本發(fā)明涉及用于可靠地檢測(cè)與門或抽屜相關(guān)聯(lián)的打開和關(guān)閉事件的方法和裝置。本發(fā)明還涉及用于實(shí)現(xiàn)所述方法的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

已經(jīng)引入了智能家庭環(huán)境來(lái)監(jiān)測(cè)喪失獨(dú)立生活能力的老年人的健康和安樂(lè)。這種系統(tǒng)通常包括多個(gè)傳感器，其被安裝在家庭中的各種位置處以用于監(jiān)測(cè)日常活動(dòng)。例如，pir傳感器可以被安裝在一個(gè)或多個(gè)房間中以檢測(cè)在這些空間中的人的存在或移動(dòng)。

這種系統(tǒng)的一個(gè)共同特征是提供一個(gè)或多個(gè)傳感器布置以用于監(jiān)測(cè)門的打開或關(guān)閉。例如，并入到前門的這種傳感器布置可以用于檢測(cè)老年人是否離開房屋以及何時(shí)(例如在不尋常的或危險(xiǎn)的時(shí)間)離開房屋。在另一范例中，傳感器可以安裝到浴室或衛(wèi)生間門上，使得可以監(jiān)測(cè)沐浴和上廁所的行為。當(dāng)被附接到廚房碗柜、櫥柜和抽屜或甚至冰箱門或面包盒上時(shí)，這種傳感器可以用于提供關(guān)于飲食習(xí)慣的信息。

以這種方式監(jiān)測(cè)門的打開和關(guān)閉可以通過(guò)機(jī)械門開關(guān)執(zhí)行。這些被安裝到門框或門本身，并在門被完全關(guān)閉時(shí)被機(jī)械地激活，并且在門被打開時(shí)被機(jī)械地釋放。

機(jī)械門開關(guān)的一個(gè)缺點(diǎn)在于雖然它們能夠可靠地檢測(cè)門被完全關(guān)閉或未完全關(guān)閉，但是它們不能用于監(jiān)測(cè)其他種類的局部打開或關(guān)閉事件。例如，將期望能夠檢測(cè)到門從局部打開到完全打開或從稍微微開到更完全地微開的移動(dòng)。類似地，期望具有即使在門未被完全關(guān)閉時(shí)檢測(cè)到關(guān)閉事件的能力。

機(jī)械開關(guān)的另一缺點(diǎn)在于，它們要求由有經(jīng)驗(yàn)的人安裝，以便確保開關(guān)不會(huì)妨礙門的完全關(guān)閉也不會(huì)錯(cuò)失與門完全的接觸。

通常，通過(guò)替代地使用附接到門或抽屜上且能夠檢測(cè)或通知加速度的傳感器(例如，加速度計(jì)或磁力計(jì))，可以克服這些問(wèn)題。這不要求專業(yè)人員進(jìn)行安裝，并且可以例如由護(hù)理者將其安裝到感興趣的門或抽屜的任何部分。

然而，現(xiàn)有技術(shù)的基于加速度的門傳感器的主要缺點(diǎn)在于一般都不能可靠地檢測(cè)打開和關(guān)閉事件。來(lái)自安裝到可移動(dòng)對(duì)象上的傳感器的輸出信號(hào)可以呈現(xiàn)與和打開或關(guān)閉事件不相關(guān)的噪聲水平或信號(hào)波動(dòng)的峰值強(qiáng)度相當(dāng)?shù)姆逯祻?qiáng)度。

us2013/327142公開了基于加速度的測(cè)量以及與閾值的比較來(lái)檢測(cè)利用力對(duì)門的打開。該系統(tǒng)僅僅能夠檢測(cè)暴力移動(dòng)并且不能夠檢測(cè)正常的打開和關(guān)閉事件。

因此，將期望一種根據(jù)移動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)來(lái)檢測(cè)傳感器被安裝到其的門或抽屜的正常打開和關(guān)閉的方法，其中，根據(jù)由信號(hào)攜帶的背景噪聲來(lái)可靠地且準(zhǔn)確地解脫出這些移動(dòng)事件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種更可靠的感測(cè)的方式。本發(fā)明由獨(dú)立權(quán)利要求定義。從屬權(quán)利要求定義有利的實(shí)施例。

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于使用移動(dòng)傳感器來(lái)檢測(cè)打開或關(guān)閉事件的方法。隨時(shí)間獲得的傳感器信號(hào)與傳感器的移動(dòng)相關(guān)。

本發(fā)明基于使用積分的傳感器信號(hào)或類似地求和的傳感器信號(hào)來(lái)可靠地且準(zhǔn)確地檢測(cè)移動(dòng)事件的發(fā)生的原理。從移動(dòng)傳感器隨時(shí)間捕獲信號(hào)，該信號(hào)直接或間接表示加速度值。當(dāng)其間接表示時(shí)，可以應(yīng)用一些進(jìn)一步處理，從而抽出直接表示的加速度信號(hào)。不是直接通過(guò)分析加速度信號(hào)強(qiáng)度，而是分析在零交叉點(diǎn)之間的信號(hào)曲線下的面積或其表示來(lái)檢測(cè)移動(dòng)事件的發(fā)生。與強(qiáng)度相反，即使當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度相對(duì)于噪聲非常低時(shí)，在分析曲線下的面積也使得能夠可靠地檢測(cè)移動(dòng)事件。例如，對(duì)于門或抽屜的旋轉(zhuǎn)或滑動(dòng)打開或關(guān)閉事件尤其是如此。

打開或關(guān)閉事件可以通常僅表現(xiàn)為傳感器的靜止噪聲信號(hào)中的小的移位。取在零交叉之間的信號(hào)值的和或積分有效地放大了存在的任意移位信號(hào)。通常，在零交叉之間的間隔的長(zhǎng)度和信號(hào)強(qiáng)度的幅值在移動(dòng)期間與在靜止時(shí)相比都增大。因此在曲線下的面積(自然考慮了這兩種效果)可以在檢測(cè)這種移動(dòng)事件時(shí)比單獨(dú)分析信號(hào)強(qiáng)度提供更大的靈敏性。此外，通過(guò)僅在零交叉點(diǎn)之間求和，積分是最大的，這是因?yàn)楹椭械乃袠颖揪哂邢嗤姆?hào)，并且因此能夠容易地從背景噪聲中識(shí)別出移動(dòng)事件。

基于面積信號(hào)與一個(gè)或多個(gè)閾值的比較來(lái)檢測(cè)打開或關(guān)閉事件可以包括：識(shí)別超過(guò)一個(gè)或多個(gè)閾值且與正加速度(即，增大的速度)相關(guān)的面積信號(hào)，并且針對(duì)每個(gè)確定是否存在超過(guò)一個(gè)或多個(gè)閾值且與負(fù)加速度(即，減小的速度)相關(guān)的后續(xù)面積信號(hào)。

打開或關(guān)閉事件通常特征在于發(fā)生基本上相等但相反的加速度事件的對(duì)：當(dāng)門或抽屜首先從靜止移動(dòng)時(shí)在第一方向上的第一加速度，短時(shí)間后跟隨有當(dāng)門或抽屜停止時(shí)在打開位置中或在關(guān)閉位置中在相反方向上的第二加速度。

可以通過(guò)查找例如在特定預(yù)定閾值時(shí)間內(nèi)發(fā)生的彼此基本上相等但相反的信號(hào)的這種特性對(duì)來(lái)確保檢測(cè)真正的打開或關(guān)閉事件(與背景噪聲、意外敲擊或其他自然的非用戶誘發(fā)的移動(dòng)事件相反)的更大的準(zhǔn)確性。

獲得信號(hào)可以包括：首先獲得傳感器輸出，并且隨后處理所述輸出以提取單個(gè)方向分量，所述方向?qū)?yīng)于傳感器的運(yùn)動(dòng)的方向。

典型的移動(dòng)傳感器例如可以提供表示在兩個(gè)或三個(gè)空間維度上的移動(dòng)的輸出信號(hào)，然而，僅僅對(duì)應(yīng)于運(yùn)動(dòng)的一個(gè)主要方向的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)在確定打開-關(guān)閉事件中是感興趣的。在傳感器信號(hào)中由打開或關(guān)閉事件的發(fā)生引起的移位將僅表現(xiàn)在對(duì)應(yīng)于移動(dòng)事件發(fā)生的方向的信號(hào)的分量中?？梢酝ㄟ^(guò)從由傳感器生成的任意更廣的輸出提取這個(gè)分量來(lái)確保檢測(cè)這些事件的更大的靈敏性和準(zhǔn)確性。

更具體地，獲得信號(hào)可以包括：

獲得傳感器輸出向量；

定義表示傳感器的運(yùn)動(dòng)的方向的第二向量；以及

隨后在所述傳感器輸出向量上相對(duì)于所述第二向量執(zhí)行標(biāo)量積運(yùn)算。

當(dāng)?shù)诙蛄勘徽?guī)化時(shí)，具有輸出向量的標(biāo)量積生成表示在傳感器的運(yùn)動(dòng)的主要方向上的輸出向量的分量的信號(hào)值。這些分量值然后可以用于填充隨后要在該方法的剩余部分內(nèi)利用的信號(hào)的值。

在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)執(zhí)行對(duì)所獲得的傳感器輸出向量的一個(gè)或多個(gè)分量的主成分分析的過(guò)程來(lái)定義表示傳感器的運(yùn)動(dòng)的方向的第二向量。

在該情況下，不管移動(dòng)傳感器的取向或布置如何，可以執(zhí)行所述方法，因?yàn)樽鳛樵摲椒ǖ囊徊糠郑詣?dòng)計(jì)算相對(duì)于傳感器的運(yùn)動(dòng)的方向。替代地，該方法必須被定制到特定的預(yù)定義(相對(duì))運(yùn)動(dòng)方向，要求移動(dòng)傳感器在特定方向上被對(duì)齊，以便實(shí)現(xiàn)所述方法。

除此之外，獲得傳感器輸出向量本身可以包括：首先獲得初始的三維輸出向量，并且隨后處理所述初始的輸出向量以提取在垂直于重力的方向的平面中的分量。

當(dāng)傳感器的運(yùn)動(dòng)的主要方向(無(wú)論是旋轉(zhuǎn)的還是線性的)處于(相對(duì)于重力的)水平平面中時(shí)，可以通過(guò)將該輸出投影到垂直于重力的方向的平面上來(lái)從3d傳感器輸出中過(guò)濾掉由重力加速度生成的任何信號(hào)。然后可以根據(jù)上述來(lái)分析結(jié)果2d輸出向量，以便在任意給定時(shí)間提取對(duì)應(yīng)于運(yùn)動(dòng)的主要方向的單個(gè)分量。

為此，可以定義基向量的正交對(duì)，其跨度垂直于重力的方向的平面?？筛鶕?jù)這兩個(gè)基向量的線性組合表達(dá)二維傳感器輸出向量。可以通過(guò)依次進(jìn)行三維傳感器輸出向量與兩個(gè)定義的基向量中的每個(gè)的標(biāo)量積來(lái)找到二維傳感器輸出向量的兩個(gè)分量中的每個(gè)。以這種方式，選擇對(duì)應(yīng)于僅在垂直于重力的平面中的運(yùn)動(dòng)的傳感器輸出。

可以通過(guò)分析一個(gè)或多個(gè)傳感器輸出來(lái)確定相對(duì)于移動(dòng)傳感器的重力的方向。例如，可以應(yīng)用低通濾波器以從背景噪聲中解脫出重力信號(hào)，所述背景噪聲通常表現(xiàn)為傳感器輸出內(nèi)的較高頻率的軌跡。

在傳感器的運(yùn)動(dòng)的主要方向處在垂直平面中(即，處在與重力的方向平行的平面中)的情況下，以上描述的移動(dòng)檢測(cè)的方法可能具有有限的效力。當(dāng)打開或關(guān)閉事件例如包括圍繞水平軸的旋轉(zhuǎn)時(shí)，由重力加速度生成的信號(hào)可能干擾檢測(cè)方法的靈敏性。為了使得能夠檢測(cè)在垂直平面中的打開或關(guān)閉事件，可選地可以對(duì)上述方法添加額外的步驟。

因此，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供了一種使用移動(dòng)傳感器來(lái)檢測(cè)打開或關(guān)閉事件的方法，其包括：

隨時(shí)間獲得與傳感器的移動(dòng)相關(guān)的信號(hào)；

通過(guò)分析信號(hào)來(lái)檢測(cè)圍繞水平軸的任何旋轉(zhuǎn)打開或關(guān)閉事件的發(fā)生；以及

在沒(méi)有檢測(cè)到圍繞水平軸的打開或關(guān)閉事件的發(fā)生的情況下，隨后根據(jù)上述方法中的任何來(lái)檢測(cè)打開或關(guān)閉事件。

更具體地，檢測(cè)圍繞水平軸的旋轉(zhuǎn)打開或關(guān)閉事件的發(fā)生可以包括：

分析信號(hào)以確定相對(duì)于傳感器的隨時(shí)間的重力的方向；

檢測(cè)所確定的重力的方向中的隨時(shí)間的變化；以及

基于檢測(cè)到的變化與一個(gè)或多個(gè)閾值的比較來(lái)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)打開或關(guān)閉事件的發(fā)生。

在圍繞水平軸的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的情況下，對(duì)于相對(duì)于移動(dòng)對(duì)象安裝在固定方向上的傳感器，相對(duì)于傳感器的重力的方向隨著對(duì)象旋轉(zhuǎn)而改變。對(duì)于能夠檢測(cè)絕對(duì)加速度的傳感器，能夠通過(guò)分析傳感器輸出來(lái)獲得重力方向，例如通過(guò)使用低通濾波器來(lái)識(shí)別在重力中心力下的影響的慢速移動(dòng)取向特性。

通過(guò)比較隨時(shí)間的所確定的方向，可以識(shí)別例如在給定閾值時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生的重力的方向的顯著變化。然后可以將超過(guò)特定預(yù)定閾值的變化用作旋轉(zhuǎn)打開或關(guān)閉事件的發(fā)生的標(biāo)識(shí)符。

另外，上述方法還可以包括：通過(guò)在針對(duì)每個(gè)檢測(cè)到的打開或關(guān)閉事件的所確定的重力的方向向量之間執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)向量積運(yùn)算，識(shí)別連續(xù)檢測(cè)到的打開或關(guān)閉事件的方向性的變化；并且通過(guò)將針對(duì)連續(xù)檢測(cè)到的事件的所述一個(gè)或多個(gè)向量積運(yùn)算的結(jié)果的相對(duì)方向進(jìn)行比較來(lái)識(shí)別方向性的變化。

在該實(shí)施例中，可以確定后續(xù)檢測(cè)到的移動(dòng)事件相對(duì)于彼此的方向，使得能夠識(shí)別移動(dòng)方向的變化。當(dāng)以上述方式(通過(guò)識(shí)別在給定時(shí)間內(nèi)彼此相差特定閾值角度的兩個(gè)重力方向向量)檢測(cè)到移動(dòng)事件時(shí)，可以在先前向量與稍后向量之間進(jìn)行交叉積，結(jié)果取決于在由該方法使用的坐標(biāo)系內(nèi)的兩個(gè)向量的相對(duì)方向。當(dāng)在一個(gè)方向上的一個(gè)移動(dòng)跟隨有在第二相反方向上的第二移動(dòng)事件時(shí)，在先前向量和稍后向量之間的交叉積運(yùn)算的結(jié)果將具有針對(duì)這兩個(gè)事件的相反的相對(duì)方向性。例如，可以通過(guò)計(jì)算兩個(gè)結(jié)果之間的標(biāo)量積來(lái)檢測(cè)該相反的方向性，標(biāo)量積的負(fù)的結(jié)果隨后可用于識(shí)別移動(dòng)的方向的變化。

替代地，可以通過(guò)其他手段來(lái)檢測(cè)相反的方向性。例如，可以首先(通過(guò)自動(dòng)學(xué)習(xí)過(guò)程)確定表示交叉積結(jié)果的主要方向的基向量，隨后交叉積結(jié)果經(jīng)歷坐標(biāo)變換以將其投影到這些軸上。然后通過(guò)查找對(duì)應(yīng)于連續(xù)移動(dòng)事件的交叉積結(jié)果的符號(hào)的變化來(lái)檢測(cè)移動(dòng)事件的方向性的變化。

隨時(shí)間獲得信號(hào)可以包括：使用加速度計(jì)。

加速度計(jì)的輸出信號(hào)直接表示加速度值，并且因此不要求額外的處理來(lái)執(zhí)行上述方法。

根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種檢測(cè)打開或關(guān)閉事件的裝置。

此外，傳感器可以安裝到可關(guān)于已知軸在移動(dòng)的主要方向上移動(dòng)的對(duì)象上。然后，系統(tǒng)的處理元件可以適于假定移動(dòng)傳感器的移動(dòng)的主要方向與移動(dòng)傳感器的該已知軸對(duì)齊。

在該情況下，運(yùn)動(dòng)的主要方向無(wú)需通過(guò)處理單元作為隨時(shí)間獲得信號(hào)的部分進(jìn)行計(jì)算；通過(guò)將傳感器與運(yùn)動(dòng)的方向?qū)R地安裝，處理單元可以適于例如通過(guò)執(zhí)行關(guān)于固定的預(yù)定(相對(duì))方向向量的標(biāo)量積運(yùn)算來(lái)獲得在運(yùn)動(dòng)的方向上的信號(hào)分量。

所述傳感器可以是加速度計(jì)。

打開或關(guān)閉事件可以特征在于：在第一方向上的第一加速度跟隨有在第二相反方向上的第二加速度。

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。優(yōu)選地，可以在程序產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的至少后三個(gè)步驟。微處理器可以是常規(guī)的基于半導(dǎo)體類型的微處理器，例如，計(jì)算機(jī)或便攜式設(shè)備的中央處理單元。存儲(chǔ)介質(zhì)可以是用于數(shù)字地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序代碼的任何類型的介質(zhì)。通信網(wǎng)絡(luò)可以是任何適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)，例如lan、wanwifi或其他無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的范例，其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于檢測(cè)打開和關(guān)閉事件的第一示例性方法的示意圖；

圖2示出了表示移動(dòng)的提取出的單個(gè)方向分量的信號(hào)軌跡的范例；

圖3示出了表示對(duì)在零交叉點(diǎn)之間的傳感器輸出求積分的結(jié)果的信號(hào)軌跡的范例；

圖4示出了由3d移動(dòng)傳感器輸出的信號(hào)軌跡的范例；

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的用于檢測(cè)打開和關(guān)閉事件的示例性方法的示意圖；以及

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的用于檢測(cè)打開和關(guān)閉事件的裝置的范例。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種用于使用由傳感器生成的輸出信號(hào)來(lái)可靠地且準(zhǔn)確地檢測(cè)門或抽屜的打開或關(guān)閉的方法，所述輸出信號(hào)直接或間接表示所述傳感器隨時(shí)間的加速度。確定在針對(duì)加速度的曲線下的面積或其表示，并且通過(guò)比較計(jì)算出的面積與特定閾值來(lái)識(shí)別移動(dòng)事件的發(fā)生。考慮跨度在加速度曲線的零交叉點(diǎn)之間的面積，使得對(duì)應(yīng)和的所有元素具有相同符號(hào)，并且結(jié)果面積信號(hào)具有最大幅度?？梢哉业皆诮o定時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生的基本上相等但相反的面積信號(hào)的對(duì)，打開或關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的這些特性包括在第一方向上的第一加速度跟隨有在相反方向上的第二加速度。還提供了一種用于可靠地檢測(cè)打開或關(guān)閉事件的裝置。

在下面的范例中，描述了用于分析一個(gè)或多個(gè)傳感器輸出的方法，其中對(duì)例如數(shù)據(jù)點(diǎn)、趨勢(shì)線、曲線和其他明確圖形概念的特征進(jìn)行引用。當(dāng)采用這種術(shù)語(yǔ)時(shí)，它們應(yīng)當(dāng)總是被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制明顯圖形的方法。例如，術(shù)語(yǔ)曲線、軌跡或趨勢(shì)線可以理解為表示圖形元素，或者替代地其數(shù)學(xué)上等價(jià)表示。表達(dá)式在其被采用時(shí)意圖作為啟發(fā)式或圖解化的快捷方式以解釋可以以任意多種方式但是以被映射到由技術(shù)人員常用的實(shí)現(xiàn)這些目的的方法上的術(shù)語(yǔ)執(zhí)行的方法或過(guò)程。

在圖1中示出了表示根據(jù)本發(fā)明的方法的第一范例的示意圖。在步驟1中首先從移動(dòng)傳感器隨時(shí)間獲得信號(hào)，該信號(hào)直接或間接表示加速度。然后在步驟2中分析信號(hào)，以便在如下時(shí)間點(diǎn)處識(shí)別信號(hào)的兩個(gè)或更多零交叉點(diǎn)：在這些時(shí)間點(diǎn)處由信號(hào)指示傳感器的加速度與零水平交叉。一旦已經(jīng)識(shí)別出兩個(gè)或更多個(gè)這種點(diǎn)，則可以在步驟3中確定一個(gè)或多個(gè)面積信號(hào)值，其中這些值表示在零交叉點(diǎn)之間的加速度的曲線下的面積。最終，在步驟4中將所確定的面積信號(hào)值與一個(gè)或多個(gè)閾值進(jìn)行比較，以便識(shí)別與打開或關(guān)閉事件的發(fā)生相對(duì)應(yīng)的時(shí)間的間隔。

在本發(fā)明的最簡(jiǎn)單的范例中，捕獲信號(hào)，該信號(hào)是連續(xù)的并且該信號(hào)直接表示傳感器隨時(shí)間的加速度。隨后分析捕獲到的信號(hào)，以便識(shí)別被指示為對(duì)應(yīng)于在其處傳感器的加速度與零交叉的時(shí)刻的時(shí)間點(diǎn)。在時(shí)間連續(xù)信號(hào)的情況下，這簡(jiǎn)單地對(duì)應(yīng)于確定沿著連續(xù)信號(hào)軌跡的在其處信號(hào)值為零的點(diǎn)，并且因此在該點(diǎn)處信號(hào)軌跡從正值穿越到負(fù)值，反之亦然。

在例如從以規(guī)則時(shí)間間隔輸出離散數(shù)據(jù)值的傳感器捕獲非連續(xù)信號(hào)的情況下，零交叉點(diǎn)可能不符合由傳感器輸出的任何數(shù)據(jù)點(diǎn)；不存在信號(hào)值為零的數(shù)據(jù)點(diǎn)。在該情況下，可以較不直接地實(shí)現(xiàn)對(duì)零交叉點(diǎn)的識(shí)別，通過(guò)確定如下時(shí)間點(diǎn)：在這些時(shí)間點(diǎn)處由離散數(shù)據(jù)值指示已經(jīng)被采樣的對(duì)應(yīng)的連續(xù)輸出信號(hào)與零水平交叉。例如，可以找到具有不同符號(hào)的信號(hào)值的相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)，并且零交叉點(diǎn)定義為臨時(shí)與這種對(duì)中的每個(gè)點(diǎn)等距的那些點(diǎn)?；蛘?，在另一范例中，可以執(zhí)行處理以將趨勢(shì)線擬合到由傳感器輸出的離散數(shù)據(jù)值，并且所述趨勢(shì)線隨后針對(duì)零交叉以針對(duì)連續(xù)信號(hào)相同的方式被分析。

該過(guò)程要求信號(hào)的零水平被很好地定義。在最簡(jiǎn)單的情況下，傳感器被充分地校準(zhǔn)使得零水平已經(jīng)被很好地定義，并且對(duì)應(yīng)于數(shù)字零，使得捕獲到的數(shù)據(jù)點(diǎn)具有取決于檢測(cè)到的加速度的方向性的正極性或負(fù)極性。然而，在替代范例中，零水平可以被很好地定義但是可以不與零的數(shù)值相對(duì)應(yīng)，即，所有輸出數(shù)據(jù)值具有正極性并且零水平對(duì)應(yīng)于一些dc偏移值。在該情況下，可以應(yīng)用進(jìn)一步處理，以便首先確定dc偏移值，并且隨后從每個(gè)信號(hào)值中減去所確定的值。然后，可以通過(guò)識(shí)別在其處信號(hào)表示加速度與絕對(duì)零的值交叉的點(diǎn)來(lái)執(zhí)行對(duì)零交叉點(diǎn)的確定。

然而，在替代范例中，可以確定dc偏移值，隨后通過(guò)找到在其處信號(hào)表示加速度與所確定的dc值交叉的時(shí)間點(diǎn)來(lái)簡(jiǎn)單地識(shí)別零交叉點(diǎn)。

例如，可以通過(guò)使用低通濾波器(lpf)以及尤其是移動(dòng)平均(ma)濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)dc值的估計(jì)。這種濾波器的復(fù)雜度較低。然而，一個(gè)可能的缺點(diǎn)在于可能出現(xiàn)過(guò)渡，使得打開或關(guān)閉移動(dòng)的加速度信號(hào)(加速度和減速度信號(hào)的替代對(duì))將由于移動(dòng)而被“延伸”為與真值具有額外的偏移。然而，一般而言，該影響可以被容忍。例如，抑制過(guò)渡偏移的一種方式是使用非線性濾波器，例如中值濾波器。

一旦識(shí)別出兩個(gè)或更多零交叉點(diǎn)，就進(jìn)一步處理信號(hào)來(lái)確定表示在識(shí)別出的零交叉點(diǎn)之間的加速度的曲線下的面積的值。在連續(xù)信號(hào)輸出的情況下，可以簡(jiǎn)單地通過(guò)在(在最簡(jiǎn)單的情況下通過(guò)零交叉點(diǎn))定義的極限之間執(zhí)行積分過(guò)程來(lái)確定曲線下的面積。如上所述，通過(guò)取零交叉點(diǎn)作為積分的邊界，可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的最大靈敏性，這是因?yàn)樵谠摵椭械乃袠颖揪哂邢嗤姆?hào)。在信號(hào)中的任意波動(dòng)(噪聲等)將在零水平周圍具有頻繁的變化，并且因此它們的累積和(在任意一對(duì)零點(diǎn)之間)保持較小。

當(dāng)移動(dòng)門/抽屜時(shí)，將存在開始移動(dòng)的加速度以及結(jié)束移動(dòng)的減速度。在兩個(gè)時(shí)刻中，加速度將具有遠(yuǎn)離零的特定偏移。另外，該偏移將出現(xiàn)在一對(duì)相反符號(hào)中，其中次序與移動(dòng)方向相關(guān)。這允許在打開事件與關(guān)閉事件之間進(jìn)行區(qū)分的可能性。

在圖2中示出了從傳感器獲得的表示隨時(shí)間的傳感器在移動(dòng)的主要方向上的加速度的信號(hào)軌跡20的范例。打開/關(guān)閉事件正好可識(shí)別在軌跡的中心處，由相反符號(hào)的峰值的特性對(duì)標(biāo)記出。一組樣本值被示出為22，其中前兩個(gè)標(biāo)記為連續(xù)的22a、22b。

圖3示出了表示一旦已經(jīng)在零交叉點(diǎn)之間執(zhí)行了積分的圖2的信號(hào)20的信號(hào)軌跡24。因此，軌跡24是在結(jié)合圖1解釋的方法的步驟3中計(jì)算出的面積信號(hào)的連續(xù)表示。信號(hào)20的樣本值22以相同次序被疊加在信號(hào)24的對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)處?？梢钥闯觯趫D2中示出的樣本值22b(其與在與零點(diǎn)交叉之前的信號(hào)20的最后次峰一致)對(duì)應(yīng)于信號(hào)24中的兩個(gè)主峰26、28中的第一主峰26的尖端。

與圖2的信號(hào)相比，信號(hào)24中的表示打開或關(guān)閉事件的(第一)加速度和(第二)減速度的峰值清楚可見(jiàn)并且可與背景噪聲明顯區(qū)分。

可以在由每對(duì)零交叉點(diǎn)跨度的時(shí)間范圍中的全部或僅僅部分上執(zhí)行積分，但是前者是優(yōu)選的。在后者的情況下，積分的界限不必由交叉點(diǎn)定義，而是根據(jù)某種其他選定方案來(lái)定義。然而，界限仍落入由相關(guān)的一對(duì)零交叉點(diǎn)界定的范圍內(nèi)。

在非連續(xù)輸出的情況下，可以不同地確定表示在曲線下的面積的值。在連續(xù)趨勢(shì)線被擬合到離散數(shù)據(jù)輸出點(diǎn)的情況下，可以以針對(duì)連續(xù)傳感器輸出相同的方式，即，通過(guò)完全地或部分地對(duì)在零交叉點(diǎn)之間的趨勢(shì)曲線的積分，計(jì)算在曲線下的面積。在簡(jiǎn)單地通過(guò)直線鏈接相鄰離散數(shù)據(jù)點(diǎn)的情況下，緊急趨勢(shì)線是不平滑的，可以將“在曲線下的面積”的計(jì)算簡(jiǎn)單地降低為“平行四邊形的面積”之和。

再次替代地，面積僅僅被視為說(shuō)明性的，并且“在曲線下的面積”簡(jiǎn)單地由多個(gè)信號(hào)值的倍數(shù)之和來(lái)表現(xiàn)，其中倍數(shù)是在信號(hào)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔。當(dāng)傳感器以給定時(shí)間間隔可靠地輸出值時(shí)，所有倍數(shù)是相同的，在該情況下，它們可以由整個(gè)和之前的倍數(shù)有效地替換，等于填充和的數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量。

注意，在所有上述范例中，如果dc值被計(jì)算出但沒(méi)有被減去，則面積信號(hào)可能需要通過(guò)從dc偏移值與對(duì)應(yīng)于給定計(jì)算出的面積的跨度時(shí)間間隔的積中的每個(gè)減去來(lái)校正。

一旦已經(jīng)生成表示在零交叉點(diǎn)之間的加速度曲線下的面積的一個(gè)或多個(gè)值，就測(cè)試這些“面積信號(hào)”超過(guò)一個(gè)或多個(gè)閾值。當(dāng)面積信號(hào)的絕對(duì)值超過(guò)一個(gè)或多個(gè)閾值時(shí)，這可以用于識(shí)別與移動(dòng)事件的發(fā)生相對(duì)應(yīng)的特定時(shí)間間隔。

閾值的典型值例如可以是0.04(單位是m/s)。在圖3中，為正加速度標(biāo)記該示例性閾值30，并且為負(fù)加速度標(biāo)記閾值32，其被疊加在曲線下面積信號(hào)24上。該值假定在曲線下面積積分中，結(jié)果已經(jīng)乘以樣本時(shí)間，使得和被正規(guī)化為樣本頻率。可以使閾值是用戶可配置的或自適應(yīng)的。在后一情況下，所采用的值例如可以根據(jù)來(lái)自由用戶執(zhí)行的(較早)打開/關(guān)閉移動(dòng)的結(jié)果來(lái)調(diào)整。

當(dāng)捕獲到的傳感器信號(hào)提供傳感器信號(hào)隨時(shí)間的加速度的直接表示時(shí)，可以通過(guò)將上述方法直接應(yīng)用到傳感器輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)打開或關(guān)閉事件的檢測(cè)。然而，在捕獲到僅間接表示傳感器隨時(shí)間的加速度的信號(hào)的情況下，可以在應(yīng)用主要方法之前對(duì)原始傳感器輸出應(yīng)用進(jìn)一步的處理。

例如，可以捕獲表示傳感器相對(duì)于地面的速度的信號(hào)。在該情況下，可以簡(jiǎn)單地通過(guò)相對(duì)于時(shí)間對(duì)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行微分來(lái)獲得表示加速度的信號(hào)。在另一范例中，信號(hào)可以表示傳感器相對(duì)于特定固定外部參考點(diǎn)的位移。在該情況下，可以通過(guò)相對(duì)于時(shí)間的微分運(yùn)算再次(這次應(yīng)用兩次)獲得加速度信號(hào)。注意，在兩種情況下，微分運(yùn)算消除任意的dc偏移，并且因此自動(dòng)完成方法中的該步驟。

由于對(duì)于典型的打開或關(guān)閉事件，討論中的門或抽屜在打開或關(guān)閉移動(dòng)之前和之后將是無(wú)運(yùn)動(dòng)的，所以對(duì)應(yīng)的加速度信號(hào)將包括加速部分和減速部分。因此，對(duì)應(yīng)于這種移動(dòng)事件的積分信號(hào)將以相反極性的一對(duì)峰值為特征，如圖3所示的峰值26和28?？梢酝ㄟ^(guò)不僅查找超過(guò)一個(gè)或多個(gè)閾值的個(gè)體面積信號(hào)而且查找例如在特定預(yù)定閾值時(shí)間內(nèi)彼此基本上相等但相反的信號(hào)的這種特性對(duì)，來(lái)確保檢測(cè)真正的打開或關(guān)閉事件(與背景噪聲、意外敲擊或其他自然的非用戶誘發(fā)的移動(dòng)事件相反)的更大的準(zhǔn)確性。

因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在針對(duì)給定面積信號(hào)找到閾值超過(guò)的情況下，對(duì)所述信號(hào)測(cè)試是否有相反符號(hào)的伴隨閾值超過(guò)。可選地，隨后可以進(jìn)一步測(cè)試兩個(gè)面積信號(hào)，以確定它們是否落入特定定義的約束時(shí)間跨度內(nèi)。在該范例中，僅在同現(xiàn)關(guān)閉中找到兩個(gè)超過(guò)的情況下，確定已經(jīng)發(fā)生了打開/關(guān)閉事件。如果第二超過(guò)具有與第一超過(guò)相同的符號(hào)，則第二超過(guò)可以承擔(dān)(可能的)第一超過(guò)的角色。如果已經(jīng)超過(guò)了同現(xiàn)時(shí)間，則丟棄所有的閾值超過(guò)。

另外，還可以確定極性發(fā)生的次序，并且該信息用于通知移動(dòng)的方向，是“打開”還是“關(guān)閉”。在沒(méi)有校準(zhǔn)的情況下，不能夠在絕對(duì)意義上確定哪些移動(dòng)事件對(duì)應(yīng)于打開以及哪些對(duì)應(yīng)于關(guān)閉。在替代的方法中，可以使用啟發(fā)法來(lái)在打開與關(guān)閉之間進(jìn)行絕對(duì)區(qū)分。例如，可以假設(shè)門或抽屜大多是關(guān)閉的，并且在時(shí)間上彼此靠近發(fā)生的相反方向的事件構(gòu)成打開(第一)事件跟隨有關(guān)閉(第二)事件。

還可能發(fā)生的是，事件具有相同的方向符號(hào)。當(dāng)這些在時(shí)間上一起靠近地發(fā)生時(shí)，它們指示另一打開，例如并且可以對(duì)應(yīng)地被分組到一起作為單次(打開)事件。可以額外地或替代地應(yīng)用其他分組，這取決于本發(fā)明的意圖應(yīng)用。例如，可以將(通過(guò)上述方法彼此進(jìn)行區(qū)分的)連續(xù)的打開和關(guān)閉事件分組為特定種類的單個(gè)事件，例如，“抽屜使用事件”或“碗柜訪問(wèn)事件”。

一般而言，典型的移動(dòng)傳感器可以提供表示在兩個(gè)或三個(gè)空間維度上的移動(dòng)的輸出信號(hào)。然而，僅僅對(duì)應(yīng)于運(yùn)動(dòng)的一個(gè)主要方向的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)在確定打開-關(guān)閉事件中是感興趣的。在傳感器信號(hào)中由打開或關(guān)閉事件的發(fā)生引起的移位將僅表現(xiàn)在對(duì)應(yīng)于移動(dòng)事件發(fā)生的方向的信號(hào)的分量中?？梢酝ㄟ^(guò)從由傳感器生成的任意更廣的輸出提取這個(gè)分量來(lái)確保檢測(cè)這些事件的更大的靈敏性和準(zhǔn)確性。

因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)首先獲得如圖4所示的多維傳感器輸出40來(lái)獲得信號(hào)20，隨后處理所述輸出來(lái)提取單個(gè)方向分量，所述方向?qū)?yīng)于傳感器的運(yùn)動(dòng)的方向。

在圖4中示出了由3d移動(dòng)傳感器生成的輸出信號(hào)40，其中分別對(duì)應(yīng)于(相對(duì)于傳感器坐標(biāo)系的)x、y和z方向中的運(yùn)動(dòng)捕獲單獨(dú)的信號(hào)42、44、46。隨后處理信號(hào)40，以便提取單個(gè)信號(hào)，例如圖2中所示的信號(hào)20，并且其表示傳感器的運(yùn)動(dòng)的主要方向上的移動(dòng)。打開/關(guān)閉事件僅僅在y方向軌跡44的中央周圍是可見(jiàn)的。在圖2中，該事件在提取的一維信號(hào)20中更清晰可見(jiàn)。

在一個(gè)范例中，通過(guò)在移動(dòng)傳感器的多維輸出40之間執(zhí)行標(biāo)量積運(yùn)算，來(lái)實(shí)現(xiàn)單個(gè)方向分量20的提取，該輸出表示為向量，并且第二向量被定義為表示傳感器的運(yùn)動(dòng)的主要方向。在一些情況下，可以提前知道第二方向向量。例如，當(dāng)傳感器被附接抵靠門或抽屜面板時(shí)，使得其z軸指向主要打開/關(guān)閉方向，提取單個(gè)方向分量20的過(guò)程可以簡(jiǎn)化為僅對(duì)傳感器在z軸上的信號(hào)進(jìn)行硬編碼選擇(其中，在該情況下，例如沒(méi)有替代地使用單軸傳感器)。

然而，一般而言，運(yùn)動(dòng)的主軸可以改變。例如，在滑動(dòng)抽屜的情況下，傳感器還可以安裝抵靠抽屜的側(cè)壁，可能在一定程度上轉(zhuǎn)動(dòng)，使得主(水平)軸是沿著所述側(cè)壁的傳感器軸的組合。傳感器還可以位于抽屜的底部，可能傾斜并且沒(méi)有與滑動(dòng)方向平行的單個(gè)傳感器軸。

在這種一般情況下，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可以執(zhí)行算法以便確定運(yùn)動(dòng)的主要方向。該算法可以持續(xù)運(yùn)行，或者替代地可以僅在特定校準(zhǔn)階段期間被調(diào)用，在此之后主軸保持固定。在該情況下，可以節(jié)省計(jì)算負(fù)荷以及因此減少電池消耗。可選地，另外，可以在使用一段時(shí)間之后檢查校準(zhǔn)。

下文描述了用于確定運(yùn)動(dòng)的主要方向以便提取多分量傳感器輸出中的單個(gè)對(duì)應(yīng)分量的算法的一個(gè)范例。還存在其他算法方法，并且可以替代下述范例而應(yīng)用。

根據(jù)一個(gè)范例，找到主要方向的第一步驟是找到跨越所述主要方向所在的(水平)平面的兩個(gè)向量。可以通過(guò)分析一個(gè)或多個(gè)傳感器輸出而估計(jì)出的重力的方向是所述平面的法向。例如，低通濾波器可以被應(yīng)用以從背景噪聲解脫出重力信號(hào)，所述背景噪聲通常表現(xiàn)為傳感器輸出內(nèi)的高得多的頻率的軌跡。優(yōu)選地，使用非線性濾波器，如中值濾波器，使得過(guò)渡效應(yīng)被最小化。可選地，可以應(yīng)用額外的濾波器來(lái)進(jìn)一步平滑方向信號(hào)。例如，僅選擇信號(hào)的幾乎沒(méi)有或沒(méi)有活動(dòng)(例如，低方差)的部分。

給定重力的方向，在傳感器坐標(biāo)系中，可以如下找到兩個(gè)跨度(即，基)向量(但是還可以設(shè)想到其他方法)。需要兩個(gè)線性無(wú)關(guān)向量，兩者都正交于重力方向。用g＝(gx,gy,gz)表示重力的方向，例如可以經(jīng)由如下結(jié)構(gòu)來(lái)找到第一向量：

ax0＝(gy-gz,gz-gx,gx-gy)

可以通過(guò)計(jì)算它們的點(diǎn)積來(lái)直接驗(yàn)證ax0正交于g。然后可以通過(guò)計(jì)算g和ax0的向量(交叉)積來(lái)找到第二基向量：

ax1＝g×ax0

交叉積確保ax1與ax0和g兩者正交，另外在交叉積中的g和ax0的選定次序確保交叉積ax0×ax1的結(jié)果指向g的方向。如此找到的ax0、ax1位于水平平面中。

在此之后，將(3d)加速度信號(hào)投影到由上述找到的一對(duì)基向量定義的軸上，這樣獲得兩個(gè)1d信號(hào)accp0和accp1，這些表示在水平平面中的加速度的分量。例如可以通過(guò)首先將ax0和ax1向量正規(guī)化為單位尺寸來(lái)執(zhí)行所述投影：

并且隨后通過(guò)逐個(gè)樣本地計(jì)算3d加速度信號(hào)acc與每個(gè)正規(guī)化的ax向量的標(biāo)量積，即

accp0和accp1位于(即與重力的方向垂直的)水平平面中。加速度的主要分量(即，對(duì)應(yīng)于運(yùn)動(dòng)的主要方向的分量)將是這兩個(gè)1d信號(hào)的特定線性組合。

可以通過(guò)被應(yīng)用到這兩個(gè)1d加速度信號(hào)的主成分分析(pca)的過(guò)程來(lái)找到在水平平面中的移動(dòng)的方向。pca在本領(lǐng)域中是已知的?，F(xiàn)在將描述該過(guò)程的應(yīng)用的一個(gè)范例。

在具有通常為0.4秒的窗口尺寸的分段上觀察1d信號(hào)accp0和accp1。針對(duì)該窗口，計(jì)算其平均值(μ0、μ1)，并且從針對(duì)貫穿窗口時(shí)段的信號(hào)獲得的所有樣本值中減去所述平均值。如此獲得的值隨后用于計(jì)算對(duì)應(yīng)的方差(cov00、cov11)和協(xié)方差(cov01)值：

cov00＝1/nσ(accp0-μ0)²

cov11＝1/nσ(accp1-μ1)²

cov01＝1/nσ(accp0-μ0)(accp1-μ1)

其中，n是貫穿窗口的持續(xù)時(shí)間獲得的樣本的數(shù)量。(替代地，n在該情況下可以省略，因?yàn)槌丝s放中間結(jié)果之外其不會(huì)影響結(jié)果)。

同樣地，如本領(lǐng)域已知的，可以通過(guò)協(xié)方差矩陣的特征值分析找到主成分：

由于協(xié)方差矩陣是2x2的，所以特征值可以容易地表達(dá)為閉合形式：

λ0＝(cov00+cov11)/2+√((cov00–cov11)²/4+cov01²)

λ1＝(cov00+cov11)/2-√((cov00–cov11)²/4+cov01²)

另外，由于僅對(duì)主要方向感興趣，所以可以將對(duì)應(yīng)的主要特征值識(shí)別為λ0，因?yàn)棣?>λ1總是成立。對(duì)應(yīng)于λ0的特征向量q0(即，使得mq0＝λ0q0)也可以表達(dá)為閉合形式。例如：

向量q0提供在水平平面中的移動(dòng)的主要方向，因此在所述方向上加速度的1d分量如下：

accpc＝q0·accp＝qx*accp0+qy*accp1

仍存在的小的不確定性在于q0的符號(hào)是任意的，并且可以在下一組計(jì)算出的協(xié)方差處切換到相反的方向。這種切換還將觸發(fā)accpc中的符號(hào)變化，這將是人工的并且不與任何物理事物相連接。在一個(gè)范例中，可以通過(guò)針對(duì)整個(gè)分段僅計(jì)算一個(gè)特征向量來(lái)穩(wěn)定該效果，或者替代地，當(dāng)計(jì)算出每個(gè)樣本的特征向量時(shí)，以記住在先前周期計(jì)算出的特征向量，并測(cè)試在當(dāng)前向量與先前向量之間的標(biāo)量積是否具有負(fù)的結(jié)果。假設(shè)在方向上有小的變化，則標(biāo)量積應(yīng)當(dāng)總是正的，負(fù)的結(jié)果指示計(jì)算結(jié)果的符號(hào)變化。在標(biāo)量積為負(fù)的情況下，qx和qy在符號(hào)上是相反的。

在傳感器的運(yùn)動(dòng)的主要方向不在水平平面中(即，在垂直于重力的方向的平面中)的情況下，上述移動(dòng)檢測(cè)的方法可能具有有限的效力。特別地，當(dāng)打開或關(guān)閉事件包括圍繞水平或接近(相對(duì)于重力)的水平軸的旋轉(zhuǎn)時(shí)，由貫穿該轉(zhuǎn)動(dòng)的重力加速度生成的連續(xù)改變的信號(hào)淹沒(méi)由旋轉(zhuǎn)本身生成的小的加速度信號(hào)，使得打開和關(guān)閉事件難以被檢測(cè)到。為了使得能夠檢測(cè)圍繞水平軸的這種旋轉(zhuǎn)打開或關(guān)閉事件，因此可選地可以對(duì)上述方法添加額外的步驟。

事實(shí)上，注意在實(shí)踐中，圍繞未完全垂直(即，完全與重力的方向?qū)R)的任意鉸鏈的旋轉(zhuǎn)將產(chǎn)生加速度信號(hào)，其或多或少受到上述重力“干擾”。因此，實(shí)際上可以定義特定范圍的水平或接近水平的鉸鏈角度，圍繞其的旋轉(zhuǎn)使得應(yīng)用額外步驟進(jìn)行檢測(cè)成為必要，同時(shí)對(duì)于稍微偏離垂直的角度，目前描述的方法可以保持充分有效。然而，僅為便于解釋，在后續(xù)描述中，將引用涉及圍繞“水平”軸的旋轉(zhuǎn)事件本身的步驟。然而，這并不旨在為限制性的，而是作為縮略，并且應(yīng)當(dāng)在本文討論的考慮的上下文中進(jìn)行閱讀和理解。

對(duì)應(yīng)地，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，通過(guò)監(jiān)測(cè)(相對(duì)于傳感器的)重力的檢測(cè)到的方向的變化來(lái)額外地測(cè)試圍繞水平軸的旋轉(zhuǎn)打開或關(guān)閉事件。在一個(gè)范例中，這是通過(guò)計(jì)算在當(dāng)前重力方向g1和幾秒(例如，1秒)前的g0之間的標(biāo)量積實(shí)現(xiàn)的。(例如通過(guò)將低通濾波器應(yīng)用到傳感器輸出信號(hào)生成的)重力信號(hào)優(yōu)選被正規(guī)化為單位尺寸，使得標(biāo)量積受除了轉(zhuǎn)動(dòng)外的其他性質(zhì)的意外加速度的影響較小。比較計(jì)算出的標(biāo)量積與一個(gè)或多個(gè)閾值，以便確定是否已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)事件。在一個(gè)范例中，可以根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)必須發(fā)生的最小角度的余弦來(lái)表示針對(duì)打開/關(guān)閉事件的閾值，即(在正規(guī)化的g向量的情況下)：

g0·g1≤|g0||g1|cosθ＝cosθ

針對(duì)標(biāo)量積的典型閾值可以是0.9，其對(duì)應(yīng)于大約25°的角距。

在一個(gè)范例中，在檢測(cè)到變化的情況下，執(zhí)行額外的選擇步驟來(lái)確定轉(zhuǎn)動(dòng)事件(打開或關(guān)閉)的方向。給定安裝的自由和轉(zhuǎn)動(dòng)的方式(上鉸鏈或下鉸鏈)，不能單獨(dú)確定旋轉(zhuǎn)是對(duì)應(yīng)于打開還是關(guān)閉，但是可以將兩者區(qū)分開。替代地，在上述水平運(yùn)動(dòng)的情況下，可以使用啟發(fā)法來(lái)在打開與關(guān)閉之間進(jìn)行絕對(duì)區(qū)分。例如，可以假設(shè)門大多關(guān)閉并且在時(shí)間上彼此靠近發(fā)生的相反方向的事件構(gòu)成打開(第一)事件跟隨有關(guān)閉(第二)事件。

將打開事件與關(guān)閉事件區(qū)分開的一種可能方法是觀察兩個(gè)重力方向向量g0、g1的向量(交叉)積(其中，這兩者是間隔一秒測(cè)量的，并且具有小于指定閾值的標(biāo)量積)。存儲(chǔ)向量積的結(jié)果cs1，并將其與在也滿足閾值的先前實(shí)例中計(jì)算出的結(jié)果cs0進(jìn)行比較。在開始時(shí)，cs0被設(shè)置為空(0,0,0)。比較包括計(jì)算兩者之間的標(biāo)量積cs0·cs1。在標(biāo)量積為正的情況下，轉(zhuǎn)動(dòng)處于與先前轉(zhuǎn)動(dòng)事件相同的方向。例如，如果在上一實(shí)例中斷定為打開，則當(dāng)前事件也是(或可能甚至是同一)打開事件。在標(biāo)量積為負(fù)的情況下，表示當(dāng)前轉(zhuǎn)動(dòng)與上一次處于不同方向?？蛇x地，可以額外地測(cè)試當(dāng)前事件以確定自從先前事件后是否已經(jīng)經(jīng)過(guò)了特定時(shí)間量，例如1秒。

另外，如果標(biāo)量積cs0·cs1為負(fù)，則更新存儲(chǔ)的變量cs0，以便使其等于cs1。這樣，從同一的打開/關(guān)閉事件的重力方向向量g0、g1的下一閾值超過(guò)將不會(huì)得到下一負(fù)的標(biāo)量積。在標(biāo)量積cs0·cs1為正的情況下，通過(guò)這樣更新cs0，還可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的改善。特別地，如果cs1的范數(shù)大于cs0的范數(shù)，則將cs0更新為cs1。由于g0和g1具有單位尺寸，所以它們的交叉積的幅值等于將它們分離的角度的正弦。因此，較大的范數(shù)反映在g0與g1之間的較大的角度，即較大的轉(zhuǎn)動(dòng)。

在圖5中示出了并入上述多個(gè)示例性特征的方法的實(shí)施例的示意圖。根據(jù)該實(shí)施例，在步驟50中在操作之前對(duì)傳感器的多維信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)。該方法的主要過(guò)程流開始于在步驟52中對(duì)重力的方向的估計(jì)，跟隨有在步驟54中測(cè)試圍繞水平鉸鏈的打開或關(guān)閉事件，兩者都根據(jù)上述范例所述的方法或其他。

在檢測(cè)到圍繞水平軸的打開/關(guān)閉事件的情況下，可以在步驟56中相應(yīng)執(zhí)行一些其他事件，并且中止過(guò)程流的剩余部分。然后，例如所述方法可以重新開始，或許略過(guò)校準(zhǔn)50來(lái)再次以步驟52中的估計(jì)重力方向開始。

在沒(méi)有檢測(cè)到圍繞水平軸的打開或關(guān)閉事件的情況下，過(guò)程流轉(zhuǎn)移到對(duì)圍繞垂直軸的或者如在抽屜的運(yùn)動(dòng)情況下線性的打開/關(guān)閉事件的檢測(cè)。在圖5的范例中，通過(guò)在步驟58中首先確定跨度水平平面的一對(duì)基向量，然后在步驟60中利用這些來(lái)確定表示傳感器的運(yùn)動(dòng)的主要方向的向量(兩者都根據(jù)上述的方法或其他)，獲得單個(gè)方向信號(hào)分量。然后在步驟62中提取表示在該方向上的運(yùn)動(dòng)的單個(gè)信號(hào)分量。

在此之后，執(zhí)行圖5的實(shí)施例的最后三個(gè)方法步驟：首先，分析經(jīng)由步驟58、60、62獲得的信號(hào)，以便在步驟64識(shí)別信號(hào)的兩個(gè)或更多零交叉點(diǎn)；如下時(shí)間點(diǎn)：在這些時(shí)間點(diǎn)處由信號(hào)指示傳感器的加速度與零水平交叉。一旦識(shí)別出兩個(gè)或更多個(gè)這種點(diǎn)，就在步驟66中確定一個(gè)或多個(gè)面積信號(hào)值，其中這些值表示在零交叉點(diǎn)之間的加速度的曲線下的面積。最后，在步驟68中將所確定的面積信號(hào)值與一個(gè)或多個(gè)閾值進(jìn)行比較，以便識(shí)別與打開或關(guān)閉事件的發(fā)生相對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔。在檢測(cè)到打開/關(guān)閉事件的情況下，在步驟70中再次執(zhí)行一些其他事件，并且可能隨后重新開始過(guò)程流。在沒(méi)有檢測(cè)到打開-關(guān)閉事件的情況下，所述方法以持續(xù)方式循環(huán)，直到檢測(cè)到這種事件。

該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于所有種類的打開和關(guān)閉事件都可以作為相同過(guò)程流的一部分被檢測(cè)(水平線性和旋轉(zhuǎn)事件以及垂直旋轉(zhuǎn)事件兩者)。此外，傳感器可以安裝在討論中的門或抽屜的任意取向和任意位置中，因?yàn)椴襟E被包括以實(shí)時(shí)確定運(yùn)動(dòng)的主要方向。另外，通過(guò)在過(guò)程流的開始僅估計(jì)一次重力的方向而節(jié)省了處理資源，這一次計(jì)算的結(jié)果隨后可應(yīng)用于步驟54和58中。

在圖6中描繪了根據(jù)本發(fā)明的用于檢測(cè)打開和關(guān)閉事件的裝置的一個(gè)范例。移動(dòng)傳感器84被附接到碗柜82的門80上。該門可以圍繞垂直鉸鏈旋轉(zhuǎn)，其通過(guò)所述垂直鉸鏈被附接到碗柜的一邊上。傳感器隨時(shí)間輸出與其運(yùn)動(dòng)相關(guān)的信號(hào)。當(dāng)門被打開或關(guān)閉時(shí)，傳感器首先在方位角方向上從靜止加速(相對(duì)于全局圓柱形坐標(biāo)系，其具有與旋轉(zhuǎn)軸一致的基礎(chǔ)z方向向量)，并且隨后，短時(shí)間后，在相反的方位角方向上再次減速回到靜止。等同于，相對(duì)于傳感器本身的(笛卡爾)坐標(biāo)系，首先在正的線性方向(門的運(yùn)動(dòng)的正切方向)上有加速，并且隨后，短時(shí)間后，在正相反的線性方向上有減速。

在圖6的實(shí)施例的特定情況下，在打開或關(guān)閉事件期間的運(yùn)動(dòng)是圍繞垂直鉸鏈發(fā)生的旋轉(zhuǎn)。因此，貫穿傳感器的移動(dòng)的持續(xù)時(shí)間，除了旋轉(zhuǎn)加速度外，在徑向方向上(即，在朝向鉸鏈的方向上)將存在作用于傳感器的特定變化(向心)的加速度。該加速度在門旋轉(zhuǎn)的同時(shí)在轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)束時(shí)降低回零之前從在運(yùn)動(dòng)開始處(即，當(dāng)處于靜止時(shí))的零增大到特定(可能恒定)的非零值。然而，在優(yōu)選實(shí)施例中，從傳感器信號(hào)中過(guò)濾掉沒(méi)有在運(yùn)動(dòng)的主要方向(即，方位角方向)上發(fā)生的向心加速度，并且僅僅提取和考慮角加速度。

在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器84關(guān)于在運(yùn)動(dòng)的主要方向上的已知軸被安裝，使得處理元件可以被硬連線以在該已知方向上提取分量，并且無(wú)需使用實(shí)時(shí)計(jì)算運(yùn)動(dòng)方向的處理資源。

存在關(guān)于用于采集信號(hào)的傳感器裝置的各種可能性。在一個(gè)范例中，使用加速度計(jì)獲得信號(hào)。加速度計(jì)承載的優(yōu)點(diǎn)在于其輸出表示恰當(dāng)?shù)募铀俣鹊亩攘?，其中通過(guò)恰當(dāng)?shù)募铀俣缺硎窘^對(duì)加速度(包括由重力引起的加速度)。因此，利用來(lái)自該多種傳感器的信號(hào)的方法不需要任何額外的處理來(lái)生成直接表示傳感器隨時(shí)間的加速度的信號(hào)。此外，根據(jù)傳感器輸出可以直接實(shí)現(xiàn)利用重力的變化方向來(lái)檢測(cè)圍繞水平軸的旋轉(zhuǎn)事件的實(shí)施例。

然而，在替代實(shí)施例中，可以利用其他種類的傳感器。在一個(gè)實(shí)施例中，采用來(lái)自磁力計(jì)的輸出信號(hào)來(lái)檢測(cè)打開和關(guān)閉事件。磁力計(jì)一般可以用于提供在空間點(diǎn)處的磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向的度量。在短距離內(nèi)，地球的(地理)磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向保持大致恒定，因此該場(chǎng)向量可以以類似方式用于方法步驟52、54中的重力場(chǎng)向量(其中測(cè)試圍繞水平或接近水平軸的旋轉(zhuǎn)事件)。52、54的方法可以應(yīng)用于位于或靠近垂直于恒定(垂直)重力向量的平面的旋轉(zhuǎn)軸。類似地，利用恒定地理磁場(chǎng)向量的方法可應(yīng)用于具有在或大致在垂直于該向量的平面中的軸的旋轉(zhuǎn)事件。地球磁場(chǎng)的方向在地球表面的不同點(diǎn)處不同。例如在歐洲，方向是向北的，加上以大約50-70度的角度向內(nèi)指向地球表面的分量。一旦識(shí)別出場(chǎng)向量，就可以檢測(cè)到其方向(相對(duì)于傳感器坐標(biāo)系的)變化并將其用于指示圍繞位于上述垂直平面中的軸的旋轉(zhuǎn)事件。

另外，磁力計(jì)的輸出可以用于主要方法步驟64、66、68中，受制于用于從原始傳感器輸出提取加速度信號(hào)的額外步驟的應(yīng)用。例如，這些步驟可以包括傳感器輸出的(可能連續(xù)的)分析，以便相對(duì)于傳感器坐標(biāo)系中的一些任意定義的點(diǎn)確定對(duì)應(yīng)于傳感器的位置的“位移”向量。例如可以通過(guò)從可能在校準(zhǔn)階段期間設(shè)置的針對(duì)場(chǎng)方向的建立的參考值減去在給定時(shí)間點(diǎn)處測(cè)量出的場(chǎng)方向來(lái)建立這種向量。隨后可以相對(duì)于時(shí)間對(duì)由此生成的時(shí)間變化的位移信號(hào)進(jìn)行兩次微分，由此生成加速度信號(hào)，如前所述可以向該加速度信號(hào)應(yīng)用步驟64、66、68。

同樣替代地，在門圍繞鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，可以使用陀螺儀。陀螺儀對(duì)角速度敏感。因此，在該情況下，將需要相對(duì)于時(shí)間對(duì)來(lái)自傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行一次微分，以便生成表示(角)加速度的信號(hào)。與例如加速度計(jì)相反，使用陀螺儀傳感器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于信號(hào)輸出的幅度與傳感器的安裝位置無(wú)關(guān)。這允許根據(jù)陀螺儀對(duì)與距軸的徑向距離無(wú)關(guān)的角速度(或角度速度)敏感的事實(shí)，而加速度計(jì)輸出隨著距軸的傳感器的徑向距離反向地變化。因此，陀螺儀可以安裝在門上的任意位置處，并生成相同強(qiáng)度的信號(hào)。

上述數(shù)據(jù)處理可以在設(shè)備本身中執(zhí)行，或者可以輸出原始數(shù)據(jù)以進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理。例如，多個(gè)傳感器可以例如利用任意適當(dāng)?shù)臒o(wú)線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移協(xié)議將數(shù)據(jù)供應(yīng)到中央遠(yuǎn)程處理器。因此，處理單元和傳感器不需要被容納在同一位置中。例如，圖6中的門安裝單元84可以只包括移動(dòng)傳感器和用于將傳感器數(shù)據(jù)無(wú)線地發(fā)送到單獨(dú)的處理單元的發(fā)送器。門安裝單元和遠(yuǎn)程處理單元定義用于檢測(cè)打開或關(guān)閉事件的裝置。替代地，可以在單個(gè)單元中設(shè)置完全的處理能力。

護(hù)理者可以使用打開或關(guān)閉事件的歷史來(lái)分析患者的行為。傳感器信息或打開和關(guān)閉事件信息可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)發(fā)送給護(hù)理者，或者其可以從現(xiàn)場(chǎng)的傳感器系統(tǒng)提取。

可以通過(guò)處理元件(例如，控制器)實(shí)現(xiàn)將傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為打開和關(guān)閉事件檢測(cè)的處理(作為傳感器單元的一部分在本地或遠(yuǎn)程地執(zhí)行)?？梢砸远喾N方式通過(guò)軟件和/或硬件實(shí)現(xiàn)控制器，來(lái)執(zhí)行所需要的各種功能。處理器是控制器的一個(gè)范例，控制器采用一個(gè)或多個(gè)微處理器，其可以利用軟件(例如，微代碼)編程為執(zhí)行所需要的功能。然而，控制器可以在采用或不采用處理器的情況下來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且還可以實(shí)現(xiàn)為執(zhí)行一些功能的專用硬件和執(zhí)行其他功能的處理器(例如，一個(gè)或多個(gè)編程的微處理器和相關(guān)聯(lián)的電路)的組合。

可以在本公開的各種實(shí)施例中采用的控制器部件的范例包括但不限于：傳統(tǒng)微處理器、專用集成電路(asic)、以及現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(fpga)。

在各種實(shí)現(xiàn)方式中，處理器或控制器可以與一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)相關(guān)聯(lián)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)例如為易失性計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器和非易失性計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器，例如，ram、prom、eprom和eeprom。存儲(chǔ)介質(zhì)可以編碼有一個(gè)或多個(gè)程序，一個(gè)或多個(gè)程序當(dāng)在一個(gè)或多個(gè)處理器和/或控制器上執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行所需要的功能。各種存儲(chǔ)介質(zhì)可以被固定于處理器或控制器內(nèi)或者可以是可運(yùn)輸?shù)模沟么鎯?chǔ)在其上的一個(gè)或多個(gè)程序可以被加載到處理器或控制器中。

通過(guò)研究附圖、說(shuō)明書和權(quán)利要求書，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所主張的本發(fā)明的過(guò)程中，能夠理解和實(shí)現(xiàn)所公開的實(shí)施例的變型。在權(quán)利要求中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，并且詞語(yǔ)“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載特定措施的僅有事實(shí)并不指示不能有利地使用這些措施的組合。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不得被解釋為對(duì)范圍的限制。