[發明專利]低功率運動檢測器

有效

• 申請號: 200580045511.4
• 申請日: 2005-12-30
• 公開（公告）號: CN101095055A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發明（設計）人: J·拉科拉;J·薩爾米南;K·科利;T·薩洛
• 申請（專利權）人: 諾基亞公司
• 主分類號: G01P15/00
• 分類號: G01P15/00;G01P1/12;G01P15/18;H01H35/14
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所
• 代理人: 吳立明

技術領域

本發明涉及加速度計，并且更具體地涉及來自加速度計的信號的處理。

背景技術

加速度計被用來將重力引起或者運動引起的加速度轉換成可以隨后加以分析的電信號。加速度計被使用于廣泛多樣的應用中，這些應用包括汽車氣囊和懸掛系統、計算機硬盤驅動、用于炸彈和導彈的爆炸系統以及機器振動監視器。加速度計在比如無線電話的便攜設備中也是有用的，例如以便在設備充分地移動以指示有人已經拾起設備時使設備上電。比如無線電話的無線設備使用小型電池進行操作，因此對于無線設備的每個部件而言消耗盡可能少的功率是重要的，不僅包括加速度計而且包括用來評價來自加速度計的數據的電路。

最簡單的加速度計僅能測量加速度矢量的一個分量，但是更復雜的加速度計被配備用來測量加速度的所有三個分量，在這種情況下加速度計稱為3軸或者三軸加速度計。來自加速度計的輸出信號可以是數字的，或者輸出信號可以從模擬轉換成數字。

多年來已經眾所周知，典型的加速度計將包括附著于彈簧的“檢測質量”(有時稱為“地震質量”)，而輸出信號然后將按照檢測質量的位置來確定。這一產生輸出信號的過程在可以是電勢測定式或者電容式或者電感式的不同加速度計中以不同的方式來實現。近年來，已經開發例如完全不需要檢測質量的其它類型的加速度計。由于微機電系統(MEMS)技術已經改進，所以加速度計的最小尺寸已經隨著時間逐漸地變小。一些基于MEMS的加速度計甚至不需要任何移動部件。

必須處理來自加速度計的電輸出信號以產生關于容納加速度計的設備所經歷的加速度的結論。根據典型的現有技術，來自三軸加速度計的數字輸出信號將通過一種精細并且對能量要求很高的過程以完全的準確度來處理，該過程例如涉及到高通和低通濾波、抽選和校準的組合。如果此現有技術可以輔之以一種用于在需要較低準確度時使用的對能量要求較低的技術則將是很有用的。這在通常具有有限功率容量的便攜無線設備中將是尤其有用的。

發明內容

本發明描述了一種用以實施運動檢測器的方式，該檢測器可以通過很高效地分析來自設備的三軸加速度計的信號來檢測設備的加速度。一旦通過加速度計輸出的能量高效的分析來檢測此運動，就可以使用現有信號處理技術的完全準確度來量化加速度。換而言之，本發明將加速度計輸出的分析大致分為兩個部分：運動檢測和運動量化。只有在運動檢測的能量高效的過程已經指示了運動(例如加速度)已經達到某一閾值之后才執行運動量化的對能量要求很高的過程。

本發明在啟動時自動地設置參考水平以便消除設備取向效應。本發明也自動地更新參考水平以便減少漂移問題。此外，本發明在比較之前涉及到采樣求和以便消除較高頻率的信號雜質。

因而，除絕對必要的情況之外沒有主處理器活動，而僅當已經滿足先前建立的移動檢測標準時才將數據發送到主處理器。本發明的主要目的在于使主處理器減輕重復任務，以及在于以功率高效的方式局部地處理傳感器輸入和變換器輸出，同時僅當有必要時才中斷主處理器。

附圖說明

圖1示出了包括低功率運動檢測器的系統。

圖2示出了包括分析加速度所有三個分量的低功率運動檢測器的系統的另一實施例。

圖3示出了根據本發明實施例的方法。

圖4示出了根據本發明實施例的低功率運動檢測器。

圖5示出了本發明的又一方法方面。

具體實施方式

本發明的運動檢測器使用伴隨有測量電子元件的加速度計已經生成的加速度數據。根據本發明的實施例，使用12位模擬到數字轉換器(ADC)以及包括低通濾波、數個抽選級和校準算法的數字信號處理來獲得完全準確度的加速度測量。具有1mg/l?LSB的ADC用于±2g動態范圍，而如果該動態范圍改變則絕對分辨率相應地改變。該系統也包括用于利用最低可能的功率消耗來初始檢測顯著運動的運動檢測器。只有運動檢測器模式指示了已經達到運動閾值才會使用完全準確度模式。

在運動檢測器模式下，較高水平的處理功能(例如使用應用處理器)可以保持于空閑狀態直至有顯著移動，這時就需要進一步處理。由此容納加速度計的設備的處理器可以執行其它任務或者完全不執行任務，直至在加速度超過預定義限制時被運動檢測器生成的信號所中斷。

本發明的運動檢測器有助于以數種不同方式節省功率。例如，系統處理器無需持續地監視移動，因此可以保持于空閑狀態。另外在運動檢測器模式過程中可以放松模擬和數字信號處理準確度要求，這就節省了附加功率。類似地可以放松模擬和數字信號處理數據速率(操作頻率)要求，以便節省更多功率。在加速度計和處理器之間不需要連續的接口活動，這進一步節省了功率。