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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung
zum automatischen Bestimmen einer körperlichen Tätigkeit
sowie ein Verfahren zum Erzeugen eines Tätigkeitsprofils.
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Stand der Technik
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In
der heutigen Zeit besteht vermehrt Interesse daran, umfangreiche
Daten über Tätigkeiten einzelner Personen zu erheben.
Beispielsweise haben Sportler vermehrt das Bedürfnis, Daten
betreffend die sportliche Betätigung während der
Betätigung oder anschließend (offline) für
weitere Auswertungen zur Verfügung zu haben. In diesem
Zusammenhang sind beispielsweise Pulsmessgeräte allgemein
bekannt. Daneben werden in der
US 6,856,934 B2 Verfahren und Vorrichtungen
zum Bestimmen der Geschwindigkeit und der sogenannten ”air
time” (Sprungzeit) von Skifahrern offenbart.
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In
der
DE 38 21 477 A1 ist
ein Sportanzug gezeigt, der mit auf Zug und Druck reagierenden Schaltelementen
ausgestattet ist, um den Bewegungsablauf eines Sportlers überwachen
bzw. analysieren zu können.
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In
der
US 7,451,056 wird
ein Aktivitätsmonitor offenbart, bei dem ein Beschleunigungssensor dazu
verwendet wird, um eine Beschleunigung, Stöße
oder eine Energie, der bzw. denen die Person während der
Verwendung eines Fortbewegungsmittels ausgesetzt ist, zu bestimmen.
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Nachteilig
an den Lösungen im Stand der Technik ist jedoch, dass diese
nicht dazu in der Lage sind, universell eingesetzt zu werden bzw.
dem Anwender umfangreiche Informationen zur Verfügung zu
stellen.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik werden erfindungsgemäß ein
Verfahren und eine Einrichtung zum automatischen Bestimmen einer körperlichen
Tätigkeit sowie ein Verfahren zum Erzeugen eines Tätigkeitsprofils
mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche
vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen
sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Erfindungsgemäß wird
wenigstens eine, insbesondere physikalische und/oder physiologische, Größe
erfasst. Die Erfassung erfolgt insbesondere zyklisch, wobei eine
variable Abtastfrequenz insbesondere extern vorgebbar, bspw. vom
Anwender einstellbar ist.
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Nach
der Erfassung wird anhand der wenigstens einen erfassten Größe
wenigstens ein Wert, bspw. ein Maximalwert, Minimalwert, Durchschnittswert,
Median, eine Anzahl von Ereignissen insgesamt und/oder pro Zeiteinheit
usw. bestimmt.
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Weiterhin
wird der wenigstens eine Wert mit wenigstens einem Datenmuster und/oder
Schwellwert verglichen, um anhand des Vergleichsergebnisses die
körperliche Tätigkeit automa tisch zu bestimmen.
Zum Vergleich mit einem Datenmuster können insbesondere
bekannten Mustererkennungsverfahren verwendet werden. Unter Datenmuster
ist bspw. eine zeitliche Abfolge von Messwerten oder von Messwertsdifferenzen
zu verstehen.
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Es
bietet sich jedoch an, eine Mehrzahl von Größen
zu erfassen, auszuwerten und zum Vergleich heranzuziehen, da sich
gezeigt hat, dass bestimmte Größen, insbesondere
physikalische und/oder physiologische Größen,
mittelbar oder unmittelbar kennzeichnend für die aktuell
ausgeübte körperliche Tätigkeit sind.
Als zu erfassende physikalische Größen eignen
sich vorteilhafterweise die Geschwindigkeit, Beschleunigung, Position
und/oder der Bewegungsradius der Person. Insbesondere hat sich gezeigt, dass
sich die daraus ermittelten Werte für unterschiedliche
körperliche Tätigkeiten teilweise erheblich unterscheiden.
Als körperliche Tätigkeiten kommen insbesondere
Sportarten wie z. B. Joggen, Radfahren, Skifahren, Tennisspielen,
Fußballspielen, Snowboardfahren u. s. w. in Betracht. Beispielsweise umfasst
der maximale Bewegungsradius über einen typischen Zeitraum
bei einem Tennisspiel üblicherweise ein Tennisfeld, wohingegen
der Bewegungsradius bei einem Fußballspiel üblicherweise
ein ganzes Fußballfeld umfasst. Der maximale Bewegungsradius
beim Joggen, Rad- oder Schifahren ist üblicherweise nicht
begrenzt.
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Daneben
kann die Erfindung auch zur Bestimmung beruflicher oder sonstiger
körperliche Tätigkeiten verwendet werden. Beispielsweise
kann die Erfindung dazu genutzt werden, Tätigkeitsprofile
für Personen zu erstellen, die besonderen Nachweispflichten
unterliegen. Auf diese Weise kann während der Arbeitszeit
die ausgeübte Tätigkeit automatisch erkannt und
ggf. auch protokolliert werden. In dieser Hinsicht ist das erfindungsgemäße
Verfahren insbesondere für Berufe interessant, die einen
Tätigkeitsnachweis erfordern, wie z. B. Wachpersonal, Handwerkspersonal
usw. Die Kenntnis der ausgeübten Betätigung ist
auch für Sportler besonders vorteilhaft, um bspw. Trainingspläne
zu kontrollieren, den Kalorienverbrauch genauer zu berechnen und
vieles mehr. Für Rettungskräfte und insbesondere
die Einsatzleitung ist es vorteilhaft zu wissen, welche Tätigkeit
gerade von den Rettern durchgeführt wird. Z. B. ob der Feuerwehrmann
gerade löscht oder eine Person birgt. Dies ermöglicht
den Einsatzleitern eine bessere Planung und Reduktion der Gefahren.
Auch im Gesundheitswesen sind viele vorteilhafte Anwendungen denkbar.
Bei der Kontrolle von Diäten oder Rehabilitationsmaßnahmen
ist die Kenntnis der Betätigung genauso nützlich
wie bei der Teilnahme an Fitness- und gesundheitsfördernden
Maßnahmen. Z. B. kann man sich einen in eine Uhr integriertes
Analysegerät vorstellen, mit welchem Krankenkassenmitglieder
ihrer Krankenkasse Informationen zu ihrem Aktivitätsprofil
zur Verfügung stellen, um z. B. in den Genuss von Beitragsermäßigungen
oder Bonusprogrammen zu kommen.
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Weiterhin
bietet es sich an, die Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung einzelner
oder aller Extremitäten, Auftrittzeiten sowie Trittfrequenzen
der Füße, eine Anzahl von Armbewegungen insgesamt und/oder
pro Zeiteinheit, zurückgelegte Wegstrecken insgesamt und/oder
pro Zeiteinheit u. ä. zu erfassen. Insbesondere umfasst
das Ausüben vieler Tätigkeiten wie z. B. bestimmter
Sportarten unterschiedliche Bewegungsabläufe der Extremitäten
(vgl. Tennis, Golf, Fußball, Basketball, Schwimmen usw.)
sowie eine unterschiedliche Abfolge der einzelnen Bewegungen. Beispielsweise
wechseln sich beim Golfspielen Armbewegungen und Positionswechsel über längere
Strecken ab, wohingegen beim Kraulschwimmen eine kontinuierliche
Armbewegung mit gleichzeitiger Fortbewegung erfolgt. Als physiologische
Größen kommen beispielsweise die Herzfrequenz,
die Atemfrequenz, das Atemvolumen, der CO2-Gehalt
der Atemluft u. ä. in Frage. All die genannten Größen
können zur Unterscheidung und automatischen Bestimmung
von Tätigkeiten herangezogen werden.
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Weiterhin
können beispielsweise auch Sport- und/oder Arbeitsgeräte
mit Sensoren ausgestattet werden, um bestimmte Größen
zu erfassen. Hierbei kommen unter anderem z. B. die Umdrehungsfrequenz
von Rädern beispielsweise eines Fahrrads, Rollers, Rollschuhs
usw. oder die Beschleunigung beispielsweise eines Tennis- oder Golfschlägers
in Betracht.
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Zur
Erfassung werden zweckmäßigerweise geeignete Sensoren
verwendet. Unter anderem können Positionssensoren, GPS-Sensoren,
Beschleunigungssensoren, Gyroskope, Piezosensoren, Magnetsensoren,
Kraftsensoren, Kompasse, Uhren, Frequenzzähler, Höhenmesser
usw. verwendet werden. Positionssensoren können beispielsweise
auf der Auswertung von Funksignalen wie z. B. GSM, UMTS, WLAN, GPS
usw. basieren. Ein GPS-Sensor eignet sich beispielsweise, um die
Position, Geschwindigkeit und Richtung der Person zu erfassen. Beschleunigungssensoren
können insbesondere an den Extremitäten angebracht
werden. Eine Uhr kann in einer Verarbeitungseinheit vorgesehen sein.
Diese kann bspw. in einem Mobiltelefon, einem Armbandgerät
(z. B. Armbanduhr) u. ä. untergebracht sein. In der Verarbeitungseinheit
kann die wenigstens eine erfasste Größen normiert,
weitergeleitet, gespeichert und/oder mit wenigstens einem Datenmuster und/oder
Schwellwert verglichen werden, wie es weiter unten noch genauer
beschrieben werden wird. Die Sensoren können innerhalb
oder außerhalb einer erfindungsgemäßen
Einrichtung angeordnet sein.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden
eine Position und eine, insbesondere dreidimensionale, Beschleunigung
erfasst. Die Erfassung dieser Größen ist beispielsweise
mit Mobiltelefonen der neuesten Generation möglich. Bei
dieser bevorzugten Kombination kann insbesondere eine absolute Position,
beispielsweise mittels GPS, bestimmt und mit vorhandenem Kartenmaterial
verglichen werden. In der Folge ist es möglich, die Position
des Benutzers beispielweise mit der Position bekannter Sportstätten
zu vergleichen, was die Auswahl von möglichen Sportarten einschränken
kann. Wenn beispielsweise ermittelt wird, dass sich der Benutzer
in einem Fußballstadion befindet, kommen für die
möglichen Tätigkeiten üblicherweise nur
Fußballspielen oder Zuschauen in Betracht, welche mittels
des Beschleunigungssensors leicht unterschieden werden können.
Dasselbe gilt für andere Sportarten. Mittels des GPS-Sensors kann
weiterhin auf einfache Weise erkannt werden, ob die Tätigkeit
innerhalb oder außerhalb von Gebäuden stattfindet,
da innerhalb üblicherweise kein GPS-Empfang möglich
ist. Aus der im GPS-Signal enthaltenen Höhen- und Geschwindigkeitsinformation
kann weiterhin beispielsweise leicht erkannt werden, ob sich der
Benutzer in den Bergen aufhält. Unter Berücksichtigung
der Tatsache, dass Skifahren ein Muster von Phasen mit hohen Beschleunigungen (Abfahrt)
gefolgt von Phasen mit geringen Beschleunigungen (Lift) zeigt und
andere Sportarten wie Langlaufen, Mountainbiken, Wandern etc. andere
Muster zeigen, lassen sich auch diese Aktivitäten unterscheiden.
Vereinfacht kann dies unter Berücksichtung der Herzfrequenz
erfol gen. Zweckmäßigerweise erfolgen die Bestimmung
des wenigstens einen Wertes (Auswertung), der Vergleich der wenigstens
einen erfassten Größe mit dem wenigstens einen
Datenmuster und/oder Schwellwert sowie das automatische Bestimmen
der Tätigkeit anhand des Vergleichsergebnisses in einer
Verarbeitungseinheit als Bestandteil einer erfindungsgemäßen
Einrichtung. Die Verarbeitungseinheit kann tragbar ausgebildet sein und
von der Person mitgeführt werden. Ebenso kann es sich um
eine von der Person entfernt angeordnete, beispielsweise als PC
ausgebildete Verarbeitungseinheit handeln, welche personenbezogen beim
Anwender oder auch für mehrere Anwender in einem Rechenzentrum
bereitgestellt sein kann. Je nach Ausgestaltung der Verarbeitungseinheit
können die Auswertung der erfassten Größe,
der Vergleich mit einem Datenmuster und/oder Schwellwert und die
Bestimmung nahezu in Echtzeit erfolgen, oder eine oder mehrere der
genannten Aktionen können zeitversetzt stattfinden, insbesondere
auch nach Beendigung der Tätigkeit.
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Zweckmäßigerweise
führt der Anwender eine persönliche Verarbeitungseinheit
während der Betätigung mit, die mit den Sensoren
in Verbindung steht und/oder diese enthält und zumindest
die erfassten Größen entgegennimmt. Die persönliche Verarbeitungseinheit
ist zweckmäßigerweise zur Speicherung der erfassten
Größen ausgebildet. Dabei können alle
erfassten Größen oder nur daraus bestimmte Werte
wie z. B. Maximalwerte, Maximalwerte pro Zeiteinheit, Messwerte
pro Zeiteinheit, Minimalwerte usw. gespeichert werden.
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Es
bietet sich an, die Sensoren drahtlos, z. B. mittels Bluetooth,
W-LAN usw. an die persönliche Verarbeitungseinheit anzubinden,
soweit sie nicht Bestandteil der persönlichen Verarbeitungseinheit sind.
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Die
persönliche Verarbeitungseinrichtung kann als Verarbeitungseinrichtung
zum Auswerten, Vergleichen und Bestimmen ausgebildet sein. Sie kann
ebenso zum zeitnahen oder zeitversetzten Übertragen der
erfassten Größen und/oder daraus bestimmten Werte
an eine entfernte Verarbeitungseinrichtung ausgebildet sein. Dazu
eigenen sich insbesondere Datenübertragungsmechanismen
wie GPRS, UMTS, W-LAN, Bluetooth, USB usw. Ist eine zeitnahe Auswertung
in einer entfernten Verarbeitungseinheit vorgesehen, werden die
erfassten Größen und/oder die daraus bestimmten
Werte zweckmäßigerweise mittels einer geeigneten
Funkverbindung an die entfernte Verarbeitungseinheit übertragen
und dort ausgewertet und verglichen bzw. nur verglichen. Anschließend
wird die bestimmte Tätigkeit an die persönliche
Verarbeitungseinheit rückübertragen. Ebenso ist
es möglich, die erfassten Daten nach Beendigung der Tätigkeit
insbesondere am heimischen PC auszuwerten.
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Ebenso
ist angedacht, dem Anwender Auswahlmöglichkeiten zu bieten.
Kann anhand eines bspw. unvollständigen Datensatzes keine
Tätigkeit eindeutig zugeordnet werden, können
dem Anwender mehrere Tätigkeiten zur Auswahl angeboten
werden, von denen er dann die richtige auswählen kann.
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Es
bietet sich an, zusätzlich zur Art der Tätigkeit
bestimmte charakteristische Daten wie z. B. die Dauer, die ggf.
zurückgelegte Wegstrecke, den Kalorienverbrauch, ggf. die
Anzahl der Ballkontakte, die Maximalgeschwindigkeit, das momentan
getragene Gewicht (insbesondere im Kraftsport), die Schwierigkeit
einer Schipiste (blau, rot, schwarz) bspw. in Abhängigkeit
von einer mittleren Steigung usw. anzuzeigen und/oder abzuspeichern.
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Zum
Erzeugen eines Tätigkeitsprofils einer Person wird während
der Ausübung einer vorbestimmten Tätigkeit wenigstens
eine, insbesondere physikalische und/oder physiologische Größe
erfasst. Wie bereits weiter oben im Zusammenhang mit der automatischen
Bestimmung der Tätigkeit beschrieben, kann die Erfassung
insbesondere kontinuierlich, zyklisch usw. erfolgen. Anhand der
erfassten Messwerte wird wenigstens ein Datenmuster und/oder Schwellwert
bestimmt. Die einer Tätigkeit zugeordnete Menge von Schwellwerten
bzw. das zugeordnete Datenmuster wird auch als Tätigkeitsprofil bezeichnet.
Eine Speicherung erfolgt vorzugsweise in einer Datenbank, wobei
zu jedem gespeicherten Tätigkeitsprofil wenigstens ein
Datenmuster und/oder ein (unterer und/oder oberer) Schwellwert wenigstens
einer erfassten Größe hinterlegt wird. Beispielsweise
kann ein unterer Schwellwert bei 90 Prozent und ein oberer Schwellwert
bei 110 Prozent des jeweiligen Wertes gesetzt werden. Die Werte können
vorteilhafterweise durch Mittelwert- und/oder Grenzwertbildung einer
Mehrzahl von Datensätzen erzeugt werden. Insbesondere bietet
es sich an, die vorbestimmte Tätigkeit von einer Mehrzahl
von Testpersonen durchführen zu lassen, um eine Mehrzahl von
Datensätzen zu erzeugen. Durch eine entsprechende Normierung
können auf diese Weise Tätigkeitsprofile erzeugt
werden, welche für alle Anwender verfügbar gemacht
werden können.
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Ebenso
ist es jedoch möglich, individuelle Profile zu erzeugen,
wobei in diesem Fall auf eine Normierung verzichtet werden kann.
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Basierend
auf den erstellten Tätigkeitsprofilen kann vorzugsweise
die erfindungsgemäße automatische Erkennung er folgen.
Eine Tätigkeit kann beispielsweise als erkannt angesehen
werden, wenn 90 Prozent der bestimmten Werte der erfassten Größen
innerhalb der Schwellwerte eines Tätigkeitsprofils liegen.
Es versteht sich, dass dies nur beispielhaft zu sehen ist und andere
geeignete Schwellwerte und Erkennungskriterien festgesetzt werden
können. Alternativ oder zusätzlich können
Datenmuster hinterlegt werden, die für Mustererkennungsverfahren
zur automatischen Erkennung der Tätigkeit dienen können.
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Als
beispielhafte Möglichkeiten für den Einsatz eines
Schwellwerts- oder Mustervergleichs bietet sich eine Unterscheidung
von Radfahren, Rollerfahren und Inlineskaten bzw. Rollschuhfahren
an, wie er weiter unten beispielhaft unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 beschrieben
wird.
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Durch
Auswertung der Herzfrequenz kann z. B. ein Messwert ”Herzfrequenz/Geschwindigkeit” gebildet
werden. Hierdurch lässt sich auf einfache Weise zwischen
Formen des ”gefahren Werdens” ohne körperliche
Anstrengung (z. B. Autofahren, Rikschafahren) und Formen der aktiven
Fortbewegung (z. B. Rad-, Rollerfahren, Skaten) unterscheiden.
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Obwohl
innerhalb dieser Anmeldung die automatische Bestimmung der Tätigkeit
häufig in Verbindung mit der Erzeugung und Abspeicherung
der Tätigkeitsprofile beschrieben wird, sei ausdrücklich klargestellt,
dass beide Verfahren zwar vorteilhaft in Kombination verwendet werden
können, aber unabhängig voneinander ausführbar
sind und beansprucht werden.
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Es
bietet sich an, die wenigstens eine erfasste Größe
oder den wenigstens einen bestimmten Wert und das wenigstens ei ne
Datenmuster und/oder den wenigstens einen Schwellwert unter Berücksichtigung
wenigstens eines Parameters zu normieren. Dabei sollten zweckmäßigerweise
sowohl die während der automatischen Bestimmung der Tätigkeit
erfasste Größe als auch die während des
Erzeugens des Tätigkeitsprofils erfasste Größe
normiert werden. Als Normierungsbasis kommen unterschiedliche, insbesondere
physiologische Größen wie z. B. Alter, Gewicht,
Größe u. ä. in Frage. Alternativ oder
zusätzlich können unterschiedliche Schwellwerte
bzw. Tätigkeitsprofile für männliche
und weibliche Personen vorgesehen werden.
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Zweckmäßigerweise
wird ein Aktor in Reaktion auf die bestimmte Tätigkeit
betätigt. Beispielsweise kann ein Aktor in einem Kleidungsstück
oder Sportgerät vorgesehen sein. Dabei ist es beispielsweise
möglich, die Dämpfung eines Schuhs in Abhängigkeit
von der durchgeführten Tätigkeit zu verändern.
So kann die Dämpfung beim Joggen erhöht werden,
wohingegen sie beim normalen Gehen reduziert wird. Weiterhin sind
unterschiedliche Dämpfungen für die Tätigkeiten
Walken, Wandern, Bergsteigen usw. möglich. Ebenso kann
beispielsweise die Einspannung des Fußes in einen Skistiefel
reduziert werden, wenn die Person geht, wohingegen die Einspannung
erhöht wird, wenn die Person Ski fährt.
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Eine
erfindungsgemäße Einrichtung umfasst insbesondere
alle Mittel zum Durchführen eines erfindungsgemäßen
Verfahrens. Dazu gehören insbesondere Mittel zum Kommunizieren
mit wenigstens einem Sensor zum Erfassen einer Größe,
eine erste Speichereinrichtung enthaltend wenigstens ein Datenmuster
und/oder wenigstens einen Schwellwert, Mittel zum Bestimmen wenigstens
eines Wertes anhand der erfassten Größe, Mittel
zum Vergleichen des wenigstens einen Wertes mit dem wenigs tens einen
Datenmuster und/oder Schwellwert und Mittel zum automatischen Bestimmen
der Tätigkeit anhand des Vergleichsergebnisses.
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Vorteilhafterweise
umfasst die Einrichtung eine zweite Speichereinrichtung zum Abspeichern der
wenigstens einen erfassten Größe und/oder des wenigsten
einen Wertes.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
und der beiliegenden Zeichnung.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten sowie die nachstehend
noch zu erläuterten Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen
Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung
verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die
Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der
Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme
auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Figurenbeschreibung
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1a zeigt
ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer bevorzugte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
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1b zeigt
ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer bevorzugte Ausführungsform
eines anderen erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2a zeigt
schematisch eine Anzahl von abgespeicherten Schwellwerten,
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2b zeigt
schematisch bestimmte Werte einer erfassten Größe
zum Vergleich mit den Schwellwerten,
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3 zeigt
Messwerte betreffend die Radumdrehungen beim Radfahren,
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4 zeigt
Messwerte betreffend die Radumdrehungen beim Inlineskaten und
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5 zeigt
Messwerte betreffend die Radumdrehungen beim Rollerfahren.
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In 1a ist
eine bevorzugte Ausführungsform eines ersten Verfahrens
zum Erzeugen eines Tätigkeitsprofils dargestellt. Das Verfahren
beginnt in einem Schritt 10, in dem eine Person eine Tätigkeit ausführt,
für die ein Tätigkeitsprofil erstellt werden soll.
Beispielsweise betätigt sich die Person sportlich oder übt
ihre berufliche Tätigkeit aus.
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In
einem Verfahrensschritt 20 werden ausgesuchte physikalische
und/oder physiologische Größen von geeigneten
Sensoren erfasst und an eine persönliche, d. h. von der
Person mitführbare Verarbeitungseinheit übertragen.
Die Verarbeitungseinheit nimmt die Messdaten entgegen und speichert
diese vorzugsweise zumindest zeitweise.
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Als
physikalische Größen eignen sich die Geschwindigkeit,
die Beschleunigung sowie der Aufenthaltsort der Person, welche insbesondere
durch einen GPS-Sensor bestimmt werden können. Weiterhin
eignet sich zur Erfassung die Beschleuni gung der Extremitäten,
welche vorzugsweise durch einen Beschleunigungssensor erfasst werden
können.
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In
einem anschließenden Verfahrensschritt 30 werden
die erfassten Größen zur Bestimmung von Schwellwerten
und/oder eines Datenmusters ausgewertet. Die Auswertung kann beispielsweise
nach einer einmal vorgegebenen Vorschrift für alle Tätigkeiten
gleich erfolgen. Beispielsweise könnte vorgesehen sein,
von allen ermittelten Größen alle möglichen Werte
zu bestimmen. In diesem Falle würden beispielsweise ein
Maximalwert, ein Minimalwert, ein Mittelwert, ein Median, eine Dauer
usw. der Geschwindigkeit, Beschleunigung usw. bestimmt. Ebenso ist
es möglich, nur bestimmte Werte für bestimmte Größen
zu bestimmen, die für die jeweilige Tätigkeit relevant
sind. Beispielsweise bietet es sich an, zur Profilierung der Tätigkeit ”Fußball
spielen” Schwellwerte für die Maximalgeschwindigkeit,
die Durchschnittsgeschwindigkeit und den Bewegungsradius der Person
sowie die Maximal- und Minimalbeschleunigung der Füße
zu bestimmen. Ebenso können Schwellwerte für physiologische
Größen wie z. B. Maximal- und Durchschnittswerte
des Herzschlages sowie der Atemfrequenz bestimmt werden. Weitere zu
erfassende Größen stehen im Belieben des Fachmanns.
Ebenso ist empfehlenswert, von allen erfassten Größen
jeweils einen Minimalwert, einen Maximalwert, einen Mittelwert,
einen Median, eine Anzahl, eine zeitliche Variation, eine Standardabweichung
usw. zu bestimmen, um ein umfassendes Profil zur Verfügung
zu haben. Durch geeignete Schwellwertsetzung und/oder Kombination/Reduktion
zu einem Datenmuster kann auf diese Weise ein Tätigkeitsprofil
für die Tätigkeit ”Fußball spielen” erstellt werden.
Beispielsweise können untere und obere Schwellwerte bei
90% bzw. 110% der soeben genannten Werte gesetzt werden. Bewegen
sich die später er fassten Größen bzw.
die daraus ermittelten Werte innerhalb der genannten Grenzen, kann
die Tätigkeit ”Fußball spielen” erkannt
werden.
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In
einem Verfahrensschritt 40 werden schließlich
die ermittelten Schwellwerte bzw. das ermittelte Datenmuster unter
Verweis auf die Tätigkeit ”Fußball spielen” vorzugsweise
in einer Datenbank abgespeichert, wie sie bspw. in 2a dargestellt
ist.
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In 1b ist
eine bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens zum automatischen
Bestimmen der Tätigkeit dargestellt.
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Das
Verfahren beginnt in einem Verfahrensschritt 50, in dem
die Person eine Tätigkeit ausführt.
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In
einem Verfahrensschritt 60, der mit dem Verfahrensschritt 20 gemäß 1a übereinstimmt, werden
physikalische und/oder physiologische Größen während
der Betätigung erfasst. Die erfassten Größen
werden an die persönliche Verarbeitungseinheit übertragen.
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In
einem Verfahrensschritt 70 werden die erfassten und übertragenen
Größen in der persönlichen Verarbeitungseinheit
ausgewertet und mit den abgespeicherten Tätigkeitsprofilen,
welche in einem Speicher in der persönlichen Verarbeitungseinheit vorliegen,
verglichen. Es bietet sich an, eine umfassende Auswertung vorzugeben,
um möglichst viele Vergleichswerte für den Vergleich
zur Verfügung zu haben. Beispielsweise bietet es sich an,
von allen erfassten Größen jeweils einen Minimalwert,
einen Maximalwert, einen Mittelwert, einen Median, eine zeitliche
Variation, eine Stan dardabweichung usw. zu bestimmen. Es versteht
sich, dass bei einer zeitnahen Auswertung, d. h. einer Auswertung
während der Tätigkeit, immer nur die entsprechenden
Werte bis zum Auswertungszeitpunkt ermittelt werden können,
wobei sich dann im späteren Verlauf Änderungen
ergeben können. Dies kann auch dazu führen, dass
Anfangs eine andere Tätigkeit erkannt wird als nach längerer
Ausführung der Tätigkeit.
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Die
ermittelten Werte werden anschließend mit den in dem Speicher
abgelegten Tätigkeitsprofilen verglichen und anhand des
Vergleichsergebnisses die Tätigkeit automatisch bestimmt.
Dies ist ebenso möglich, wenn das Tätigkeitsprofil
nicht zu allen bestimmten Werten Schwellwerte enthält.
Die bei der Auswertung ermittelten Werte werden mit den gespeicherten
Schwellwerten verglichen, wobei bei genügend großer Übereinstimmung
eine Tätigkeit automatisch erkannt wird. Der Grad der notwendigen Übereinstimmung
kann bspw. in Abhängigkeit von der zu erzielenden Erkennungsqualität
oder vom konkreten Erfordernis frei gewählt werden. Alternativ oder
zusätzlich können Mustererkennungsverfahren auf
abgespeicherte Datenmuster angewandt werden.
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In
einem Verfahrensschritt 80 wird die bestimmte Tätigkeit
der Person angezeigt, beispielsweise auf einem Display einer Armbanduhr
oder eines Handys.
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In 2a ist
eine Menge von Schwellwerten (Tätigkeitsprofile) schematisch
dargestellt. Ein Tätigkeitsprofil kann insbesondere derart
ausgestaltet sein, dass für einen bestimmbaren Wert (z.
B. Maximalwert, Minimalwert usw.) der erfassten Größe
(z. B. Geschwindigkeit, Atemfrequenz usw.) wenigstens ein Schwellwert
hinterlegt ist. Es versteht sich, dass ebenso mehrere Schwellwerte,
insbesondere ein oberer und ein unterer Schwellwert, sowie Schwellwerte
für mehrere Werte der erfassten Größe
hinterlegt sein können. Dies wird im folgenden unter Bezugnahme
auf 2a näher erläutert.
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In 2a ist
eine Tabelle 200 schematisch dargestellt, wie sie einer
Datenbank für Tätigkeitsprofile zugrunde liegen
kann. In der abgebildeten Tabelle ist jeweils ein oberer und ein
unterer Schwellwert für verschiedene bestimmbare Werte
dargestellt.
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Jede
Zeile der Tabelle enthält Schwellwerte für eine
bestimmte Tätigkeit. So ist in der Zelle 201 die
Tätigkeit ”Fußball spielen”,
in der Zelle 202 die Tätigkeit ”Tennis
spielen”, in der Zelle 203 die Tätigkeit ”Joggen” usw.
hinterlegt. In Zelle 211 ist ein erster Schwellwert enthalten,
der der Tätigkeit ”Fußball spielen” zugeordnet
ist, in Zelle 221 ein zweiter, in Zelle 231 ein
dritter usw.
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Ebenso
ist in Zelle 212 ein erster Schwellwert enthalten, der
der Tätigkeit ”Tennis spielen” zugeordnet
ist, in Zelle 222 ein zweiter, in Zelle 232 ein dritter
usw.
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Bei
den Schwellwerten 21X (21X = 211, 212, 213 usw.)
kann es sich bspw. um untere Schwellwerte für die Maximalgeschwindigkeit,
bei den Schwellwerten 22X um obere Schwellwerte für die
Maximalgeschwindigkeit, bei den Schwellwerten 23X um untere Schwellwerte
für die Durchschnittsgeschwindigkeit handeln usw. Die Tabelle
umfasst vorzugsweise weitere, nicht dargestellte Schwellwert für
beliebige bestimmbare Werte, wie sie oben bereits beschrieben wurden.
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In
der Tabelle können alle Zellen mit Werten belegt sein oder
es sind nur diejenigen Zellen mit Werten besetzt, die für
die Ermittlung des Tätigkeitsprofils besonders relevant
sind. So ist beispielsweise bei der der Tätigkeit ”Fußball
spielen” eine Minimalgeschwindigkeit weniger relevant,
weshalb die zugehörigen Schwellwerte entfallen können.
Bei einer Belegung wäre der untere Schwellwert vorzugsweise
mit ”Null” belegt, der obere mit einem passenden
Wert, bspw. ”5 m/s”. Eine entsprechende Tabelle kann
ebenso ein tätigkeitsspezifisches Datenmuster enthalten.
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In 2b ist
eine Menge 300 von bestimmten Werten 301, 311, 321,
..., die anhand von erfassten Größen bestimmt
wurden, schematisch dargestellt. Die Menge umfasst alle Werte 301, 311, 321, 331 usw.,
die für eine umfängliche Auswertung herangezogen
werden. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Art der Auswertung üblicherweise einmalig
fest vorgegeben wird und daraufhin jedesmal alle vorgegebenen Werte
der erfassten Größen ermittelt werden. Diese Werte
entsprechen den bereits im Zusammenhang mit der Profilerstellung
beschriebenen Werten. So umfasst das Profil 300 einen Wert 301 für
die Maximalgeschwindigkeit, einen Wert 302 für
die Durchschnittsgeschwindigkeit, einen Wert 303 für
die Minimalgeschwindigkeit usw.
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Die
ermittelten Werte 3X1 werden anschließend mit den Tätigkeitsprofilen
gemäß 2a verglichen,
wobei anhand des Vergleichsergebnisses eine Tätigkeit automatisch
bestimmt wird. So wird zunächst geprüft, ob der
Wert 301 innerhalb der Schwellwerte 211 und 221 liegt,
anschließend wird geprüft, ob der Wert 311 innerhalb
der Schwellwerte 231 und 241 liegt usw. Auf diese
Weise wird die ausgeübte Tätigkeit mit der ersten
gespeicherten Tätigkeit verglichen.
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Anschließend
wird geprüft, ob der Wert 301 innerhalb der Schwellwerte 212 und 222 liegt,
anschließend wird geprüft, ob der Wert 311 innerhalb der
Schwellwerte 232 und 242 liegt usw. Auf diese Weise
wird die ausgeübte Tätigkeit mit der zweiten gespeicherten
Tätigkeit verglichen.
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Dies
kann für alle gespeicherten Tätigkeiten auf diese
Weise erfolgen. Ebenso ist möglich, den Vergleich zu beenden,
sobald eine Tätigkeit erkannt wurde. Der Grad der Übereinstimmung,
der zur automatischen Bestimmung der Tätigkeit nötig
sein muss, liegt im Ermessen des Fachmanns. Es kann eine hundertprozentige Übereinstimmung
vorgesehen sein, was bedeutet, dass alle ermittelten Werte 301, 311, 321,
... innerhalb der Schwellwertgrenzen einer Tätigkeit liegen
müssen. Ebenso können kleinere Prozentsätze
wie z. B. 90% vorgesehen sein, so dass nur 90% der ermittelten Werte
innerhalb der Schwellwertgrenzen des Tätigkeitsprofils
liegen müssen.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 eine
beispielhafte Möglichkeit für den Einsatz eines
Schwellwerts- und Mustervergleichs zur Unterscheidung von Radfahren,
Rollerfahren und Inlineskaten beschrieben.
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In 3 ist
in einem Diagramm 400 die Zeit t pro Umdrehung n auf einer
y-Achse 401 gegen die Umdrehung n auf einer x-Achse 402 aufgetragen. Der
Messwertverlauf selbst ist mit 403 gekennzeichnet.
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In 4 ist
in einem Diagramm 500 die Zeit t pro Umdrehung n auf einer
y-Achse 501 gegen die Umdrehung n auf ei ner x-Achse 502 aufgetragen. Der
Messwertverlauf selbst ist mit 503 gekennzeichnet.
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In 5 ist
in einem Diagramm 600 die Zeit t pro Umdrehung n auf einer
y-Achse 601 gegen die Umdrehung n auf einer x-Achse 602 aufgetragen. Der
Messwertverlauf selbst ist mit 603 gekennzeichnet.
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Bei
gleicher Geschwindigkeit, welche bspw. mittels eines GPS-Sensors
gemessen wird, ist die Umdrehungsfrequenz der Räder beim
Radfahren deutlich niedriger als beim Skaten oder Rollerfahren. Hier
können Schwellwerte gut zur Unterscheidung herangezogen
werden.
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Zur
Unterscheidung zwischen Skaten und Rollerfahren kann man den zeitlichen
Ablauf der Messwerte ”Zeit/Umdrehung” [t/n] 503 und 603 untersuchen.
Beim Rollerfahren befindet sich das Rad fast immer am Boden, was
einen im wesentlichen stetigen Verlauf 603 der Messwerte ”Zeit/Umdrehung” [t/n] über
lange Zeiträume ergibt. Lediglich beim Anschiebevorgang
treten Beschleunigungsspitzen auf. Das Abheben des Skates vom Untergrund
beim typischen Schlittschuhschritt ergibt beim Skaten hingegen eine
unstetige Funktion 503 mit vielen Knickstellen, die zeitlich
näher zusammen liegen. Diese können insbesondere
durch Differenzbildung über einen definierten Zeitraum
erkannt werden, wodurch eine Mustererkennung möglich ist.
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Mit
der vorliegenden Erfindung kann somit auf einfache und zuverlässige
Weise eine automatische Bestimmung einer ausgeübten Tätigkeit
erfolgen. Besonders bevorzugt kann durch eine kombinierte Auswertung
von bestimmten Werten dem Benutzer eine Warnung angezeigt werden,
wenn beispielsweise eine Wert einer physiologischen Größe vorgegebene
Schwellwerte über- oder unterschreitet. So kann ein Benutzer
mit hoher Herzfrequenz bspw. gewarnt werden, wenn eine körperlich
anspruchsvolle Tätigkeit wie z. B. eine Sportart erkannt
wird.
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Es
versteht sich, dass in den dargestellten Figuren nur besonders bevorzugte
Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. Daneben
ist jede andere Ausführungsform denkbar, ohne den Rahmen
dieser Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 6856934
B2 [0002]
- - DE 3821477 A1 [0003]
- - US 7451056 [0004]