CN114966707A - 穿戴设备的佩戴检测方法及系统 - Google Patents

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CN114966707A CN202210494262.2A CN202210494262A CN114966707A CN 114966707 A CN114966707 A CN 114966707A CN 202210494262 A CN202210494262 A CN 202210494262A CN 114966707 A CN114966707 A CN 114966707A
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曾安辉
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Shanghai Wuqi Microelectronics Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种穿戴设备的佩戴检测方法及系统，所述佩戴检测方法，包括：生成单音信号及所述单音信号的正交信号；发射所述单音信号，并接收所述单音信号的反射信号；根据所述单音信号、所述正交信号、所述反射信号和预设滑动积分时间计算传播时延相位；以及根据所述传播时延相位获取穿戴设备的佩戴状态。本发明中预设滑动积分时间为单音信号半周期的整数倍，使得通过滑动相关积分运算和相位计算得到的传播时延相位与反射信号的幅度无关，能够避免现有技术中因反射信号幅度抖动而出现检测误差等问题，进而提高穿戴设备佩戴状态检测的准确性；同时还不需要复杂的接收前端放大电路，对单音信号宽度要求较低。

Description

穿戴设备的佩戴检测方法及系统
技术领域
本发明涉及智能设备技术领域，尤其涉及一种穿戴设备的佩戴检测方法及系统。
背景技术
随着穿戴设备(例如蓝牙耳机和电话手表等)的快速发展，如何获知设备的佩戴情况已成为研究热点，也成为降低设备功耗的关键。目前，通常采用基于超声波的检测方法来获取穿戴设备的佩戴情况，其检测原理为：通过传感器发送超声波并接收身体反射的超声波来获知设备佩戴情况。
然而，超声波在传播时呈球形扩散，导致其传播距离越远，其能量衰减越严重；同时超声波在介质中传播时会被空气吸收掉一部分能量，且超声波遇到反射物体之后还会发生反射、散射和衍射等现象，致使真正反射回来的超声波会有很大的衰减。也就是说，受热噪声的影响，超声波反射面形状和角度的变化以及反射距离的变化皆会导致不同时段接收到的超声波幅度有很大变化。为提高设备佩戴情况检测的准确性，减少漏检和虚警，通常会在接收前端对信号进行增益控制；由于接收前端的增益控制需要一段稳定时间，故对超声波脉冲宽度有一定的要求，且脉冲宽度太窄易出现增益控制还未调整完毕就结束的情况，最终导致检测失败。可见，在现有的基于超声波的检测方法中，接收前端的增益控制的可靠性和稳定时间直接影响着佩戴情况检测的准确性。
此外，还可以采用基于相位的检测方法来检测穿戴设备的佩戴情况，该方法通过统计相位过零点变化的数量可以实现较高精度的相位延时测定；然而该方法同样受到接收信号幅度的影响，接收信号太弱则会影响相位判决，进而导致检测误差。因此，基于相位的检测方法同样也依赖于接收前端的增益控制的可靠性和稳定时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种穿戴设备的佩戴检测方法及系统，可以根据单音信号、单音信号的正交信号、单音信号的反射信号和预设滑动积分时间计算传播时延相位；通过将预设滑动积分时间设置为单音信号半周期的整数倍，使得计算得到的传播时延相位与反射信号的幅度无关，从而提高穿戴设备佩戴状态检测的准确性。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种穿戴设备的佩戴检测方法，包括：
生成单音信号及所述单音信号的正交信号；
发射所述单音信号，并接收所述单音信号的反射信号；
根据所述单音信号、所述正交信号、所述反射信号和预设滑动积分时间计算传播时延相位；以及
根据所述传播时延相位获取穿戴设备的佩戴状态。
优选地，所述佩戴状态包括未佩戴、佩戴中、已佩戴和摘取中的一种或任意一组合。
优选地，所述预设滑动积分时间为所述单音信号半周期的整数倍。
优选地，所述根据所述单音信号、所述正交信号、所述反射信号和预设滑动积分时间计算传播时延相位的步骤包括：
根据所述预设滑动积分时间对所述单音信号和所述反射信号进行滑动相关积分，以获取第一滑动相关结果；
根据所述预设滑动积分时间对所述正交信号和所述反射信号进行滑动相关积分，以获取第二滑动相关结果；以及
根据所述第一滑动相关结果和所述第二滑动相关结果计算第一传播时延相位和/或第一相关幅度。
优选地，所述第一滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000021
其中，CORI(T)为所述第一滑动相关结果；sin(ωt)为所述单音信号，且ω为所述单音信号的频率，t为时间；A1sin(ωt+θ1)为所述反射信号，且A1为所述反射信号的幅度，θ1为所述反射信号的传播时延相位；T为所述预设滑动积分时间；τ～τ+T为积分时间段，且τ代表积分起始时刻；
所述第二滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000031
其中，CORQ(T)为所述第二滑动相关结果；cos(ωt)为所述正交信号；
所述第一传播时延相位采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000032
其中，θ为所述第一传播时延相位；
所述第一相关幅度采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000033
其中，ampt为所述第一相关幅度。
优选地，所述根据所述传播时延相位获取穿戴设备的佩戴状态的步骤包括：
相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位随机变化，所述穿戴设备处于未佩戴状态；
相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位随着时间减小，所述穿戴设备处于佩戴中状态；
相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位保持不变，所述穿戴设备处于已佩戴状态；以及
相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位随着时间增大，所述穿戴设备处于摘取中状态。
优选地，所述穿戴设备的佩戴检测方法，还包括：根据所述第一相关幅度获取所述穿戴设备的佩戴状态；且根据所述第一相关幅度获取所述穿戴设备的佩戴状态的步骤包括：
所述第一相关幅度小于第一参考阈值，所述穿戴设备处于未佩戴状态；
所述第一相关幅度大于第一参考阈值且相邻积分时间段对应的所述第一相关幅度随着时间增加，所述穿戴设备处于佩戴中状态；
所述第一相关幅度大于第一参考阈值且相邻积分时间段对应的所述第一相关幅度保持不变，所述穿戴设备处于已佩戴状态；以及
所述第一相关幅度大于第一参考阈值且相邻积分时间段对应的所述第一相关幅度随着时间减小，所述穿戴设备处于摘取中状态。
优选地，接收所述反射信号时，同时还接收所述单音信号的衰减信号。
优选地，所述根据所述单音信号、所述正交信号、所述反射信号和预设滑动积分时间计算传播时延相位的步骤包括：
根据所述预设滑动积分时间，对所述单音信号和所述反射信号进行滑动相关积分以及对所述单音信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第三滑动相关结果；
根据所述预设滑动积分时间，对所述正交信号和所述反射信号进行滑动相关积分以及对所述正交信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第四滑动相关结果；以及
根据所述第三滑动相关结果和所述第四滑动相关结果计算第二传播时延相位和第二相关幅度。
优选地，所述第三滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000041
其中，CORI′(T)为所述第三滑动相关结果；A2sin(ωt+θ2)为所述衰减信号，且A2为所述衰减信号的幅度，θ2为所述衰减信号的传播时延相位；
所述第四滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000042
其中，CORQ′(T)为所述第四滑动相关结果；
所述第二传播时延相位采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000043
其中，θ'为所述第二传播时延相位；
所述第二相关幅度采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000044
其中，ampt'为所述第二相关幅度。
优选地，所述根据所述单音信号、所述正交信号、所述反射信号和预设滑动积分时间计算传播时延相位还包括：
根据所述预设滑动积分时间，对所述单音信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第五滑动相关结果；
根据所述预设滑动积分时间，对所述正交信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第六滑动相关结果；以及
根据所述第五滑动相关结果和所述第六滑动相关结果计算参考传播时延相位和参考相关幅度。
优选地，所述第五滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000051
其中，CORIr(T)为所述第五滑动相关结果；
所述第六滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000052
其中，CORQr(T)为所述第六滑动相关结果；
所述参考传播时延相位采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000053
其中，θr为所述参考传播时延相位；
所述参考相关幅度采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000054
其中，amptr为所述参考相关幅度。
优选地，所述根据所述传播时延相位获取穿戴设备的佩戴状态的步骤包括：
所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值小于第一预设阈值，且所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值小于第二预设阈值时，所述穿戴设备处于未佩戴状态；
所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值大于第一预设阈值，所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值大于第二预设阈值且相邻积分时间段对应的所述第二相关幅度随着时间增加时，所述穿戴设备处于佩戴中状态；
所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值大于第一预设阈值，所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值大于第二预设阈值且相邻积分时间段对应的所述第二相关幅度保持不变，所述穿戴设备处于已佩戴状态；
所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值大于第一预设阈值，所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值大于第二预设阈值且相邻积分时间段对应的所述第二相关幅度随着时间减小时，所述穿戴设备处于摘取中状态。
基于同一发明构思，本发明还提供一种穿戴设备的佩戴检测系统，用于穿戴设备，包括：
信号生成模块，用于生成单音信号及所述单音信号的正交信号；
信号发射模块，与所述信号生成模块连接，用于发射所述单音信号；
信号接收模块，用于接收所述单音信号的反射信号；
相位计算模块，分别与所述信号接收模块和所述信号生成模块连接，用于根据所述单音信号、所述正交信号、所述反射信号和预设滑动积分时间计算传播时延相位；以及
检测控制模块，与所述相位计算模块连接，用于根据所述传播时延相位获取穿戴设备的佩戴状态。
优选地，所述佩戴状态包括未佩戴、佩戴中、已佩戴和摘取中的一种或任意一组合。
优选地，所述预设滑动积分时间为所述单音信号半周期的整数倍。
优选地，所述相位计算模块包括：
相关积分单元，分别与所述信号接收模块和所述信号生成模块连接，用于根据所述预设滑动积分时间对所述单音信号和所述反射信号进行滑动相关积分，以获取第一滑动相关结果；以及根据所述预设滑动积分时间对所述正交信号和所述反射信号进行滑动相关积分，以获取第二滑动相关结果；
相位计算单元，与所述相关积分单元连接，用于根据所述第一滑动相关结果和所述第二滑动相关结果计算第一传播时延相位和/或第一相关幅度。
优选地，所述第一滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000061
其中，CORI(T)为所述第一滑动相关结果；sin(ωt)为所述单音信号，且ω为所述单音信号的频率，t为时间；A1sin(ωt+θ1)为所述反射信号，且A1为所述反射信号的幅度，θ1为所述反射信号的传播时延相位；T为所述预设滑动积分时间；τ～τ+T为积分时间段，且τ代表积分起始时刻；
所述第二滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000071
其中，CORQ(T)为所述第二滑动相关结果；cos(ωt)为所述正交信号；
所述第一传播时延相位采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000072
其中，θ为所述第一传播时延相位；
所述第一相关幅度采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000073
其中，ampt为所述第一相关幅度。
优选地，所述检测控制模块包括比较单元，与所述相位计算单元连接，用于比较相邻积分时间段的所述第一传播时延相位和/或所述第一相关幅度，以获取所述穿戴设备的佩戴状态。
优选地，相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位随机变化，所述穿戴设备处于未佩戴状态；
相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位随着时间减小，所述穿戴设备处于佩戴中状态；
相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位保持不变，所述穿戴设备处于已佩戴状态；以及
相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位随着时间增大，所述穿戴设备处于摘取中状态。
优选地，所述第一相关幅度小于第一参考阈值，所述穿戴设备处于未佩戴状态；
所述第一相关幅度大于第一参考阈值且相邻积分时间段对应的所述第一相关幅度随着时间增加，所述穿戴设备处于佩戴中状态；
所述第一相关幅度大于第一参考阈值且相邻积分时间段对应的所述第一相关幅度保持不变，所述穿戴设备处于已佩戴状态；以及
所述第一相关幅度大于第一参考阈值且相邻积分时间段对应的所述第一相关幅度随着时间减小，所述穿戴设备处于摘取中状态。
优选地，所述信号接收模块接收所述反射信号时，同时还接收所述单音信号的衰减信号。
优选地，所述相关积分单元还用于根据所述预设滑动积分时间，对所述单音信号和所述反射信号进行滑动相关积分以及对所述单音信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第三滑动相关结果；以及
根据所述预设滑动积分时间，对所述正交信号和所述反射信号进行滑动相关积分以及对所述正交信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第四滑动相关结果；
所述相位计算单元还用于根据所述第三滑动相关结果和所述第四滑动相关结果计算第二传播时延相位和第二相关幅度。
优选地，所述第三滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000081
其中，CORI′(T)为所述第三滑动相关结果；A2sin(ωt+θ2)为所述衰减信号，且A2为所述衰减信号的幅度，θ2为所述衰减信号的传播时延相位；
所述第四滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000082
其中，CORQ′(T)为所述第四滑动相关结果；
所述第二传播时延相位采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000083
其中，θ'为所述第二传播时延相位；
所述第二相关幅度采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000084
其中，ampt'为所述第二相关幅度。
优选地，所述相关积分单元还用于根据所述预设滑动积分时间，对所述单音信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第五滑动相关结果；以及
根据所述预设滑动积分时间，对所述正交信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第六滑动相关结果；
所述相位计算单元还用于根据所述第五滑动相关结果和所述第六滑动相关结果计算参考传播时延相位和参考相关幅度。
优选地，所述第五滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000091
其中，CORIr(T)为所述第五滑动相关结果；
所述第六滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000092
其中，CORQr(T)为所述第六滑动相关结果；
所述参考传播时延相位采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000093
其中，θr为所述参考传播时延相位；
所述参考相关幅度采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000094
其中，amptr为所述参考相关幅度。
优选地，所述比较单元还用于对所述第二传播时延相位和所述参考时延相位进行比较以及对所述第二相关幅度与所述参考相关幅度进行比较，以获取所述穿戴设备的佩戴状态。
优选地，所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值小于第一预设阈值，且所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值小于第二预设阈值时，所述穿戴设备处于未佩戴状态；
所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值大于第一预设阈值，所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值大于第二预设阈值且相邻积分时间段对应的所述第二相关幅度随着时间增加时，所述穿戴设备处于佩戴中状态；
所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值大于第一预设阈值，所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值大于第二预设阈值且相邻积分时间段对应的所述第二相关幅度保持不变，所述穿戴设备处于已佩戴状态；
所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值大于第一预设阈值，所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值大于第二预设阈值且相邻积分时间段对应的所述第二相关幅度随着时间减小时，所述穿戴设备处于摘取中状态。
优选地，所述检测控制模块还包括：控制单元，与所述比较单元连接，用于根据所述穿戴设备的佩戴状态切换所述穿戴装置的工作模式。
本发明与现有技术相比，至少具有以下优点之一：
本发明提供一种穿戴设备的佩戴检测方法及系统，可以生成单音信号及其正交信号，并接收单音信号发射后的反射信号，以根据单音信号、正交信号、反射信号和预设滑动积分时间计算传播时延相位，从而根据所述传播时延相位获取穿戴设备的佩戴状态。
本发明中预设滑动积分时间为单音信号半周期的整数倍，使得通过滑动相关积分运算和相位计算得到的传播时延相位与反射信号的幅度无关，能够避免现有技术中因反射信号幅度抖动而出现检测误差等问题，进而提高穿戴设备佩戴状态检测的准确性；同时还不需要复杂的接收前端放大电路，对单音信号宽度要求较低。
本发明中积分时间段的设置，使得滑动相关积分运算和相位计算过程中需要缓存的数据量小，对计算资源和存储资源的要求较低，且处理时延较小。
本发明中既可应用于反射信号和衰减信号不同时被接收的情况，也可以应用于反射信号和衰减信号同时被接收的情况，具有较好的适用性。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种穿戴设备的佩戴检测方法的流程图；
图2是本发明一实施例提供的一种穿戴设备的佩戴检测系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种穿戴设备的佩戴检测方法及系统作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
结合附图1所示，本实施例提供一种穿戴设备的佩戴检测方法，包括：步骤S110、生成单音信号及所述单音信号的正交信号；步骤S120、发射所述单音信号，并接收所述单音信号的反射信号；步骤S130、根据所述单音信号、所述正交信号、所述反射信号和预设滑动积分时间计算传播时延相位；以及步骤S140、根据所述传播时延相位获取穿戴设备的佩戴状态，且所述佩戴状态包括未佩戴、佩戴中、已佩戴和摘取中的一种或任意一组合。
具体的，在本实施例中，所述步骤S110中，所述单音信号可以采用超声波，且所述单音信号的频率可以为40KHz～120KHz；在生成所述单音信号后，通过对所述单音信号进行相位旋转或采用查表法则可以生成所述单音信号的正交信号。在其他实施例中，所述单音信号的频率还可以位于工作于人耳听力范围内或者大于超声波的频率，但本发明不以此为限。
具体的，在本实施例中，所述步骤S120中，所述单音信号作为发射信号以脉冲形式发射后，被反射面反射回的超声波即为所述反射信号。更具体的，不仅所述反射信号会被接收，发射信号经过一定路径后也会被接收；由于接收到的发射信号存在路径传播时延和衰减，则接收到的发射信号与生成的所述单音信号并不相同，且接收到的发射信号可以记为所述单音信号的衰减信号；同时信号的接收情况还可以分为两种：第一种情况为所述发射信号和所述衰减信号不被同时接收即分时接收；第二种情况则为所述发射信号和所述衰减信号同时被接收。针对不同的信号接收情况，所述步骤S130中可以采用不同的公式计算所述传播时延相位，以保证所述穿戴设备佩戴状态的检测准确性，但本发明不以此为限。
请继续参考图1，信号接收情况为第一种情况即所述发射信号和所述衰减信号分时接收时，所述步骤S130包括：根据所述预设滑动积分时间对所述单音信号和所述反射信号进行滑动相关积分，以获取第一滑动相关结果；根据所述预设滑动积分时间对所述正交信号和所述反射信号进行滑动相关积分，以获取第二滑动相关结果；以及根据所述第一滑动相关结果和所述第二滑动相关结果计算第一传播时延相位。
可以理解的是，在一些其他的实施例中，所述第一滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000121
其中，CORI(T)为所述第一滑动相关结果；sin(ωt)为所述单音信号，且ω为所述单音信号的频率，t为时间；A1sin(ωt+θ1)为所述反射信号，且A1为所述反射信号的幅度，θ1为所述反射信号的传播时延相位；T为所述预设滑动积分时间；τ～τ+T为积分时间段，且τ代表积分起始时刻；
所述第二滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000122
其中，CORQ(T)为所述第二滑动相关结果；cos(ωt)为所述正交信号；
所述第一传播时延相位采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000123
其中，θ为所述第一传播时延相位。
在一些实施例中，所述预设滑动积分时间为所述单音信号半周期的整数倍。
具体的，在本实施例中，将公式(1)展开后可得
Figure BDA0003632022630000124
将公式(2)展开后可得
Figure BDA0003632022630000131
由于所述预设滑动积分时间T为所述单音信号半周期的整数倍，则公式(4)和(5)皆只剩下第一项，即为：
CORI(T)＝A1Tcos(θ1)/2 (6)
CORQ(T)＝A1Tsin(θ1)/2 (7)
由公式(6)和公式(7)则可以推导出
Figure BDA0003632022630000132
由于所述发射信号和所述衰减信号分时接收，则此时计算的所述第一传播时延相位θ即为所述反射信号的传播时延相位θ1，且由公式(8)可得公式(3)。更具体的，由于所述单音信号、所述正交信号、所述反射信号和所述预设滑动积分时间皆已知，则根据公式(1)和(2)可以得到所述第一滑动积分结果和所述第二滑动积分结果；将所述第一滑动积分结果和所述第二滑动积分结果带入公式(3)则得到所述第一传播时延相位θ。此外，所述发射信号和所述衰减信号分时接收时，从公式(3)中可以看出，所述第一传播时延相位θ的计算并不涉及所述反射信号的幅度，使得后续所述穿戴设备佩戴状态的检测不依赖于所述反射信号的幅度，从而提高所述穿戴设备佩戴状态的检测准确性，但本发明不以此为限。
具体的，在本实施例中，所述预设滑动积分时间T一般为毫秒量级，则在积分时间段τ～τ+T内，所述单音信号的发射处与反射面的相对位置保持固定，此时所述反射信号的幅度A1和传播时延相位θ1短时平稳，因此所述反射信号的幅度A1和传播时延相位θ1在积分时间段τ～τ+T内可看做恒定值，但本发明不以此为限。
请继续参考图1，所述步骤S140包括：相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位随机变化，所述穿戴设备处于未佩戴状态；相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位随着时间减小，所述穿戴设备处于佩戴中状态；相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位保持不变，所述穿戴设备处于已佩戴状态；以及相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位随着时间增大，所述穿戴设备处于摘取中状态。
具体的，在本实施例中，通过比较当前积分时间段(例如τ1～τ1+T)对应的第一传播时延相位和前一积分时间段(例如τ0～τ0+T且τ0+T≤τ1)对应的第一传播时延相位的变化情况，也就是相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位的变化情况，可以判断所述穿戴设备的佩戴状态。更具体的，若当前积分时间段对应的第一传播时延相位和前一积分时间段对应的第一传播时延相位皆随机变化，则所述穿戴设备处于未佩戴状态；若当前积分时间段对应的第一传播时延相位小于前一积分时间段对应的第一传播时延相位，则所述穿戴设备处于佩戴中状态；若当前积分时间段对应的第一传播时延相位和前一积分时间段对应的第一传播时延相位相同，则所述穿戴设备处于已佩戴状态；若当前积分时间段对应的第一传播时延相位大于前一积分时间段对应的第一传播时延相位，则所述穿戴设备处于摘取中状态，但本发明不以此为限。
请继续参考图1，所述穿戴设备的佩戴检测方法，还包括：根据所述第一滑动积分结果和所述第二滑动积分结果计算第一相关幅度；以及根据所述第一相关幅度获取所述穿戴设备的佩戴状态；
可以理解的是，在一些其他的实施例中，所述第一相关幅度ampt采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000141
在一些实施例中，根据所述第一相关幅度获取所述穿戴设备的佩戴状态的步骤包括：所述第一相关幅度小于第一参考阈值，所述穿戴设备处于未佩戴状态；所述第一相关幅度大于第一参考阈值且相邻积分时间段对应的所述第一相关幅度随着时间增加，所述穿戴设备处于佩戴中状态；所述第一相关幅度大于第一参考阈值且相邻积分时间段对应的所述相关幅度保持不变，所述穿戴设备处于已佩戴状态；以及所述第一相关幅度大于第一参考阈值且相邻积分时间段对应的所述第一相关幅度随着时间减小，所述穿戴设备处于摘取中状态。
具体的，在本实施例中，所述第一参考阈值可以为实验室理想环境下多次对所述穿戴设备进行未佩戴实验时所计算的第一相关幅度的平均值。在当前积分时间段(例如τ1～τ1+T)对应的第一相关幅度大于所述第一参考阈值的前提下，若当前积分时间段对应的第一相关幅度大于前一积分时间段(例如τ0～τ0+T且τ0+T≤τ1)对应的第一相关幅度，则所述穿戴设备处于佩戴中状态；若当前积分时间段对应的第一相关幅度和前一积分时间段对应的第一相关幅度相同，则所述穿戴设备处于已佩戴状态；若当前积分时间段对应的第一相关幅度小于前一积分时间段对应的第一相关幅度，则所述穿戴设备处于摘取中状态，但本发明不以此为限。
此外，在本实施例中，还可以根据所述第一相关幅度和所述第一传播时延相位共同判断所述穿戴设备的佩戴状态，以进一步提高所述穿戴设备佩戴状态的检测准确性。具体的，当前积分时间段(例如τ1～τ1+T)对应的第一传播时延相位和前一积分时间段(例如τ0～τ0+T且τ0+T≤τ1)对应的第一传播时延相位随机变化，且当前积分时间段对应的第一相关幅度小于第二参考阈值时，所述穿戴设备处于未佩戴状态；当前积分时间段对应的第一传播时延相位小于前一积分时间段对应的第一传播时延相位，且当前积分时间段对应的第一相关幅度大于所述第二参考阈值时，所述穿戴设备处于佩戴中状态；当前积分时间段对应的第一传播时延相位和前一积分时间段对应的第一传播时延相位相同，且当前积分时间段对应的第一相关幅度大于第三参考阈值时，所述穿戴设备处于已佩戴状态；当前积分时间段对应的第一传播时延相位大于前一积分时间段对应的第一传播时延相位，且当前积分时间段对应的第一相关幅度小于所述第三参考阈值时，所述穿戴设备处于摘取中状态。优选地，所述第二参考阈值可以为实验室理想环境下多次对所述穿戴设备进行佩戴中实验时所计算的第一相关幅度的平均值，所述第三参考阈值可以为实验室理想环境下多次对所述穿戴设备进行已佩戴实验时所计算的第一相关幅度的平均值，但本发明不以此为限。
请继续参考图1，接收所述反射信号时，同时接收所述单音信号的衰减信号，也就是信号接收情况为第二种情况时，所述步骤S130包括：根据所述预设滑动积分时间，对所述单音信号和所述反射信号进行滑动相关积分以及对所述单音信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第三滑动相关结果；根据所述预设滑动积分时间，对所述正交信号和所述反射信号进行滑动相关积分以及对所述正交信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第四滑动相关结果；以及根据所述第三滑动相关结果和所述第四滑动相关结果计算第二传播时延相位和第二相关幅度。
可以理解的是，在一些其他的实施例中，所述第三滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000161
其中，CORI′(T)为所述第三滑动相关结果；A2sin(ωt+θ2)为所述衰减信号，且A2为所述衰减信号的幅度，θ2为所述衰减信号的传播时延相位；
所述第四滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000162
其中，CORQ′(T)为所述第四滑动相关结果；
所述第二传播时延相位采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000163
其中，θ'为所述第二传播时延相位；
所述第二相关幅度采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000164
其中，ampt'为所述第二相关幅度。
具体的，在本实施例中，由于所述单音信号的发射处与接收处的相对位置保持固定，则在积分时间段τ～τ+T内，所述衰减信号的幅度A2和传播时延相位θ2平稳即皆为恒定值，但本发明不以此为限。
请继续参考图1，所述步骤S130还包括：根据所述预设滑动积分时间，对所述单音信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第五滑动相关结果；根据所述预设滑动积分时间，对所述正交信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第六滑动相关结果；以及根据所述第五滑动相关结果和所述第六滑动相关结果计算参考传播时延相位和参考相关幅度。
可以理解的是，在一些其他的实施例中，所述第五滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000165
其中，CORIr(T)为所述第五滑动相关结果；
所述第六滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000171
其中，CORQr(T)为所述第六滑动相关结果；
所述参考传播时延相位采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000172
其中，θr为所述参考传播时延相位；
所述参考相关幅度采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000173
其中，amptr为所述参考相关幅度。
具体的，在本实施例中，由于所述预设滑动积分时间T为所述单音信号半周期的整数倍，则将公式(10)展开后可得
CORI′(T)＝A1Tcos(θ1)/2+A2Tcos(θ2)/2 (18)
将公式(11)展开后可得
CORQ′(T)＝A1Tsin(θ1)/2+A2Tsin(θ2)/2 (19)
公式(12)则可变为
Figure BDA0003632022630000174
从公式(20)中可以看出，所述发射信号和所述衰减信号同时被接收时，计算的所述第二传播时延相位θ'既涉及所述反射信号的传播时延相位θ1，又涉及所述衰减信号的传播时延相位θ2，此时仅根据所述第二传播时延相位的变化情况无法判断所述穿戴设备的佩戴状态。
具体的，从公式(14)、(15)和(16)可以看出，所述参考传播时延相位θr即为没有所述反射信号时所述衰减信号的传播时延相位θ2；结合公式(20)可以看出，当所述反射信号和所述衰减信号同时存在时，计算得到的所述第二传播时延θ'与所述参考传播时延相位θr具有一定的偏差，同样计算得到的所述第二相关幅度ampt'与所述参考相关幅度amptr也具有一定的偏差。由于所述衰减信号不变，则所述反射信号越强(即所述反射信号的幅度A1和传播时延相位θ1越大)，计算得到的所述第二传播时延与所述参考传播时延相位偏差越大，同样计算得到的所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的偏差也越大。因此，可以根据所述第二传播时延与所述参考传播时延相位的差值以及所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值来判断所述穿戴设备的佩戴状态，但本发明不以此为限。
更具体的，在本实施例中，由于所述单音信号、所述正交信号、所述反射信号、所述衰减信号和所述预设滑动积分时间皆已知，则根据公式(10)、(11)(14)和(15)可以分别得到所述第三滑动积分结果、所述第四滑动积分结果、所述第五滑动积分结果和所述第六滑动积分结果；将所述第三滑动积分结果和所述第四滑动积分结果带入公式(12)和(13)则可以分别得到所述第二传播时延相位和所述第二相关幅度；将所述第五滑动积分结果和所述第六滑动积分结果带入公式(16)和(17)则可以分别得到所述参考传播时延相位和所述参考相关幅度。优选地，所述参考传播时延相位和所述参考相关幅度可以在实验室理想环境下进行计算。
请继续参考图1，所述步骤S140包括：所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值小于第一预设阈值，且所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值小于第二预设阈值时，所述穿戴设备处于未佩戴状态；所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值大于第一预设阈值，所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值大于第二预设阈值且相邻积分时间段对应的所述第二相关幅度随着时间增加时，所述穿戴设备处于佩戴中状态；所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值大于第一预设阈值，所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值大于第二预设阈值且相邻积分时间段对应的所述第二相关幅度保持不变，所述穿戴设备处于已佩戴状态；所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值大于第一预设阈值，所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值大于第二预设阈值且相邻积分时间段对应的所述第二相关幅度随着时间减小时，所述穿戴设备处于摘取中状态。
具体的，在本实施例中，所述第一预设阈值可以为实验室理想环境下多次对所述穿戴设备进行未佩戴实验时所计算的第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值最大值、绝对值平均值或均方根值；所述第二预设阈值可以为实验室理想环境下多次对所述穿戴设备进行未佩戴实验时所计算的第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值最大值、绝对值平均值或均方根值。
更具体的，在当前积分时间段(例如τ1～τ1+T)对应的第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值绝对值大于所述第一预设阈值，且当前积分时间段(例如τ1～τ1+T)对应的第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值绝对值大于所述第二预设阈值的前提下，若当前积分时间段(例如τ1～τ1+T)对应的第二相关幅度大于前一积分时间段(例如τ0～τ0+T且τ0+T≤τ1)对应的第二相关幅度，即相邻积分时间段对应的所述第二相关幅度随着时间增加，则所述穿戴设备处于佩戴中状态；若当前积分时间段对应的第二相关幅度与前一积分时间段对应的第二相关幅度相同，即相邻积分时间段对应的所述第二相关幅度保持不变，则所述穿戴设备处于已佩戴状态；若当前积分时间段对应的第二相关幅度小于前一积分时间段对应的第二相关幅度，即相邻积分时间段对应的所述第二相关幅度随着时间减小时，则所述穿戴设备处于摘取中状态，但本发明不以此为限。
在本实施例中，还可以根据相邻积分时间段对应的传播时延相位数据拟合出传播时延相位变化曲线，以获得对应传播时延相位变化的曲率。此外，积分时间段τ～τ+T的设置，则可以将现有技术中一个采样时间间隔需要计算N个乘累加结果(N为采样时间间隔内包含的采样点)变为只需要计算一次乘累加，极大地节省了计算逻辑资源。同时由于当前积分时间段与其前一积分时间段和后一积分时间段之间分时处理，不再需要缓存所有积分时间段的数据，可以减少存储资源。此外，本实施例中，还将现有技术中每个采样点输出一个相位结果，变成一个积分时间段输出一个传播时延相位；每个采样点输出一个相位结果看虽然起来精度更高，实时性更好，但相邻采样点输出的两个相位结果有很大的相关性，因此变化不会很大，要想看到相关结果的相位变化，需要有较大的时间间隔。而本实施例中，当前积分时间段与其前一积分时间段和后一积分时间段相邻但不重叠，则相邻积分时间段之间会存在较长的时间间隔，使得计算出来的两个相邻的传播时延相位具有较好的区分度，但本发明不以此为限。
基于同一发明构思，结合附图2所示，本实施例还提供一种穿戴设备的佩戴检测系统，用于穿戴设备，包括：信号生成模块201，用于生成单音信号及所述单音信号的正交信号；信号发射模块202，与所述信号生成模块201连接，用于发射所述单音信号；信号接收模块203，用于接收所述单音信号的反射信号；相位计算模块204，分别与所述信号接收模块203和所述信号生成模块201连接，用于根据所述单音信号、所述正交信号、所述反射信号和预设滑动积分时间计算传播时延相位；以及检测控制模块205，与所述相位计算模块204连接，用于根据所述传播时延相位获取穿戴设备的佩戴状态；且所述佩戴状态包括未佩戴、佩戴中、已佩戴和摘取中的一种或任意一组合。
具体的，在本实施例中，所述信号生成模块201和所述信号发射模块202之间还设置有数模转换器(DAC)206，用于将所述单音信号的数字信号格式转换为模拟信号格式。所述信号接收模块203和所述相位计算模块204之间还设置有模数转换器(ADC)207，且所述信号接收模块203通过其前端的模拟电路可以将所述反射信号的声学信号格式转换成模拟信号格式，随后通过模数转换器(ADC)207转换成数字信号格式并传输至所述相位计算模块204。优选地，所述模数转换器(ADC)207与所述相位计算模块204之间还设置有滤波器208，以滤出所述反射信号中的低频噪音和人声等干扰。优选地，可以将不同的超声波传感器分别作为所述信号发射模块202和所述信号接收模块203；在一些实施例中，还可以将所述穿戴设备中的喇叭作为所述信号发射模块202，以及将所述穿戴设备中的麦克风作为所述信号接收模块203，但本发明不以此为限。
具体的，在本实施例中，所述信号发射模块202和所述信号接收模块203既可以分时工作也可以同时工作；且当所述信号发射模块202和所述信号接收模块203分时工作时，所述信号接收模块203不会同时接收到所述反射信号和所述衰减信号；当所述信号发射模块202和所述信号接收模块203同时工作时，所述信号接收模块203则会同时接收到所述反射信号和所述衰减信号。更具体的，当所述信号发射模块202和所述信号接收模块203分时工作时，所述信号接收模块202前端的模拟电路可以分时复用，电路更加简单，但时序控制更加复杂。当所述信号发射模块202和所述信号接收模块203同时工作时，所述信号接收模块202前端中用于接收所述反射信号的模拟电路和用于接收所述衰减信号的模拟电路必须分开，电路更加复杂，但时序控制却更简单。
请继续参考图2，所述相位计算模块204包括：相关积分单元2041，分别与所述信号接收模块203和所述信号生成模块201连接；相位计算单元2042，与所述相关积分单元2041连接。当所述信号发射模块202和所述信号接收模块203分时工作时，即所述信号接收模块203不同时接收所述反射信号和所述衰减信号时，所述相关积分单元2041用于根据所述预设滑动积分时间对所述单音信号和所述反射信号进行滑动相关积分，以获取第一滑动相关结果；以及根据所述预设滑动积分时间对所述正交信号和所述反射信号进行滑动相关积分，以获取第二滑动相关结果；所述相位计算单元2041用于根据所述第一滑动相关结果和所述第二滑动相关结果计算第一传播时延相位和/或第一相关幅度。
可以理解的是，在一些其他的实施例中，所述第一滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000211
其中，CORI(T)为所述第一滑动相关结果；sin(ωt)为所述单音信号，且ω为所述单音信号的频率，t为时间；A1sin(ωt+θ1)为所述反射信号，且A1为所述反射信号的幅度，θ1为所述反射信号的传播时延相位；T为所述预设滑动积分时间，且所述预设滑动积分时间为所述单音信号半周期的整数倍；τ～τ+T为积分时间段，且τ代表积分起始时刻；
所述第二滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000212
其中，CORQ(T)为所述第二滑动相关结果；cos(ωt)为所述正交信号；
所述第一传播时延相位采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000213
其中，θ为所述第一传播时延相位；
所述第一相关幅度采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000214
其中，ampt为所述第一相关幅度。
请继续参考图2，所述检测控制模块205包括：比较单元2051，与所述相位计算单元2042连接，用于比较相邻积分时间段的所述第一传播时延相位和/或所述第一相关幅度，以获取所述穿戴设备的佩戴状态。
可以理解的是，在一些其他的实施例中，所述比较单元2051仅通过比较相邻积分时间段的所述第一传播时延相位的变化情况来判断所述穿戴设备的佩戴状态时，若相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位随机变化，所述穿戴设备处于未佩戴状态；相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位随着时间减小，所述穿戴设备处于佩戴中状态；相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位保持不变，所述穿戴设备处于已佩戴状态；以及相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位随着时间增大，所述穿戴设备处于摘取中状态。
在一些实施例中，所述比较单元2051仅通过比较相邻积分时间段的所述第一相关幅度的变化情况来判断所述穿戴设备的佩戴状态时，若所述第一相关幅度小于第一参考阈值，所述穿戴设备处于未佩戴状态；所述第一相关幅度大于第一参考阈值且相邻积分时间段对应的所述第一相关幅度随着时间增加，所述穿戴设备处于佩戴中状态；所述第一相关幅度大于第一参考阈值且相邻积分时间段对应的所述第一相关幅度保持不变，所述穿戴设备处于已佩戴状态；以及所述第一相关幅度大于第一参考阈值且相邻积分时间段对应的所述第一相关幅度随着时间减小，所述穿戴设备处于摘取中状态。
在一些实施例中，所述比较单元2051还可以根据所述第一相关幅度和所述第一传播时延相位共同判断所述穿戴设备的佩戴状态，以进一步提高所述穿戴设备佩戴状态的检测准确性。具体的，当前积分时间段(例如τ1～τ1+T)对应的第一传播时延相位和前一积分时间段(例如τ0～τ0+T且τ0+T≤τ1)对应的第一传播时延相位随机变化，且当前积分时间段对应的第一相关幅度小于所述第二参考阈值时，所述穿戴设备处于未佩戴状态；当前积分时间段对应的第一传播时延相位小于前一积分时间段对应的第一传播时延相位，且当前积分时间段对应的第一相关幅度大于所述第二参考阈值时，所述穿戴设备处于佩戴中状态；当前积分时间段对应的第一传播时延相位和前一积分时间段对应的第一传播时延相位相同，且当前积分时间段对应的第一相关幅度大于所述第三参考阈值时，所述穿戴设备处于已佩戴状态；当前积分时间段对应的第一传播时延相位大于前一积分时间段对应的第一传播时延相位，且当前积分时间段对应的第一相关幅度小于所述第三参考阈值时，所述穿戴设备处于摘取中状态。
请继续参考图2，所述信号接收模块203接收所述反射信号时，同时还接收所述单音信号的衰减信号，即所述信号发射模块202和所述信号接收模块203同时工作时，所述相关积分单元2041用于根据所述预设滑动积分时间，对所述单音信号和所述反射信号进行滑动相关积分以及对所述单音信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第三滑动相关结果；以及根据所述预设滑动积分时间，对所述正交信号和所述反射信号进行滑动相关积分以及对所述正交信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第四滑动相关结果；所述相位计算单元2042用于根据所述第三滑动相关结果和所述第四滑动相关结果计算第二传播时延相位和第二相关幅度。
在一些实施例中，所述第三滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000231
其中，CORI′(T)为所述第三滑动相关结果；A2sin(ωt+θ2)为所述衰减信号，且A2为所述衰减信号的幅度，θ2为所述衰减信号的传播时延相位；
所述第四滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000232
其中，CORQ′(T)为所述第四滑动相关结果；
所述第二传播时延相位采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000233
其中，θ'为所述第二传播时延相位；
所述第二相关幅度采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000234
其中，ampt'为所述第二相关幅度。
请继续参考图2，所述信号发射模块202和所述信号接收模块203同时工作时，所述相关积分单元2041还用于根据所述预设滑动积分时间，对所述单音信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第五滑动相关结果；以及根据所述预设滑动积分时间，对所述正交信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第六滑动相关结果；所述相位计算单元2042还用于根据所述第五滑动相关结果和所述第六滑动相关结果计算参考传播时延相位和参考相关幅度。
可以理解的是，在一些其他的实施例中，所述第五滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000241
其中，CORIr(T)为所述第五滑动相关结果；
所述第六滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000242
其中，CORQr(T)为所述第六滑动相关结果；
所述参考传播时延相位采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000243
其中，θr为所述参考传播时延相位；
所述参考相关幅度采用如下公式进行计算：
Figure BDA0003632022630000244
其中，amptr为所述参考相关幅度。
请继续参考图2，所述信号发射模块202和所述信号接收模块203同时工作时，所述比较单元2051还用于对所述第二传播时延相位和所述参考时延相位进行比较以及对所述第二相关幅度与所述参考相关幅度进行比较，以获取所述穿戴设备的佩戴状态。
可以理解的是，在一些其他的实施例中，所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值小于第一预设阈值，且所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值小于第二预设阈值时，所述穿戴设备处于未佩戴状态；所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值大于第一预设阈值，所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值大于第二预设阈值且相邻积分时间段对应的所述第二相关幅度随着时间增加时，所述穿戴设备处于佩戴中状态；所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值大于第一预设阈值，所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值大于第二预设阈值且相邻积分时间段对应的所述第二相关幅度保持不变，所述穿戴设备处于已佩戴状态；所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值大于第一预设阈值，所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值大于第二预设阈值且相邻积分时间段对应的所述第二相关幅度随着时间减小时，所述穿戴设备处于摘取中状态。
请继续参考图2，所述检测控制模块205还包括：控制单元2052，与所述比较单元2051连接，用于根据所述穿戴设备的佩戴状态切换所述穿戴装置的工作模式。
具体的，在本实施例中，所述穿戴装置的工作模式包括低功耗模式(即待机模式)和正常模式；若所述穿戴设备处于未佩戴状态，所述控制单元2052控制所述穿戴装置处于低功耗模式；若所述穿戴设备处于佩戴中状态，则所述控制单元2052将所述穿戴装置由低功耗模式切换到正常模式；若所述穿戴设备处于佩戴中状态，则所述控制单元2052将所述穿戴装置维持在正常模式；若所述穿戴设备处于摘取中状态，则所述控制单元2052将所述穿戴装置由正常模式切换到低功耗模式。此外，所述控制单元2052还可以与所述信号生成模块201连接，且在所述穿戴设备处于已佩戴状态时，所述控制单元2052控制所述信号生成模块201降低所述单音信号的频率，以减少对所述穿戴装置正常工作的干扰；此外，所述控制单元2052还可以控制发射所述单音信号的周期间隔，单次发射所述单音信号的脉冲时长以及积分时间段时长等；所述单音信号、所述反射信号和所述衰减信号的周期、频率等皆一致，但本发明不以此为限。
综上所述，本实施例提供的一种穿戴设备的佩戴检测方法及系统，可以生成单音信号及其正交信号，并接收单音信号发射后的反射信号，以根据单音信号、正交信号、反射信号和预设滑动积分时间计算传播时延相位，从而根据所述传播时延相位获取穿戴设备的佩戴状态。本实施例中预设滑动积分时间为单音信号半周期的整数倍，使得通过滑动相关积分运算和相位计算得到的传播时延相位与反射信号的幅度无关，能够避免现有技术中因反射信号幅度抖动而出现检测误差等问题，进而提高穿戴设备佩戴状态检测的准确性；同时还不需要复杂的接收前端放大电路，对单音信号宽度要求较低。同时本实施例中积分时间段的设置，使得滑动相关积分运算和相位计算过程中需要缓存的数据量小，对计算资源和存储资源的要求较低，且处理时延较小。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (29)

1.一种穿戴设备的佩戴检测方法，其特征在于，包括：
生成单音信号及所述单音信号的正交信号；
发射所述单音信号，并接收所述单音信号的反射信号；
根据所述单音信号、所述正交信号、所述反射信号和预设滑动积分时间计算传播时延相位；以及
根据所述传播时延相位获取穿戴设备的佩戴状态。
2.如权利要求1所述的穿戴设备的佩戴检测方法，其特征在于，所述佩戴状态包括未佩戴、佩戴中、已佩戴和摘取中的一种或任意一组合。
3.如权利要求2所述的穿戴设备的佩戴检测方法，其特征在于，所述预设滑动积分时间为所述单音信号半周期的整数倍。
4.如权利要求3所述的穿戴设备的佩戴检测方法，其特征在于，所述根据所述单音信号、所述正交信号、所述反射信号和预设滑动积分时间计算传播时延相位的步骤包括：
根据所述预设滑动积分时间对所述单音信号和所述反射信号进行滑动相关积分，以获取第一滑动相关结果；
根据所述预设滑动积分时间对所述正交信号和所述反射信号进行滑动相关积分，以获取第二滑动相关结果；以及
根据所述第一滑动相关结果和所述第二滑动相关结果计算第一传播时延相位和/或第一相关幅度。
5.如权利要求4所述的穿戴设备的佩戴检测方法，其特征在于，
所述第一滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000011
其中，CORI(T)为所述第一滑动相关结果；sin(ωt)为所述单音信号，且ω为所述单音信号的频率，t为时间；A1sin(ωt+θ1)为所述反射信号，且A1为所述反射信号的幅度，θ1为所述反射信号的传播时延相位；T为所述预设滑动积分时间；τ～τ+T为积分时间段，且τ代表积分起始时刻；
所述第二滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000012
其中，CORQ(T)为所述第二滑动相关结果；cos(ωt)为所述正交信号；
所述第一传播时延相位采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000021
其中，θ为所述第一传播时延相位；
所述第一相关幅度采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000022
其中，ampt为所述第一相关幅度。
6.如权利要求5所述的穿戴设备的佩戴检测方法，其特征在于，根据所述传播时延相位获取穿戴设备的佩戴状态的步骤包括：
相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位随机变化，所述穿戴设备处于未佩戴状态；
相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位随着时间减小，所述穿戴设备处于佩戴中状态；
相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位保持不变，所述穿戴设备处于已佩戴状态；以及
相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位随着时间增大，所述穿戴设备处于摘取中状态。
7.如权利要求5所述的穿戴设备的佩戴检测方法，其特征在于，还包括：根据所述第一相关幅度获取所述穿戴设备的佩戴状态；且根据所述第一相关幅度获取所述穿戴设备的佩戴状态的步骤包括：
所述第一相关幅度小于第一参考阈值，所述穿戴设备处于未佩戴状态；
所述第一相关幅度大于第一参考阈值且相邻积分时间段对应的所述第一相关幅度随着时间增加，所述穿戴设备处于佩戴中状态；
所述第一相关幅度大于第一参考阈值且相邻积分时间段对应的所述第一相关幅度保持不变，所述穿戴设备处于已佩戴状态；以及
所述第一相关幅度大于第一参考阈值且相邻积分时间段对应的所述第一相关幅度随着时间减小，所述穿戴设备处于摘取中状态。
8.如权利要求5所述的穿戴设备的佩戴检测方法，其特征在于，接收所述反射信号时，同时还接收所述单音信号的衰减信号。
9.如权利要求8所述的穿戴设备的佩戴检测方法，其特征在于，所述根据所述单音信号、所述正交信号、所述反射信号和预设滑动积分时间计算传播时延相位的步骤包括：
根据所述预设滑动积分时间，对所述单音信号和所述反射信号进行滑动相关积分以及对所述单音信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第三滑动相关结果；
根据所述预设滑动积分时间，对所述正交信号和所述反射信号进行滑动相关积分以及对所述正交信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第四滑动相关结果；以及
根据所述第三滑动相关结果和所述第四滑动相关结果计算第二传播时延相位和第二相关幅度。
10.如权利要求9所述的穿戴设备的佩戴检测方法，其特征在于，
所述第三滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000031
其中，CORI′(T)为所述第三滑动相关结果；A2sin(ωt+θ2)为所述衰减信号，且A2为所述衰减信号的幅度，θ2为所述衰减信号的传播时延相位；
所述第四滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000032
其中，CORQ′(T)为所述第四滑动相关结果；
所述第二传播时延相位采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000033
其中，θ'为所述第二传播时延相位；
所述第二相关幅度采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000034
其中，ampt'为所述第二相关幅度。
11.如权利要求10所述的穿戴设备的佩戴检测方法，其特征在于，所述根据所述单音信号、所述正交信号、所述反射信号和预设滑动积分时间计算传播时延相位的步骤还包括：
根据所述预设滑动积分时间，对所述单音信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第五滑动相关结果；
根据所述预设滑动积分时间，对所述正交信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第六滑动相关结果；以及
根据所述第五滑动相关结果和所述第六滑动相关结果计算参考传播时延相位和参考相关幅度。
12.如权利要求11所述的穿戴设备的佩戴检测方法，其特征在于，
所述第五滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000041
其中，CORIr(T)为所述第五滑动相关结果；
所述第六滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000042
其中，CORQr(T)为所述第六滑动相关结果；
所述参考传播时延相位采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000043
其中，θr为所述参考传播时延相位；
所述参考相关幅度采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000044
其中，amptr为所述参考相关幅度。
13.如权利要求12所述的穿戴设备的佩戴检测方法，其特征在于，所述根据所述传播时延相位获取穿戴设备的佩戴状态的步骤包括：
所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值小于第一预设阈值，且所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值小于第二预设阈值时，所述穿戴设备处于未佩戴状态；
所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值大于第一预设阈值，所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值大于第二预设阈值且相邻积分时间段对应的所述第二相关幅度随着时间增加时，所述穿戴设备处于佩戴中状态；
所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值大于第一预设阈值，所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值大于第二预设阈值且相邻积分时间段对应的所述第二相关幅度保持不变，所述穿戴设备处于已佩戴状态；
所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值大于第一预设阈值，所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值大于第二预设阈值且相邻积分时间段对应的所述第二相关幅度随着时间减小时，所述穿戴设备处于摘取中状态。
14.一种穿戴设备的佩戴检测系统，用于穿戴设备，其特征在于，包括：
信号生成模块，用于生成单音信号及所述单音信号的正交信号；
信号发射模块，与所述信号生成模块连接，用于发射所述单音信号；
信号接收模块，用于接收所述单音信号的反射信号；
相位计算模块，分别与所述信号接收模块和所述信号生成模块连接，用于根据所述单音信号、所述正交信号、所述反射信号和预设滑动积分时间计算传播时延相位；以及
检测控制模块，与所述相位计算模块连接，用于根据所述传播时延相位获取穿戴设备的佩戴状态。
15.如权利要求14所述的穿戴设备的佩戴检测系统，其特征在于，所述佩戴状态包括未佩戴、佩戴中、已佩戴和摘取中的一种或任意一组合。
16.如权利要求15所述的穿戴设备的佩戴检测系统，其特征在于，所述预设滑动积分时间为所述单音信号半周期的整数倍。
17.如权利要求16所述的穿戴设备的佩戴检测系统，其特征在于，所述相位计算模块包括：
相关积分单元，分别与所述信号接收模块和所述信号生成模块连接，用于根据所述预设滑动积分时间对所述单音信号和所述反射信号进行滑动相关积分，以获取第一滑动相关结果；以及根据所述预设滑动积分时间对所述正交信号和所述反射信号进行滑动相关积分，以获取第二滑动相关结果；
相位计算单元，与所述相关积分单元连接，用于根据所述第一滑动相关结果和所述第二滑动相关结果计算第一传播时延相位和/或第一相关幅度。
18.如权利要求17所述的穿戴设备的佩戴检测系统，其特征在于，
所述第一滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000061
其中，CORI(T)为所述第一滑动相关结果；sin(ωt)为所述单音信号，且ω为所述单音信号的频率，t为时间；A1sin(ωt+θ1)为所述反射信号，且A1为所述反射信号的幅度，θ1为所述反射信号的传播时延相位；T为所述预设滑动积分时间；τ～τ+T为积分时间段，且τ代表积分起始时刻；
所述第二滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000062
其中，CORQ(T)为所述第二滑动相关结果；cos(ωt)为所述正交信号；
所述第一传播时延相位采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000063
其中，θ为所述第一传播时延相位；
所述第一相关幅度采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000064
其中，ampt为所述第一相关幅度。
19.如权利要求18所述的穿戴设备的佩戴检测系统，其特征在于，所述检测控制模块包括：比较单元，与所述相位计算单元连接，用于比较相邻积分时间段的所述第一传播时延相位和/或所述第一相关幅度，以获取所述穿戴设备的佩戴状态。
20.如权利要求19所述的穿戴设备的佩戴检测系统，其特征在于，
相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位随机变化，所述穿戴设备处于未佩戴状态；
相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位随着时间减小，所述穿戴设备处于佩戴中状态；
相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位保持不变，所述穿戴设备处于已佩戴状态；以及
相邻积分时间段对应的所述第一传播时延相位随着时间增大，所述穿戴设备处于摘取中状态。
21.如权利要求19所述的穿戴设备的佩戴检测系统，其特征在于，
所述第一相关幅度小于第一参考阈值，所述穿戴设备处于未佩戴状态；
所述第一相关幅度大于第一参考阈值且相邻积分时间段对应的所述第一相关幅度随着时间增加，所述穿戴设备处于佩戴中状态；
所述第一相关幅度大于第一参考阈值且相邻积分时间段对应的所述第一相关幅度保持不变，所述穿戴设备处于已佩戴状态；以及
所述第一相关幅度大于第一参考阈值且相邻积分时间段对应的所述第一相关幅度随着时间减小，所述穿戴设备处于摘取中状态。
22.如权利要求19所述的穿戴设备的佩戴检测系统，其特征在于，所述信号接收模块接收所述反射信号时，同时还接收所述单音信号的衰减信号。
23.如权利要求22所述的穿戴设备的佩戴检测系统，其特征在于，
所述相关积分单元还用于根据所述预设滑动积分时间，对所述单音信号和所述反射信号进行滑动相关积分以及对所述单音信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第三滑动相关结果；以及
根据所述预设滑动积分时间，对所述正交信号和所述反射信号进行滑动相关积分以及对所述正交信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第四滑动相关结果；
所述相位计算单元还用于根据所述第三滑动相关结果和所述第四滑动相关结果计算第二传播时延相位和第二相关幅度。
24.如权利要求23所述的穿戴设备的佩戴检测系统，其特征在于，
所述第三滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000071
其中，CORI′(T)为所述第三滑动相关结果；A2sin(ωt+θ2)为所述衰减信号，且A2为所述衰减信号的幅度，θ2为所述衰减信号的传播时延相位；
所述第四滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000072
其中，CORQ′(T)为所述第四滑动相关结果；
所述第二传播时延相位采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000073
其中，θ'为所述第二传播时延相位；
所述第二相关幅度采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000081
其中，ampt'为所述第二相关幅度。
25.如权利要求24所述的穿戴设备的佩戴检测系统，其特征在于，
所述相关积分单元还用于根据所述预设滑动积分时间，对所述单音信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第五滑动相关结果；以及
根据所述预设滑动积分时间，对所述正交信号和所述衰减信号进行滑动相关积分，以获取第六滑动相关结果；
所述相位计算单元还用于根据所述第五滑动相关结果和所述第六滑动相关结果计算参考传播时延相位和参考相关幅度。
26.如权利要求25所述的穿戴设备的佩戴检测系统，其特征在于，
所述第五滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000082
其中，CORIr(T)为所述第五滑动相关结果；
所述第六滑动相关结果采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000083
其中，CORQr(T)为所述第六滑动相关结果；
所述参考传播时延相位采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000084
其中，θr为所述参考传播时延相位；
所述参考相关幅度采用如下公式进行计算：
Figure FDA0003632022620000085
其中，amptr为所述参考相关幅度。
27.如权利要求26所述的穿戴设备的佩戴检测系统，其特征在于，所述比较单元还用于对所述第二传播时延相位和所述参考时延相位进行比较以及对所述第二相关幅度与所述参考相关幅度进行比较，以获取所述穿戴设备的佩戴状态。
28.如权利要求27所述的穿戴设备的佩戴检测系统，其特征在于，
所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值小于第一预设阈值，且所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值小于第二预设阈值时，所述穿戴设备处于未佩戴状态；
所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值大于第一预设阈值，所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值大于第二预设阈值且相邻积分时间段对应的所述第二相关幅度随着时间增加时，所述穿戴设备处于佩戴中状态；
所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值大于第一预设阈值，所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值大于第二预设阈值且相邻积分时间段对应的所述第二相关幅度保持不变，所述穿戴设备处于已佩戴状态；
所述第二传播时延相位与所述参考时延相位的差值的绝对值大于第一预设阈值，所述第二相关幅度与所述参考相关幅度的差值的绝对值大于第二预设阈值且相邻积分时间段对应的所述第二相关幅度随着时间减小时，所述穿戴设备处于摘取中状态。
29.如权利要求19或27所述的穿戴设备的佩戴检测系统，其特征在于，所述检测控制模块还包括：控制单元，与所述比较单元连接，用于根据所述穿戴设备的佩戴状态切换所述穿戴装置的工作模式。
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