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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausführen einer Systemfunktion an einer elektronischen Einrichtung und eine elektronische Einrichtung.
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Stand der Technik
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Bei der Anwendung softwaregetriebener Systeme sind Programmschritte zur Durchführung eines Resets möglich, bei welchem Werkseinstellungen wiederhergestellt werden können, sogenannte „deep resets“, welche bei Zuständen der Vorrichtung vorteilhaft sein können, wenn die Vorrichtung blockiert oder nicht mehr nutzbar ist. Daher ist ein solcher Systemreset ein essentielles Merkmal anwendungsorientierter Elektronikvorrichtungen (CE). Üblicherweise kann ein Reset über einen Druckknopf oder andere physische Komponenten oder durch ein Entfernen der Batterie ausgelöst werden. Andererseits kann eine Steuerung einen intelligenten Reset, sogenannten „smart reset“ durchführen und eine Funktion eines Druckknopfs erweitern. Durch die physischen Komponenten können Zusatzkosten entstehen. Eine Alternative zum Reset bietet sich über einen Betrieb des Hauptprozessors und dessen Ein- und Ausschaltverhalten.
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In der
EP 3299930 A1 wird ein Interaktionsprogramm und eine Vorrichtung, auf welcher dieses Programm angewandt wird, beschrieben.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Ausführen einer Systemfunktion an einer elektronischen Einrichtung nach Anspruch 1 und eine elektronische Einrichtung nach Anspruch 10.
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Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Vorteile der Erfindung
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, ein Verfahren zum Ausführen einer Systemfunktion an einer elektronischen Einrichtung und eine elektronische Einrichtung anzugeben, wobei eine Resetauslösung eines Systems der elektronischen Einrichtung über Bewegungsabläufe ausgelöst werden kann und vereinfacht werden kann.
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Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Ausführen einer Systemfunktion an einer elektronischen Einrichtung ein Erkennen S1 eines ersten Bewegungsprofils zumindest eines Teilbereichs der elektronischen Einrichtung durch eine Sensoreinrichtung der elektronischen Einrichtung; ein Vergleichen S2 des ersten Bewegungsprofils mit einem ersten vorbestimmten Bewegungsverlauf durch eine Auswertungseinrichtung der elektronischen Einrichtung; ein Erkennen S3 einer Übereinstimmung des ersten Bewegungsprofils mit dem ersten vorbestimmten Bewegungsverlauf innerhalb einer vorbestimmten ersten Toleranz und danach Erkennen S4 eines zweiten Bewegungsprofils zumindest eines Teilbereichs der elektronischen Einrichtung durch die Sensoreinrichtung der elektronischen Einrichtung sowie Vergleichen S5 des zweiten Bewegungsprofils mit einem zweiten vorbestimmten Bewegungsverlauf durch die Auswertungseinrichtung der elektronischen Einrichtung; und ein Durchführen S6 der Systemfunktion an der elektronischen Einrichtung wenn eine Übereinstimmung des zweiten Bewegungsprofils mit dem zweiten vorbestimmten Bewegungsverlauf innerhalb einer vorbestimmten zweiten Toleranz erkannt wird.
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Es kann ein Teil oder die gesamte elektronische Einrichtung bewegt werden, insbesondere gemäß dem ersten Bewegungsprofil und danach des zweiten Bewegungsprofils. Dieses kann dem Nutzer bekannt sein, beispielsweise durch eine Betriebsanleitung oder von ihm selbst ausgewählt, um ein geplantes Auslösen der Systemfunktion, etwa eines Neustarts, zu erreichen. Dazu können bekannte vorbestimmte Bewegungsverläufe (erstes und zweites) vorhanden sein (in einem Speicher) oder vom Nutzer vorgegeben werden (gespeichert werden) und zum Auslösen der Systemfunktion nachgeahmt werden.
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Es kann ein Teilbereich oder die gesamte elektronische Einrichtung zur Bewegung nach den Bewegungsprofilen vorgesehen sein, und dieser Teil oder die gesamte Einrichtung von der Sensoreinrichtung auf Bewegung gemessen werden. Die Sensoreinrichtung kann inertial messen, eine Beschleunigung messen, oder optisch eine Bewegung messen. Die vorbestimmte (erste und/oder zweite) Toleranz kann derart gewählt oder vorbestimmt werden, dass ein vorbestimmter Anteil des Ablaufs des Bewegungsprofils vom dem entsprechenden vorbestimmten Bewegungsverlauf abweichen kann, welcher zum Auslösen der Systemfunktion nötig ist. So kann beispielsweise der vorbestimmte Anteil während, oder zu Beginn oder am Ende des Bewegungsprofils eine Abweichung von 1 bis 10 % des Bewegungsweges betreffen. Wenn das Bewegungsprofil um diesen Anteil von dem vorbestimmten Bewegungsverlauf abweicht, kann dies dennoch als die Bedingung für die Systemfunktion erfüllend erkannt werden, beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung derart eingerichtet sein. Diese Annahme kann sowohl das erste als auch das zweite Bewegungsprofil betreffen.
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Eine Übereinstimmung kann vorliegen, wenn ein bestimmter Parameter der Bewegung, etwa eine Auslenkungsamplitude, eine Beschleunigung, eine Frequenz einer Bewegung, eine Verweildauer oder ein anderer Parameter oder Muster innerhalb einer vorgegebenen Toleranz erkannt werden kann.
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Durch eine Softwarelösung mit dem Auslösen des Resets über eine Sensorik können Kosten für die physischen Komponenten, wie etwa Schalter, verringert werden, da eine Sensorik, wie beispielsweise ein Intertialsensor, eine bei vielen Vorrichtungen bereits vorhandene Komponente sein kann.
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Bei der elektronischen Einrichtung kann es sich um drahtlose Kopfhörer oder Ohrhörer oder andere Vorrichtungen handeln. Die drahtlosen Ohrhörer können zum Hören von Musik, zum Training, Gehen usw. genutzt werden und mit Mobiltelefonen oder anderen Computervorrichtungen drahtlos gekoppelt werden, beispielsweise über bluetooth. Nach einem Update des Mobiltelefons kann eine Neueinstellung der elektronischen Vorrichtungen nötig werden, was einen Reset nötig machen kann. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine neue und robuste Art von Resetauslösung erzielt werden, wobei eine hohe Genauigkeit des Resetbefehls beim Erkennen und Empfangen erzielt werden kann und ein geringer Softwareaufwand (Verarbeitung der Befehle und Sensorsignale sowie Programmierungsaufwand für die Software selbst) möglich sein kann.
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Zur Auslösung und Erkennung des Resetbefehls kann eine einzigartige Bewegungsfolge der elektronischen Vorrichtung durch den Nutzer genutzt werden, und eine gering aufwändige Bewegungsspur mit hoher Sicherheit mit einem entsprechenden Algorithmus erkannt werden um die vorbestimmte Bewegung zu erkennen und das System neu zu starten anstatt die üblichen Hardwaremethoden und Komponenten nutzen zu müssen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens handelt es sich bei dem ersten vorbestimmten Bewegungsverlauf um eine geradlinige hin- und her-Bewegung und parallel zu einer vorbestimmten Referenzgeraden.
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Die Referenzgerade kann eine vertikale oder horizontale Ausrichtung, relativ zum Schwerefeld, aufweisen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens handelt es sich bei dem zweiten vorbestimmten Bewegungsverlauf um eine Drehbewegung relativ zu einer vorbestimmten Referenzgeraden oder Referenzachse.
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Die Referenzgerade oder -drehachse kann eine vertikale oder horizontale Ausrichtung, relativ zum Schwerefeld, aufweisen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Sensoreinrichtung einen Bewegungs- oder Beschleunigungssensor und das erste und/oder das zweite Bewegungsprofil wird gegenüber einer jeweiligen Referenzbewegung durch den Bewegungssensor erkannt, wenn die elektronische Einrichtung bewegt wird.
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Das Erkennen des Bewegungsprofils kann während einer ersten Messzeit erfolgen, und das Erkennen des zweiten Bewegungsprofils kann während einer zweiten Messzeit erfolgen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens betrifft die Systemfunktion einen Systemneustart und wird als ein Software-Reset einer Steuerung oder einer Chipeinrichtung der elektronischen Einrichtung durchgeführt.
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Die Chipeinrichtung kann eine oder mehrere der möglichen elektronischen Funktionsweisen der elektronischen Einrichtung betreiben und/oder steuern.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist eine erste Überwachungsroutine der Sensoreinrichtung kontinuierlich aktiv und das erste Bewegungsprofil wird überwacht und wenn die Übereinstimmung des ersten Bewegungsprofils mit dem ersten vorbestimmten Bewegungsverlauf innerhalb der vorbestimmten ersten Toleranz erkannt wird, wird eine zweite Überwachungsroutine der Sensoreinrichtung aktiv geschaltet um das zweite Bewegungsprofil zu überwachen.
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Erst wenn das erste Bewegungsprofil als der Vorgabe zum Auslösen der Systemfunktion entspricht, kann die zweite Überwachungsroutine für das zweite Bewegungsprofil aktiv geschaltet werden, wodurch ein Gesamtleistungsverbrauch der Überwachungsroutinen minimiert werden kann. Der Vergleich des Bewegungsprofils mit dem -verlauf kann einen zeitlichen Abgleich von Bewegungsamplituden, -abfolgen, Richtungsänderungen, einer Dauer der Bewegung in eine bestimmte Richtung, Frequenzen, Intensitäten von Messsignalen oder anderen Parametern über die Zeit umfassen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die zweite Überwachungsroutine über eine vorbestimmte zweite Zeitspanne durchgeführt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt eine vorbestimmte Pause zwischen der ersten und der zweiten Überwachungsroutine, in welcher das Bewegungsprofil der elektronischen Einrichtung nicht überwacht wird.
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Durch die Pause in der Überwachung kann eine aufzubringende Gesamtleistung verringert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die erste Überwachungsroutine mit einer ersten Frequenz und die zweite Überwachungsroutine mit einer zweiten Frequenz, wobei die erste Frequenz geringer ist als die zweite Frequenz.
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Die erste Überwachungsroutine kann bei einer geringeren Leistung der Sensorik und/oder der Steuer- und/oder Überwachungselektronik durchgeführt werden als die zweite Überwachungsroutine, da die zweite Überwachungsroutine nur dann aktiv sein kann, für eine bestimmte Zeit, wenn diese durch die erste Überwachungsroutine aktiviert worden ist, wobei die erste Überwachungsroutine ständig aktiv sein kann.
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Durch die Sensoreinrichtung kann eine bestimmte Art einer Bewegung, wobei bei der Vorbestimmung aus einer Vielzahl von möglichen Bewegungen gewählt werden kann, erkannt werden, vorteilhaft durch einen Algorithmus unter geringem Leistungsaufwand aus Sensordaten, die auch unter geringer Leistung erzeugt werden können.
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Auf diese Weise kann ein Aufwand für eine Datenerkennung der Bewegung, etwa aus einem Lernprozess, gegenüber Vorrichtungen, die offline-Trainingsschritte brauchen, verringert werden. Der von der Sensoreinrichtung und/oder Auswerteeinrichtung genutzte Algorithmus kann beispielsweise ausschließlich auf detektierten Daten von der Sensoreinrichtung basieren und diese nutzen, und hohe Genauigkeiten für die Erkennungsresultate erzielen während eine geringe Leistung und wenig Speicher genutzt werden braucht, wenn die elektronische Einrichtung genutzt wird, wobei bei einer Funktion der elektronischen Einrichtung der Algorithmus im Hintergrund ablaufen kann. Anstatt eines Neustarts kann jede erdenkliche Aktion, die die elektronische Einrichtung durchführen kann, durchgeführt werden, etwa auch auslösend für eine drahtlos verbundene Einrichtung, etwa ein Mobiltelefon.
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Durch eine derartige Vorgabe und Erkennung einer Bewegungsgeste, etwa einem ersten und/oder zweiten Bewegungsverlauf, kann ein Betrieb in einer geringen Bandbreite der Sensoreinrichtung und/oder der Auswerteeinrichtung unter einem geringen Leistungsverbrauch erfolgen und ein Zweistufenerkennungsalgorithmus kann zugeschaltet werden nur falls die erste Anfangsgeste erkannt wird und ein vorbestimmtes Zeitkriterium erfüllt ist, wobei nach einer vorbestimmten Dauer der ersten Geste und/oder einer Pause dazwischen ein Modus höherer Bandbreite gestartet werden um die zweite Geste zu erkennen/überwachen um schließlich die Systemfunktion zu starten wenn die Vorgaben durch die Gesten und den Zeitverlauf erkannt werden.
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Die elektronische Einrichtung, in welcher ein solcher Algorithmus ablaufen kann, oder welche einen solchen Algorithmus an einer anderen Vorrichtung auslösen kann, sowie das System dieser anderen Vorrichtung kann einen MCU (Mikrokontroller) mit geringer Leistung aufweisen, einen integrierten MCU, einen smarten Sensor (intelligenten Sensor) mit einer integrierten Kontrolleinheit, einem sogenannten dedicated ASIC, alleinstehend oder integriert in einem Inertialsensor.
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Durch die Erfindung kann vorteilhaft eine höchstmögliche Genauigkeit gegeben sein, um eine vorgegebene Bewegung mit einer sehr geringen falsch-positiv Rate zu erkennen um diese an Standardnutzfällen anzuwenden, etwa wenn der Nutzer die elektronische Einrichtung trägt oder an sich angebracht hat. Der Algorithmus kann eine geringe falsch-negativ Rate aufweisen, wenn die Bewegungsgeste wie vorgegeben durchgeführt wird. Es kann eine geringe Leistung genutzt werden und eine geringe Speicherkapazität nötig sein oder beansprucht werden (z.B. basierend auf einem Beschleunigungssensor), betreffend nötige Charakteristika des Algorithmus und des gesamten Detektionssystems. Die Geste kann einfach genug sein, um auch für Nichtexperten verständlich zu sein, damit diese die Geste in einer erfolgreichen Art und Weise wiederholen/durchführen können.
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Erfindungsgemäß umfasst die elektronische Einrichtung eine Sensoreinrichtung, mit welcher ein erstes Bewegungsprofils und ein zweites Bewegungsprofil zumindest eines Teilbereichs der elektronischen Einrichtung erkennbar ist; eine Auswertungseinrichtung mit welcher ein Vergleichen des ersten Bewegungsprofils mit einem ersten vorbestimmten Bewegungsverlauf und des zweiten Bewegungsprofils mit einem zweiten vorbestimmten Bewegungsverlauf durchführbar ist und ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.
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Ein Systemreset kann aus einem Hardwarelevel heraus durch Nutzung des beschriebenen Algorithmus für elektronsiche Anwendergeräte (Konsumgeräte) erfolgen (beispielsweise sogenannter earbuds).
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Mittels des genannten Algorithmus können zahlreiche verschiedene Bewegungsgesten und/oder Kombinationen der Vorrichtung erkannt werden und für das Auslösen eines Resets bestimmt werden. So können beispielsweise zwei Typen von Bewegungen getauscht werden oder die gleiche Bewegung mit einer Pause dazwischen sein, oder es kann auch nur eine der verschiedenen Bewegungen genutzt werden. Die Bewegung kann für den Nutzer einfach verständlich und nachahmbar sein.
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Die Leistungsfähigkeit des Algorithmus kann von den Variablen des Algorithmus abhängen sowie von den bestimmten Schwellenwerten dieser. Die Beschleunigung kann kalibriert oder unkalibriert gemessen werden.
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Die dominante Achse zur Drehung- oder Rotationserkennung kann eine z-Achse sein, beispielsweise eine vertikale Achse relativ zum Boden, auf welchem der Nutzer steht. Für einen solchen Fall können multiple hardware Varianzen für unterschiedliche Positionen genutzt werden. Aus den Varianzen kann bei der Integration erkannt werden, welches die dominante Achse ist (welche Ausrichtung).
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Der Bewegungssensor (z. B. ein Inertialsensor) kann mit der z-Achse koordiniert sein. Die Funktionsweise der Erkennung der Bewegung durch den Algorithmus kann gegenüber nur einer Achse orientiert sein.
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Zur Verbesserung des Algorithmus können vorbestimmte Puffergrößen für eingehende Signale zu jeder Zeitsequenz genutzt werden um die dominante Achse zu finden, wobei die Abweichung (offset) im Signal berechnet und von der Funktion des Algorithmus entfernt/berücksichtigt werden soll.
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Die elektronische Einrichtung kann sich auch durch die in Verbindung mit dem Verfahren genannten Merkmale und dessen Vorteile auszeichnen und umgekehrt.
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Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms des Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung von Bewegungsprofilen für eine Resetroutine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten zum Erkennen einer Schüttelbewegung;
- 4 eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten zum Erkennen einer Rotationsbewegung;
- 5 eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten zur Kombination einer Erkennung der Rotation und Schüttelbewegung;
- 6 einen Schritt einer Verifizierung der Messung der Bewegungsverläufe.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms des Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Die Resetroutine als Systemfunktion kann mit einem Zweistufenalgorithmus detektiert und durchgeführt werden. Der erste Schritt des Erkennungsalgorithmus kann beispielsweise eine Erkennungsmethode umfassen, etwa einer einfachen Handbewegung, etwa eines Kippens eines Mobiltelefons. Auf diese Weise kann auch ein Ein-Schritt-Verfahren durchgeführt werden. Dieser Algorithmus kann ständig von einem Prozessor (CPU) ausgeführt werden, etwa wenn das Mobiltelefon in einem Aufwachmodus oder einem normalen Betriebsmodus ist.
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Ein Zwei-Schritt-Verfahren kann zwei Erkennungsschritte in einer Zeitfolge umfassen. Ein Beispiel ist ein Fingerabdruckverfahren an typischen Mobiltelefonen, wobei im ersten Schritt ein Algorithmus im Schlafmodus des Gerätes für Fingererkennung am Sensor erfolgt und wenn die Erkennung erfolgreich ist, kann das Telefon in den Aufwachmodus übergehen und den zweiten Erkennungsschritt für die Fingerabdrücke. Diese Idee kann generalisiert werden auf n-Schritt Algorithmen für verschiedene Anwendungen und Erkennungszwecke in CE-Vorrichtungen.
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Die Resetgestendetektion ist ein Zweistufenerkennungsalgorithmus und kann im zweiten Schritt nur nach erkannter erster Geste aktiviert werden und wenn ein bestimmtes Zeitkriterium für den ersten Schritt und/oder die Pause zwischen den Schritten erfüllt ist.
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Die Gestenerkennung ist eine Messung von Wahrscheinlichkeiten. Die Verteilung der Wahrscheinlichkeit der wahr-positiven Ereignisse (TP) und falsch-positiven Ereignisse können überlappen. Zur Erstellung eines nutzbaren Algorithmus, etwa durch Vorkenntnis oder komplexe Algorithmen oder hohe Bandbreiten, können diese Wahrscheinlichkeitsverteilungen ideal separiert werden, wobei ein Fehlerverhalten berücksichtigt werden kann, wonach beispielsweise die falsch positiven verringert werden können um dabei die Zahl der falsch-negative zu erhöhen oder vice-versa.
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Wird angenommen, das die erste Geste Di (erstes Bewegungsprofil und/oder erster Bewegungsverlauf) die falsch-positiv Wahrscheinlichkeit PP1 aufweist und das zweite Bewegungsprofil/zweiter Bewegungsverlauf die falsch-positiv Wahrscheinlichkeit PP2 aufweist, kann die falsch-positiv Wahrscheinlichkeit der beiden nachfolgenden Ereignisse gleich PP1 x PP2 sein, was geringer sein kann als die zwei Wahrscheinlichkeiten an sich, wodurch die Zweistufenerkennung in einer geringeren falsch-positiv-Rate resultiert. In beiden Stufen kann die Erkennungssensitivität angepasst werden, indem eine Erkennungsschwelle (Intensität des Signals zur Erkennung) nach Vorgabe oder Belieben angepasst werden kann. Es kann beispielsweise der Algorithmus derart gewählt sein, dass mit höherer Komplexität der Programmierung/Computerleistung und Genauigkeit der Erkennung im zweiten Schritt eine höhere wahr positiv Rate erzielbar ist.
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Zur Erstellung von Gesten (Bewegungsverläufen) welche zum Zweck der Erkennung einzigartig sind, etwa wenn diese mehr als einmal durchzuführen sind, kann zur Verringerung der falsch-positive Raten beitragen wenn diese zu normalen Anwendungsverläufen unterschiedlich sind. Die Vorteile des Zweistufenverfahrens ist, dass mehrere Bewegungsverläufe kombiniert werden können, um die Einzigartigkeit zu erhöhen, was auch robuster gegen Störungen oder Detektionsungenauigkeiten (Rauschen) sein kann. Des Weiteren kann die sogenannte trade-off accuracy/Leistungsverbrauch optimiert werden durch Veränderung der Tastrate (des Sensors) oder Anpassung anderer Systemparameter (des Algorithmus oder des Sensors), wie etwa der clock frequency (vorbestimmte Zeitspanne) zwischen den verschiedenen Phasen des Algorithmus.
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Als Eingangsdaten kann ein gemessenes Sensorsignal Di über eine Beschleunigung der Vorrichtung dienen. Mit einem Betrieb A1 unter geringer Bandbreite des Sensorbetriebs, beispielsweise von 25 Hz oder 50 Hz, kann im Schritt W1 eine Zeit gesetzt werden, über welche gewartet werden kann, ob innerhalb dieser Zeit das erste Bewegungsprofil ermittelt werden kann. Wenn im Schritt E1 dann ein Bewegungsprofil erkannt wird, kann geprüft werden, ob es dem ersten Bewegungsprofil nicht entspricht (tn1), und in diesem Fall die Beschleunigung erneut in Di gemessen werden, oder ob es dem ersten Bewegungsprofil entspricht (t), und in diesem Fall kann um eine weitere Zeitspanne (Pause Wi) gewartet werden. Wenn die Pause Wi nicht abgeschlossen ist (f), kann eine Beschleunigung Di erneut gemessen werden, und falls die Pause Wi abgeschlossen (t) ist, kann in einem Schritt W2 gewartet werden, ob das zweite Bewegungsprofil gemessen werden kann, was unter einem zweiten Prozess A2 mit einer höheren Bandbreite, etwa 100 Hz oder 200Hz, erfolgen kann. In einem weiteren Schritt E2 kann damit auch ein Algorithmus zum Erkennen des zweiten Bewegungsprofils in der Bewegungsgeste erfolgen und wenn das Erkennen des zweiten Bewegungsprofils nicht erfolgt (tn2) kann die Beschleunigung erneut in Di gemessen werden und die Erkennungschritte erneut erfolgen, oder wenn das zweite Bewegungsprofil erkannt werden kann (t) kann die Bedingung für den Systemreset R erkannt werden.
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2 zeigt eine schematische Darstellung von Bewegungsprofilen für eine Resetroutine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Die 2 zeigt eine mögliche Kombination eines ersten Bewegungsprofils P1 und eines zweiten Bewegungsprofils P2, welches nach Erkennung des ersten Bewegungsprofils diesem nachfolgen kann. Wenn der Nutzer das erste Bewegungsprofil mit der Bewegung der elektronischen Einrichtung nachführt kann nach dem Erkennen des ersten Bewegungsprofils als erster Bewegungsverlauf eine Übergangsphase T anschließen, in welcher die Bewegung der elektronischen Einrichtung nicht überwacht wird, und danach das zweite Bewegungsprofil durchgeführt und überwacht werden, wobei die Steuereinrichtung in Erwartung dieses zweiten Bewegungsprofils geschaltet sein kann. Die Übergangsphase T kann sich in Überwachung durch eine geringeren/langsameren oder keinen Bewegungsverlauf auszeichnen und beispielsweise 5 s oder 10 s oder eine andere Zeitspanne dauern.
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Das erste Bewegungsprofil P1 kann ein Schütteln entlang einer bestimmten Referenzgeraden sein, etwa mehrmals, oder einer Bewegung entlang einer bestimmten Achse oder nach einem bestimmten Muster, etwa als Unendlichkeitszeichen oder einer Ellipse oder andere Muster entsprechen.
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Als Beispiel für ein zweites Bewegungsprofil kann eine einfache, doppelte oder Mehrfachbewegung erfolgen oder in einer bestimmten Form oder Trajektorie.
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Dabei kann ein mehrmaliges Wiederholen das Bewegungsprofil (erstes und/oder zweites) die Bewegung von einer üblichen Anwendung, etwa beim Tragen oder Einstecken in eine Tasche oder ähnliches, eindeutig unterscheiden.
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Nach der 2 kann das erste Profil P1 einem Schütteln entlang einer vertikalen Achse entsprechen, etwa in einer vorgegebenen Zahl. In der Übergangsphase T kann die Sensoreinrichtung erkennen, dass keine oder nahezu keine Bewegung stattfindet, für eine vorbestimmte Zeitspanne T.
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Danach kann als zweites Profil P2 ein Kippen in einer vorbestimmten Zahl um eine Gerade erfolgen, was durch einen Algorithmus in der Steuereinrichtung erkannt werden kann. Lediglich wenn innerhalb der ersten und zweiten Toleranzen beide Profile den jeweiligen Verläufen zum Reset (oder der Systemfunktion) entsprechen, kann ein Reset (oder eine Systemfunktion) durchgeführt werden.
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Die Bewegungsverläufe können signifikante Bewegungen darstellen, die im normalen Gebrauch selten sein können, einfach vom Nutzer durchführbar sein können und der Übergang von erstem Profil zum zweiten Profil einfach verlaufen kann. Die Verläufe können unabhängig von einer Orientierung sein und eine Variation durch den Nutzer ist begrenzt. Es können Algorithmen in geringer Komplexität der Zeitdomäne genutzt werden um die Verläufe/Profile zu detektieren.
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Zwei anwendbare Algorithmen können dazu separat ablaufen und deterministisch sein und mit auf das Erreichen von Schwellenwerten ausgelegt sein, um einen weiteren Prozess oder eine Verifizierung auszulösen. Diese können dazu genutzt werden, die beiden Bewegungsverläufe (deren Vorliegen) zu identifizieren. Ein dritter Algorithmus kann implementiert werden die beiden Erkennungsvorgänge der beiden Bewegungsverläufe in einer Gesamtroutine zu kombinieren. Die beiden oder alle Algorithmen können separat entwickelt sein und unabhängig voneinander ablaufen.
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Die Hauptherausforderung für den Algorithmus liegt hierbei darin, dass das Verhalten des Nutzers beim Durchführen der Verläufe variieren kann. Dadurch kann eine Schwelle genutzt werden, um die wahre Erkennungsrate zu maximieren und die Falschraten zu minimieren, insbesondere für die Mehrheit der Nutzer zutreffend und davon ausreißende Werte größtenteils auch abzudecken.
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Die Algorithmen können orientierungsinvariant sein und die Abtastrate kann variabel sein, beispielsweise für einen Beschleunigungssensor 25Hz-200Hz. Der Algorithmus kann schwebend aktiv sein (im Hintergrund laufend als Standby-Routine) um Beschleunigungsdaten zu messen, wobei eine Messung in verschiedenen Einheiten erfolgen kann und in andere Einheiten konvertiert werden kann, bevor diese an eine Auswertungseinrichtung ausgegeben werden.
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3 zeigt eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten zum Erkennen einer Schüttelbewegung.
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Der erste Schritt des Resetvorgangs kann eine Erkennung der Schüttelbewegung sein.
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Es kann erkannt werden, dass eine bestimmte Beschleunigung mit Komponenten, etwa in x, y und z-Richtung vorliegen kann, welche über eine bestimmte Zeit gemessen werden können.
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Es kann dann die Schüttelbewegung und eine Pause über t Sekunden verbunden werden, welches unmittelbar nach der Schüttelbewegung erfolgen kann. Dabei können jeweils vorbestimmte Schwellenwerte genutzt werden, um den Algorithmus zu initialisieren oder im tatsächlichen Messverlauf, etwa um einen Referenzwert für die Messung zu erhalten. Des Weiteren kann ein oder mehrere iterative Schritte erfolgen.
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Zuerst kann eine Vorfilterung erfolgen: Rohdaten des Beschleunigungssensors AC (Ax, Ay, Az in Komponenten entlang x, y und z) können ermittelt werden und gefiltert werden, etwa mit Tiefpass LP oder Bandpass, vorteilhaft variabel. Dabei kann geringes Hintergrundrauschen vorhanden sein, etwa 120 µg/νHz.
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In weiterer Folge kann eine Magnitude und finite Differenzen berechnet werden, wobei für jeden ermittelten Beschleunigungsvektor C eine Schätzung/Näherung für die Magnitude der Beschleunigung ermittelt werden kann nach mf =Ax^2+Ay^2+Az^2 und rückwärtig eine finite Differenz als df=mf-m|f, wobei mlf der vorherige finite Magnitudenwert am Zeitpunkt ts-1/Abtastrate sein kann und im Schritt Cd ermittelt werden kann.
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Es können Prüfungen der Timer erfolgen. Dazu können zwei Prüfungen bei Durchführen der Algorithmen aktiv sein, etwa eine Ruhephase d1 (Pause) und ein Zeitzähler vom vorherigen erkannten Maximum (einer Bewegung, einer Amplitude der Bewegung oder einer anderen Messung, eine Beschleunigung oder weiteres) und es kann geprüft werden ob eine bestimmte Zeit zwischen zwei Maxima verstrichen ist oder nicht. Es kann ein konfigurierbarer Timer zwischen zwei detektierten Maxima genutzt werden, wobei zwei Maxima mit geringerer Geschwindigkeit oder geringerer Pause erkannt werden können, wobei ebenso auch die Ruhephase konfiguriert sein kann für die Prüfung ob es eine Ruheperiode gibt wenn die gezielte Zahl der Maxima erkannt wird.
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Es kann des Weiteren eine Filterung des Timervorgangs erfolgen. Ein konfigurierbarer Zeitfenster-Filter kann durch eine Abtastung oder durch Sequenzen (Zahl der Abtastereignisse) gesteuert oder durchgeführt werden, dabei kann eine Anzahl der Maxima in jedem Zeitfenster (vorbestimmtes) betrachtet werden. Es kann angenommen werden, dass in jedem Zeitfenster nur ein Maximum (des Schüttelns) relevant sein kann.
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Es kann ein schwellenbasiertes Detektieren von Maxima und eine Zählung erfolgen.
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Der Algorithmus zum Erkennen des Schüttelns kann auf der Erkennung eines oder mehrerer Maxima basieren und darauf, eine Zahl der Maxima, bis zum Erreichen der gewünschten Zahl nn1 der Schüttelmaxima, zu zählen.
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Der Beschleunigungswert zur Zeit t kann ein Maximum sein. Zuerst wenn es ein Maximum ist durch die Anwendung des finiten Differenzwertes und zweitens wenn die Beschleunigungsmagnitude einen Wert erreichen über der vorbestimmten Schwelle.
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Zur Bewegungserkennung kann diese auf einer Magnitude und vorbestimmter konfigurierbarer Schwelle basieren um die Ruheperiode nach der gewünschten Zahl der Maxima zu prüfen.
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Es können Zählungen von Maxima und Zeit erfolgen mit entsprechenden Zählern/Timern. Die Algorithmenparameter und Zähler können zu ursprünglich vorbestimmten Werten rückversetzt werden (reset) wenn eine gewisse Zeit abgelaufen ist und kein Schütteln erkannt wird.
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Durch einen Beschleunigungssensor kann eine Beschleunigung AC, etwa mit Vektorkoordinaten, ermittelt werden (x, y und z- Richtung). Danach können diese Vektorkomponenten gefiltert werden, etwa mit einem Tiefpassfilter LP. In weiterer Folge kann im Schritt C eine Berechnung der Magnituden der Bewegung erfolgen. In einem weiteren Schritt Cd kann dann ein Berechnen von finiten Differenzen zu den Komponenten erfolgen. Es kann des Weiteren geprüft werden, ob ein Maximum einer Pause (Dauer) vorliegt (Schritt d1), falls dies zutrifft (y), kann im Schritt hn geprüft werden, ob eine gewünschte Zahl von Maxima detektiert wurde, und falls ja (y), wird dadurch eine Schüttelbewegung Pi erkannt. Falls die gewünschte Zahl der Maxima nicht vorliegt (n), kann ein Reset R erfolgen und die Beschleunigung AC erneut ermittelt werden und die iterative Schleife (Filtern LP, Berechnen der Magnitude C, ...) erneut gestartet werden. Falls das Maximum für die Pause nicht vorliegt (n für d1) kann in d2 ermittelt werden, ob ein bestimmtes Maximum für eine Zeit zwischen zwei Maxima vorliegt. Falls dies zutrifft (y), kann im Schritt d8 ermittelt werden, ob eine gewünschte Zahl an Maxima vorliegt und keine Bewegung (aus dem Bewegungsprofil) detektiert wird. Wenn letzteres nicht zutrifft (n) kann ein Reset R erfolgen und erneut die Beschleunigung AC gemessen werden und die iterative Schleife neu gestartet werden. Falls die gewünschte Zahl der Maxima vorliegt und keine Bewegung zu detektieren ist (y), kann im Schritt d9 eine bestimmet Pausenzeit zur Betrachtung/Überwachung hinzugefügt werden und danach die Beschleunigung AC gemessen werden und die iterative Schleife neu gestartet werden.
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Falls der Schritt d2 nicht erfüllt ist, kann ein Zeitfilter (Filter für ein Zeitfenster) in d3 angewandt werden. Falls dieser nicht genutzt wird (n) kann eine bestimmte Zeit für das Vorliegen des Maximums zur Überwachung in d4 hinzugefügt werden und die Beschleunigung AC erneut gemessen werden) und die iterative Schleife neu gestartet werden. Falls d3 vorliegt (y), kann in d6 eine Detektion der Maxima durchgeführt werden. Wird kein Maximum erkannt (n), kann eine bestimmte Zeit für das Vorliegen des Maximums zur Überwachung in d7 hinzugefügt werden und danach die Beschleunigung AC erneut gemessen werden und die iterative Schleife neu gestartet werden. Falls die Erkennung des Maximums im Schritt d6 vorliegt (y), kann im Schritt d5 eine Anzahl der Maxima akkumuliert werden und ein Reset der Parameter zu deren anfänglichen Werten erfolgen und danach die Beschleunigung AC erneut gemessen werden und die iterative Schleife neu gestartet werden.
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4 zeigt eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten zum Erkennen einer Rotationsbewegu ng.
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Ein konsekutiver Rotationsverlauf der Vorrichtung um eine bestimmte Achse kann zu einem Beschleunigungssignal führen, welches Charakteristika eines Überstreichens eines Nullwertes haben kann und dabei ähnliche Maxima mit verschiedenen Vorzeichen relativ zum Nullpunkt haben kann, vorteilhaft in einem gleichen Zeitrang, wenn die Vorrichtung um die Achse gedreht oder bewegt wird. Ähnlich zum Verlauf der 3 können Messungen der Beschleunigung, Filterschritt und finite Differenzen ermittelt und genutzt werden, vorteilhaft in einem iterativen Algorithmus. Es kann ein Vorfiltern erfolgen, wobei ähnlich zur 3 die Rohdaten der gemessenen Beschleunigung AC in einem Tiefpass (oder Bandpass) LP gefiltert werden können.
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Ein Achse kann als eine dominante Achse (welche wählbar sein kann) betrachtet werden, wobei die Bewegung der Vorrichtung (oder Rotation dieser) relativ zu dieser Achse betrachtet werden kann (Schritt g1). Nach der Wahl der dominanten Achse können finite Differenzen im Schritt Cd ermittelt werden, wobei dzf = zf - zlf, wobei zf als Quadrat der Beschleunigung oder Auslenkung nach z (dominante Achse) und rückwärtig eine finite Differenz als dzf mit zlf der vorherige finite Magnitudenwert am Zeitpunkt ts-1/Abtastrate sein kann.
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Es kann ermittelt werden, ob eine maximale Zeit von der letzten (unmittelbaren) Umkehr der Bewegung im Bewegungsverlauf erreicht (verstrichen) ist (Schritt g2). Falls dies zutrifft, kann ein Reset R erfolgen und die Beschleunigung AC erneut gemessen werden und die iterative Schleife neu gestartet werden. Falls g2 nicht zutrifft, kann ein Zeitfiltern (Zeitfenster) ähnlich zur 3 im Schritt g3 erfolgen. Die Erkennung der Maxima kann erfolgen, wenn die Zeitspanne des Zeitfensters verstrichen ist. Wenn g3 nicht zutrifft, kann nach dem Schritt g3 eine bestimmte Zeit Δ t zur Überwachung hinzugefügt werden und die Beschleunigung AC erneut gemessen werden und die iterative Schleife neu gestartet werden. Falls der Schritt g3 zutrifft (y) kann eine Detektion des Maximums im Schritt g4 erfolgen. Wird in g4 kein Maximum erkannt, kann nach dem Schritt g41 eine bestimmte Zeit zur Überwachung hinzugefügt werden und die Beschleunigung AC erneut gemessen werden und die iterative Schleife neu gestartet werden. Wenn g4 zutrifft und ein Maximum erkannt wird, kann im Schritt g42 ermittelt werden, ob das erkannte Maximum (relativ zur dominanten Achse und hinsichtlich der Koordinaten des Vektors) ein gleiches Vorzeichen hat wie ein vorher erkanntes oder bekanntes Maximum. Falls dies zutrifft, kann im Schritt g5 ermittelt werden, ob dieses Maximum signifikant ist, also eine vorbestimmte Schwelle überschreitet. Falls dies zutrifft, kann im Schritt g6 ein Update (Ersetzen) des letzten Maximums erfolgen. Danach kann nach dem Schritt g6 die Beschleunigung AC erneut gemessen werden und die iterative Schleife neu gestartet werden. Falls der Schritt g42 nicht zutrifft, kann ermittelt werden, ob der vorherige Wert des Maximums und der Wert des jetzigen Maximums größer ist als eine vorbestimmte Schwelle (Schritt g7). Falls die Vorzeichen der Maxima entgegengesetzt sind, kann ein Maximum und ein Minimum vorhanden sein (g42). Falls die Vorzeichen also verschieden sind, kann eine neue Umkehr in der Bewegung erkannt werden (g8), wenn eine Summe der Werte (Amplituden, Beschleunigung oder anderer Parameter) des neuen Maximums und des alten Maximums (Extremwerts) einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt (g7).
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Falls dies zutrifft, kann im Schritt g8 eine Zahl der Rotationen (Drehungen) zu den bisher gezählten oder bekannten Drehungen addiert werden und einen Resetzeit gesetzt werden. Im nächsten Schritt g11 kann erkannt werden, ob die Zahl der Drehungen (Rotationen) dem gewünschten Wert entspricht und falls dies zutrifft, eine Rotationsbewegung im Schritt f erkannt werden. Falls der Schritt g7 nicht zutrifft, kann im Schritt g9 ermittelt werden, ob das Maximum signifikant (größer als ein bestimmter Vorgabewert) ist. Falls nicht kann die Beschleunigung AC erneut gemessen werden und die iterative Schleife neu gestartet werden. Falls doch, kann im Schritt g10 das zuletzt ermittelte Maximum gesetzt werden und eine zusätzliche Zeit zur Überwachung addiert werden und die Beschleunigung AC erneut gemessen werden und die iterative Schleife neu gestartet werden.
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Das Überprüfen der Zeitspannen kann derart erfolgen, dass betrachtet wird, welche Zeit zwischen zwei nachfolgenden Kehrtwenden oder Drehungen verstrichen ist, wodurch Drehungen und Maxima mit geringer Geschwindigkeit und kleinen Pausen dazwischen erkennbar sind. Das Maximum kann für den Erkennungsalgorithmus auch durch ein Minimum ersetzt werden und es können zum Erkennen auch die finiten Differenzen genutzt werde, wobei Maxima (oder Minima) entgegengesetzter Vorzeichen erkennbar sind.
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Bei einer Kehrtwende der Bewegung (Hälfte der kompletten Drehung oder Rotation) kann diese erkannt werden, wenn eine Summe des Absolutwertes der Beschleunigung(en) des gerade gemessenen Maximums und des vorherigen Maximums mit entgegengesetzten Vorzeichen über einer vorbestimmten Schwelle liegt (signifikantes Maximum). Die Zahl der Kehrtwenden kann dann summiert und gezählt werden.
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Es können Zähler und Akkumulierungen für Zeit- und Maximazähler vorhanden sein und genutzt werden. Die Parameter des Algorithmus und der Zähler können auf vorbestimme Anfangswerte zurückgesetzt werden, wenn eine gewisse Zeit abläuft (time out) und kein Drehereignis erkannt wird. Die Computeranalyse der gesammelten Daten ergibt, dass der Zeitfilter und die Fensterlänge die geringere Sensitivität in der Detektion der Drehung aufweist als in der Schüttelbewegung. Die relative Änderung des absoluten Wertes des derzeitigen Maximums gegenüber dem vorherigen Maximum an der Az Achse mit einer vorbestimmten Schwelle vergleichbar ist und die Abweichung im Signal nicht consequent ist. Ähnlich kann die Abtastrate für den Drehalgorithmus konfiguriert werden.
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5 zeigt eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten zur Kombination einer Erkennung der Rotation und Schüttelbewegung.
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Ein dritter Algorithmus kann eine Erkennung der Schüttelbewegung der Vorrichtung, etwa zu einer Schüttelbewegungsanzahl n1, eine Erkennung einer Pause, und eine Dreh- oder Rotationsbewegung der Vorrichtung in einer bestimmten Anzahl n2, was jeweils oder insgesamt als eine logische Sequenz erfolgen kann, kombinieren. Anfangs kann eine Beschleunigung AC (wiederum als Vektor) gemessen werden. Falls die Schüttelbewegung und eine nachfolgende Pause erkannt werden können (Schritt m1), kann der Algorithmus eine zweite Stufe des Detektierens starten (beispielsweise eine Detektion der Rotation). Dazu kann es einen konfigurierbaren Timer geben, welcher eine maximale Zeit vorgeben kann, in welcher eine Rotation (oder andere Drehbewegung) erkannt werden kann (Schritt t1). Falls diese maximale Zeit verstrichen ist, kann eine Reset R erfolgen und die Beschleunigung erneut gemessen werden und die erste Stufe der Detektion erneut erfolgen. Falls die Rotation nicht erkannt wird (n), können die genutzten Werte des Algorithmus mit vorgegebenen Werten initialisiert werden (mit vorgegebenen Werten).
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Falls im Schritt m1 die Schüttelbewegung und die nachfolgende Pause nicht erkannt werden (n) kann eine Erkennung der Schüttelbewegung weiter erfolgen, etwa als stand-.by-Verfahren, wobei dazu auch iterativ oder in bestimmten Abständen oder einmalig die Beschleunigung AC gemessen werden kann (Schritt AS). Falls im Schritt t1 die maximal erlaubte Zeit noch nicht verstrichen ist kann solange die Detektion der Rotations- oder Drehbewegung erfolgen (AR). Wenn im Schritt m2 dann die Rotation (oder Drehung) nach einer Vorgabe erkannt wird (y) kann im Schritt m3 ein Systemreset (Bedingungen dafür) identifiziert werden und der Systemreset durchgeführt werden. Falls im Schritt m2 keine Rotation erkannt wird, kann eine bestimmte Zeit zur Detektion hinzugefügt werden (Schritt m21) und die Erkennungsschleife erneut gestartet werden, insbesondere mit einer erneuten Messung der Beschleunigung AC sowie nachfolgender Schritte. Bei einem Reset R können alle Parameter im Algorithmus gelöscht oder auf einen Vorgabewert gesetzt werden, ebenso in allen vorherigen Figuren.
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6 zeigt einen Schritt einer Verifizierung der Messung und eine Integration.
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Eine C-Programmierung-basierte (embedded floating point C) Steuerung kann einen Mikrokontroller darstellen und den Zielhardware-Prototyp steuern (etwa einen Inertialsensor mit geringer Leistung), welcher an einem Ziel befestigt werden kann, etwa einem Ohrsensor (earbud).
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Eine Itegrations-Design Architektur kann gemäß der 6 gegeben sein oder es kann eine Power Management Unit (PMU) für eine Integration genutzt werden
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Ein Host H kann einen Sensor einschalten ES und einen Bericht oder Daten empfangen RE, beispielsweise von einer Vorrichtung mit einer virtuellen Resetgestenoption, etwa mit vorliegende Resetgeste (konnte erkannt werden) VR. Die Vorrichtung kann dabei einen Reset-erkennungsalgorithmus RA aufweisen, welcher eine Beschleunigungsmessung AC empfangen kann. Des Weiteren kann ein Startgeber/Trigger TR (etwa ein Trigger-Sensor) auf die Vorrichtung VR einwirken.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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