專利名稱：用于檢測墜落的系統(tǒng)和方法
背景技術(shù)：
復雜的電子器件變得越來越普遍。這些電子器件包括計算裝置如筆記本/便攜式計算機和個人數(shù)字助理(PDA)，通信裝置如無線電話和媒介裝置如CD、DVD和MP3播放器。這些和其它電子器件通常包括許多敏感元件。這些電子器件的一個問題在于它們抵抗對系統(tǒng)的物理撞擊的能力。撞擊的一個通常的來源是無意或者有意的墜落。人們通常攜帶便攜裝置，因此常常會墜落。引起的撞擊力可損壞該設備的靈敏部分。
當進入保護模式時，一些電子器件可較好地抵抗撞擊。例如，對于包括硬盤驅(qū)動器的裝置，這些硬盤驅(qū)動器可在其歸位時較好地抵抗撞擊振動。在這些類型的設備中，當墜落發(fā)生時檢測是有益的，因此，可采取保護措施來減少撞擊的潛在不利結(jié)果，如數(shù)據(jù)丟失或?qū)е麓疟P損壞。
不幸地，現(xiàn)有的用于檢測墜落的方法只取得了有限的成功。例如，一些方法依靠復雜的角速度計算，并且不可應用于沒有旋轉(zhuǎn)磁盤的設備。當墜落伴隨有其它運動時，其它方法在它們檢測墜落的能力方面是受到限制的。
因此，我們需要的是用于在電子器件中檢測墜落的改進系統(tǒng)和方法，以可靠的且有效的方式提供墜落檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于在電子器件中檢測墜落的系統(tǒng)和方法。即使在電子器件中存在其它運動，該系統(tǒng)和方法也能夠可靠地檢測墜落。該墜落檢測系統(tǒng)包括多個加速計和處理器。多個加速計提供了加速度測量結(jié)果給處理器，這些測量結(jié)果描述當前電子器件在所有方向上的加速度。
該處理器接收該加速度測量結(jié)果并比較該加速度測量結(jié)果與數(shù)值范圍，以確定該設備是否正在墜落。而且，該系統(tǒng)和方法能夠可靠地檢測非線性墜落，如當該墜落伴隨有設備旋轉(zhuǎn)或由附加外力引起時。為了檢測非線性墜落，處理器比較加速度測量結(jié)果的組合與數(shù)值范圍，并進一步確定加速度測量結(jié)果組合的平滑性。如果加速度測量結(jié)果組合處于該數(shù)值范圍內(nèi)且是平滑的，則正在發(fā)生非線性墜落。
當檢測墜落時，該處理器提供了墜落檢測信號給該電子器件。然后該電子器件可采取適當?shù)男袆右詼p少即將發(fā)生的撞擊的潛在不利結(jié)果。例如，該電子器件可中止操作和/或存儲敏感數(shù)據(jù)，從而當它處于寫模式時防止在墜落期間丟失數(shù)據(jù)。從而該系統(tǒng)和方法可提供用于電子器件的可靠墜落檢測，因此可用于改進該設備的穩(wěn)定性。
在另一變形中，該系統(tǒng)和方法可用來確定墜落高度。具體地，通過計算從墜落開始到撞擊的時間，該系統(tǒng)和方法可計算墜落的高度。該信息可存儲在設備中以供將來使用，如用來確定該設備的穩(wěn)定性是否處于指定范圍內(nèi)。


結(jié)合附圖，將在下文中描述本發(fā)明的優(yōu)選示例性實施例，其中相同的附圖標記表示相同的部件，以及圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的墜落檢測系統(tǒng)示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的墜落檢測方法流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的線性墜落檢測方法流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的在線性墜落狀態(tài)期間示例性加速度測量結(jié)果的圖表；
圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的非線性墜落檢測方法的流程圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例在非線性墜落狀態(tài)期間示例性加速度測量結(jié)果的圖表；圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例在具有外力的非線性墜落狀態(tài)期間示例性加速度測量結(jié)果的圖表。
具體實施例方式
本發(fā)明提供了一種用于在電子器件中檢測墜落的系統(tǒng)和方法。即使在電子器件中存在其它運動時，該系統(tǒng)和方法有能力可靠地檢測墜落。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖1，其示意性地說明了墜落檢測系統(tǒng)100。該墜落檢測系統(tǒng)100包括多個加速計102和處理器104。多個加速計102提供加速度測量結(jié)果給處理器104，這些測量結(jié)果描述當前電子器件在所有方向上的加速度。
為了提供墜落檢測，在電子器件上配置該加速計102，它們可感應電子器件的加速度。處理器104接收該加速度測量結(jié)果并比較該加速度測量結(jié)果和數(shù)值范圍，以確定該設備是否正在墜落。而且，該系統(tǒng)100能夠可靠地檢測非線性墜落，如當該設備墜落伴隨有設備旋轉(zhuǎn)或由附加外力引起時。為了檢測非線性墜落，該處理器104比較加速度測量結(jié)果的組合與數(shù)值范圍，并進一步確定加速度測量結(jié)果組合的平滑性。如果加速度測量結(jié)果組合處于數(shù)值范圍內(nèi)且是平滑的，則正在發(fā)生非線性墜落。
當檢測墜落時，該處理器104提供了墜落檢測信號給該電子器件。然后該電子器件可采取適當?shù)男袆右詼p少即將發(fā)生的撞擊的潛在不利結(jié)果。例如，該電子器件可中止操作和/或存儲敏感數(shù)據(jù)，從而該墜落檢測系統(tǒng)100可為電子器件提供可靠的墜落檢測，因此可用于改進該設備的穩(wěn)定性。
在另一變形中，該墜落檢測系統(tǒng)100可用來確定墜落高度。具體地，通過計算從墜落開始到撞擊的時間，該系統(tǒng)100可計算墜落的高度。該信息可存儲在設備中以供將來使用，例如用來確定該設備的穩(wěn)定性是否處于指定范圍內(nèi)。此外，該墜落信息可用于保修目的，確定產(chǎn)品的潛在問題(如重復墜落故障)，以及可用于收集關(guān)于消費者使用和產(chǎn)品加工的信息。
本發(fā)明可用在廣泛的各種不同電子器件中檢測墜落。例如，其可用于便攜計算設備如PDA和膝上電腦中檢測墜落。它還可用于在媒體播放器如CD/DVD播放器和MP3播放器中檢測墜落。它還可用于通信裝置如無線電話、尋呼機或其它無線通信裝置中檢測墜落。它還可用于成像裝置如靜態(tài)圖片照相機和視頻照相機中。在所有的這些和其它電子器件中，本發(fā)明可適用于檢測墜落，且提供警告信號給該設備。
多種不同類型的加速計可用于該系統(tǒng)和方法。一種可使用的具體類型的加速計是微機械加工的加速計。例如，微機械加工加速計可用于通過電容變化精確測量加速度。電容型微機械加工加速計提供具有低噪聲和低能耗的高靈敏度，從而對于許多應用來說是理想的。這些加速計通常使用由半導體材料形成的表面微機械加工電容傳感單元。每一個單元包括兩個背對背的電容器，中心板介于兩個外板之間。該中心板響應于垂直這些板的加速度輕微地移動。該中心板的移動引起這些板之間的距離變化。因為電容與板之間的距離成比例，所以板之間距離的變化改變了兩個電容器的電容。測量兩個電容器電容的變化并將該變化用于確定垂直于這些板的方向上的加速度，其中垂直于這些板的方向通常稱為加速度的軸線。
通常，微機械加工加速計與測量電容的ASIC封裝在一起，從該單元中兩個電容器之間的差中提取加速度數(shù)據(jù)，并提供與該加速度成比例的信號。在一些實現(xiàn)方式中，在一個封裝中將一個以上的加速計結(jié)合在一起。例如，一些實現(xiàn)方式包括三個加速計，配置每一個加速計來測量不同正交軸上的加速度。設計這三個加速計或者將它們與用于在所有的三個方向上測量和提供加速度信號的ASIC封裝在一起。其它實現(xiàn)方式以每一個設備一個加速計或每一個設備兩個加速計封裝。所有這些實現(xiàn)方式可適用于墜落檢測系統(tǒng)和方法。
一個可適用于該系統(tǒng)和方法的合適的加速計是可從FreescaleSemiconductor，Inc得到的三軸加速計MMA7260Q。該加速計具有通過單個封裝在所有的三個方向上測量加速度的優(yōu)點。其它合適的加速計包括雙軸加速計MMA6260Q和單軸加速計MMA1260D。其它類型的可用加速計包括MMA6161Q、MMA6262Q、MMA6263Q、MMA2260D與MMA1260D的組合或者通過在它的側(cè)面上安裝設備以實現(xiàn)3軸傳感。當然，這些只是在該墜落檢測系統(tǒng)和方法中可使用的加速計類型的一些例子。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2，其說明了墜落檢測的方法200。該方法200有能力檢測電子器件中的自由下落。該方法200既可用于檢測線性墜落狀態(tài)又能用于檢測非線性墜落狀態(tài)。通常，線性墜落狀態(tài)是指電子器件自由墜落而沒有其它明顯的運動或施加力。相反，非線性墜落狀態(tài)是指墜落伴隨有明顯的設備旋轉(zhuǎn)，或者是墜落伴隨有附加外力如該設備被扔出。通常，檢測非線性墜落狀態(tài)更加復雜，這是由于在墜落期間有其它動作作用在該設備上。因此，方法200在檢測非線性墜落狀態(tài)檢測之前首先檢測線性墜落狀態(tài)。
第一步202是接收加速計測量信號。通常，加速計測量信號通過至少三個加速計提供，其中配置該至少三個加速計以在三個正交軸上測量加速度。因此，至少一個加速計測量X軸上的加速度，至少一個加速計測量Y軸上的加速度，至少一個加速計測量Z軸上的加速度，其中X、Y、Z是正交軸。當然，在一些實施例中可用加速計的不同配置。
根據(jù)接收到的加速計測量信號，下一步204是確定是否正在發(fā)生線性墜落狀態(tài)。如將要在下面更詳細描述的，確定是否正在發(fā)生線性墜落的一個方法是比較測量信號與數(shù)值范圍。如果對于指定數(shù)量的測量結(jié)果，每一個軸的測量信號都在指定值范圍內(nèi)，那么就確定正在發(fā)生線性墜落。
當在步驟204確定正在發(fā)生線性墜落時，下一步210開始對墜落計時。墜落的計時將用于確定墜落高度。下一步212是發(fā)送墜落檢測報警給該電子器件。然后該電子器件可采取適當?shù)男袆觼頊p少即將發(fā)生的碰撞的潛在不利結(jié)果。例如，該電子器件可中止操作和/或存儲敏感數(shù)據(jù)。
當在步驟204未發(fā)生線性墜落時，下一步206是確定是否正在發(fā)生非線性墜落狀態(tài)。如在下面將要更詳細描述的，確定是否正在發(fā)生非線性墜落的一個方法是比較加速度測量結(jié)果組合與數(shù)值范圍并確定該加速度測量結(jié)果組合的平滑性。如果該加速度測量結(jié)果組合處于該數(shù)值范圍內(nèi)并且是平滑的，則正在發(fā)生非線性墜落狀態(tài)。如將在下文中描述的，可使用的一個示例性測量結(jié)果組合是這些測量結(jié)果的平方和。
當正在發(fā)生非線性墜落時，下一步208是確定該墜落是否是旋轉(zhuǎn)墜落或彈射墜落。該步驟可通過確定該墜落是否由附加外力引起來完成。例如，該系統(tǒng)和方法可適用于確定這些墜落是否是被扔擲的結(jié)果。為了確定墜落是否由外力引起，分析在該墜落之前讀取的先前取樣的數(shù)據(jù)，以確定該設備是否在一個方向上經(jīng)歷過高加速度。當在墜落之前的預定時間段中存在這樣的加速度時，可以假定該墜落由外力引起，例如被扔擲。
根據(jù)確定的非線性墜落類型，下一步210是開始對墜落計時，且下一步210是發(fā)送墜落檢測報警給該電子器件。該電子器件可再次采取適當?shù)男袆觼頊p少即將發(fā)生的碰撞的潛在不利結(jié)果。
在發(fā)送墜落檢測報警給電子器件后，響應于線性墜落或非線性墜落狀態(tài)，下一步214是計算和存儲墜落高度。該墜落高度可通過確定從開始墜落(在步驟210中確定)到碰撞的時間來計算。當加速度測量結(jié)果不在數(shù)值范圍內(nèi)時，感應碰撞的時間。因此，加速度測量結(jié)果處于數(shù)值范圍內(nèi)的時間周期對應于墜落的時間周期。關(guān)于該墜落的信息可存儲在該設備中以供以后使用，如用于確定該設備的穩(wěn)定性是否處于指定范圍內(nèi)。例如，存儲的墜落信息可用于確定用戶送回的電子器件在使用過程中是否遭受過任何墜落。
然后該方法回到步驟202，其中接收更多的加速計輸出信號。該方法繼續(xù)接收加速計測量結(jié)果信號并且對線性和非線性墜落狀態(tài)進行評判。因此，該方法不斷接收數(shù)據(jù)和評判該數(shù)據(jù)以確定墜落是否正在發(fā)生。需要注意的是，方法200中的這些步驟僅僅是示例性的，并且這些步驟的其它組合或順序可以用于提供墜落檢測。
轉(zhuǎn)到圖3，其說明了確定線性墜落狀態(tài)的方法300。該方法300可用于實施方法200中的步驟204。該方法300基于下面的觀察線性墜落物體在所有方向上具有的加速度測量結(jié)果走向?qū)诹鉭加速度的值。因此，該方法300比較來自每一個加速計的測量結(jié)果與選擇的數(shù)值范圍，該數(shù)值范圍限定了一組圍繞零g的加速度值。該使用的數(shù)值范圍取決于多種因素。通常，該數(shù)值范圍越大，當墜落發(fā)生時被檢測到的可能性就越大。然而，更大的數(shù)值范圍也將增加非墜落狀態(tài)被錯誤地確定為墜落的可能性。如果與它的益處相比，該設備進入保護模式的執(zhí)行成本相對較高，則這些錯誤的墜落預測可能是有問題的。
因此，選擇數(shù)值范圍通常取決于錯誤的墜落預測與檢測實際墜落的益處的相對成本。值得注意的是，因為該方法比較加速度與圍繞零g的數(shù)值范圍，所以一些具有小的有效測量范圍的相對低端的加速計可以用于提供加速度測量結(jié)果，并且還可避免昂貴的校準。
第一步302是接收加速計測量信號x、y和z，這些信號對應于X、Y和Z正交軸的測量結(jié)果。測量信號的格式通常取決于使用的加速計以及如何處理加速計的輸出。通常，加速計提供與加速度成比例的電壓作為輸出。然后通過適當?shù)哪?shù)轉(zhuǎn)換器該輸出電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字表示。該轉(zhuǎn)換可通過處理器、與加速計關(guān)聯(lián)的ASIC或單獨的轉(zhuǎn)換器完成。用于表示該輸出的位數(shù)通常取決于多種因素，如預期的分辨率和部件的成本。作為一個例子，可使用8位方案，其提供的范圍為256個可能的加速度值，且值128對應于零g。此外，執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的速度取決于各種部件的速度。例如，通常合適的轉(zhuǎn)換器可以以200Hz的速率從模擬信號提供數(shù)字值。
下一步304是確定測量信號x是否落入了數(shù)值范圍。如上所述，該數(shù)值范圍限定了圍繞零g的加速度值的余量。一個示例性數(shù)值范圍是選擇覆蓋零g的+/-4％的范圍。在8位方案中，這對應于128的+/-5位的加速度值。當然，這只是可使用的數(shù)值范圍的一個示例。
同樣，下一步306是確定測量信號y是否落入了該數(shù)值范圍，以及下一步308是確定測量信號z是否落入了該數(shù)值范圍。
通常，執(zhí)行步驟304、306和308以使得對于選擇的時間段來說，僅僅當確定測量信號x、y和z處于數(shù)值范圍內(nèi)時才檢測為線性墜落狀態(tài)。對于選擇的時間段來說，每一個信號x、y和z處于數(shù)值范圍內(nèi)的要求減少了這種可能性產(chǎn)生接近零g測量信號的隨意運動被誤讀為表示墜落狀態(tài)。作為一個例子，可執(zhí)行步驟304、306和308使得當這些信號處于該數(shù)值范圍內(nèi)至少1/20秒時確定這些信號落入該數(shù)值范圍。在以200Hz提供數(shù)字測量信號的系統(tǒng)中，當對于每一個軸來說十個連續(xù)的測量結(jié)果同時落入該數(shù)值范圍時，確定為墜落狀態(tài)。這種實施有利于相對快速地檢測墜落，同時減少墜落檢測錯誤的可能性。
方法300的步驟302-308可以實時地執(zhí)行，該處理器不斷接收測量信號并確定對于選擇的時間段來說過去的測量信號組是否落入了該數(shù)值范圍。這可通過不斷地裝載這些測量結(jié)果到合適的FIFO緩存器并評判該緩存器的內(nèi)容以確定該標準是否符合每一組測量信號、以及裝載下一組測量結(jié)果并去除舊的測量結(jié)果組來完成。
轉(zhuǎn)到圖4，圖表400說明了示例性加速計測量信號x、y和z，這些測量信號取自墜落發(fā)生期間的時間段上。圖表400說明了在T1時刻發(fā)生的墜落狀態(tài)。如圖表400中所述，在T1時刻，測量信號x、y和z全部落入了零g的數(shù)值范圍內(nèi)。因此，當對于預定的時間段來說這些信號x、y和z同時落入了該數(shù)值范圍內(nèi)時，檢測為線性墜落狀態(tài)。在T2時刻，這些信號離開了該數(shù)值范圍，這表示產(chǎn)生了碰撞。在T1和T2之間的時間量為近似的墜落時間。使用該墜落時間來計算墜落距離。具體地，該墜落距離近似等于該設備自由下落的時間段總數(shù)乘以每一時間段的秒數(shù)，該每一時間段的秒數(shù)也被稱為取樣時間。以200Hz為例，乘法因子為60/200＝0.3秒每時間段。
轉(zhuǎn)到圖5，其說明了用于確定非線性墜落狀態(tài)的方法500。該方法500可用于實施方法200中的步驟206。該方法500是基于下面的觀察非線性墜落物體具有一定的加速度測量結(jié)果的組合，這些加速度測量結(jié)果走向?qū)诹鉭加速度的值并且是平滑的。因此，該方法500比較來自每一個加速計的測量結(jié)果組合與選擇的數(shù)值范圍，該數(shù)值范圍限定了圍繞零g的加速度值的組合。該方法500然后確定加速度值組合的平滑性，這里通常稱為Sfactor值，并確定它們是否平滑。使用的這些參數(shù)又取決于多種因素，包括執(zhí)行成本、可能的錯誤檢測。
第一步502是接收加速計測量信號x、y和z，這些信號對應于X、Y和Z正交軸的測量結(jié)果。測量信號的格式又通常取決于使用的加速計以及如何處理加速計的輸出。例如，可再次使用8位方案，其以200Hz的速率提供數(shù)字測量值。
下一步504是從這些測量信號計算Sfactor值。通常，定義并計算Sfactor以提供測量值的組合，該測量值的組合是非線性墜落的一種良好指示，比如該設備是否靜止或者何種程度的外部影響正作用在其上?？墒褂枚喾N類型的組合。一個示例性的Sfactor組合可定義為Sfactor＝x2+y2+z2(1)其中x、y和z是加速度測量信號。在等式1中，定義Sfactor組合為這些測量信號的平方和，其中這些測量信號以g為單位(例如x＝(x1-xoffset)÷靈敏度)。當然可使用其它等式和算式來定義和計算Sfactor。因此，步驟504計算稱為Sfactor值的測量值組合，該Sfactor值可用于確定是否存在非線性墜落狀態(tài)或者何種程度的外部影響作用在其上。
下一步506確定這些測量信號的組合Sfactor是否落入了指定的數(shù)值范圍。再次，該數(shù)值范圍限定了圍繞零g的Sfactor值的余量。一個示例性數(shù)值范圍是選擇覆蓋零g的+/-3至12％的范圍。在示例性的8位方案中，這對應于在128的+/-2到7位范圍內(nèi)的Sfactor值。當然，這僅僅是可使用的數(shù)值范圍的一個例子。
下一步508確定該測量信號的組合Sfactor是否平滑。該Sfactor值的平滑性可通過確定連續(xù)的Sfactor值之間的變化量和比較該變化量與閾值增量值來計算。使用的該閾值增量值再次取決于多種因素。在8位方案中，該閾值增量值可為+/-2到7位。因此，如果連續(xù)的Sfactor值處于+/-2到7位內(nèi)，則該Sfactor在這時是平滑的。
通常，可執(zhí)行步驟506和508以使得對于選擇的時間段來說，僅僅當確定Sfactor值處于數(shù)值范圍內(nèi)并且平滑時才檢測為非線性墜落狀態(tài)。對于預定的時間段來說Sfactor值處于該數(shù)值范圍并且平滑的要求減少了這種可能性即將隨意運動誤解為表示非線性墜落狀態(tài)。作為一個例子，可執(zhí)行步驟506和508，以使得當它們處于該數(shù)值范圍內(nèi)并且平滑至少50到150毫秒時確定Sfactor值表示非線性墜落。在以200Hz提供數(shù)字測量信號的系統(tǒng)中，當Sfactor值中十個連續(xù)的測量結(jié)果處于該數(shù)值范圍內(nèi)并且平滑時，確定為非線性墜落狀態(tài)。這種實施有利于相對快速地檢測墜落，同時減少墜落檢測錯誤的可能性。
方法500中的步驟502-508可以實時地執(zhí)行，該處理器不斷接收測量信號并確定過去的測量信號組是否具有落入了該數(shù)值范圍并且平滑的Sfactor值。這可通過不斷地裝載這些測量結(jié)果到合適的FIFO緩存器并評判該緩存器的內(nèi)容以確定該標準是否符合產(chǎn)生的Sfactor值、然后裝載下一組測量結(jié)果組并去除舊的測量結(jié)果組來完成。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6，圖表600說明了取自包括第一非線性墜落的時間段上的示例性加速計測量信號x、y和z以及產(chǎn)生的Sfactor。具體地，圖表600說明了在T1時刻發(fā)生的旋轉(zhuǎn)墜落狀態(tài)。如圖表600中所述，在T1時刻，Sfactor值走向零g的數(shù)值范圍內(nèi)。而且，如在該時間上Sfactor的相對低速變化所說明的，該Sfactor值在T1時刻是平滑的。因此，在T1時刻開始，響應于這些信號x、y和z，檢測為非線性墜落狀態(tài)。在T2時刻，該Sfactor值離開了該數(shù)值范圍，因此表示產(chǎn)生了碰撞。在T1和T2之間的時間量為近似的墜落時間。再次，使用該墜落時間來計算墜落距離。
如上所述，除了檢測非線性墜落，該系統(tǒng)和方法可用于確定該非線性墜落是否由外力引起或者或伴隨著外力。為了確定該墜落是否由外力引起，可分析在墜落前讀取的先前取樣數(shù)據(jù)點，以確定該設備是否在一個方向上經(jīng)歷了高加速度。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖7，圖表700說明了取自包括第二非線性墜落的時間段上示例性的接收加速計測量信號x、y和z以及產(chǎn)生的Sfactor。具體地，圖表700說明了在T1時刻發(fā)生的彈射墜落狀態(tài)。如圖表700中所述，在T1時刻，Sfactor值走向零g的數(shù)值范圍內(nèi)。而且，如Sfactor的相對低速變化所說明的，該Sfactor值在T1時刻是平滑的。因此，在T1時刻開始，響應于這些信號x、y和z，檢測為非線性墜落狀態(tài)。在T2時刻，該Sfactor值離開了該數(shù)值范圍，因此表示產(chǎn)生了碰撞。在T1和T2之間的時間量為近似的墜落時間。再次，使用該墜落時間來計算墜落距離。
而且，圖表700說明了該墜落由附加外力引起。具體地，在Ti時刻開始，該加速度測量結(jié)果開始明顯地偏離零g。這導致Sfactor大大增加且一直持續(xù)到T1時刻。因此，從Ti到T1的時間對應于該設備遭受外力(例如被扔出)的時間。在T1時刻，該設備被釋放并且發(fā)生墜落。因此，通過檢測該墜落之前(例如在T1之前)的數(shù)據(jù)，可以確定該設備在該墜落之前受到了明顯的外力。具體地，通過確定Sfactor是否在該墜落之前的預定時間段中超出了相對高的閾值量，可確定該墜落是否伴隨有外力。同樣，如果Sfactor在該墜落之前不是那樣而是接近1，那么該物體在墜落前是靜止的或者稍有移動。
可以為多種不同類型和結(jié)構(gòu)的設備來實施該墜落檢測系統(tǒng)。如上所述，該系統(tǒng)通過處理器來實現(xiàn)，該處理器執(zhí)行計算和對墜落檢測器進行控制。該處理器可包括任何合適類型的處理器裝置，包括單個集成電路如微處理器、或協(xié)同完成處理單元功能的設備組合。此外，該處理器可以是該電子器件的核心系統(tǒng)的一部分，或者是與該核心系統(tǒng)分開的裝置。而且，值得注意的是，在一些情況下，期望集成該處理器功能與加速計。例如，集成有加速計的合適的狀態(tài)機或其它控制電路可在單個設備方案中實現(xiàn)多個加速計和處理器。在這種系統(tǒng)中，電路可用于直接確定該加速計板是否靠近零位置，并且該該設備提供報警。
該處理器可包括專用硬盤，配置該硬盤以用于故障檢測。可替換地，該處理器可包括可編程處理器，該可編程處理器執(zhí)行在合適的存儲器中存儲的程序，這些配置的程序可提供故障檢測。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解本發(fā)明的這些機制可發(fā)行為多種形式的程序產(chǎn)品，而與用于執(zhí)行發(fā)行的具體信號承載媒體類型無關(guān)。信號承載媒體的例子包括可錄介質(zhì)如軟盤、硬盤、存儲卡和光盤；以及傳送介質(zhì)如數(shù)字和模擬通信鏈路，包括無線通信鏈路。
因此，本發(fā)明提供了用于在電子器件中檢測墜落的系統(tǒng)和方法。即使在電子器件中存在其它運動時，該系統(tǒng)和方法也能夠可靠地檢測墜落。該墜落檢測系統(tǒng)包括多個加速計和處理器。多個加速計提供加速度測量結(jié)果給該處理器，這些測量結(jié)果描述了當前該電子器件在所有方向上的加速度。該處理器接收這些加速度測量結(jié)果并比較該加速度測量結(jié)果與數(shù)值范圍，以確定該設備是否正在墜落。而且，該系統(tǒng)和方法能夠可靠地檢測非線性墜落，如當該墜落伴隨有設備旋轉(zhuǎn)或由附加外力引起。為了檢測非線性墜落，該處理器比較加速度測量結(jié)果組合與數(shù)值范圍并且進一步確定該加速度測量結(jié)果組合的平滑性。如果該加速度測量結(jié)果組合處于該數(shù)值范圍內(nèi)并且平滑，則正在發(fā)生非線性墜落。
介紹在這里闡述的實施例和例子是為了最好地說明本發(fā)明和其具體應用，從而使本領(lǐng)域技術(shù)人員可實現(xiàn)和使用本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，介紹前面的描述和例子僅僅是出于說明和示例的目的。所闡述的說明書不是詳盡的，或者不是用來將本發(fā)明限定為所公開的精準形式。在不脫離下面權(quán)利要求書的精神范圍的前提下，根據(jù)以上的教導可做出許多修改和變形。
權(quán)利要求
1.一種用于確定電子器件是否正在墜落的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個加速計，該多個加速計測量電子器件在多個方向上的加速度并且產(chǎn)生多個加速度測量結(jié)果；和處理器，該處理器從該多個加速計接收多個加速度測量結(jié)果并將該多個加速度測量結(jié)果與數(shù)值范圍進行比較，并且其中，如果該多個加速度測量結(jié)果處于該數(shù)值范圍內(nèi)，則該處理器確定正在發(fā)生墜落。
2.如權(quán)利要求1的所述系統(tǒng)，其中，如果對于預定數(shù)量的連續(xù)加速度測量結(jié)果，該多個加速度測量結(jié)果處于該數(shù)值范圍內(nèi)，則該處理器進一步確定正在發(fā)生墜落。
3.如權(quán)利要求2的所述系統(tǒng)，其中，該預定數(shù)量的連續(xù)加速度測量結(jié)果包括10個連續(xù)的加速度測量結(jié)果。
4.如權(quán)利要求1的所述系統(tǒng)，其中，通過確定該多個加速度測量結(jié)果在指定范圍內(nèi)是否具有平滑性，該處理器進一步確定是否正在發(fā)生非線性墜落。
5.如權(quán)利要求4的所述系統(tǒng)，其中，通過確定所選數(shù)量的多個連續(xù)加速度測量結(jié)果的每一個的變化是否都小于閾值增量值，該處理器確定該多個加速度測量結(jié)果在指定范圍內(nèi)的是否具有平滑性。如權(quán)利要求4中的系統(tǒng)，其中該多個加速計包括提供第一加速度測量結(jié)果x的第一加速計、提供第二加速度測量結(jié)果y的第二加速計以及提供第三加速度測量結(jié)果z的第三加速計，其中通過對于所選數(shù)量的連續(xù)加速度測量結(jié)果，確定x2+y2+z2的變化是否小于閾值增量值，該處理器確定該多個加速度測量結(jié)果在指定范圍內(nèi)是否具有平滑性。
6.如權(quán)利要求1的所述系統(tǒng)，其中該多個加速計包括微機械加工加速計。
7.如權(quán)利要求1的所述系統(tǒng)，其中該多個加速計包括測量X方向上加速度的第一加速計、測量Y方向上加速度的第二加速計以及測量Y方向上加速度的第三加速計，其中X、Y和Z彼此正交。
8.如權(quán)利要求1的所述系統(tǒng)，其中通過確定在檢測到的墜落之前的時間段上該加速度測量結(jié)果組合是否超出了閾值，該處理器進一步確定檢測到的墜落是否伴隨有外力。
9.一種用于確定電子器件是否正在墜落的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一加速計，提供第一加速度測量結(jié)果x；第二加速計，提供第二加速度測量結(jié)果y；第三加速計，提供第三加速度測量結(jié)果z；處理器，該處理器接收第一加速度測量結(jié)果x、第二加速度測量結(jié)果y和第三加速度測量結(jié)果z，該處理器將第一加速度測量結(jié)果x、第二加速度測量結(jié)果y和第三加速度測量結(jié)果z與數(shù)值范圍進行比較，并且其中如果對于第一所選測量樣本數(shù)量，第一加速度測量結(jié)果x、第二加速度測量結(jié)果y以及第三加速度測量結(jié)果z都處于該數(shù)值范圍內(nèi)，那么該處理器確定正在發(fā)生墜落，并且其中如果對于第二所選測量樣本數(shù)量，x2+y2+z2處于第二數(shù)值范圍內(nèi)并且變化量小于閾值增量值，那么該處理器進一步確定是否正在發(fā)生旋轉(zhuǎn)墜落。
10.如權(quán)利要求9的所述系統(tǒng)，其中通過確定x2+y2+z2值的組合在檢測到墜落前的時間段上是否超出了閾值，該處理器進一步確定檢測到的墜落是否伴隨有外力。
11.一種用于確定電子器件是否正在墜落的方法，該方法包括步驟在多個方向上測量電子器件加速度并產(chǎn)生多個加速度測量結(jié)果；和將該多個加速度測量結(jié)果與數(shù)值范圍進行比較，以確定該多個加速度測量結(jié)果是否處于該數(shù)值范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求11的所述方法，其中將該多個加速度測量結(jié)果與數(shù)值范圍進行比較的步驟包括比較預定數(shù)量的連續(xù)加速度測量結(jié)果。
13.如權(quán)利要求12的所述方法，其中該預定數(shù)量的連續(xù)加速度測量結(jié)果包括10個連續(xù)的加速度測量結(jié)果。
14.如權(quán)利要求11的所述方法，進一步包括步驟通過確定該多個加速度測量結(jié)果在指定范圍內(nèi)是否具有平滑性來確定是否正在發(fā)生旋轉(zhuǎn)墜落。
15.如權(quán)利要求14的所述方法，其中通過確定該多個加速度測量結(jié)果在指定范圍內(nèi)是否具有平滑性來確定是否正在發(fā)生旋轉(zhuǎn)墜落的步驟包括確定所選數(shù)量的連續(xù)加速度測量結(jié)果每一個的變化是否都小于閾值增量值。
16.如權(quán)利要求14的所述方法，其中該多個加速度測量結(jié)果包括第一加速度測量結(jié)果x、第二加速度測量結(jié)果y和第三加速度測量結(jié)果z，并且其中通過確定該多個加速度測量結(jié)果在指定范圍內(nèi)是否具有平滑性來確定是否正在發(fā)生旋轉(zhuǎn)墜落的步驟包括對于所選數(shù)量的連續(xù)加速度測量結(jié)果，確定x2+y2+z2的變化是否小于閾值增量值。
17.如權(quán)利要求11的所述方法，其中從多個加速計接收該多個加速度測量結(jié)果，該多個加速計包括微機械加工加速計。
18.如權(quán)利要求11的所述方法，其中從多個加速計接收該多個加速度測量結(jié)果，該多個加速計包括測量X方向上加速度的第一加速計、測量Y方向上加速度的第二加速計和測量Y方向上加速度的第三加速計，其中X、Y和Z彼此正交。
19.如權(quán)利要求11的所述方法，還包括步驟通過確定該加速度測量結(jié)果的組合在檢測到墜落之前的時間段上是否超出了閾值來確定檢測到的墜落是否伴隨有外力。
20.一種用于確定電子器件是否正在墜落的方法，該方法包括步驟測量第一加速度測量結(jié)果x；測量第二加速度測量結(jié)果y；測量第三加速度測量結(jié)果z；將第一加速度測量結(jié)果x、第二加速度測量結(jié)果y以及第三加速度測量結(jié)果z與數(shù)值范圍進行比較，其中如果對于第一所選數(shù)量的測量結(jié)果，第一加速度測量結(jié)果x、第二加速度測量結(jié)果y以及第三加速度測量結(jié)果z中的每一個都處于該數(shù)值范圍內(nèi)，那么確定為正在發(fā)生墜落；組合第一加速度測量結(jié)果x、第二加速度測量結(jié)果y以及第三加速度測量結(jié)果z為x2+y2+z2值的組合；將x2+y2+z2值的組合與第二數(shù)值范圍進行比較，并且對于第二所選數(shù)量的測量結(jié)果，確定x2+y2+z2值組合的變化量是否小于閾值增量值。
21.如權(quán)利要求20的所述方法，還包括步驟通過確定在檢測到墜落之前的時間段上x2+y2+z2值的組合是否超出了閾值來確定檢測到的墜落是否伴隨有外力。
全文摘要
提供了一種用于檢測電子器件墜落的系統(tǒng)和方法。即使在該電子器件中存在其它運動時，該系統(tǒng)和方法有能力可靠地檢測墜落。該墜落檢測系統(tǒng)包括多個加速計(102)和處理器(104)。多個加速計(102)提供加速度測量結(jié)果給處理器(104)，這些測量結(jié)果描述了當前電子器件在所有方向上的加速度。該處理器(104)接收該加速度測量結(jié)果并比較該加速度測量結(jié)果與數(shù)值范圍，以確定該設備是否正在墜落。而且，該系統(tǒng)和方法可可靠地檢測非線性墜落，如當該墜落伴隨有設備旋轉(zhuǎn)或由附加外力引起時。為了檢測非線性墜落，該處理器(104)比較加速度測量結(jié)果的組合與數(shù)值范圍并進一步確定該加速度測量結(jié)果組合的平滑性。
文檔編號G01P15/00GK101065674SQ200580040911
公開日2007年10月31日 申請日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月1日
發(fā)明者米切爾·A·克利福德, 羅德里戈·L·博拉斯, 萊蒂西亞·戈麥斯, 上田昭博 申請人:飛思卡爾半導體公司