一種基于智能穿戴設(shè)備的音頻操作方法和智能穿戴設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于智能穿戴設(shè)備的音頻操作方法和智能穿戴設(shè)備，所述的方法包括：測(cè)量所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸線性加速度；測(cè)量所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸角速度；根據(jù)所述三軸線性加速度及所述三軸角速度，獲取所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息；根據(jù)所述三軸線性加速度獲取所述智能穿戴設(shè)備的位置信息；分析所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息和位置信息，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的音頻操作。本發(fā)明實(shí)施例在智能穿戴設(shè)備運(yùn)動(dòng)過(guò)程中識(shí)別出位置信息和狀態(tài)信息，進(jìn)一步提高了設(shè)備的識(shí)別精度，以執(zhí)行對(duì)應(yīng)的音頻操作，進(jìn)行信息反饋，極大減少了動(dòng)作發(fā)生與信息反饋之間的時(shí)間，大大提高了信息反饋的靈敏度。
【專利說(shuō)明】一種基于智能穿戴設(shè)備的音頻操作方法和智能穿戴設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及穿戴設(shè)備的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種基于智能穿戴設(shè)備的音頻操作 方法和一種智能穿戴設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 在人們?nèi)粘Ｉ钪校汁h(huán)或手表等穿戴產(chǎn)品是一種不可或缺的隨身攜帶物。
[0003] 在一些體感應(yīng)用中，即指通過(guò)用戶身體動(dòng)作變化來(lái)進(jìn)行和控制的應(yīng)用，傳統(tǒng)的穿 戴設(shè)備一般通過(guò)傳感器來(lái)識(shí)別移動(dòng)的方向、速度、快慢等基本參數(shù)，然后借助體感動(dòng)作的計(jì) 算模型，判定出用戶動(dòng)作。
[0004] 但是，傳統(tǒng)的穿戴設(shè)備僅僅可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)晃動(dòng)劇烈程度、動(dòng)作節(jié)奏等來(lái)識(shí)別動(dòng)作， 識(shí)別精度很低。
[0005] 并且，傳統(tǒng)的穿戴設(shè)備大多是在用戶動(dòng)作完成之后才進(jìn)行參數(shù)收集和計(jì)算，進(jìn)而 進(jìn)行反饋，靈敏度很低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于智能穿戴設(shè)備的音頻操作方 法，用以提高識(shí)別精度和靈敏度。
[0007] 相應(yīng)的，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種智能穿戴設(shè)備，用以保證上述方法的實(shí)現(xiàn)及 應(yīng)用。
[0008] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種基于智能穿戴設(shè)備的音頻操作方 法，包括：
[0009] 測(cè)量所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸線性加速度；
[0010] 測(cè)量所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸角速度；
[0011] 根據(jù)所述三軸線性加速度及所述三軸角速度，獲取所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信 息；
[0012] 根據(jù)所述三軸線性加速度獲取所述智能穿戴設(shè)備的位置信息；
[0013] 分析所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息和位置信息，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的音頻操作。
[0014] 優(yōu)選地，所述狀態(tài)信息包括四元數(shù)，所述根據(jù)所述三軸線性加速度及所述三軸角 速度，獲取所述穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息的步驟包括：
[0015] 采用所述三軸線性加速度計(jì)算所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸真實(shí)線性加速 度；
[0016] 采用所述三軸角速度計(jì)算所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸旋轉(zhuǎn)角度；
[0017] 分別將所述三軸旋轉(zhuǎn)角度按照各自對(duì)應(yīng)的三軸真實(shí)線性加速度進(jìn)行積分，獲得三 軸糾正數(shù)據(jù)；
[0018] 采用所述三軸糾正數(shù)據(jù)按照四元數(shù)的微積分方程計(jì)算當(dāng)前的四元數(shù)，得到所述穿 戴設(shè)備的狀態(tài)信息。
[0019] 優(yōu)選地，所述采用所述三軸線性加速度計(jì)算所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸真 實(shí)線性加速度的步驟包括：
[0020] 分別計(jì)算重力加速度在三軸上的分線性加速度；
[0021] 分別將三軸線性加速度減去各自對(duì)應(yīng)的分線性加速度，獲得所述智能穿戴設(shè)備在 運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸真實(shí)線性加速度。
[0022] 優(yōu)選地，所述采用所述三軸角速度計(jì)算所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸旋轉(zhuǎn)角 度的步驟包括：
[0023] 分別將所述三軸角速度對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間進(jìn)行積分，獲得所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的 三軸旋轉(zhuǎn)角度。
[0024] 優(yōu)選地，所述狀態(tài)信息包括三軸角速度；
[0025] 其中，當(dāng)所述三軸角速度為0時(shí)，表征所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息為靜止?fàn)顟B(tài)；
[0026] 當(dāng)所述三軸角速度不為0時(shí)，表征所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0027] 優(yōu)選地，所述位置信息包括三軸移動(dòng)距離，所述根據(jù)所述三軸線性加速度計(jì)算所 述智能穿戴設(shè)備的位置信息的步驟包括：
[0028] 采用所述三軸線性加速度計(jì)算所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸真實(shí)線性加速 度；
[0029] 分別將所述三軸真實(shí)線性加速度對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間進(jìn)行積分，獲得所述智能穿戴設(shè)備的 三軸移動(dòng)距離。
[0030] 優(yōu)選地，所述分析所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息和位置信息，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的音頻操 作的步驟包括：
[0031] 提取所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息和位置信息中的至少一者所對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多 個(gè)音符；
[0032] 當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)音符與預(yù)置的音頻數(shù)據(jù)匹配時(shí)，播放所述音頻數(shù)據(jù)。
[0033] 優(yōu)選地，所述分析所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息和位置信息，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的音頻操 作的步驟包括：
[0034] 在預(yù)置的數(shù)據(jù)庫(kù)中查找所述三軸移動(dòng)距離所屬的三軸移動(dòng)距離范圍；
[0035] 在預(yù)置的數(shù)據(jù)庫(kù)中查找所述四元數(shù)所屬的四元數(shù)范圍；
[0036] 根據(jù)所述三軸角速度判斷所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息為靜止?fàn)顟B(tài)或運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)；
[0037] 執(zhí)行所述三軸移動(dòng)距離范圍、所述四元數(shù)范圍、所述靜止?fàn)顟B(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的至 少一者所對(duì)應(yīng)的音頻操作。
[0038] 本發(fā)明實(shí)施例還公開(kāi)了一種智能穿戴設(shè)備，所述智能穿戴設(shè)備包括六軸檢測(cè)電路 和控制器；
[0039] 其中，所述六軸檢測(cè)電路包括：
[0040] 加速度傳感器，用于測(cè)量所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸線性加速度；
[0041] 陀螺儀，用于測(cè)量所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸角速度；
[0042] 狀態(tài)信息獲取模塊，用于根據(jù)所述三軸線性加速度及所述三軸角速度，獲取所述 智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息；
[0043] 寄存器，用于存儲(chǔ)所述三軸線性加速度、所述三軸角速度和所述狀態(tài)信息中的至 少一者；
[0044] 所述控制器包括：
[0045] 底層驅(qū)動(dòng)模塊，用于讀取所述三軸線性加速度、所述三軸角速度和所述狀態(tài)信息 中的至少一者；
[0046] 位置信息獲取模塊，用于根據(jù)所述三軸線性加速度獲取所述智能穿戴設(shè)備的位置 信息；
[0047] 音頻操作執(zhí)行模塊，用于分析所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息和位置信息，執(zhí)行對(duì) 應(yīng)的音頻操作。
[0048] 優(yōu)選地，所述狀態(tài)信息包括四元數(shù)，所述狀態(tài)信息獲取模塊包括：
[0049] 真實(shí)線性加速度計(jì)算子模塊，用于采用所述三軸線性加速度計(jì)算所述智能穿戴設(shè) 備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸真實(shí)線性加速度；
[0050] 旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算子模塊，用于采用所述三軸角速度計(jì)算所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí) 的三軸旋轉(zhuǎn)角度；
[0051] 第一積分子模塊，用于分別將所述三軸旋轉(zhuǎn)角度按照各自對(duì)應(yīng)的三軸真實(shí)線性加 速度進(jìn)行積分，獲得三軸糾正數(shù)據(jù)；
[0052] 反余弦計(jì)算子模塊，用于采用所述三軸糾正數(shù)據(jù)按照四元數(shù)的微積分方程計(jì)算當(dāng) 前的四元數(shù)，得到所述穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息。
[0053] 優(yōu)選地，所述真實(shí)線性加速度計(jì)算子模塊包括：
[0054] 分線性加速度計(jì)算子模塊，用于分別計(jì)算重力加速度在三軸上的分線性加速度；
[0055] 加速度相減子模塊，用于分別將三軸線性加速度減去各自對(duì)應(yīng)的分線性加速度， 獲得所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸真實(shí)線性加速度。
[0056] 優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算子模塊包括：
[0057] 第二積分子模塊，用于分別將所述三軸角速度對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間進(jìn)行積分，獲得所述智 能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸旋轉(zhuǎn)角度。
[0058] 優(yōu)選地，所述狀態(tài)信息包括三軸角速度；
[0059] 其中，當(dāng)所述三軸角速度為0時(shí)，表征所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息為靜止?fàn)顟B(tài)；
[0060] 當(dāng)所述三軸角速度不為0時(shí)，表征所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0061] 優(yōu)選地，所述位置信息獲取模塊包括：
[0062] 真實(shí)線性加速度計(jì)算子模塊，用于采用所述三軸線性加速度計(jì)算所述智能穿戴設(shè) 備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸真實(shí)線性加速度；
[0063] 第三積分子模塊，用于分別將所述三軸真實(shí)線性加速度對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間進(jìn)行積分，獲 得作為所述智能穿戴設(shè)備位置信息的三軸移動(dòng)距離。
[0064] 優(yōu)選地，所述音頻操作執(zhí)行模塊包括：
[0065] 音符提取子模塊，用于提取所述智能設(shè)備的狀態(tài)信息和位置信息中的至少一者所 對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)音符；
[0066] 音頻數(shù)據(jù)播放子模塊，用于在所述一個(gè)或多個(gè)音符與預(yù)置的音頻數(shù)據(jù)匹配時(shí)，播 放所述音頻數(shù)據(jù)。
[0067] 優(yōu)選地，所述音頻操作執(zhí)行模塊包括：
[0068] 第一查找子模塊，用于在預(yù)置的數(shù)據(jù)庫(kù)中查找所述三軸移動(dòng)距離所屬的三軸移動(dòng) 距離范圍；
[0069] 第二查找子模塊，用于在預(yù)置的數(shù)據(jù)庫(kù)中查找所述四元數(shù)所屬的四元數(shù)范圍；
[0070] 判斷子模塊，用于根據(jù)所述三軸角速度判斷所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息為靜止 狀態(tài)或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；
[0071] 執(zhí)行子模塊，用于執(zhí)行所述三軸移動(dòng)距離范圍、所述四元數(shù)范圍、所述靜止?fàn)顟B(tài)和 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的至少一者所對(duì)應(yīng)的音頻操作。
[0072] 與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明實(shí)施例包括以下優(yōu)點(diǎn)：
[0073] 本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)測(cè)量到的智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸線性加速度和三軸角 速度，計(jì)算表征狀態(tài)信息的四元數(shù)，將加速度傳感器與陀螺儀等傳感器結(jié)合，結(jié)合設(shè)備的位 置信息對(duì)設(shè)備進(jìn)行綜合分析，根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和位置信息適配對(duì)應(yīng)的音頻操作；由于四元數(shù) 中可以表示平移，因此四元數(shù)表達(dá)狀態(tài)信息時(shí)，提高了設(shè)備的識(shí)別精度，使設(shè)備具備更好的 交互性能。
[0074] 本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)三軸角速度可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)驟停的判斷，進(jìn)一步提高了運(yùn)動(dòng)信息 的識(shí)別精度。
[0075] 本發(fā)明實(shí)施例在智能穿戴設(shè)備運(yùn)動(dòng)過(guò)程中識(shí)別出位置信息和狀態(tài)信息，進(jìn)一步提 高了設(shè)備的識(shí)別精度，以執(zhí)行對(duì)應(yīng)的音頻操作，進(jìn)行信息反饋，極大減少了動(dòng)作發(fā)生與信息 反饋之間的時(shí)間，大大提高了信息反饋的靈敏度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0076] 圖1是本發(fā)明的一種基于智能穿戴設(shè)備的音頻操作方法實(shí)施例的步驟流程圖；
[0077] 圖2是本發(fā)明的一種操作執(zhí)行的示例圖；
[0078] 圖3是本發(fā)明的一種操作執(zhí)行的示例圖；
[0079] 圖4是本發(fā)明的一種智能穿戴設(shè)備實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0080] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0081] 參照?qǐng)D1，示出了本發(fā)明的一種基于智能穿戴設(shè)備的音頻操作方法實(shí)施例1的步 驟流程圖，具體可以包括如下步驟：
[0082] 步驟101，測(cè)量所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸線性加速度；
[0083] 需要說(shuō)明的是，智能穿戴設(shè)備可以為智能手表、智能手環(huán)、智能頭箍等等，可以包 括六軸檢測(cè)電路和控制器。
[0084] 該六軸檢測(cè)電路可以為集成電路IC(Integrated Circuit,在一塊較小的單晶娃 片上制作上許多晶體管及電阻器、電容器等元器件，并按照多層布線或遂道布線的方法將 元器件組合成完整的電子電路），其中可以集成加速度傳感器、陀螺儀、寄存器（Register) 等等。
[0085] 該控制器可以為MCU(MicroControllerUnit，微控制單元），又稱單片微型計(jì)算 機(jī)（SingleChipMicrocomputer)，是指隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)及其發(fā)展，將計(jì)算機(jī)的 CPU(Central Processing Unit，中央處理器）、RAM(random access memory，隨機(jī)存儲(chǔ)器）、 ROM (Read-Only Memory,只讀存儲(chǔ)器）、定時(shí)器和I/0(Input/0ut,輸入/輸出）接口中的至 少一種集成在一片芯片上，形成芯片級(jí)的計(jì)算機(jī)，為不同的應(yīng)用場(chǎng)合做不同組合控制。
[0086] 在具體實(shí)現(xiàn)中，該控制器可以包括應(yīng)用程序和驅(qū)動(dòng)程序。
[0087] 該應(yīng)用程序可以運(yùn)行在控制器的ROM中，該ROM可以為Flash ROM(非易失性閃 存），可以實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)加載應(yīng)用程序的功能。所以，應(yīng)用程序物理存儲(chǔ)在Flash ROM的文件 系統(tǒng)里（FAT)，可以實(shí)時(shí)從云端下載更新。當(dāng)智能穿戴設(shè)備開(kāi)機(jī)后按照需求動(dòng)態(tài)下載到內(nèi)存 RAM中來(lái)執(zhí)行。
[0088] 該驅(qū)動(dòng)程序可以以二進(jìn)制形式燒錄在Flash ROM里，當(dāng)智能穿戴設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，可以 通過(guò)控制器里的BootLoader從Flash ROM里將其加載到RAM中運(yùn)行。
[0089] 其中，在嵌入式操作系統(tǒng)中，BootLoader是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行?？梢?初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適狀態(tài)，以便 為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。
[0090] 在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)該應(yīng)用程序可以包括體感類的應(yīng)用程序，且可以接收智能穿戴 設(shè)備的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的請(qǐng)求，例如該體感類的應(yīng)用程序打開(kāi)時(shí)，相當(dāng)于接收到智能穿戴設(shè)備的 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的請(qǐng)求，此時(shí)，用戶一般在進(jìn)行體感應(yīng)用，驅(qū)動(dòng)智能穿戴設(shè)備進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
[0091] 在接收到智能穿戴設(shè)備的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的請(qǐng)求時(shí)，可以發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)至驅(qū)動(dòng)程序， 驅(qū)動(dòng)程序可以向六軸檢測(cè)電路的powerOn管腳接入高電平，然后再通過(guò)I2C(Inter - Integrated Circuit，一種用于連接微控制器及其外圍設(shè)備的總線）總線寫(xiě)初始化設(shè)置到 六軸檢測(cè)電路里完成六軸檢測(cè)電路的啟動(dòng)。
[0092] 當(dāng)六軸檢測(cè)電路啟動(dòng)后，可以采用加速度傳感器測(cè)量所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí) 的三軸線性加速度。
[0093] 加速度傳感器可以包括線性加速度傳感器，線性加速度傳感器可以是一種能夠測(cè) 量加速力的電子設(shè)備，也即，可以測(cè)量物體（例如智能穿戴設(shè)備）本身在立體三維空間XYZ 三個(gè)軸上分量的加速度（即三軸加速度）。其中，加速力可以是指當(dāng)物體（例如智能穿戴設(shè) 備）在加速過(guò)程中作用在物體（例如智能穿戴設(shè)備）上的力；線性加速度可以為加速度-時(shí) 間（a-t)曲線為直線的加速度，S卩加速度的變化量Aao^t。
[0094] 加速度傳感器測(cè)量加速度的原理可以是慣性原理，也就是力的平衡，根據(jù)公式 A(加速度）=F(慣性力）/M(質(zhì)量），測(cè)量出F后，可以計(jì)算出A。而F可以采用用電磁力 去平衡這個(gè)慣性力，則可以得到F對(duì)應(yīng)于電流的關(guān)系，而該關(guān)系的比例系數(shù)可以采用實(shí)驗(yàn) 的方式去預(yù)先標(biāo)定。
[0095] 因此，一般加速度傳感器可以利用其內(nèi)部的由于加速度造成的晶體變形這個(gè)特 性。由于這個(gè)變形會(huì)產(chǎn)生電壓，計(jì)算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系，則可以將 加速度轉(zhuǎn)化成電壓輸出，例如：l〇〇mV/g，即每個(gè)加速度單位輸出100mV電壓值，其中l(wèi)g = 9. 81m/s 2。
[0096] 當(dāng)然，還有很多其它方法來(lái)制作加速度傳感器，比如壓阻技術(shù)、電容效應(yīng)、熱氣泡 效應(yīng)、光效應(yīng)等等，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不加限制。
[0097] 步驟102,測(cè)量所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸角速度；
[0098] 當(dāng)六軸檢測(cè)電路啟動(dòng)后，可以采用陀螺儀測(cè)量所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸 角速度。
[0099] 陀螺儀可以指能夠測(cè)量角速度的電子設(shè)備，也即，可以測(cè)量物體（例如智能穿戴 設(shè)備）本身在立體三維空間XYZ三個(gè)軸上分別的角速度（即三軸角速度）。而角速度可以是 指單位時(shí)間內(nèi)，物體（例如智能穿戴設(shè)備）繞某根軸線旋轉(zhuǎn)的度數(shù)，單位可以為deg/s(度 /秒）。
[0100] 該陀螺儀可以為微機(jī)械（Micro Electro Mechanical systems，MEMS)陀螺儀，可 以利用科里奧利力--旋轉(zhuǎn)物體（例如智能穿戴設(shè)備）在有徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的切向力， 測(cè)量三軸角速度。
[0101] 在微機(jī)械陀螺儀中，若物體（例如智能穿戴設(shè)備）被驅(qū)動(dòng)，不停地來(lái)回做徑向運(yùn)動(dòng) 或者震蕩，與此對(duì)應(yīng)的科里奧利力就是不停地在橫向來(lái)回變化，并有可能使物體在橫向作 微小震蕩，相位正好與驅(qū)動(dòng)力差90度。
[0102] 微機(jī)械陀螺儀通常有兩個(gè)方向的可移動(dòng)電容板。徑向的電容板加震蕩電壓迫使物 體可以作徑向運(yùn)動(dòng)，橫向的電容板測(cè)量由于橫向科里奧利運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的電容變化。因?yàn)榭评?奧利力正比于角速度，所以由電容的變化可以計(jì)算出角速度。
[0103] 步驟103,根據(jù)所述三軸線性加速度及所述三軸角速度，獲取所述智能穿戴設(shè)備的 狀態(tài)信息。
[0104] 狀態(tài)信息可以為智能穿戴設(shè)備所處的狀況的信息，例如，所述狀態(tài)信息可以包括 四元數(shù)。
[0105] 從明確的角度而言，四元數(shù)可以是復(fù)數(shù)的不可交換延伸。如把四元數(shù)的集合考慮 成多維實(shí)數(shù)空間的話，四元數(shù)就代表著一個(gè)四維空間，相對(duì)于復(fù)數(shù)為二維空間。
[0106] 復(fù)數(shù)可以是包括實(shí)數(shù)和虛數(shù)單位i，其中，i2 = -1。
[0107] 相似地，四元數(shù)可以包括實(shí)數(shù)和三個(gè)元素 i、j、k，而且三個(gè)元素 i、j、k可以有如下 的關(guān)系：
[0108] i2 = j2 = k2 = ijk = -1
[0109] 則每個(gè)四元數(shù)可以表示為a+bi+cj+dk。
[0110] 四元數(shù)的物理意義可以在于：
[0111] 若采用四元數(shù)Q(x, y, z, W)表示有一任意旋轉(zhuǎn)軸的向量A (ax, ay, az)與一旋轉(zhuǎn)角 度 alpha ;
[0112] 則：x = sin (alpha/2) *ax ;
[0113] y = sin (alpha/2) *ay ；
[0114] z = sin (alpha/2) *az ；
[0115] w = cos (alpha/2)；
[0116] 因此，三維空間的旋轉(zhuǎn)可以由四元數(shù)來(lái)進(jìn)行表征，例如，若智能穿戴設(shè)備初始是水 平放置，用四元數(shù)表示則可以為Q(1，〇, 〇, 〇)。
[0117] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，步驟103可以包括如下子步驟：
[0118] 子步驟S11，采用所述三軸線性加速度計(jì)算所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸真 實(shí)線性加速度；
[0119] 在具體實(shí)現(xiàn)中，由于智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般會(huì)受重力的影響，在不同的環(huán)境 中也可能受到水的浮力、電磁力等的影響，使得測(cè)量的三軸線性加速度并非真實(shí)的線性加 速度。因此，需要計(jì)算在智能穿戴設(shè)備在立體三維空間XYZ三個(gè)軸上分別的真實(shí)角速度（即 三軸真實(shí)線性加速度）。
[0120] 在本發(fā)明實(shí)施例的一種優(yōu)選示例中，子步驟S11可以包括如下子步驟：
[0121] 子步驟S111，分別計(jì)算重力加速度在三軸上的分線性加速度；
[0122] 子步驟S112,分別將三軸線性加速度減去各自對(duì)應(yīng)的分線性加速度，獲得所述智 能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸真實(shí)線性加速度。
[0123] 在本發(fā)明實(shí)施例中，智能穿戴設(shè)備受重力影響，重力加速度取值可以為9. 8m2/s的 方向是堅(jiān)直向下，與智能穿戴設(shè)備的立體三維空間XYZ三個(gè)軸上分別形成三個(gè)夾角，采用 重力加速度以及該三個(gè)夾角按照三角函數(shù)關(guān)系（如正弦函數(shù)、余弦函數(shù)、正切函數(shù)、余切函 數(shù)、正割函數(shù)、余割函數(shù)等等）可以計(jì)算重力加速度在智能穿戴設(shè)備的立體三維空間XYZ三 個(gè)軸上的投影，獲得分線性加速度。
[0124] 在智能穿戴設(shè)備的立體三維空間XYZ三個(gè)軸上，將測(cè)量到的三軸線性加速度分別 減去對(duì)應(yīng)的分線性加速度，可以獲得智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸真實(shí)線性加速度。
[0125] 當(dāng)然，上述三軸真實(shí)線性加速度的計(jì)算方法只是作為示例，在實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例 時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置其他三軸真實(shí)線性加速度的計(jì)算方法，例如在浮力、電磁力等外 力影響下，可以計(jì)算浮力、電磁力等外力在三軸上的分線性加速度，將三軸線性加速度減去 各自對(duì)應(yīng)的分線性加速度，獲得三軸真實(shí)線性加速度，等等本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不加以限制。 另外，除了上述三軸真實(shí)線性加速度的計(jì)算方法外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以根據(jù)實(shí)際需要 采用其它三軸真實(shí)線性加速度的計(jì)算方法，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此也不加以限制。
[0126] 子步驟S12,采用所述三軸角速度計(jì)算所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸旋轉(zhuǎn)角 度；
[0127] 智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，本發(fā)明實(shí)施例可以計(jì)算智能穿戴設(shè)備 本身在立體三維空間XYZ三個(gè)軸上分量的旋轉(zhuǎn)角度（即三軸旋轉(zhuǎn)角度）。
[0128] 在本發(fā)明實(shí)施例的一種優(yōu)選示例中，子步驟S12可以包括如下子步驟：
[0129] 子步驟S121，分別將所述三軸角速度對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間進(jìn)行積分，獲得所述智能穿戴設(shè) 備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸旋轉(zhuǎn)角度。
[0130] 角速度是速度的一種概念，將其對(duì)智能設(shè)備的從初始到當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)時(shí)間進(jìn)行積 分，可以獲得三軸旋轉(zhuǎn)角度。
[0131] 在具體實(shí)現(xiàn)中，可以恒定陀螺儀測(cè)量角速度采樣頻率，可以將測(cè)量到的角速度看 成一系列寬度相同高度不同的長(zhǎng)條，將該長(zhǎng)條累加面積進(jìn)行積分。
[0132] 子步驟S13,分別將所述三軸旋轉(zhuǎn)角度按照各自對(duì)應(yīng)的三軸真實(shí)線性加速度進(jìn)行 積分，獲得三軸糾正數(shù)據(jù)；
[0133] 具體而言，三軸糾正數(shù)據(jù)ex、ey、eZ可以通過(guò)以下公式計(jì)算：
[0134] ex = (ay*vz-az*vy)；
[0135] ey = (az*vx-ax*vz)；
[0136] ez = (ax*vy_ay*vx);
[0137] ax、ay、az是智能穿戴設(shè)備的坐標(biāo)參照系上，加速度傳感器測(cè)量出來(lái)的重力向量， VX、Vy、VZ是陀螺儀積分后的姿態(tài)來(lái)推算出的重力向量，它們都是智能穿戴設(shè)備的坐標(biāo)參照 系上的重力向量。
[0138] 那它們之間的誤差向量，就是陀螺儀積分后的姿態(tài)和加速度傳感器測(cè)出的姿態(tài)之 間的誤差。
[0139] 向量間的誤差，可以用向量叉積（也叫向量外積、叉乘）來(lái)表示，ex、ey、ez就是兩 個(gè)重力向量的叉積。
[0140] 這個(gè)叉積向量仍舊是位于智能穿戴設(shè)備的坐標(biāo)系上，而陀螺儀積分誤差也是在機(jī) 體坐標(biāo)系，而且叉積的大小與陀螺積分誤差成正比，可以用于糾正陀螺儀。由于陀螺儀是對(duì) 智能穿戴設(shè)備直接積分，所以對(duì)陀螺儀的糾正量會(huì)直接體現(xiàn)在對(duì)智能穿戴設(shè)備坐標(biāo)系的糾 正。
[0141] 其中，

【權(quán)利要求】
1. 一種基于智能穿戴設(shè)備的音頻操作方法，其特征在于，包括： 測(cè)量所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸線性加速度； 測(cè)量所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸角速度； 根據(jù)所述三軸線性加速度及所述三軸角速度，獲取所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息； 根據(jù)所述三軸線性加速度獲取所述智能穿戴設(shè)備的位置信息； 分析所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息和位置信息，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的音頻操作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述狀態(tài)信息包括四元數(shù)，所述根據(jù)所述 三軸線性加速度及所述三軸角速度，獲取所述穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息的步驟包括： 采用所述三軸線性加速度計(jì)算所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸真實(shí)線性加速度； 采用所述三軸角速度計(jì)算所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸旋轉(zhuǎn)角度； 分別將所述三軸旋轉(zhuǎn)角度按照各自對(duì)應(yīng)的三軸真實(shí)線性加速度進(jìn)行積分，獲得三軸糾 正數(shù)據(jù)； 采用所述三軸糾正數(shù)據(jù)按照四元數(shù)的微積分方程計(jì)算當(dāng)前的四元數(shù)，得到所述穿戴設(shè) 備的狀態(tài)信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用所述三軸線性加速度計(jì)算所述 智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸真實(shí)線性加速度的步驟包括： 分別計(jì)算重力加速度在三軸上的分線性加速度； 分別將三軸線性加速度減去各自對(duì)應(yīng)的分線性加速度，獲得所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng) 時(shí)的三軸真實(shí)線性加速度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用所述三軸角速度計(jì)算所述智能 穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸旋轉(zhuǎn)角度的步驟包括： 分別將所述三軸角速度對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間進(jìn)行積分，獲得所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸 旋轉(zhuǎn)角度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述狀態(tài)信息包括三軸角速度； 其中，當(dāng)所述三軸角速度為0時(shí)，表征所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息為靜止?fàn)顟B(tài)； 當(dāng)所述三軸角速度不為〇時(shí)，表征所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述位置信息包括三軸移動(dòng)距離，所述根 據(jù)所述三軸線性加速度計(jì)算所述智能穿戴設(shè)備的位置信息的步驟包括： 采用所述三軸線性加速度計(jì)算所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸真實(shí)線性加速度； 分別將所述三軸真實(shí)線性加速度對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間進(jìn)行積分，獲得所述智能穿戴設(shè)備的三軸 移動(dòng)距離。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分析所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息 和位置信息，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的音頻操作的步驟包括： 提取所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息和位置信息中的至少一者所對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)音 符； 當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)音符與預(yù)置的音頻數(shù)據(jù)匹配時(shí)，播放所述音頻數(shù)據(jù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或6或7所述的方法，其特征在于，所述分析所述智能穿戴設(shè)備 的狀態(tài)信息和位置信息，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的音頻操作的步驟包括： 在預(yù)置的數(shù)據(jù)庫(kù)中查找所述三軸移動(dòng)距離所屬的三軸移動(dòng)距離范圍； 在預(yù)置的數(shù)據(jù)庫(kù)中查找所述四元數(shù)所屬的四元數(shù)范圍； 根據(jù)所述三軸角速度判斷所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息為靜止?fàn)顟B(tài)或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)； 執(zhí)行所述三軸移動(dòng)距離范圍、所述四元數(shù)范圍、所述靜止?fàn)顟B(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的至少一 者所對(duì)應(yīng)的音頻操作。
9. 一種智能穿戴設(shè)備，其特征在于，所述智能穿戴設(shè)備包括六軸檢測(cè)電路和控制器； 其中，所述六軸檢測(cè)電路包括： 加速度傳感器，用于測(cè)量所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸線性加速度； 陀螺儀，用于測(cè)量所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸角速度； 狀態(tài)信息獲取模塊，用于根據(jù)所述三軸線性加速度及所述三軸角速度，獲取所述智能 穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息； 寄存器，用于存儲(chǔ)所述三軸線性加速度、所述三軸角速度和所述狀態(tài)信息中的至少一 者； 所述控制器包括： 底層驅(qū)動(dòng)模塊，用于讀取所述三軸線性加速度、所述三軸角速度和所述狀態(tài)信息中的 至少一者； 位置信息獲取模塊，用于根據(jù)所述三軸線性加速度獲取所述智能穿戴設(shè)備的位置信 息； 音頻操作執(zhí)行模塊，用于分析所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息和位置信息，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的 音頻操作。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的智能穿戴設(shè)備，其特征在于，所述狀態(tài)信息包括四元數(shù)，所 述狀態(tài)信息獲取模塊包括： 真實(shí)線性加速度計(jì)算子模塊，用于采用所述三軸線性加速度計(jì)算所述智能穿戴設(shè)備在 運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸真實(shí)線性加速度； 旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算子模塊，用于采用所述三軸角速度計(jì)算所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三 軸旋轉(zhuǎn)角度； 第一積分子模塊，用于分別將所述三軸旋轉(zhuǎn)角度按照各自對(duì)應(yīng)的三軸真實(shí)線性加速度 進(jìn)行積分，獲得三軸糾正數(shù)據(jù)； 反余弦計(jì)算子模塊，用于采用所述三軸糾正數(shù)據(jù)按照四元數(shù)的微積分方程計(jì)算當(dāng)前的 四元數(shù)，得到所述穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的智能穿戴設(shè)備，其特征在于，所述真實(shí)線性加速度計(jì)算子 模塊包括： 分線性加速度計(jì)算子模塊，用于分別計(jì)算重力加速度在三軸上的分線性加速度； 加速度相減子模塊，用于分別將三軸線性加速度減去各自對(duì)應(yīng)的分線性加速度，獲得 所述智能穿戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸真實(shí)線性加速度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的智能穿戴設(shè)備，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算子模塊包 括： 第二積分子模塊，用于分別將所述三軸角速度對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間進(jìn)行積分，獲得所述智能穿 戴設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸旋轉(zhuǎn)角度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的智能穿戴設(shè)備，其特征在于，所述狀態(tài)信息包括三軸角速 度； 其中，當(dāng)所述三軸角速度為0時(shí)，表征所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息為靜止?fàn)顟B(tài)； 當(dāng)所述三軸角速度不為0時(shí)，表征所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的智能穿戴設(shè)備，其特征在于，所述位置信息獲取模塊包括： 真實(shí)線性加速度計(jì)算子模塊，用于采用所述三軸線性加速度計(jì)算所述智能穿戴設(shè)備在 運(yùn)動(dòng)時(shí)的三軸真實(shí)線性加速度； 第三積分子模塊，用于分別將所述三軸真實(shí)線性加速度對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間進(jìn)行積分，獲得作 為所述智能穿戴設(shè)備位置信息的三軸移動(dòng)距離。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的智能穿戴設(shè)備，其特征在于，所述音頻操作執(zhí)行模塊包括： 音符提取子模塊，用于提取所述智能設(shè)備的狀態(tài)信息和位置信息中的至少一者所對(duì)應(yīng) 的一個(gè)或多個(gè)音符； 音頻數(shù)據(jù)播放子模塊，用于在所述一個(gè)或多個(gè)音符與預(yù)置的音頻數(shù)據(jù)匹配時(shí)，播放所 述音頻數(shù)據(jù)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9或10或14或15所述的智能穿戴設(shè)備，其特征在于，所述音頻操作 執(zhí)行模塊包括： 第一查找子模塊，用于在預(yù)置的數(shù)據(jù)庫(kù)中查找所述三軸移動(dòng)距離所屬的三軸移動(dòng)距離 范圍； 第二查找子模塊，用于在預(yù)置的數(shù)據(jù)庫(kù)中查找所述四元數(shù)所屬的四元數(shù)范圍； 判斷子模塊，用于根據(jù)所述三軸角速度判斷所述智能穿戴設(shè)備的狀態(tài)信息為靜止?fàn)顟B(tài) 或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)； 執(zhí)行子模塊，用于執(zhí)行所述三軸移動(dòng)距離范圍、所述四元數(shù)范圍、所述靜止?fàn)顟B(tài)和運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)中的至少一者所對(duì)應(yīng)的音頻操作。
【文檔編號(hào)】G01C21/18GK104154915SQ201410318918
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
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