CN113131936B

CN113131936B - 信号生成方法及可穿戴设备

Info

Publication number: CN113131936B
Application number: CN202110260196.8A
Authority: CN
Inventors: 任庆鑫; 付晖; 王德信
Original assignee: Qingdao Goertek Intelligent Sensor Co Ltd
Current assignee: Qingdao Goertek Intelligent Sensor Co Ltd
Priority date: 2021-03-10
Filing date: 2021-03-10
Publication date: 2023-03-24
Anticipated expiration: 2041-03-10
Also published as: CN113131936A

Abstract

本申请公开了一种信号生成方法，应用于可穿戴设备，该可穿戴设备包括数模转换器和发光件，该数模转换器与该发光件连接，并用于向该发光件输出驱动电流，以驱动该发光件发光；该方法包括：获取目标强度期望值，其中，所述目标强度期望值表征待生成的目标信号的信号强度；调整数模转换器的量程和转换位数，控制所述发光件发出对应于所述目标强度期望值的光线；采集所述光线的反射光线，生成所述目标信号。该方法可以减小可穿戴设备的功耗以及可能造成的光污染。

Description

信号生成方法及可穿戴设备

技术领域

本公开涉及可穿戴设备技术领域，更具体地，涉及一种信号生成方法、及可穿戴设备。

背景技术

可穿戴设备一般可以通过驱动其内置的发光件发出光线，之后，采集用户皮肤反射的该光线的反射光线，并根据该反射光线，生成表征用户健康信息的信号，例如，光电容积脉搏波(PPG，PhotoPlethysmoGraph)信号，以根据该信号，检测用户的健康信息，并向用户推送该健康信息，使用户可以及时了解自己的健康状况。

然而，现有可穿戴设备一般是通过过量提升发光件发出光线强度的方式来提升最终获得的检测信号的强度，以达到提升健康信息准确性的效果，存在功耗过大、光污染过大的问题。

发明内容

本公开实施例的一个目的是提供一种用于生成信号的新技术方案。

根据本公开的第一方面，提供了一种信号生成方法，应用于可穿戴设备，所述可穿戴设备包括数模转换器和发光件，所述数模转换器与所述发光件连接，并用于向所述发光件输出驱动电流，以驱动所述发光件发光；该方法包括：

获取目标强度期望值，其中，所述目标强度期望值表征待生成的目标信号的信号强度；

调整数模转换器的量程和转换位数，控制所述发光件发出对应于所述目标强度期望值的光线；

采集所述光线的反射光线，生成所述目标信号。

可选地，所述调整数模转换器的量程和转换位数，控制所述发光件发出对应于所述目标强度期望值的光线，包括：

设置所述量程为第一量程；

在所述第一量程小于预设量程阈值的情况下，调整所述转换位数和所述驱动电流的数字量，控制所述发光件发出所述光线。

可选地，所述调整所述转换位数和驱动电流的数字量，控制所述发光件发出所述光线，包括：

设置所述转换位数为第一位数，以及，设置所述驱动电流的数字量为与所述第一位数对应的最大数字量；

根据所述第一位数和所述最大数字量，控制所述发光件发出第一强度的第一光线；

采集所述第一光线的第一反射光线，生成第一信号；

在所述第一信号的信号强度小于所述目标强度期望值表征的信号强度的情况下，设置所述量程为第二量程，其中，所述第二量程大于所述第一量程；

在所述第二量程小于所述预设量程阈值的情况下，调整所述转换位数和所述驱动电流的数字量，控制所述发光件发出所述光线。

可选地，在所述第一信号的信号强度大于所述目标强度期望值表征的信号强度的情况下，所述方法还包括：

设置所述转换位数为第二位数，其中，所述第二位数大于所述第一位数；

在所述第二位数不大于预设位数阈值的情况下，调整所述驱动电流的数字量，控制所述发光件发出所述光线。

可选地，所述数模转换器的数量为多个，所述多个数模转换器并联连接。

可选地，所述可穿戴设备还包括光电传感器和模数转换器，所述光电传感器与所述模数转换器连接；

所述采集所述光线的反射光线，生成所述目标信号，包括：

控制所述光电传感器采集所述光线的反射光线，获得目标电信号；

根据所述目标电信号，通过所述模数转换器获得所述目标信号。

可选地，所述目标信号包括光电容积脉搏波信号。

根据本公开的第二方面，本公开还提供了一种可穿戴设备，所述可穿戴设备包括数模转换器和发光件，所述数模转换器与所述发光件连接，并用于向所述发光件输出驱动电流，以驱动所述发光件发光；所述可穿戴设备还包括：

强度期望值获取模块，用于获取目标强度期望值，其中，所述目标强度期望值表征待生成的目标信号的信号强度；

调光模块，用于调整数模转换器的量程和转换位数，控制所述发光件发出对应于所述目标强度期望值的光线；

信号生成模块，用于采集所述光线的反射光线，生成所述目标信号。

可选地，所述调光模块包括：

量程设置子模块，用于设置所述量程为第一量程；

调光子模块，用于在所述第一量程小于预设量程阈值的情况下，调整所述转换位数和所述驱动电流的数字量，控制所述发光件发出所述光线。

根据本公开的第三方面，还提供了另一种可穿戴设备，包括：

存储器，用于存储可执行的指令；

处理器，用于根据所述指令的控制运行所述可穿戴设备执行本公开第一方面所述的方法。

本公开的一个有益效果在于，根据本公开实施例的方法，在可穿戴设备需要生成目标信号时，通过获取表征该目标信号的信号强度的目标强度期望值，之后，通过调整其内置的数模转换器的量程以及转换位数，以控制其内置的发光件发出对应于该目标强度期望值的光线，从而根据该光线的反射光线，生成该目标信号。该方法在获得目标强度期望值之后，通过调整数模转换器的量程和转换位数，使得可穿戴设备可以以先粗调再细调的方式精确的调整其发光件发出光线的强度，以在生成目标信号的过程中，减小该可穿戴设备的功耗以及可能造成的光污染。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其他特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且连同其说明一起用于解释本公开的原理。

图1是本公开实施例提供的一种信号生成方法的流程示意图。

图2是本公开实施例提供的目标信号的生成过程意图。

图3是本公开实施例提供的一种可穿戴设备的原理框图。

图4是本公开实施例提供的另一种可穿戴设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其他例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

<方法实施例>

图1是本公开实施例提供的信号生成方法的流程示意图，该方法可以由可穿戴设备实施，更具体地，可以由可穿戴设备实施，该可穿戴设备例如可以为可穿戴手表、可穿戴手环等设备，此处不做特殊限定。

根据图1所示，本实施例的方法可以包括如下步骤S1100-S1300，以下予以详细说明。

步骤S1100，获取目标强度期望值，其中，所述目标强度期望值表征待生成的目标信号的信号强度。

在本实施例中，目标信号，可以是表征用户健康状况的检测信号，该信号例如可以为光电容积脉搏波信号，也称为PPG信号。

在具体实施时，可穿戴设备在检测用户的健康状况时，可以先驱动其发光件，例如，发光LED二极管发出光线，之后，通过使用内置的光电传感器，例如光电二极管采集用户皮肤反射该光线的反射光线；之后，通过模数转换器(ADC，AnalogtoDigitalConverter)生成表征健康状况的检测信号，并根据该信号，获得用户健康信息。

然而，在实际中，该检测信号容易受到人为原因，例如可穿戴设备佩戴过松、佩戴位置差异、生理原因，例如佩戴者皮肤差异等因素的影响，因此，一般需要使该检测信号不小于预设强度值，才可能提升其信号质量，以提升检测得到的健康信息的准确度。

在实现本申请的过程中，发明人发现，在现有的可穿戴设备中，可穿戴设备生成的检测信号的信号强度与其发光件发出光线的强度相关，即，在光线较强时，其采集的反射光线往往较强，进而使得其生成的检测信号的信号强度也较强；而当发光件发出光线较弱时，由于其采集的反射光线也较弱，这将导致其生成的检测信号的信号强度也较弱。因此，在现有技术中，往往会采取过量提升发光件，例如发光LED二极管发出光线强度的方式来提升检测信号的强度，这虽然可以提升健康信息的准确度，但往往也带来了功耗大以及光污染的问题，容易影响用户使用可穿戴设备的体验。

另外，发明人还发现造成上述问题的主要原因是：目前的可穿戴设备中，用来给发光件提供驱动电流的数模转换器(DAC，DigitaltoAnalogConverter)的转换位数往往仅有8位，并且其量程也是固定的，这就导致数模转换器的分辨率，即其分辨最小电压或电流的能力较为固定，从而使得其输出给发光LED的驱动电流较大，进而导致了上述问题。

为解决上述问题，本实施例提供的信号生成方法通过在可穿戴设备中集成量程以及转换位数可调整的数模转换器，针对待生成的目标信号，首先由可穿戴设备获取待生成的目标信号的信号强度期望值，即，目标强度期望值，通过调整该数模转换器的量程和转换位数，以精确的向发光件提供驱动电流，使得可穿戴设备可以在尽可能小的功耗下生产该目标信号。需要说明的是，在具体实施时，目标强度期望值可以由用户预先设置，该强度例如可以为50000，或者也可以为其他数值，此处不做特殊限定。

步骤S1200，调整数模转换器的量程和转换位数，控制所述发光件发出对应于所述目标强度期望值的光线。

在实际中，数模转换器输出的驱动电流一般可以使用公式：

表示，其中，I表征数模转换器输出的驱动电流，Data表征该驱动电流的数字量，Range表征数模转换器的量程，n表征数模转换器的转换位数。由此可知，数模转换器输出的驱动电流的大小与Data对应，而其转换精度与其量程和其转换位数相关。因此，在本实施例中，通过在可穿戴设备中集成量程和转换位数可调整的数模转换器，在获得目标信号的目标强度期望值之后，通过调整该量程和转换位数，控制可穿戴设备的发光件发出对应于该目标强度期望值的光线。

在具体实施时，所述调整数模转换器的量程和转换位数，控制所述发光件发出对应于所述目标强度期望值的光线，包括：设置所述量程为第一量程；在所述第一量程小于预设量程阈值的情况下，调整所述转换位数和所述驱动电流的数字量，控制所述发光件发出所述光线。

在本实施例中，可以按照先粗调再细调的方式控制驱动发光件发光的驱动电流。具体来讲，可以按照量程从小到大的顺序设置数模转换器的量程，即，先将数模转换器的量程设置为初始量程，通过调整转换位数和驱动电流的数字量，在初始量程输出的驱动电流驱动发光件发出的光线，导致生成的目标信号的信号强度低于目标强度期望值表征的信号强度的情况下，继续设置数模转换器的量程为下一量程，以控制发光件发出能够精确生成对应于该目标强度期望值的光线。

即，所述调整所述转换位数和驱动电流的数字量，控制所述发光件发出所述光线，包括：设置所述转换位数为第一位数，以及，设置所述驱动电流的数字量为与所述第一位数对应的最大数字量；根据所述第一位数和所述最大数字量，控制所述发光件发出第一强度的第一光线；采集所述第一光线的第一反射光线，生成第一信号；在所述第一信号的信号强度小于所述目标强度期望值表征的信号强度的情况下，设置所述量程为第二量程，其中，所述第二量程大于所述第一量程；在所述第二量程小于所述预设量程阈值的情况下，调整所述转换位数和所述驱动电流的数字量，控制所述发光件发出所述光线。

具体来讲，可穿戴设备可以先固定一量程值，通过调节驱动电流的数字量，判断生成的目标信号，例如，PPG信号的信号强度是否在期望的信号强度内，若不满足，则提升当前量程为下一级量程，并重复上述步骤，直至可穿戴设备生成的目标信号的信号强度在期望的信号强度内。

另外，为了尽可能的减小功耗以及可能造成的光污染，在经过上述步骤使得可穿戴设备生成的目标信号的信号强度在期望的信号强度内之后，还可以进一步细调，在该量程下，通过调整可穿戴设备的转换位数，提升其分辨率，并通过调整驱动电流的数字流，精确的向发光件输出驱动电流，避免发光件发出的光线过强进而增加功耗和光污染的问题。

即，在本实施例中，在所述第一信号的信号强度大于所述目标强度期望值表征的信号强度的情况下，所述方法还包括：设置所述转换位数为第二位数，其中，所述第二位数大于所述第一位数；在所述第二位数不大于预设位数阈值的情况下，调整所述驱动电流的数字量，控制所述发光件发出所述光线。

还需要说明的是，在具体实施时，受技术的限制，单个数模转换器的量程是存在上限的，因此，其最终输出的驱动电流也是存在上限的，因此，单个数模转换器可能存在不能像发光件发出满足条件的驱动电流，以驱动发光件发出对应于目标强度期望值的光线。因此，在本实施例中，为了提升该方法的适用范围，可穿戴设备中的数模转换器的数量可以为多个，并且该多个数模转换器并联连接，以合并向发光件提供驱动电流，使得发光件可以发出对应于目标强度期望值的光线。

在该实施例中，该可穿戴设备可以包括与该多个数模转换器一一对应的开光件，在具体实施时，可以先控制该多个数模转换器中的一个开关件闭合，并使用上述信号生成方法判断是否能够生成信号强度为目标强度期望值的目标信号；若不满足，则可穿戴设备可以控制该多个数模转换器中的其他数模转换器分别对应的至少一个开关件闭合，以提升驱动发光件发光的驱动电流的数值，使得可穿戴设备可以生成信号强度为该目标强度期望值的目标信号。

在步骤S1200之后，执行步骤S1300，采集所述光线的反射光线，生成所述目标信号。

请参看图2，其是本公开实施例提供的目标信号的生成过程意图，其中，图2中所示遮挡物例如可以为用户皮肤。如图2所示，在本实施例中，该可穿戴设备还可以包括光电传感器，例如为光电二极管和模数转换器，所述采集所述光线的反射光线，生成所述目标信号，包括：控制所述光电传感器采集所述光线的反射光线，获得目标电信号；根据所述目标电信号，通过所述模数转换器获得所述目标信号。

综上可知，在本实施例中，针对包括数模转换器和发光件的可穿戴设备，本实施例提供的方法通过获取表征待生成的目标信号的信号强度的目标强度期望值，之后，通过调整其内置的数模转换器的量程以及转换位数，以控制其内置的发光件发出对应于该目标强度期望值的光线，从而根据该光线的反射光线，生成该目标信号。该方法在获得目标强度期望值之后，通过调整数模转换器的量程和转换位数，使得可穿戴设备可以以先粗调再细调的方式精确的调整其发光件发出光线的强度，以在生成目标信号的过程中，减小该可穿戴设备的功耗以及可能造成的光污染。

<设备实施例一>

与上述方法实施例对应，在本实施例中，还提供一种可穿戴设备，如图3所示，该装置3000可以包括强度期望值获取模块3100、调光模块3200和信号生成模块3300。

该强度期望值获取模块3100，用于获取目标强度期望值，其中，所述目标强度期望值表征待生成的目标信号的信号强度。

该调光模块3200，用于调整数模转换器的量程和转换位数，控制所述发光件发出对应于所述目标强度期望值的光线。

在一个实施例中，该调光模块3200包括：

量程设置子模块，用于设置所述量程为第一量程；

在该实施例中，该调光子模块在调整所述转换位数和驱动电流的数字量，控制所述发光件发出所述光线时，可以用于：

采集所述第一光线的第一反射光线，生成第一信号；

在该实施例中，在所述第一信号的信号强度大于所述目标强度期望值表征的信号强度的情况下，该调光子模块还可以用于：

该信号生成模块3300，用于采集所述光线的反射光线，生成所述目标信号。

在一个实施例中，该可穿戴设备还包括光电传感器和模数转换器，所述光电传感器与所述模数转换器连接；该信号生成模块3300在采集所述光线的反射光线，生成所述目标信号时，可以用于：

<设备实施例二>

在本实施例中，还提供另一种可穿戴设备，如图4所示，该可穿戴设备4000还可以包括处理器4200和存储器4100，该存储器4100用于存储可执行的指令；该处理器4200用于根据指令的控制运行可穿戴设备以执行根据本公开任意实施例的信号生成方法。

本公开可以是***、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。

这里参照根据本公开实施例的方法、装置(***)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备上，使得在计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。对于本领域技术人员来说公知的是，通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种信号生成方法，应用于可穿戴设备，所述可穿戴设备包括数模转换器和发光件，所述数模转换器与所述发光件连接，并用于向所述发光件输出驱动电流，以驱动所述发光件发光；所述方法包括：

采集所述光线的反射光线，生成所述目标信号；

其中，所述调整数模转换器的量程和转换位数，控制所述发光件发出对应于所述目标强度期望值的光线，包括：

设置所述量程为第一量程；

2.根据权利要求1所述的方法，所述调整所述转换位数和驱动电流的数字量，控制所述发光件发出所述光线，包括：

采集所述第一光线的第一反射光线，生成第一信号；

3.根据权利要求2所述的方法，在所述第一信号的信号强度大于所述目标强度期望值表征的信号强度的情况下，所述方法还包括：

4.根据权利要求1所述的方法，所述数模转换器的数量为多个，所述多个数模转换器并联连接。

5.根据权利要求1所述的方法，所述可穿戴设备还包括光电传感器和模数转换器，所述光电传感器与所述模数转换器连接；

所述采集所述光线的反射光线，生成所述目标信号，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，所述目标信号为光电容积脉搏波信号。

7.一种可穿戴设备，所述可穿戴设备包括数模转换器和发光件，所述数模转换器与所述发光件连接，并用于向所述发光件输出驱动电流，以驱动所述发光件发光；所述可穿戴设备还包括：

信号生成模块，用于采集所述光线的反射光线，生成所述目标信号；

其中，所述调光模块包括：

量程设置子模块，用于设置所述量程为第一量程；

8.一种可穿戴设备，包括：

存储器，用于存储可执行的指令；

处理器，用于根据所述指令的控制运行所述可穿戴设备执行如权利要求1-6任意一项所述的方法。