用于估算手机相对头部的位置的方法

摘要

在一个实施例中，本发明包括一种装置，包括处理器，用于基于至少一个传感器的输出，估算无线通信设备相对于用户身体部位的位置，其中，所述位置选自一组包括左侧位置，右侧位置和正面位置的群组；基于所述估算的位置，配置至少一个无线通信设备设置。在另一个实施例中，本发明包括一种移动设备，包括至少一个传感器、天线子系统、耦合至所述天线子系统的收发子系统以及耦合至所述收发子系统和所述传感器的处理器，所述处理器用于：确定所述移动设备正在使用中；从所述传感器获得所述移动设备的倾角；通过所述倾角，估算所述移动设备相对于用户身体的位置。

说明书

相关申请案交叉申请

本申请要求于2012年11月9日递交的发明名称为“用于估算手机相对 头部的位置的方法”且作者为Jorge Fabrega Sanchez等的第13/673,835号美 国非临时专利申请案的在先申请优先权，其全部内容通过引用结合在本申请 中。

关于由联邦政府赞助研究或开发的声明

不适用。

参考缩微胶片附录

不适用。

背景技术

无线通信的进步使我们交流和获取信息的方式发生巨大变化，同时产生 了许多价格日趋合理、应用日渐广泛的无线通信设备。一些现代无线通信设 备，例如手机、个人数字助理(PDA)、无线路由器、手持平板和笔记本电 脑等，使用各种各样的输入/输出(I/O)组件和用户界面。事实上，越来越 多的I/O和传输功能(如全球卫星定位系统(GPS)、无线局域网(WLAN 或Wi-Fi)、蓝牙和蜂窝通信等)正逐渐集成到单一的便携式电子设备，如 智能手机。许多现代通信系统采用静态I/O和用户界面配置。

发明内容

在一个实施例中，本发明包括一种装置，包括处理器，用于基于至少一 个传感器的输出，估算无线通信设备相对于用户身体部位的位置，其中，所 述位置选自一组包括左侧位置，右侧位置和正面位置的群组；基于所述估算 的位置，配置至少一个无线通信设备设置。

在另一个实施例中，本发明包括一种移动设备，包括至少一个传感器、 天线子系统、耦合至所述天线子系统的收发子系统以及耦合至所述收发子系 统和所述传感器的处理器，所述处理器用于：确定所述移动设备的天线正在 使用中；从所述传感器获得所述移动设备的倾角；通过所述倾角，估算所述 移动设备相对于用户身体的位置。

在第三个实施例中，本发明包括一种优化设置无线通信设备的方法，包 括：对无线通信设备进行初始系统设置配置；确定无线通信设备正在使用 中；通过传感器的输出，估算无线通信设备相对于用户头部的位置；基于所 述估算的位置，重新配置无线通信设备设置。

以下结合附图和权利要求对上述以及其他特征做更清晰的详细描述。

附图说明

为了更透彻地理解本发明，现参阅结合附图和具体实施方式而描述的以 下简要说明，其中的相同参考标号表示相同部分。

图1为一个实施例的手持无线通信设备的正面透视图；

图2为一个实施例的无线通信设备的示意图；

图3描绘了在大致水平的方向的加速器的实施例；

图4描绘了在大致垂直的方向的加速器的实施例；

图5A描绘了在大致垂直位置的无线通信设备；

图5B描绘了在沿z轴旋转的位置的无线通信设备；

图6A描绘了在右侧正常使用位置的无线通信设备；

图6B描绘了在左侧正常使用位置的无线通信设备；

图7为一个实施例的估算手机相对头部的位置的方法流程图；

图8为一个实施例的估算手机相对头部的位置的方法的图解估算图；

图9A描绘了在右侧非典型使用位置的无线通信设备；

图9B描绘了在右侧非典型使用位置的无线通信设备；

图10描绘了在左侧正常使用位置的无线通信设备。

具体实施方式

首先应理解，尽管下文提供一项或多项实施例的说明性实施方案，但所 公开的系统和/或方法可使用任何数目的技术来实施，无论该技术是当前已 知还是现有的。本发明决不应限于下文所说明的说明性实施方案、附图和技 术，包括本文所说明并描述的示例性设计和实施方案，而是可在所附权利要 求书的范围以及其等效物的完整范围内修改。

本文公开的是一种为无线通信设备估算该设备相对头部的位置的系统和 方法。此处使用的短语“相对头部的”可以具有识别用户头部特定一侧的含 义，例如，该设备所在的左侧或者右侧。该系统和方法可以采用传感器技 术，确定无线通信设备的方向和/或周围环境因素，例如无线通信设备是否 位于用户头部的右侧或左侧。该系统和方法也可适应于现代移动无线通信设 备，这些设备具有各种屏幕尺寸和物理规格更加以数据中心，相应地可以基 于设备相对于用户身体和/或头部的位置，提供不同的操作特性。此处使用 的术语“数据”可以包括计算机可理解的通信和语音通讯，如语音电话呼 叫。一旦得知无线通信设备相对于用户身体部位的位置，可以对无线通信设 备进行配置获得想要的软件和/或硬件性能特性。

该系统和方法可以通过无线通信设备来实现，该设备用于传输和接收射 频(RF)信号。所述无线通信设备可以是手持设备，如手机。所述无线通 信设备可以配备有多轴(多维)输入系统，例如显示屏、键盘、触摸屏、加 速器、陀螺传感器、全球卫星定位系统(GPS)、麦克风和/或无线接口(如 Wi-Fi连接)。

本发明通过举例和不设限制的方式，在相对头部位置和手机的背景下， 讨论了各种估算无线通信设备相对于用户身体的位置的方法实施例。例如， 所述无线通信设备可以包括各种类型的手持或个人设备，例如便携式双向无 线收发信机(如对讲机)、手机、平板电脑、个人数字助理(PDAs)、口 述录音机、全球卫星定位系统、车库开门器、无线鼠标、无线键盘、无线计 算机配件、电视遥控器、无线遥控门锁钥匙和无绳电话。类似地，出于方便 采用借鉴了相对于“头部”的位置，任何身体部位，如手和脚等，都可以替 代作为所需的参考来源。本领域普通技术人员会认识到以任何其他类型的无 线通信设备和使用其他参考结构来实现本发明的方法均在本发明的保护范围 内。

图1为一个实施例的手持无线通信设备100的正面透视图。所述无线通 信设备100可以包括壳体101。所述壳体101可以是形成所述无线通信设备 100外部表面的外壳，并且可以包括沿所述无线通信设备100四周的多条棱 边102。棱边102可以包括底边104，两个侧边以及与所述底边104相对的 顶边。所述底边104可以包括导电排110。所述导电排110可以包括所述设 备天线的外部部分，该天线可以包括外部部分和内部部分。所述无线通信设 备100也可以包括位于一个外部表面如棱边102上的一个或多个I/O端口 112；前面板114上的一个或多个I/O孔径106以及所述设备的棱边102上的 一个或多个I/O孔径108。孔径106和108可以支持一个或多个扬声器或麦 克风(未示出)，可位于所述无线通信设备100的内部。所述前面板114可 以包括触摸屏面板，可选地，包括多个输入按键(如QWERTY键盘)。棱 边102上可有一个或多个输入按键(未示出)。

所述壳体101的形状可以随设计的不同而不同，例如不同的设备类型和 /或生产商。所述形状可以是任何三维形状，但是通常为矩形或长方体。在 一个实施例中，所述壳体101可以为圆角的大致矩形长方体形状。所述壳体 101的尺寸也可以不同。在一个实施例中，所述大致长方体形状可以具有约 10毫米的厚度(t)、约110毫米的长度(l)和约60毫米的宽度(w)。在 其他实施例中，所述壳体101的尺寸可以具有不同的取值，但是和上述具有 相同比例或不同比例。例如，与上述的t，l和w的尺寸相比，所述壳体101 的外形可以更长、更宽或者更厚。所述壳体101可以由各种材料制成，可以 包括塑料、玻璃纤维、橡胶和/或其他适用材料。对于便携式电子产品，高 强度玻璃、聚合物和/或可选轻质金属(如铝)可以用作所述壳体101的一 部分，以减小所述设备的整体重量。如果所述前面板114为触摸屏面板，则 可在壳体101内使用聚合物(如有机玻璃)或具有导电涂层的高强度玻璃。 一个或多个天线可位于棱边102周围，并可以由适合RF信号辐射的导电材 料(如金属材料)制成，下面将进行更详细描述。

图2示出了特定部件包括一个实施例的无线通信设备200，例如，图1 中的无线通信设备100。所述无线通信设备可以是无线电话，例如手机或智 能手机，或示例中的平板电脑。所述无线通信设备200包括如图2所示配置 的具有天线212和214的天线子系统210、收发子系统220、一个或多个传 感器230、处理单元240、处理器250、只读存储器(ROM)260、随机存取 存储器(RAM)270、辅助存储器280和I/O 290。

所述天线子系统210可以包括天线212和天线214，还可以包括用来在 天线212和214之间进行选择的开关(未示出)。天线212和214可以包括 任何类型的天线，可在接收模式将无线电波转化成电信号以及在发送模式将 电信号转化成无线电波，如图1中棱边102周围的天线。所述天线子系统 210可以包括一个天线或多个天线，并可以耦合至收发子系统220。在一些 实施例中，所述天线212和/或214可以，例如，在824至2690兆赫 (MHz)的范围内的一个或多个频率运行。然而，本发明公开的实施例并不 限于这些频率，也可以在其他频率运行。

所述收发子系统220可以是通过电信号向天线子系统210发送以及从天 线子系统210接收数字信息的系统。所述电信号可以集中在一个特定的射 频，例如1700MHz或2200MHz。所述收发子系统220可以包括用来从模 拟信号中提取数字数据的部件，例如用于传输的本地振荡器、调制器和信道 编码器，以及用于接收的本地振荡器、解调器和信道解码器。一些这些部件 可以通过所述收发子系统220中的基带处理器实现。

所述处理单元240可以用来接收收发子系统220、传感器230和I/O 290 的输入，并控制所述天线系统210的配置，如在天线212和214之间进行选 择。所述处理单元240可以是独立于基带处理器的单元，或者可以是基带处 理器自身。所述处理单元240可以包括处理器250(可被称作中央处理器 CPU)，与包括辅助存储器280、ROM 260和RAM 270的存储器设备通 信。处理器250可以实施一个或多个类似估算手机相对头部的位置的方法 700中的步骤。处理器250可作为一个或多个中央处理器(CPU)芯片实 现，或者可作为一个或多个专用集成电路(ASICs)和/或数字信号处理器 (DSPs)的一部分。所述处理器250可以访问ROM 260、RAM 270和/或辅 助存储器280(可以为无线通信设备存储手机相对头部的位置信息)，以基 于从n个传感器如传感器230接收的信息，确定想要执行的配置。

可以配置一个或多个传感器230，以确定所述无线通信设备200的方向 和/或环境。所述方向可以是相对垂直方向的倾斜或旋转，所述环境可以是 示例中的室内或室外环境。所述传感器230可以包括一个或多个加速器、磁 强计、陀螺仪、倾斜探测器、其他用来测量角度方位的适用传感器；接近传 感器；或上述的任意组合和排列。接近传感器为人熟知，包括光学、电容 式、超声波或其他接近传感器。下面将举例进一步描述传感器的细节。如图 2所示，所述传感器230和收发子系统220可以耦合至处理单元240。

图3示出了一个实施例的单轴加速器300的一个方向，例如该加速器可 以作为图2中的传感器230在无线通信设备200中实现。图4示出了一个实 施例的单轴加速器的第二方向。加速器是测量固有加速度的设备。加速器测 量的固有加速度未必是坐标加速度(即速度变化速率)。相反，该加速度可 以与加速器设备中的静止实验块所经历的重量现象相关。参见图3，加速器 300可以包括压着绝缘材料块320的平板310，所述绝缘材料块320可以夹 在另外两种材料330和340之间。图3和图4示出了重力(G)的方向。当 水平时，所述加速器300可以看作处于“+1G”水平方向(即，所述加速器 300的检测轴与重力方向一致)，和处于“0G”垂直方向(即，所述加速器 300的检测轴与重力方向垂直)。如果所述加速器300相对地球表面静止， 则图3中具有旋转角度θ的加速器300可以显示在横轴少于+1G、在纵轴超 过0G。所述旋转角度θ可以由Gn＝G*Cos(θ)计算出。当垂直时，所述加 速器300可以看作处于“0G”垂直方向(即，所述加速器300的检测轴与重 力方向垂直)，和处于“0G”水平方向(即，所述加速器300的检测轴与重 力方向一致)。如果所述加速器300相对地球表面静止，则图4中具有旋转 角度θ的加速器300可以显示在纵轴少于+1G、在横轴超过0G。所述旋转角 度θ可以由Gn＝G*Sin(θ)计算出。主要地，静止的单轴加速器测量地心引 力在特定轴上的投射。三轴加速器可以测量Gn在每个轴上的投射。如果已 知三个正交轴上的投射，可以确定设备的方向。

图5A描绘了相对于y轴处于垂直方向的无线通信设备500，通常可被 称作纵向模式。图5B描绘了绕z轴旋转的图5A的无线通信设备500，即相 对于图5A的y轴偏离θ度。所述无线通信设备500可以是图2的无线通信 设备200。在一个实施例中，所述无线通信设备500包括一个传感器，例如 图3的加速器300，用来检测单轴上角度方位的变化。在另一个实施例中， 所述无线通信设备500包括多个传感器，用于检测一个或多个轴上角度方位 的变化。

图6A描绘了无线通信设备600相对y轴以θ1角度接近头部602右侧。 图6A所示的无线通信设备可分别测量出X、Y和Z的G值为0.91、0.29和- 0.13。图6B描绘了无线通信设备600相对y轴以θ2角度接近头部602左 侧。图6B所示的无线通信设备可分别测量出X、Y和Z的G值为-0.91、- 0.42和-0.05。图6A和6B示出了无线通信设备600(如图5A和5B的无线 通信设备500)处于某个位置，使得如通过图1的孔径106可接近的无线通 信设备500上的扬声器(未示出)接近耳朵和如通过图1的孔径108可接近 的麦克风(未示出)接近嘴部。为便于参考和不设限制，图6A和6B所描 绘的位置(包括当用户头部处于大致垂直的方向时，所述无线通信设备600 接近用户头部并且沿着大致从用户耳朵到嘴部的这条中心线的一系列位 置)，此处可被称作正常使用位置。

图7为描绘一个实施例的估算手机相对头部的位置的方法方框图。方法 700可以从步骤702开始，确定无线通信设备(如图6A和6B的无线通信设 备600)是否正在使用中，例如语音电话呼叫。如果所述无线通信设备不在 使用中，则可以开启默认配置704，此处也被称作初始配置。例如，默认配 置704可以包括软件和/或硬件配置，适用于在某个装载位置携带所述无线 通信设备，如口袋、公文包或背包。又例如，默认配置704也可以包括软件 和/或硬件配置，适用于该设备正在使用中但未接近用户头部的情况。或 者，默认配置704可以指定软件和/或硬件配置，当无线通信设备未在使用 时，可以自动恢复到该配置。如果所述无线通信设备正在使用中，所述方法 700在步骤706可以验证所述无线通信设备接近用户头部。在一个实施例 中，该方法通过验证如图2的传感器230的接近传感器开启；触摸屏、 LCD、蓝牙耳机(HSP)和/或免提(HSP)关闭；扬声器功能未激活；和/ 或耳机没有物理连接至无线通信设备，验证所述无线通信设备在使用语音电 话呼叫，以及接近用户头部。如果步骤706确定所述无线通信设备不接近用 户头部，则可以启动默认配置704。如果步骤706确定所述无线通信设备接 近用户头部，在步骤708，可以使用一个或多个传感器，如图3的加速器 300，确定所述无线通信设备的二维或三维倾角。所述一个或多个传感器可 以用于连续测定或在触发条件下测定倾角，如确定所述无线通信设备在使用 中且接近用户头部。步骤710，可以求得所述测定的倾角的值，以确定所述 测定的倾角是否在预定范围内。在一个实施例中，可以根据图6A和6B测 量所述倾角。如果所述测定的倾角不在预定的范围内，则可以启动第一优化 配置712。例如，所述第一优化配置712可以与右侧正常使用位置相关。如 果所述测定的倾角在预定的范围内，则可以启动第二优化配置714。所述第 二优化配置714可以与左侧正常使用位置相关。在一个实施例中，在确定所 述倾角大小和选择第一优化配置712或第二优化配置714之前，可以配置或 设置第一优化配置712和第二优化配置714。在另一个实施例中，在确定所 述倾角大小后，所述设备可以配置和设置设备设置。

在一些实施例中，所述第一或第二优化配置712可以与默认配置704相 同。在一些实施例中，所述设备设置包括软件和/或硬件配置(如天线配置 和/或扬声器配置等)，适用于特定的位置，如左侧位置、右侧位置或正面 位置。例如，所述设备设置可以是扬声器的音量设置，默认设置可以与扬声 器的第一音量设置对应，所述第一优化设置可以同样与第一音量设置对应， 所述第二优化配置可以与第二音量设置对应。与对应位置相关的各种配置 (如第一优化配置或第二优化配置)的设备设置可以由设备自动实现，或者 通过用户输入或选择来实现。在又一实施例中，求得第二测定倾角的值，并 基于所述测量值选择第一、第二或默认配置。尽管图7仅描绘了两种优化配 置，本领域普通技术人员将理解，所述方法并不限于此，可以包括三种或更 多优化配置。例如，可以将所述正面位置看作第三优化配置。

作为一个实施例，所述第一优化配置712和所述第二优化配置714中的 至少一个可以包括I/O配置，适用于已识别的正常使用位置。在一个实施例 中，相比第二优化配置714，所述第一优化配置712将音频增益表调至更大 的音频输出设置，如果所述无线通信设备如此配置，例如会造成用户听力损 伤。在另一个实施例中，所述第一优化配置712采用靠近用户嘴部的第一麦 克风进行音频输入，采用远离用户嘴部的第二麦克风进行噪音消除监控和补 偿。在再一实施例中，正常使用位置可以使无线通信设备选择无线通信设备 相对两侧的两个相同天线其中之一，如图2的天线212和214，进行优化传 输，其中，第一天线对应右侧优化使用配置，第二天线对应左侧优化使用配 置。在又一实施例中，正常使用位置可以对应双手或正面正常使用编辑短信 位置，具有根据第三优化配置优化的天线应用。这种编辑短信的实施例可能 需要测量第二或第三轴的倾角大小，可以在驾驶时用于禁止编辑短信。例 如，如果无线通信设备还接收到无线通信设备在运动的车内的指示，如GPS 信号和速度感应信号等，可以禁止编辑短信功能。对于本领域的技术人员， 各种其他软件和/或硬件配置将更显而易见。

图8描绘了示例的右/左侧估算图800。图800可以具有说明作用，例如 解释图7的步骤710中基于加速器输出确定无线通信设备802的倾角。所述 无线通信设备802可以是图6A和6B的无线通信设备600。第一个坐标值为 正数可以表示所述无线通信设备802面向右侧正常使用位置。第一个坐标值 负数可以表示所述无线通信设备802面向左侧正常使用位置。

图9A和9B描绘了当为进入特定软件和/或硬件优化配置(如图7的优 化配置712和714)为坐标赋值确定具体参数时(如估算图800的值)，可 能考虑到的非典型使用情况。图9A描绘了无线通信设备900相对y轴以θ1 角度接近头部902右侧。图9A所示的无线通信设备可准确地测量出与右侧 正常使用位置相关的X、Y、Z的值和总G值分别为0.38、1.00、-0.07和 1.07。图9B描绘了无线通信设备900相对y轴以θ2角度接近头部902右 侧。图9B所示的无线通信设备可误测出与左侧正常使用位置相关的X、 Y、Z的值和总G值分别为-0.33、-0.83、0.18和0.91。在一些实施例中，非 典型使用情况认为是可接受的错误，不用特殊协议、方法、机制或程序去调 整此类情况。在其他实施例中，非典型使用情况认为是由于误差范围导致 的，如大约±5°至±45°偏离垂直方向的区域，其中，可以认为所述无线通信 设备处于与使用位置相反的相对头部的位置，该使用位置是半侧估算图的另 一半。在其他实施例中，非典型使用情况认为是由于记录之前读数、将当前 测量结果与之前读数相比，以及在某些情况下禁止正常使用位置之间转换导 致的，例如禁止180°转换。对本领域的技术人员，其他可解释非典型情况的 方法将显而易见。

在其他实施例中，出于统计分析的目的，手机相对头部的位置存储在本 地或第三方存储器。在一些实施例中，出于软件和/或硬件设计的目的，第 三方将采用统计分析。在其他实施例中，无线通信设备采用统计分析，在本 地创建更准确或定制化的使用参数，以确定正常和非典型使用位置。

图10描绘了无线通信设备1000相对y轴以θ1角度、相对x轴以θ2角 度以及相对z轴以θ3角度接近头部1002左侧。通过采用一个或多个传感 器，如图2的传感器230，包括但不限于多个加速器，此处描述的方法的实 施例可以说明三维方向。在一些实例中，三维绘图可能有益于增加估算手机 相对头部的位置的方法的准确性或功能性。在其他实例中，硬件、软件、操 作、业务或环境约束因素可能导致仅一个轴的测量结果可取。

本发明公开了至少一项实施例，而且所属领域的一般技术人员对实施例 和/或实施例的特征做出的变化、组合和/或修改均在本发明的范围内。通过 组合、整合和/或忽略各项实施例的特征而得到的替代性实施例也在本发明 的范围内。在明确说明数字范围或限制的情况下，此类表达范围或限制应被 理解成包括在明确说明的范围或限制内具有相同大小的迭代范围或限制(例 如，从约为1到约为10包括2、3、4等；大于0.10包括0.11、0.12、0.13 等)。例如，每当公开具有下限Rl和上限Ru的数值范围时，具体是公开落 入所述范围内的任何数字。具体而言，在所述范围内的以下数字是明确公开 的：R＝R1+k*(Ru–R1)，其中k为从1％到100％范围内以1％递增的变 量，即，k为1％、2％、3％、4％、5％……50％、51％、52％……95％、 96％、97％、98％、99％或100％。此外，由上文所定义的两个数字R定义的 任何数字范围也是明确公开的。除非另有说明，否则术语“约”是指随后数 字的±10％。相对于权利要求的任一元素使用术语“选择性地”意味着所述 元素是需要的，或者所述元素是不需要的，两种替代方案均在所述权利要求 的范围内。使用如“包括”、“包含”和“具有”等较广术语应被理解为提 供对如“由……组成”、“基本上由……组成”以及“大体上由……组成” 等较窄术语的支持。因此，保护范围不受上文所陈述的说明限制，而是由所 附权利要求书界定，所述范围包含所附权利要求书的标的物的所有等效物。 每一和每条权利要求作为进一步揭示内容并入说明书中，且所附权利要求书 是本发明的实施例。对所述揭示内容中的参考进行的论述并非承认其为现有 技术，尤其是具有在本申请案的在先申请优先权日期之后的公开日期的任何 参考。本发明中所引用的所有专利、专利申请案和公开案的揭示内容特此以 引用的方式并入本文本中，其提供补充本发明的示例性、程序性或其他细 节。

虽然本发明中已提供若干实施例，但应理解，在不脱离本发明的精神或 范围的情况下，本发明所公开的系统和方法可以以许多其他特定形式来体 现。本发明的实例应被视为说明性而非限制性的，且本发明并不限于本文本 所给出的细节。例如，各种元件或部件可以在另一系统中组合或合并，或者 某些特征可以省略或不实施。

此外，在不脱离本发明的范围的情况下，各种实施例中描述和说明为离 散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其他系统、模块、技术或方法 进行组合或合并。展示或论述为彼此耦合或直接耦合或通信的其他项也可以 采用电方式、机械方式或其他方式通过某一接口、设备或中间部件间接地耦 合或通信。其他变化、替代和改变的示例可以由本领域的技术人员在不脱离 本文精神和所公开的范围的情况下确定。