使用加速度传感器测量体育运动量的设备和方法

摘要

公开了一种用于测量运动量的方法以及一种设备，该设备包括：加速度传感器，用于根据用户移动通过测量运动量来产生加速度信息；传感器控制单元，用于向加速度传感器提供功率并对从加速度传感器产生的加速度信息采样；动能测量单元，用于将采样的加速度信息转换为动能，如果动能的上升梯度具有超过预定值的局部最大值则将该局部最大值和预定阈值相比较，并且如果该局部最大值超过该预定阈值则确定一个用户步伐；卡路里消耗测量单元，用于通过分析被确定为用户步伐的动能的能量等级来计算卡路里消耗；存储器，用于存储信息；和显示部分，用于显示与步数和卡路里消耗相关的信息。

说明书

                           技术领域

本发明涉及一种用于测量运动量的设备和方法，更具体地讲，本发明涉及一种通过使用加速度传感器测量运动量的设备和方法。

                           背景技术

如现有技术中所公知的，计步器是用于测量一个人的运动量的工具。计步器是能够计算步数并通过检测一个人的运动量来测量卡路里消耗的便携工具。这种计步器被分类为机械计步器和电子计步器。

当人行走或跑时，机械计步器通过测量容纳在机械计步器中的钟摆的垂直振动的次数来计算步数。然而，如果机械计步器被放在用户的衣服口袋中或者挂在用户的脖子上，则机械计步器可能不能根据一个人的步伐来精确地测量钟摆的垂直振动次数。此外，如果机械计步器的位置不是垂直于地面，则安装在机械计步器中的钟摆的垂直振动可能与人的步调不匹配，从而出现测量误差。

机械计步器和电子计步器简单地测量与步数成比例的卡路里消耗。然而，人可消耗与运动强度成比例的更多的卡路里。即，当一个人跑时可消耗比慢走时更多的卡路里。因此，机械计步器和电子计步器可能不能精确地检测与运动量成比例的卡路里消耗。

由于计步器是便携式工具，计步器配备有电池，以测量和显示一个人的运动量。此外，计步器必须连续地检验一个人的运动，因此，必须连续地将计步器维持在开机状态，这导致功率消耗高。

通常，计步器测量和显示日常的运动量，因此，计步器不能管理长时间积累的步数和卡路里消耗。即，计步器具有紧凑尺寸，所以，对于用于根据用户的需要来累计和管理每天的运动量、每周的运动量和每月的运动量的计步器，很难将计步器维持为小尺寸。

                           发明内容

因此，研究本发明以解决上述提出的出现在现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种用于通过使用加速度传感器精确地测量用户的运动量的设备和方法。

本发明的另一目的在于提供一种能够根据用户的重量和运动量测量并显示卡路里消耗的设备和方法。

本发明的又一目的在于提供一种能够通过不连续地控制动能(dynamicenergy)测量设备来减少动能测量设备的功率消耗的设备和方法。

本发明的又一目的在于提供一种能够在由用户选择的预定时间段中累计用户的运动量并使用数字或图形来显示运动量的设备和方法。

本发明的又一目的在于提供一种能够使配备有动能测量设备的便携式终端控制该动能测量设备的操作的设备和方法。

本发明的另一目的在于提供一种设备和方法，该设备和方法能够使计步器和配备有该计步器的便携式终端根据用户的步伐来处理与运动量相关的信息，同时消除由于施加到计步器和配备有该计步器的便携式终端上的外部冲击引起的运动信息。

本发明的另一目的在于提供一种能够使计步器和配备有该计步器的便携式终端检查用户的运动的类型并根据用户的运动的类型来可变地控制运动量的设备和方法。

本发明的另一目的在于提供一种设备和方法，该设备和方法能够使计步器和配备有该计步器的便携式终端检查用户的运动的类型，并根据用户的运动的类型可变地控制用于测量运动量的采样间隔，从而精确地测量用户的运动量。

本发明的另一目的在于提供一种设备和方法，该设备和方法能够使计步器和配备有该计步器的便携式终端检查用户的运动的类型并根据用于执行的运动的类型来精确地测量用户的卡路里消耗。

本发明的另一目的在于提供一种设备和方法，该设备和方法能够使计步器和配备有该计步器的便携式终端检查用户的运动的类型和计步器的附着位置，以根据用户执行的运动的类型和计步器的附着位置来精确地测量用户的卡路里消耗。

本发明的另一目的在于提供一种设备和方法，该设备和方法能够使计步器和配备有该计步器的便携式终端基于用户的步数来处理与用户的运动量相关的信息，同时消除由外部声音和其他振动引起的运动信息。

本发明的另一目的在于提供一种设备和方法，该设备和方法能够在预定时间段内没有检测用户的步伐时使计步器和配备有该计步器的便携式终端通过改变采样频率来减少功率消耗。

本发明的另一目的在于提供一种设备和方法，该设备和方法能够通过在计步器出现故障时暂时停止计步器的操作来防止安装在便携式终端中的计步器的不正常操作。

                           附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是示出根据本发明的实施例的计步器的结构的框图；

图2A至图2F是示出根据本发明的实施例的基于便携式终端的位置的加速度传感器的输出特性的示图；

图3A至图3D是示出根据本发明实施例的加速度传感器的示例性采样的加速度信息的示图；

图3E和图3F是根据本发明实施例的与运动类型相应的采样频率的示图；

图4是表示根据本发明实施例的与由计步器检测的运动量相关的能量信息的曲线图；

图5是根据本发明实施例的通过分析与从计步器检测的运动量相关的能量信息来检测用户步伐的状态机示图；

图6是根据本发明实施例的基于与运动量相关的能量信息来确定步伐数的参数的曲线图；

图7A至图7C是表示根据本发明实施例基于因子确定步伐数的方法的示图；

图8A是表示根据本发明实施例基于测量的运动量的能量等级来计算卡路里消耗的例子的示图；

图8B是表示根据本发明实施例的分别具有标准体重和非标准体重的人之间的卡路里消耗的曲线图；

图9是表示根据本发明实施例的通过使用计步器的控制器控制加速度传感器来测量运动量和卡路里消耗的程序的流程图；

图10是表示根据本发明实施例基于从加速度传感器产生的加速度信息来检测用户的步伐的程序的流程图；

图11是表示根据本发明实施例基于从加速度传感器产生的加速度信息通过分析运动的类型来确定用户是否执行了一个步伐的程序的流程图；

图12A和图12B是表示根据本发明实施例根据运动的类型的能量等级和电平触发特性的示图；

图13A和图13B是表示根据本发明实施例的确定运动的类型的方法的示图；

图14是表示根据本发明另一实施例基于从加速度传感器产生的加速度信息通过分析运动的类型来确定用户是否执行了一个步伐的程序的流程图；

图15A和图15B是表示根据本发明实施例在行走模式下的能量特性的示图；

图16A和图16B是表示根据本发明实施例在快速行走模式下的能量特性的示图；

图17A和17B是表示根据本发明实施例在慢跑模式下的能量特性的示图；

图18A和图18B是表示根据本发明实施例在跑模式下的能量特性的示图；

图19是表示根据本发明实施例的在图9中当检测到用户步伐的类型时计算能量消耗的程序的流程图；

图20是表示根据本发明另一实施例的在图9中当检测到用户步伐的类型时计算能量消耗的程序的流程图；

图21是更加详细地示出用于计算图20所示的能量消耗的程序的流程图；

图22是示出装配有根据本发明实施例的计步器的便携式终端的结构的方框图；

图23是示出在便携式终端的控制器与具有图12所示的示例性能量和触发电平的计步器之间的关系的方框图；

图24是示出用于控制并采样根据本发明实施例的计步器的加速度传感器的程序的流程图；

图25是示出根据本发明实施例的用于处理命令的程序的流程图；

图26是示出根据本发明实施例的用于在分析请求发送的数据的类型以后发送数据的程序的流程图；

图27是示出根据本发明实施例的用于控制在便携式终端中的计步器的程序的流程图；

图28A和图28B是示出根据本发明实施例的在便携式终端的控制器与计步器的控制器之间的通信协议的示图；

图29是示出根据本发明实施例的用于改变用户信息的程序的流程图；

图30是示出根据本发明实施例的用于改变操作模式的程序的流程图；

图31是示出根据本发明实施例的用于改变计步器的安装位置的程序的流程图；

图32是示出根据本发明实施例的用于处理并显示运动量的程序的流程图；

图33A到图33C是示出根据本发明实施例的用于将用户的步伐与由外部冲击导致的噪声和振动区分的方法中使用的示例性数据的示图；

图34A和图34B是示出根据发明实施例的在区分用户步伐与由计步器角度位置的变化导致的噪声的方法中使用的示例性数据的示图；

图35A至图35F是示出根据发明实施例的在区分用户步伐与由外部声音振动导致的噪声的方法中使用的示例性数据的示图；

图36是示出根据发明实施例的能够通过区分用户步伐与由外部因素导致的噪声来测量运动量的计步器的操作程序的流程图；

图37是示出根据发明实施例的用于计算运动量同时消除由外部声音或便携式终端的角度位置的变化导致的噪声的程序的流程图；

图38是示出根据发明实施例的用于分析便携式终端的角度位置的变化程序的流程图；

图39是示出根据发明实施例的用于分析由外部声音导致的噪声的程序的流程图；

图40是示出根据发明实施例的用于分析由外部冲击导致的噪声的程序的流程图；

图41是示出根据发明实施例的用于当便携式终端处于操作模式时暂时停止计步器的操作的程序的流程图；

图42是示出图41所示的用于暂时停止计步器的操作的程序的详细流程图；

图43是示出根据发明实施例的用于通过基于计步器的操作状态改变采样频率来降低功率消耗的程序的流程图；

图44是示出用于当用户的步伐在图43所示的程序中被检测时设置采样频率的程序的流程图；

图45是示出用于当用户步伐在图43所示的程序中在预定时间段没有被检测到时改变采样频率的程序的流程图；

图46A至图46J是示出根据发明实施例的用于显示与在计步器中测量的步数相关的信息的示例性屏幕图像的示图；和

图47A至图47J是示出根据发明实施例的用于显示与在计步器中测量的卡路里消耗相关的信息的示例性屏幕图像的示图。

在整个附图中，应该理解，相同的标号表示相同的特征、结构、步骤、操作和部件。

                         具体实施方式

下面，将参照附图来描述本发明。在所有附图中，相同的标号用于表示相同的部件。

将被用在下面的描述中的特定的细节，如用户的体重和身高、运动时间和卡路里值仅仅是示例性目的。本领域的技术人员应该理解，没有这些特定值或者通过修改这些特定值，也可实现本发明。

本发明涉及对用户进行的运动量的测量。详细地说，本发明的实施例涉及通过使用加速度传感器对用户进行的运动量的测量。加速度传感器同时检测由于重力加速度而产生的静态加速度，以及当物体向着地面相反方向移动时产生的物体的动态加速度。通过使用加速度信息，可测量物体的倾斜角度，施加到物体上的力，和物体的运动。

计步器或量热器可分析和使用这种加速度信息。例如，计步器或量热器可计算步数或者可基于由加速度传感器检测的用户的加速度数据测量消耗的卡路里。在这种情况下，由于加速度传感器产生三维的加速度信息，可三维地检测用户的运动，所以可精确地检测用户的运动。此外，由于可精确地检测由用户进行的运动量，所以可基于运动量精确地计算由用户消耗的卡路里。因此，本发明的实施例提供一种能够通过使用加速度传感器来精确地测量用户进行的运动量和消耗的卡路里的设备和方法。

在下面的描述中，用于测量运动量的设备称作“计步器”。该计步器可被用作独立的工具，或者可被安装在便携式终端上。根据本发明的示例性实施例，计步器安装在便携式终端上。即，根据本发明的便携式终端包括具有加速度传感器的计步器，从而，当携带该便携式终端的用户运动时，计步器可测量该用户的运动量。由计步器检测的用户的信息可累计在便携式终端的存储器中，并且用户的运动量被显示在便携式终端的显示部分上。如果计步器设置有存储器和显示部分，则计步器可被用作独立的工具，而不用安装在便携式终端上。

下面，并将参照附图更详细地描述本发明的实施例。

图1是示出根据本发明的计步器的结构的框图。

参照图1，计步器包括用于控制计步器的操作的控制器151。输入部分145被设置用于允许用户将各种参数输入控制器151，如用户信息(例如，用户的体重和身高)、操作模式、计步器重置、改变计步器的位置的请求和显示运动记录的请求。存储器130在控制器151的控制下存储用于控制加速度传感器153的参数和测量的运动信息。显示部分140在控制器151的控制下显示测量的运动量和控制信息。加速度传感器153在控制器151的控制下在预定时间段内接收功率，并通过测量运动量产生加速度信息。

加速度传感器153在控制器151的控制下间歇地接收操作功率。当接收操作功率时，加速度传感器153根据便携式终端的位置测量加速度信息，并将其数据输出到控制器151。加速度传感器153是三维加速度传感器，能够对X、Y和Z轴的每一个产生三维信号。

加速度传感器153可基于三维加速度信息检测物体的加速度、速度和位移。此外，加速度传感器153可基于三维加速度信息检测物体的移动。此时，三维加速度信息最好包括物体的重力加速度和相对加速度。可基于由低频分量构成的物体的重力加速度来检测物体相对于地面的倾斜角度。相对加速度由高频分量构成，当物体运动时可产生高频分量。因此，上述两种加速度的分量可通过频率分析获得，所述分量表示与物体的旋转角度和运动的方向相关的信息。如果三维加速度模块附于一个人身上，则该三维加速度模块可用作计步器。此外，如果三维加速度模块附于车辆上，则其可被用作速度计。表1表示可在加速度信息的频带中获得的数据的类型。

表1

  加速度频率分量  数据输出信息  数据应用  0Hz到20Hz   根据传感器相对于地面  的倾斜度的重力加速度  移动输入单元  游戏装置输入单元  5Hz到100Hz   人或动物的运动模式   步数和卡路里的测量  指尖的移动  100Hz到200Hz    高速移动的物体的运动  模式   车辆防震系统  对飞行物体的运动模式  的分析  200Hz以上  噪声

通过使用能够产生如表1所示的加速度信息的加速度传感器153可实现计步器。根据本发明的实施例，Atmega8L可被用作控制器151，该Atmega8L可从位于美国的加利福尼亚的圣何塞(San Jose)的Atmel公司商业地获得，HAAM-301A传感器可被用作加速度传感器153，该HAAM-301A可从位于日本的富山(Toyama)市的Hokuriku电子工业有限公司(HDK)商业地获得。HAAM301A是能够产生模拟信号形式的加速度信息的三维传感器。HAAM301A的输出电平由方程1表示。

方程1

$>>Vout>>(>x>)>>=>200>mV>/>g>\times >a>>(>x>)>>+>>1>2>>Vc>>c>sensor>>>s>$

$>>Vout>>(>y>)>>=>200>mV>/>g>\times >a>>(>y>)>>+>>1>2>>Vc>>c>sensor>>>s>$

$>>Vout>>(>z>)>>=>200>mV>/>g>\times >a>>(>z>)>>+>>1>2>>Vc>>c>sensor>>>s>$

其中，Vout：从三维加速度传感器输出的加速度；

g：重力加速度(9.8m/s²)；

a：施加到加速度传感器上的加速度；和

Vcc：加速度传感器的功率。

如果加速度传感器153安装在便携式终端中，则当便携式终端倾斜时加速度传感器153产生如方程1所示的三维加速度信息。此时，加速度传感器153根据便携式终端的倾斜角度产生各种三维加速度信息。

图2A至2F是示出基于便携式终端的倾斜角度的加速度传感器153的输出信息的示图，该便携式终端配备有根据本发明实施例的加速度传感器153。

参照图2A和2B，加速度传感器153安装在计步器的预定部分上。此时，如果配备有加速度传感器153的计步器与地面平行，如图2A所示(即，如果如图2C所示，计步器与地面接触)，则在Z轴上承受重力，X轴和Y轴不承受重力。因此，当计步器如图2C放置时，加速度传感器153输出如图2D所示的加速度信息。如图2D中所示，与X和Y轴比较，输出的加速度信息的Z轴值改变，而输出的加速度信息的X轴和Y轴值不受重力的影响。此外，如图2E所示，如果计步器直立放置，则Z轴不受重力的影响，而X轴和Y轴受到重力作用。因此，加速度传感器153产生如图2F所示的加速度信息。

当产生加速度信息时，控制器151组合并分析加速度信息，从而确定加速度信息是否表示用户的步伐。即，控制器151从加速度传感器153接收加速度信息，并从加速度信息提取动能分量，从而确定用户的步伐并计算消耗的卡路里。

即，计步器的控制器151用作传感器控制单元和用于运动量以及装置的功率消耗的测量单元。

当控制器151用作传感器控制单元时，控制器151以第一时间间隔在预定的时间段内将功率供应给加速度传感器153，并在第二时间间隔中在第二预定的点对从加速度传感器输出的加速度信息采样。第一时间间隔是指采样间隔，第二时间间隔是指在采样间隔中的实功率供应部分，如图3D的231至233所示。

当控制器151用作运动量的测量单元时，控制器151将采样的加速度信息转换为动能。如果转换的动能的上升梯度具有大于预定值的值和局部最大值，则控制器151比较局部最大值和预定阈值，并当局部最大值超过预定阈值时确定1个步伐。为此，控制器151包括：加速度信息累计部分，用于累计用于执行离散余弦变换(DCT)的加速度信息；DCT部分，用于执行累计的加速度信息的DCT；能量提取部分，用于通过组合DCT加速度信息从预定频带提取能量数据；和确定部分，当转换的动能的上升梯度具有大于预定的值的值和局部最大值时，通过比较局部最大值和预定阈值，确定当局部最大值超过预定阈值时用户所采用的步伐的类型。

当控制器151用作卡路里消耗的测量单元时，控制器151具有与通过实验确定的行走速度相应的至少两个间隔的能量等级值，和每个能量等级间隔中的卡路里消耗值。此外，控制器151比较当前能量等级值和每个间隔的能量等级值，从而计算每个间隔的能量等级值及其卡路里消耗值。根据本发明的实施例，能量等级间隔可根据计步器附于用户身上的位置和运动类型如全速跑、慢跑、行走和慢速行走而改变。

此外，除了传感器控制部分、动能测量部分、卡路里消耗测量部分之外，计步器的控制器151还可包括采样间隔确定部分。即，根据本发明的实施例，计步器确定用户正在进行的运动的类型，并基于运动类型的确定设置采样频率，从而有效地控制加速度传感器153的操作。因此，用户可将采样频率设置为正常测量模式(例如，1/18秒)和详细测量模式(例如，1/35秒)。由于详细测量模式下的采样频率高于正常测量模式下的采样频率，所以加速度传感器153的输出在详细测量模式下被精确地表示。当至少两个采样频率被使用时，通过根据由用户执行的运动的类型控制采样频率的间隔，可有效地测量由用户进行的运动量。例如，如果用户戴着计步器跑和行走，则当用户跑时加速度传感器153产生具有较高能量等级和较快等级触发操作的信号。即，如果运动的类型包括行走和跑，则可基于两种步伐之间的时间间隔来识别运动的类型(行走和跑)。从而，在跑模式下的采样频率高于行走模式下的采样频率。因此，如果使用至少两种采样频率，则当用户行走时，较低的采样频率被供应给加速度传感器153，当用户跑时，较高的采样频率被供应给加速度传感器153。在这种情况下，从加速度传感器153产生的加速度信息可根据由用户执行的运动的类型而被适应地控制，从而加速度传感器153可稳定地产生加速度信息。

因此，本发明的实施例提供采样间隔确定部分，该采样间隔确定部分能够通过基于从动能测量部分产生的DCT信息的高频特性来检测由用户执行的运动的类型，而产生用于控制加速度传感器153的采样间隔的采样频率。该采样间隔确定部分用实验方法获得并累计DCT信息的高频信号的电平和根据由用户执行的运动的类型(行走和跑，或更详细地，全速跑、慢跑、快速行走和行走)测量的电平触发间隔。此外，采样间隔确定部分根据运动的类型取高频信号的电平和电平触发间隔的平均，并将与用于确定由用户执行的运动的类型的高频信号的参考电平和电平触发时间相关的信息在存储器部分中存储为表。然后，如果动能测量部分产生DCT信息，则采样间隔确定部分监控DCT信息的高频信号的电平和电平触发时间，并将它们和存储在存储器部分中的高频信号的参考电平以及电平触发时间比较，从而确定满足上述参数的由用户执行的运动的类型。此外，采样间隔确定部分设置与运动的类型相应的采样频率，并将采样频率供应到加速度传感器153。从而，加速度传感器153可基于由采样间隔确定部分产生的采样频率根据由用户执行的运动的类型来准确地检测加速度信息。同时，如果使用将在后面参照图9详细地描述的功率管理单元，则功率消耗可根据采样频率的改变而改变。因此，上述采样频率(正常测量模式：1/18秒，详细测量模式：1/35秒)也可根据包括功率消耗等级的测量环境而改变。即，用户可为了减少功率消耗而降低采样频率，或者为了获得精确的测量的目的提高采样频率。

下面，将按照计步器的操作程序、步伐确定程序、卡路里消耗程序的顺序来描述本发明的实施例的计步器的操作原理。

首先，将描述根据本发明的实施例的计步器的操作程序。

根据本发明的实施例，计步器的控制器151不连续地控制加速度传感器153。如果功率被连续地供应到加速度传感器153，则加速度传感器153可连续地操作，导致更大的功率消耗。因此，根据本发明的实施例，通过计算一个人的行走时间通过试验来确定加速度传感器153的操作时间，并且控制器151以预定时间间隔间歇地将操作功率供应到加速度传感器153，从而减少功率消耗。即，计步器的控制器151以预定时间将间歇地将操作功率供应到加速度传感器153，从而间歇地操作加速度传感器153。图3A至3D是示出根据本发明的实施例的加速度传感器的示例性采样的加速度信息的示图。

计步器150的控制器151以基于外部阻值和电容而设置的预定的时间间隔控制加速度传感器153的操作。此时，如果外部阻值为大约1MΩ，电容约为22nF，则预定的时间间隔约为1/35秒。因此，控制器151对由加速度153产生的X，Y和Z轴的加速度信息采样，同时以预定时间间隔将操作功率供应到加速度传感器153。图3A和3B中所示的信号211表示基于外部阻值和电容确定的预定的时间间隔。信号211可重复激活时间和掉电时间，并且可当作用于供应到加速度传感器153的功率的参考时间。此外，控制器151根据测量模式在由用户设置的每一个激活时间或者每几个激活时间将功率供应到加速度传感器153。图3B表示当每一个激活时间功率被供应到加速度传感器153时的操作特性，图3A表示当每两个激活时间功率被供应到加速度传感器153时的操作特性。

参照图3A，当产生标号211形式的信号时，控制器151每两个激活时间将功率信号213供应到加速度传感器153。当接收到功率信号213时，加速度传感器153产生信号215形式的加速度信息。此外，参照图3B，当标号211形式的信号产生时，控制器151每一个激活时间将功率信号223供应到加速度传感器153。当接收到功率信号223时，加速度传感器153产生信号225形式的加速度信息。图3A和3B中所示的信号215和225是加速度传感器153的预定轴(例如，X轴)的加速度信息。图3C表示从加速度传感器153的三个轴(X、Y和Z轴)产生的加速度信息。

控制器151在电源被打开之后以预定的时间对加速度传感器153的X、Y和Z轴的加速度信息进行采样。图3D是示出控制器151控制加速度传感器153的开机和关机的并对加速度传感器153的输出信号采样所处的点。参照图3D，控制器151在开机时间231将传感器功率供应到加速度传感器153。因此，加速度传感器153的X、Y和Z轴的输出逐渐地增加，如标号241、243和245所示，并且加速度传感器153的X、Y和Z轴的输出在时间的预定点被稳定。此时，控制器151对加速度传感器153的输出进行采样。即，控制器151在图3D中的由标号233表示的时间的预定点处对加速度传感器153的X、Y和Z轴的输出进行采样，并通过使用A/D转换器将X、Y和Z轴的采样电压转换为数字信号。此时的采样周期根据采样频率模式为1/18秒(图3A)或1/35秒(图3B)。然后，控制器151切断正在供应给加速度传感器153的功率，从而将加速度传感器153的功率消耗最小化。即，控制器151在由图3D中的标号233表示的时间的预定点关闭加速度传感器153的功率，从而停止加速度传感器153的操作。

如上所述，根据本发明的实施例，控制器151间歇地控制加速度传感器153的操作，从而减少计步器150的功率消耗。

此外，可通过在采样间隔期间将加速度传感器153驱动预定的时间段，来减少计步器的功率消耗。如图3A和3B所示，由于采样频率模式被分为正常模式和详细模式，可根据用户的运动状态选择地使用采样频率。此外，可使用与每个运动类型相应的采样频率。如上所述，运动类型包括行走、跑等。当用户跑时，可用较高的能量等级和较短的检测间隔来检测加速度信息。即，可基于步伐之间的时间间隔来区分用户正在进行的运动类型。因此，如果跑模式下的采样频率高于行走模式下的采样频率，则可精确地检测运动量。因此，如果运动的类型被确定为“跑”，则最好使用加速度传感器的较高的采样频率。即，如图3E和图3F所示，如果使用38.49Hz和76.96Hz的采样频率，则38.49Hz的采样频率用于行走模式，76.96Hz的采样频率用于跑模式。即，在检查由用户执行的运动的类型之后，上述采样频率根据运动的类型被提供给加速度传感器153，从而可精确地检测用户的运动量。

下面，将描述通过分析加速度传感器153的X、Y和Z轴的加速度信息来确定用户的步伐的程序。

如果加速度传感器153的X、Y和Z轴的采样电压分别是Vx、Vy和Vz，则施加到加速度传感器153的三个轴上的采样电压Vx、Vy和Vz以及加速度Ax、Ay和Az满足方程2。

方程2

V_x＝0.2A_x+0.5V_DD，V_y＝0.2A_y+0.5V_DD，V_z＝0.2A_z+0.5V_DD

因此，为了通过使用采样电压Vx、Vy和Vz来获得加速度Ax、Ay和Az，使用方程3。

方程3

A_x＝5(V_x-0.5V_DD)，A_y＝5(V_y-0.5V_CC)，A_z＝5(V_z-0.5V_DD)

在方程3中，采样电压Vx、Vy和Vz以及加速度Ax、Ay和Az的单位分别是V和m/s²。此外，V_DD是加速度传感器的供应电压，通常在便携式终端中为2.8V。

此后，为了执行离散余弦变换(DCT)而累计加速度信息。因此，最后8个加速度数据采样被累计。即，X、Y和Z轴的最近8个加速度数据采样被累计并被存储。此外，累计的加速度数据经受DCT。此时，可对每个轴对这8个加速度数据采样执行DCT。可根据方程4执行DCT。在方程4中，Ax(k)(k＝0，1，2，3，4，5，6，7)表示来自在加速度传感器153的X轴上累计的最近8个加速度数据采样的数据，Ax(0)表示加速度传感器的X轴的最近的加速度信息，Ax(7)表示加速度传感器153的X轴的最后的加速度信息，相同的规则可应用于Ay(k)和Az(k)。

方程4

$>>>P>x>>>(>k>)>>=>2>>\Sigma >>n>=>0>>7>>>A>x>>>(>n>)>>cos>>>\pi k>>(>n>+>0.5>)>>>8>>,>>(>k>=>0,1,2>,>3>,>4,5,6,7>)>>>s>$

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在通过使用方程4对累计的加速度信息执行DCT之后，从DCT信息提取能量值。也就是说，控制器151根据方程5基于Px(k)、Py(k)、和Pz(k)计算能量值。此时，控制器151仅计算特定频带的能量值。

方程5

$>>E>=>>\Sigma >>k>=>1>>5>>>(>|>>P>x>>>(>k>)>>|>+>|>>P>y>>>(>k>)>>|>+>|>>P>z>>>(>k>)>>|>)>>>s>$

如上所述，控制器151重复地在每一个采样间隔中对信号采样，将采样信号转换成加速度信号，对累计的加速度信号执行DCT并从DCT信息提取能量。通过上述程序获得的能量信息可以以如图4中所示的曲线图的形式来表示。

控制器151通过使用DCT(8点DCT)来在每一激活时间或每一预定激活时间中将数据从X、Y、和Z轴的最近八个数据采样转换成频率分量。此时，DC加速度分量被从这些频率分量中去除。因此，由重力加速度引起的影响也将被去除。这是为了获得源自用户的移动的加速度变化而不考虑便携式终端的角度和位置。然后，控制器提取AC加速度分量并将三轴(X、Y、和Z)的数据组合。组合的数据是代表源自用户的移动的加速度等级的动能分量。

因此，控制器通过分析如图4中所示提取的能量分量来确定用户是否行走。可通过使用如图5中所示的状态机来执行这种确定。图5是根据本发明实施例的检测用户步伐的状态机示图。在如表2中所示的四个条件下可发生状态转移。

表2

  输入  解释  注释  a  预定的最近能量数据具有局部最大值  条件1  b   预定的最近能量数据的上升梯度具有超过  预定值的值  条件2   c  局部最大值具有超过预定能量值的值  条件3  d  在状态3之后已过去预定时间  条件4

表2中代表的参数的最小值可通过使用经实验提取的能量信息而被获得。图6是用于解释表2中显示的输入参数的示图。本发明的实施例采用多个参数以用于确定用户步伐。根据本发明的实施例，如表2中所示采用四个参数。

参照图5，在状态0，如果预定的能量数据的上升梯度具有超过预定值的值，也就是说，如果条件2满足，则控制器151切换到状态1。另外，如果预定的能量数据具有局部最大值，也就是说，如果条件1满足，则控制器151切换到状态2。然后，在状态2下检查局部最大值是否超过预定能量值以及在状态3之后是否已过去预定时间(条件3和4)。如果在状态2下条件3和4不满足，则控制器151切换到状态0。然而，如果在状态2下条件3和4满足，则控制器151切换到状态3，确定当前的能量信息作为用户的步伐。其后，控制器151从状态3切换到状态0以重复以上程序。

参照图5和图6，在状态0，如果能量信息的上升梯度具有如标号313所代表的超过预定值的值，则控制器151切换到状态1。控制器151保持在状态1，直到能量信息具有如标号317所代表的局部最大值。如果能量信息具有局部最大值317，则控制器151切换到状态2。在状态2，如果局部最大值317超过预定能量值(最小检测能量等级)并且从先前状态3转变至当前状态3所花的时间超过如标号319所代表的预定时间间隔，则控制器151切换到状态3，并确定代表用户步伐的能量信息。然后，控制器151切换到状态0。控制器151保持状态0，直到能量信息值具有该上升梯度。也就是说，根据本发明的实施例，在确定代表用户步伐的能量信息之后，控制器151等待预定时间段，直到能量信息值具有该上升梯度。如果能量等级切换到该上升梯度，则控制器151等待预定时间段，直到能量信息具有最大局部值317。另外，如果能量信息具有最大局部值317，则控制器151检查局部最大值是否超过预定能量值以及从确定用户步伐的预定时间点是否已过去该时间。如果以上两个条件满足，则控制器151确定代表用户步伐的能量信息。

如上所述，为了确定代表用户步伐，控制器151形成如图5所示的状态机，并基于该状态机检测动能的变化，以检查能量模式的变化是否代表用户步伐。如果能量模式的变化代表用户步伐，则计步器150通过使用几个参数(条件)来精确地测量用户步伐。以上测量方法采用时间间隔参数和阈值因子。时间间隔参数用于防止计步器多计数用户步伐。通常，如果一个人快速移动，其可每秒钟行走四步。因此，如果动能样式在图5中显示的状态3之后250ms以内发生，则即使该动能样式与用户步伐对应，仍必须忽略该动能样式。也就是说，如果时间间隔参数没有被使用，则虽然能量信息不可被视为用户步伐，但如图7B所示，能量信息可能被错误地确定为用户步伐。因此，如图7B所示的能量信息必须以如图7C所示的方式处置。另外，阈值参数用于允许计步器仅当能量变化超过预定等级时计数用户步伐。也就是说，即使当动能样式与用户步伐对应时，如果动能的绝对值小于阈值因子(即，图6中显示的最小检测能量等级)，则阈值参数允许计步器确定该动能样式作为加速度传感器的测量噪声或者作为用户的微小移动，因此，该动能样式不被确定为代表用户步伐。

以下，现在将更详细地描述在执行步伐确定程序之后测量卡路里消耗的程序。

如果动能值已被确定为代表用户的特定步伐，则控制器151根据确定的用户步伐计算消耗的卡路里。此时，控制器151使用与用户步伐对应的能量等级来计算消耗的卡路里。该能量等级根据用户执行的运动的类型而被分成几个部分，比如全速跑、慢跑、正常行走、和慢速行走。

图8A是表示根据本发明实施例的与用户步伐对应的示例性能量等级部分的示图。在图8A中显示的能量等级可被表示为方程6。

Cal_60Kg＝Cal_60Kg+Cal_NEW(E_MAX)

E_max：用户步伐的最大能量等级；

E_th0-2：用于设置能量等级部分的常量；

Cal_60Kg：用于卡路里计算的因子；

在这种情况下，当用户体重为60Kg时的卡路里消耗；和

Cal_NEW(E_maximum)：一个步伐的卡路里消耗

参照图8A和方程6，通过实验来获得作为用于设置能量等级部分的常量的E_th0-2。也就是说，能量值可根据计步器150的位置而变化，所述计步器150的位置为比如裤子的前口袋或后口袋、夹克口袋、包、和用户的脖子或手等的位置。当用户在将计步器放在裤子口袋中的情况下运动时获得的能量值可能与当用户在紧握计步器的同时运动时获得的能量值不同。因此，在将计步器放置在各种位置并如表3中所示使用户在预定时间内跑或行走预定距离的同时，测量用户步伐的能量等级。此时，在将与用户步伐对应的E_max值组合之后，总的E_max值除以步伐数，由此获得平均E_max值。因此，基于通过重复上述实验而获得的平均E_max值可确定用于设置比如全速跑、慢跑、正常行走、和慢速行走的能量等级部分的E_th0-2。因此，E_th0-2的值可根据计步器在用户身上的位置而变化。

表3

  100m所用时  间  运动类型   小于17秒  全速跑  17到30秒  慢跑  30到60秒  快速行走  大于60秒  行走

在获得平均E_max值之后，根据运动类型基于每一个步伐的卡路里消耗信息来计算用户的每一个步伐的卡路里消耗。根据运动类型累计用户的每一个步伐的卡路里消耗并将其除以总的用户步伐，由此获得如表4中所示的每一个步伐的平均卡路里消耗。

表4

  运动类型  卡路里消耗(60kg)  图8A  全速跑  80cal/一个步伐  部分4  慢跑  60cal/一个步伐  部分3  快速行走  40cal/一个步伐  部分2  行走  20cal/一个步伐  部分1

如果表4中显示的每一个步伐的权值(对于重60kg并全速跑的用户，该权值是80cal/一个步伐)被加到用户的每一个步伐，则卡路里消耗的累计值可根据动能的强度而变化，也就是说，行走预定步的用户的卡路里消耗不同于跑相同步的用户的卡路里消耗。通常，如果重60kg的人正常行走10,000步，则卡路里消耗大约为400kcal。因此，必须通过考虑累计的权值和步数来统计地将行走所导致的卡路里消耗与跑所导致的卡路里消耗匹配。另外，即使多个人执行相同类型的运动，他们的卡路里消耗仍可根据用户的身高和体重而变化。表5显示通过实验获得的体重和用户的卡路里消耗之间的关系。

表5

  45kg  50kg  56kg  61.2kg  67.5kg  73kg  78.7kg  84kg  上楼梯  351  395  438  481.5  525  566  606  647  商务工作  48  54  60  66  72  78  84  90  清洁工作  90  102  114  126  138  149  159  164  棒球  138  156  174  192  210  228  246  263  游泳  78  87  98  105  114  125  135  146

基于表5中显示的数据，重60kg的人的卡路里消耗可以以图8B中显示的曲线图的形式来代表。如图8B中所示，卡路里消耗与人的体重成正比。因此，如果计步器150显示重60kg的人的卡路里消耗Cal_60Kg，则可通过方程7获得重Mkg的人的卡路里消耗Cal_M。根据本发明的实施例，首先计算标准体重60kg的卡路里消耗，最后使用方程7计算与用户的体重对应的卡路里消耗。

方程7

$>>>Cal>M>>=>>Cal>>60>kg>>>\times >>M>>60>kg>>>>s>$

Cal_M：重Mkg的人的卡路里消耗

Cal_60Kg：通过方程6获得的卡路里消耗

以下，将更详细地描述累计和管理用户的步伐和卡路里消耗的程序。

根据本发明的实施例，累计并管理由计步器测量的运动量(即步伐数)和其导致的卡路里消耗。为此，提供存储器单元130以累计并管理计步器的输出。存储器单元130包括时间存储器(AM1至PM12)、日存储器(1至31日)、和月存储器(1月至12月)，其中，以上存储器分别存储用户步伐和卡路里消耗。

因此，通过第二和第三程序获得的步伐数和卡路里消耗被累计并被存储在时间存储器的对应区中。根据用户运动的用户步伐和卡路里消耗顺序存储在时间存储器的对应区中。另外，如果日期改变，则存储在时间存储器中的用户步伐和卡路里消耗(24小时的数据)被累计并被存储在日存储器的对应区中。如果月改变，则存储在日存储器中的用户步伐和卡路里消耗(31天的数据)被累计并被存储在月存储器的对应区中。因此，用户的运动量和卡路里消耗可按照其时间、日和月来被管理，从而如果必要，则用户可选择性地检查每日或每月的用户的运动量和卡路里消耗。

图9是表示通过使用计步器的控制器151控制加速度传感器153来测量运动量和卡路里消耗的程序的流程图。

参照图9，计步器的控制器151在控制加速度传感器153的同时测量用户的运动量和卡路里消耗。此时，控制器151在根据加速度传感器153的操作模式控制施加给加速度传感器153的功率的同时对加速度传感器153的输出采样。也就是说，如果操作模式是正常测量模式，则控制器151如图3A所示向加速度传感器153提供功率。另外，如果操作模式是详细测量模式，则控制器151如图3B所示向加速度传感器153提供功率。当到达预定操作时间时，控制器151检测操作时间(步骤421)，并如图3D中标号231所示向加速度传感器153提供功率(步骤423)。其后，当加速度传感器153的输出稳定时(见标号233)，控制器151通过对加速度传感器153的输出采样来接收加速度传感器153的输出(步骤425)。同时，控制器151切断正提供给加速度传感器153的功率(步骤427)。加速度传感器153的供电时间预定在标号231和233之间，从而加速度传感器153的输出可被充分地稳定。

在对加速度传感器153的输出采样并接收加速度传感器153的输出之后，控制器151分析加速度传感器153的输出，由此测量运动量(步骤429)。图10是表示计算在图9中显示的步骤429中处理的运动量的程序的流程图。

参照图10，控制器151通过使用方程3来将加速度传感器153的输出转换成加速度信息(步骤551)。然后，控制器151累计加速度信息(步骤553)并根据方程4对累计的加速度信息执行DCT(步骤555)。其后，控制器151根据方程5将DCT信息组合并提取能量信息(步骤557)。如果在重复以上程序的同时制作能量信息的曲线图，则可表示如图4中所示的能量信息。另外，基于如图4中所示的能量信息，控制器151根据如图5中所示的状态机确定用户步伐(步骤559)。此时，基于在表2中显示的四个参数检查在图5中显示的状态机，由此确定用户的特定类型的步伐。也就是说，根据本发明的实施例，如果提取的能量值满足时间间隔和阈值，则由能量值代表的步伐被确定为所述用户的特定类型的步伐。

如果用户步伐已被确定，则控制器151检测所述步伐(步骤431)并将步伐数增加一(步骤433)。然后，控制器151对每一类型的用户步伐计算卡路里消耗(步骤435)。

图10是表示当仅使用一个采样频率时计算运动量的程序的流程图。运动量可根据运动的类型而变化。也就是说，在行走模式和跑模式下从加速度传感器153产生彼此不同的加速度信息。也就是说，在跑模式的情况下，可检测到较高的信号电平和较快的电平触发间隔。信号电平表示DCT信息的高频信号的电平。因此，最好根据用户执行的运动的类型来分配采样频率。也就是说，在检查运动的类型之后，当用户跑时，较高的采样频率被施加于加速度传感器，当用户行走时，较低的采样频率被施加于加速度传感器。在这种情况下，可在跑模式下稳定地对加速度信息采样。

通过使用当计算运动量时检测到的DCT信息的高频分量可识别用户执行的运动的类型。也就是说，计算运动量的步骤(图9中的步骤429)可包括如图10中所示提取能量信息以用于确定用户步伐的类型的子步骤。此时，执行DCT操作。因此，可通过从DCT信号提取高频信号来检查运动的类型。基于运动的类型建立采样频率的步骤可在图9的步骤429中执行。另外，可在步骤433中改变与用户步伐数相关的信息之后或在步骤435中计算卡路里消耗之后建立采样频率。根据本发明的实施例，如图11中所示，当通过计算运动量来确定用户步伐时，根据运动的类型来建立采样频率。

图11是表示基于在图9的步骤429中计算的运动量通过分析运动的类型来确定采样频率的程序的流程图。在图11中，运动的类型是“跑”和“行走”。图12A和12B是表示根据运动的类型(跑和行走)的DCT高频信号的特性的示图，图13A和13B是表示确定运动的类型(跑和行走)的方法的示图。

图12A显示在行走模式下DCT高频信号的特性，图12B显示在跑模式下DCT高频信号的特性。在跑模式下检测到的高频信号具有比行走模式的高频信号更高的信号电平和更快的电平触发时间。因此，通过使用预定的幅度值和电平触发时间可确定跑模式或行走模式，所述预定的幅度值在图12A和12B中被设置为300。也就是说，如在图13A和13B中所示，如果预定的幅度值被设置为300，则在行走模式下可能不发生超过该预定高频信号电平的电平触发(见图13A)。然而，在跑模式下可在每一个步伐发生超过该预定幅度值的电平触发(见图13B)。也就是说，在跑模式下检测到的DCT信息的高频信号的电平高于在行走模式下检测到的DCT信息的高频信号的电平。另外，跑模式下的电平触发快于行走模式下的电平触发。在这种情况下，如果在跑模式下使用比在行走模式下使用的采样频率高的采样频率，则可在跑模式下稳定地计算运动量。因此，可通过根据运动类型(行走和跑，如果必要则为全速跑、慢跑、快速行走、和行走)测量DCT信息的高频信号的电平和电平触发时间并取其平均值来获得每一种运动类型的参考电平和参考电平触发。另外，在将每一种运动类型的参考电平和参考电平触发时间存储在存储器部分中之后，将从加速度传感器153产生的加速度信息与存储的参考电平和参考电平触发时间比较，以确定用户执行的运动的类型。

图11是表示根据本发明实施例基于运动的类型来确定采样频率的程序的流程图。首先，从加速度传感器153产生的加速度信息通过步骤551至555而被转换成DCT信息。然后，从DCT信息提取关于高频信号的信息(步骤451)。其后，控制器151检查先前模式是跑模式还是行走模式。如果先前模式是行走模式，则控制器151检查当前的电平是否超过预定幅度值(步骤455)。如果当前的电平小于该预定幅度值，则控制器151设置行走模式的采样频率(步骤457)，从DCT信息提取能量信息(步骤557)，并确定用户步伐(步骤559)。然而，如果在步骤455中确定当前的电平超过该预定幅度值，则控制器151检查是否在预定时间段内实现了电平触发(步骤459)。如果电平触发时间超过该预定参考时间，则程序返回至步骤457，从而重复以上程序。也就是说，如在图13A中所示，如果DCT信息的高频信号的电平小于该预定幅度，或者尽管DCT信息的高频信号的电平超过该预定幅度但电平触发时间超过该预定时间，则控制器151确定当前的模式是行走模式，因此控制器151在步骤457中设置行走模式的采样频率。

然而，如果在行走模式下DCT信息的高频信号的电平超过该预定幅度并且电平触发在预定时间内被实现，则控制器151通过步骤455至459对其进行检测并在步骤461中设置跑模式的采样频率。其后，控制器151在步骤557中从DCT信息提取能量信息，并在步骤559中确定用户步伐。另外，如果当先前模式为跑模式时电平触发在预定时间内被实现，则控制器151通过步骤453至459对其进行检测并在步骤461中设置跑模式的采样频率。其后，控制器151在步骤557中从DCT信息提取能量信息，并在步骤559中确定用户步伐。以这种方式，如果DCT信息的高频信号的幅度具有超过预定电平的值并且电平触发在预定时间内被实现，则如图13B中所示，控制器151设置跑模式的采样频率。

在图11中，在将加速度信息变换成DCT信息之后执行步骤451至461。也就是说，根据本发明实施例，必须在通过提取加速度信息来形成DCT信息之后执行用于建立采样频率的程序，并且建立的采样频率被用作用于提取下一加速度信息的采样频率。虽然已描述当在图9的步骤429中计算运动量时建立采样频率，但可在确定用户步伐之后或在计算卡路里消耗之后建立采样频率。

图14是表示用于确定用户步伐的程序的流程图，其中，行走模式被分成快速行走模式和行走模式，并且跑模式被分成全速跑模式和慢跑模式。在方框463中显示用于确定用户采用的步伐类型的步骤。图15A和15B表示在行走模式下的示例性能量特性，图16A和16B表示在快速行走模式下的示例性能量特性，图17A和17B表示在慢跑模式下的示例性能量特性，图18A和18B表示在全速跑模式下的示例性能量特性。如在图15B至18B中所示，高频信号的能量等级和电平触发时间可根据运动类型而变化。也就是说，在行走模式下，高频信号在代表慢的电平触发操作的同时具有小的幅度。另外，在全速跑模式下，高频信号具有大的幅度，并且电平触发操作在短时间段内被实现。因此，如果每一种运动类型的电平触发时间和高频信号的的电平被设置，则可如图11中所示建立与每一种模式对应的采样频率。为了检验全速跑模式、慢跑模式、快速行走模式、和行走模式，必须相应于以上模式建立高频信号的能量等级、电平触发时间、和采样频率。另外，当提取DCT信息的高频信号时，必须检查该高频信号是否满足全速跑模式、慢跑模式、快速行走模式、和行走模式的能量等级和电平触发时间以及适应于满足以上两个条件的运动的采样频率是否被建立。

在通过执行图10、11、或14中显示的程序来在图9的步骤429中确定用户步伐之后，在图9中继续操作。这里，控制器151在步骤433中改变与步伐数相关的信息并在步骤435中计算由用户步伐引起的卡路里消耗。如上所述，卡路里消耗可根据运动类型(全速跑、慢跑、快速行走、和行走)和计步器的附着位置而变化。也就是说，在全速跑模式下的卡路里消耗不同于在行走模式下的卡路里消耗。因此，当计算卡路里消耗时最好根据运动类型加入权值。另外，当用户在紧握计步器的同时执行运动时检测到的加速度传感器153的加速度信息不同于当用户通过将计步器附于手腕或腰部而运动时由加速度传感器153检测到的加速度信息。因此，当计算卡路里消耗时最好根据计步器的附着位置改变权值。

图19是表示在图9的步骤435中当检测到用户的步伐时通过使用计步器来计算卡路里消耗的程序的流程图，其中，类似于图11，运动模式被分成行走模式和跑模式。

参照图19，为了在检测到用户的步伐的类型之后计算卡路里消耗，控制器151基于该检测到步伐分析运动的类型(步骤471)。如上所述，运动的类型如图11中所示包括行走和跑。如果用户的步伐被确定为行走，则控制器151根据行走模式计算卡路里消耗(步骤473)。如果用户的步伐被确定为跑，则控制器151根据跑模式计算卡路里消耗(步骤475)。然后，控制器151累计计算的卡路里消耗。可对用户的每一个步伐计算卡路里消耗。现在将参照图20和21更详细地描述根据运动类型计算卡路里消耗的方法。

图20是表示根据本发明另一实施例在图9的步骤435中当检测到用户步伐的类型时计算卡路里消耗的程序的流程图。也就是说，图20显示根据计步器的附着位置和用户执行的运动类型来计算卡路里消耗的程序。另外，图21更详细地显示图20的程序。

参照图20，控制器151检查计步器的附着位置(步骤481)并载入与所述计步器的附着位置对应的因子值(步骤483)。计步器的附着位置可由用户选择。然后，控制器151检查用户执行的运动类型(步骤485)，并根据用户执行的运动类型和计步器的附着位置来计算卡路里消耗(步骤487)。其后，控制器151累计并存储计算出的卡路里消耗(步骤489)。

图21是示出当已经检测到用户的步伐时根据用户步伐计算卡路里消耗的流程图。图21更加详细地示出了图20的程序。

参考图21，控制器151装载注册的计步器的位置信息(步骤561)，当执行步骤563到571时分析计步器的附着位置。计步器可以被容纳在裤子的口袋里、上衣的口袋里和包里，并且可以被附在用户的手上或肩膀上。计步器的附着位置可由用户选择并注册，或者可通过试验获得计步器的输出特征来被确定。即，根据前者，用户通过使用输入部分145输入计步器的附着部分，控制器151注册计步器的位置信息以当计算卡路里消耗时利用计步器的位置信息。根据后者，用户通过将计步器附在预定的附着位置而运动，从而获得计步器的位置信息。例如，用户在将计步器放置在裤子的前口袋中以后来运动，从而获得了预定数目的采样输出。其后，该采样输出被分析以确定并存储从用户的裤子的前口袋检测到的信号。其后，在运动期间接收的加速度传感器的输出被分析并与存储的信息比较，从而确定计步器的附着位置。

如果当执行步骤563到571时，计步器的附着位置被确定，则控制器151根据计步器的附着位置装载因子值(步骤573)。然后，控制器151通过使用能量等级E_max根据方程6来确定由用户执行的运动的类型。如上所述，根据步伐的速度运动的类型可分成跑、慢跑、正常行走和慢行走。因此，控制器151通过使用方程6根据步伐的能量等级来确定卡路里消耗，并且通过步骤575到581确定运动的类型。此外，控制器151基于表4根据运动的类型来确定卡路里消耗(步骤583)。表4示出根据运动的类型的每步伐的卡路里消耗。此外，控制器151将测量的卡路里消耗加到累计的卡路里消耗。

如果考虑用户的体重，则将计算卡路里消耗。即，如果用户的体重被应用到方程6，则可以对用户的多个步伐计算卡路里消耗。

计步器可被安装在便携式终端中。即，如果图1所示的计步器的控制器151和加速度传感器153被加到包括存储器部分、显示部分和输入部分的便携式终端，则该便携式终端具有计步器功能而不增大便携式终端的尺寸。将讨论关于装备有该计步器的便携式终端的以下描述。如果该便携式终端装备有计步器，则计步器在便携式终端的控制器的控制下测量用户的运动量和卡路里消耗。此外，该便携式终端可以在便携式终端的控制器的控制下发送测量的用户的运动量和卡路里消耗。便携式终端的控制器接收关于由计步器测量的用户的运动量和卡路里消耗的信息，并且将它们存储在该便携式终端的存储器部分。如果用户请求关于用户的运动量和卡路里消耗的数据，则该便携式终端的控制器将用户的运动量和卡路里消耗显示在显示部分。

图22是示出装备有计步器的便携式终端的结构的方框图，图23是示出便携式终端的控制器和计步器之间的关系的方框图。

参考图22，RF部分125执行便携式终端的RF通信功能。该RF部分125包括：RF发送器，用于上变换和放大发送的信号的频率；和RF接收器，用于低噪声放大和下变换接收的信号的频率。数据处理部分120包括：发送器，用于编码和调制发送的信号；和接收器，用于解码和解调接收的信号。即，数据处理部分120最好包括调制解调器和编解码器。

键输入部分145最好包括用于输入数字和文本信息和用于设置各种功能的各种功能键。

存储器130包括：程序存储器和数据存储器。根据本发明的实施例，程序存储器存储用于处理便携式终端的功能的程序和用于管理显示运动量的程序。数据存储器临时存储当执行程序时产生的数据。此外，根据本发明的实施例，数据存储器包括：用于累计和管理运动程序的存储器，如用于存储步数和卡路里消耗的时间、日、和月存储器。

控制器110控制便携式终端的操作。此外，控制器110显示、累计和管理由计步器测量的运动信息。控制器110可包括数据处理部分120。即，控制器110可以MSM芯片的形式被构造。

显示部分140在控制器110的控制下显示便携式终端的状态。显示部分143可包括LCD。即，显示部分140可包括LCD控制器、用于存储显示数据的存储器、和LCD装置。如果LCD被实现为触摸屏型LCD，则LCD可用作输入装置。

控制器110控制计步器150的操作。计步器150根据便携式终端的用户的运动来测量运动量，并且将测量的运动量输出到控制器110。

当通过使用具有图22所示的结构的便携式终端来发送出呼叫时，用户通过键输入部分145执行拨号操作，控制器110检测该拨号操作。因此，控制器110处理通过数据处理部分120接收的拨号信息，并且通过RF部分125输出RF信号。然后，如果接收者响应于该出呼叫，则控制器110通过RF部分125和数据部分120检测其。因此，控制器110形成了包括RF部分125和数据处理部分120的通信路径，从而使得用户与接收者通信。此外，当在便携式终端中接收到入呼叫时，控制器110通过数据处理部分120检测入呼叫并对该入呼叫发出报警。在这种状态下，如果用户推压通信键，则控制器110提供入呼叫服务。

此外，控制器110根据用户的请求控制计步器150的操作。即，如果用户请求计步器150的操作，则控制器110打开计步器150。因此，计步器150根据用户的运动测量运动量和卡路里消耗。此外，当控制器110请求关于用户的运动量的数据时，计步器150发送该数据到控制器110。因此，控制器110将该数据显示在显示部分140并将该数据存储在存储器130中。

图23示出便携式终端的控制器110和计步器150之间的关系。标号151表示计步器150的控制器。

计步器150最好包括控制器151和加速度传感器153。计步器150的控制器151通过功率线、时钟线I²C SCL和数据线I₂C SDA被连接到便携式终端的控制器110。计步器的控制器151在便携式终端的控制器110的控制下非连续地驱动加速度传感器153。此外，计步器的控制器151基于来自便携式终端的控制器110的命令字来设置用于测量运动量的参数。控制器151基于加速度传感器153的输出来测量运动量，并且累计该运动量。此外，当控制器110请求数据时，控制器151将关于运动量的数据输出到便携式终端的控制器110。

如上所述，除了计步器的控制器151是在便携式终端的控制器110的控制下以外，控制器151和加速度传感器153的结构和操作与图1所示的控制器151和加速度传感器153的结构和操作相同。

图24是示出用于在便携式终端的控制器110的控制下计算运动量和卡路里消耗的计步器150的控制器151的程序的流程图。

参考图24，如果便携式终端的控制器110对计步器产生开机命令，则计步器150的控制器151检测其(步骤411)。然后，如果计步器150的控制器151从便携式终端的控制器110接收到控制命令(步骤413)，则计步器的控制器151执行与该控制命令相应的功能。图25是示出用于处理控制器110的命令的控制器151的程序的流程图。

参考图25，该控制命令包括用于改变计步器的操作模式的命令、用于重置计步器的命令和用于通知计步器的位置变化的命令。如果接收到用于停止计步器的操作的命令，则控制器151检测其(步骤511)，并且关闭正施加到计步器的功率(步骤513)。在这种情况下，正施加到加速度传感器153的功率被关闭，从而不执行计算运动量的程序。

如果接收到请求计步器的位置改变的命令，则控制器151检测其(步骤515)并且根据该命令来注册计步器150的位置值(步骤517)。该位置改变命令可包括计步器150的位置信息。即，由于计步器150可被附在用户的裤子的前口袋或后口袋、上衣的口袋、用户的手或包，所以位置改变命令被产生以建立计步器150的位置信息。如果控制器151接收到该位置改变命令，则控制器151将计步器的位置信息注册在其中。

如果接收到用于改变频率的命令，则控制器171检测其(步骤519)，并且将频率改变值注册在其中(步骤517)。用于改变操作模式的命令是用于改变用于改变如图3A和3B所示的采样间隔的频率(即，用于采样加速度传感器153的输出的控制器151的频率)的命令。即，在如图3A所示的正常测量模式下，控制器151每两个激活时间将功率提供给加速度传感器153。此外，在如图3B所示的详细测量模式下，控制器151在每个激活时间将功率提供给加速度传感器153。

如果产生用于重置计步器的命令，则控制器151检测其(步骤521)，并且在步骤523和525分别将累计在控制器151中的步数和卡路里消耗初始化为“0”。即，当重置关于存储在控制器151中的步数和卡路里消耗的信息是必须时，用于重置计步器的命令被产生。

如果用于暂时停止计步器的操作的命令被接收到，则控制器151检测其(步骤527)，并且将计步器150的操作停止预定的时间(步骤529)。此时，控制器151将供给加速度传感器153的功率关闭预定的临时时间段。

除了以上命令以外，用于注册用户的体重的命令和用于改变用于计算运动量和卡路里消耗的因子的命令可被利用。在这种情况下，在步骤527，控制器151检测暂时停止命令，并在步骤531执行与该命令相应的功能。

此外，控制器110可以请求关于测量的步数和卡路里消耗的信息。如果发生这种请求，则控制器151检测其(图24中的步骤417)，并且将该关于测量的步数和卡路里消耗的信息发送到控制器110(步骤419)。图26是示出在分析由控制器110请求的数据之后用于发送数据到控制器110的控制器151的程序的流程图。

参考图26，控制器110可以请求数据如加速度信息、步数、卡路里消耗和控制器151的状态。如果控制器110请求一种类型的数据，则控制器151通过步骤541到547来检测其，并且发送请求的数据到控制器110(步骤549)。此时，控制器151通过I²C方案与控制器110通信。

控制器110可以以预定的时间间隔连续地请求步数和卡路里消耗数据。由于时间存储器被设置在便携式终端的存储器130中，所以控制器110可以以一个小时的时间间隔来访问计步器150的测量信息，并且将数据累计在其相应的时间存储器中。

当控制器151不根据命令和数据请求来执行功能时，控制器151可以测量用户的运动量和卡路里消耗，同时控制加速度传感器153。此时，控制器151通过与图9所示的步骤421和435相同的程序测量用户的运动量和卡路里消耗。计步器的控制器151接收由加速度传感器153检测的运动量，同时控制供给加速度传感器153的功率。此时，控制器110可以以预定间隔将定时信号提供到控制器151以允许控制器151控制供给加速度传感器153的功率。此外，还可以当控制器110操作计步器时使得控制器151控制供给加速度传感器153的功率，直到控制器110将关闭信号提供到控制器151。

此外，计步器控制器151以如图3D所示的方式采样加速度传感器153的输出，并且计算运动量同时执行如图10所示的程序。如果确定了用户的步伐的类型，则计步器控制器151可以根据预定程序来计算卡路里消耗。最终通过便携式终端计算卡路里消耗的方法以后将更加详细描述。此外，这种方法可由计步器控制器151来执行。

便携式终端的控制器110控制计步器150的操作，并且请求关于由计步器测量的运动量和卡路里消耗的数据。此外，控制器110累计并显示该数据。

参考图27，计步器150从便携式终端接收关于用户的体重和身高的数据，并且显示用户的运动量和卡路里消耗。此外，计步器150可以将以上数据存储并管理预定的时间段。当便携式终端被第一次开机时，计步器可被操作。还可以通过使用便携式终端的主菜单来控制计步器的操作。用户可停止计步器150的操作。

通过从便携式终端的主菜单选择菜单，计步器150可被操作。如果用户从便携式终端的主菜单选择计步器150的操作菜单，则控制器110检测其(步骤611)并且检查是否计步器处于打开状态(步骤615)。如果计步器处于打开状态，则控制器110从计步器150接收信息(步骤617)，并且将关于用户的运动量的信息显示在显示部分140上(步骤619)。此时，显示在显示部分140中的信息可包括用户的部分的数目和卡路里消耗。

在这种状态下，如果用户选择菜单，则便携式终端的用户可以输入用于控制计步器150的操作的命令字(文本地或口头地)，或者可以检查由计步器150测量的运动量。该菜单最好包括用户信息改变、操作模式改变、计步器重置、计步器的附着位置的改变、和对运动记录的显示。

计步器150的控制器151根据I²C通信协议与便携式终端的控制器110通信。图28A示出了当控制器110将命令写在计步器150的控制器151上时使用的I₂C通信协议。此外，图28B示出当控制器110读取计步器150的信息时使用的I₂C通信协议。参考图28A，当控制器110将命令发送到计步器150的控制器151时，控制器110将计步器150的地址写入从地址，并且将寄存器地址输入字地址。寄存器地址信息最好可包括计步器重置、操作模式改变(频率改变)、计步器关闭、计步器的暂时停止、和计步器的附着位置的改变。此外，用于执行该命令的功能的数据可被记录在数据字段中。参考图28B，当控制器110想要从计步器150读取该数据时，控制器110在将计步器150的地址写入从地址和将该种期望数据写入字地址以后发送该数据。该种期望的数据最好包括加速度信息(X、Y、和Z轴数据)、步数、卡路里消耗和计步器150的状态。响应于控制器110，计步器150的计步器控制器151通过将计步器的地址写入从地址并且将由控制器110请求的数据输入数据字段来将该数据发送到控制器110。因此，如图28A所示的命令从便携式终端的控制器110发送到计步器控制器151，从而计步器控制器151根据接收的命令控制计步器150的操作并且注册该接收的命令。此外，如图28B所示，如果便携式终端的控制器110请求数据，则计步器150的控制器151将由控制器110请求的数据发送到便携式终端的控制器110。此时，计步器150的控制器151通过I²C协议方案与便携式终端的控制器110通信。

如果选择了用户信息改变，则控制器110检测其(步骤621)，并且改变用户信息(步骤623)。图29是示出用于在图27中示出的步骤623中纠正用户信息的控制器110的程序的流程图。参考图29，用户信息可包括具有计步器150的用户的体重和身高。此外，用户信息可被利用作为用于根据运动量来计算卡路里消耗的数据。注册该用户信息需要密码。此时，该便携式终端的密码可被用于注册该用户信息。然而，还可以使用与便携式终端的密码不同的密码。如果该密码没被建立，则步骤711可被省略。当密码被输入时，在步骤711控制器110检测其并且引导用户的体重和身高的输入(步骤713)。当用户输入用户的体重和身高时，在步骤715控制器110检测其并且将用户的体重和身高存储在存储器130中(步骤717)。然后，控制器110返回到该在图27示出的程序。

如果选择了操作模式改变，则控制器110检测其(步骤625)，并且改变计步器150的操作模式(步骤627)。此时，计步器150的控制器151建立用于采样加速度传感器153的输出的字段。图30是示出用于改变计步器的操作模式的控制器110的程序的流程图。

参考图30，如果操作模式改变被选择，则控制器110将其显示在显示部分140(步骤721)，并且等待用于改变操作模式的参数的输入。如果该参数被输入以改变操作模式，则控制器110检测其(步骤723)，并且产生用于操作模式改变的命令(步骤725)。控制器110发送该命令到计步器控制器151并且在其中注册改变的操作模式。在这种情况下，控制器110通过将将用于操作模式改变的命令写入字地址字段来发送数据并将正常测量模式和详细测量模式的数据输入图28A示出的数据字段中。在正常测量模式下，如图3A所示实现功率和采样操作。此外，在详细测量模式下，功率和采样操作如图3B所示被实现。因此，计步器150的控制器151控制如图24示出的功率和采样操作。

如果计步器重置被选择，则控制器110检测其(步骤629)，并且发送用于计步器的重置命令(步骤631)。响应于重置命令，计步器150的控制器151将关于已经被测量和累计的步数和卡路里消耗的数据重置。

如果计步器的附着位置的改变被选择，则控制器110检测其(步骤633)，并且改变计步器的位置信息(步骤635)。计步器的位置信息最好包括关于用户的便携式终端(计步器)的附着位置。由于用户的运动量可根据便携式终端的附着位置而变化，所以必须考虑便携式终端的附着位置来计算运动量。图31是示出用于改变计步器的附着位置的控制器110的程序的流程图。

参考图31，当计步器的附着位置的改变被选择时，控制器110将计步器的附着位置显示在显示部分140(步骤731)，并且等待用于改变计步器的附着位置的参数的输入。此时，显示在显示部分140上的附着位置最好包括用户的裤子的前口袋和后口袋、上衣的口袋、包、以及手和颈部。在这种状态下，如果计步器的预定的附着位置被选择，则控制器110检测其(步骤733)，并且产生用于计步器150的位置改变的命令(步骤735)。此外，控制器110发送该命令到控制器151并且在其中注册计步器的改变的位置信息(步骤737)。在这种情况下，控制器110通过将位置改变命令写入字地址字段和将选择的位置信息输入图28A所示的数据字段中来发送该数据。因此，计步器150的控制器151考虑计步器150的位置信息来计算卡路里消耗。

参考图27，如果运动记录的显示被选择，则控制器110检测其(步骤637)，并且在步骤639显示由用户选择的运动量。

图32是示出用于显示由用户选择的运动量的控制器110的程序的流程图。参考图32，如果用户选择运动记录的显示，则用户可检查用户的步数和卡路里消耗。此外，用户还可以选择选择用于运动记录的时间段和检查以数字或图形表达运动记录。如果用户选择步数的显示，则控制器110检测其(步骤751)，并且请求关于步数的数据的发送。当从计步器150的控制器151接收到数据时，控制器110将该数据累计并存储在存储器130的当前时间存储器中(步骤755)。然后，控制器110装载存储在存储器130中的步伐信息，并且如图46A所示显示该步伐信息(步骤757)。在预定的时间段内的运动量可根据用户的选择以数字或图形的形式来表达。

以后，将详细描述显示步数的程序。如图46E到46G、46H到46J或46B到46D所示，可以以图形或数字数据的形式来表达步数。此外，步伐数据的时间段如今天、昨天、周或月可被用户选择。即，当步数正被显示时，如果用户选择显示于显示部分的左下部分的菜单键，则图形键和数字键被显示。如果用户键入图形键，则用户可以选择在最近月内的时间段(今天、昨天、周和月)。在这种情况下，用户可以通过使用方向键来选择预定的时间段。如果用户选择该预定的时间段，则控制器110检测其并且将与该选择的时间段相应的步伐信息显示在显示部分140上。此外，如果用户选择数字键，则用户可以选择在最近月内的预定的时间段(今天、昨天、周和月)。在这种状态下，如果用户通过使用方向键来选择预定的时间段，则控制器110检测其并且将与该选择的时间段相应的步伐信息显示在显示部分140。此时，可以以每周步伐信息和每日步伐信息的形式来显示最近月的步伐信息。每周步伐信息可采用日期来显示，每日步伐信息可采用时间来被显示。

此外，如果当步数正被显示在显示部分中时用户选择卡路里消耗菜单，则控制器110检测其(步骤759)并且将该步伐显示模式转换成卡路里消耗显示模式(步骤761)。因此，如果分别在步骤751或759中选择步伐或卡路里消耗显示模式，则控制器110请求在步骤761累计在计步器150的控制器151中的卡路里消耗数据的发送。当接收到卡路里消耗数据时，控制器110将该数据存储在存储器140的当前时间存储器中(步骤763)。其后，控制器110装载关于存储在其存储器130中的卡路里消耗的信息并且考虑用户的体重来再次计算卡路里消耗(步骤765)。用户的体重首要通过如图29所示的程序来被注册，可根据方程7来计算卡路里消耗。如上所述，根据本发明的实施例，具有标准体重(60公斤)的人的卡路里消耗首先通过计步器150被测量，便携式终端的控制器110通过将用户的体重应用到以上标准的卡路里消耗来测量用户的卡路里消耗。因此，可以根据用户的体重来精确地测量卡路里消耗。根据本发明的实施例，计步器150首要地计算卡路里消耗，便携式终端其次计算卡路里消耗。然而，如果便携式终端地控制器110将关于用户的体重的信息发送到计步器150，则计步器150可考虑用户的体重来计算卡路里消耗。

在计算卡路里消耗以后，如图47A所示控制器110显示关于卡路里消耗的信息(步骤767)。此时，在预定时间段内的卡路里消耗可根据用户的选择以数字或图形的形式来被显示。卡路里消耗的显示程序可与步数的显示程序相同。即，可如图47E到47G、47H和47J或47B到47D所示以数字数据或图形的形式来显示卡路里消耗。如果当卡路里消耗正被显示在显示部分上时用户选择步伐信息的显示，则控制器110检测其(步骤769)，并且将卡路里消耗显示模式转换成步伐显示模式(步骤753)。

如果便携式终端装配有计步器，则当用户将该便携式终端附在用户的腰部而行行走时，从该行行走获得的加速度的变化显著地小于重力的加速度。因此，当确定用户的步伐时必须通过使用加速度传感器153来检测加速度的分钟变化。因此，具有加速度传感器153的计步器的方案变得敏感。在这种情况下，尽管当用户行行走或跑步时由于加速度传感器153的敏感性能因子使得计步器可以精确地检测步数，但是计步器可将外部冲击认为是用户的步伐，所以步数可能错误地增加。例如，如果计步器或装配有该计步器的便携式终端被放置在桌子上，则即使当人敲打该桌子或重物被放到该桌子上时计步器也可计数该步伐。

因此，计步器或装配有该计步器的便携式终端可能是不可靠的，并且可能不实现计步器方案“注意健康”的输入。因此，为了防止计步器由于外部冲击导致的故障，最好，计步器具有用于保护计步器免受外部冲击的算法。

通常，外部冲击和振动间歇地和无规则地施加到计步器。相比较，当用户行行走时信号被稳定地输入到计步器。因此，最好使得计步器和装配有该计步器的便携式终端仅仅通过计步器或装配有计步器的便携式终端的用户接口来被驱动。

当在预定的静止以后用户带着计步器行行走时、当计步器被附在用户的腰部或容纳在包中时、当装配有计步器的便携式终端的外部扬声器再现声音时、或当装配有计步器的便携式终端执行其自身功能如键输入时，可能发生计步器的故障。用于解决计步器的潜在故障的方法还可被应用到装配有计步器的便携式终端。因此，使用在以下描述中的术语“计步器”不仅指计步器还指装配有计步器的便携式终端。

首先，在计步器被放置在桌子的状态下，当人敲打该桌子或重物被放在桌子上时，计步器的加速度传感器153可能将以上的外部冲击检测为用户的步伐。为了解决这个问题，以这样的方式来设计计步器，即，仅仅当预定数目的冲击以预定间隔被规则地传递到计步器时计步器可以计数用户的步伐。通常，如图33A所示，人以恒定步幅行行走，从而加速度传感器153可以在预定时间间隔检测到动能。在图33A和33B中示出的参考字符rw和lw分别表示由左和右脚产生的动能。然而，如图33B所示，右脚的步幅可能与左脚的步幅不同。因此，当加速度传感器153检测左和右脚的动能时可能发生预定时间滞后。然而，如图33B所示，尽管右脚的步幅(d1)可能与左脚的步幅(d2)不同，但是左右脚的总共步幅(d3)被规则地重复。因此，计步器可以通过使用人的步幅特征来区分外部冲击和用户的步伐。

图33C是示出根据本发明实施例的区分外部冲击与用户步伐的示图。根据本发明的实施例，计步器仅当预定数量的冲击以预定的间隔传递到该计步器才可对用户的步伐计数。预定数量的冲击最好假设为“4”。当然，可以使用任何数量的预定冲击。因此，计步器的控制器151可以在人走了四步之后操作计步器。其后，计步器对冲击计数作为相应于用户步伐的冲击。以上方法不对根据图10所示的因子和阈值而确定的计步器的精确度施加过度的影响。

如果图33C中所示的数据组是由计步器接收的数据的例子，那么几个副作用可发生。首先，如果用户在走了三步之后在长的一段时间重复地停止，那么计步器可不对用户的步伐计数。但是，因为这种现象可能很少发生，所以忽视该现象。如果坐在椅子上的用户移动椅子或交叉他或她的腿，那么外部冲击可施加到计步器上。在这种情况下，计步器可基于以上算法不将外部冲击认作用户的步伐。第二，如果用户抓住或握住便携式终端以检查步数，如图33C所示，那么步数在最初三个阶段可不增加，然后步数在第四阶段增加四步。其后，计步器在每步对步数计数。

以下将详细解释用于防止计步器因其位置改变而导致故障的方法。

图34A是示出当人带着计步器行走时发生的加速度传感器153的X、Y、和Z轴中的信号特性，图34B是示计步器的角度位置突然改变时发生的加速度传感器153的X、Y和Z轴中的信号特性。

参照图34A和图34B，当用户带着计步器行走时，加速度传感器153产生如图34A所示的规则的信号特性。但是，如果计步器附在用户的腰上或计步器的角度位置突然改变时，加速度传感器153产生如图34B所示的不规则的信号特性，在该信号特性中，两个轴的方向信号相互交叉。如果计步器相对于地面的角度位置由于该计步器的附着位置(用户的腰或口袋)而导致改变时，加速度可变化很大。在这种情况下，通过频率分析而获得的能量分量类似于用户步伐的能量分量。因此，有必要防止计步器的角度位置突然改变，而不考虑用户的步伐。

为了解决上面的问题，本发明的实施例通过取加速度传感器153的原始数据的平均值获得DC数据来使用DC数据。如图24B所示，如果DC数据的值由于计步器的角度位置(图34B中的Y轴和Z轴)的改变而导致改变，那么即使信号代表相应于步伐的峰值，计步器也对该信号不予处理。以这种方式，可以解决当计步器附在用户的腰上时或当计步器被容纳在口袋中时发生的这种问题。

以下将描述用于防止计步器由于具有高声压的噪声而导致故障。图35A至图35F是示出根据本发明实施例的来自由外部声音导致的噪声的信号和数据分布。

图35A是对于用户步伐的三轴加速度传感器153的数据，图35B是对于噪声的三轴加速度传感器153的数据。从图35A至图35B可以看出，计步器可随着用户的步伐检测出噪声。但是，应该注意，由加速度传感器153检测的步伐的频率分布不同于由加速度传感器153检测的噪声的频率分布。图35C和图35D是示出由加速度传感器153检测的步伐和具有高声压的噪声的频率分布。在图35C和图35D中，虚线表示步伐的频率分布，实线表示噪声的频率分布。计步器可通过频率分析来检测用户的步伐。因此，在具有高声压的噪声的情况下，高能量可在2Hz到4Hz的频带中被发现，2Hz到4Hz的频带是用于步伐的频带。即，计步器基于图35C和图35D的“A”区域中显示的信号来检测用户的步伐。因此，如果具有高能量的噪声传递到计步器，那么计步器可随着用户的步伐检测噪声。

但是，步伐的能量随着步伐到达高频带变得降低，而噪声的能量集中在高频带上。即，步伐主要代表低频分量，如图35C和图35E所示，噪声主要代表高频分量，如图35D和图35F所示。因此，根据本发明的实施例，计步器在将A区域中的能量等级和B区域中的能量等级相互比较之后当A区域中的能量等级大于B区域中的能量等级时(图35E)，将该信号认作用户的步伐。另外，当A区域中的能量等级小于B区域中的能量等级时(图35F)，计步器将该信号认作噪声。因此，根据本发明实施例的计步器能够防止当检测噪声和用户的步伐时故障。

以下将描述用于防止计步器由于配备有该计步器的便携式终端的操作而导致故障。当用户操作键按钮或打开折叠器(滑盖或掀盖)以进行呼叫或执行便携式终端的功能，便携式终端可将冲击施加到具有与用户步伐的特性相同的特性的计步器上。因此，当用户操作键或打开/关闭折叠器(滑盖或掀盖)时，通过切断施加到该计步器上的电源来暂时停止计步器的操作。

以下将描述能够通过使用加速度传感器153来防止其故障的计步器的操作。

图36是示出根据本发明实施例的防止计步器故障的计步器的操作程序的流程图。图36所示的程序类似于图9所示的程序。

参照图36，当计步器被驱动时，计步器的控制器151对速度传感器153的输出进行采样，同时间歇地控制施加到加速度传感器153上的功率(步骤421至427)。然后，控制器151计算从加速度传感器153输出的运动量(步骤800)。此时，控制器151考虑到计步器的角度位置和具有高声压的外部噪声来确定用户的步伐。图37是示出计步器控制器151的用于计算运动量的程序。

参照图37，计步器控制器151将从加速度传感器153产生的信号转换为加速度信息，并且以与图10中所示的程序相同的方式累计加速度信息(类似图步骤551、553和555)。然后计步器控制器151分析累计的加速度信息，以检查加速度信息是否从用户的运动或计步器的角度位置的变化被获得。图38是示出计步器控制器151的用于分析计步器的角度位置的变化的程序。

参照图38，计步器控制器151计算预定数量的累计的加速度值的平均值(步骤911)，以从加速度信息检测在加速度信号的梯度中是否发生任何变化。当从大数量的加速度值获得平均值时，加速度信号以小的梯度改变，这对于内部存储器具有大容量很有必要。当从小数量的加速度值获得平均值时，该平均值具有波动，并且即使当用户行走时也可以从计步器的角度改变中检测出变化。尽管在本实施例中60个加速度值用于计算平均值，但是用于计算平均值的加速度值的数量可通过实验被获得。其后，控制器151确定获得的平均值是否大于先前最大值(步骤913)，并且当该平均值大于先前最大值时将该平均值设置为最大值(步骤915)。然后，在步骤917中，控制器151检查获得的平均值是否小于先前最小值。当该平均值小于先前最小值时，控制器在步骤919中将该平均值设置为最小值。换句话说，在步骤913至919中，当平均值大于先前最大值时，最大值被当前平均值更新，当平均值小于先前最小值时，最小值被该平均值更新。当当前平均值在先前最大值和先前最小值之间时，控制器不改变最大值和最小值。

其后，在步骤921中，控制器151检查折叠器或滑盖是否在便携式终端上被关闭或者便携式终端是否处于不执行通信的等待状态。当折叠器或滑盖没有在便携式终端上被关闭时，控制器151停止计算用户的移动的处理，并且返回到图36中的主例行程序。当折叠器或滑盖在便携式终端上被关闭时，控制器151检查用于平均值的最大值和最小值之间的差是否大于预定阈值(步骤923)。当该差不大于预定阈值时，控制器151停止图28所示的例行程序并进行到图37中的步骤555。步骤921仅用于配备有计步器的便携式终端，并且对于计步器可被省略。即，只有在便携式终端的情况下，折叠器或滑盖可被移动以操作该便携式终端，并且加速度传感器153能够检测这种移动并将其报告给控制器151。但是，在具有如图1所示的结构的计步器的情况下，没有必要执行上面的处理，因此计步器可省略步骤921中的操作。

但是，当该差大于预定阈值时，控制器151在步骤923中检测该差，在步骤925中初始化最大值和最小值，在预定的时间间隔期间通过停止向加速度传感器153供电来暂停计步器的操作，然后返回到图36中的主例行程序。

参照显示步骤923至927中的操作的图34A和图34B，加速度传感器153按步伐的输出被生成为如图34A所示。因此，当用户步伐的60个采样的加速度值被累计并被取平均时，这60个采样的平均最大值和最小值在由预定阈值限定的范围之内。但是，如图34B所示，根据计步器的角度变化的加速度信息显示了两个轴的传感器信号的梯度中的大的变化。因此，60个采样的加速度的平均值的最大值和最小值变得大于预定阈值。即，如果图34B中的t1和t2之间的间隔包括60个采样，那么平均值的最大值可在时间点t1产生，最小值可在时间点t2产生。在这种情况下，t1和t2之间的最大值和最小值可大于预定阈值。然后，控制器151初始化最大值和最小值，并且暂时停止计步器的操作直到预定时间点t3。计步器在其间暂时停止的时间段(从t2到t3)可通过实验被确定，并且在本实施例中将被假设为3秒。因此，控制器151以由计步器或便携式终端的(诸如由于将计步器或便携式终端佩戴在腰上或将它们放入口袋中的动作引起的)角度变化所产生的加速度传感器153的输出不应被检测为用户步伐的方式，来执行控制。

根据在是否检测到计步器的角度的变化的图37中的步骤850中执行的角度位置监测的结果，控制器151以与图10中相同的方式通过方程4将累计的加速度信息DCT转换(步骤555)，并且从DCT信息中提取如方程8所示的低频和高频能量信息。即，尽管如方程5所示仅低频能量信息在图9的步骤855中被提取，但是高频能量信息和低频能量信息在步骤855中一起被提取，以确定提取的能量信息是否与由步伐引起的能量或由外部声压引起的能量相关。然后，计步器控制器151确定提取的能量信息是否是由步伐引起的能量或由外部声压引起的能量的结果(步骤860)。此外，当在步骤860中确定提取的能量信息与由步伐引起的能量相关时，计步器控制器151在步骤559中将该移动确定为步伐，并且进行到图36中的步骤431。图39是示出用于确定能量信息是否和由外部声压引起的能量相关的程序的流程图。

方程8

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参照图39，控制器151在步骤931中累计分别用于高频和低频的能量信息，在步骤933中计算最近的高频能量和低频能量的平均值，并且在步骤935中确定高频能量的平均值是否比低频能量的平均值大至少预定阈值。当高频能量的平均值比低频能量的平均值大至少预定阈值时，控制器151确定能量由外部声压引起，并且返回到图36中的主例行程序。当高频能量的平均值小于低频能量的平均值或者比低频能量的平均值大小于预定阈值的量时，计步器控制器151确定能量由步伐引起，并且进行到步骤559。

如图35C和图35D所示，因为由步伐引起的加速度具有比由声压引起的加速度的频率低的频率，所以计步器控制器151单独提取步伐的频带的能量信息和声压的频带的能量信息，如方程8所示，计算提取的能量信息的平均值，然后比较两个平均值。当由图35C中的虚线所示出的低频带的平均能量值大于高频带的平均能量值时，控制器将提取的能量信息确定为由步伐引起的能量。当由图35D中的实线所示出的高频带的平均能量值比低频带的平均能量值更大于阈值时，控制器将提取的能量信息确定为由外部声压引起的能量，由此防止步数增加。

当确定在图36的步骤800中计算出的运动量相应于一步时，控制器151在步骤810中改变关于步数的信息。图40是示出用于在图36的步骤810中改变关于步数的信息的程序的流程图。

参照图40，当在图36的步骤431中确定出步数是一(1)时，控制器151在步骤941中存储确定步数的当前时间点。然后，控制器151检查便携式终端的折叠器或滑盖是否关闭(步骤943)。步骤943仅由配备有计步器的便携式终端执行，并且对于单一计步器可被省略。接着，在步骤945中，控制器检查步伐计数器是否打开。步伐计数器是用于累计并存储步数的计数器，该计数器当其在预定时间间隔内没有接收到步伐信息时关闭。因此，在步伐计数器打开的状态下，控制器151确定先前状态是用户正在行走的状态，将步伐计数器的值加1，然后进行到图36中的步骤435。

但是，在步骤945中，如果步伐计数器处于关闭状态，那么用户在先前状态下没有行走。那么，当步伐计数器处于关闭状态时，控制器151检查最后步伐发生时间(步骤951和953)。即，在步骤951中，控制器151检查左脚的步伐之间以及右脚的步伐之间的时间间隔，并且检查该时间间隔(可适用于三步)是否在预定范围内。另外，在步骤953中，控制器151检查左脚和右脚之间以及右脚和左脚之间的时间间隔，并且检查该时间间隔(可适用于两步)是否在预定范围内。即，如图33B所示，右脚的步幅可不同于左脚的步幅。这是因为右脚较强的人饶其左脚行走，左脚较强的人饶其右脚行走，因此，如图33B所示，每两步(d1和d2)和每三步(d3)的时间间隔被检测。尽管本发明被描述为步骤951和953被执行，但是也可以仅执行步骤951和953中的一个。在这种情况下，当在步骤953中分析每两步的时间间隔时，阈值时间被设置为比时间间隔(d2)长，其中，时间间隔(d2)比时间间隔(d1)长。根据本发明的实施例，在预定停顿之后确定用户步伐所需的步数为“4”。因此，如果具有预定时间间隔的步伐连续地发生至少四次，那么计步器控制器151确定用户步伐发生。

如果在步骤951和953中设置的步伐的步伐发生时间不满足预定阈值时间，那么计步器控制器151对这些步伐不予处理，并且返回到图36所示的程序。上面的现象可以从施加到计步器上的不期望的外部冲击被获得，如图23C所示。即，如果当计步器放置在桌上时冲击施加到桌上，那么加速度传感器153产生相应于该冲击的输出信号。此时，如图33C所示，冲击的时间间隔被不规则地表示，并且冲击的数量小于预定数量(即，4)。

但是，如果在步骤951和953中设置的预定数量的步伐(至少为4)的步伐发生时间满足预定阈值时间，那么计步器的控制器151在步骤955中检测这些步伐并累计步数。另外，控制器151在步骤957中打开步伐计数器，由此对步数计数。此时，如图33C所示，步伐计数器没有对最初三步(即，图33C中的1、2、3和11、12、13)计数，但是将用户的第四步计数为“4”(即，图33C中的4和14)。

在如图40所示改变了与步数相关的信息之后，计步器控制器151以与图9所示的程序相同的方式计算相应于步伐的卡路里消耗(步骤435)。此时，如果步数在步骤955中被设置为“4”，那么控制器151将在步骤435中计算出的卡路里消耗乘以4，由此累计卡路里消耗。

返回参照图36，在计算了卡路里消耗之后，计步器控制器151检查在预定时间段内步伐信息是否被接收到(步骤815)。通常，人以固定的时间间隔行走。因此，如果在预定时间段内步伐信息没有被接收到，那么计步器控制器151在图36中所示的步骤815中检测步伐信息，并且关闭步伐计数器(步骤820)。然后，计步器控制器151返回到步骤421。即，当人停止行走或运动时，步伐计数器以计步器可不错误地将振动或冲击认作用户的步伐的方式被关闭。因此，如果在预定时间段内步伐信息没有被接收到，那么计步器控制器151停止步伐计数器的操作，并且等待包括以预定数量和预定时间间隔规则地产生的冲击的信息。

另外，当配备有根据本发明实施例的计步器的便携式终端通过使用该便携式终端的控制器110控制计步器的计步器控制器151而操作时，该便携式终端暂时停止计步器150的操作。图41是示出用于在便携式终端的控制器的控制下暂时停止计步器的操作的计步器控制器151的程序的流程图。

参照图41，步骤541至549与图16中所示的步骤541至549相同。除了上面的控制数据以外，便携式终端的控制器110还可以发送用于暂时停止计步器的操作的控制数据。控制数据当键输入、便携式终端的振动模式、音频声音通过扬声器输出、或者折叠器或滑盖开/关操作时被产生，以暂时停止计步器的采样操作。图42是示出用于将控制数据发送到控制器151以暂时停止计步器的操作的控制器110的程序的流程图。

参照图42，当用户操作便携式终端的键时，当电机在便携式终端的振动模式下振动时，当音频信号通过扬声器再现时，或者当折叠器或滑盖打开或关闭时，便携式终端的控制器110通过步骤971至977将其检测，并且将控制信号发送到控制器151以暂时停止计步器的操作。因此，如图41所示，计步器的计步器控制器151检测便携式终端控制器110的控制信号，并且在预定的一段时间暂时切断传递到加速度传感器153的功率(步骤961)。根据本发明的实施例，预定的一段时间大约是2至3秒。

另外，本发明的实施例能够根据计步器的操作状态可变地控制计步器的操作。即，当用户行走时，由用户设立的采样频率可被使用。另外，当用户没有行走时，采样频率被改变以降低计步器的功率消耗。计步器的控制器151以采样频率将电源提供给加速度传感器153。图43是示出根据本发明实施例的用于通过改变采样频率来降低功率消耗的程序的流程图。

参照图43，当有必要操作计步器时，控制器151将其检测(步骤421)，并通过步骤423和427将电源提供给加速度传感器153，这与图9中所示的程序相同，并且接收加速度传感器153的输出。然后，计步器的控制器151在执行与图9中所示的程序类似的程序的同时(步骤429)计算由加速度传感器153检测到的运动量。其后，控制器151检查由加速度传感器153检测到的运动量是否与用户的步伐相对应。

如果确定由加速度传感器153检测到的运动量与用户的步伐相对应，那么控制器151确定相应于用户的步伐的采样频率(步骤870)。图44是示出用于当用户的步伐在图43所示的步骤870中被检测时设置采样频率的程序的流程图。参照图44，计步器控制器151存储步伐发生时间(步骤981)，并且检查当前采样频率是详细模式采样频率还是正常模式采样频率。如果前采样频率是详细模式采样频率，那么控制器151将详细模式采样频率设置为采样频率(步骤985)。另外，如果前采样频率是正常模式采样频率，那么控制器151将正常模式采样频率设置为采样频率(步骤987)。如上所述，计步器的详细模式采样频率为36Hz，计步器的正常模式采样频率为18Hz。

返回参照图43，控制器151以与图9中所示相同的方式改变步数(步骤433)并计算和累计卡路里消耗(步骤435)。

但是，如果在步骤431中确定出由加速度传感器153检测到的运动量与用户的步伐不匹配，那么控制器151检查先前步伐发生时间(步骤875)，并且确定是否有必要改变采样频率。图45是示出用于改变采样频率的程序的流程图。参照图45，如果在步骤431中确定出由加速度传感器153检测到的运动量与用户的步伐不匹配，那么控制器151检查当前采样频率(步骤991)，并且检查当前采样频率的持续时间(步骤993)。如果当前采样频率的持续时间满足改变采样频率的条件，那么控制器151将其检测(步骤995)并改变采样频率(步骤999)。另外，控制器151存储频率改变时间并返回到图43中的步骤421。但是，如果当前采样频率的持续时间不满足改变采样频率的条件，那么控制器151将当前采样频率设置为采样频率。

如上所述，根据本发明的实施例，当计步器在预定时间间隔期间没有检测到用户步伐时，采样频率可被降低以减少当前消耗。假设36Hz、18Hz、9Hz和5Hz用作采样频率。另外，用于改变采样频率的阈值时间点可根据必要性被相等或不同地设置。当确定用户已经行走了一步时，控制器151存储信息被确定为与用户步伐相关的时间点。因此，控制器151能够确认从一步到下一步的时间段。当没有确定出用户在每个采样周期用户的行走是一步时，控制器151确认当前采样频率(步骤991)，并且计算该采样频率持续的时间间隔(步骤993)。当在比当前采样频率的预定阈值时间间隔长的期间没有接收到相应于一步的时间信号时，控制器151将略低于当前采样频率的频率设置为计步器的新的采样频率，并且存储采样频率改变的时间点。因此，被确定为一步的加速度传感器153的输出在详细模式下设置的时间间隔期间没有被接收到，控制器151以36Hz、18Hz、9Hz和5Hz的顺序降低采样频率。在正常模式的情况下，控制器151以18Hz、9Hz然后5Hz的顺序降低采样频率。此外，当即使采样频率降低到5Hz也没有接收到能够被确定为一步的信号时，控制器151将采样频率保持为5Hz。当在改变了采样频率之后接收到能够被确定为一步的信号时，控制器151在步骤431中将其检测，并且以与图44所示的相同处理在步骤870中将采样频率改变为由用户设置的模式的频率，由此操作计步器。

如上所述，使用根据本发明实施例的计步器测量运动量的设备能够通过使用加速度传感器来精确地测量运动量。另外，当测量运动量时，动能的时间间隔和阈值能够被检查，因此该设备和其测量值的可靠性能够被提高。由于考虑到用户的体重和计步器的位置来测量运动量，所以可以根据运动的类型和用户的体重来精确地测量卡路里消耗。另外，加速度传感器的操作被间歇地控制，从而其功率消耗可被减低。根据本发明的实施例，由计步器测量的运动量在预定时间段期间可被累计，并且用户能够根据其选择以数字或图形的形式显示该累计的数据。因此，可以累计和管理用户的运动量。另外，计步器可被安装在便携式终端中，从而该便携式终端具有附加功能。计步器也可以与便携式终端分离地单独地被使用。另外，计步器能够将由噪声和外部冲击引起的振动与用户的步伐区分，因此能够防止计步器错误将噪声和外部冲击计数为用户的步伐。当配备有计步器的便携式终端执行自己的功能时，该便携式终端能够暂时停止计步器的操作，因此计步器的可靠性能够被提高。另外，计步器的采样频率可根据该计步器的状态被可变地选择，由此降低当前消耗。

虽然本发明是参照其特定优选实施例被显示和描述的，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。