通过与其他传感器和致动器的紧密集成的气压计自适应采样

背景技术

各种个人电子设备，例如智能手表、活动跟踪器或其他可穿戴电子设备，包括气压计。设备可以使用其气压计来检测海拔变化。但是，该设备的其他特征(例如扬声器或触觉致动器)可能会给气压计进行的测量引入噪声。这种干扰在将气压计放置在扬声器附近的设计中尤为明显。诸如通过快速移动设备或对着设备说话的对于设备的常规使用也会给气压计获得的测量引入噪声。

气压计比一些其他设备输入消耗更多功率，因此气压计传感器采样率往往相对较低以保持电池寿命。因此，气压计测量的实时使用(例如用于跟踪用户的位置或手势)依赖于相对较少的数据点，这意味着影响任何一个样本的噪声都会对任何气压计相关功能产生巨大影响。在从气压计获取样本时避免引入噪声的瞬态条件将改善气压计相关功能的结果。

发明内容

设备可以被配置为以可变速率从气压计获取测量。该速率可能会根据从气压计以外的设备的硬件特征获取的测量或发送到该硬件特征的指令而有所不同。该设备的配置可以包括用于观察采样间隔的计时器功能。在采样间隔结束时，设备可以针对可能将噪声引入气压计的测量的条件来检查除气压计之外的硬件特征。在噪声关联条件在可接受限度内的情况下，可以从气压计获取测量。在噪声关联条件超出了可接受限度的情况下，设备可能会避免从气压计获取测量，而是等待比采样间隔更短持续时间的延迟间隔，然后再检查气压计以外的硬件。自采样间隔结束以来，随着时间的推移，噪声关联条件的可接受限度可能会变得不那么严格。计时器功能可能会在采样间隔结束时重置，这意味着采样间隔将以不变的固定频率结束，无论设备因噪声关联条件等待多长时间。

缓冲窗口可以在采样间隔结束时开始。在缓冲窗口结束时，无论噪声关联条件如何，设备都可以从气压计获取测量。因此，在缓冲窗口结束时，设备可以从气压计获取测量而不用针对噪声关联条件来检查气压计以外的硬件。

在另一个方面，一种设备可以被配置为在存在噪声关联条件时增加气压计的采样率。该设备可以被配置成每当至少阈值量级的指令被发送到噪声生成硬件或者从噪声指示传感器接收到至少阈值量级的测量时降低采样间隔。在另一个示例中，该设备可以被配置为一旦气压计获取测量就针对噪声关联条件来检查除气压计之外的硬件。在检测到超出阈值量级的噪声关联条件的情况下，可以增加采样率。采样率可以保持增加，直到在检查气压计以外的硬件时检测到低于阈值量级的噪声关联条件。

在另一方面，设备可以包括传感器、噪声关联硬件以及与传感器和噪声关联硬件通信的一个或多个处理器。一个或多个处理器可以被配置为针对噪声关联条件来定期检查噪声关联硬件。一个或多个处理器还可以被配置成确定在噪声关联条件在可接受限度内的情况下从传感器获取测量或者在噪声关联条件在可接受限度之外的情况下延迟从传感器获取测量。

在一些布置中，处理器可以被配置为，一旦确定延迟测量的获取，就等待通过延迟间隔，在延迟间隔结束之后，再次针对第二噪声关联条件来检查噪声关联硬件，并且确定在第二噪声关联条件在可接受限度内的情况下从传感器获取第二测量，或者在第二噪声关联条件在可接受限度之外的情况下延迟从传感器获取第二测量。

在一些布置中，处理器可以被配置为在预定数量的延迟之后从传感器获取第三测量，而不管噪声关联条件如何。

在一些布置中，传感器可以是第一传感器，并且噪声关联硬件可以包括比第一传感器更频繁采样的第二传感器。

在一些布置中，噪声关联条件可以包括噪声关联硬件的输出或从另一个传感器获取的测量。

在一些布置中，噪声关联条件的可接受限度可以是噪声关联硬件的输出或从其他传感器获取的测量的预定义阈值量级。

在一些布置中，传感器可以是气压计。

在一些布置中，处理器可以被配置为一旦从传感器获取测量就使用最近观察到的噪声关联条件来解释测量。

在一些布置中，处理器被配置用于针对噪声关联条件来检查噪声关联硬件可以包括检查噪声关联硬件的输出，该输出创建能够将噪声引入从传感器获取的测量的条件。

在一些布置中，如权利要求9所述的设备，噪声关联硬件可包括扬声器或致动器中的至少一个。

在一些布置中，传感器可以是气压计，并且噪声关联硬件包括扬声器、麦克风、致动器、加速度计或惯性测量单元中的至少一个。

在一些布置中，一个或多个处理器可以被配置为使用从气压计获取的测量来估计个人电子设备的高度。

在另一方面，一种定期对传感器进行采样的方法可以包括使用一个或多个处理器针对噪声关联条件来检查除传感器以外的硬件。该方法可以进一步包括使用一个或多个处理器确定在噪声关联条件在可接受限度内的情况下从传感器获取测量，或者在噪声关联条件在可接受限度之外的情况下延迟从传感器获取测量。

在一些布置中，该方法可以包括：一旦做出延迟获取测量的确定，就等待通过延迟间隔；以及，在延迟间隔结束后，重复检查硬件和做出获取或延迟获取测量的确定的步骤。

在一些布置中，该方法可以包括每次测量的获取被延迟时调整可接受限度以相对于初始状态变得更宽松，并且一旦获取测量就将可接受限度重置为初始状态。

在一些布置中，检查硬件和做出确定的步骤可以是在持续时间比延迟间隔更长的重复采样间隔结束时执行的。

在一些布置中，该方法可以包括：一旦给定采样间隔结束之后的预定缓冲间隔期满，在自给定采样间隔结束以来还没有从传感器获取测量的情况下，无论噪声条件如何，都从传感器获取测量。

在一些布置中，针对噪声关联条件来检查噪声关联硬件可以包括检查发送到输出硬件的指令，该指令在由输出硬件执行时会使得输出硬件创建能够将噪声引入到从传感器获取的测量的条件。

在另一方面，一种存储指令的非暂时性计算机可读介质，该指令当由一个或多个处理器执行时可以使得处理器针对噪声关联条件来定期检查噪声关联硬件。这些指令还可以使得处理器确定在噪声关联条件在可接受限度内的情况下从传感器获取测量，或者在噪声关联条件在可接受限度之外的情况下延迟从传感器获取测量。

在一些布置中，该介质可以存储指令，该指令当由一个或多个处理器执行时可以使处理器一旦确定延迟获取测量就等待通过延迟间隔。该指令还可以使处理器在延迟间隔的结束后，重复检查硬件和确定获取或延迟获取测量的步骤。

附图说明

图1是根据本公开的一个方面的示例过程的框图。

图2是根据本公开的另一个方面的示例过程的框图。

图3是根据本公开另一方面的示例过程的框图。

图4是根据本公开的方面的示例系统的框图。

图5是用户使用中的图4的系统的示意图。

图6是用户使用中图4的系统的另一个示意图。

图7是用户使用中的图4的系统的另一个示意图。

具体实施方式

图1中图示了用于定期从气压计获取测量的过程10。过程10可以例如由具有气压计、处理器、存储器和其他硬件的任何电子设备来执行，其他硬件可以创建或检测在从气压计获取的测量中可以创建噪声的条件。尽管过程10是关于气压计描述的，但是可以在从任何其他类型的传感器获取测量时执行相同或相似的步骤。在这样的示例中，在下面提到与气压噪声相关联的硬件或条件的情况下，可以替代地针对与可由任何其他传感器检测到的噪声相关联的硬件或条件做出相同的考虑。

过程10在气压计的采样间隔上重复。当在块14采样间隔流逝过去时，设备在块18重置计时器。然后设备在块22继续针对气压计噪声关联条件来检查除气压计以外的硬件。

这里，“噪声关联条件”是指在足够幅度的情况下能够将噪声引入从给定传感器获取的测量的任何条件。因此，噪声关联硬件是能够产生或检测噪声关联条件的任何硬件。关于气压计，噪声关联条件包括在气压计附近创建气压上的变化的声音和运动，因此噪声关联硬件包括可以产生或检测运动或声音的任何硬件。因此，可用于检查的噪声关联硬件将因设备而异。过程10可以包括检查所有可用的噪声关联硬件，或在给定应用中对于检查有效的可能噪声关联硬件的任何子集。例如，在具有若干类型的噪声相关传感器的设备中，将检查限制在已经以比气压计更高的采样率运行的传感器可能是有效的。

在智能手表或电话执行过程10的示例中，在块22针对噪声关联条件来检查其他硬件包括以下部分的任何一个或组合：检查发送到触觉致动器的指令、发送到扬声器的指令、从加速度计获取的测量、从麦克风获取的测量、从惯性测量单元获取的测量或从磁力计单元获取的测量。在机器人或其他机动设备中实现的示例中，在块22检查其他硬件包括，补充或替代任何或所有上述噪声关联硬件示例，检查到电机的指令和来自伺服电机的反馈的任何一个或两者。

该设备然后在块26确定从在块22的检查观察到的噪声关联条件是否可能将显著噪声引入从气压计获取的测量。通过将在块22处观察到的噪声关联条件与预定阈值进行比较，在块26处确定是否可能存在显著噪声。在一些示例中，不同的预定阈值被分配给每个噪声关联条件。如果任何噪声关联条件超过其相应的阈值，则认为可能存在显著噪声。在其他示例中，任何两个或更多个噪声关联条件，直到所有噪声关联条件，被个体地加权，并且针对累积的预定阈值被总体考虑。在后面的此类示例中，如果组中的加权噪声关联条件的总值超过该组的累积预定阈值，则认为可能存在显著噪声。

作为系统中的噪声关联硬件包括扬声器和加速度计的前述示例，执行块22可以包括检查扬声器是否被指令创建声音以及检查加速度计是否检测到系统的移动。对于说话者可以存在预定的音量阈值。如果扬声器被指令产生超过阈值音量的声音，则可以在块26处确定可能存在显著噪声。可以为不同的音调定义不同的预定音量阈值。类似地，对于加速度计可以存在预定的加速度阈值。如果加速度计检测到超过加速度阈值的加速度，则可以在块26处确定可能存在显著噪声。补充前述或替代前述，扬声器音量和加速度都可以被分配权重，并且如果加权的扬声器音量和加速度的总和超过预定的总阈值，则可以在块26确定可能存在显著噪声。上述原理可以应用于系统可能拥有的任何一组噪声关联硬件。

如果在块26处确定可能存在显著噪声，则该设备将不会立即从气压计获取测量。在所示示例中，设备10改为在块30等待，然后在块34确定在块18重置计时器之后的缓冲间隔是否已经流逝过去。如果在块34检查时缓冲间隔没有流逝过去，则设备将返回到块22以再次检查噪声关联硬件。如果在块26没有确定可能存在显著噪声，或者如果在块34检查时缓冲间隔已经流逝过去，则设备将继续在块38从气压计获取测量。在块38获取测量之后，设备将在块42等待，直到块14的采样间隔结束，此时将重复从块18开始的一系列事件。

根据上述过程10，如果其他可用硬件指示可能存在显著噪声，则设备将延迟从传感器的测量的定期获取。延迟将持续直到在安排的获取之后经过预定的时间量，此时设备将获取测量而不管噪声关联条件如何，或者直到噪声关联硬件的检查不指示可能存在显著噪声。每当获取测量时，在最近通过块22期间观察到的噪声关联条件可用于解释或细化测量，例如通过估计噪声如何影响所获取的测量。

图1中所示的缓冲器检查块34的放置仅作为示例。在根据其他示例的过程中，该设备无限期地延迟和重新检查噪声关联硬件，从而消除块34。在其他示例中，该设备实现与如图1所示的过程10相同的效果，但逻辑不同。在一些这样的示例中，在确定自先前获取以来已经发生预定数量的延迟之后，设备继续获取来自气压计的测量而不管噪声关联条件如何。在其他这样的示例中，块34位于块18和38之间的别处，而尽管如此，缓冲间隔已经流逝过去的确定直接引向块38。

缓冲间隔可以小于采样间隔。缓冲间隔是采样间隔的预定分数或百分比。仅作为示例，采样间隔可以是与4Hz的采样率相关的四分之一秒，这意味着系统将每秒从传感器请求四次测量。如果缓冲间隔为采样间隔的10％，则缓冲间隔为0.025秒。在此类示例中，由于采样间隔保持不变，而无论延迟如何，所以从系统到传感器用于获取测量的任意两个请求之间的最短时间为0.225秒，并且从系统到传感器用于获取测量的任意两个请求之间的最长时间为0.275秒。在测量之间的实际时间可能会进一步不同，因为某些传感器在接收请求后需要时间进行测量。

在一些示例中，块30处的延迟时间类似地是采样间隔和缓冲间隔的预定分数或百分比。例如，如果延迟时间为采样间隔的1％，则其为缓冲间隔的10％。此外，如果采样率为4Hz，则延迟时间为0.0025秒。在这样的示例中，测量可以在缓冲间隔将流逝过去之前在采样间隔结束之后被延迟十次，此时将获取测量而不管噪声关联条件如何。在其他示例中，块30处的延迟时间发生变化，例如随着自采样间隔结束以来的延迟次数增加而变得更短。

过程10可以用任何前述量的不同值来实现。仅作为示例，采样率的范围可以从大约0.5至10Hz，包括端值，但是过程10可以以任何采样率来实现。缓冲间隔的范围可以是采样间隔的大约5％至25％或50％。延迟时间的范围可能在采样间隔的大约0.1％至2.5％或5.0％。应当理解这些值是说明性的而不是限制性的。

在块30处等待的持续时间可以取决于在块22处找到的噪声关联条件而变化。方差可以与在块26处的确定中发现的噪声的幅度成比例。在发送到输出硬件的指令中检测到噪声关联条件的其他示例中，延迟的持续时间可以通过指令的内容来通知。例如，如果针对噪声相关输出硬件(例如扬声器或致动器)的指令建议输出硬件将在一段时间内产生噪声关联条件，则块30处的等待可以继续，直到指令建议输出将下降或停止的时间。

图2示出了根据本公开另一方面的过程110。在如图1和图2所示的过程10、110之间，相似的附图标号指代相似的元素，例如块122和126可以以与关于块22和26上述相同的方式执行，除非另有特别说明。因此，不会具体描述过程110的所有元素。

在过程110中，如果在块126处可能发现显著噪声，则设备将在块146处进入从气压计高频率获取测量的状态。高频率获取可以是超过对应于正常采样间隔的速率的采样率的任何升高的采样率。考虑从正常采样率的1.2倍到20倍的升高的采样率，具体示例是正常采样率的1.2、1.5、2、3、4、5和10倍。该设备随后在块150等待，然后在块154再次检查噪声关联硬件。在块150处的等待可以持续一个或多个高频率采样间隔的持续时间。因此，在各种示例中，块150处的等待持续一个高频率样本与下一个高频样本之间的时间，或者持续跨越多个高频率样本，例如2、3、4或5个高频率样本。在其他示例中，块150处的等待持续一段时间，该持续时间是可以检查噪声关联硬件的频率的函数。在一些这样的示例中，等待持续时间是噪声关联传感器的单个或多个采样间隔。

在块158，以与块126处大体相同的方式对于在块154观察到的噪声关联条件评估噪声它们对来自气压计的测量的可能贡献。如果再次发现可能存在显著噪声，则高频率采样继续并且该过程在块150处再次等待。如果在块158处可能没有发现显著噪声，则该过程改为移动到块162，其中，采样间隔被重置为其先前的相对低的频率。

图3示出了根据本公开另一方面的过程210。同样，在过程10、110、210之间，相似的元素指的是相似的，例如块222和226可以以与上面关于块22和26描述的相同的方式执行，除非另有特别说明。因此，不会具体描述过程210的所有元素。

在过程210中，如果在块226发现可能存在显著噪声，则在块266增加被超过的噪声阈值。在考虑多个阈值的各种示例中，要么增加所有阈值，要么只增加被超过的那些阈值。在块266增加噪声阈值之后，设备在返回到块222和226以分别针对新阈值重新检查和重新评估噪声关联条件之前在块270等待。当通过块226实际上没有发现噪声关联条件超过任何一个或多个噪声阈值时，设备继续获取传感器测量，并在块274将一个或多个噪声阈值重置为初始状态。因此，过程210在每次测量的获取被延迟时，相对于噪声关联条件变得更宽松，并在获取测量时重置。

尽管单独图示和描述，但是根据各种示例，可以组合上述过程10、110、210。在一些示例中，图3的过程210是用类似于关于图1的过程10所描述的缓冲间隔的缓冲间隔来实现的。因此，过程210可以延迟测量的获取并且在获取测量和重置噪声阈值之前仅将噪声阈值增加预定倍数。

过程10、110、210中的任何一个可以由如图4所示的系统310执行。系统310可以在包括处理器、存储器、气压计和可以产生或检测将噪声引入来自气压计的测量的条件的其他硬件的任何设备内。此类设备包括个人电子设备，例如智能手机、智能手表、可穿戴活动追踪器和某些计算机。用于一些应用的机器人、车辆和制造设备也可以实施过程10。此外，这里使用气压计作为可以以可变间隔采样的传感器的一个示例。由于过程10、110、210可以实现为以可变间隔对气压计以外的传感器进行采样，因此系统310的其他布置可以包括气压计以外的对应的传感器以及能够产生或检测与那个传感器中的噪声相关联的条件的硬件。

所示示例的系统310包括控制子系统320，其又包括一个或多个处理器322和存储器324。然而，在其他示例中，上述过程10、110、210可以由缺乏分立子系统、处理器或存储器的系统采用。

处理器322可以是单个处理器或多个协作处理器。一个或多个处理器322可以是任何常规处理器，例如市售微处理器。或者，一个或多个处理器可以是专用设备，例如专用集成电路(ASIC)或其他基于硬件的处理器。尽管图3在功能上将控制子系统320的处理器、存储器和其他元件示为在同一方框内，但是本领域的普通技术人员将理解处理器或存储器实际上可以包括可能存储或可能不存储在同一物理壳体内的多个处理器或存储器。类似地，存储器可以是位于不同于控制子系统320的壳体中的硬盘驱动器或其他存储介质。因此，对处理器或计算设备的引用将被理解为包括对处理器或可能会或可能不会并行操作的计算设备或存储器的集合的引用。

存储器324可以存储处理器322可访问的信息，包括可以由处理器322执行的指令326和数据。存储器324可以是可操作以存储处理器322可访问的信息的存储器类型，包括非暂时性计算机可读介质或存储可借助于电子设备读取的数据的其他介质，例如硬盘驱动器、存储卡、只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、光盘以及其他可写和只读存储器。本文公开的主题可以包括前述的不同组合，由此指令326和数据的不同部分被存储在不同类型的介质上。

数据可由处理器322根据指令326检索、存储或修改。例如，虽然本公开不受特定数据结构的限制，但数据可存储在计算机寄存器中、关系数据库中作为具有多个不同字段和记录的表、XML文档或平面文件。数据也可以以计算机可读格式格式化，例如但不限于二进制值、ASCII或Unicode。仅作为进一步的示例，数据可以存储为由以压缩或未压缩形式存储的像素组成的位图，或各种图像格式(例如JPEG)、基于矢量的格式(例如SVG)或用于绘制图形的计算机指令。此外，数据可能包含足以识别相关信息的信息，例如数字、描述性文本、专有代码、指针、对存储在其他存储器(包括其他网络位置)中的数据的引用或函数用于计算相关数据的信息。

可以执行指令326以例如通过下述方式执行上述过程10、110、210中的任何过程：以固定采样间隔运行计时器、针对噪声关联条件来检查噪声关联硬件、以及基于显著噪声的可能性改变个体噪声样本的定时。

控制子系统320与气压计330和噪声关联硬件340进行电子通信，这可以是有线或无线的。虽然控制子系统320、气压计330和噪声关联硬件340显示在同一方框内，它们可以在不同的物理壳体或同一个壳体中。

噪声关联硬件340可以包括可以检测或产生可以将噪声引入从气压计330获取的测量中的条件的任何硬件。例如，如图所示，噪声关联硬件包括输出硬件342和噪声关联传感器346。输出硬件342可以是设备用来动作或通信的任何硬件，例如用于产生触觉反馈的振动机制或致动器、扬声器等。噪声关联传感器346可以包括例如除气压计330之外的任何传感器，其可以检测与气压计测量中的噪声相关的条件，例如麦克风、加速度计、陀螺仪、惯性测量单元、其他气压计等。虽然在示例中所示的噪声关联硬件包括输出硬件342和噪声关联传感器346，但应当理解，在其他示例中可以包括其中之一或两者都不包括。

电子通信使控制子系统320(包括处理器322)能够观察发送到输出设备342的任何指令344和从噪声关联传感器346获取的测量。处理器322个体地或组合地评估指令344和测量，并且如果处理器322确定在采样间隔结束时气压计330的测量中可能存在显著噪声，则处理器322根据上述过程10、110、210中的任一个改变测量的时间。

在图5中，系统310被并入智能手表或腕戴式活动追踪器中。在用户410的手腕上佩戴系统310的用户410从事手臂运动，例如锻炼或手势。考虑到来自系统310中的加速度计、陀螺仪和惯性测量单元中的任何一个或任何组合的测量，通过改变来自气压计330的个体样本的定时来执行上述过程10、110、210中的任何一个。因此，系统310能够通过排除由佩戴者的突然运动或由系统310自身的触觉输出引起的气压波动而相对准确地辨别用户410的手腕的高度。系统310可能能够使用改进的高度测量来分类和计数用户410的动作，例如挥手或重复锻炼。

图6图示了另一个应用，其中，系统310在蜂窝设备中实现。系统310通过在用户410说话时或在环境声音414到达设备时从麦克风接收输入来执行过程10、110、210中的任一个。为了用户的隐私，系统310可以被配置为接收来自麦克风的输入而不记录声音用于过程10、110、210的目的，或者仅在有限的情况下接收来自麦克风的输入。通过从麦克风接收输入并应用过程10、110、210中的任何一个，系统310可以减少用户的语音、环境声音或从系统310自己的扬声器发出的声音对气压计测量的影响。

图7图示了系统310在蜂窝设备中的另一个应用。当蜂窝设备产生声音和触觉反馈时，系统310识别由设备的噪声关联硬件(例如，蜂窝设备的扬声器和触觉致动器)创建的条件。通过执行过程10、110、210中的任何一个，系统可以例如通过下述方式减少蜂窝设备的振动或来自扬声器的声音对气压计测量的影响：延迟个体气压计样本以避免在致动器使得设备振动或扬声器发出响亮的声音时从气压计获取测量。减少将噪声引入从气压计获取的测量的条件的影响使设备能够以与通过以相对快速、恒定的速率对气压计进行采样所获得的精度相当的有效的整体精度确定气压或海拔高度。因此，该设备无需相关联的功耗即可实现高恒定采样率的精度。

虽然图5-图7的示例被描述为应用于智能手表和蜂窝设备，相同的特征可以应用于任何可穿戴个人电子设备，例如耳塞、吊坠和智能眼镜。因此，尽管系统310在图5中被示为在智能手表或腕戴式活动跟踪器中实现，但是可以利用应用于蜂窝设备的系统310来执行相同的功能。类似地，虽然系统310被示为在图6和图7中的蜂窝设备中实现，但是可以使用应用于智能手表中的系统来执行相同的功能。

尽管已经参考特定示例描述了本文的主题，但是应当理解，这些示例仅是对本公开的原理和应用的说明。因此应当理解，可以对说明性示例进行多种修改，并且可以设计出其他布置而不背离由所附权利要求限定的本主题的精神和范围。