TWI497098B - 估測使用者移動距離的方法及穿戴式距離估測裝置 - Google Patents

Description

估測使用者移動距離的方法及穿戴式距離估測裝置

本發明是有關於一種估測方法及估測裝置，特別是指一種估測使用者移動距離的方法及穿戴式距離估測裝置。

2014渣打國際馬拉松，聚集了三萬多人從總統府前起跑，2014高雄國際馬拉松亦吸引了三萬五千人共襄盛舉。參加馬拉松的人口逐年增高，在政府的大力推廣，配合各式公共設式的建設完成，慢跑已經為成全民運動。

穿戴式裝置，如導航手錶，亦成為這一波熱潮中相關產品的新寵兒。穿戴式裝置可以即時接收並提供資訊給使用者的便利特性，引起了使用者的購買的欲望，雖然還不到人手一隻的情況，但由今年CES看來，各大廠，如Intel、高通，傾力推出穿戴式裝置，可以預見2014年會是穿戴式裝置的一年。然而，穿戴式裝置大多必須輕薄，因為要穿戴在身上，體積亦不能太大以免影響一般日常生活上的方便性，因此大多沒有太大容量的電池。以導 航手錶來說，一旦開啟導航功能，待機時間幾乎只剩幾小時，主要是因為GPS定位單元非常的耗電。目前的解決方案有減少GPS定位單元開啟的時間，如本來十秒鐘有十筆GPS定位資料，即每一秒產生一個定位點，減少為每二秒產生一個定位點，藉此達到省電的效果，但也因此本來的十個定位點減少為五個，雖然節省了電力，卻也因為解析度降低，使得估算出來的路徑長度變得不夠準確。

因此，本發明之第一目的，即在提供一種減少電力的消耗但又能準確估算路徑長度的估測使用者移動距離的方法。

因此，本發明之第二目的，即在提供一種減少電力的消耗但又能準確估算路徑長度的穿戴式距離估測裝置。

於是，本發明估測使用者移動距離的方法，適用於一穿戴在一移動的使用者上之穿戴式距離估測裝置，該估測裝置包含一加速度感測器、一定位單元、及一電連接該加速度感測器與該定位單元的處理器，該定位單元回應於一週期性的控制信號，在一起動(activated)狀態與一非起動(inactivated)狀態之間操作，該方法包含下列步驟：

(A)該加速度感測器感測該使用者的步頻。

(B)於該控制信號的每一週期(each cycle period)的責任週期(duty cycle)期間，操作在該啟動狀態的該定位單元產生該使用者的定位資訊。

(C)於該控制信號的每一週期，該處理器在責任週期期間，根據步驟(B)所產生的定位資訊估算該使用者的一第一位移，並且在非責任週期期間，根據步驟(A)所感測到的一目前步頻、該使用者的一參考步距以及該非責任週期所持續的時間，估算該使用者的一第二位移。

(D)於該使用者的移動期間，該處理器加總步驟(C)所估算的第一位移與第二位移，以獲得該使用者的移動距離。

於是，本發明穿戴式距離估測裝置，包含一殼體、一加速度感測器、一定位單元，及一處理器。

該殼體用於穿戴在一使用者身上。

該加速度感測器設置於該殼體中，並用以感測該使用者的步頻。

該定位單元設置於該殼體中，根據一週期性的控制信號，可在一起動(activated)狀態與一非起動(inactivated)狀態之間操作，該定位單元操作在一啟動狀態時，產生該使用者的定位資訊，該定位單元於該控制信號的責任週期期間，是操作在該啟動狀態。

該處理器設置於該殼體中，產生該控制信號，並電連接該加速度感測器以便接收該加速度感測器所感測到的步頻，而且電連接該定位單元以便將該控制信號輸出至該定位單元及接收來自該定位單元的定位資訊。

其中，於該控制信號的每一週期，在該責任週期期間，該定位單元是操作在該啟動狀態，該處理器根據 該定位資訊估算該使用者的一第一位移，而在非責任週期期間，該處理器根據來自該加速度感測器一目前步頻、該使用者的一參考步距及該非責任週期所持續的時間，估算該使用者的一第二位移，且該處理器加總在該使用者移動期間所估算之多個第一位移與多個第二位移，以獲得該使用者的移動距離。

本發明之功效在於：利用週期性的控制訊號，在責任週期期間使該定位單元產生使用者的定位資訊，而估算一第一位移，在非責任週期期間，根據該加速度感測器估算一第二位移。繼而根據該第一位移及該第二位移計算使用者的移動距離。

1‧‧‧穿戴式距離估測裝置

100~106‧‧‧步驟

2‧‧‧加速度感測器

3‧‧‧定位單元

4‧‧‧處理器

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一功能方塊圖，說明本發明穿戴式距離估測裝置之一較佳實施例；圖2是一流程圖，說明本發明估測使用者移動距離的方法之較佳實施例；及圖3是一示意圖，說明本發明較佳實施例中使用者的移動期間歷經三個週期。

參閱圖1與圖2，本發明估測使用者移動距離的方法之較佳實施例，適用於一穿戴在一移動的使用者上 之穿戴式距離估測裝置1。該估測裝置1包含一殼體(圖未示)、一加速度感測器2、一定位單元3，及一處理器4。

該殼體用於穿戴在一移動的使用者身上。

該加速度感測器2設置於該殼體中，利用使用者移動時所產生加速度的變化，以感測該使用者的步頻。

該定位單元3設置於該殼體中，根據一週期性的控制信號，可在一起動(activated)狀態與一非起動(inactivated)狀態之間操作，該定位單元3操作在一啟動狀態時，用於產生相關於該使用者的定位資訊，該定位單元3於該控制信號的責任週期期間，是操作在該啟動狀態。在本較佳實施例中，該定位單元3為一GPS定位單元，接收衛星訊號而產生定位資訊。

該處理器4設置於該殼體中，產生該控制信號，並電連接該加速度感測器2以便接收該加速度感測器2所感測到的步頻，而且電連接該定位單元3以便將該控制信號輸出至該定位單元3及接收來自該定位單元3的定位資訊，該定位資訊包括對應多個定位點之資料。

其中，於該控制信號的每一週期，在該責任週期期間，該定位單元3是操作在該啟動狀態，該處理器4根據該定位資訊估算該使用者的一第一位移，而在非責任週期期間，該處理器4根據來自該加速度感測器2的一目前步頻、該使用者的一參考步距及該非責任週期所持續的時間，估算該使用者的一第二位移，且該處理器4加總在該使用者移動期間所估算之多個第一位移與多個第二位 移，以獲得該使用者的移動距離。除此之外，該處理器4根據在該控制信號的每一週期期間所獲得的該等定位點及該等定位點中最後二者所定義出的方向，配合該第二位移以估測該使用者在該控制信號的每一週期期間的移動軌跡。

而在估算該第二位移時所使用的使用者的參考步距，是該處理器4根據一預定時間，及該加速度感測器2感測使用者在該預定時間所移動的距離及步頻而獲得。

值得一提的是，在本較佳實施例中，當使用者的步頻穩定時，該處理器4降低該控制信號的佔空比。當使用者的步頻穩定時，表示使用者不容易有速度及軌跡的改變，因此，該處理器4減少該責任週期相對於該非責任週期的比例，使該定位單元3在該啟動狀態的時間縮短，由於該加速度感測器2所消耗的電力較該定位單元3少，因此而可以達到省電的效果。

以下配合本發明估測使用者移動距離的方法，進一步說明上述元件之間的互動關係。

在步驟100，該加速度感測器2感測使用者移動一預定時間時的步頻。然後，在步驟101，該處理器4根據步驟100所感測之步頻與使用者在該預定時間所移動的距離，獲得該使用者的參考步距。在本較佳實施例中，該穿戴式距離估測裝置1具有一校正模式，使用者在使用於跑步之前，先切換至該校正模式，此時該定位單元3與該加速度感測器2同時開啟，當該處理器4由該定位單元3 的定位資料確認使用者已經在如1分鐘之預定時間移動如36公尺，此時若加速度感測器2所感測到使用者的步頻為60spm(steps per minute)，據此該處理器4可以換算出該使用者的參考步距為60cm。

接著，在步驟102，該加速度感測器2連續感測該使用者的步頻。在此步驟102中，使用者將該穿戴式距離估測裝置1切換至一運動模式，並開始運動，使用者的步頻被該加速度感測器2感測並傳送至該處理器4。

然後，在步驟103，於該控制信號的每一週期(each cycle period)的責任週期(duty cycle)期間，操作在該啟動狀態的該定位單元3產生該使用者的定位資訊，該定位資訊包括多個定位點之資料。此時，由處理器4所產生的控制信號操作該定位單元3取得該使用者所在位置的定位資訊，且定位資訊中定位點之資料被傳送至該處理器4。

接著，在步驟104，於該控制信號的每一週期，該處理器4在責任週期期間，根據步驟103所產生的定位資訊估算該使用者的一第一位移，並且在非責任週期期間，根據步驟102所感測到的一目前步頻、該使用者的一參考步距及該非責任週期所持續的時間，估算該使用者的一第二位移。舉例來說，在責任週期期間，該處理器4接收到的定位資訊對應五個定位點，依序計算第一個定位點和第二個定位點之間的距離、第二個定位點和第三個定位點之間的距離...，共可得到四個距離，由該四個距離可 以得到該第一位移為250cm，而在步驟101可知在本較佳實施例中，使用者的參考步距為60cm，若該非責任週期所持續的時間的長度為1秒，且該加速度感測器2感測到的目前步頻為60spm，則可得到該第二位移為60cm。

然後，在步驟105，於該使用者的移動期間，該處理器4加總步驟104所估算的第一位移與第二位移，以獲得該使用者的移動距離。在本較佳實施例中，每一週期使用者的移動距離為該第一位移與第二位移的和，以步驟104的第一位移及第二位移為例，該週期的移動距離即為310cm。經由計算每一週期各別的第一位移與第二位移再將之加總，即可得到使用者在移動期間內所移動的距離。參閱圖3，舉例來說，若使用者的移動期間歷經三個週期(例如圖中所示的週期1、週期2及週期3)，每一週期的第一位移(對應於各週期中的責任週期)與第二位移(對應於各週期中的非責任週期)各別為200cm、50cm；210cm、60cm；200cm、40cm，則在這段移動期間內，使用者共移動了7.6公尺。

除此之外，在步驟106，於該使用者的移動期間，該處理器4還可根據該等定位點及步驟104的第二位移估測該使用者在該控制信號的每一非責任週期內的移動軌跡。此時，該處理器4根據該等定位點中最後二者所定義出的方向，配合該第二位移以估測該使用者在該控制信號的每一非責任週期內的移動軌跡。

在本較佳實施例中，該加速度感測器2感測使 用者的步頻，使得即使在非責任週期期間，該定位單元3處於非起動狀態，亦能利用該加速度感測器2感測到的一目前步頻、一參考步距，及該非責任週期所持續的時間長度，而估測出使用者的移動距離，相較於現有降低定位單元3取樣解析度的方式，不但保持了應有的解析度，亦由於加速度感測器2消耗的電力較定位單元3少，而達到省電的效果。

綜上所述，本發明利用處理器4產生一週期性的控制訊號，使該定位單元3在責任週期期間產生使用者的定位資訊而估算一第一位移，配合在非責任週期期間，該加速度感測器2所感測到的一目前步頻、一參考步距，及該非責任週期所持續的時間長度，估算該使用者的一第二位移，進而加總以得到使用者的移動距離，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

100~106‧‧‧步驟

Claims (9)

1. 一種估測使用者移動距離的方法，適用於一穿戴在一移動的使用者上之穿戴式距離估測裝置，該估測裝置包含一加速度感測器、一定位單元、及一電連接該加速度感測器與該定位單元的處理器，該定位單元回應於一週期性的控制信號，在一起動狀態與一非起動狀態之間操作，該方法包含下列步驟：(A)該加速度感測器感測該使用者的步頻；(B)於該控制信號的每一週期的責任週期期間，操作在該啟動狀態的該定位單元產生該使用者的定位資訊；(C)於該控制信號的每一週期，該處理器在責任週期期間，根據步驟(B)所產生的定位資訊估算該使用者的一第一位移，並且在非責任週期期間，根據步驟(A)所感測到的一目前步頻、該使用者的一參考步距及該非責任週期所持續的時間，估算該使用者的一第二位移；及(D)於該使用者的移動期間，該處理器加總步驟(C)所估算的第一位移與第二位移，以獲得該使用者的移動距離。
2. 如請求項1所述的估測使用者移動距離的方法，其中，在該步驟(A)前還包含下列步驟：(E)該加速度感測器感測使用者移動一預定時間的步頻； (F)該處理器根據步驟(E)所感測之步頻與該使用者在該預定時間所移動的距離，獲得該使用者的參考步距。
3. 如請求項1所述的估測使用者移動距離的方法，其中，步驟(B)中的定位資訊包括多個定位點之資料，在該步驟(D)之後還有一步驟(G)，於該使用者的移動期間，該處理器還根據該等定位點及步驟(C)所估算的第二位移估測該使用者在該控制信號的非責任週期內的移動軌跡。
4. 如請求項3所述的估測使用者移動距離的方法，其中，在步驟(G)該處理器根據該等定位點中最後二者所定義出的方向，配合該第二位移以估測該使用者在該控制信號的非責任週期內的移動軌跡。
5. 一種穿戴式距離估測裝置，包含：一殼體，用於穿戴在一使用者身上；一加速度感測器，設置於該殼體中，並用以感測該使用者的步頻；一定位單元，設置於該殼體中，根據一週期性的控制信號，可在一起動狀態與一非起動狀態之間操作，該定位單元操作在一啟動狀態時，用於產生該使用者的定位資訊，該定位單元於該控制信號的責任週期期間，是操作在該啟動狀態；及一處理器，設置於該殼體中，產生該控制信號，並電連接該加速度感測器以便接收該加速度感測器所感 測到的步頻，而且電連接該定位單元以便將該控制信號輸出至該定位單元及接收來自該定位單元的定位資訊；其中，於該控制信號的每一週期，在該責任週期期間，該定位單元是操作在該啟動狀態，該處理器根據該定位資訊估算該使用者的一第一位移，而在非責任週期期間，該處理器根據來自該加速度感測器一目前步頻、該使用者的一參考步距及該非責任週期所持續的時間，估算該使用者的一第二位移，且該處理器加總在該使用者移動期間所估算之多個第一位移與多個第二位移，以獲得該使用者的移動距離。
6. 如請求項5所述的穿戴式距離估測裝置，其中，該處理器還根據一預定時間，及該加速度感測器感測使用者在該預定時間所移動的距離及步頻，以獲得該使用者的參考步距。
7. 如請求項5所述的穿戴式距離估測裝置，其中，該定位資訊包括多個定位點之資料，於該使用者的移動期間，該處理器還根據在該控制信號的每一週期期間所獲得的該等定位點及所估算的第二位移，估測該使用者在該控制信號的非責任週期期間的移動軌跡。
8. 如請求項7所述的穿戴式距離估測裝置，其中，該處理器根據該等定位點中最後二者所定義出的方向，配合該第二位移以估測該使用者在該控制信號的非責任週期期間的移動軌跡。
9. 如請求項5所述的穿戴式距離估測裝置，其中，該定位資訊包括對應多個定位點之資料，當該使用者的步頻穩定時，該處理器降低該控制信號的佔空比。