本發(fā)明涉及傳感器信息采樣領(lǐng)域，尤其涉及一種可穿戴設(shè)備及其信息采樣方法。

背景技術(shù)：

可穿戴設(shè)備即直接穿在身上，或是整合到用戶的衣服或者配件的一種便攜式設(shè)備?？纱┐髟O(shè)備不僅僅市一中硬件設(shè)備，更是通過軟件支持以及數(shù)據(jù)交互、云端交互來實現(xiàn)強(qiáng)大的功能，利用傳感器來采樣信號，實現(xiàn)我們需求的功能，對我們的生活、感知帶來很大的轉(zhuǎn)變。

目前的可穿戴設(shè)備基本上都只用了一個加速度、一個磁力計和一個陀螺儀，利用這些傳感器通過一些算法來計算步數(shù)、熱量、方位等。一般做法是將數(shù)據(jù)采集，對數(shù)據(jù)做一些數(shù)據(jù)上的處理，之后就送給上層做進(jìn)一步運算，這在一定程度上能夠提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。然而現(xiàn)有的設(shè)計方案為了保證測量范圍足夠大，設(shè)備上的傳感器的量程設(shè)置的都比較大，導(dǎo)致測量精度相對較低，進(jìn)一步說，通過這些設(shè)備獲得原始數(shù)據(jù)本身就有很大的差別，所以在采樣數(shù)據(jù)的時候用什么算法，獲得的數(shù)據(jù)都不是最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，比如卡路里的計算，在室內(nèi)的話，需要使用加速度傳感器，如果加速度傳感器精度較低，最后計算得到的卡路里就會有比較大的偏差。

公開號為cn201180019724的中國專利動態(tài)傳感器選擇，公開了一種用于使用動態(tài)量程來感測現(xiàn)象的設(shè)備，包括：感測元件，其配置成使用第一量程來測量所述現(xiàn)象并提供所述現(xiàn)象的值的模擬指示；模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)，其耦合至感測元件并且配置成將模擬指示轉(zhuǎn)換為數(shù)字指示；以及處理器，其耦合至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)和所述感測元件并且配置成分析所述數(shù)字指示以確定所述感測元件的第二量程以及使所述感測元件從所述第一量程改變至所述第二量程以測量所述現(xiàn)象，所述第一量程不同于所述第二量程。然而雖然目前的傳感器可以設(shè)置多個量程，但一個傳感器使用時只能選擇其中的一種。對于一個傳感器，其模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度是一定的，所以量程越大，采樣的精度就會越低。

綜上所述，需要提出一種可穿戴設(shè)備的信息采樣方法及系統(tǒng)來就解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題目的在于提供一種可穿戴設(shè)備及其信息采樣方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)可穿戴設(shè)備的傳感器采樣原始數(shù)據(jù)有較大偏差，測量精度相對較低以及保證功耗不會增加的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種可穿戴設(shè)備的信息采樣方法，包括步驟：

s1：獲取被采樣信息的信息值；

s2：計算分析被采樣信息的信息值所屬傳感器的量程范圍；

s3：根據(jù)被采樣信息的信息值所屬傳感器的量程范圍，選擇該量程范圍所對應(yīng)的傳感器。

所述計算分析被采樣信息的信息值所屬傳感器的量程范圍包括：

接收第一預(yù)設(shè)時間段的信息采樣；

判斷該第一預(yù)設(shè)時間段采樣信息的信息值是否保持在閾值內(nèi)；

若是，確定該閾值所對應(yīng)的所屬傳感器的量程范圍。

所述信息采樣方法還包括：

所述采樣信息的信息值達(dá)到閥值時，打開所述閥值對應(yīng)相鄰量程的兩個傳感器；

通過第二預(yù)設(shè)時間段的信息采樣，確定在該第二預(yù)設(shè)時間段的信息值超過較小量程的比例，若該比例超過預(yù)設(shè)比例，則使用大量程傳感器，關(guān)閉小量程傳感器，否則使用小量程傳感器，關(guān)閉大量程傳感器。

該信息采樣方法還包括：

根據(jù)采樣信息的信息值選擇對應(yīng)的采樣頻率；

根據(jù)所選擇的傳感器以及選擇的對應(yīng)的采樣頻率采集被采樣信息的信息值。

所述采樣頻率隨著傳感器的量程的增大而增大，隨著所述傳感器的量程的減小而減小。

所述傳感器為加速度傳感器、磁力傳感器、壓力傳感器、電流傳感器、光敏傳感器、壓敏傳感器、速度傳感器或者溫度傳感器。

一種可穿戴設(shè)備，其包括：

多個不同量程的同一類傳感器；

信息獲取模塊：用于獲取被采樣信息的信息值；

計算分析模塊：用于計算分析被采樣信息的信息值所屬傳感器的量程范圍；

量程選擇模塊：用于根據(jù)被采樣信息的信息值所屬傳感器的量程范圍，選擇該量程范圍所對應(yīng)的傳感器；

采樣頻率模塊：用于根據(jù)所選擇的傳感器選擇對應(yīng)的采樣頻率；

信息采樣模塊：用于根據(jù)所選擇的傳感器以及選擇的對應(yīng)的采樣頻率采集被采樣的信息值。

所述計算分析模塊包括：

接收模塊：用于接收第一預(yù)設(shè)時間段的信息采樣；

判斷模塊：用于判斷該第一預(yù)設(shè)時間段采樣的信息值是否保持在閾值內(nèi)。

采樣頻率模塊包括：

采樣電路，所述采樣電路的采樣頻率隨著傳感器的量程的增大而增大，隨著所述傳感器的量程的減小而減小。

進(jìn)一步所述信息獲取模塊獲取的采樣信息的信息值達(dá)到閥值時，量程選擇模塊打開所述閥值對應(yīng)相鄰量程的兩個傳感器；

所述可穿戴設(shè)備通過第二預(yù)設(shè)時間段的信息采樣，確定在該第二預(yù)設(shè)時間段的信息值超過較小量程的比例，若該比例超過預(yù)設(shè)比例，則量程選擇模塊選擇大量程傳感器，關(guān)閉小量程傳感器，否則量程選擇模塊選擇小量程傳感器，關(guān)閉大量程傳感器。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)單傳感器的基礎(chǔ)上增配冗余傳感器，將這些傳感器根據(jù)不同的需求設(shè)置成不同的精度和量程，通過特定的算法判斷并選擇合適的傳感器，將不適合的傳感器暫時關(guān)閉，從原始數(shù)據(jù)來精確，獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，又保證了功耗不會增加。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種可穿戴設(shè)備的信息采樣方法流程圖一；

圖2為本發(fā)明一種可穿戴設(shè)備的信息采樣方法的計算分析采樣信息流程圖；

圖3為本發(fā)明一種可穿戴設(shè)備的信息采樣方法的另一流程圖；

圖4為本發(fā)明一種可穿戴設(shè)別的信息采樣方法流程圖二；

圖5為本發(fā)明一種可穿戴設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖6為本發(fā)明一種可穿戴設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖二。

具體實施方式

以下是本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。

實施例一

本實施例提供了一種可穿戴設(shè)備的信息采樣方法，如圖1所示，其步驟包括：

s1：獲取被采樣信息的信息值；

s2：計算分析被采樣信息的信息值所屬傳感器的量程范圍；

s3：根據(jù)被采樣信息的信息值所屬傳感器的量程范圍，選擇該量程范圍所對應(yīng)的傳感器。

可穿戴設(shè)備即直接穿在身上，或是整合到用戶的衣服或者配件的一種便攜式設(shè)備?？纱┐髟O(shè)備不僅僅市一中硬件設(shè)備，更是通過軟件支持以及數(shù)據(jù)交互、云端交互來實現(xiàn)強(qiáng)大的功能，利用傳感器來采樣信號，可以實現(xiàn)采集用戶的信息的功能。

傳感器，也叫感應(yīng)器，是一種能把物理量或者化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。傳感器是測量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測量的信號，以滿足信息的傳輸、處理、儲存、顯示、記錄和控制的要求。傳感器的特點包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)，其中傳感器包括加速度傳感器、磁力傳感器、壓力傳感器、電流傳感器、光敏傳感器、壓敏傳感器、速度傳感器或者溫度傳感器。

傳感器在正常的使用條件下,傳感器測量結(jié)果的準(zhǔn)確程度叫傳感器的準(zhǔn)確度.引用誤差越小，傳感器的準(zhǔn)確度越高,而引用誤差與傳感器的量程范圍有關(guān)，所以在使用同一準(zhǔn)確度的傳感器時，往往采取壓縮量程范圍,以減小測量誤差。

步驟s1：獲取被采樣信息的信息值；當(dāng)用戶打開可穿戴設(shè)備進(jìn)行信息采樣時，可穿戴設(shè)備的傳感器能夠利用物理效應(yīng)、化學(xué)吸附或者電化學(xué)反應(yīng)，將被采樣信息的微小變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，然后將電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，從而獲取被采樣信息的信息值。

步驟s2：計算分析被采樣信息的信息值所屬傳感器的量程范圍；如圖2所示，根據(jù)步驟s1確定的被采樣信息的信息值，進(jìn)行第一預(yù)設(shè)時間段的信息采樣，然后判斷第一預(yù)設(shè)時間內(nèi)信息采樣的信息值是否保持在閾值內(nèi)，若是則可以確定該采樣信息所屬的傳感器的量程范圍為該閾值所對應(yīng)的傳感器的量程范圍。

本步驟在步驟s1的基礎(chǔ)上，接收第一預(yù)設(shè)時間段的被采樣信息的信息值并判斷被采樣信息的信息值所處的閾值范圍，根據(jù)閾值對應(yīng)的所屬的傳感器的量程范圍確定被采樣信息的信息值對應(yīng)的所屬的傳感器的量程范圍。該步驟確定了用戶的量程范圍以及用戶狀態(tài)。

步驟s3：根據(jù)被采樣信息的信息值所屬傳感器的量程范圍，選擇該量程范圍所對應(yīng)的傳感器；現(xiàn)有技術(shù)中的傳感器可以設(shè)置多個量程，就加速度傳感器為例；目前的加速度傳感器可以設(shè)置多個量程，比如2g、4g、8g、16g，但一個傳感器使用時只能選擇其中的一種。對于一個傳感器，其adc(模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)的轉(zhuǎn)換精度是一定的，比如16位。所以，量程越大，采樣的精度就會越低。因為采樣的最小單位lsb為：

lsb＝量程/2^16

根據(jù)上述公式，量程越大，最后lsb就越大。在大量程時，實際測量的值越小，相對誤差就會越大。

本發(fā)明為了避免這個問題，可以采用冗余傳感器的方案，比如一個可穿戴設(shè)備中采用四個加速度傳感器，量程分別設(shè)置為2g、4g、8g和16g。根據(jù)被采樣信息的信息值的量程范圍，確定對應(yīng)量程的傳感器。

當(dāng)步驟s2確定了被采樣信息信息值所屬的傳感器量程范圍后，選擇該量程對應(yīng)的傳感器，關(guān)閉不合適的傳感器。

本步驟準(zhǔn)確的確定了采樣被采樣信息的傳感器，將不適合的傳感器暫時關(guān)閉，不僅提高了可穿戴設(shè)備傳感器的采樣精度，還保證了功耗不會增加。

本實施例中，通過獲取被采樣信息的信息值，計算分析被獲取采樣信息信息值的量程范圍，通過量程范圍判斷對應(yīng)的傳感器。該實施例通過計算分析判斷選擇對應(yīng)量程的傳感器，避免了使用單一傳感器量程不合適時對應(yīng)的精度不準(zhǔn)確的問題，同時選擇合適的傳感器，關(guān)閉不合適的傳感器保證了功耗不會增加。

實施例二

本實施例提供了一種可穿戴設(shè)備的信息采樣方法，如圖3所示；圖3是本發(fā)明一種可穿戴設(shè)備的信息采樣方法的另一流程圖。本實施例包括步驟：

s41：獲取采樣信息信息值；

s42:判斷被采樣信息的信息值是否處于達(dá)到閥值；

s43：若是打開所述閥值對應(yīng)相鄰量程的兩個傳感器；

s44：接收第二預(yù)設(shè)時間段的被采樣信息的信息值；

s45：判斷第二預(yù)設(shè)時間段采樣信息的信息值超過較小量程的比例是否超過預(yù)設(shè)比例；

s46：若是關(guān)閉小量程傳感器，使用大量程傳感器；若不是關(guān)閉大量程傳感器，使用小量程傳感器。

本實施例中所述的量程范圍，即傳感器的測量范圍，是指傳感器對于被采樣信息的信息值的采樣范圍，一般情況下，一個傳感器使用時只能選擇一種量程，不同傳感器對應(yīng)的量程可以不同，如對于傳感器a的量程為[a,b]，傳感器b的量程為[b,c]，傳感器c對應(yīng)的量程為[c,d]。因此可以使用傳感器a，傳感器b，傳感器c來測量區(qū)間為[a,d]的采樣信號。當(dāng)被采樣信息的信息值處于兩個傳感器的臨界值時可以通過計算量程區(qū)間比例查找對應(yīng)最精確的傳感器。具體實施方式如下：

傳感器兩個量程的臨界狀態(tài)，該臨界狀態(tài)是根據(jù)傳感器量程預(yù)設(shè)的范圍，當(dāng)被采樣信息的信息值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，打開所述臨界狀態(tài)對應(yīng)的兩個相鄰量程的傳感器，并持續(xù)第二預(yù)設(shè)時間段的采樣被采樣信息的信息值，根據(jù)所述第二預(yù)設(shè)時間段的采樣信息的信息值，判斷該段信息值超過較小量程的比例是否超過預(yù)設(shè)比例，若是關(guān)閉小量程傳感器，使用大量程傳感器；若不是關(guān)閉大量程傳感器，使用小量程傳感器。

以加速度傳感器為例，采用冗余傳感器的方案，比如采用三個加速度傳感器，量程分別設(shè)置為2g、4g和8g。系統(tǒng)啟動后，打開2g量程的傳感器，因為剛剛開機(jī)用戶不可能為運動狀態(tài)，閾值設(shè)置為1.9g。通過一段時間的采樣，如果采樣值始終保持在一定范圍內(nèi)，比如0.8g-1.2g，選取該量程對應(yīng)的傳感器，即2g的加速度傳感器，如果達(dá)到閾值1.9g，此時需要打開4g傳感器，采樣一段時間，如果采樣值超過2g的部分所占比重不超過5％，則仍然使用2g傳感器，否則使用4g傳感器，關(guān)閉2g傳感器。在4g傳感器工作時，如果采樣值的最大值小于2g的比重超過95％，則打開2g傳感器，關(guān)閉4g傳感器。

本實施例確定了當(dāng)被采樣信息的信息值處于臨界狀態(tài)時選擇對應(yīng)的傳感器，達(dá)到采樣的最大的精確度，同時關(guān)閉不合適的傳感器，保證了功耗不會增加。

實施例三

本實施例提供了一種可穿戴設(shè)備的信息采樣方法，如圖4所示：圖4：本發(fā)明一種可穿戴設(shè)別的信息采樣方法流程圖二；本實施例為確定被采樣信息的采樣頻率，包括具體步驟：

s51：獲取被采樣信息的信息值；

s52：計算分析被采樣信息的信息值所屬傳感器的量程范圍；

s53：根據(jù)被采樣信息的信息值所屬傳感器的量程范圍，選擇該量程范圍所對應(yīng)的傳感器。

s54：選擇對應(yīng)的傳感器對應(yīng)的采樣頻率。

本實施例與實施例一不同的是，該實施例根據(jù)被采樣信息的信息值動態(tài)調(diào)整采樣頻率。所述采樣頻率隨著傳感器的量程的增大而增大，隨著所述傳感器的量程的減小而減小。

具體實施方式有以下例子：當(dāng)用戶處于非運動狀態(tài)下，比如睡眠、靜坐或站立，此時用戶的運動非常輕微，將選擇小量程高精度的傳感器，并根據(jù)采樣結(jié)果動態(tài)調(diào)整采樣頻率，在保證準(zhǔn)確度的前提下降低功耗。

當(dāng)用戶處于行走狀態(tài)，此時用戶運動量稍大，設(shè)備將選擇中量程中等精度的傳感器，采樣頻率為對應(yīng)的中等固定值，保證采樣數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

當(dāng)用戶處于劇烈運動時，比如跑步、健身、舞蹈等等，設(shè)備將選擇高量程的傳感器，采樣頻率則為對應(yīng)的較快的頻率。保證采集到的用戶數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，不能超出傳感器的最大測量范圍。

本實施例相比實施例一中，增加了動態(tài)選擇采樣頻率；所述可穿戴設(shè)備根據(jù)采樣結(jié)果以及對應(yīng)傳感器選擇采樣頻率，在提高了采樣信息的信息值的數(shù)據(jù)測量精確度的同時也提高了準(zhǔn)確度。并且保證了功耗不會增加。

實施例四

本實施例提供了一種可穿戴設(shè)備，如圖5和6所示，圖5表示本發(fā)明一種可穿戴設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖一，圖6表示本發(fā)明一種可穿戴設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖二。本發(fā)明的一種可穿戴設(shè)備，包括多個不同量程的同一類傳感器，具體還包括：信息獲取模塊10、計算分析模塊20、接收模塊21、判斷模塊22、量程選擇模塊30、采樣頻率模塊40、采樣電路41、信息采樣模塊50。

其中信息獲取模塊10：用于獲取被采樣信息的信息值；

計算分析模塊20：用于計算分析被采樣信息的信息值所屬傳感器的量程范圍；

量程選擇模塊30：用于根據(jù)被采樣信息的信息值所屬傳感器的量程范圍，選擇該量程范圍所對應(yīng)的傳感器；

采樣頻率模塊40：用于根據(jù)所選擇的傳感器選擇對應(yīng)的采樣頻率；

信息采樣模塊50：用于根據(jù)所選擇的傳感器以及選擇的對應(yīng)的采樣頻率采集被采樣的信息值。

該可穿戴設(shè)備接收到用戶信息后，可穿戴設(shè)備的傳感器能夠利用物理效應(yīng)、化學(xué)吸附或者電化學(xué)反應(yīng)，將被采樣信息的微小變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，然后將電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，其信息獲取模塊10從而獲取被采樣信息的信息值；

此時計算分析模塊20中的接收模塊21接收第一預(yù)設(shè)時間段的采樣信息的信息值，然后該第一預(yù)設(shè)時間段的采樣信息的信息值傳輸給判斷模塊21，判斷模塊21判斷該采樣信息的信息值是否保持在閾值內(nèi)，若是則得出該采樣信息的信息值處于的量程范圍為所述閾值對應(yīng)的量程范圍。

根據(jù)計算分析模塊20得出的量程范圍，量程選擇模塊30選擇該量程范圍所對應(yīng)的傳感器。其中采樣頻率模塊40的采樣電路41根據(jù)所選擇的傳感器選擇對應(yīng)的采樣頻率；信息采樣模塊50根據(jù)所選擇的傳感器以及選擇的對應(yīng)的采樣頻率采集被采樣的信息值。

本實施例中，用戶通過在可穿戴設(shè)備中利用多傳感器冗余設(shè)計方法，設(shè)置不同量程的同一類傳感器來保證采樣的精度，并且利用采樣值，通過計算分析自動切換合適的傳感器和采樣頻率，保證了功耗不會增加。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。