用于使用可穿戴活动监测器进行跑步跟踪的系统和方法.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201680056334.8 (22)申请日 2016.09.30 (30)优先权数据 62/236,438 2015.10.02 US (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2018.03.27 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/US2016/055013 2016.09.30 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2017/059368 EN 2017.04.06 (71)申请人 路摩健形公司 地址 美国加利福尼亚州 (72)发明人 张安桌 王忠徹 安德里亚斯马丁豪恩

2、施泰因 丹尼斯威廉博姆 (74)专利代理机构 北京派特恩知识产权代理有 限公司 11270 代理人 康艳青 姚开丽 (51)Int.Cl. A63F 13/816(2006.01) G06F 11/30(2006.01) A63F 13/212(2006.01) (54)发明名称 用于使用可穿戴活动监测器进行跑步跟踪 的系统和方法 (57)摘要 一种用于跟踪跑步活动的系统和方法， 所述 系统包括： 活动监测器设备， 所述活动监测器设 备具有惯性测量系统、 通信模块、 处理器、 外壳和 电接口， 所述处理器被配置成根据从所述惯性测 量系统收集的运动学数据来生成一组生物力学 信号的， 所述外壳在内

3、部包含所述惯性测量系 统、 所述通信模块和所述处理器， 并且所述电接 口暴露在所述外壳的外侧上； 以及用户应用， 所 述用户应用可在不同于所述活动监测器设备的 第二计算设备上操作； 其中， 生物力学信号的传 送和生成可在许多模式下操作。 权利要求书2页 说明书22页 附图19页 CN 108348813 A 2018.07.31 CN 108348813 A 1.一种用于跟踪跑步活动的系统， 所述系统包括： 活动监测器设备， 所述活动监测器设备包括： 惯性测量系统， 通信模块， 处理器， 所述处理器被配置成根据从所述惯性测量系统收集的运动学数据来生成一 组生物力学信号， 以及 外壳， 所述外壳

4、在内部包含所述惯性测量、 所述通信模块、 和所述处理器； 用户应用， 所述用户应用可在不同于所述活动监测器设备的第二计算设备上操作； 并且 其中， 所述活动监测器设备的所述通信模块被配置成将所述组生物力学信号传送到 所述用户应用。 2.如权利要求1所述的系统， 其中， 所述组生物力学信号包括节奏、 竖直振荡、 制动、 骨 盆下降和骨盆旋转的生物力学信号。 3.如权利要求2所述的系统， 其中， 所述组生物力学信号包括左右检测和地面接触时间 的生物力学信号。 4.如权利要求1所述的系统， 其中， 所述组生物力学信号中的生物力学信号的值映射到 步伐段的窗口。 5.如权利要求1所述的系统， 其中， 当

5、所述生物力学信号满足一致性条件或表现条件 时， 所述处理器进入动态监测模式； 其中， 当处于所述动态监测模式下时， 所述处理器被配 置成在一段时间内进入休息模式、 在第二时间段内收集生物力学信号、 并且判定动态监测 模式是否应当继续。 6.如权利要求1所述的系统， 其中， 所述处理器被配置成以等待状态模式下进行操作并 且响应于激活信号而转变到跟踪模式。 7.如权利要求1所述的系统， 其中， 所述激活信号是检测到的活动状态。 8.如权利要求1所述的系统， 其中， 所述活动监测器系统包括校准模式， 所述校准模式 被配置成校准俯仰和侧倾定向。 9.如权利要求8所述的系统， 其中， 当所述活动监测设备

6、附连到用户时， 所述活动监测 设备的所述外壳将前后定向偏置为两种可能性中的一种。 10.如权利要求1所述的系统， 进一步包括远程数据平台， 所述远程数据平台被配置成 托管从所述用户应用传送的生物力学信号数据， 并且进一步被配置成管理从附加用户的多 个设备传送的生物力学信号数据。 11.如权利要求1所述的系统， 所述活动监测器设备进一步包括电接口， 所述电接口包 括暴露在所述外壳的外部形式上的至少两个接触垫。 12.如权利要求11所述的系统， 其中， 所述电接口是所述活动监测器设备的输入， 并且 所述活动监测器设备被配置成响应于通过所述电接口检测到的输入信号而更改至少一个 进程。 13.如权利要

7、求11所述的系统， 其中， 所述外部形式包括第一表面和第二表面； 其中， 所 述第二表面在与所述第一表面的侧相对的侧上； 其中， 所述接触垫中的第一接触垫暴露在 所述第一表面上， 并且所述接触垫中的第二接触垫暴露在所述第二表面上； 并且其中， 所述 权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 108348813 A 2 外部形式被配置成在将所述电接口电耦合到外部设备时促进将所述活动监测器设备定向 成所述第一表面或所述第二表面处于前向主导定向。 14.一种用于跟踪跑步活动的方法， 所述方法包括： 在等待状态下操作活动监测器系统； 接收激活信号并将所述活动监测器系统转变到跟踪模式； 在所述活动监测器

8、系统的所述跟踪模式下， 从所述活动监测器系统的惯性测量单元 收集运动学数据并生成一组生物力学信号； 将所述生物力学信号的至少一部分无线地传送到第二计算设备上的用户应用； 并且 生成报告。 15.如权利要求14所述的方法， 包括： 检测通信信号强度并且增强所述活动监测器设备 的传输强度。 16.如权利要求14所述的方法， 其中， 生成所述组生物力学信号包括： 以中间间隔动态 地生成所述组生物力学信号。 17.如权利要求14所述的方法， 进一步包括： 当所述生物力学信号满足一致性条件或表 现条件时进入动态监测模式； 当处于所述动态监测模式下时， 在一段时间内进入休息模式， 在第二时间段内生成更新的

9、生物力学信号并基于所述更新的生物力学信号评估所述一致 性条件和表现条件， 并且判定所述动态监测模式是否应当继续。 18.如权利要求14所述的方法， 其中， 所述组生物力学信号至少包括节奏、 骨盆倾斜、 竖 直振荡、 制动、 骨盆下降、 骨盆旋转、 和地面接触时间的生物力学信号。 19.如权利要求18所述的方法， 其中， 所述组生物力学信号包括左右检测和地面接触时 间的生物力学信号。 权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 108348813 A 3 用于使用可穿戴活动监测器进行跑步跟踪的系统和方法 0001 相关申请的交叉引用 0002 本申请要求2015年10月2日提交的美国临时申请号62

10、/236,438的权益， 其通过引 用以其全部内容结合在此。 技术领域 0003 本发明总体上涉及活动跟踪领域、 并且更具体地涉及一种用于使用可穿戴活动监 测器跟踪跑步的新且有用的系统和方法。 背景技术 0004 近年来， 众多健身监测应用和设备已被引入公众。 这些设备中的很多用作基本的 计步器。 其他设备以通用方式表征活动， 从而以抽象方式量化活动。 然而， 这些工具无法提 供对参与者的特定表现度量的洞察。 另外， 这样的设备在活动期间通常可能穿戴或使用起 来不舒适。 因此， 在活动跟踪领域需要创建一种用于使用可穿戴活动监测器来跟踪跑步的 新且有用的系统和方法。 本发明提供了这样一种新且有用

11、的系统和方法。 附图说明 0005 图1是优选实施例的系统的示意性表示； 0006 图2是优选实施例的用于使用活动监测器和应用的系统的示意性表示； 0007 图3是活动监测器设备的示意性表示； 0008 图4是活动监测器设备的非刚性耦合的示意性表示； 0009 图5是活动监测器设备的外部形式的变型的示意性表示； 0010 图6是服装电接口的变型的示意性表示； 0011 图7是夹子附件的示意性表示； 0012 图8A至图8D是在报告模式下的用户应用的变型的截屏表示； 0013 图9是优选实施例的用于使用活动监测器和应用的方法的流程图表示； 0014 图10是优选实施例的用于使用活动监测器和应用的

12、方法的变型的流程图表示； 0015 图11是用于动态通信的变型的方法的流程图表示； 0016 图12是改变信号强度的示意性表示； 0017 图13是增加生物力学信号处理分辨率的示意性表示； 0018 图14是优选实施例的方法的流程图表示； 0019 图15是针对跑步的类似部分递送辅导建议的序列的示意性表示； 0020 图16是示例性生物力学信号优先化的示意性表示； 0021 图17是具有表现考虑的示例性生物力学信号优先化的示意性表示； 0022 图18是使用用户输入的示例性生物力学信号优先化的示意性表示； 0023 图19是定向校准的示意性表示； 以及 0024 图20是活动监测器设备的可能偏

13、置定向的示意性表示。 说 明 书 1/22 页 4 CN 108348813 A 4 具体实施方式 0025 以下对本发明实施例的描述并非旨在将本发明限制于这些实施例， 而是使本领域 技术人员能够制造和使用本发明。 0026 1.概述 0027 如图1所示， 优选实施例的系统和方法可以包括可穿戴活动监测器设备和计算平 台。 计算平台可以包括可在辅助设备上操作的用户应用、 跑步生物力学逻辑模型、 以及云平 台。 可穿戴活动监测器可以与服装、 控制器、 或任何合适的设备电接口连接。 优选实施例的 所述系统和方法用于通过可穿戴活动监测器设备来提供改善的跑步体验。 0028 作为另一个可能的益处， 所

14、述系统和方法可以实现对跑步活动的改善的检测和分 析。 所述系统和方法可以检测并分析参与者跑步的生物力学特性。 优选地在活动监测器设 备上生成基于感测到的移动而生成的生物力学信号。 生物力学信号优选地将参与者(例如， 活动监测器设备的用户)的某个动作的基于生物力学的特性参数化。 更具体地， 生物力学信 号量化在任务期间出现一次或重复出现的运动的至少一个方面， 比如与参与者所进行的步 伐相关的生物力学特性。 通过围绕跑步的生物力学特性建立知识， 所述系统和方法优选地 提供了在活动期间生成用户反馈并递送用户反馈的独特方式。 所述系统和方法可以用于递 送关于改善表现的特定指示。 0029 作为另一个可

15、能的益处， 所述系统和方法可以解决活动监测器的可穿戴性， 比如 电子组件在服装中的集成以及增强型服装与感测系统接口连接的方式促进更舒适的可穿 戴技术。 类似地， 可以将所述系统和方法应用于增强活动监测器设备的操作以提高性能。 可 以应用生物力学特性的检测、 活动监测器设备的电力和通信能力、 和/或跨越一个或多个参 与者的历史分析来改变收集、 存储、 和/或传送数据的方式。 这种进步可以实现更紧凑和/或 可负担得起的设计和/或改善的数据质量。 0030 所述系统和方法可以用于监测和增强跑步者的跑步体验。 在一些实现中， 所述系 统和方法涉及由用户从用户应用控制的活动监测器设备。 在其他实现中，

16、所述系统和方法 可以与增强型服装或其他用户输入设备接口连接， 并且用户可以替代地或另外使用所提供 的输入来控制活动监测器设备。 作为示例性使用情况， 跑步者将优选地首先选择一条增强 型跑步短裤或裤子(即， 增强型服装)以穿着。 通常， 增强型服装可以在服装内配备有一个或 多个传感器， 所述传感器可以感测并确定与用户(例如)跑步时的移动相关的参数。 由传感 器检测到的参数可以提供给反馈元件， 所述反馈元件用于向穿戴者提供关于跑步以及穿戴 者在跑步期间的运动的反馈。 在一些情况下， 反馈元件也可以被集成到服装中。 0031 然后跑步者将可穿戴活动监测器连接到增强型服装。 优选地通过将活动监测器设

17、备插入腰带口袋或套中来形成增强型服装的电组件与活动监测器设备的电组件之间的导 电连接。 增强型服装和活动监测器中的电连接器的相应设计可以在活动监测器插入口袋时 促进一致的电连接。 通过所述电连接接收到的信号的算法分析可以用于解决所述电连接中 的干扰。 活动监测器另外将能够通信访问用户应用， 并且用户应用另外将能够与远程的网 络可访问云系统进行通信。 用户应用和/或网络可访问云系统可以用于利用云系统来应用 对参与者和可选的多个参与者的历史分析。 然后， 跑步者可以使用增强型服装的接口或连 接的用户应用的接口来跟踪表现并接收用户反馈。 优选地， 活动监测器在腰带中的定位可 说 明 书 2/22 页

18、 5 CN 108348813 A 5 以使得能够收集一组全面的生物力学信号， 其反映跑步者在跑步时如何移动的生物力学特 性。 跑步生物力学逻辑模型可以在应用内操作， 以指导如何提供用户反馈。 跑步生物力学逻 辑模型可以考虑从检测到的生物力学信号中解释的各个方面。 0032 2.用于使用活动监测器和应用的系统和方法 0033 如图2所示， 第一系统可以包括可穿戴活动监测器设备100、 用户应用200、 以及可 选的云托管数据平台300。 所述系统优选地用于提供用于活动跟踪和用户反馈的元件。 更具 体地， 所述系统可以用于通过使用可穿戴设备来提供进展跟踪、 教学指导、 和伤害预防警 告。 所述系

19、统和方法优选应用于跑步、 慢跑、 和/或行走领域。 在一个实现中， 所述系统可以 与增强型服装和生物力学跑步逻辑模型组合以补充所述系统的能力。 在另一个实现中， 所 述系统可以在不与增强型服装集成的情况下使用活动监测器设备100可以独立使用或与 用户应用200和/或云托管数据平台300组合使用。 所述系统还可以专门针对马拉松跑步、 短 跑、 康复、 运动障碍、 以及其他更具体的运动使用情况。 所述系统和方法可以替代地应用于 其他活动， 比如骑自行车、 划船、 游泳、 打高尔夫球、 举重、 健美操、 健身训练、 医学应用(例 如， 远程监测、 跌倒检测、 康复等)、 人体工程学监测(例如， 监测

20、建筑工人、 工业仓库工人)、 或任何合适的使用领域。 本文中， 主要针对跑步或慢跑使用情况对所述系统和方法进行描 述， 但是这种实施例可以替代地针对任何合适的使用情况进行定制。 活动监测器设备100可 以提供用于跟踪活动并连接到用电组件(比如传感器和反馈元件)增强的服装的机构。 用户 应用200可以提供处理能力、 增强的用户界面元素、 用于改善生物力学移动模式的可操作的 反馈、 和/或到云服务(如云平台)的连接。 0034 如图3所示， 活动监测器设备100优选地包括惯性测量系统110、 外壳120、 通信模块 130、 和服装电子接口140。 活动监测器设备100另外可以包括用于支持计算操作

21、的任何合适 的组件(比如处理器、 RAM、 闪存)、 用户输入元件(例如， 按钮、 开关、 电容传感器、 触摸屏等)、 用户输出元件(例如， 状态指示灯、 图形显示器、 扬声器、 音频插孔、 振动电机等)、 通信组件 (例如， 蓝牙LE、 Zigbee、 NFC、 Wi-Fi等)、 和/或其他合适的组件。 0035 优选地， 活动监测器设备100是专用活动监测器设备100。 替代地， 活动监测器设备 100可以是多功能设备， 比如智能手表、 智能电话、 或任何合适的个人计算设备。 活动监测器 设备100可以被配置成独立的设备而不需要或依靠其他计算设备。 当与远程计算设备(比如 用户应用200和

22、/或数据平台300)组合使用时， 活动监测器设备100可以替代地依靠或提供 增强的特征。 0036 活动监测器的惯性测量系统110用于测量活动的多个运动学特性。 惯性测量系统 110优选地包括至少一个惯性测量单元(IMU)。 IMU可以包括至少一个加速度计、 陀螺仪、 或 其他合适的惯性传感器。 惯性测量单元优选地包括经对准以检测沿着三条垂直轴线的运动 学特性的一组传感器。 在一个变型中， 惯性测量单元是包括3轴陀螺仪、 3轴加速度计、 和3轴 磁力计的9轴运动跟踪设备。 惯性测量系统110另外可以包括集成处理器， 所述集成处理器 以硬件提供传感器融合， 所述传感器融合有效地提供由重力引起的加

23、速度与由传感器上的 速度变化引起的加速度的分离。 设备上传感器融合可以提供其他合适的传感器便利或传感 器数据处理。 替代地， 可以组合多个不同的传感器来提供一组运动学测量值。 活动监测器设 备100另外可以包括其他传感器， 比如高度计、 GPS、 磁力计、 或任何合适的传感器。 0037 活动监测器设备100优选地利用惯性测量系统110来检测一组生物力学信号。 说 明 书 3/22 页 6 CN 108348813 A 6 0038 生物力学信号优选地将用户的某个动作的基于生物力学的特性参数化。 更具体 地， 生物力学信号量化在活动期间出现一次或重复出现的运动的至少一个方面。 例如， 在行 走

24、或跑步的情况下， 参与者如何进行每个步伐可以被分解成多个生物力学信号。 在优选实 现中， 所述系统和方法优选地以一组生物力学信号进行操作， 所述生物力学信号可以包括 节奏、 地面接触时间、 制动、 骨盆旋转、 骨盆倾斜、 骨盆下降、 骨盆的竖直振荡、 前向振荡、 骨 盆的前向速度特性、 步伐持续时间、 步幅长度、 步伐冲击、 脚内旋、 脚接触角、 脚冲击、 身体负 荷率、 脚抬升、 运动路径、 以及其他基于跑步步幅的信号。 0039 节奏可以被表征为参与者的步伐率。 0040 地面接触时间是在步伐期间脚与地面接触多长时间的度量。 地面接触时间可以是 持续时间、 地面接触与步伐持续时间相比的百分

25、比或比率、 右和左地面接触时间的比较、 或 任何合适的表征。 0041 制动或前向步伐内速度是在地面接触上发生的运动的方向上的减速的变化。 在一 个变型中， 制动被表征为步伐内的最小速度与最大速度之间的差、 或者最小速度与步伐内 的平均速度之间的差。 替代地， 制动可以被表征为最小速度点与最大和最小速度之间的平 均差之间的差。 步伐冲击信号可以是与接触地面的脚的动态有关的时间和/或特性的表征。 0042 可以用多个不同的生物力学信号表示骨盆动态， 包括骨盆旋转、 骨盆倾斜、 和骨盆 下降。 骨盆旋转(即， 偏转)可以表征横向平面中的旋转(即， 围绕竖直轴线的旋转)。 骨盆倾 斜(即， 俯仰)可

26、以被表征为矢状平面中的旋转(即， 围绕横向轴线的旋转)。 骨盆下降(即， 侧 倾)可以被表征为冠状平面中的旋转(即， 围绕前后轴线的旋转)。 0043 骨盆的竖直振荡是步伐期间的向上和向下反弹(例如， 步伐的反弹)的表征。 0044 骨盆的前向速度特性或前向振荡可以是表征步伐或步幅上的距离的振荡、 速度、 最大速度、 最小速度、 平均速度、 或骨盆的前向运动学特性中的任何合适特性的一个或多个 信号。 0045 步伐持续时间可以是进行一个步伐的时间量。 可以类似地使用步幅持续时间， 其 中步幅包括两个连续步伐。 0046 脚内旋可以是在步幅期间或步幅的某个点脚的角度的表征。 类似地， 脚接触角可

27、 以是脚在地面接触上的旋转量。 脚冲击是在地面接触期间发生的所经历的向上减速。 身体 负荷率可以用于分类脚跟着地者、 中桥和前掌着地者。 脚抬升可以是每只脚的竖直位移。 运 动路径可以是跑步者的身体的至少一个点在时间地图上的位置。 优选相对于运动员来测量 所述位置。 可以在一维、 二维、 或三维中测量所述位置。 作为特征， 可以通过不同参数来表征 运动路径， 比如一致性、 各个方向上的运动范围、 以及其他合适的特性。 在另一变型中， 可以 基于其形状来比较运动路径。 0047 另外， 生物力学信号可以包括左/右检测， 其可以被应用于根据当前步幅侧对生物 力学信号进一步分类或分割。 骨盆被用作优

28、选的参考点。 骨盆与下肢移动有很强的相关性， 并且可以与上身移动(比如头部的转动和手臂的摆动)更加分离。 活动监测器设备100的感 测点优选居中地位于身体的主体部分中的中央平面附近。 可以使用额外感测点或替代感测 点。 在一个变型中， 可以根据活动对感测点的位置和/或数量进行调整。 可以通过增加惯性 测量系统110的数量和/或活动监测器设备100的数量来增加感测点的数量。 在一个变型中， 可以使用多个活动监测器设备来增强对所述组生物力学信号的检测。 在另一变型中， 可以 说 明 书 4/22 页 7 CN 108348813 A 7 使用第一活动监测器设备来检测第一组生物力学信号， 并且可以使

29、用第二活动监测器设备 来检测第二组生物力学信号； 并且第一组和第二组生物力学信号是不同的组。 多个活动监 测设备100优选无线通信并协作以生成一组生物力学信号。 替代地， 有线或无线惯性测量系 统可以将运动学数据传送到主要活动监测器设备以进行处理。 0048 外壳120主要用作组件的结构容器。 外壳120可以在内部包含惯性测量系统110、 通 信模块130、 和其他计算元件。 外壳120可以由任何合适的材料制成， 比如金属、 塑料、 或复合 材料。 外壳120另外可以包括有机材料或由其制成， 比如木材和/或皮革。 外壳120可以被密 封以允许活动监测器被清洗、 在游泳时使用、 和/或暴露于湿气

30、(例如， 汗液)。 因此， 外壳120 可以在任何水进入点包括水封。 0049 外壳120可以是单个部件、 但是优选是一组紧固在一起的部件。 外壳120可以具有 一组端口或电接口。 第一电接口可以是服装电接口140， 其使得活动监测器设备100能够与 可以配备有传感器和/或反馈元件的增强型服装交互。 其他可能的电接口可以包括充电端 口， 比如可以用于充电和/或数据传送的微型USB连接器。 活动监测器设备100优选地包括用 于给组件供电的内部可再充电电池。 在一个变型中， 外壳120包括机械耦合到电连接器以提 供水密封的可移除密封盖。 可拆卸密封盖可以使用闩锁、 磁体、 摩擦、 或其他合适的机构

31、固 定到位。 沿着电连接器的密封件优选地建立防水密封。 在又一变型中， 设备可以通过服装电 接口140充电。 活动监测器可以替代地通过无线充电来充电、 依靠电池来操作、 或通过任何 合适的机制获得电力。 在无线充电变型中， 活动监测器设备100可以通过与充电站无线耦合 来无线充电。 0050 外壳120可以具有外部形式和内部形式。 内部形式(即， 外壳结构的内部部分)可以 限定任何合适的空腔或模制件以保持各种组件。 外部形式(即， 外壳结构的外部部分)可以 用于促进与一种或多种类型的接口的机械耦合。 活动监测器设备将机械地(和电)耦合到的 一个优选接口是通过服装电接口140的增强型服装的电连接

32、器的接口。 0051 在一个实现中， 外部形式可以促进非刚性机械耦合， 其用于使活动监测器和相应 的增强型服装更 “可穿戴” 。 优选地， 不需要将刚性机械组件构建到增强型服装中以使得活 动监测器设备100能够 “夹入” 。 非刚性机械耦合可以使得用户能够简单地将活动监测器设 备100滑入口袋中， 并且当在口袋中时， 口袋的限定空腔和服装中的弹性元件迫使活动监测 器设备100处于稳定状态位置。 这避免了服装中的不舒适的结构、 但是另外使得能够通过更 传统的服装制造工艺(比如提供小口袋)来制造增强型服装。 0052 非刚性机械耦合通常会导致活动监测器设备100在插入到增强型服装的口袋中时 的定向

33、变化。 活动监测器设备100优选地包括用于以计算方式校准和补偿不同活动会话之 间和/或活动期间的定向变化的过程。 更具体地， 活动监测器设备可以包括用于解决竖直或 水平对准并检测前后轴线的配置。 另外或替代地， 用户应用200可以提供手动控件以便于校 准活动监测器设备100的定向。 另外可以通过促进至少沿着一个轴线的偏置定向的外部形 式来补充经配置的定向补偿。 0053 在非刚性机械耦合变型中， 外部形式优选地被配置成当耦合服装接口140时促进 在两个位置前向位置或后向位置中的一个中的定向。 这两个位置可以包括活动监测器设 备的第一表面处于前向主导定向的位置和活动监测器设备的第二表面处于前向主

34、导定向 的位置。 这里， 前向主导定向描述了两个表面中的一个在用户的前向方向上更偏置的定向。 说 明 书 5/22 页 8 CN 108348813 A 8 这两个位置优选地物理地定向围绕活动监测器设备100的横向平面的偏转或旋转。 活动监 测器设备100的定向可以相对于设备的侧倾(围绕冠状平面的旋转)和俯仰(围绕矢状平面 的旋转)在一定范围的位置中定向。 可以使活动监测器设备100在一个或多个可能的位置中 偏置俯仰和偏转定向。 外部形式优选是基本平坦的形式并且包括两个相对的外部表面。 外 部形式可以是硬币形、 卵石形、 卡片形、 或具有两个面的任何合适形式。 外表面优选具有轻 微的圆顶形状。

35、 圆顶形状可以促进将压缩力集中在圆顶形式顶部。 接触垫优选地位于圆顶 的顶部， 使得所述形状可以促进增强的导电接触。 接触垫优选是导电材料的板或区域， 另一 导电元件可在其上接触以建立导电耦合。 接触垫优选是固体金属垫， 但可以替代地被制成 柔性的或由任何合适的导电材料制成。 两个相对的表面优选利用施加的相反的力来促进两 个稳定状态静止定向， 其中所述相反的力在稳定状态下垂直于所述两个表面中的任一个的 限定平面。 弹性腰带或任何合适的紧身服装可以提供这种相反的力。 换句话说， 当口袋的壁 施加压缩力时， 监测器将可能平放在口袋中， 其中任何一个表面或另一个表面朝外， 如图4 所示。 优选仍针对

36、前后轴线执行来自惯性测量系统110的运动学数据的算法定向校准以解 决可能由于奇怪地定位腰带或者传感器具有轻微倾斜而引起的小角度差。 两个相对的外表 面可以是弯曲的， 但可以替代地是平坦的或具有任何合适的形式。 0054 在其他变型中， 活动监测器设备100的形式可以是非圆形的并且可以是长方形的， 如图5所示。 同时， 用于活动监测器设备100的保持器或容器可以具有相称的尺寸以在活动 监测器设备100插入口袋或插入到夹子附件中时进一步限制其定向。 因此， 可以以类似于偏 转的方式将侧倾和/或俯仰偏置到特定定向。 在一个变型中， 当活动监测器设备100被附连 到容器(比如保持器)时， 其优选地存在

37、四个偏置位置。 如图20的位置1、 2、 5、 和6所示， 沿着 腰带的长口袋可以促进横向定向。 如图20的位置3、 4、 7、 和8所示， 附接夹可以促进竖直定 向。 当可以使用服装或附接夹时， 那么活动监测器设备可以存在八个偏置定向。 0055 通信模块140用于与外部计算资源进行通信。 外部计算资源优选是可在个人计算 设备或任何合适的计算设备上操作的用户应用200。 所述计算设备优选不同于活动监测器 设备100。 通信模块140优选是近场通信模块(比如蓝牙LE模块)， 但是可以使用任何合适的 通信介质。 通信模块140可以是短波无线电通信模块(比如蓝牙模块)， 其中用户应用200和 活动

38、监测器设备100通过蓝牙低能量进行通信。 替代地， 通信模块140可以管理到远程服务 器的互联网、 电话、 或其他合适的数据通信连接。 远程服务器可以是云托管数据平台300的 一部分。 0056 活动监测器设备100优选地传送与参与者的运动学活动有关的数据。 优选地， 来自 IMU的运动学活动数据被转换成生物力学信号数据并作为生物力学信号传送到用户应用 200。 所收集的生物力学信号优选是作为参与者的移动的经处理分析的运动学数据的更加 压缩的表示。 可以响应于与增强型服装的交互或者用户应用200上的交互而传送额外的数 据或消息。 例如， 当用户从增强型服装上的按钮发送激活信号时， 活动监测器设

39、备100可以 将这些信息转发到用户应用200。 0057 作为一个额外选项， 活动监测器设备100可以包括动态通信模式。 当活动监测器设 备与个人计算设备(比如智能电话)组合使用时， 动态通信模式可以用于解决通信可靠性、 数据分辨率、 和/或电池寿命。 动态通信模式可以提供许多益处。 作为第一个可能的益处， 活 动监测器设备可以通过更有效地操作而变得更小和/或更便宜。 例如， 当活动监测器设备可 说 明 书 6/22 页 9 CN 108348813 A 9 以在正常操作条件下提供高水平的性能时， 可以使用更小的电池。 作为另一个可能的益处， 动态通信模式可以使得所述系统能够应用于各种各样的使

40、用情况。 高速短跑运动员可以将 该设备用于特定比赛(例如， 100米短跑)的每步数据或者甚至是步内数据。 超级马拉松运动 员可以类似地使用所述设备， 其中活动监测器设备需要在极端条件下和长时间(例如， 24小 时或更长时间)内操作。 0058 在动态通信模式下， 个人计算设备与活动监测器设备100的通信模块130之间的通 信信号可以根据各种条件而变化， 比如跑步环境(例如， 更开放的空间具有信号可以从其反 射的较少物体)、 参与者比例(例如， 当个人计算设备位于活动监测器设备的相反侧时， 身体 可以阻挡通信信号)、 和/或其他因素。 用户应用200可以被配置成监测活动监测器设备100 的通信信

41、号强度并且引导通信信号改变。 活动监测器设备100优选地从用户应用200接收引 导并且可以增强通信特性。 在第一变型中， 可以改变通信信号强度。 例如， 如果发现信号弱， 则广播信号可以由活动监测器设备加强。 类似地， 如果检测到信号完全在需要的信号强度 内， 则活动监测器设备100可以降低或调节信号强度， 这可以有助于节省电池寿命。 在第二 变型中， 可以改变通信频率。 通信的其他改变可以包括通信速率或频率。 0059 在额外或替代变型中， 动态通信模式可以增强对生物力学信号的收集、 存储、 和/ 或传送。 活动监测器设备100优选地提供生物力学信号作为监测参与者的形式的方式。 活动 的类型

42、(例如， 马拉松、 短跑、 跳跃)、 活动的持续时间、 参与者的表现、 和/或其他事实可以用 于动态调整生物力学信号的收集和/或到辅助计算设备的传送。 优选根据步伐段来生成生 物力学信号。 在一种高分辨率收集模式下， 可以为跑步期间的每个步伐生成生物力学信号 值。 替代地， 可以在步伐窗口(多个连续步伐)内对生物力学信号值进行平均。 在窗口上进行 平均可以消除单个步伐生物力学值中存在的随机误差。 在较大的步伐窗口上进行平均通常 将产生具有较低步伐分辨率的信息。 更大的步伐窗口也可以对值中的随机噪声更有弹性。 可以优选地根据各种因素而改变步伐段窗口的窗口大小。 0060 在动态通信模式的一个变型

43、中， 在跑步开始期间跑步的生物力学信号分辨率可以 较高， 并且然后转变到较低的分辨率。 转换可以是逐渐的转换， 或者可以是明显的改变。 转 换可以在特定的时间或距离限制之后。 可以替代地基于参与者的生物力学信号和目标来作 出转换。 例如， 在参与者已经满足生物力学目标三分钟之后， 可以降低生物力学信号的分辨 率以节省电池寿命。 跑步的分辨率在某个点可以类似地增加。 如果生物力学信号偏离目标、 参与者正在接近活动会话的结束(例如， 正在接近完成目标5英里跑步)、 参与者正在接近终 点(例如， 参与者的家、 开始位置、 或指定的终点)、 或者如果检测到任何合适的触发， 则分辨 率可以增加。 在另一

44、变型中， 可以响应于参与者的当前位置而降低分辨率。 崎岖的地形可能 导致较高的不一致性， 这可以通过较大的步伐窗口来抵消。 0061 作为另一个额外选项， 活动监测器设备100可以包括动态监测模式。 可以根据一个 或多个因素(比如距离、 生物力学信号一致性、 表现目标、 路线/位置、 和/或活动监测器电力 状态)来激活和去激活生物力学信号的收集。 这些因素可以被设置为条件并用于开始动态 监测模式。 距离条件可以是基于跑步的当前距离或时间或跑步中剩余的预期距离或时间的 条件。 一致性条件可以被表征为一个或多个生物力学信号的变化量以及停留在该变化水平 内的持续时间。 表现目标条件可以由一个或多个生

45、物力学信号在满足值条件(例如， 高于 值、 低于值、 或在范围内)内来表征。 路线或位置条件可以是基于跑步路径或用户的位置触 说 明 书 7/22 页 10 CN 108348813 A 10 发的条件。 电力条件可以是基于活动设备上的电量的条件。 活动监测器设备100可以在一段 时间内循环经过收集生物力学信号的多个周期， 而在另一段时间内不收集生物力学信号。 可以预定义或动态控制生物力学信号收集的持续时间和休息周期的持续时间。 当实时瞬时 反馈为优选时， 可以使用连续生物力学信号收集。 然而， 在一些情况下， 生物力学信号的周 期性采样是足够的并且可以用于延长电池的寿命。 在一个变型中， 长

46、距离跑步或长时间跑 步可以促使活动监测器设备在周期性窗口收集生物力学信号。 在另一变型中， 参与者以目 标水平或以上达到一致的生物力学信号可以使活动监测器设备100暂时进入休息模式。 休 息模式的持续时间可以基于生物力学信号的一致性水平(例如， 在两分钟内一致vs多次跑 步一致)、 但可以替代地预定义或以任何合适的方式设置。 在休息模式的周期结束之后， 活 动监测器设备100可以激活生物力学信号的收集。 生物力学信号可以被收集一定量时间。 可 以存在执行生物力学信号收集的最小时间量。 如果生物力学信号与先前的测量值一致(例 如， 在变化阈值内)， 则活动监测器设备100可以再次进入休息模式。

47、如果生物力学信号已经 改变和/或已经移动到优选目标范围之外， 则可以执行连续生物力学信号收集或更频繁的 生物力学信号收集周期。 类似地， 路线或位置与连续生物力学信号的益处的相关性可以用 于激活或去激活动态监测模式。 在又一变型中， 当电力水平低于特定阈值时， 活动监测器设 备可以进入动态监测模式。 作为一个变型， 可以以不同的间隔收集不同组的生物力学信号。 具体而言， 利用陀螺仪数据的生物力学信号(比如骨盆动态)消耗更多电力。 可以在周期性 窗口上收集电力密集型生物力学信号。 0062 服装电接口140用于与增强型服装形成电连接。 这可以使得所述系统能够与集成 在增强型服装中的组件接口连接，

48、 比如用户输入元件(例如， 按钮)、 用户输出元件(例如， 触 觉反馈设备)、 和/或传感器。 服装电接口140优选集成到外壳120的外部形式中。 服装电接口 140优选地包括至少两个接触垫： 集成到外壳120的外部形式的第一表面中的第一接触垫 141和集成到外部形式的第二表面中的第二接触垫142。 接触垫优选导电地连接到与活动监 测器设备100的内部电组件连接的引线。 第一和第二表面优选是相对表面， 使得一个导电垫 存在于可穿戴活动设备100的一侧上并且第二导电垫存在于可穿戴活动设备100的相对侧 上。 优选地， 存在两个导电垫。 替代地， 可以存在两个以上的导电垫。 例如， 同心导电环可以

49、 用于在一侧获得多于一个的导电垫。 如图6所示， 第一垫141和第二垫142可以同心地定位在 一个外表面上， 其中第一垫141围绕内部第二垫142。 可以使用替代布置。 可以使用额外的 垫。 在同心变型中， 多个垫可以以同心图案布置， 并且可选地， 额外的垫可以定位在另一个 表面上。 导电垫可以具有相当大的接触面积， 其可以使得能够在与增强型服装耦合时在活 动监测器设备100的平移移动期间保持电连接。 例如， 活动监测器设备100可以在口袋内来 回移动。 接触垫可以是任何合适的形状， 比如圆形、 条状(如图5所示)、 或任何合适的形状。 接触垫可以是静态导电元件， 其可以与外壳120的外表面齐平或从外表面突出。 替代地， 接 触垫可以是弹簧加载的。 优选地， 接触垫141和142是金属接触垫。 0063 在接合模式期间， 活动监测器设备100优选地与服装电系统的相应电接口导电连 接。 服装可以是短裤、 裤子、 腰带、 内衣、 衬衫、 夹克、 或任何合适的衣物。 服装电系统可以包 括用户输入元件， 比