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Stand der Technik
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Am Kopf getragene Ohrhörer erlauben dem Nutzer bequemen Zugang zu vielfältigen Audioinhalten, wie z.B. eine Wiedergabe von Musik, Podcasts oder Telefongesprächen. Teils werden auch interaktive Audioinhalte zur Wiedergabe mit Kopfhörern angeboten, wobei die Inhalte an die Orientierung des Kopfes des Nutzers angepasst werden. Dies erfordert, die Orientierung des Kopfes des Nutzers zu bestimmen, was typischerweise mittels in den Ohrhörer integrierter Inertialmesssysteme erfolgt.
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Ferner weisen Ohrhörer häufig eine Funktion zur Erkennung eines Tragezustands auf. Hierzu weisen die Ohrhörer typischerweise gesonderte Sensoren auf, mit denen erkannt werden kann, ob der Ohrhörer am Ohr getragen wird oder nicht. Die Erkennung des Tragezustands ermöglicht z.B. ein automatisches An- und Ausschalten des Geräts, wodurch der Stromverbrauch geringgehalten werden kann.
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Ein Verfahren zur Erkennung des Tragezustands von Ohrhörern beruht auf einer Detektion eines Kontakts zwischen Ohrhörer und Ohr, welcher mit Hilfe von Druck-, Temperatur-, Abstands- oder verschiedener biologischer Sensoren ermittelt werden kann. Derartige Verfahren sind z.B. in
US 2007/0274530 A1 ,
US 2009/0154720 A1 ,
US 2014/0016803 A1 ,
US 9 998 817 B,
US 10 045 111 B und
KR 2014 0079214 A beschrieben.
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In anderen Verfahren erfolgt eine Abstandsmessung zwischen Gerät und Ohr, die durch optische, Abstands- oder Annäherungssensoren durchgeführt werden wird. Derartige Verfahren sind z.B. in
CN 108600886 A ,
CN 109257674 A ,
US 10 306 350 B,
US 2015/0281421 A1 und
US 2017/0244821 A1 offenbart.
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Verfahren zur Bestimmung des Tragezustands von Ohrhörern, welche die voranstehend genannten Detektionsverfahren kombinieren, werden in
US 2016/0205475 A1 ,
CN 108769853 A ,
US 2015/0078573 A1 und
CN 105491469 A offenbart.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Ohrhörersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 6 vorgesehen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bestimmen eines Tragezustands eines Ohrhörers die folgenden Schritte:
- - Erfassen von Beschleunigungsdaten des Ohrhörers mittels eines in den Ohrhörer integrierten Beschleunigungssensors;
- - Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs der Beschleunigungsdaten, wobei von einem Betrag der Beschleunigungsdaten der Betrag der Erdbeschleunigung subtrahiert wird;
- - Ermitteln von Verlaufssegmenten aus dem zeitlichen Verlauf der Beschleunigungsdaten, wobei die Verlaufssegmente jeweils durch einen ersten Abschnitt und einen zeitlich unmittelbar auf diesen folgenden zweiten Abschnitt gebildet sind, und wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt jeweils durch den Verlauf der Beschleunigungsdaten zwischen zwei aufeinander folgenden Nulldurchgängen des zeitlichen Verlaufs der Beschleunigungsdaten definiert sind;
- - Bestimmen eines ersten Tragezustands des Ohrhörers, in welchem der Ohrhörer am Ohr getragen wird, wenn ein Verlaufssegment mit einem ersten Abschnitt mit positivem Verlauf und einem zweiten Abschnitt mit negativem Verlauf ermittelt wird und wenn für das Verlaufssegment ein erster charakteristischer Verlauf ermittelt wird; und
- - Bestimmen eines zweiten Tragezustands des Ohrhörers, in welchem der Ohrhörer nicht am Ohr getragen wird, wenn ein Verlaufssegment mit einem ersten Abschnitt mit negativem Verlauf und einem zweiten Abschnitt mit positivem Verlauf ermittelt wird und wenn für das Verlaufssegment ein zweiter charakteristischer Verlauf ermittelt wird.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Ohrhörersystem vorgesehen. Das Ohrhörersystem umfasst einen Ohrhörer mit einem Audiomodul, das zur Ausgabe eines Audiosignals eingerichtet ist, und einer Sensoreinrichtung mit einem Beschleunigungssensor, welcher dazu eingerichtet ist, eine Beschleunigung des Ohrhörers zu erfassen, und eine Prozessoreinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, den Ohrhörer zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der voranstehenden Ansprüche zu veranlassen.
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Eine der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, einen Tragezustand eines Ohrhörers am Ohr oder nicht am Ohr zu detektieren, indem ein Beschleunigungssignal eines Beschleunigungssensors des Ohrhörers analysiert wird. Insbesondere wird anhand eines zeitlichen Verlaufs des Beschleunigungssignals eine Bewegung des Ohrhörers detektiert, welche einem „Ins-Ohr-Stecken“ bzw. einem Heranführen des Ohrhörers an das Ohr entspricht, oder eine Bewegung, welche einem „Aus dem Ohr Nehmen“ bzw. einem Wegführen des Ohrhörers von dem Ohr entspricht.
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Das Heranführen des Ohrhörers an das Ohr und das Wegführen des Ohrhörers von dem Ohr kann beispielsweise in vier Phasen unterteilt werden. Es wird davon ausgegangen, dass der Nutzer beim Heranführen des Ohrhörers an das Ohr den Ohrhörer zunächst greift, was zu Vibrationen im Beschleunigungssignal führt. In einer zweiten Phase hebt der Nutzer den Ohrhörer hoch, was in einer starken Beschleunigung in Richtung Ohr resultiert, die typischerweise der Richtung der Erdbeschleunigungsrichtung entgegengesetzt ist. In einer dritten Phase wird der Ohrhörer langsam zum Ohr geführt, wobei auf Grund der Geschwindigkeitsverringerung der Bewegung eine Beschleunigung detektierbar ist, die in die entgegengesetzte Richtung zur Beschleunigung in der zweiten Phase und damit in Erdbeschleunigungsrichtung gerichtet ist. In einer vierten Phase wird der Ohrhörer ins Ohr gesteckt oder über das Ohr gesetzt, was wiederum als Vibrationen im Beschleunigungssignal detektierbar ist. In analoger Weise kann der Vorgang des Wegführens des Ohrhörers von dem Ohr beschrieben werden. In einer ersten Phase, in welcher der Ohrhörer vom Ohr gelöst wird, führt zu Vibrationen im Beschleunigungssignal. In einer zweiten Phase wird der Ohrhörer vom Ohr entfernt, was als starke Beschleunigung im Beschleunigungssignal erkennbar ist, wobei die Beschleunigung typischerweise im Wesentlichen entlang der Erdbeschleunigungsrichtung gerichtet ist. In einer dritten Phase verlangsamt sich die Bewegung, wodurch eine negative Beschleunigung in entgegengesetzter Richtung im Beschleunigungssignal vorliegt. Abschließend wird der Ohrhörer abgelegt, in eine Tasche gesteckt oder in anderer Weise verstaut, wobei üblicherweise Vibrationen bei der Stabilisierung des Ohrhörers in der neuen Position entstehen.
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Erfindungsgemäß sollen insbesondere die zweite und die dritte Phase anhand des zeitlichen Verlaufs des Beschleunigungssignals ermittelt werden. Hierzu wird ein Betrag der Beschleunigungsdaten ermittelt und der Betrag der Erdbeschleunigung vom Betrag der Beschleunigungsdaten subtrahiert. Dadurch wird ein je nach Beschleunigungsrichtung positives oder negatives Beschleunigungssignal ermittelt. Obwohl die Richtung der Schwerkraft nach unten (in Richtung Erdmittelpunkt) zeigt, ist eine von dem Beschleunigungssensor im Ruhezustand tatsächlich gemessene Schwerkraft die nach oben (vom Erdmittelpunkt weg) ausgeübte, positive Reaktionskraft: +9,81m/s2. Daher wird der Betrag der Beschleunigungsdaten, welche eine Beschleunigung nach oben (vom Erdmittelpunkt weg) enthält, nach Subtraktion der gemessenen Erdbeschleunigung ein positives Vorzeichen haben. Analog wird der Betrag der Beschleunigungsdaten, welche eine Beschleunigung nach unten (in Richtung des Erdmittelpunkts) enthalten, nach Subtraktion der gemessenen Gravitationskraft ein negatives Vorzeichen haben. Durch Ermitteln von Nulldurchgängen des Beschleunigungssignals kann der zeitliche Verlauf in Abschnitte eingeteilt werden, wobei ein Abschnitt durch den Verlauf des Signals zwischen zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen definiert ist. Zwei aufeinander folgende Abschnitte bilden ein Verlaufssegment des Beschleunigungssignals. Wenn ein Segment einen zeitlich ersten Abschnitt aufweist, in dem der Signalverlauf positiv ist, und einen zeitlich zweiten Abschnitt, in dem der Signalverlauf negativ ist, bedeutet dies, dass erst eine Beschleunigung entgegen der Erdbeschleunigungsrichtung und dann eine Beschleunigung in Erdbeschleunigungsrichtung aufgetreten ist. Wenn das Beschleunigungssignal in diesem Segment einen bestimmten, charakteristischen Verlauf aufweist, kann auf eine Bewegung des Ohrhörers zum Ohr geschlossen werden. Analog kann, wenn ein Segment einen zeitlich ersten Abschnitt aufweist, in dem der Signalverlauf negativ ist, und einen zeitlich zweiten Abschnitt, in dem der Signalverlauf positiv ist, und dieses Segment einen bestimmten, charakteristischen Verlauf aufweist, auf eine Bewegung des Ohrhörers weg vom Ohr geschlossen werden.
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Ein charakteristischer Verlauf kann insbesondere einem transienten, sinusähnlichen Verlauf des Verlaufssegments des Beschleunigungssignals entsprechen, der um mehr als einen Schwellwert von dem Verlauf des vorhergehenden und nachfolgenden Verlaufssegments abweicht. Beispielsweise kann eine Summe der Integrale der Abschnitte des Segments um mehr als einen Grenzwert von der Summe der Integrale des vorhergehenden und/oder des nachfolgenden Segments abweichen.
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Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch die Auswertung des Beschleunigungssignals lediglich ein Beschleunigungssensor zur Erfassung des Tragezustands notwendig ist. Da Beschleunigungssensoren ohnehin häufig in Ohrhörern zum Einsatz kommen, z.B. um eine Orientierung des Ohrhörers zu ermitteln, kann der Tragezustand mit einer minimalen Anzahl an Komponenten und mit geringem Platzbedarf für die Sensorik ermittelt werden.
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Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass Beschleunigungssensoren im Vergleich zu anderen Sensoren einen geringen Energieverbrauch aufweisen, was vorteilhaft den Energiebedarf des Ohrhörers verringert. Ferner ist ein Beschleunigungssensor nicht auf eine bestimmte Anordnung innerhalb des Ohrhörers angewiesen, wie dies z.B. bei Kontaktsensoren oder dergleichen der Fall wäre.
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Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der erste charakteristische Verlauf ermittelt wird, wenn das Verlaufssegment eine oder mehrere der folgenden Bedingungen erfüllt:
- - ein Betrag eines Maximums und ein Betrag eines Minimums des Segments überschreiten jeweils einen vorbestimmten Schwellwert;
- - ein zeitliches Integral des ersten Abschnitts des Segments und ein zeitliches Integral des zweiten Abschnitts des Segments überschreiten jeweils einen vorbestimmten Schwellwert;
- - eine Zeitdauer des Segments überschreitet einen vorbestimmten Schwellwert;
- - eine Summe der Beträge von Maximum und Minimum des Segments ist größer als eine Summe der Beträge von Maximum und Minimum eines zeitlich unmittelbar vorhergehenden und eines zeitlich unmittelbar nachfolgenden Segments;
- - eine Summe der Integrale des ersten und des zweiten Abschnitts des Segments ist größer als eine Summe der Integrale eines ersten und eines zweiten Abschnitts eines zeitlich unmittelbar vorhergehenden Segments und größer als eine Summe der Integrale eines ersten und eines zweiten Abschnitts eines zeitlich unmittelbar nachfolgenden Segments;
- - Die Beträge von Maximum und Minimum des Segments sind nicht deutlich kleiner als bei einem zeitlich unmittelbar vorhergehenden Segment und bei einem zeitlich unmittelbar nachfolgenden Segment.
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Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der zweite charakteristische Verlauf ermittelt wird, wenn das Verlaufssegment eine oder mehrere der folgenden Bedingungen erfüllt:
- - ein Betrag eines Maximums und ein Betrag eines Minimums des Segments überschreiten jeweils einen vorbestimmten Schwellwert;
- - ein zeitliches Integral des ersten Abschnitts des Segments und ein zeitliches Integral des zweiten Abschnitts des Segments überschreiten jeweils einen vorbestimmten Schwellwert;
- - eine Zeitdauer des Segments überschreitet einen vorbestimmten Schwellwert;
- - eine Summe der Beträge von Maximum und Minimum des Segments ist größer als eine Summe der Beträge von Maximum und Minimum eines zeitlich unmittelbar vorhergehenden und eines zeitlich unmittelbar nachfolgenden Segments;
- - eine Summe der Integrale des ersten und des zweiten Abschnitts des Segments ist größer als eine Summe der Integrale eines ersten und eines zweiten Abschnitts eines zeitlich unmittelbar vorhergehenden Segments und größer als eine Summe der Integrale eines ersten und eines zweiten Abschnitts eines zeitlich unmittelbar nachfolgenden Segments;
- - Die Beträge von Maximum und Minimum des Segments sind nicht deutlich kleiner als bei einem zeitlich unmittelbar vorhergehenden Segment und bei einem zeitlich unmittelbar nachfolgenden Segment.
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Die voranstehend genannten Bedingungen für den ersten und den zweiten charakteristischen Verlauf bieten den Vorteil, dass sie sich rechentechnisch einfach ermitteln lassen und gleichzeitig zuverlässig eine Unterscheidung des Verlaufssegments, welches ein „Zum-Ohr-Führen“ oder ein „Vom-Ohr-Wegführen“ repräsentiert, erlauben. Durch die rechentechnisch einfache Ermittlung kann die Rechenleistung der Prozessoreinrichtung des Ohrhörers vorteilhaft verringert werden, was zu Bauraumvorteilen und gleichzeitig zur weiteren Verkleinerung des Energiebedarfs führt.
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Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Ermitteln des zeitlichen Verlauf zusätzlich ein Tiefpassfiltern der erfassten Beschleunigungsdaten umfasst. Beispielsweise kann die Grenzfrequenz des Tiefpasses kleiner als 2 Hertz gewählt werden, um hochfrequentes Sensorrauschen zu unterdrücken.
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Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass ein Betreiben des Ohrhörers in einem ersten Betriebsmodus, in welchem ein Audiomodul des Ohrhörers zur Ausgabe von Audiosignalen aktiviert ist, wenn der erste Tragezustand bestimmt wird, und Betreiben des Ohrhörers in einem zweiten Betriebsmodus erfolgt, in welchem ein Energieverbrauch des Ohrhörers gegenüber dem ersten Betriebsmodus reduziert ist, wenn der zweite Tragezustand bestimmt wird. Beispielsweise kann das Audiomodul im zweiten Tragezustand, also in einem vom Ohr entfernten Zustand, von einer Stereoausgabe in eine Monoausgabe umgeschaltet werden. Auch ist denkbar, dass das Audiomodul ganz abgeschaltet wird.
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Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der Beschleunigungssensor ein Dreiachsen-Beschleunigungssensor ist, welcher dazu eingerichtet ist, Beschleunigungen in drei aufeinander senkrecht stehenden Raumrichtungen zu erfassen. Auf diese Weise können vorteilhaft weitere Funktionen des Ohrhörers realisiert werden, z.B. kann die Prozessoreinrichtung dazu eingerichtet sein, basierend auf dem Beschleunigungssignal des Dreiachsen-Beschleunigungssensors eine Orientierung des Kopfes zu ermitteln.
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Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen erläutert. Von den Figuren zeigen:
- 1 eine schematische Blockdarstellung eines Ohrhörersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 einen zeitlichen Verlauf eines Beschleunigungssignals, das mittels eines Beschleunigungssensors eines Ohrhörers erfasst wird; und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen eines Tragezustands eines Ohrhörers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1 zeigt beispielhaft eine schematische Blockdarstellung eines Ohrhörersystems 100. Wie in 1 beispielhaft gezeigt, kann das Ohrhörersystem 100 zumindest einen Ohrhörer 1 und eine Prozessoreinrichtung 110 aufweisen. Das Ohrhörersystem 100 kann beispielsweise auch mehr als einen Ohrhörer 1 aufweisen, z.B. einen ersten und einen zweiten Ohrhörer 1. Der Ohrhörer 1 kann allgemein als In-Ear-Ohrhörer realisiert sein, welcher zum teilweisen Einführen in den Gehörgang eingerichtet ist. Alternativ ist denkbar, dass der Ohrhörer als On-Ear-Ohrhörer oder Over-Ear-Ohrhörer realisiert ist, welcher am oder über das Ohr getragen wird.
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Wie in 1 schematisch dargestellt, kann der Ohrhörer 1 ein Audiomodul 2 und eine Orientierungssensoreinrichtung 3 aufweisen. Wie in 1 ebenfalls beispielhaft gezeigt ist, kann die Prozessoreinrichtung 110 in den Ohrhörer 1 integriert sein.
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Das Audiomodul 2 kann insbesondere einen Lautsprecher aufweisen, welcher zur Ausgabe eines Audiosignals eingerichtet ist. Optional kann das Audiomodul 2 auch ein Mikrophon (nicht gezeigt) aufweisen, welches zum Erfassen von akustischen Signalen eingerichtet ist.
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Die Orientierungssensoreinrichtung 3 kann insbesondere einen Beschleunigungssensor 30 aufweisen. Optional kann zusätzlich ein Drehratensensor 31 und, ebenfalls optional, ein Magnetsensor 32 vorgesehen sein, wie dies in 1 beispielhaft gezeigt ist. Demnach kann die Orientierungssensoreinrichtung 3 beispielsweise eine Inertialmesseinheit, kurz IMU, aufweisen. Die Prozessoreinrichtung 110 kann Teil der Orientierungssensoreinrichtung 3 sein. Der optionale Magnetsensor 32 wird vorzugsweise an die IMU bzw. die Prozessoreinrichtung 110 angeschlossen.
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Wie in 1 schematisch gezeigt, kann der Beschleunigungssensor 30 ein erstes Sensorelement 30x, welches eine Beschleunigung entlang einer ersten Raumrichtung erfasst, ein zweites Sensorelement 30y, welches eine Beschleunigung entlang der zweiten Raumrichtung erfasst, und ein drittes Sensorelement 30z aufweisen, welches eine Beschleunigung entlang einer dritten Raumrichtung erfasst. Somit kann der Beschleunigungssensor 30 beispielsweise als Dreiachsen-Beschleunigungssensor realisiert sein, der dazu eingerichtet ist, Beschleunigungen in drei aufeinander senkrecht stehenden Raumrichtungen zu erfassen und entsprechende Beschleunigungssignale auszugeben.
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Wie in 1 ferner gezeigt ist, kann der optionale Drehratensensor 31 ein erstes Sensorelement 31x, welches eine Drehrate um die erste Raumrichtung bzw. Achse erfasst, ein zweites Sensorelement 31y, welches eine Drehrate um die zweite Raumrichtung oder Achse erfasst, und ein drittes Sensorelement 31z aufweisen, welches eine Drehrate um die dritte Raumrichtung oder Achse erfasst. Allgemein ist der Drehratensensor 31 dazu eingerichtet, eine Drehrate des ersten Bezugsystems RF1 in Bezug jede der drei Raumrichtung x', y', z' zu erfassen und entsprechende Drehratensignale auszugeben.
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Der optionale Magnetsensor 32 kann ein erstes Sensorelement 32x, welches ein Magnetfeld entlang der ersten Raumrichtung bzw. Achse x' erfasst, ein zweites Sensorelement 32y, welches ein Magnetfeld entlang der zweiten Raumrichtung oder Achse y' erfasst, und ein drittes Sensorelement 32z aufweisen, welches ein Magnetfeld entlang der dirtten Raumrichtung oder Achse z' erfasst. Allgemein ist der Magnetsensor 32 dazu eingerichtet, eine Orientierung des Ohrhörers 1 relativ zum Erdmagnetfeld zu erfassen und entsprechende Richtungssignale auszugeben. Damit wird eine Art digitaler Kompass realisiert, wodurch die Ausrichtung des Ohrhörers 1 relativ zum magnetischen Nordpol ermittelt werden kann.
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Die Prozessoreinrichtung 110 kann allgemein einen Prozessor und einen Datenspeicher aufweisen. Beispielsweise kann die Prozessoreinrichtung 110 als Mikroprozessor realisiert sein. Die Prozessoreinrichtung 110 ist mit der Orientierungssensoreinrichtung 3 signalleitend verbunden und kann insbesondere dazu eingerichtet sein, die von der Orientierungssensoreinrichtung 3 ausgegebenen Signale zu verarbeiten, insbesondere gemäß einem im Folgenden beschriebenen Verfahren.
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Der Ohrhörer 1 kann ferner eine Energiespeichereinrichtung zum Speichern elektrischer Energie, z.B. einen Akku aufweisen, mit welchem die Sensoreinrichtung 3 und die Prozessoreinrichtung 110 verbunden sind
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2 zeigt beispielhaft einen Verlauf eines Beschleunigungssignals S, das mit dem Beschleunigungssensor 30 erfasst wird, über die Zeit T. In 3 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen eines Tragezustands eines Ohrhörers 1 gezeigt. Dieses Verfahren M kann beispielsweise mithilfe des in 1 gezeigten Ohrhörersystems 100 umgesetzt werden, wobei die Prozessoreinrichtung 110 und der Beschleunigungssensor 30 die nachfolgend beschriebenen Schritte ausführen.
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Wie in 3 beispielhaft gezeigt, werden in einem ersten Schritt M1 mittels des in den Ohrhörer 1 integrierten Beschleunigungssensors 30 Beschleunigungsdaten erfasst. Die Beschleunigungsdaten repräsentieren eine Beschleunigung, welcher der Ohrhörer 1 ausgesetzt ist. Die Beschleunigungsdaten können beispielsweise als Vektor vorliegen, in welchem für drei senkrecht aufeinander stehende Raumrichtungen eine Beschleunigung enthalten ist.
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In einem weiteren Schritt M2 wird ein zeitlicher Verlauf der Beschleunigungsdaten ermittelt. Insbesondere kann ein Betrag der Beschleunigungsdaten ermittelt und von dem Betrag der Beschleunigungsdaten der Betrag der Erdbeschleunigung subtrahiertwerden. Beschleunigungen entgegen der Schwerkraftrichtung bzw. vom Erdmittelpunkt weg erhalten dadurch ein positives Vorzeichen und Beschleunigungen in Schwerkraftrichtung bzw. in Richtung des Erdmittelpunkts erhalten ein negatives Vorzeichen. Grund hierfür ist, dass der Beschleunigungssensor 30 im Ruhezustand die gegen die Schwerkraft gerichtete Reaktionskraft misst, welche ein positives Vorzeichen bzw. den Wert + 9,81 m/s2 hat. Optional kann zusätzlich ein Tiefpassfiltern der erfassten Beschleunigungsdaten erfolgen, z.B. mit einer Grenzfrequenz des Tiefpasses kleiner als 2 Hz, um hochfrequentes Sensorrauschen zu unterdrücken. Auf diese Weise kann z.B. der in 2 beispielhaft gezeigte Verlauf ermittelt werden. Die Beschleunigungsdaten können beispielsweise für einen bestimmten Zeitraum in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung 110 temporär gespeichert werden.
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In 2 ist somit der Betrag der Beschleunigungsdaten S über die Zeit T dargestellt. Da der Beschleunigungssensor 30 im Ruhezustand die gegen die Schwerkraft gerichtete Reaktionskraft misst, welche ein positives Vorzeichen bzw. den Wert + 9,81 m/s2 hat, entspricht die Abszisse, welche durch die Zeitachse T gebildet ist, dem Wert der Erdbeschleunigung, der vom Beschleunigungssensor 30 gemessen wird, wenn der Beschleunigungssensor 30 in Ruhe ist. Bei Beschleunigungen „nach oben“ bzw. vom Erdmittelpunkt weg oder entgegen der Schwerkraftrichtung weist der in 2 dargestellte Betrag der Beschleunigungsdaten S somit ein positives Vorzeichen auf. Entsprechend weist der Betrag der Beschleunigungsdaten bei Beschleunigungen „nach unten“ bzw. in Richtung des Erdmittelpunkts oder entgegen der Schwerkraftrichtung einen negativen Betrag auf.
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In einem weiteren Schritt M3 werden Verlaufssegmente VS1, VS2, VS3, VS4 aus dem zeitlichen Verlauf der Beschleunigungsdaten ermittelt. Insbesondere können hierzu die Nulldurchgänge des zeitlichen Verlaufs der Beschleunigungsdaten bestimmt werden. Dadurch wird der zeitliche Verlauf der Beschleunigungsdaten in einzelne Abschnitte A11, A12, A21, A22, A31, A32, A41, A42 eingeteilt. Jedes Verlaufssegment VS1, VS2, VS3, VS4 ist durch zwei zeitlich unmittelbar aufeinander folgende Abschnitte A11, A12, A21, A22, A31, A32, A41, A42 definiert. In 2 beispielsweise ist das Verlaufssegment VS1 durch den ersten Abschnitt A11 und den zweiten Abschnitt A12 definiert. Das zeitlich auf das Verlaufssegment VS1 folgende Verlaufssegment VS2 ist durch den ersten Abschnitt A21 und den zweiten Abschnitt A22 definiert, wobei der erste Abschnitt A21 des Verlaufssegments VS2 dem zweiten Abschnitt A12 des Verlaufssegments VS1 entspricht. In gleicher Weise ist das Verlaufssegment VS3 durch den ersten Abschnitt A31 und den zweiten Abschnitt A32 definiert. Das zeitlich auf das Verlaufssegment VS3 folgende Verlaufssegment VS4 ist durch den ersten Abschnitt A41 und den zweiten Abschnitt A42 definiert, wobei der erste Abschnitt A41 des Verlaufssegments VS4 dem zweiten Abschnitt A32 des Verlaufssegments VS3 entspricht. Damit ist jedes Verlaufssegment VS1, VS2, VS3, VS4 jeweils durch einen ersten Abschnitt A11, A21, A31, A41 und einen zeitlich unmittelbar auf diesen folgenden zweiten Abschnitt A12, A22, A32, A42 gebildet, und wobei der erste Abschnitt A11, A21, A31, A41 und der zweite Abschnitt A12, A22, A32, A42 jeweils durch den Verlauf der Beschleunigungsdaten zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen des zeitlichen Verlaufs der Beschleunigungsdaten definiert sind.
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In Schritt M4 erfolgt ein Bestimmen eines ersten Tragezustands des Ohrhörers 1, in welchem der Ohrhörer 1 am Ohr getragen wird. In Schritt M5 erfolgt ein Bestimmen M5 eines zweiten Tragezustands des Ohrhörers 1, in welchem der Ohrhörer 1 nicht am Ohr getragen wird. Die Bestimmung des Tragezustands des Ohrhörers 1 erfolgt anhand einer Auswertung des zeitlichen Verlaufs der Beschleunigungsdaten bzw. der Verlaufssegmente VS1, VS2, VS3, VS4 in den Schritten M45 und M55.
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Das Heranführen des Ohrhörers 1 an das Ohr und das Wegführen des Ohrhörers 1 von dem Ohr kann grundsätzlich in vier Phasen unterteilt werden. Es wird davon ausgegangen, dass der Nutzer beim Heranführen des Ohrhörers 1 an das Ohr den Ohrhörer zunächst greift, was zu Vibrationen im Beschleunigungssignal führt. Dies ist in 2 beispielsweise anhand des Verlaufssegments VS0 sichtbar. In einer zweiten Phase hebt der Nutzer den Ohrhörer 1 hoch, was in einer starken Beschleunigung in Richtung Ohr resultiert, die typischerweise der Richtung der Erdbeschleunigungsrichtung entgegengesetzt ist bzw. vom Erdmittelpunkt weg oder „nach oben“ gerichtet ist. Dies ist in Abschnitt A31 in 2 zu erkennen. In einer dritten Phase wird der Ohrhörer langsam zum Ohr geführt, wobei auf Grund der Geschwindigkeitsverringerung der Bewegung eine Beschleunigung detektierbar ist, die entgegengesetzt zur Beschleunigung in der zweiten Phase und damit in Erdbeschleunigungsrichtung bzw. in Richtung Erdmittelpunkt oder „nach unten“ gerichtet ist, wie dies in 2 in Abschnitt A32 der Fall ist. In einer vierten Phase wird der Ohrhörer ins Ohr 1 gesteckt oder über das Ohr gesetzt, was wiederum als Vibrationen im Beschleunigungssignal detektierbar ist, wie dies in 2 in Abschnitt A42 und den zeitlich folgenden Abschnitten erkennbar ist. In analoger Weise wird der Vorgang des Wegführens des Ohrhörers 1 von dem Ohr an dem in 2 beispielhaft gezeigten Verlauf der Beschleunigungsdaten erkennbar. In einer ersten Phase, in welcher der Ohrhörer 1 vom Ohr gelöst wird, treten Vibrationen im Beschleunigungssignal auf, wie dies in 2 im Segment VS10 erkennbar ist. In einer zweiten Phase wird der Ohrhörer 1 vom Ohr entfernt, was als starke Beschleunigung im Beschleunigungssignal erkennbar ist (Abschnitt A11 in 2), wobei die Beschleunigung typischerweise im Wesentlichen entlang der Erdbeschleunigungsrichtung bzw. in Richtung Erdmittelpunkt oder „nach unten“ gerichtet ist. In einer dritten Phase verlangsamt sich die Bewegung, wodurch eine negative Beschleunigung in entgegengesetzter Richtung bzw. eine Beschleuenigung vom Erdmittelpunkt weg oder „nach oben“ im Beschleunigungssignal vorliegt, wie dies in 2 durch den Abschnitt A12 des Verlaufssegments VS1 erkennbar ist. Abschließend wird der Ohrhörer 1 abgelegt, in eine Tasche gesteckt oder in anderer Weise verstaut, wobei üblicherweise Vibrationen bei der Stabilisierung des Ohrhörers in der neuen Position entstehen.
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In einem stationären Zustand des Ohrhörers 1 entspricht der Betrag des Beschleunigungssignals der Erdbeschleunigung. Wie an dem in 2 beispielhaft gezeigten Verlauf erkennbar ist, oszilliert der Betrag des Beschleunigungssignals beim Heranführen des Ohrhörers 1 an das Ohr (Verlaufssegment VS3 in 2) und beim Wegführen des Ohrhörers 1 vom Ohr (Verlaufssegment VS1 in 2) um den Betrag der Erdbeschleunigung herum, so dass das Signal einer Periode eines Sinussignals ähnelt. Der Tragezustand kann somit durch Ermittlung eines charakteristischen Verlaufs eines Verlaufssegments in Form eines transienten, sinusähnlichen Signals bestimmt werden, das sich deutlich von den vorhergehenden und nachfolgenden Beschleunigungssignalen abhebt.
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In Schritt M45 des Verfahrens M wird somit aus dem zeitlichen Verlauf des Beschleunigungssignals ein Verlaufssegment VS1, VS2, VS3, VS4 mit einem ersten charakteristischen Verlauf oder einem zweiten charakteristischen Verlauf ermittelt. Das Ermitteln eines Verlaufssegments VS1, VS2, VS3, VS4 mit einem ersten charakteristischen Verlauf oder einem zweiten charakteristischen Verlauf kann beispielsweise ein zeitliches Integrieren der einzelnen Abschnitte A11, A12, A21, A22, A31, A32 und/oder ein Bestimmen der Maxima und Minima der Beträge der Abschnitte A11, A12, A21, A22, A31, A32 und/oder ein Ermitteln einer Zeitdauer der Abschnitte A11, A12, A21, A22, A31, A32 umfassen. Ein Verlaufssegment mit einem ersten oder einem zweiten charakteristischen Verlauf kann detektiert werden, wenn eine oder mehrere der folgenden Bedingungen erfüllt sind:
- - ein Betrag eines Maximums und ein Betrag eines Minimums des Segments überschreiten jeweils einen vorbestimmten Schwellwert;
- - ein zeitliches Integral des ersten Abschnitts des Segments und ein zeitliches Integral des zweiten Abschnitts des Segments überschreiten jeweils einen vorbestimmten Schwellwert;
- - eine Zeitdauer des Segments überschreitet einen vorbestimmten Schwellwert;
- - eine Summe der Beträge von Maximum und Minimum des Segments ist größer als eine Summe der Beträge von Maximum und Minimum eines zeitlich unmittelbar vorhergehenden und eines zeitlich unmittelbar nachfolgenden Segments;
- - eine Summe der Integrale des ersten und des zweiten Abschnitts des Segments ist größer als eine Summe der Integrale eines ersten und eines zweiten Abschnitts eines zeitlich unmittelbar vorhergehenden Segments und größer als eine Summe der Integrale eines ersten und eines zweiten Abschnitts eines zeitlich unmittelbar nachfolgenden Segments;
- - Die Beträge von Maximum und Minimum des Segments sind nicht deutlich kleiner als bei einem zeitlich unmittelbar vorhergehenden Segment und bei einem zeitlich unmittelbar nachfolgenden Segment.
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Das Vorliegen einer oder mehrerer dieser Bedingungen wird in Schritt M45 überprüft. Wenn eine oder mehrere dieser Bedingungen nicht erfüllt sind, kehrt das Verfahren zurück zu Schritt M1, wie dies in 3 durch das Symbol „-“ gezeigt ist. Wenn eine oder mehrere dieser Bedingungen erfüllt sind, wird als nächstes Schritt M55 ausgeführt, wie dies in 3 durch das Symbol „+“ gezeigt ist. In 2 erfüllen beispielsweise die Verlaufssegmente VS1 und VS3 eine oder mehrere dieser Bedingungen.
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In Schritt M55 wird überprüft, ob das Verlaufssegment VS1, VS2, VS3, VS4, welches den charakteristischen Verlauf aufweist, einen ersten Abschnitt A11, A21, A31, A41 mit positivem Verlauf und einen auf diesen zeitlich unmittelbar folgenden zweiten Abschnitt A12, A22, A32, A42 mit negativem Verlauf aufweist. Dieser Fall entspricht in 2 dem Verlaufssegment VS3. Wie oben bereits erläutert, repräsentiert das Verlaufssegment VS3 ein Heranführen des Ohrhörers 1 an das Ohr. Dementsprechend, wie dies in 3 durch das Symbol „*“ gekennzeichnet ist, wird als nächstes in Schritt M4 bestimmt, dass ein erster Tragezustand des Ohrhörers 1 vorliegt, in welchem der Ohrhörer 1 am Ohr getragen wird.
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In Schritt M55 wird außerdem überprüft, ob das Verlaufssegment VS1, VS2, VS3, VS4, welches den charakteristischen Verlauf aufweist, einen ersten Abschnitt A11, A21, A31, A41 mit negativem Verlauf und einen auf diesen zeitlich unmittelbar folgenden zweiten Abschnitt A12, A22, A32, A42 mit positivem Verlauf aufweist. Dieser Fall entspricht in 2 dem Verlaufssegment VS1. Wie oben bereits erläutert, repräsentiert das Verlaufssegment VS1 ein Wegführen des Ohrhörers 1 vom Ohr. Dementsprechend, wie dies in 3 durch das Symbol „#“ gekennzeichnet ist, wird als nächstes in Schritt M5 bestimmt, dass ein erster Tragezustand des Ohrhörers 1 vorliegt, in welchem der Ohrhörer 1 am Ohr getragen wird.
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Optional kann, wenn der erste Tragezustand bestimmt wird, in Schritt M6 ein Betreiben des Ohrhörers in einem ersten Betriebsmodus erfolgen, in welchem das Audiomodul 2 des Ohrhörers 1 zur Ausgabe von Audiosignalen aktiviert ist. Dies kann beispielsweise einem automatischen Einschalten des Audiomoduls 2 entsprechen. In gleicher Weise kann der Ohrhörer 1 im optionalen Schritt M7 in einem zweiten Betriebsmodus, in welchem ein Energieverbrauch des Ohrhörers 1 gegenüber dem ersten Betriebsmodus reduziert ist, betrieben werden, wenn der zweite Tragezustand bestimmt wird. Beispielsweise können in Schritt M7 das Audiomodul und optional weitere Komponenten des Ohrhörers ausgeschaltet werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind auch Kombinationen der voranstehenden Ausführungsbeispiele denkbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2007/0274530 A1 [0003]
- US 2009/0154720 A1 [0003]
- US 2014/0016803 A1 [0003]
- US 9998817 [0003]
- US 10045111 [0003]
- KR 20140079214 A [0003]
- CN 108600886 A [0004]
- CN 109257674 A [0004]
- US 10306350 [0004]
- US 2015/0281421 A1 [0004]
- US 2017/0244821 A1 [0004]
- US 2016/0205475 A1 [0005]
- CN 108769853 A [0005]
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