-
Stand der Technik
-
Die
Erfindung geht aus von einem Betriebsverfahren nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 6.
-
Solche
Verfahren sind allgemein bekannt. Beispielsweise ist aus der Druckschrift
EP 9 777 974 A1 ein
Verfahren bzw. ein Schrittzähler bekannt, bei dem mittels
eines einzigen Beschleunigungssensors durch Integration des Beschleunigungssignals
auf die Geschwindigkeit und die zurückgelegte Wegstrecke
geschlossen werden kann. Der Beschleunigungssensor ist dabei in
einer Schuhsohle angeordnet. Die Geschwindigkeit wird mit einem
festen Kalibrierungsfaktor multipliziert, welcher im Schrittzähler eingespeichert
ist. Nachteilig an diesem Schrittzähler ist, dass einerseits
eine vergleichsweise genaue Ausrichtung des Sensors parallel zur
Bewegungsrichtung erforderlich ist und andererseits bei einer Positionsveränderung
des Sensors, beispielsweise durch eine leichte Fehlstellung des
Fußes des Benutzers hervorgerufen, der Kalibrierungsfaktor
nicht entsprechend angepasst wird. Der Aufwand bei der Ausrichtung
des Beschleunigungssensors ist daher vergleichsweise groß und
die Genauigkeit der Geschwindigkeitsbestimmung ist daher vergleichsweise gering.
Darüberhinaus werden die Schritte lediglich ein Abhängigkeit
der Amplitude des Beschleunigungssignals bestimmt, wodurch lediglich
vergleichsweise schnell ausgeführte Schritte, wie beim
Joggen oder Laufen, auswertbar sind, während ein langsames
Gehen oder Schlurfen aufgrund zu geringer Amplituden auf diese Weise
nicht detektierbar sind.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Das
erfindungsgemäße Kalibrierungsverfahren, das erfindungsgemäße
Betriebsverfahren und der erfindungsgemäße Bewegungssensor
gemäß den nebengeordneten Ansprüchen
haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass
eine automatische Kalibrierung des Bewegungssensors durchgeführt
wird, welche die Orientierung des Bewegungssensors relativ zu einer
Vorwärtsrichtung und insbesondere relativ zum Schwerefeld
während der Bewegung des Bewegungssensors, d. h. insbesondere
während einer Gehbewegung des Benutzers des Bewegungssensors,
detektiert. Dies ermöglicht eine vergleichsweise präzise
Schrittdetektion, ohne dass eine aufwändige Ausrichtung
des Bewegungssensors oder eine manuell durchzuführende Kalibrierung
notwendig sind. Insbesondere wird durch die gegenüber dem
Stand der Technik deutlich gesteigerte Genauigkeit in vorteilhafter
Weise eine dauerhafte Anwendung des Bewegungssensors im Medizin-
und Pflegebereich, insbesondere für alte und chronisch
kranke Benutzer, ermöglicht, so dass beispielsweise Bewegungsmuster
der Benutzer aufzuzeichnen und zu analysieren sind. Die Kalibrierung des
Beschleunigungssensors wird vorzugsweise kontinuierlich wiederholt,
so dass eine Änderung der Ausrichtung des Beschleunigungssensors
während des Betriebs nicht zu einer Beeinträchtigung
der Genauigkeit führt. Die genannten Vorteile werden dadurch
erreicht, dass zunächst in Abhängigkeit der ersten
und zweiten Beschleunigungssignale der Beschleunigungsvektor bestimmt
wird, welcher sich im Wesentlichen aus der Differenz des ersten
und zweiten Beschleunigungssignals ergibt (beispielsweise durch
eine Vektoraddition). Durch die ständige Hüftdrehung
des Benutzers während der Gehbewegung (abwechselndes Aufsetzen
von linkem und rechtem Fuß des Benutzers) schwankt die
Richtung des Beschleunigungsvektors relativ zur ersten (oder alternativ
der zweiten) Richtung. Der Phasenwinkel zwischen der ersten Richtung
und dem Bewegungsvektor verändert sich dadurch in Abhängigkeit
der Zeit und schwankt kontinuierlich um einen im Wesentlichen konstanten
Mittelwert. Dieser Mittelwert hängt in vorteilhafter Weise
lediglich von der Orientierung des Bewegungssensors relativ zur
Vorwärtsrichtung bzw. von der Position des Bewegungssensors
relativ zum Benutzer ab, wobei der Mittelwert nicht oder kaum von
der Geschwindigkeit der Vorwärtsbewegung abhängt.
Besonders bevorzugt entspricht dieser Mittelwert sogar im Wesentlichen
dem Winkel zwischen der Vorwärtsrichtung und der ersten
Richtung des Beschleunigungssensors in der horizontalen Ebene. Die
Auswertung des Phasenwinkels ist somit ein Maß für
die Orientierung bzw. die Position des Bewegungssensors und ist
somit für die Bestimmung des Kalibrierungssignals zur Kalibrierung
des Beschleunigungssignals, zumindest in einer zum Schwerefeld horizontalen
Ebene, nutzbar. Der Phasenwinkel wird dazu beispielsweise mit einem
Referenzsignal verglichen, welches beispielsweise einer Lookup-Tabelle
entnommen wird. Das Koordinatensystem des Beschleunigungssensors
wird in Abhängigkeit des Kalibrierungssignals anschließend
insbesondere virtuell derart gedreht, dass die kalibrierte erste
Richtung parallel zur Vorwärtsrichtung und die kalibrierte
zweite Richtung parallel zur Querrichtung ausgerichtet sind, so
dass beim kalibrierten Beschleunigungssensor aus dem kalibrierten
ersten Beschleunigungssignal in bekannter Weise unmittelbar die
Vorwärtsbewegung abzuleiten ist. Die Vorwärtsbewegung
wird dabei beispielsweise durch eine Frequenzanalyse des ersten
oder zweiten Beschleunigungssignals vermessen.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen,
sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
-
Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass im vierten Kalibrierungsschritt
zur Bestimmung des Kalibrierungssignals der zeitliche Mittelwert
des Phasenwinkels bestimmt wird. In vorteilhafter Weise wird somit
die Bestimmung des Kalibrierungssignals unabhängig von
der Geschwindigkeit des Bewegungssensors, d. h. insbesondere von der
Gangart, wie bspw. Laufen, Joggen, Gehen, Schlendern, des Benutzers.
-
Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass im vierten Kalibrierungsschritt
der Gleichanteil im Phasenwinkel bestimmt und insbesondere mittels
eines Hochpasses entfernt wird. Die Änderung des Phasenwinkels
ist in den Umkehrpunkten der Hüftdrehung am größten
und um den Mittelwert herum am niedrigsten. Folglich ist eine vergleichsweise
einfache Bestimmung des Kalibrierungssignals bzw. der Vorwärtsrichtung
dadurch möglich, dass der Gleichanteil (d. h. der Bereich
um den Mittelwert des Phasenwinkels) aus dem Signal des Phasenwinkels
extrahiert wird, da dieser Gleichanteil direkt von der Orientierung
bzw. der Position des Beschleunigungssensors abhängt.
-
Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in einem fünften
Kalibrierungsschritt, welcher insbesondere zeitlich vor dem ersten Kalibrierungsschritt
durchgeführt wird, eine drittes Beschleunigungssignal in
Abhängigkeit einer Beschleunigung parallel zur einer dritten
Richtung gemessen wird, wobei in einem sechsten Kalibrierungsschritt
zur Bestimmung eines weiteren Kalibrierungssignals das dritte Beschleunigungssignal
mit der Erdbeschleunigung verglichen wird. In vorteilhafter Weise
wird somit die Richtung des Schwerefeldes relativ zur Orientierung
des Beschleunigungssensors (insbesondere relativ zur dritten Richtung)
ermittelt und in Form des weiteren Kalibrierungssignals zur Weiterverarbeitung
bereit gestellt, so dass eine Bereinigung des ersten und zweiten
Beschleunigungssignals gegenüber Beschleunigungsanteilen,
welche parallel zum Schwerefeld ausgerichtet sind und daher nicht
zur Detektion der Vorwärtsbewegung beitragen, mittels des
weiteren Kalibrierungssignals ermöglicht wird. Vorzugsweise
wird das Koordinatensystem des Beschleunigungssensors virtuell derart gedreht,
dass die kalibrierte dritte Richtung parallel zum Schwerefeld ausgerichtet
ist und die kalibrierte erste und die kalibrierte zweite Richtung
in einer zum Schwerefeld im Wesentlichen senkrechten Ebene liegen.
Vorzugsweise wird das Koordinatensystem des Beschleunigungssensors
in Abhängigkeit des Kalibrierungssignals und des weiteren
Kalibrierungssignals darüberhinaus derart virtuell gedreht,
dass die kalibrierte erste Richtung parallel zur Vorwärtsrichtung
und die kalibrierte dritte Richtung parallel zum Schwerefeld ausgerichtet
sind.
-
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in einem
siebten Kalibrierungsschritt in Abhängigkeit des Kalibrierungssignals
und/oder des weiteren Kalibrierungssignals ein erster Winkelversatz
zwischen der ersten Richtung und einer Vorwärtsrichtung
eines Benutzers des Beschleunigungssensors bestimmt werden. Durch
eine Drehung der ersten Richtung um den ersten Winkelversatz, insbesondere
senkrecht zum Schwerefeld, ist somit die kalibrierte erste Richtung
zu ermitteln, welche insbesondere parallel zur Vorwärtsrichtung ausgerichtet
ist. Der erste Winkelversatz umfasst vorzugsweise einen numerischen
Winkel, einen Drehvektor und/oder einen dreidimensionalen Drehtensor. Mittels
des ersten Winkelversatzes ist somit der Vorwärtsanteil
aus dem Beschleunigungsvektor zu bestimmen, so dass die Vorwärtsgeschwindigkeit
bzw. ein Schritt aus der gemessenen Gesamtbewegung des Bewegungssensors
extrahierbar ist.
-
Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Betriebsverfahren
für einen Bewegungssensor, wobei in einem ersten Betriebsschritt der
Bewegungssensor kalibriert wird und wobei in einem zweiten Betriebsschritt
ein Bewegungszustand und/oder ein Schritt eines Benutzers des Bewegungssensors
parallel zur einer Vorwärtsrichtung detektiert wird, wobei
der Bewegungssensor mit dem erfindungsgemäßen
Kalibrierungsverfahren kalibriert wird. In vorteilhafter Weise wird
somit eine vergleichsweise präzise Bestimmung des Bewegungszustands
bzw. eines Schrittes des Benutzers ermöglicht. Somit sind
auch vergleichsweise kleine und langsame Schritte detektierbar.
Darüberhinaus sind insbesondere nicht nur Bewegungszustände,
wie Joggen oder Gehen erkennbar, sondern durch die genaue Ausrichtung
des Beschleunigungssensors sind auch Bewegungszustände
des Benutzers, wie Laufen, Springen, Schlendern, Rennen, Stehen,
Sitzen, Liegen, Schwimmen, Radfahren, Turnen usw. erkennbar. Dabei
wird die Ausrichtung und die Position des Beschleunigungssensors
relativ zum Benutzer jeweils während einer Schrittbewegung
des Benutzers bestimmt und der Beschleunigungssensor daraufhin kalibriert.
Diese Kalibrierung wird anschließend zur genauen Detektion
eines nachfolgenden Bewegungszustands, wie beispielsweise Sitzen
verwendet. Bei der Durchführung eines erneuten Schrittes,
beispielsweise nach der Wiederaufnahme des Gehvorgangs wird der
Beschleunigungssensor vorzugsweise neu kalibriert.
-
Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste und zweite
Betriebsschritt sequentiell wiederholt werden, wobei insbesondere
vor jedem zweiten Betriebsschritt der erste Betriebsschritt durchgeführt
wird. In vorteilhafter Weise wird der Beschleunigungssensor somit
kontinuierlich kalibriert, wodurch die Genauigkeit gegenüber dem
Stand der Technik in erheblicher Weise gesteigert wird. Ein Verrutschen
des Beschleunigungssensors während des Betriebs wird somit
automatisch erkannt und führt nicht zu einer Beeinträchtigung
der Messung. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise beispielsweise
ein dauerhaftes Tragen des Beschleunigungssensors durch einen Patienten.
Besonders bevorzugt wird der Beschleunigungssensor bei jedem Schritt
neu kalibriert.
-
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Bewegungszustand und/oder
der Schritt in Abhängigkeit des ersten, zweiten und/oder
dritten Beschleunigungssignals und in Abhängigkeit des
Kalibrierungssignals und/oder des weiteren Kalibrierungssignals
bestimmt werden. In vorteilhafter Weise wird das Koordinatensystem
des Bewegungssensors derart in Abhängigkeit des Kalibrierungssignals
in Bezug auf die Auswertung der gemessenen Beschleunigungssignale
virtuell gedreht, dass die kalibrierte erste Richtung parallel zur
Vorwärtsrichtung ausgerichtet ist. Darüberhinaus
wird das Koordinatensystem des Bewegungssensors in Abhängigkeit
des weiteren Kalibrierungssignals derart virtuell gedreht, dass
die kalibrierte dritte Richtung parallel zum Schwerefeld ausgerichtet
ist und sowohl die kalibrierte erste Richtung senkrecht zum Schwerefeld
ausgerichtet ist. Ein Bewegungszustand bzw. ein Schritt des Benutzers
ist somit in einfacher Weise durch eine Analyse der Amplitude und/oder
der Frequenz des ersten und/oder zweiten Beschleunigungssignals
detektierbar. Die Vorwärtsbewegung ist somit insbesondere
unmittelbar anhand des parallel zur kalibrierten ersten Richtung
messenden ersten Beschleunigungssignals auszuwerten.
-
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste,
zweite und/oder dritte Beschleunigungssignal mittels eines Beschleunigungssensors
und/oder mittels eines Drehratensensors erzeugt wird, so dass eine
vergleichsweise kostengünstige und kompakte Realisierung
des Beschleunigungssensors ermöglicht wird.
-
Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist Bewegungssensor,
insbesondere Schrittzähler, wobei der Bewegungssensor zur
Messung eines ersten Beschleunigungssignals in Abhängigkeit
einer Beschleunigung parallel zu einer ersten Richtung konfiguriert
ist, wobei der Bewegungssensor zur Messung eines zweiten Beschleunigungssignals
in Abhängigkeit einer Beschleunigung parallel zu einer
zweiten Richtung konfiguriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass
der Bewegungssensor zur Ermittlung eines Beschleunigungsvektors
aus dem Winkel zwischen dem ersten und dem zweiten Beschleunigungssignal
in einem dritten Kalibrierungsschritt konfiguriert ist, wobei der
Bewegungssensor zur Bestimmung eines Kalibrierungssignals aus einem
Phasenwinkel zwischen dem Beschleunigungsvektor und der ersten Richtung
in einem vierten Kalibrierungsschritt konfiguriert ist. Bevorzugt
ist der Bewegungssensor konfiguriert das erfindungsgemäße Betriebsverfahren
durchzuführen.
-
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Es
zeigen
-
1 eine
schematische Ansicht eines Kalibrierungsverfahrens gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
-
2a und 2b schematische
Ansichten eines Beschleunigungssensors gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
-
3a bis 3d jeweils
die Verhältnisse zwischen ersten, zweiten und dritten Beschleunigungssignale
eines Beschleunigungssensors gemäß der beispielhaften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei verschiedenen
Gehgeschwindigkeiten eines Benutzers,
-
4a, 4c und 4b jeweils
erste, zweite und dritte Beschleunigungssignale, sowie den Phasenwinkel
eines Beschleunigungssensors gemäß der beispielhaften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei verschiedenen
Positionen relativ zum Benutzer und
-
5a und 5b jeweils
erste, zweite und dritte Beschleunigungssignale, sowie den Phasenwinkel
eines Beschleunigungssensors gemäß der beispielhaften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei verschiedenen
Gehgeschwindigkeiten eines Benutzers und einer bestimmten Position
relativ zum Benutzer.
-
Ausführungsformen
der Erfindung
-
In
den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen
Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils
nur einmal benannt bzw. erwähnt.
-
In 1 ist
eine schematische Ansicht eines Betriebsverfahrens 100 gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
dargestellt, wobei 1 ein schematisches Flussdiagramm
während der Benutzung des Bewegungssensors 1 durch
einen Benutzer 2 zeigt, in welchem ein erster Betriebsschritt 10 und
ein zweiter Betriebsschritt 20 sequentiell nacheinander
durchgeführt werden. Der erste Betriebsschritt 10 umfasst
einen fünften Kalibrierungsschritt 11, in welchem
ein drittes Beschleunigungssignal 50 parallel zu einer
dritten Richtung Z gemessen wird. In einem sechsten Kalibrierungsschritt 12 wird
das dritten Beschleunigungssignal 50 mit der Erdbeschleunigung,
welche insbesondere 9,81 m/s2 umfasst, verglichen
und aus dem Vergleich ein Winkel zwischen der dritten Richtung Z
und dem Schwerefeld bestimmt, welche die Abweichung zwischen der
dritten Richtung Z und dem Lot parallel zum Schwerefeld angibt.
In Abhängigkeit dieses Winkels wird ein weiteres Kalibrierungssignal
erzeugt. Ferner wird während einer Bewegung des Benutzers 2 in
einem ersten Kalibrierungsschritt 13 ein erstes Beschleunigungssignal 30 parallel
zu einer ersten Richtung X gemessen, wobei die erste Richtung X senkrecht
zur dritten Richtung Z ausgerichtet ist. In einem zweiten Kalibrierungsschritt 14 wird
ebenfalls während der Bewegung des Benutzers 2 ein
zweites Beschleunigungssignal 40 parallel zu einer zweiten Richtung
Y gemessen, wobei die zweite Richtung Y sowohl zur ersten Richtung
X, als auch zur dritten Richtung Z senkrecht ausgerichtet ist. Das
erste, zweite und dritte Beschleunigungssignal 30, 40, 50 werden
vorzugsweise unabhängig voneinander von einem entsprechend
ausgerichteten dreiachsigen Beschleunigungssensor des Bewegungssensors 1 gemessen.
In einem dritten Kalibrierungsschritt 15 wird ein Beschleunigungsvektor
in Abhängigkeit des ersten und zweiten Beschleunigungssignals 30, 40 ermittelt.
Vorzugsweise wird dabei eine Vektoraddition des ersten und zweiten
Beschleunigungssignals 30, 40 durchgeführt.
Die Hüftbewegung des Benutzers 2 während
des Gehens führt dazu, dass ein Phasenwinkel 60 zwischen
der Richtung des Beschleunigungsvektors und der ersten Richtung
X mit der Zeit kontinuierlich um einen im Wesentlichen konstanten
Mittelwert schwankt. Der Winkel dieses Mittelwerts hängt
direkt von der Position des Beschleunigungssensors 1 relativ
zum Benutzer und somit relativ zu seiner Vorwärtsbewegung 101 ab.
In einem nachfolgenden vierten Kalibrierungsschritt 16 wird daher
dieser Mittelwert des Phasenwinkels 60 bestimmt und, sofern
notwendig, vorzugsweise mit einem in einer Lookup-Tabelle eingespeicherten
Referenzwert verglichen, so dass die Orientierung des Bewegungssensors 1 in
einer zum Schwerefeld senkrechten Ebene und relativ zur Vorwärtsbewegung 101 des
Benutzers 2 bestimmbar ist. Die Abweichung bzw. der Winkel
zwischen der Vorwärtsbewegung des Benutzers 2 parallel
zur Vorwärtsrichtung 101 und der ersten Richtung
X wird als Kalibrierungssignal ausgegeben und entspricht vorzugsweise
genau dem Mittelwert des Phasenwinkels 60. Im nachfolgenden
siebten Kalibrierungsschritt 17 wird der Beschleunigungssensor 1 in
Abhängigkeit des Kalibrierungssignals und des weiteren
Kalibrierungssignals kalibriert. Dabei wird das Koordinatensystem des
Beschleunigungssensors 1 aus erster, zweiter und dritter
Richtung X, Y, Z virtuell derart gedreht, dass eine kalibrierte
erste Richtung X' parallel zur Vorwärtsrichtung 101 und
eine kalibrierte dritte Richtung Z' parallel zum Schwerefeld ausgerichtet
ist. In einem nachfolgenden ersten Unterschritt 18 des zweiten
Betriebsschrittes 20 ist der Bewegungszustand bzw. der
Schritt des Benutzers 2 somit unmittelbar aus dem ersten
Beschleunigungssignal 30, welches nun die Beschleunigung
parallel zur kalibrierten ersten Bewegung X' misst, auszuwerten,
wobei insbesondere die Frequenz des ersten Beschleunigungssignals 30 analysiert
wird, um ein bestimmtes Bewegungsmuster zu bestimmen. Alternativ
ist eine Auswertung des zweiten und/oder dritten Beschleunigungssignals 40, 50 zur
Bestimmung der Vorwärtsbewegung bzw. des Schrittes denkbar.
In einem zweiten Unterschritt 19 des zweiten Betriebsschritts 20 wird
ein Bewegungssensor um Eins erhöht, sobald ein Schritt
des Benutzers 2 detektiert wird. Anschließend
startet das Verfahren vorzugsweise wieder mit dem ersten Betriebsschritt 10.
-
In 2a und 2b schematische
Ansichten eines Bewegungssensors 1 gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
dargestellt, wobei der Bewegungssensor 1 in 2a in
beliebigen Positionen und Orientierungen am Gürtel 3 des
Benutzers 2 befestigt ist. Ein erster Beschleunigungssensor 1 ist
dabei in einer ersten Beispielposition im Bereich einer Gürtelschnalle
eines Gürtels 3 des Benutzers dargestellt, während
ein zweiter Beschleunigungssensor 1 in einer zweiten Beispielposition
im Bereich des Gürtels 3 dargestellt ist. In der
ersten Beispielposition umfasst die erste Richtung X ein erster
Winkelversatz, insbesondere Phasenwinkel, von Null zur Vorwärtsbewegung 101, während
in der zweiten Beispielposition der erste Winkelversatz, insbesondere
der Phasenwinkel, ca. 60 Grad umfasst. Während der Benutzer 2 sich
mit einem Schritt in Vorwärtsrichtung 101 bewegt,
werden von den in die Beschleunigungssensoren 1 jeweils
implementierten dreiachsigen Beschleunigungssensoren das erste,
zweite und dritte Beschleunigungssignal 30, 40, 50 im
ersten, zweiten und fünften Kalibrierungsschritt 13, 14, 11 gemessen. Nach
der Bestimmung des jeweiligen Kalibrierungssignals und des jeweiligen
weiteren Kalibrierungssignals mittels des dritten, vierten und sechsten
Kalibrierungsschrittes 15, 16, 12 werden
die Beschleunigungssensoren 1 im siebten Kalibrierungsschritt 17 kalibriert,
wobei die Koordinatensysteme der Beschleunigungssensoren 1,
sofern erforderlich, in Abhängigkeit des Kalibrierungssignals
und des weiteren Kalibrierungssignals derart wie in 2b illustriert virtuell
gedreht werden, dass die kalibrierte dritte Richtung Z' jeweils
parallel zum Schwerefeld und die kalibrierte erste Richtung X' jeweils
parallel zur Vorwärtsrichtung 101 ausgerichtet
ist.
-
In 3a bis 3d sind
jeweils die Verhältnisse zwischen ersten, zweiten und dritten
Beschleunigungssignale 30, 40, 50 eines
Bewegungssensors 1 gemäß der beispielhaften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei verschiedenen
Gehgeschwindigkeiten eines Benutzers 2 dargestellt, wobei jeweils
das erste, zweite und dritte Beschleunigungssignal 30, 40, 50 gegen
die Zeit 70 aufgetragen sind. In 3a werden
dabei das zeitabhängige erste, zweite und dritte Beschleunigungssignal 30, 40, 50 beim
Laufen des Benutzers 2, in 3b beim
schnell gehenden Benutzer 2, in 3c beim
langsam gehenden Benutzer 2 und in 3d beim
schlürfenden Benutzer 2 dargestellt. Es ist zu
erkennen, dass sowohl die Amplituden der Beschleunigungssignale 30, 40, 50,
als auch die Frequenzen mit verringerter Vorwärtsgeschwindigkeit
kleiner werden.
-
In 4a, 4c und 4b sind
jeweils erste, zweite und dritte Beschleunigungssignale 30, 40, 50 eines
Beschleunigungssensors 1 gemäß der beispielhaften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei verschiedenen
Positionen relativ zum Benutzer 2 dargestellt. Der Beschleunigungssensor 1 ist
bei allen drei Figuren am Gürtel 3 des Benutzers 2 angebracht,
wobei der Beschleunigungssensor 1 relativ zur Vorwärtsrichtung 101 des
Benutzers 2 in 4a links,
in 4b links vorne und in 4c rechts
vorne angeordnet ist. In die 4a, 4b und 4c ist
darüberhinaus jeweils der zeitliche Verlauf des Phasenwinkels 60 illustriert.
Es ist zu erkennen, dass der Mittelwert 60' des Phasenwinkels zeitlich
konstant ist und lediglich von der Position des Beschleunigungssensors 1 relativ
zur Vorwärtsrichtung 101 in der X-Y-Ebene abhängt.
Aus dem Mittelwert des Phasenwinkels lässt sich somit unmittelbar die
Position des Beschleunigungssensors 1 am Gürtel 3 bestimmen,
so dass eine automatische Kalibrierung des Beschleunigungssensors 1 durchführbar ist.
-
In 5a und 5b sind
jeweils erste, zweite und dritte Beschleunigungssignale 30, 40, 50 eines
Beschleunigungssensors 1 gemäß der beispielhaften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei verschiedenen
Gehgeschwindigkeiten eines Benutzer 2 dargestellt, wobei
der Beschleunigungssensor 1 in beiden 5a und 5b an
derselben Position relativ zum Benutzer 2 befestigt sind. Es
ist zu erkennen, dass trotz der unterschiedlichen Gehgeschwindigkeiten,
welche bei 5a ca. 0,85 Schritte pro Sekunde
und in 5b ca. 0,25 Schritte pro Sekunde
umfassen, der Mittelwert des Phasenwinkels 60 nahezu konstant
ist, so dass eine Bestimmung der Position und der Orientierung des
Beschleunigungssensors 1 unabhängig von der Geschwindigkeit
ermöglicht wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
