一种人体姿态识别系统

技术领域

本申请涉及姿态识别技术领域，特别涉及一种人体姿态识别系统。

背景技术

随着科学技术的不断发展，人体姿态识别被广泛应用于运动健康、游戏、医疗健康、可穿戴电子设备等众多领域。目前人体姿态识别可能需要使用包括红外传感器、惯性传感器等在内的多种传感器。然而，采用红外传感器或惯性传感器对人体姿态进行识别的精准度较低，导致人体姿态识别的应用难度高。

因此，本申请希望提供一种人体姿态识别系统，以提高人体姿态识别的精度。

发明内容

本说明书实施例提供一种人体姿态识别系统，包括：至少一组超声传感器，每组超声传感器包括：用于发射超声波的超声发射器和用于接收所述超声波的超声接收器，其中，所述超声发射器和所述超声接收器分别位于用户身体的不同部位；以及处理器，被配置为基于所述超声发射器和所述超声接收器的位置信息、所述超声发射器发射所述超声波的信息以及所述超声接收器接收所述超声波的信息，识别所述用户的姿态。

本说明书实施例提供的人体姿态识别系统的有益效果如下：(1)人体识别系统通过在人体不同部位设置超声传感器，例如，超声发射器和超声接收器分别位于用户身体的不同部位，可以确定用户肢体的姿态、肢体相对躯干部位的姿态，从而识别用户的全身姿态。(2)本说明书提供的人体姿态识别系统可以针对不同人体关节或部位设置不同数量和/或位置的超声传感器进而提高获得的用户的姿态的精度。

附图说明

本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据本说明书一些实施例所示的人体姿态识别系统的示例性框架图；

图2是根据本说明书一些实施例所示的超声发射器和超声接收器分布于用户肘关节或膝关节对应的两侧肢体的示例性示意图；

图3是根据本说明书一些实施例所示的识别用户姿态的示例性流程图；

图4是根据本说明书一些实施例所示的识别用户姿态的示例性示意图；

图5是根据本说明书另一些实施例所示的识别用户姿态的示例性流程图；

图6A是根据本说明书另一些实施例所示的识别用户姿态的示例性示意图；

图6B是根据本说明书一些实施例所示的示例性的超声发射器和超声接收器在肘关节或膝关节对应的两侧肢体的分布侧视图；

图6C是根据本说明书一些实施例所示的示例性的超声发射器和超声接收器在肘关节或膝关节对应的两侧肢体的分布俯视图；

图7是根据本说明书一些实施例所示的一种超声传感器的布置位置的示例性示意图；

图8是根据本说明书一些实施例所示的另一种超声传感器的布置位置的示例性示意图；

图9是根据本说明书一些实施例所示的超声发射器和超声接收器在大臂和躯干部位的分布示意图；

图10是根据本说明书一些实施例所示的超声传感器的布置位置的示例性示意图；

图11是根据本说明书一些实施例所示的确定大臂相对于躯干部位的角度的方法的示例性流程图；

图12是根据本说明书一些实施例所示的识别大臂相对于躯干部位的运动状态的方法的示例性流程图；

图13是根据本说明书另一些实施例所示的超声传感器的布置位置的示例性示意图；

图14是根据本说明书一些实施例所示的三点定位法的示例性示意图；

图15是根据本说明书一些实施例所示的超声发射器和超声接收器在大腿和小腿的分布示意图；

图16是根据本说明书一些实施例所示的确定用户腿部的位姿的方法的示例性流程图；

图17是根据本说明书一些实施例所示的基于超声传感器实现分时复用的示例性示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模组”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

本说明书实施例提供了一种人体姿态识别系统。在一些实施例中，人体姿态识别系统可以包括至少一组超声传感器和处理器。在一些实施例中，每组超声传感器可以包括用于发射超声波的超声发射器和用于接收超声波的超声接收器，其中，超声发射器和超声接收器分别位于用户身体的不同部位。例如，超声发射器和超声接收器可以分别分布于用户肘关节两侧的大臂和小臂处。又例如，超声发射器和超声接收器可以分别分布于用户膝关节两侧的大腿和小腿处。又例如，超声发射器和超声接收器可以分布于大臂和躯干部位。再例如，超声发射器和超声接收器可以分别位于用户的两条腿部。处理器，被配置为基于超声发射器和超声接收器的位置信息、超声发射器发射超声波的信息以及超声接收器接收超声波的信息，识别所述用户的姿态。本说明书实施例提供的人体姿态识别系统通过在用户身体的不同部位设置超声发射器和超声接收器，处理器可以基于超声发射器发射超声波的信息和超声接收器接收所述超声波的信息，获取用户身体不同部位的超声发射器和超声接收器的距离。进一步地，超声发射器和超声接收器在用户身体上的位置是固定的，可以以人体在站立姿态时的任意一点为原点建立空间坐标系，获取用户身体不同部位的超声发射器和超声接收器的位置信息(例如，三维坐标)。当用户进行运动时，处理器可以基于超声发射器和超声接收器的位置信息、超声发射器发射超声波的信息以及超声接收器接收超声波的信息确定用户肢体的姿态、肢体相对躯干部位的姿态，从而识别用户的全身姿态。本说明书提供的人体姿态识别系统可以通过设计超声传感器中超声发生器和超声接收器的位置和/或数量，提高对用户姿态识别的精度。除此之外，本说明书提供的人体姿态识别系统可以针对不同人体关节或部位设置不同数量和/或位置的超声传感器进而提高获得的用户的姿态的精度。

图1是根据本说明书一些实施例所示的人体姿态识别系统的示例性框架图。

人体姿态识别系统100可以指用来识别人体的姿态的系统。例如，当人体的姿态发生变化时，如，用户手臂进行弯举动作时，人体姿态识别系统100可以根据用户手臂的弯曲情况，识别到用户手臂进行了弯举动作。如图1所示，人体姿态识别系统100可以包括至少一组超声传感器110和处理器120。在一些实施例中，人体姿态识别系统100可以包括多组超声传感器110，多组超声传感器110可以分布于用户的不同部位。例如，多组超声传感器可以位于用户的四肢(例如，手臂、腿部等)、躯干部位(例如，肩部、胸部、背部、腰侧等)、头部等中的任意一处或多处。

在一些实施例中，每组超声传感器110可以包括用于发射超声波的超声发射器131和用于接收超声波的超声接收器132。在一些实施例中，超声发射器131和超声接收器132分别位于用户身体的不同部位。例如，超声发射器和超声接收器可以分别分布于用户肘关节两侧的大臂和小臂处。又例如，超声发射器和超声接收器可以分别分布于用户膝关节两侧的大腿和小腿处。又例如，超声发射器和超声接收器可以分布于大臂和躯干部位。再例如，超声发射器和超声接收器可以分别位于用户的两条腿部。在一些实施例中，每组超声传感器110可以包括至少一个超声发射器131和至少一个超声接收器132。例如，每组超声传感器110可以包括一个超声发射器131和多个超声接收器132。又例如，每组超声传感器110可以包括多个超声发射器131和一个超声接收器132。再例如，每组超声传感器110可以包括多个超声发射器131和多个超声接收器132。在一些实施例中，人体姿态识别系统100包括多组超声传感器110时，多组超声传感器110对应的超声发射器131和超声接收器132的数量可以相同或不同。例如，分布于用户肘关节两侧的大臂和小臂的超声发射器131和超声接收器132的数量小于分布于用户大臂内侧和躯干部位的超声发射器131和超声接收器132数量。

超声发射器131可以指能够发射超声波的设备。超声发射器131可以将电信号转换为超声波，并进行发射。在一些实施例中，超声发射器131可以包括但不限于磁致伸缩发射器、压电超声发射器、微机械超声发射器等。

超声接收器132可以指能够接收超声波的设备。超声接收器132可以接收超声波，并将超声波转换为电信号。在一些实施例中，超声接收器132可以包括但不限于磁致伸缩接收器、压电超声接收器、微机械超声接收器等。

处理器120可以用于处理与人体姿态识别系统100有关的信息和/或数据，例如，处理超声发射器和超声接收器的位置信息、超声发射器发射超声波的信息以及超声接收器接收超声波的信息等。处理器120可以处理从其他设备或系统组成部分中获得的数据、信息和/或处理结果，并基于这些数据、信息和/或处理结果执行程序指令，以执行本说明书中描述的一个或以上功能。仅仅作为示例，处理器120可以包括中央处理器(CPU)、专用集成电路(ASIC)、专用指令处理器(ASIP)、精简指令集电脑(RISC)、微处理器等或以上任意组合。

在一些实施例中，处理器120可以被配置为基于超声发射器和超声接收器的位置信息、超声发射器发射超声波的信息以及超声接收器接收超声波的信息，识别用户的姿态。

超声发射器和超声接收器的位置信息可以指超声发射器和超声接收器在用户身体上空间分布信息。例如，超声发射器在身体用户的位置、超声接收器在用户身体的位置等。超声发射器和超声接收器的位置信息可以通过坐标等方式进行表示。例如，超声发射器和超声接收器在用户身体上的位置是固定的，可以以人体在站立姿态时的任意一点为原点建立空间坐标系，获取用户身体不同部位的超声发射器和超声接收器的位置信息(例如，三维坐标)。需要说明的是，超声发射器和超声接收器的位置信息可以是固定的，也可以根据用户的年龄、性别、身高、体重、体型等因素进行适应性调整。

超声发射器发射超声波的信息可以指与超声发射器发射超声波的过程相关的信息。例如，超声发射器发射超声波的时间、超声发射器发射超声波的频率、超声发射器发射超声波的编码等。超声接收器接收超声波的信息可以指与超声接收器接收超声波的过程相关的信息。例如，超声接收器接收的超声波时间、超声接收器接收超声波的频率、超声接收器接收超声波的编码等。

在一些实施例中，通过对超声传感器中的超声发射器和超声接收器的布置位置进行设计，可以实现对用户的姿态的识别。例如，将超声发射器和超声接收器分别设置于用户的右小臂和右大臂，处理器120可以基于超声发射器和超声接收器的位置信息，以及超声发射器发射超声波的信息和超声接收器接收超声波的信息，识别肘关节或膝关节对应的两侧肢体之间的弯曲角度。又例如，将超声接收器设置于人体的大臂处，超声发射器设置于人体的躯干部位处，处理器120可以基于超声发射器和超声接收器的位置信息，以及超声发射器发射超声波的信息和超声接收器接收超声波的信息，识别大臂相对于躯干部位的姿态(例如，大臂相对于躯干部位前后、上下、左右摆动)。关于识别肘关节或膝关节对应的两侧肢体之间的弯曲角度和识别大臂相对于躯干部位的姿态的更多内容可以参见图2-图5、图6A、图6B、图6C、图9-图14及其相关说明。

在一些实施例中，人体姿态识别系统100还可以包括服装130，服装130可以用于用户进行穿戴，至少一组超声传感器110集成于服装中。在一些实施例中，服装130可以包括上衣、裤装、连体衣等中的任意一种或多种。在一些实施例中，超声传感器110可以通过多种方式集成于服装中。例如，超声传感器可以通过棉线、尼龙线等缝补线与服装缝补在一起。又例如，超声传感器110可以通过丙烯酸酯胶、复合型结构胶、高分子胶等胶水与服装粘接在一起。再例如，超声传感器110可以通过卡扣、尼龙搭扣等可拆卸结构与服装设置在一起。在一些实施例中，服装130可以为单层结构，超声传感器110可以位于该单层结构的上表面或下表面。在一些实施例中，服装130可以为多层结构，超声传感器110可以位于服装130的上表面、下表面或相邻的两层结构之间。

在一些实施例中，处理器120可以集成于服装130上。例如，通过缝补、粘接等方式，将处理器120设置在服装130上。在一些实施例中，处理器120可以与服装130分开设置。例如，处理器120可以与服装130或用户身体上设置的超声传感器110通过有线网络和/或无线网络进行通信。示例性的有线网络可以包括电缆网络、光纤网络等。示例性的无线网络可以包括无线局域网络(WLAN)、蓝牙网络、全球移动通讯系统(GSM)网络等。

在一些实施例中，人体姿态识别系统中的超声传感器还可以直接设置在用户的身体上。例如，超声传感器对应的超声发射器和超声接收器可以通过固定件(例如，带状结构、别针、卡扣)、胶水或粘接件与用户的身体或者服装固定。

为了提高人体姿态识别系统对用户姿态识别的精度，在一些实施例中，可以将超声传感器110设置在用户身体的不同部位，进一步地，每组超声传感器110对应的超声发射器131和超声接收器132的分布在用户身体的不同部位，以下结合超声发射器131和超声接收器132的分布情况对不同部位的姿态进行说明。

在一些实施例中，超声发射器和超声接收器可以分别位于用户肘关节或膝关节对应的两侧肢体处，以识别用户手臂或腿部的运动姿态。例如，识别用户肘关节或膝关节对应的两侧肢体之间的弯曲角度或者旋转角度等。肘关节对应的两侧肢体可以指大臂和小臂，膝关节对应的两侧肢体可以指大腿和小腿。例如，超声发射器和超声接收器中的一种位于大臂处，另一种位于小臂处。又例如，超声发射器和超声接收器中的一种位于大腿处，另一种位于小腿处。在一些实施例中，超声传感器集成于服装上时，超声发射器和超声接收器布置于服装的袖子或裤腿处，使用户穿戴服装时，超声发射器和超声接收器可以分别位于用户肘关节或膝关节对应的两侧肢体处。

图2是根据本说明书一些实施例所示的超声发射器和超声接收器分布于用户肘关节或膝关节对应的两侧肢体的示例性示意图。如图2所示，超声发射器210和超声接收器220分别位于用户肘关节对应的两侧肢体，其中，超声发射器210位于用户的左大臂，超声接收器220位于用户的左小臂；超声发射器230和超声接收器240分别位于用户肘关节对应的两侧肢体，其中，超声发射器230位于用户的右大臂，超声接收器240位于用户的右小臂；超声发射器250和超声接收器260分别位于用户膝关节对应的两侧肢体，其中，超声发射器250位于用户的左大腿，超声接收器260位于用户的左小腿；超声发射器270和超声接收器280分别位于用户膝关节对应的两侧肢体，其中，超声发射器270位于用户的右大腿，超声接收器280位于用户的右小腿。

图2所示的超声传感器的布置位置仅作为示例，可以理解的是，如图2所示的超声发射器和超声接收器的位置可以互换。例如，超声发射器210位于用户的左小臂，超声接收器220位于用户的左大臂。又例如，超声发射器270位于用户的右小腿，超声接收器280位于用户的右大腿。关于超声传感器的布置位置的更多内容可以参见图7和图8及其说明。

为了进一步提高人体姿态识别系统的识别精度，减小测量死角，以及防止人体遮挡的影响，每组超声传感器可以包括多个超声发射器或超声接收器。例如，在用户的左小臂设置1个超声发射器，在用户的左大臂设置2个超声接收器。又例如，在用户的左小臂设置3个超声发射器，在用户的左大臂设置3个超声接收器。关于设置多个超声发射器与超声接收器的更多内容可以在本说明书的其他地方找到，例如，图5-图6C、图11-图14及其相关说明。

图3是根据本说明书一些实施例所示的识别用户姿态的方法的示例性流程图。在一些实施例中，流程300可以由处理器120执行。如图3所示，流程300可以包括下述步骤：

步骤310，基于超声发射器发射超声波的信息和超声接收器接收超声波的信息，获取超声发射器和超声接收器之间的距离。

在一些实施例中，处理器可以基于超声发射器发射超声波的时间和超声接收器接收超声波的时间，获取超声发射器和超声接收器之间的距离。以超声发射器和超声接收器分布于肘关节两侧的大臂和小臂作为示例，如图4所示，超声发射器410位于用户大臂处，超声接收器420位于用户小臂处，在人体姿态识别系统工作时，超声发射器410发射超声波可以被超声接收器420接收。具体地，超声发射器410发射超声波的时间为t1，超声接收器420接收超声波的时间为t2，处理器可以基于t1与t2之间的差值Δt，超声波在空气中的传播速度为C(1个标准大气压和15℃的条件下约为340m/s)，将上述的Δt与C进行相乘，即可将相乘的结果确定为超声发射器410和超声接收器420之间的距离X。

步骤320，基于超声发射器和超声接收器之间的距离以及超声发射器和超声接收器的位置信息，获取肘关节或膝关节对应的两侧肢体之间的弯曲角度。

肘关节或膝关节对应的两侧肢体之间的弯曲角度可以指左(右)小臂与左(右)大臂之间的弯曲角度或左(右)小腿与左(右)大腿之间的弯曲角度。以超声发射器和超声接收器分布于肘关节两侧的大臂和小臂作为示例，如图4所示，可以将图4中示出的O点视为肘关节所在的位置，α角可以视为弯曲角度(即，大臂与小臂之间的角度)。需要注意的是，这里弯曲角度可以视为大臂的延伸方向与小臂的延伸方向的夹角，O点可以视为大臂的延伸方向与小臂的延伸方向的交点。

在一些实施例中，处理器可以基于超声发射器和超声接收器之间的距离以及超声发射器和超声接收器的位置信息，通过公式(1)，获取肘关节或膝关节对应的两侧肢体之间的弯曲角度α：

其中，c是可以表征超声发射器所在的用户小臂处的维度的长度数值，d是可以表征超声接收器所在的用户大臂的维度的长度数值。c或d的数值与用户手臂的维度正相关。例如，用户大臂或小臂越粗，c或d越大。仅作为示例性说明，沿垂直小臂或大臂的延伸方向，并过超声发射器的几何中心截取的小臂或大臂的截面形状的周长作为用户小臂或大臂处的维度，该截面形状可以近似视为椭圆形，该椭圆形的长轴半径或短轴半径作为c或d。a可以表征截面形状的中心点与关节(例如，肘关节，在图4中以O点进行表征)之间的距离，b可以表征截面形状的中心与关节(例如，肘关节)之间的距离。a、b、c、d均为已知参数。c和d可以基于用户手臂/腿部维度进行确定，例如，基于用户手臂/腿部维度，通过测量，可以确定c和d。a和b可以基于超声发射器和超声接收器的位置信息进行确定，例如，以人体某个位置作为元件建立三维空间坐标系，获取超声发射器和超声接收器的位置信息(坐标信息)、肘关节(例如，O点)坐标信息、用户手臂维度等，确定a和b。将超声传感器对应的超声发射器和超声接收器设置于膝关节或肘关节两侧对应的肢体上，并通过超声传感器(例如，超声发射器和超声传感器)的信息，可以确定肘关节或膝关节对应的两侧肢体之间的弯曲角度，以识别用户肢体局部的运动姿态，该人体姿态识别系统稳定，算法较为简单，可以较为精准地识别用户肢体的运动姿态。

肘关节或膝关节对应的两侧肢体的运动状态并非以肘关节或膝关节为中心做弯曲运动，关节两侧对应的肢体的运动状态还可以是以关节为中心进行旋转。例如，小臂可以以肘关节为中心相对于大臂进行旋转。为了更加精准地识别用户肢体的姿态，在一些实施例中，通过在肘关节或膝关节对应的两侧肢体上分别设置超声发射器和超声接收器还可以识别用户肘关节或膝关节对应的两侧肢体之间的旋转角度。图5是根据本说明书另一些实施例所示的识别用户的姿态方法的示例性流程图。在一些实施例中，流程500可以由处理器120执行。如图5所示，流程500可以包括下述步骤：

步骤510，基于超声发射器发射超声波的信息、第一超声接收器接收超声波的信息以及第二超声接收器接收超声波的信息，确定超声发射器和第一超声接收器之间的第一距离以及超声发射器和第二超声接收器之间的第二距离

为了进一步提高人体姿态识别系统的识别精度，减小测量死角，每组超声传感器可以包括多个超声发射器或超声接收器。例如，每组超声传感器可以包括至少两个超声发射器与一个超声接收器。又例如，每组超声传感器可以包括至少两个超声发射器与至少两个超声接收器。再例如，每组超声传感器可以包括一个超声发射器与至少两个超声接收器。在确定肘关节或膝关节对应的两侧肢体之间的旋转角度时，每组超声传感器可以包括多个超声发射器或超声接收器。出于说明的目的，以下将以每组超声传感器可以包括一个超声发射器与至少两个超声接收器为例进行说明。

在一些实施例中，每组超声传感器包括超声发射器和至少两个超声接收器，至少两个超声接收器包括第一超声接收器和第二超声接收器。如图6A中所示，每组超声传感器包括超声发射器610、第一超声接收器620和第二超声接收器630。

第一距离可以指超声发射器和第一超声接收器之间的距离。如图6A中所示，超声发射器610与第一超声接收器620之间的距离X1。第二距离可以指超声发射器和第二超声接收器之间的距离。如图6A中所示，超声发射器610与第二超声接收器630之间的距离X2。

在一些实施例中，处理器可以基于超声发射器发射超声波的时间和第一超声接收器接收超声波的时间以及第二超声接收器接收超声波的时间，确定超声发射器和第一超声接收器之间的第一距离以及超声发射器和第二超声接收器之间的第二距离。以超声发射器和超声接收器分布于肘关节两侧的大臂和小臂作为示例，如图6A所示，超声发射器610位于用户大臂处，第一超声接收器620和第二超声接收器630位于用户小臂处，在人体姿态识别系统工作时，超声发射器610发射超声波可以被第一超声接收器620和第二超声接收器630接收，具体地，超声发射器610发射超声波的时间为t1，第一超声接收器620接收超声波的时间为t2，第二超声接收器630接收超声波的时间为t3，处理器可以基于t1与t2之间的差值Δt12，t1与t3之间的差值Δt13，超声波在空气中的传播速度为C(1个标准大气压和15℃的条件下约为340m/s)，将上述的Δt12、Δt13分别与C进行相乘，即可将相乘的结果确定为超声发射器610和第一超声接收器620之间的距离X1，超声发射器610和第二超声接收器630之间的距离X2。

以人体右手臂作为示例，当手臂正常伸直时，小臂未相对于大臂发生旋转，由于人体肘关节的特性，小臂通常是朝手臂延伸方向(小臂至手部的方向)的逆时针方向(图6A中示出的箭头所指方向)旋转。基于此，在一些实施例中，第一超声接收器620可以设置于用户小臂与掌心同一侧的位置，第二超声接收器630可以位于用户小臂与手背同侧的位置，从而更加精准地识别用户小臂相对于大臂的旋转角度。

步骤520，根据第一距离与第二距离，确定肘关节或膝关节对应的两侧肢体之间的旋转角度。

肘关节对应的两侧肢体之间的旋转角度可以指小臂相对于大臂旋转的角度。膝关节对应的两侧肢体之间的旋转角度可以指小腿相对于大腿旋转的角度。

为了更清楚地进行说明，下文将结合图6B和图6C进行说明。其中，图6B是根据本说明书一些实施例所示的示例性的超声发射器和超声接收器在肘关节或膝关节对应的两侧肢体的分布侧视图，图6C是根据本说明书一些实施例所示的示例性的超声发射器和超声接收器在肘关节或膝关节对应的两侧肢体的分布俯视图。

如图6B和图6C所示，在一些实施例中，第一超声接收器620和第二超声接收器630可以相对于与大臂的延伸方向中平行且过超声发射器的直线(例如，图6B和图6C中示出的直线L)近似对称设置。当手臂正常伸直时，小臂未相对于大臂发生旋转，图6B或图6C所示的第一距离X1和第二距离X2可以视为近似相等，此时第一超声接收器620与第二超声接收器630的连线为第一直线L1。

当小臂相对于大臂发生旋转时，第一超声接收器620和第二超声接收器630也会相对于超声发射器610发生旋转，此时第一超声接收器620和第二超声接收器630的连线为第二直线L2。当用户小臂和大臂由伸直状态变为小臂相对于旋转状态时，第一直线L1与第二直线L2所形成的夹角β可以视为小臂相对于大臂的旋转角度。当小臂相对于大臂发生旋转时，第一距离X1和第二距离X2会发生变化。例如，如图6B或图6C所示，当小臂相对于大臂向第一超声接收器620所在的手臂一侧旋转(即，图6B或图6C所示的环形箭头的方向)时，第一距离X1会变大，第二距离X2会变小，造成第一距离X1大于第二距离X2。当小臂相对于大臂向第二超声接收器630所在的手臂一侧旋转时，第一距离X1会变小，第二距离X2会变大，造成第一距离X1小于第二距离X2。

在一些实施例中，处理器可以根据第一距离和第二距离，确定肘关节或膝关节对应的两侧肢体之间的旋转角度β，具体可以通过公式(2)得出：

β∝±(X1-X2)(2)

其中，±表示旋转方向，+表示小臂相对于大臂向第一超声接收器620所在的手臂一侧旋转，-表示小臂相对于大臂向第二超声接收器630所在的手臂一侧旋转。

需要说明的是，通过公式(2)确定的旋转角度β是一个相对量，仅用于表征小臂或小腿的旋转程度，并不是精确的肘关节或膝关节对应的两侧肢体之间的旋转角度。

在一些实施例中，当一组超声传感器中超声接收器的数量为两个时，处理器可以基于第一距离和第二距离，确定肘关节或膝关节对应的两侧肢体之间的弯曲角度。如图6B和图6C所示，处理器可以基于第一距离X1和第二距离X2，将二者相加除以2，获取第一超声接收器620和第二超声接收器630连线的中点M与超声发射器610之间的距离X，然后基于公式(1)，即可确定肘关节的弯曲角度α。关于公式(1)的更多内容可以参见图3及其说明。需要说明的是，此处的X的计算是近似相等的，因为第一超声接收器620和第二超声接收器630之间的距离远远小于超声发射器610和第一超声接收器620或第二超声接收器630的距离，所以在这种情况下，可以将计算结果X近似等于超声发射器和超声接收器之间的距离。

超声传感器具有有限的工作范围，例如，超声发射器只能向某个方向发出超声波，超声接收器只能接收某个方向的超声波。超声传感器的工作范围在一定程度上可以由超声传感器的制造过程决定。因此，在对超声传感器的布置位置进行设计之前，需要了解超声传感器的工作范围，下文将对超声发射器和超声接收器的结构进行说明。

在一些实施例中，超声发射器可以包括振动单元和壳体。振动单元可以将电信号转化为超声波。壳体可以为超声发射器提供固定支撑、隔离外部环境等作用。此外，壳体还可以通过多种设置，限制发射超声波的方向。例如，壳体可以设置孔部，以允许超声波从孔部发射出去。又例如，壳体可以设置一侧的材料(如，对材料的种类或厚度进行设置，以使该侧的材料不同于其他侧的材料)或结构(如，对结构进行变形、异形等设置，以使该侧的结构不同于其他侧的结构)，以允许超声波从该侧发射出去。在一些实施例中，发出超声波的一侧可以被称为输出端。例如，壳体上有孔部的一侧、材料不同于其他侧的一侧可以被称为输出端。

在一些实施例中，超声接收器可以包括换能单元和壳体。换能单元可以将超声波转化为电信号。壳体可以为超声接收器提供固定支撑、隔离外部环境等作用。此外，还可以参照上述超声发射器的壳体，对超声接收器的壳体进行设置，以限制接收超声波的方向。例如，设置一侧具有孔部、设置一侧的材料或结构等。在一些实施例中，接收超声波的一侧可以被称为接收端。例如，壳体上有孔部的一侧、材料不同于其他侧的一侧可以被称为接收端。

为了保证超声发射器发出的超声波始终能够被超声接收器接收，在一些实施例中，超声发射器和超声接收器位于肘关节或膝关节对应的两侧肢体的内侧，其中，肘关节或膝关节在弯曲状态下，其两侧肢体中正对的肢体侧部表征为肘关节或膝关节对应的两侧肢体的内侧。由于手臂中的小臂可以相对于大臂旋转，以手臂作为示例，肘关节对应的两侧肢体的内侧还可以为手臂自然伸直时，手臂与掌心同侧的部位。图7是根据本说明书一些实施例所示的超声发射器和超声接收器在肘关节或膝关节对应的两侧肢体的分布示意图。如图7所示，超声发射器710和超声接收器720位于肘关节或膝关节对应的两侧肢体的内侧。

超声发射器和超声接收器之间的距离过小会导致超声发射器的输出端过于靠近超声接收器的接收端，测取的超声发射器和超声接收器之间的距离变化差值过小，无法精准地计算出关节的弯曲角度。为了提高人体姿态识别系统的精准性，在一些实施例中，当用户伸直手臂或腿部时，超声发射器和超声接收器的距离不小于10cm。优选地，当用户伸直手臂或腿部时，超声发射器和超声接收器的距离不小于15cm。进一步优选地，当用户伸直手臂或腿部时，超声发射器和超声接收器的距离不小于20cm。为了使得超声发射器和超声接收器可以分布于用户肢体上，而不影响用户其他部位的正常工作，在一些实施例中，超声发射器和超声接收器之间的距离不大于用户肢体(例如，腿部或手臂)的长度。需要注意的是，不同用户的肢体长度不同，在实际应用场景中，可以根据用户的实际情况(例如，肢体长度)进行适应性调整。

当超声传感器集成于服装上时，在一些实施例中，超声发射器和超声接收器的距离不大于服装中袖子或裤腿的长度。在一些实施例中，当超声传感器集成于服装上，且服装处于平铺展开装态时，超声发射器和超声接收器的距离可以不小于10cm。优选地，当超声传感器集成于服装上，且服装处于平铺展开装态时，超声发射器和超声接收器的距离可以不小于15cm。进一步优选地，当超声传感器集成于服装上，且服装处于平铺展开装态时，超声发射器和超声接收器的距离可以不小于20cm。可以理解的是，每个人的四肢的长度可能不相同，因此可以针对不同用户，对服装进行设计，以使超声传感器的布置位置达到预期的效果。儿童的四肢通常较短，例如，4岁至12岁儿童的手臂长度通常大于30cm，腿部长度通常大于60cm，儿童服装的袖子处的超声发射器和超声接收器的距离可以为10cm-30cm，儿童服装的袖子处的超声发射器和超声接收器的距离可以为20cm-50cm。示例性地，通常成人的四肢长度相对于儿童的四肢长度，成人服装手臂或腿部处的超声发射器和超声接收器的距离可以为20cm-50cm。

在一些实施例中，超声发射器包括用于发出超声波的输出端，输出端的输出方向朝向服装外侧，或者背离超声发射器与用户肢体直接或间接接触的部位。如图7所示，以超声发射器710和超声接收器720位于服装或用户皮肤表面作为示例进行说明，超声发射器710包括输出端711，输出端711的输出方向朝向服装外侧，或者背离超声发射器710与用户肢体直接或间接接触的部位。在一些实施例中，超声接收器包括用于接收超声波的接收端，接收端朝向服装的外侧，或者背离超声接收器与用户肢体直接或间接接触的部位。如图7所示，超声接收器720包括接收端721，接收端721朝向服装的外侧，或者背离超声接收器720与用户肢体接触直接或间接的部位。在一些实施例中，服装为多层结构时，超声发射器和超声接收器可以位于服装的两层结构之间，其中，超声发射器和超声接收器的输出方向朝向服装的外侧，也就是说，当用户穿戴服装时，超声发射器的输出端和超声接收器的接收端背离与用户肢体直接或间接接触的部位。

如上文所述，超声发射器发出的超声波通过其输出端向外界辐射，超声接收器需要通过其接收端接收该超声波，由于超声发射器和超声接收器分别位于用户的大臂和小臂处，若用户伸直手臂或腿部，则可能导致超声接收器无法接收到超声发射器发射的超声波，为了保证超声发射器发射的超声波可以被超声接收器接收，提高人体姿态识别系统的可靠性，在一些实施例中，输出端所在平面与接收端所在平面的夹角可以小于180°。优选地，输出端所在平面与接收端所在平面的夹角不大于170°。较为优选地，输出端所在平面与接收端所在平面的夹角不大于150°。进一步优选地，输出端所在平面与接收端所在平面的夹角不大于130°。如图7所示，可以将图7中示出的θ角视为超声发射器710的输出端所在平面与超声接收器720的接收端所在平面的夹角。需要注意的是，输出端所在的平面是超声发射器的壳体发出超声波的侧壁所在的平面。例如，超声发射器可以包括壳体和振动单元，振动单元基于电信号产生超声波，超声波可以通过壳体上设置的孔部向外部辐射，则该孔部所在的侧壁可以视为超声发射器的输出端。又例如，壳体上也可以不设置孔部，超声波也可以直接从壳体的一个侧壁向外部辐射，该侧壁也可以视为超声发射器的输出端。相对应地，接收端所在的平面是超声接收器的壳体用于接收超声波的侧壁所在的平面。例如，超声接收器可以包括壳体和换能单元，换能单元基于声音信号产生电信号，超声发射器发射的超声波可以通过壳体上设置的孔部，传递至超声接收器的壳体内部并作用于换能单元，该孔部所在的侧壁可以视为超声接收器的接收端。又例如，壳体上也可以不设置孔部，超声波也可以直接从壳体的一个侧壁接收超声波，该侧壁也可以视为超声接收器的接收端。

为了使得输出端所在平面与接收端所在平面形成的夹角在特定角度范围内，在一些实施例中，超声发射器相对其下方用户肢体接触部位并且朝向超声接收器倾斜设置，超声接收器相对其下方用户肢体接触部位并且朝向超声发射器倾斜设置。例如，可以通过调整输出端的法线方向与超声发射器下方用户肢体接触部位的法线方向的夹角或接收端的法线方向与超声接收器下方用户肢体接触部位的法线方向的夹角，使得所在平面与接收端所在平面形成的夹角在特定角度范围内。在一些实施例中，输出端的法线方向与超声发射器下方用户肢体接触部位的法线方向的夹角不小于15°。优选地，输出端的法线方向与超声发射器下方用户肢体接触部位的法线方向的夹角不小于10°。进一步优选地，输出端的法线方向与超声发射器下方用户肢体接触部位的法线方向的夹角不小于5°。其中，用户肢体接触部位可以为用户的皮肤或服装。例如，当用户穿戴集成了超声传感器的服装时，用户肢体接触部位可以为服装。又例如，当超声传感器直接与用户的皮肤设置在一起时，用户肢体接触部位可以为用户的皮肤。如图7所示，超声发射器710相对其下方用户肢体接触部位并且朝向超声接收器720倾斜设置，输出端的法线为p，超声发射器下方用户肢体接触部位的法线为q，图7示出的β1角可以视为法线p与法线q的夹角。在一些实施例中接收端的法线方向与超声接收器下方用户肢体接触部位的法线方向的夹角不小于15°。优选地，接收端的法线方向与超声接收器下方用户肢体接触部位的法线方向的夹角不小于10°。进一步优选地，接收端的法线方向与超声接收器下方用户肢体接触部位的法线方向的夹角不小于5°。如图7所示，超声接收器720相对其下方用户肢体接触部位并且朝向超声发射器710倾斜设置，接收端的法线为s，超声接收器下方用户肢体接触部位的法线为r，图7示出的β2角可以视为法线s与法线r的夹角。

通过上述方式对β1和β2设置，使得输出端所在平面与接收端所在平面的夹角不大于170°，可以确保超声接收器可以始终能够接收到超声发射器发出的超声波，提高了系统的可靠性。

图7所示的示例性的超声发射器710和超声接收器720为长方体，超声发射器和超声接收器还可以具有其他的结构和/或形状。

如图8所示，超声发射器810和超声接收器820可以包括直角梯形体，该直角梯形体可以理解为长方体结构沿其长度方向、宽度方向或厚度方向削去一条棱的结构体，削去该棱所形成的面为直角梯形体的梯面。在一些实施例中，直角梯形体的梯面(图8中示出的812和822)与用户肢体接触。超声发射器810相对其下方用户肢体接触部位并且朝向超声接收器820倾斜设置，输出端811的法线为p，超声发射器下方用户肢体接触部位的法线为q，图8示出的β1角可以视为法线p与法线q的夹角。超声接收器820相对其下方用户肢体接触部位并且朝向超声发射器810倾斜设置，接收端821的法线为s，超声接收器下方用户肢体接触部位的法线为r，图8示出的β2角可以视为法线s与法线r的夹角。

可以理解的是，超声发射器和超声接收器还可以是除图7和图8所示的，可以满足输出端的法线方向与超声发射器下方用户肢体接触部位的法线方向的夹角，接收端的法线方向与超声接收器下方用户肢体接触部位的法线方向的夹角，其他的结构和/或形状。例如，三棱柱、六棱柱、柱形体等。

图7和图8所示的超声发射器和超声接收器可以通过胶水或粘接件等方式与人体或服装进行固定。在一些实施例中，超声发射器和超声接收器还可以通过设置固定件实现固定，使得输出端的法线方向与超声发射器下方用户肢体接触部位的法线方向的夹角不小于特定角度(例如，5°)，接收端的法线方向与超声接收器下方用户肢体接触部位的法线方向的夹角不小于特定角度(例如，5°)。在一些实施例中，固定件可以与超声传感器(例如，超声发射器或超声接收器)一体成型，或者相对于超声传感器独立的结构。以图7作为示例性，固定件可以为楔形结构，楔形结构插设于超声发射器和与用户皮肤接触的服装之间以及超声接收器和与用户皮肤接触的服装之间。

超声传感器不仅可以获取肘关节或所述膝关节对应的两侧肢体之间的弯曲角度以及肘关节或膝关节对应的两侧肢体之间的旋转角度，还可以用于识别大臂相对于躯干部位的姿态。

在一些实施例中，超声发射器可以位于服装中对应人体的大臂处，超声接收器可以位于服装中对应人体的躯干部位处，超声接收器和超声接收器配合以识别大臂相对于躯干部位的姿态。在一些实施例中，超声接收器可以位于服装中对应人体的大臂处，超声发射器可以位于服装中对应人体的躯干部位处。图9是根据本说明书一些实施例所示的超声发射器和超声接收器在大臂和躯干部位的分布示意图。如图9所示，超声发射器910和超声发射器930位于服装中对应人体的大臂处，超声接收器920和超声接收器940位于服装中对应人体的躯干部位处。

在一些实施例中，超声接收器可以位于服装中对应人体的躯干部位处的多个位置。为了实现更准确的测量结果，可以放置于图10所示的位置。

可以理解的是，肩关节对应的身体部位(例如，大臂和躯干部位)与肘关节或膝关节对应的两侧肢体相比，其运动形式更加复杂，如，大臂可以相对于躯干部位进行上下、前后、旋转、摆动等动作。超声传感器的作用范围有限，因此对于一个超声发射器，若只设置一个超声接收器往往存在测量死角，在某些状态下无法接收到超声发射器发出的超声波从而进行准确定位，为了提高超声传感器对肩关节对应的身体部位(例如，大臂和躯干部位)的运动状态的识别的精准度，在一些实施例中，肩关节处对应设置的超声传感器可以为多组。在一些实施中，一组超声传感器可以包括至少一个超声发生器和多个超声接收器。

图10是根据本说明书一些实施例所示的超声传感器的布置位置的示例性示意图，其中，图10中的附图(a)是超声传感器在人体正面的布置位置的示例性示意图，图10中的附图(b)是超声传感器在人体背面的布置位置的示例性示意图。

如图10中的附图(a)和附图(b)所示，超声发射器1010和超声发射器1020可以分别位于人体的两个大臂处，如超声接收器(图(a)中示出的正方形黑色区域)可以位于人体的左肩部前侧、右肩部前侧、左腰侧、右腰侧、胸部等位置中的任意一处或任意多处。进一步地，位于左肩部前侧和左腰侧的超声接收器可以接收来自左大臂的超声发射器(即，图10所示的超声发射器1010)的超声波，位于右肩部前侧和右腰侧的超声接收器可以接收来自右大臂的超声发射器(即，图10所示的超声发射器1020)的超声波，位于胸部的超声接收器既可以接收来自左大臂的超声发射器的超声波，也可以接收来自右大臂的超声发射器的超声波。当超声传感器集成于服装上时，超声发射器1010和超声发射器1020可以分别位于服装中对应人体的两个大臂处，超声接收器可以位于服装中对应人体的左肩部前侧、右肩部前侧、左腰侧、右腰侧、胸部中的至少一处。如此设置，可以确保用户手臂在以肩关节为中心做任何运动时，均有至少一个超声接收器可以接收到来自超声发射器的超声波，从而进行人体姿态识别。在一些实施例中，为了进一步地提高人体姿态识别系统对人体动作的识别精度，用户每个大臂处均可以设置一个或多个超声发射器，用户的左肩部前侧、右肩部前侧、左腰侧、右腰侧、胸部中的任意一个部位可以同时设置一个或多个超声接收器。优选地，用户每个大臂处均可以设置至少两个超声发射器，用户的左肩部前侧、右肩部前侧、左腰侧、右腰侧、胸部中的任意一个部位可以设置至少三个超声接收器，多个超声接收器不在同一条直线上。例如，超声接收器的数量可以为三个，三个超声接收器呈三角形分布。又例如，超声接收器的数量可以为四个，四个超声接收器呈三角形或四边形分布。为了保证测量精度，同时考虑人体的尺寸有限以及超声传感器的角度，需要对超声传感器之间的距离做出限定。在一些实施例中，至少两个超声发射器两两之间的间距不小于0.5cm，至少三个超声接收器两两之间的间距不小于0.5cm，优选地，至少两个超声发射器两两之间的间距不小于0.8cm，至少三个超声接收器两两之间的间距不小于0.8cm；进一步优选地，至少两个超声发射器两两之间的间距不小于1cm，至少三个超声接收器两两之间的间距不小于1cm。

在一些实施例中，大臂相对于躯干部位的姿态可以包括大臂相对于躯干部位的角度。大臂相对于躯干部位的角度可以理解为大臂的延伸方向与躯干部位的侧面所形成的角度。这里结合图11以清楚地对确定大臂相对躯干部位的角度进行描述。图11是根据本说明书一些实施例所示的确定大臂相对于躯干部位的角度的方法的示例性流程图。在一些实施例中，流程1100可以由处理器120执行。如图11所示，流程1100可以包括下述步骤：

步骤1110，基于超声发射器发射超声波的信息和超声接收器接收超声波的信息，获取超声发射器和超声接收器之间的距离。

基于超声发射器发射超声波的信息和超声接收器接收超声波的信息，获取超声发射器和超声接收器之间的距离，可以参照图3中的相关内容进行获取。

步骤1120，基于超声发射器和超声接收器之间的距离以及超声发射器和超声接收器的位置信息，确定大臂相对于躯干部位的角度。

大臂相对于躯干部位的角度与超声传感器的布置位置相关。当超声发射器位于大臂，超声接收器位于躯干侧部(如，腰侧、肋部等)，大臂相对于躯干部位的角度可以指大臂与躯干侧部的角度，如图13所示，超声发射器1310位于大臂，超声接收器1320位于腰侧，大臂相对于躯干部位的角度可以指大臂与腰侧的角度。当超声发射器位于大臂，超声接收器位于前胸或后背，大臂相对于躯干部位的角度可以指手臂前伸、后摆的角度。

基于超声发射器和超声接收器之间的距离以及超声发射器和超声接收器的位置信息，确定大臂相对于躯干部位的角度，可以参照图3中的相关内容进行确定。

图12是根据本说明书一些实施例所示的识别大臂相对于躯干部位的运动状态的方法的示例性流程图。大臂相对于躯干部位的运动状态较为复杂，为了提高人体姿态识别系统对该运动状态的识别精度，在一些实施例中，每组超声传感器可以包括至少两个超声发射器和至少三个超声接收器。在一些实施例中，流程1200可以由处理器120执行。如图12所示，流程1200可以包括下述步骤：

步骤1210，基于至少三个超声接收器的位置信息确定至少两个超声发射器的位置变化信息。

在一些实施例中，至少三个超声接收器不在同一条直线上。如图14所示，超声接收器1421、超声接收器1422、超声接收器1423所在的位置连线可以构成三角形，即三个超声接收器不在同一条直线上。

为了保证测量精度，同时考虑人体的尺寸有限以及超声传感器的角度，需要对超声传感器之间的距离做出限定。在一些实施例中，至少两个超声发射器两两之间的间距不小于0.5cm，至少三个超声接收器两两之间的间距不小于0.5cm，优选地，至少两个超声发射器两两之间的间距不小于0.8cm，至少三个超声接收器两两之间的间距不小于0.8cm；进一步优选地，至少两个超声发射器两两之间的间距不小于1cm，至少三个超声接收器两两之间的间距不小于1cm。

在一些实施例中，基于至少三个超声接收器的位置信息确定至少两个超声发射器的位置变化信息可以包括：基于至少三个超声接收器的位置信息可以确定超声发射器的位置信息，具体见通过公式(3)，

其中，三个超声接收器的坐标为(x

如图14所示，超声发射器1410包括超声发射器1411和超声发射器1412，超声接收器1420包括超声接收器1421、超声接收器1422和超声接收器1423。处理器可以基于三个超声接收器的位置信息，通过公式(3)分别确定超声发射器1411和超声发射器1412的坐标。

在一些实施例中，超声发射器的位置信息可以是用户大臂运动后对应的超声发射器的位置信息。也就是说，可以通过上述方式确定人体大臂处于某个姿态时的超声发射器1411和超声发射器1412的坐标。

在一些实施例中，基于至少三个超声接收器的位置信息确定至少两个超声发射器的位置变化信息可以包括：根据至少三个超声接收器的位置信息确定一个参考点的位置信息，基于参考点的位置信息和用户大臂运动后对应的超声发射器的位置信息，确定至少两个超声发射器的位置变化信息。参考点可以指由至少三个超声接收器所构成的图形中的任意一点。例如，参考点可以是至少三个超声接收器所构成的图形中的几何中心。如图14所示，处理器可以根据超声接收器1421、超声接收器1422和超声接收器1423的坐标信息，确定三个超声接收器所构成的三角形的几何中心的坐标，并将三角形的几何中心作为参考点。位置变化信息是指用户在某个运动姿态时，参考点至不同超声发射器的距离的差值。例如，超声发射器包括图14所示的超声发射器1411和超声发射器1412，当用户大臂处于手臂展开的扩胸动作时，两个超声发射器的位置变化信息包括参考点与超声发射器1411的距离和参考点与超声发射器1412的距离之间的差值。仅作为示例性说明，当用户自然站立手臂向下自然伸直时，参考点分别与两个超声发射器之间的距离(例如，X1’和X2’)可以视为近似相等，当用户大臂以肩关节为中心进行旋转时，两个超声发射器相对于参考点发生旋转，此时两个超声发射器与参考点之间的距离X1’和X2’发生变化，X1’和X2’对应的数值不相等，通过X1’和X2’的差值的大小和正负(即两个超声发射器的位置变化信息)可以确定大臂相对于躯干部位的旋转程度和运动方向。关于大臂相对于躯干部位的旋转角度的具体内容可以参考图5至图6C的相关内容。

步骤1220，根据至少两个超声发射器的位置变化信息识别大臂相对于躯干部位的运动状态。

大臂相对于躯干部位的运动状态可以包括大臂相对于躯干部位的旋转角度、运动方向等。旋转角度可以用于表征大臂的特定位置(例如，腋下相对应的大臂区域)以肩关节为中心相对于躯干部位的旋转程度。

在一些实施例中，处理器可以根据参考点的位置(坐标)以及两个超声发射器的位置信息，确定参考点分别与两个超声发射器之间的距离(例如，X1’和X2’)，通过上述公式(2)，确定大臂相对于躯干部位的旋转角度。例如，处理器可以将超声发射器1411与参考点的距离作为X1’，将超声发射器1412与参考点的距离作为X2’，然后将X1＝X1’和X2＝X2’代入公式(2)中，即可确定大臂相对于躯干部位的旋转角度。

同样需要说明的是，通过公式(2)确定的结果是一个相对的量，可以表示大臂的旋转程度，并不是精确的大臂相对于躯干部位的旋转角度。

在一些实施例中，处理器可以基于大臂相对于躯干部位的旋转角度，超声发射器和超声接收器的位置信息、超声发射器发射超声波的信息和超声接收器接收超声波的信息，确定大臂相对于躯干部位的运动状态。例如，当设置于前胸的超声接收器接收到设置于大臂的超声发射器发出的超声波后，处理器可以确定大臂相对于躯干部位发生了前伸。进一步地，当超声发射器发出声波被胸部的超声接收器接收之后，通过超声发射器发射所述超声波的信息和超声接收器接收超声波的信息可以确定超声发射器与胸前的超声接收器的距离，从而确定手臂前伸的角度。更进一步地，处理器可以基于大臂相对于躯干部位的旋转角度，可以确定大臂(例如，大臂腋下对应的部位)相对于躯干部位(腰侧部位)的旋转角度，进而可以确定大臂相对于躯干部位的运动状态。

在一些实施例中，为了避免不同超声发射器之间的信号串扰，可以对不同超声发射器进行分时复用，使不同的超声发射器的发射信号之间存在一定的时间间隔。这种情况下，如果超声发射器的数量过多，会造成采样率的下降，即，超声发射器的数量越多，超声接收器每秒从同一超声发射器采集到的信号越少。因此，为了提高对同一超声发射器的采样率，整体布局所用的超声发射器越少越好，将超声发射器布置在大臂上可以在确保能识别多种人体姿态的前提下，最节省超声发射器的数量。关于超声发射器的分时复用的更多内容可以参见图17及其说明。

同时，以上设计可以使计算结果更精确。在使用公式(2)时，其定位精度要求R

通过使用超声传感器，对其布置位置进行设计，还可以用于确定用户腿部的位姿。

图16是根据本说明书一些实施例所示的确定用户腿部的位姿的方法的示例性流程图。在一些实施例中，流程1600可以由处理器120执行。如图16所示，流程1600可以包括下述步骤：

步骤1610，基于超声发射器发射超声波的信息和超声接收器接收超声波的信息，获取超声发射器和超声接收器之间的距离。

在一些实施例中，超声发射器和超声接收器可以分别位于用户的两条大腿或两条小腿，以识别用户腿部的位姿。例如，超声发射器和超声接收器中的一种位于左大腿处，另一种位于右大腿处。又例如，超声发射器和超声接收器中的一种位于左小腿处，另一种位于右小腿处。

在一些实施例中，超声传感器集成于服装上时，超声发射器和超声接收器可以分别位于服装中的两条裤腿处，以识别用户腿部的位姿。例如，超声发射器和超声接收器中的一种位于左大腿对应的左裤腿处，另一种位于右大腿对应的右裤腿处。又例如，超声发射器和超声接收器中的一种位于左小腿对应的左裤腿处，另一种位于右小腿对应的右裤腿处。如图15所示，超声发射器1510和超声接收器1520可以位于大腿对应的服装中的裤腿，超声发射器1530和超声接收器1540可以位于小腿对应的服装中的裤腿。

基于超声发射器发射超声波的信息和超声接收器接收超声波的信息，获取超声发射器和超声接收器之间的距离，可以参照图3中的相关内容进行获取。

步骤1620，基于超声发射器和超声接收器之间的距离以及超声发射器和超声接收器的位置信息，确定用户腿部的位姿。

腿部的位姿可以指与两个腿部的位置和姿势相关的信息。例如，两腿各自延伸方向之间形成的角度、两腿的运动状态(如，站立、行走、跑步等)、两腿的姿势(叉腿、并腿等)等。

在一些实施例中，处理器可以基于超声发射器和超声接收器的位置信息，以及超声发射器和超声接收器之间的距离与阈值的比较，确定用户腿部的位姿。例如，用户的左大腿和右大腿处设置一组超声传感器(例如，第一超声发射器和第一超声接收器)，用户的左小腿和右小腿处设置另一组超声传感器(例如，第二超声发射器和第二超声接收器)。处理器可以基于第一超声发射器和第一超声接收器之间的距离小于阈值(例如，4cm)，以及第二超声发射器和第二超声接收器之间的距离小于阈值(例如，6cm)，确定用户的腿部姿势为并腿。需要注意的是，阈值可以根据不同用户进行设置。

将超声发射器和超声接收器设置于人体不同的位置，可以实现对人体的不同部位进行姿态识别。如上文所述，通过将超声发射器和超声接收器分别设置于用户肘关节或膝关节对应的两侧肢体处，可以识别用户手臂或腿部的运动姿态；通过将超声发射器设置于人体的大臂处，超声接收器设置于人体的躯干部位，可以识别大臂相对于躯干部位的姿态；通过将超声发射器和超声接收器分别设置于用户的两条大腿或两条小腿，可以识别用户腿部的位姿。

在上述人体的不同部位同时设置超声发射器和超声接收器，可以同时获取用户手臂或腿部的运动姿态、大臂相对于躯干部位的姿态以及用户腿部的位姿，进而可以实现对用户全身的姿态进行识别。

本系统中需要同时使用多个超声发射器发射超声波，在一些实施例中，为了避免不同超声发射器间的超声波出现相互串扰，可以采用分时复用的方式在时域上将不同超声波的发射时间进行区分。

图17是根据本说明书一些实施例所示的基于超声传感器实现分时复用的示例性示意图。

分时复用可以指不同器件(例如，超声发射器)在不同时段产生超声波。在一些实施例中，分时复用可以基于每组超声传感器中的不同的超声发射器的发出超声波的不同时间进行实现。

在一些实施例中，每组超声传感器中包括多个超声发射器，多个超声发射器发出超声波的时间点具有时间间隔。如图17所示，微控制器通过控制信号分别控制超声发射器1710与超声发射器1720的工作状态，当超声发射器1710发射超声波时，超声发射器1720处于休眠状态不发射超声波，则此时超声接收器1730、超声接收器1740、超声接收器1750接收到的都是来自超声发射器1710的超声波，经过时间Δt，超声发射器1720开始发射超声波。

受到人体尺寸限制，超声发射器与超声接收器之间的距离L小于1m，那么超声波的传输时间t小于2.9ms。因此为了防止不同信号之间出现串扰，需要对相邻两个超声发射器发出超声波的时间间隔进行限定。在一些实施例中，相邻两个超声发射器发出超声波的时间间隔大于2.9ms。如此设置，即使所有的超声接收器始终处于工作状态，其也可以实时接收并区分来自不同超声发射器的超声波，微控制器可以基于超声接收器传入的超声波，通过时间差计算与对应的超声发射器的相对距离与位置的变化。

在一些实施例中，为了避免不同超声发射器间的超声波出现相互串扰，可以对不同超声发射器发出的超声波的频率进行设置。例如，每组超声传感器中包括多个超声发射器，多个超声发射器发出的超声波的频率不同。例如，超声发射器1710发出的超声波的频率为50kHz～140kHz，超声发射器1720发出的超声波的频率为200kHz～300kHz。当超声接收器接收到超声波时，处理器可以根据超声波的频率定位到发出该超声波的超声发射器，并进一步确定该超声发射器与超声接收器的距离和位置。

在一些实施例中，为了避免不同超声发射器间的超声波出现相互串扰，可以对超声发射器发出的超声波的编码进行设置。例如，每组超声传感器中包括多个超声发射器，多个超声发射器发出的超声波具有不同的编码。例如，处理器可以通过通用编解码IC组，对超声波进行编码，使多个超声发射器可以发出具有不同的编码的超声波。

可以理解的是，人体姿态识别系统可能用到多组超声传感器，多组超声传感器中包括的多个超声发射器可能会发生信号的串扰，为了避免此种情况的发生，可以对不同组的多个超声发射器进行设置。

在一些实施例中，每组超声传感器中包括多个超声发射器，不同组的多个超声发射器发出超声波的时间点具有时间间隔。例如，若A组的第一超声发射器与B组的第二超声发射器信号可能发生串扰，则可以设置A组的第一超声发射器与B组的第二超声发射器发出超声波的时间点具有预设的时间间隔。

在一些实施例中，每组超声传感器中包括多个超声发射器，不同组的多个超声发射器发出的超声波的频率不同。例如，A组的多个超声发射器发出的超声波的频率为50kHz～140kHz，B组的多个超声发射器发出的超声波的频率为200kHz～300kHz。

在一些实施例中，每组超声传感器中包括多个超声发射器，不同组的多个超声发射器发出的超声波具有不同的编码。例如，A组的多个超声发射器发出的编码为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，B组的多个超声发射器发出的编码为Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ。

通过上述的分时复用，以及对超声发射器发出的超声波的频率和编码进行设置，可以避免信号的串扰，防止对超声发射器和超声接收器的距离产生错误的计算而影响用户位姿的识别。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。

计算机存储介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。计算机存储介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机存储介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF、或类似介质，或任何上述介质的组合。

本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。