[發(fā)明專利]一種基于傳感器的移動(dòng)終端運(yùn)動(dòng)識別裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310367884.X
• 申請日: 2013-08-22
• 公開（公告）號: CN103455170B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜軍朝;劉惠;趙昆侖;張晨;李聰奇;張春龍;李興;沈堅(jiān);姚家勝
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06F3/0346
• 分類號: G06F3/0346;G06F1/32;H04M1/725
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心61205
• 代理人: 王品華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及運(yùn)動(dòng)識別技術(shù)和模式識別技術(shù)領(lǐng)域，并且更具體地，涉及一種基于傳感器的移動(dòng)終端運(yùn)動(dòng)識別裝置及方法。

背景技術(shù)

在日常生活中，人們對于與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的信息技術(shù)的要求越來越多。運(yùn)動(dòng)識別技術(shù)可以用來識別用戶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。目前，針對運(yùn)動(dòng)識別，一些已經(jīng)存在的應(yīng)用，例如，ActiGraph和Polar?Activity?Watch，可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)識別。然而，為了獲得用戶的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，它們都需要一個(gè)額外的數(shù)據(jù)收集組件，對于普通的用戶這是非常不方便的。

在運(yùn)動(dòng)識別技術(shù)發(fā)展初期，Ling?Bao等人在Pervasive?Computing?2004期刊上發(fā)表的“Activity?Recognition?from?User-Annotated?Acceleration?Data”中引進(jìn)了一種可穿戴的套裝，里面裝有傳感器，可以識別簡單的步行、跑、靜止，并且能夠獲得很高的準(zhǔn)確度。但是，事實(shí)上，識別更復(fù)雜的活動(dòng)需要的裝備更昂貴、復(fù)雜，而且它需要額外的設(shè)備，其限制了這種活動(dòng)識別技術(shù)廣泛使用。

隨著智能手機(jī)的發(fā)展，T.Brezmes等人在IWANN2009上發(fā)表的“Activity?recognition?from?accelerometer?data?on?a?mobile?phone”中利用智能手機(jī)內(nèi)置傳感器作為一種識別活動(dòng)的替代，而且使用智能手機(jī)收集數(shù)據(jù)對用戶日常生活基本沒有影響。然而，它僅僅將智能手機(jī)當(dāng)做傳感器數(shù)據(jù)的搜集工具，并且所有的數(shù)據(jù)處理過程都在后臺(tái)服務(wù)中進(jìn)行，這樣，系統(tǒng)可能出現(xiàn)較長時(shí)間的延遲。

隨著活動(dòng)識別的發(fā)展，Y.Hong等人在SMPT2010上發(fā)表的“Mobile?health?monitoring?system?based?on?activity?recognition?using?accelerometer”中試圖實(shí)現(xiàn)基于活動(dòng)識別的手機(jī)健康監(jiān)測系統(tǒng)。通過尋找傳感器數(shù)據(jù)和能量消耗之間的關(guān)聯(lián)，他們不需要增添其他電子設(shè)備就能夠計(jì)算進(jìn)行鍛煉時(shí)候的卡路里消耗。然而，他們沒有使用智能手機(jī)，而是采用在使用者的手腕、腰部、大腿安裝傳感器和RFID傳感器來識別活動(dòng)。

由此可知，可以通過識別便攜式移動(dòng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)來識別用戶的運(yùn)動(dòng)。因此，現(xiàn)有技術(shù)中存在利用傳感器來識別便攜式移動(dòng)設(shè)備的活動(dòng)，從而識別便攜式移動(dòng)設(shè)備的用戶的活動(dòng)的需要。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于傳感器的移動(dòng)終端運(yùn)動(dòng)識別裝置及方法，通過利用移動(dòng)終端內(nèi)置的傳感器和相關(guān)的計(jì)算組件，實(shí)現(xiàn)更高精度的活動(dòng)識別。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種基于傳感器的移動(dòng)終端運(yùn)動(dòng)識別裝置，其特征在于，所述裝置包括：數(shù)據(jù)收集單元，所述數(shù)據(jù)收集單元包括加速度傳感器和磁場傳感器，所述加速度傳感器用于收集至少兩個(gè)加速度數(shù)據(jù)，所述磁場傳感器用于收集磁場數(shù)據(jù)；靜噪濾波器，用于對所述加速度傳感器收集的至少兩個(gè)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲過濾，從而降低所述加速度傳感器的測量誤差；狀態(tài)監(jiān)聽單元，用于根據(jù)移動(dòng)終端的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)來確定使用狀態(tài)，所述使用狀態(tài)包括通話狀態(tài)、瀏覽狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)；二級分類器單元，用于根據(jù)磁場數(shù)據(jù)和經(jīng)過噪聲過濾的至少兩個(gè)加速度數(shù)據(jù)，確定所述移動(dòng)終端的運(yùn)動(dòng)類型；熱量消耗計(jì)算單元，用于根據(jù)移動(dòng)終端的運(yùn)動(dòng)類型和使用狀態(tài)確定運(yùn)動(dòng)信息，并且將所述運(yùn)動(dòng)信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的卡路里消耗量；以及電量優(yōu)化單元，用于根據(jù)移動(dòng)終端的運(yùn)動(dòng)類型和使用狀態(tài)來減少識別移動(dòng)終端運(yùn)動(dòng)時(shí)的電量消耗。

優(yōu)選地，所述通話狀態(tài)包括接聽電話的狀態(tài)和拔打電話的狀態(tài)；所述瀏覽狀態(tài)為用戶在移動(dòng)終端的屏幕顯示內(nèi)容的情況下除接聽電話和撥打電話以外的其他所有活動(dòng)的狀態(tài)；所述待機(jī)狀態(tài)為移動(dòng)終端的屏幕不顯示內(nèi)容的狀態(tài)。

優(yōu)選地，其中所述二級分類器單元進(jìn)一步包括：決策樹策略子單元、自適應(yīng)成幀策略子單元、活動(dòng)特征向量策略子單元和概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PNN(Probabilistic?Neural?Network)策略子單元；其中所述二級分類器單元用于根據(jù)磁場數(shù)據(jù)和經(jīng)過噪聲過濾的至少兩個(gè)加速度數(shù)據(jù)，確定所述移動(dòng)終端的運(yùn)動(dòng)類型包括：

將過濾后的至少兩個(gè)加速度數(shù)據(jù)作為決策樹策略子單元的輸入，通過計(jì)算所述過濾后的至少兩個(gè)加速度數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差來確定移動(dòng)終端的運(yùn)動(dòng)是否為非周期運(yùn)動(dòng)；