可穿戴设备及其控制方法和非暂时性计算机可读存储介质

本申请基于在2021年1月21日提交的日本专利申请No.2021-007856，并要求其优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及可穿戴设备、可穿戴设备的控制方法及可穿戴设备的控制程序。

背景技术

近年来，使用可穿戴设备来用于监视人的目的的机会已经在增加。例如，可以通过使人安装配备有全球定位系统(GPS)的可穿戴设备来确定要被监视的人的位置。然而，存在的问题是，一旦被监视人取下可穿戴设备，就无法确定该人的位置。有鉴于此，已经提出了提供一种具有检测安装和卸下的功能的可穿戴设备的想法。

例如，专利文献1(日本未审查专利申请公开No.2017-151995)公开了一种可穿戴终端，其配备有：结合了GPS的定位传感器；以及，检测可穿戴终端是否被安装在用户身上的检测单元。检测单元包括加速度传感器或温度传感器。在采用加速度传感器的情况下，当加速度较大时可以确定安装了可穿戴终端，当加速度为零时可以确定没有安装可穿戴终端。进一步地，在采用温度传感器的情况下，例如在测量手臂温度时，可以确定安装了可穿戴终端，当测量的温度不是手臂温度时，可以确定未安装可穿戴终端。

发明内容

然而，在专利文献1的技术中，存在可能发生误检测的问题。例如，当用户(被监视人)静止不动时，穿戴式终端的加速度变为零，可能会出现确定未安装穿戴式终端的错误。此外，在采用温度传感器并且例如大气温度或与可穿戴终端接触的物体的温度接近体温的情况下，即使当可穿戴终端被移除时，也有可能错误确定为安装穿戴式终端。

本发明是鉴于上述问题而做出的，且本发明的目的在于提供一种能够高精度地确定可穿戴设备是否被安装在活体(living body)或由活体穿戴的配件上。

为了解决上述问题，根据本发明的可穿戴设备包括：基构件，其将被安装在活体或由活体穿戴的配件上；接收质量指标获取装置，其被安装在基构件上，接收GPS信号，并且获取GPS信号的接收质量指标；传感器，其被安装在基构件上，输出取决于活体或配件与传感器本身之间的位置关系的信号；发送装置，其将接收质量指标和传感器的输出发送到安装确定装置，该安装确定装置基于接收质量指标和传感器的输出来确定可穿戴设备是否被安装在活体或配件上。

进一步地，根据本发明的可穿戴设备的控制方法包括，通过安装在活体或由活体穿戴的配件上的可穿戴设备：接收GPS信号；获取GPS信号的接收质量指标；从传感器输出取决于活体或配件与传感器本身之间的位置关系的信号；将接收质量指标和传感器的输出发送到安装确定装置，安装确定装置用于基于接收质量指标和传感器的输出来确定可穿戴设备是否被安装在活体或配件上。

此外，根据本发明的可穿戴设备的控制程序使安装在活体或由活体穿戴的配件上的可穿戴设备执行：接收GPS信号的处理；获取GPS信号接收质量指标的处理；获取来自传感器的输出的处理，该传感器输出取决于活体或配件与传感器本身之间的位置关系的信号；以及，将接收质量指标和传感器的输出发送到安装确定装置的处理，该安装确定装置用于基于接收质量指标和传感器的输出来确定可穿戴设备是否被安装在活体或配件上。

附图说明

本发明的示例性特征和优点将从以下结合附图时的详细描述中变得显而易见，在附图中：

图1是示出根据第一示例实施例的可穿戴设备的框图。

图2是示出根据第二示例实施例的可穿戴设备的平面图。

图3是示出根据第二示例实施例的可穿戴设备的修改示例的平面图。

图4是示出根据第二示例实施例的可穿戴设备的安装状态的透视图。

图5是示出根据第二示例实施例的可穿戴设备的安装状态的截面图。

图6是示出根据第二示例实施例的可穿戴设备正在被移除的状态的截面图。

图7是示出根据第二示例实施例的可穿戴设备已经被移除的状态的截面图。

图8是示出根据第三示例实施例的可穿戴设备的一个示例的平面图。

图9是示出根据第三示例实施例的可穿戴设备的安装状态的截面图。

图10是示出根据第三示例实施例的可穿戴设备的非安装状态的截面图。

图11是示出根据第四示例实施例的可穿戴设备的安装状态的侧视图。

图12是示出移除根据第四示例实施例的可穿戴设备的操作的侧视图。

图13是示出根据第四示例实施例的可穿戴设备的非安装状态的侧视图；以及

图14是示出根据第四示例实施例的可穿戴设备的修改示例的侧视图。

具体实施方式

下面，参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。尽管下面描述的示例实施例包括实现本发明的技术上优选的限制，但是示例实施例不将本发明的范围限制为以下内容。另外，对各图中相同的构成要素标注相同的附图标记，并省略其说明。

(第一示例实施例)

图1是示出根据本示例实施例的可穿戴设备10的框图。可穿戴设备10包括基构件1、安装在基构件上的GPS接收质量指标获取装置2、传感器3和发送装置4。

基构件1是用于将可穿戴设备10安装在活体或由活体穿戴的配件20上的构件。GPS接收质量指标获取装置2接收GPS信号，并获取GPS信号接收质量指标。作为接收质量指标，例如，可以采用载波噪声比(CNR)或信噪比(SNR)。当假设载波的电功率为C，且接收噪声的电功率为N时，用CNR＝C/N表示CNR。当假设信号的电功率为S，且接收噪声的电功率为N时，用SNR＝S/N表示SNR。CNR和SNR均指示CNR或SNR越大，质量越好。

传感器3输出取决于活体或由活体穿戴的配件20与传感器3之间的位置关系的信号。作为传感器3，例如，采用下述配置：其中，输出取决于距活体的距离而改变，使得随着传感器接近活体，输出减少或增加，或信噪比变化。

发送装置4将接收质量指标和传感器3的输出发送到安装确定装置5，安装确定装置5用于基于接收质量指标和传感器的输出来确定可穿戴设备10是否被安装在活体或由活体穿戴的配件20上。

在可穿戴设备10被安装在活体或由活体穿戴的配件20上的情况下，由于活体阻止接收GPS信号，所以接收质量指标恶化。相反，在可穿戴设备10未被安装在活体或由活体穿戴的配件20上的情况下，接收质量指标得到改善，因为GPS信号的接收状态得到改善。考虑到上述情况，为接收质量指标设置了预定阈值，当接收质量指标大于预定阈值时，可以确定可穿戴设备10未被安装在活体上。

同时，接收质量指标可能由于除了可穿戴设备安装在活体上以外的因素(例如，由于活体进入建筑物或进入地下室的因素)而劣化。因此，在由于接收质量指标恶化而确定安装了可穿戴设备的情况下，可能发生错误确定。

传感器3的输出取决于活体或由活体穿戴的配件20与传感器3之间的位置关系而变化。通过为输出设置第二阈值，并将输出与第二阈值进行比较，可以确定可穿戴设备10是被安装在活体或由活体穿戴的配件20上，还是被移除。

同时，传感器3的输出在可穿戴设备10被安装在活体或由活体穿戴的配件20上的情况与可穿戴设备10被移除的情况之间变得相同。尽管条件取决于传感器3的类型而不同。在传感器3是温度传感器的情况下，例如，当外界温度接近活体体温时，或者当可穿戴设备10与其温度接近活体体温的物体接触时，尽管未实际安装可穿戴设备10，但仍有可能确定安装可穿戴设备10。

有鉴于此，根据本示例实施例的安装确定装置5基于GPS信号的接收质量指标和传感器3的输出两者来确定安装和未安装。通过基于具有不同可变因素的多个指标来进行确定安装和未安装，可以降低错误确定的概率。

如上所述，根据本示例实施例，基于GPS信号的接收质量指标和传感器输出来确定可穿戴设备是否被安装在活体或由活体穿戴的配件上。因此，与专利文献1中公开的仅基于传感器的输出来确定是否安装了可穿戴终端的方法相比，可以高精度进行确定。

(第二示例实施例)

根据第一示例实施例的可穿戴设备可以采用各种模式安装在活体上。根据本示例实施例，描述了采用腕带作为基构件的具体示例。

图2是示出可穿戴设备100的平面图，在可穿戴设备100中，GPS信号接收单元120、传感器130和数据发送单元140安装在作为基构件的腕带110上。腕带110是根据第一示例性实施例的基构件1的一个示例，GPS信号接收单元120是GPS信号接收质量指标获取装置2的一个示例，传感器130是传感器3的一个示例，并且数据发送单元140是发送装置4的一个示例。此外，安装确定服务器200是安装确定装置5的一个示例。钩环紧固件111和钩环紧固件112分别设置在腕带110的两端。当腕带110缠绕在手臂上时，钩环紧固件111和钩环紧固件112通过彼此粘合地连接而将腕带110固定在手臂上。

GPS信号接收单元120接收GPS信号，并获取GPS信号的接收信号质量指标。作为接收质量指标，例如可以采用CNR或SNR。注意，为简化描述，在以下描述中，以CNR表示接收质量指标。GPS信号接收单元120可以具有计算位置信息的功能。GPS信号接收单元120例如可以被配置为具有上述功能的集成电路。

传感器130输出取决于活体(在该示例中为手臂)和传感器130本身之间的位置关系的信号。作为传感器130，例如，采用下述配置，其中，输出取决于到活体的距离而改变，使得随着传感器130接近活体，输出减少或增加，或者信噪比改变。稍后描述传感器的具体示例。

数据发送单元140将GPS信号接收单元120获取的CNR和传感器130的输出发送到安装确定服务器200。安装确定服务器200是包括处理器、存储器和传感器等的计算机，并且基于CNR和传感器130的输出来确定可穿戴设备100是否被安装在活体或由活体穿戴的配件上。安装确定服务器200可以具有通过以下来确定可穿戴设备100的位置的功能：从可穿戴设备100接收位置信息或从可穿戴设备100接收GPS数据。

此外，图2中的示例示出了其中安装确定服务器200存在于可穿戴设备100外部并且数据发送单元140向安装确定服务器200发送数据的示例。或者，安装确定功能可以被配置成芯片，并且该芯片可以被安装在可穿戴设备100中。图3是示出可穿戴设备100a的平面图，其示出了其中作为芯片的安装确定单元150被安装在腕带110中的示例。从以上描述可以清楚地看出，即使当安装确定功能被提供在外部服务器中时，或者甚至当安装确定功能被提供在被安装于可穿戴设备100中的芯片中时，作为安装确定系统的功能也是相同的。因此，除非另有特别说明，在以下描述中，采用安装确定单元作为芯片的描述表示该两种配置。

图4是示出腕带型可穿戴设备100a被安装在手臂300上的示例的透视图。此外，图5是示出可穿戴设备100a缠绕在手臂300上的状态的截面图。如图5所示，腕带110以传感器130的传感器表面130a面向手臂300的方式缠绕在手臂上，并且可穿戴设备100a通过使用未示出的钩环紧固件111和112固定到手臂300上。

图6是示出正从手臂300移除可穿戴设备100a的状态的截面图。在该状态下，传感器130的传感器表面130a离开手臂300。

图7是示出可穿戴设备100a完全脱离手臂300的状态的截面图。

作为传感器130，可以采用下述配置，其中，输出在图5中的可穿戴设备100a缠绕在手臂300上的状态与其中可穿戴设备100a离开手臂300的位置的图6中的状态或图7中的状态之间发生很大变化。下面使用具体示例描述可穿戴设备100a的安装确定操作。

(具体示例1)

作为具体示例1的可穿戴设备100a采用照度(illuminance)传感器作为传感器130。注意，尽管传感器130在该示例中被称为照度传感器，但是传感器130通常指定用于输出取决于受光量的信号的光学传感器，诸如图像传感器和亮度传感器。在使用照度传感器作为传感器130的情况下，如图5所示，以传感器130的传感器表面130a面向手臂300的方式安装可穿戴设备100a。注意，尽管图5示出好像传感器表面130a牢固地与手臂300接触，但是在照度传感器的情况下，在传感器表面130a和手臂300之间可以形成间隙。

通过这样做，在可穿戴设备100a缠绕在手臂上的情况下，照度传感器的光接收表面(传感器表面130a)面对手臂300，并且腕带110覆盖光接收表面。因此，外部光(自然光)难以入射到照度传感器的传感器表面，且照度传感器的输出极度降低。此外，由于手臂300阻止接收信号，因此由GPS信号接收单元120获取的CNR降低。

同时，在图6或图7的状态下，光入射在照度传感器的传感器表面130a上，并且输出增加。此外，由于GPS信号接收单元120可能接收到GPS信号，所以CNR增加。

鉴于上述操作，例如通过为传感器输出和CNR设置每个阈值，可以在传感器输出和CNR都小于阈值时确定安装了可穿戴设备，且当传感器输出和CNR均等于或大于阈值时，确定可穿戴设备处于移除状态。

(具体示例2)

作为具体示例2的可穿戴设备100a采用温度传感器作为传感器130。在这种情况下，如图5所示，以传感器130的温度测量单元与手臂300接触的方式安装可穿戴设备100a。通过这样做，在可穿戴设备100a缠绕在手臂上的情况下，温度传感器的输出变得接近体温，并且GPS信号的CNR降低。同时，当可穿戴设备100a被移除时，经常会出现温度传感器的输出在与正常体温不同的范围内并且GPS信号的CNR增加的情况。

如上所述，在环境温度接近活体的体温的情况下，即使在非安装状态下温度传感器的输出也变得等于安装状态下的输出。此外，存在即使在未安装状态下在难以接收GPS信号的环境中CNR降低的情况。因此，通过组合温度传感器的输出和CNR来确定安装和未安装使得能够降低在单独采用温度传感器的输出和CNR的情况下发生错误确定的发生概率。

例如，在实际未安装可穿戴设备100a，温度传感器的输出在预定范围内，并且CNR等于或大于阈值的情况下，可能错误确定当单独使用温度传感器时，安装了可穿戴设备100a。然而，由于CNR等于或大于阈值，所以可以确定未安装可穿戴设备100a。进一步地，在实际未安装可穿戴设备100a、温度传感器的输出超出预定范围且CNR小于阈值的情况下，可能会错误确定为当单独使用CNR时安装了可穿戴设备100a。然而，由于温度传感器的输出超出范围，因此可以确定未安装可穿戴设备100a。然而，很难完全防止错误确定。例如，我们考虑实际上没有安装可穿戴设备100a并且可穿戴设备100a在地下室中的情况。在这种情况下，如果环境温度接近于体温，由于温度传感器的输出在预定范围内并且CNR小于阈值，所以可能错误确定安装了可穿戴设备100a。然而，如上所述，与单独采用温度传感器和CNR的情况相比，通过组合温度传感器和CNR，可以降低错误确定的概率。

(具体示例3)

作为具体示例3的可穿戴设备100a采用湿度传感器作为传感器130。在这种情况下，如图5所示，以传感器130的湿度测量单元面对手臂300的方式安装可穿戴设备100a。通过这样做，在可穿戴设备100a缠绕在手臂上的情况下，从湿度传感器输出的湿度高，并且GPS信号的CNR降低。同时，当可穿戴设备100a被移除时，经常会出现湿度传感器的输出降低，而GPS信号的CNR增加的情况。

然而，在潮湿的情况下，环境湿度可能变为100％。因此，当仅通过湿度传感器来确定安装和未安装时，很可能发生错误确定。然而，湿度传感器可以用作辅助装置。例如，在CNR小于阈值，并且湿度传感器的输出等于或大于阈值的情况下，可以确定安装可穿戴设备100a的可能性高。

(具体示例4)

作为具体示例4的可穿戴设备100a采用加速度传感器或陀螺传感器作为传感器130。在这种情况下，允许加速度传感器或陀螺传感器面向手臂侧或外侧。通过使用加速度传感器或陀螺传感器，可以根据传感器的输出来估计手臂的运动。当估计的运动与活体的正常运动相匹配时，可穿戴设备100a被安装的可能性高，并且当估计的运动偏离正常运动时，或者活体静止时，可穿戴设备100a被移除的可能性增加。通过组合上述信息和GPS信号的CNR，可以精确地确定可穿戴设备100a的安装和未安装。

(具体示例5)

作为具体示例5的可穿戴设备100a采用声音传感器作为传感器130。在这种情况下，如图5所示，以传感器130的声音测量单元面向手臂300的方式安装可穿戴设备100a。通过这样做，在可穿戴设备100a缠绕在手臂上的情况下，声音传感器的输出降低，并且GPS信号的CNR降低。同时，在可穿戴设备100a被移除的情况下，通常情况是声音传感器的输出增加，并且GPS信号的CNR增加。因此，基于声音传感器的输出和CNR，可以准确地确定可穿戴设备100a的安装和未安装。

如上所述，根据本示例实施例，可以通过使用腕带类型的可穿戴设备，并结合GPS信号的CNR和各种不同类型的传感器的输出来准确地确定可穿戴设备的安装和未安装。

(第三示例实施例)

根据本示例实施例，描述了一种可穿戴设备，其中，基构件是贴片类型的。图8是示出可穿戴设备400的平面图，在可穿戴设备400中，GPS信号接收单元420、照度传感器430和安装确定单元450被安装在包括基构件411和粘合剂412的贴片410上。在图8的示例中，照度传感器430用作传感器。照度传感器430设置在基构件411中提供的光发送单元431的基构件411的一侧。

图9是示出可穿戴设备400被安装在活体310上的示例的截面图。可穿戴设备400通过粘合剂412固定到活体310，使得照度传感器430的光接收表面430a面对活体310。在这种状态下，由于照度传感器430的光接收表面430a面对活体310，并且照度传感器430的外围被基构件411包围，光几乎不入射到光接收表面430a上。因此，照度传感器430的输出降低。此外，由于活体310阻止接收GPS信号，所以从GPS信号接收单元420输出的CNR降低。

图10是示意性地示出可穿戴设备400从活体310移除的状态的截面图。照度传感器430的输出增加，并且来自GPS信号接收单元420的CNR输出增加。

注意，在上文中，描述了采用照度传感器作为传感器的示例。然而，类似于第二示例实施例，也可以采用温度传感器、湿度传感器、加速度传感器、陀螺传感器或声音传感器。

如上所述，根据本示例实施例，即使在贴片类型的可穿戴设备中，也可以准确地确定可穿戴设备相对于活体的安装和未安装。

(第四示例实施例)

根据本示例实施例，描述了一种鞋垫类型的可穿戴设备，其中，基构件是鞋的鞋垫。图11是示出可穿戴设备500的侧视图，其中，GPS信号接收单元520、照度传感器530和安装确定单元550被安装在鞋垫510上。照度传感器530被布置使得光接收表面面向鞋320的底面。此外，照度传感器的光接收表面上方(鞋320底面的一侧)的空间形成在光发送单元531中。光发送单元531可以是中空开口。

如图11所示，在可穿戴设备500被安装在鞋320的底面的情况下，照度传感器的光接收表面朝向鞋320的底面，且照度传感器的外围为被鞋垫510包围。因此，外部光几乎不会入射到光接收表面上。因此，照度传感器530的输出降低。此外，在用户穿着鞋320的情况下，从GPS信号接收单元520输出的CNR降低，而在用户脱下鞋320的情况下，CNR增加。

图12是示出可穿戴设备500被手指330从鞋320中取出的侧视图。如图12所示，当可穿戴设备500移出鞋320时，因为可穿戴设备500移出，入射到照度传感器光接收表面上的光增加。因此，照度传感器530的输出增加。此外，由于用户的脚离开GPS信号接收单元520，所以CNR增加。

图13是示意性地示出可穿戴设备500完全从鞋320中取出的状态的侧视图。在这种情况下，由于外部光入射在照度传感器530的光接收表面上，所以输出增加。此外，由于脚离开GPS信号接收单元520，所以从GPS信号接收单元520输出的CNR增加。基于这种现象，可以准确地确定可穿戴设备500是被安装在作为供活体穿戴的配件的鞋320的底面上还是从鞋320的底面上取出来。

在前面的描述中，描述了活体(用户)不穿鞋320的情况。在鞋320的情况下，有用户穿着鞋320的情况，也有用户脱鞋320的情况。在用户穿着鞋320的情况下，与用户未穿着鞋320的情况相比较，GPS信号的CNR显著降低。同时，照度传感器530的输出几乎没有变化。

鉴于上述关系，可以相对于可穿戴设备500被安装在鞋320上但用户脱下鞋320的状态准确地区分出可穿戴设备500被安装在鞋320上并且用户正在穿着鞋320的状态。此外，在用户脱下鞋320的情况下，可以相对于可穿戴设备500从鞋320移除的状态准确地区分可穿戴设备500被安装在鞋320上的情况。

例如，在CNR小于阈值且照度传感器530的输出小于阈值的情况下，确定安装了可穿戴设备。进一步地，在CNR等于或大于阈值且照度传感器530的输出小于阈值的情况下，确定用户脱掉鞋320，且可穿戴设备500被安装在鞋320上。例如，用户脱鞋320的示例场景例如是用户在严禁穿鞋的房间内的场景。在这种情况下，脱鞋320并无异常。

进一步地，例如，在CNR等于或大于阈值且照度传感器530的输出等于或大于阈值的情况下，确定用户脱鞋320，并且可穿戴设备500从鞋320移除。与该行为等效的场景可以是例如用户将可穿戴设备500从鞋320移除以隐藏用户所在的地方的场景。从观察者的角度来看，这是一种异常行为。观察者可以通过检测异常行为采取必要的措施。

注意，在前述描述中，描述了采用照度传感器530作为传感器的情况。作为传感器，可以采用温度传感器和湿度传感器等。这些传感器用于从活体(用户的脚)获取信息。因此，在使用这些传感器的情况下，如图14所示的可穿戴设备501所例示的，优选地以传感器532面向脚背的方式将传感器532布置在鞋垫510上。.

如上所述，根据本示例实施例，在鞋垫类型的可穿戴设备中，可以准确地确定可穿戴设备相对于活体的安装和未安装。此外，可以准确地确定可穿戴设备是安装在鞋上还是从鞋上卸下。

使计算机执行根据第一至第四示例实施例的处理的程序以及存储该程序的记录介质也包括在本发明的范围内。作为记录介质，例如，可以采用磁盘、磁带、光盘、磁光盘和半导体存储器等。

尽管已经参考其示例实施例具体地示出和描述了本发明，但是本发明不限于这些实施例。本领域普通技术人员将理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

提供前述实施例的描述是为了使本领域技术人员能够制造和使用本发明。此外，对这些示例实施例的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且在此定义的一般原理和特定示例可以在不使用创造性能力的情况下应用于其他实施例。

因此，本发明不旨在限于这里描述的示例实施例，而是符合由权利要求和等效物的限制限定的最宽范围。

此外，需要注意的是，发明人的意图是保留要求保护的发明的所有等同物，即使权利要求在审查期间被修改。