姿检测传感器3。

光学传感器1与微控制器2信号连接，在光学传感器1工作状态下，当光学传感器1识别到光线遮挡时，微控制器2控制位姿检测传感器3关闭；当光学传感器1未识别到光线遮挡时，微控制器2控制位姿检测传感器3开启。

具体地，当光学传感器1识别到光线遮挡时，微控制器2还需要发出判定耳机10处于佩戴状态的信号；当光学传感器1未识别到光线遮挡时，微控制器2还需要发出判定耳机10处于未佩戴状态的信号。发送对象可以为耳机10的其他控制模块，或者是发送给耳机10无线连接模块或播放控制模块等，以便耳机进入可使用状态。

另外，上述微控制器2控制位姿检测传感器3开启的同时，还需要并保持光学传感器1的开启状态。

在上述任意一个实施例的基础之上，光学传感器1为单光学传感器，包括光探测器和发光源，光探测器用于检测对发光源的反射效果。

光学传感器1设置于耳机10上与外耳贴合的位置，在佩戴状态下该位置处于被外耳覆盖状态，以便形成遮光效果。可选的，光学传感器1包括发光二极管和用于检测发光二极管的反射光的光探测二极管。当耳机10与外耳为贴合状态时，发光二极管发出的光线不能够完全照射到耳机10的外部，因此光探测二极管能够检测到的反射光光强变大，光探测二极管输出检测结果，即得到耳机10是否为佩戴状态。

上述光学检测中可以仅使用一个光学传感器1，当然上述光学检测也可以选用多个光学传感器，因为利用体位姿态的检测能够避免微动检测的不准确的问题，仅使用一个光学传感器并不会降低光学检测效果。

在上述任意一个实施例中，位姿检测传感器3设置于微控制器2的电路板，设备的壳体内部设置光学传感器1，并在壳体上开窗，以便实现向内部的透光。

光学传感器1和位姿检测传感器3均通过电路连接微控制器2，当然也可以通过无线信号连接。微控制器2还可以连接耳机10中常规的功能模块4，如耳机10的主控制器。

位姿检测传感器3具体包括三轴加速度计，可以直接固定设置在微控制器2的电路板上，以便感应耳机10的体位。优选地，位姿检测传感器3包括陀螺仪，或者同时具有三轴加速度计和陀螺仪。

本申请所提供的佩戴检测模块在使用时，可以仅启动一个光学传感器1，也能够实现较为稳定的检测结果。

请参考图2，当耳机10处于A状态时，即处于放置状态或初始状态，此时光学传感器1为关闭状态，以便降低光学传感器1的功耗，此时位姿检测传感器3可以检测到耳机10为接近水平的状态，因而不会改变光学传感器1的关闭状态。当耳机10处于B状态时，由于耳机通常为狭长结构，仅有在有外力控制其移动下，耳机才会处于该位置，因此，耳机10属于佩戴状态。

除了上述各个实施例所公开的佩戴检测模块以外，本申请还提供了一种佩戴检测方法，应用于设置有位姿检测传感器3和光学传感器1的耳机，光学传感器1用于检测光线遮挡状态，佩戴检测方法具体包括以下步骤：

步骤S1、接收位姿检测传感器3检测的设备的体位姿态；

步骤S2、判断设备与水平方向的夹角是否小于或等于预设锐角，如果否，则开启光学传感器1以进行佩戴检测，如果是，则关闭光学传感器1。

需要说明的是，光学传感器1的初始状态为关闭状态，位姿检测传感器3用于直接测量设备的体位姿态，并将其发送给对应的执行机构。执行机构可以为上述实施例中的微控制器2。

在接收到位姿检测传感器3发送的体位姿态时，可以通过体位姿态判断设备的使用状态，判断具体包括判断设备与水平方向的夹角是否小于或等于预设锐角，如果是，则关闭光学传感器1，如果否，则开启光学传感器1以进行佩戴检测。其中关于设备与水平方向的夹角等说明，请参考上述佩戴检测模块的实施例。

本申请提供的上述佩戴检测方法利用位姿检测传感器3检测设备的位姿状态，并以此得到设备是否处于静止闲置状态或处于准备佩戴状态，并进而控制光学传感器1的开闭，其中体位姿态比微动检测更加能够反应设备的实际状态，避免因为意外的微动造成误检测的问题，同时利用体位姿态决定光学传感器1是否打开，能够稳定光学传感器1的耗能，避免耗能较高。其他相关内容可以参考上述佩戴检测模块的实施例的说明。

在上述实施例的基础之上，开启光学传感器1以进行佩戴检测的步骤，具体包括以下步骤。

步骤S31、控制光学传感器1按照预设频率检测光线遮挡状态。

步骤S32、若检测为光线被遮挡状态，则判定为佩戴状态，并控制光学传感器1按照预设频率持续检测，控制位姿检测传感器3关闭。

步骤S33、若检测到光线未被遮挡，则判定为未佩戴状态，并控制位姿检测传感器3开启或保持开启状态。

下面以设备为耳机10的情况进行介绍，在光学传感器1开启后，光学传感器1按照预设频率检测光线遮挡的情况，并且不会自动关闭。在光学传感器1开启状态下，当检测到被遮挡状态，即理解为已经佩戴至耳部，则位姿检测传感器3无需继续检测，可选的，在一个具体的实施例中，若检测到光线未被遮挡，则判定为未佩戴状态，并控制位姿检测传感器3开启之后，还包括保持光学传感器1的开启状态，可以理解为此时并不需要关闭光学传感器1，可以保持其检测的状态，以便在后续使用时，能够即刻检测到耳机10离开耳部。

相对应的，若光线未被遮挡，则开启位姿检测传感器3或者保持位姿检测传感器3的开启状态。

另外，在步骤S32中，在判定为佩戴状态之后还包括以下步骤：

步骤S321、控制耳机开启工作模式。工作模式指的是当耳机10佩戴完成时，耳机进入能够实现蓝牙连接或直接播放的模式。

在步骤S33中，在判定为未佩戴状态之后还包括以下步骤：

步骤S331、控制耳机开启待机模式。待机模式指的是佩戴取消后，耳机10进入的待机模式。

耳机10的连续使用过程中，具体操作包括以下步骤：

光学传感器1的初始状态为关闭状态，当用户将耳机10拿起，耳机10的体位姿态由水平放置发生改变，位姿检测传感器3感应到体位姿态的改变后，发出感应信号；微控制器2接收到体位姿态的改变的信号，以体位姿态判断耳机10的对应状态，由于耳机10与水平方向的夹角大于预设锐角，因此控制耳机10进入佩戴识别模式，具体可以为打开光学传感器1。

耳机10佩戴至耳部的过程中，耳机10的光学传感器1会按照预设频率进行持续的检测。

若检测到光线被遮挡，则可以判定为佩戴状态，可以控制耳机10开启工作模式，同时关闭位姿检测传感器3；

若检测到光线未被遮挡，则可以判定为未佩戴状态，可以控制耳机10开启待机模式，同时开启位姿检测传感器3或保持开启。

在此过程中，若耳机10处于光线被遮挡状态的同时，体位姿态变为水平状态或与水平方向夹角小于预设锐角的状态，则需要仍然保持光学传感器1的开启状态。

在此过程中，若耳机10被摘下，光学传感器1感应到未被遮挡的状态，则开启位姿检测传感器3，此时微控制器2还需要发出控制耳机开启待机模式的信号，相对应的执行耳机10被从耳部取出后的操作。

当光学传感器1感应到未被遮挡的状态，且位姿检测传感器3感应到耳机10的长度方向与水平方向夹角小于预设锐角时，微控制器2控制关闭光学传感器1，从而降低功率的消耗。

除了上述提供的实施例以外，本申请还提供了一种佩戴检测方法，其特征在于，包括：

获取设备的体位姿态；

根据体位姿态，判断设备与水平方向的夹角是否小于或等于预设锐角，如果是，则关闭设备的佩戴识别模式，如果否，则开启设备的佩戴识别模式。

其中，本申请提供的佩戴检测方法依据设备的体位姿态得到设备的当前的使用状态，并以此控制设备的佩戴识别模式的开启或关闭，降低了设备处于佩戴识别模式的机率，避免在此模式下的功耗增加。

相比于前面的实施例中利用位姿检测传感器3进行体位姿态的检测而言，本实施例中并不限定其检测的方式，可以通过现有技术中其他方式实现体位姿态的检测，例如，通过视觉摄像装置得到耳机的当前所处角度等。另外，对于遮光效果的检测，也并非一定选择光学传感器1，例如可以选择其他用于检测是否佩戴的装置或传感器，例如通过红外传感器检测耳机10周边的温度，以判断是否实现佩戴等。

需要说明的是，本实施例中当设备处于不同状态时进行的控制操作具体为关闭或开启设备的佩戴识别模式，具体可以通过控制光学传感器1的开启或关闭实现佩戴识别模式的开启或关闭。可选的，还可以通过直接控制微控制器2中的控制逻辑实现对佩戴识别模式的开启或关闭。

除了上述方法，本申请还提供了一种可穿戴设备，包括设备本体和上述任意一个实施例中所提供的佩戴检测模块，佩戴检测模块设置于设备本体。具体地，可穿戴设备包括耳机、手表、手环、AR眼镜和VR眼镜。可选的，也可以为其他可穿戴的设备。上述可穿戴设备的具体结构，可以参考现有技术。

以上各个实施例中分别对于佩戴检测模块、佩戴检测方法及可穿戴设备进行了描述，其他各部分的结构和控制方法请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的佩戴检测模块、佩戴检测方法及可穿戴设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种佩戴检测模块，用于检测设备的佩戴状态，其特征在于，包括：

光学传感器(1)，用于检测设备的光线遮挡状态，以实现佩戴检测；

位姿检测传感器(3)，用于检测所述设备的体位姿态；

微控制器(2)，与所述位姿检测传感器(3)信号连接，用于接收所述设备的体位姿态，并当所述设备与水平方向的夹角大于所述预设锐角时，控制所述光学传感器(1)开启，以开启佩戴检测模式；当所述设备与水平方向的夹角小于或等于预设锐角时，控制所述光学传感器(1)关闭。

2.根据权利要求1所述的佩戴检测模块，其特征在于，所述光学传感器(1)与所述微控制器(2)信号连接，当所述光学传感器(1)识别到光线遮挡时，所述微控制器(2)控制所述位姿检测传感器(3)关闭；当所述光学传感器(1)未识别到光线遮挡时，所述微控制器(2)控制所述位姿检测传感器(3)开启。

3.根据权利要求1所述的佩戴检测模块，其特征在于，所述预设锐角的范围为20°至45°。

4.根据权利要求1所述的佩戴检测模块，其特征在于，所述光学传感器(1)为单光学传感器，包括光探测器和发光源，所述光探测器用于检测对所述发光源的反射效果。

5.根据权利要求1所述的佩戴检测模块，其特征在于，所述位姿检测传感器(3)设置于所述微控制器(2)的电路板，所述光学传感器(1)设于所述设备的壳体。

6.一种佩戴检测方法，其特征在于，应用于设置有位姿检测传感器(3)和光学传感器(1)的设备，所述光学传感器(1)用于检测光线遮挡状态，所述佩戴检测方法包括：

接收位姿检测传感器(3)检测的设备的体位姿态，判断所述设备与水平方向的夹角是否小于或等于预设锐角，如果否，则开启所述光学传感器(1)以进行佩戴检测，如果是，则关闭所述光学传感器(1)。

7.根据权利要求6所述的佩戴检测方法，其特征在于，所述开启所述光学传感器(1)以进行佩戴检测，包括：

控制所述光学传感器(1)按照预设频率检测光线遮挡状态；

若检测为光线被遮挡状态，则判定为佩戴状态，并控制所述光学传感器(1)按照预设频率持续检测，控制所述位姿检测传感器(3)关闭；

若检测到光线未被遮挡，则判定为未佩戴状态，并控制所述位姿检测传感器(3)开启或保持开启状态。

8.根据权利要求7所述的佩戴检测方法，其特征在于，所述判定为佩戴状态之后还包括：控制开启工作模式；所述判定为未佩戴状态之后还包括：控制开启待机模式。

9.根据权利要求7所述的佩戴检测方法，其特征在于，若检测到光线未被遮挡，则判定为未佩戴状态，并控制所述位姿检测传感器(3)开启之后，还包括保持所述光学传感器(1)的开启状态。

10.一种佩戴检测方法，其特征在于，包括：

获取设备的体位姿态；

根据所述体位姿态，判断所述设备与水平方向的夹角是否小于或等于预设锐角，如果是，则关闭所述设备的佩戴识别模式，如果否，则开启所述设备的佩戴识别模式。

11.一种可穿戴设备，包括设备本体，其特征在于，还包括权利要求1至5任一项所述的佩戴检测模块，所述佩戴检测模块设置于所述设备本体；所述可穿戴设备包括耳机、手表、手环、AR眼镜和VR眼镜。

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