CN102648616B

CN102648616B - 飞行模式的自动检测

Info

Publication number: CN102648616B
Application number: CN201080053679.0A
Authority: CN
Inventors: M·J·温格勒
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2030-11-19
Also published as: EP2502404B1; JP2013511918A; CN102648616A; KR20120096015A; EP2502404A1; KR101309478B1; JP2014158301A; JP5981480B2; US8380458B2; US20110125454A1; TW201140060A; WO2011063285A1; JP5625067B2

Abstract

给出了一种用于基于来自三维加速计的传感器测量来检测移动设备是否处在飞行中的装置和方法。例如，实施例估计重力和非重力加速度的方向，将此非重力加速度分成垂直分量和水平分量，随后测试这些估计加速度以确定移动设备是否正体验到足以据此来确定是在飞行中的垂直加速度。

Description

飞行模式的自动检测

相关申请

本申请要求发明人为Michael James Wengler、于2009年11月20日提交题为“In Flight Detection(飞行检测)”的美国临时申请No.61/263,246(代理人案卷号093276P1)的权益和优先权，该临时申请通过引用明确包括于此。

领域

本公开一般涉及用于检测移动设备何时是处在飞行中的装置和方法。本公开尤其涉及基于传感器测量(例如，来自三维加速计传感器的传感器测量)来检测到移动设备处在飞行中。

背景

大多数新移动设备提供飞行模式，这允许用户在10,000英尺上空飞行时操作该移动设备。用户要在登机时手动地启用该飞行模式，并且一旦飞机降落就可禁用飞行模式。飞行模式控制着移动设备中所有无线电特征(例如，蜂窝语音/数据、WiFi、蓝牙)的可用性。当前，移动设备不能检测自己是否处在飞行中，所以不能自动禁用或启用其飞行模式设置。

公开概述

公开了一种用于基于来自三维加速计的传感器测量来检测移动设备是否处在飞行中的装置和方法。一些实施例估计重力和非重力加速度的方向，将此非重力加速度分成垂直分量和水平分量，随后测试这些估计加速度以确定移动设备是否正体验到足以据此来确定是在飞行中的垂直加速度。

根据一些方面，公开了一种在移动设备中用于飞行检测的方法，该方法包括：提供两个加速度指示符{A_i-1，A_i}；确定这两个加速度指示符{A_i-1，A_i}之间的差分加速度基于重力加速度的估计方向将该差分加速度拆分成包括估计水平加速度和估计垂直加速度的正交分量；将包括垂直加速度的加速度与第一阈值(Th₁)作比较以确定第一比较结果；将正交分量中的至少一者与第二阈值(Th₂)作比较以确定第二比较结果；以及基于第一和第二比较结果设置飞行指示符。

根据一些方面，公开了一种用于飞行检测的移动设备，该设备包括：加速计，其提供原始样本；平均器，其耦合至加速计以接收原始样本并提供经平均样本；延迟T单元，其耦合至平均器以接收经平均样本；差分单元，其耦合至平均器和延迟T单元以计算并提供差分加速度；重力方向估计器，其耦合至加速计以提供重力方向的估计；向量拆分器，其耦合至差分单元和重力方向估计器以找到差分加速度的垂直分量和水平分量；第一比较器，其耦合至第一阈值并耦合至向量拆分器以接收垂直分量并提供第一比较结果；第二比较器，其耦合至向量拆分器以接收垂直分量和水平分量并提供第二比较结果；以及逻辑门，其耦合至第一和第二比较器以将第一和第二比较结果处理成飞行指示符。

根据一些方面，公开了一种用于飞行检测的移动设备，该设备包括：用于提供两个加速度指示符{A_i-1，A_i}的装置；用于确定这两个加速度指示符{A_i-1，A_i}之间的差分加速度的装置；用于基于重力加速度的估计方向将差分加速度拆分成包括估计水平加速度和估计垂直加速度的正交分量的装置；用于将包括垂直加速度的加速度与第一阈值(Th₁)作比较以确定第一比较结果的装置；用于将正交分量中的至少一者与第二阈值(Th₂)作比较以确定第二比较结果的装置；以及用于基于第一和第二比较结果设置飞行指示符的装置。

根据一些方面，公开了一种包括存储于其上的程序代码的计算机可读介质，其包括用于以下操作的程序代码：提供两个加速度指示符{A_i-1，A_i}；确定这两个加速度指示符{A_i-1，A_i}之间的差分加速度基于重力加速度的估计方向将所述差分加速度拆分成包括估计水平加速度和估计垂直加速度的正交分量；将包括垂直加速度的加速度与第一阈值(Th₁)作比较以确定第一比较结果；将正交分量中的至少一者与第二阈值(Th₂)作比较以确定第二比较结果；以及基于所述第一和第二比较结果设置飞行指示符。

根据一些方面，公开了一种包括处理器和存储器的设备，其中该存储器包括用于以下操作的软件指令：提供两个加速度指示符{A_i-1，A_i}；确定这两个加速度指示符{A_i-1，A_i}之间的差分加速度基于重力加速度的估计方向将所述差分加速度拆分成包括估计水平加速度和估计垂直加速度的正交分量；将包括垂直加速度的加速度与第一阈值(Th₁)作比较以确定第一比较结果；将正交分量中的至少一者与第二阈值(Th₂)作比较以确定第二比较结果；以及基于所述第一和第二比较结果设置飞行指示符。

应理解，根据以下详细描述，其他方面对于本领域技术人员而言将即刻变得明显，在以下详细描述中以解说方式示出和描述了各种方面。附图和详细描述应被认为在本质上是解说性而非限制性的。

附图简述

图1A示出作用于飞行中的飞机的力。

图1B和1C解说了由于飞行和非飞行运动而引起的预期加速度变化。

图2示出了根据本发明的一些实施例的移动设备。

图3示出了根据本发明的一些实施例的进入平均器的第一原始样本序列和从该平均器出来的经平均样本。

图4、5和6各自示出根据本发明的一些实施例的两个加速度向量以及各种参考向量和差分向量。

图7示出了根据本发明的一些实施例的源自经平均的加速计数据的示例差分向量。

图8A和8B示出了根据本发明的一些实施例的基于对重力向量的假定来计算差分向量的途径。

图9A、9B、9C和9D解说了根据本发明的一些实施例的示出测试和判决的文氏图。

图10A、10B和11示出了根据本发明的一些实施例的在移动设备中用于飞行检测的模块。

图12描绘了根据本发明的一些实施例的在移动设备中用于进行飞行检测的流程图。

详细描述

以下结合附图阐述的详细描述旨在作为本公开的各种方面的描述，而无意代表可实践本公开的仅有方面。本公开中描述的每个方面仅作为本公开的示例或解说而提供，并且不应被必然地解释成优于或胜于其他方面。本详细描述包括具体细节，其目的在于提供对本公开的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言明显的是，本公开无需这些具体细节也可实践。在一些实例中，众所周知的结构和器件以框图形式示出以避免湮没本公开的概念。首字母缩略词和其它描述性术语仅出于方便和清晰的目的而被使用，且无意限制本公开的范围。

图1A示出作用于飞行中的飞机的力。加速度变化(由dA表示)可被计算为瞬时总加速度A与重力常数A_G之间的差(或即dA＝A-A_G)。加速度变化dA还可以由在相对于重力的横向-侧向-垂直(T-L-V)主方向中的每个方向上具有分量的三维向量来表示为dA＝(A-A_G)＝(A_T+A_L+A_V)-A_G、或等效地dA＝(A_T+A_L)+(A_V-A_G)，其中A_T是瞬时横向加速度、A_L是瞬时侧向加速度，并且A_V是瞬时垂直加速度。注意，垂直加速度A_V平行于重力作用A_G。加速度变化dA可类似地由在相对于移动设备的外壳的X-Y-Z主方向中的每个方向上具有分量的三维向量来表示为dA＝(A-A_G)＝(A_X+A_Y+A_Z)-A_G，其中A_X是瞬时X轴加速度，A_Y是瞬时Y轴加速度，并且A_Z是瞬时Z轴加速度。在此参考系中，相对于移动设备的垂直加速度A_Z不大可能平行于重力作用A_G。

在飞行期间，飞行器体验到可变的垂直力(F_V)、横向力(F_T)和侧向力(F_L)。变化的垂直力包括变动的升力和垂直风，这导致与重力作用成直线的垂直位移和加速度。即便在被设定成以特定海拔进行巡航时，飞机仍会升降达从数十英尺到数百英尺，从而导致因地球重力引起的加速度外附加的加速度。变化的水平力(横向和侧向力)包括变动的逆风和侧风、以及在引擎RPM(每分钟转数)和推进器或涡轮角度上的变化。垂直加速度的变化由dA_V表示，横向加速度的变化由dA_T表示，并且侧向加速度的变化由dA_L表示。横向加速度(dA_T)与侧向加速度(dA_L)之和是水平加速度(由dA_H表示)。

典型地，巡航中的飞机体验到的横向加速度方差比垂直加速度方差小。即，由于可变升力导致的加速度变化大于由于可变逆风导致的加速度变化。飞机内的移动设备可使用来自加速计的传感器测量来测量加速度。移动设备可将此加速度分解成估计垂直向量和估计横向向量以确定垂直加速度的方差是否大到足以据此确定是在飞行中。

图1B和1C解说了由于飞行和非飞行运动而引起的预期加速度变化。在图1B中，竖立的椭圆内的区域表示当处在飞行中时的预期加速度变化(称为差分加速度，由dA表示)。该椭圆具有与重力作用垂直地对准的较长的长主轴以及与飞机的横向运动对准的短副轴。此椭圆的取向指示巡航中的飞机在垂直加速度上(dA_V)体验到的变动比在水平加速度上的(横向加侧向加速度dA_H＝dA_TL＝dA_T+dA_L)大。对dA_V和dA_H分别的量值取平均将得到∑|dA_V|大于∑|dA_H|。因此，若∑|dA_V|＞∑|dA_H|，则移动设备更有可能处在飞行中。

相反，在图1C中，针对当处在运动中但不是在飞行中时的预期加速度变化范围示出了侧卧的椭圆。在非飞行运动的情形中，垂直加速度的方差典型地远小于横向加速度的方差。即，若∑|dA_V|＜∑|dA_H|，则移动设备更有可能不在飞行中。

图2示出了根据本发明的一些实施例的移动设备。移动设备100包括处理器300和加速计110以及任选的存储器120和任选的显示器130。加速计110提供代表移动设备100所体验到的测得加速度的样本200。处理器300转换并分析样本200以确定移动设备100是否处在飞行中。一旦处理器300确定飞行状态，处理器300就可将经更新的状态存储在存储器120中和/或在显示器130上将该状态呈现给用户。处理器300可用通用微处理器、RISC处理器、微控制器、可编程逻辑器件、专用逻辑器件或类似物来实现。

图3示出了根据本发明的一些实施例的进入平均器的第一原始样本序列和从该平均器出来的经平均样本。加速计110向平均器410提供有噪的原始加速计样本200{…，a_k-2202，a_k-1204，a_k206，…}。加速计110典型地以亚秒速率{…，t_k-2，t_k-2，t_k，…}生成样本以指示移动设备100在两个连贯样本之间的亚秒时段上所体验到的加速度。平均器410对固定数目的原始样本求和，从而典型地以超秒速率{…，t_i-1，t_i，…}产生每个经平均样本220{…，A_i-1222，A_i224，…}，其中(t_i-t_i-1)＞＞(t_k-t_k-1)。平均器410可将平均器实现为和数或经比例缩放的和数。通过采集值序列，平均器410产生取平均时段(t_i-t_i-1)上实际加速度的低噪声近似。

在一些实施例中，原始样本200是以30Hz(即t_k-t_k-1近似等于33毫秒)产生的，并且经平均样本220是以0.2Hz(即t_i-t_i-1近似等于5秒)产生的。在此实施例中，平均器410对加速度测量(原始样本200)求和，并得到对5秒取平均时段上的加速度的低噪声近似。

图4、5和6各自示出根据本发明的一些实施例的两个加速度向量以及各种参考向量和差分向量。以下出于简单化起见，因重力导致的加速度向量被倒置地示出。

在图4中，描绘了相对于表示重力作用的向量(A_G)而言的向量形式的两个经平均样本(A_i-1和A_i)。重力方向上的单位向量可被示为向量u_G＝A_G/|A_G|。向量A_i-1与A_G之间的差分被示为向量dA_i-1，并且向量A_i与A_G之间的相应差分被示为向量dA_i。向量dA_i-1示出移动设备100在结束于时间t_i-1的时段期间体验到的加速度。向量dA_i示出移动设备100在结束于时间t_i的下一时段期间体验到的加速度。向量dA_i-1(主要指向左面)被示为主要包含水平面上的加速度(侧向和横向组合的加速度)。向量dA_i(主要指向下面)示出移动设备100体验到的垂直加速度比水平加速度多。dA_i在重力方向上的加速度分量可被计算为投影其中表示向量dA_V与u_G之间的角度，或者可被计算为点积dA_V＝|dA_i·A_G|A_G/|A_G|²。A_i中由dA_V(未示出)表示的此分量标识移动设备100的不是由于重力造成的垂直加速度。类似地，A_i中由dA_TL或dA_H(未示出)表示的非垂直分量标识移动设备100的(在横向和侧向方向上的)水平加速度。

在体验到海拔和速度变化的飞机的参考系内，对重力向量A_G的方向进行估计。估计的重力方向可由估计重力向量或相应的估计单位向量表示。此估计重力向量可以若干种不同方式来计算。图5示出了可被用于估计向量A_G及其相应单位向量u_G的三个不同向量的示例。作为第一示例，估计向量被设为A_i-1，导致估计单位向量作为第二示例，估计向量被设为A_i，导致估计单位向量作为第三示例，估计向量被设为A_i-1与A_i的平均，导致估计单位向量作为第四示例(未示出)，估计向量被设为至少三个经平均向量(例如，{A_i-3，A_i-2，A_i-1})的平均。作为第五示例(未示出)，估计向量被设为两个或更多个先前的经平均向量{A_i，A_i-1，…}的加权组合，导致估计单位向量A_G或u_G的恰适估计值可被用在以上的投影公式中以计算A_i-1和/或A_i的垂直和非垂直分量。

图6示出了A_i-1被用于估计向量A_G的情形。结果所得的估计向量被用于确定估计(或简单地，)。差分向量dA被标示为估计向量(其表示在时间t_i确定的)，且是从A_i-1与A_i之间的向量差来形成的(即，)。

图7示出了根据本发明的一些实施例的来自经平均的加速计数据的示例差分向量。示出了大体在椭圆内的隔开的四个示例估计差分向量(差分加速度)的序列来自图6的估计差分向量在这里被示为若一系列的估计差分向量形成如图1B中所示的竖立的椭圆，则此加速度经平均的加速计数据序列表示移动设备100更有可能处在飞行中。替换地，这些估计差分向量可能形成侧卧的椭圆(如图1C中所示)，这将表示移动设备100处在运动但不是飞行中。

图8A和8B示出了根据本发明的一些实施例的基于对重力向量的假定来计算差分向量的方法。

图8A示出了在参考向量A_G未知时使用经平均加速度向量A_i-1来最佳地估计向量A_G 并类似地使用A_i-1来定义另外，估计差分向量被分解成估计垂直分量和估计水平分量图8B示出其中使用经平均加速度向量A_i来估计向量以及找到再次，估计差分向量被分解成估计垂直分量和估计水平分量可观察经平均测量序列220{A_i，A_i-1，…}以确定该序列形成竖立还是侧卧的椭圆。替换地，可使用单个差分向量来指示运动是否表示飞行运动。

图9A、9B、和9C解说了根据本发明的一些实施例的示出测试和判决的文氏图。每幅图表示对差分向量和/或该差分向量的一个或两个估计分量执行的两个测试。记为的纵轴表示估计垂直加速度的量值的变化，并且记为的横轴表示估计水平加速度的量值的变化。

图9A示出了图1B和1C的椭圆的正象限，其中负象限被翻转到正象限中。第一椭圆表示在其中预期有飞行加速度变化(dA_飞行中)的区域。第二椭圆表示在其中预期有非飞行加速度变化(dA_非飞行中)的区域。在其中差分向量落在由交迭的椭圆所定义的区域内的第一区域中，该差分向量dA是表示飞行运动还是非飞行运动可能是未知的。在其中差分向量dA落在仅由侧卧的椭圆所定义的区域内的第二区域中，该差分向量dA更有可能表示非飞行运动。在其中差分向量落在仅由竖立的椭圆所定义的区域内的第三区域中，该差分向量dA更有可能表示飞行运动。在两个椭圆之外的第四区域中，该差分向量dA表示飞行运动还是非飞行运动可能是未知的。为了将差分加速度推至飞行区域或非飞行区域中，处理器可随时间推移累积估计差分向量或对其取平均。例如，最近N个估计上的累积值(或最近N个估计的经平均值)可被用于本文描述的比较测试中。

可定义估计差分向量dA(或估计差分向量序列)表示什么的若干测试。例如，测试可断定特定的估计差分可表示：(1)飞行运动还是非飞行运动；(2)飞行运动、非飞行运动还是不确定；(3)不是非飞行运动还是非飞行运动；或者(4)飞行运动、非飞行运动还是未知。例如，第一测试确定差分向量dA是否落在位置区域外部，并且第二测试确定该差分向量dA是否落在飞行椭圆内部。

在图9B中，第一测试使用差分向量的量值(表示为)来确定加速度是否高于第一阈值Th₁。即，若(例如，其中1.0000表示1G或即仅因海平面的重力导致的加速度)，则测试结果为正。此正结果表示该差分加速度可能是由于飞行运动所导致。第二测试将该差分向量的垂直分量的量值(表示为)与该差分向量的水平分量的量值(表示为)之比与第二阈值Th₂作比较。例如，将分量之比与第二阈值作比较Th₂。替换地，第二测试可以是第一分量的量值与第二分量的经比例缩放值之间的比较。若第二阈值Th₂＝1，则第二测试可以是分量间的简单比较若或即则测试结果为正。若第一测试和第二测试皆得到正结果，则移动设备100指示其处在飞行运动中。

在图9C中，第一测试使用差分向量的量值(表示为)来确定加速度是否高于第一阈值Th₁。即，例如，还执行如上文参照图9A所述的第二测试。类似地，若第一测试和第二测试皆得到正结果，则认为移动设备100处在飞行中。

在图9D中，如上文参照图9B所述地执行第一测试。第二测试将估计差分向量的横向分量的量值(表示为)与第二阈值Th₂作比较(例如， )。此第二测试将飞行确定限制在当垂直分量大于Th₁但横向分量小于Th₂时发生。

上述第一和第二测试不一定要按序执行。例如，所述第二测试可以在所述第一测试之前或者并发执行。替换地，可以仅使用这两个测试中的单个测试来作出飞行确定。例如，若单是第一测试得到正结果(例如，)，则认为移动设备100处在飞行中。替换地，若单是第二测试得到正结果(例如，)，则认为移动设备100处在飞行中。

在图10A中，加速计110将样本提供给飞行计算逻辑400的若干模块并得到飞行指示符信号。飞行计算逻辑400包括平均器410、延迟T单元420、差分单元430、重力方向估计器440、向量拆分器450、比较器460和470、以及逻辑门480。若仅执行一个测试而不是两个或更多个测试，则比较器460和470以及逻辑门480可用单个的比较器460(用于测试A)或比较器470(用于测试B)来替代。

加速计110向平均器410提供加速计样本200{…，a_k-2，a_k-1，a_k，…}。在一些情形中，这些原始加速计样本200是有噪且原始的加速计样本200。平均器410提供经平均样本A_i 220。在一些情形中，平均器410被纳入加速计110中，且加速计110提供一系列经平均样本{A_i，A_i-1}220。平均器410可充当用于对具有两个或更多个顺序加速计测量的第一序列{a_j，a_j-1，a_j-2，…}200求和并用于对具有两个或更多个顺序加速计测量的第二序列{a_k，a_k-1，a_k-2，…}200求和以形成这两个加速度指示符{A_i，A_i-1}220的装置。物理上，平均器410可以是加速计110的组件或被整合到其中，可以是分开的硬件组件，或者可以是在处理器300(例如，算术逻辑单元(ALU)、微处理器或微控制器)上运行的例程。平均器410可以是求和器、带有除法器的求和器、或者带有移位寄存器的求和器。因此，加速计110和/或平均器410是用于提供两个加速度指示符{A_i，A_i-1}220的装置。例如，用于提供两个加速度指示符{A_i，A_i-1}220的装置可以是在处理器300上运行的软件加法器以对序列加速计样本200{…，a_k-2，-1，a_k，…}求和以得到每个加速度指示符(A_i)。用于提供两个加速度指示符{A_i，A_i-1}220的装置也可包括加速计110。个体的经平均样本A_i 220之间的时段为(t_i-t_i-1)，这典型地是比个体的原始样本a_k 200之间的时段(该时段为(t_k-t_k-1))更大的量值。例如，经平均样本A_i 220之间的时间可以是5秒，而原始样本a_k 200之间的时间可以是33ms。

在此实施例中，平均器410还向重力方向估计器440提供加速计样本200。重力方向估计器440确定用于表示重力方向的向量(重力方向估计)。替换地，重力方向估计器440接受经平均样本220而不是原始样本200。在其最简单的形式中，重力方向估计器440使用两个最新近的原始样本(a_k或a_k-1)或两个最新近的经平均样本(A_i或A_i-1)中的预定一个来表示uG(例如，

{\hat{u}}_{G} = a_{k},

{\hat{u}}_{G} = A_{i - 1}

或

{\hat{u}}_{G} = A_{i},

或者被比例缩放为

{\hat{u}}_{G} = a_{k - 1} / | a_{k - 1} |,

{\hat{u}}_{G} = a_{k} / | a_{k} |,

{\hat{u}}_{G} =

A_{i - 1} / | A_{i - 1} |

或

{\hat{u}}_{G} = A_{i} / | A_{i} |

)。

替换地，重力方向估计器440使用最新近样本中的两个(或更多个)(例如，)。替换地，重力方向估计器440使用三抽头或更多抽头的FIR滤波器，或者两抽头或更多抽头的IIR滤波器来产生重力方向估计器440的输出值是表示重力方向的估计的向量(或)。

来自平均器410的输出值被馈送至延迟T单元420，其中延迟T＝(t_i-t_i-1)。延迟T单元420可以是用于保持平均器410的先前输出值的存储器位置、寄存器、软件变量或类似物。在一些实施例中，经平均样本之间的时段是延迟T。经平均样本220之间的此延迟和时间可以小于10,000秒，诸如1到30秒之间(例如，5秒)。在一些实施例中，延迟T单元420被纳入平均器410内。

如上所述，原始传感器测量200和结果得到的经平均传感器测量220包括移动设备所体验到的所有加速度，包括因重力导致的加速度。为了确定移动设备是否处在飞行中，飞行计算逻辑400移除此因重力导致的加速度的估计。如本文所使用的，A_i＝(A_G+dA)，其中A_i是(在取平均后)测得的总加速度，A_G是重力向量，并且dA是移动设备所体验到的不包括重力作用的加速度。典型地，因重力A_G导致的加速度的实际方向是未知的且必须被近似得到。结果，A_i也等于和数或者等效地其中是重力向量A_G的近似，并且是不含重力向量A_G的加速度的近似。

差分单元430通过使用向量运算从A_i移除来确定差分单元430可以硬件和/或软件来实现。例如，用于实现差分单元430的装置可以是在处理器300中，诸如在算术逻辑单元(ALU)、微处理器、微控制器或类似物中运行的软件或固件减法运算。由于向量A_G典型地是未知的，所以该向量由来近似，其中向量是A_i-1或如上所述。在所示情形中，差分单元430将非重力加速度近似为所以导致其中A_i是当前测量并且A_i-1是用于近似A_G的先前测量。

典型地，非重力加速度可以由在关于移动设备的体参考系而言的X-Y-Z主方向中的每个方向上具有分量的三维向量来表示为若需要，飞行计算逻辑400可使用平移矩阵以在该体参考系与局部参考系之间进行平移，其中局部参考系包括垂直分量(与重力加速度A_G成直线)、横向分量(与平飞成直线)以及侧向分量(垂直于重力和横向分量这两者)。在局部参考系中，非重力加速度可被表示为或其中表示横向加速度，表示侧向加速度，并且这两个向量的和表示与重力估计正交的水平或非重力加速度且可被表示为

向量拆分器450接受非重力加速度估计和重力方向估计两者。向量拆分器450充当用于基于重力加速度的估计方向将差分加速度(dA)拆分成包括估计水平加速度和估计垂直加速度的正交分量的装置。即，向量拆分器450将向量分成平行于(与估计重力成直线)的第一分量和正交于(与估计重力垂直)的第二分量向量拆分器450提供和它们被用于执行一个或更多个测试以确定移动设备100是否处在飞行中。

第一比较器460用于第一测试(测试A)以确定加速度dA是否充分高于阈值以构成显著的非重力加速度。第一比较器460可以硬件或软件来实现。例如，第一比较器460可以是在处理器300中运行的比较运算符。第一比较器460充当用于将包括垂直加速度的加速度与与第一阈值(Th₁)作比较以确定第一比较结果或即测试A判决的装置。即，第一比较器460将的量值与阈值Th₁作比较。若则测试A得到正判决。

第二比较器470用于第二测试(测试B)以确定加速度是否充分垂直以构成显著的垂直加速度。同第一比较器460一样，第二比较器470可以硬件或软件来实现。第二比较器470充当用于将正交向量中的至少一者与第二阈值(Th₂)作比较以确定第二比较结果或即测试B判决的装置。第二比较器470将的量值与的量值作比较。若则测试B得到正判决。在其他实施例中，将第二阈值Th₂与的量值和的量值之比作比较。若则测试B得到正判决。

门480接收来自两个测试的结果并提供结果得到的飞行指示符信号。门480充当用于基于第一和第二比较结果来设置飞行指示符的装置。取决于输入值(表示测试A判决和测试B判决的比较结果)的极性和输出值(飞行指示符)的合意极性，门480可以用带或不带一个或更多个反相器的AND(与)门、OR(或)门、NAND(与非)门或者NOR(或非)门来实现。门480可以硬件或软件来实现，例如，实现为在处理器上运行的固件中的算术表达式。

如所指示的，上述模块可以个体地或者组合地实现为软件指令。这些软件指令可作为程序代码保存在计算机可读介质上以供以后在处理器300上执行。此外，移动设备100可包括处理器300和存储器120，其中存储器120包括这些软件指令以执行这些模块中的一个或更多个。

类似地，在图10B中，加速计110向飞行计算逻辑400提供样本，飞行计算逻辑400生成飞行指示符信号。除了平均器410、延迟T单元420、差分单元430、向量拆分器450、第一和第二比较器460和470以及逻辑门480之外，飞行计算逻辑400还包括低通滤波器490。平均器410、延迟T单元420、差分单元430、第一和第二比较器460和470以及逻辑门480等效于上文参照图10A所述的对应模块。图10A的重力方向估计器440用从平均器410到向量拆分器450的经平均样本A_i220的抽头来实现。向量拆分器450执行如上所述的相同操作但带有恰适的比例缩放，因为使用的是向量A_i而非单位向量来自门480的输出值是未经滤波的飞行指示符信号。低通滤波器490接受具有这些值的序列以产生经滤波的飞行指示符。在一些实施例中，低通滤波器490例如以1/(t_i-t_i-1)的速率为每个输入值提供一个输出值。在其他实施例中，每当确定了飞行与未飞行间的变化时低通滤波器490提供一个输出值。在其他实施例中，每当作出对飞行指示的请求时低通滤波器490提供一个输出值。

图11示出了移动设备100的各种模块和功能组件，包括加速计110、飞行计算逻辑400、控制逻辑140、存储器120、显示器130、备用电路系统150以及计时器160。飞行计算逻辑400和控制逻辑140两者皆可实现为运行处理器300的软件例程(例如，在通用或专用硬件上、或者在软件和硬件的组合中)。

飞行计算逻辑400接受来自加速计110的经平均样本A_i。在所示情形中，加速计110向飞行计算逻辑400提供经平均样本220而非原始样本200。替换地，加速计110可向飞行计算逻辑400提供原始样本200，飞行计算逻辑400可执行如上文所述的取平均。飞行计算逻辑400向控制逻辑140提供飞行指示符信号。

可以是寄存器值、存储器中的位置、或硬件线上的二进制信号电平的飞行指示符信号可被用于若干用途之一。例如，控制逻辑140可将飞行指示符信号作为日志消息保存到存储器120。可在稍后的时间从存储器120提取出这些日志消息以跟踪和确定移动设备100何时曾处在飞行中。替换地或者补充地，控制逻辑140可向诸如LCD、LED或其他用户显示器之类的显示器130发送指示符以给予移动设备的用户该移动设备的状态的通知。控制逻辑140可以基于飞行指示符信号的值来控制对电路系统150的供电。例如，控制逻辑140可以在飞行指示符信号指示移动设备100处在飞行中时将一些电路系统上电和/或可以在飞行指示符信号指示移动设备100未处在飞行中时将一些电路系统上电。类似地，控制逻辑140可以在飞行指示符信号指示移动设备100处在飞行中时使一些电路系统掉电或使其进入低功率状态。例如，控制逻辑140可以在飞行指示符信号指示移动设备100处在飞行中时使蜂窝无线电收发机和/或GPS接收机掉电或抑制它们和/或可在该信号指示移动设备100未处在飞行中时恢复供电。另外，控制逻辑140可以基于飞行指示符信号的值来启动、停止、清除或复位计时器160中的计时器，或者可以向飞行计算逻辑400查询当前飞行状态。

图12描绘了根据本发明的一些实施例的在移动设备中用于进行飞行检测的流程图。该流程图中的步骤可以是在处理器300上运行的软件模块或操作。

在500，飞行计算逻辑400提供两个加速度指示符{A_i-1，A_i}，其中每一个加速度指示符分别是对应的加速计测量{a_k，a_k-1，a_k-2，…}的和。

在510，飞行计算逻辑400确定这两个加速度指示符之间的差分加速度以近似出从时间t_i-1到时间t_i的加速度变化。

在520，飞行计算逻辑400基于重力加速度的估计方向将差分加速度拆分成包括估计水平加速度和估计垂直加速度的正交分量，其中重力估计是且是一个或更多个加速度指示符{A_i-1，A_i}的函数。

在530，飞行计算逻辑400确定加速度是否充分高于阈值以构成显著的非重力加速度。在一些实施例中，第一比较器460将差分加速度(或者或者)与第一阈值(Th₁)作比较以确定第一比较结果(测试A)。

在540，飞行计算逻辑400确定加速度是否充分垂直以构成显著的垂直加速度。在一些实施例中，第二比较器470将正交分量{和}中的至少一者与第二阈值(Th₂)作比较以确定第二比较结果(测试B)。若Th₂＝1，则该比较可以是正交分量{和}的量值之间的比较。

在550，飞行计算逻辑400基于第一和第二比较结果来设置飞行指示符。

在560，飞行计算逻辑使用飞行指示符来执行操作，诸如写存储器、改变电路功率状态、向用户显示消息、影响计时器、或类似操作。

移动设备的实施例包括处理器和存储器，其中存储器包括用于检测移动设备是否处在飞行中的软件指令。此外，此软件可作为程序代码存储在计算机可读介质上。

提供以上对所公开方面的描述是为了使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对这些方面的各种改动对本领域技术人员而言将是明显的，并且本文中所定义的普适原理可应用于其他方面而不会脱离本公开的精神或范围。

Claims

1.一种在移动设备中用于飞行检测的方法，所述方法包括：

提供两个加速度指示符{A_i-1,A_i}；

确定所述两个加速度指示符{A_i-1,A_i}之间的差分加速度

基于重力加速度的估计方向将所述差分加速度拆分成包括估计水平加速度和估计垂直加速度的正交分量；

将包括垂直加速度的加速度与第一阈值(Th₁)作比较以确定第一比较结果；

将包括所述估计水平加速度的值与第二阈值(Th₂)作比较以确定第二比较结果；以及

基于所述第一和第二比较结果设置飞行指示符，

其中所述两个加速度指示符{A_i-1,A_i}包括：

所述两个加速度指示符{A_i,A_i-1}的第一加速度(A_i-1)，其指示在第一时间(t_i-1)的加速度；以及

所述两个加速度指示符{A_i,A_i-1}的第二加速度(A_i)，其指示在第二时间(t_i)的加速度；

其中第二时间(t_i)与所述第一时间(t_i-1)之间的时间差小于10000秒。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两个加速度指示符{A_i-1,A_i}各自包括三维加速度向量。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两个加速度指示符{A_i-1,A_i}包括：

所述两个加速度指示符{A_i-1,A_i}的第一加速度(A_i)，其包括具有顺序加速计测量的第一序列{a_j,a_j-1,a_j-2,…}的和；以及

所述两个加速度指示符{A_i-1,A_i}的第二加速度(A_i-1)，其包括具有顺序加速计测量的第二序列{a_k,a_k-1,a_k-2,…}的和。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二时间(t_i)与所述第一时间(t_i-1)之间的所述时间差介于1到30秒之间。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，重力加速度的所述估计方向包括两个加速度指示符{A_i-1,A_i}的第一加速度(A_i-1)，其中所述第一加速度(A_i-1)表示比第二加速度(A_i)早的加速度。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，重力加速度的所述估计方向包括两个加速度指示符{A_i-1,A_i}的第二加速度(A_i)，其中所述第二加速度(A_i)表示比第一加速度(A_i-1)晚的加速度。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，重力加速度的所述估计方向包括基于所述两个加速度指示符{A_i-1,A_i}的平均加速度。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比较包括所述垂直加速度的加速度的动作包括将所述差分加速度与所述第一阈值(Th₁)作比较。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比较包括所述垂直加速度的加速度的动作包括将所述估计垂直加速度与所述第一阈值(Th₁)作比较。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将包括所述估计水平加速度的所述值与所述第二阈值(Th₂)作比较的动作包括将所述估计水平加速度与所述第二阈值(Th₂)作比较。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将包括所述估计水平加速度的所述值与所述第二阈值(Th₂)作比较的动作包括将所述第二阈值(Th₂)与所述正交分量之比作比较。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将包括所述估计水平加速度的所述值与所述第二阈值(Th₂)作比较的动作包括将估计水平加速度与所述估计垂直加速度作比较。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括基于所述飞行指示符向用户显示消息。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括基于所述飞行指示符禁用电路系统。

15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括基于所述飞行指示符将电路系统置为低功率模式。

16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一和第二比较结果设置所述飞行指示符的动作包括对一系列飞行指示符进行滤波。

17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一和第二比较结果设置所述飞行指示符的动作包括对所述第一和第二比较结果作“与”运算。

18.一种用于飞行检测的移动设备，所述设备包括：

加速计，其提供原始样本；

平均器，其耦合至所述加速计以接收所述原始样本并提供经平均样本；

延迟T单元，其耦合至所述平均器以接收所述经平均样本；

差分单元，其耦合至所述平均器和所述延迟T单元以计算并提供差分加速度；

重力方向估计器，其耦合至所述加速计以提供重力方向的估计；

向量拆分器，其耦合至所述差分单元和重力方向估计器以找到所述差分加速度的垂直分量和水平分量；

第一比较器，其耦合至第一阈值并耦合至所述向量拆分器以接收所述垂直分量并提供第一比较结果；

第二比较器，其耦合至所述向量拆分器以接收所述垂直分量和所述水平分量并提供第二比较结果；以及

逻辑门，其耦合至所述第一和第二比较器以将所述第一和第二比较结果处理成飞行指示符。

19.一种用于飞行检测的移动设备，所述设备包括：

用于提供两个加速度指示符{A_i-1,A_i}的装置；

用于确定所述两个加速度指示符{A_i-1,A_i}之间的差分加速度的装置；

用于基于重力加速度的估计方向将所述差分加速度拆分成包括估计水平加速度和估计垂直加速度的正交分量的装置；

用于将包括垂直加速度的加速度与第一阈值(Th₁)作比较以确定第一比较结果的装置；

用于将包括所述估计水平加速度的值与第二阈值(Th₂)作比较以确定第二比较结果的装置；以及

用于基于所述第一和第二比较结果设置飞行指示符的装置，

其中所述两个加速度指示符{A_i-1,A_i}包括：

20.如权利要求19所述的设备，其特征在于，还包括用于对具有顺序加速计测量的第一序列{a_j,a_j-1,a_j-2,…}求和以及用于对具有顺序加速计测量的第二序列{a_k,a_k-1,a_k-2,…}求和以形成所述两个加速度指示符{A_i,A_i-1}的装置。