(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モバイルデバイスであって、
プロセッサと、
前記プロセッサに通信可能に結合された第1の運動センサと、
前記プロセッサに通信可能に結合された第2の運動センサと、
を含み、
前記第1の運動センサは、
前記モバイルデバイスの運動を感知し、前記モバイルデバイスの前記運動を示す複数の第1の値を提供するように構成された第1の運動検出デバイスと、
前記第1の運動検出デバイスに通信可能に結合され、前記複数の第1の値を受信し、第1のレートで前記複数の第1の値を積分することによって積分された情報を生成し、前記積分された情報を示す第2の値を提供するように構成された第1の処理デバイスとを含み、
前記第2の運動センサは、
前記モバイルデバイスの運動を感知し、前記モバイルデバイスの前記運動を示す複数の第3の値を提供するように構成された第2の運動検出デバイスと、
前記第2の運動検出デバイスに通信可能に結合され、前記複数の第3の値を受信し、第2のレートで前記複数の第3の値を積分することによって積分された情報を生成し、前記積分された情報を示す第4の値を提供するように構成された第2の処理デバイスとを含み、
前記プロセッサは、前記第2の値及び前記第4の値を選択的に取得するように構成され、
前記プロセッサは、前記第1のレートよりも低い第3のレートで前記第2の値を選択的に前記第1の処理デバイスから取得し、前記第2のレートよりも低くかつ前記第3のレートと異なる第4のレートで前記第4の値を選択的に前記第2の処理デバイスから取得するように構成される、モバイルデバイス。
【請求項２】
前記第1の運動センサはジャイロスコープであり、前記第1の値は旋回レートを示す値であり、前記第2の値は旋回角度を示す値である、請求項1に記載のモバイルデバイス。
【請求項３】
前記第2の運動センサは加速度計であり、前記第3の値は加速度を示す値であり、前記第4の値は速度を示す値である、請求項1に記載のモバイルデバイス。
【請求項４】
前記第1の運動センサは、前記モバイルデバイスのユーザから受信されたユーザ設定に従い、前記モバイルデバイスの前記運動を示す前記複数の第1の値を積分するように構成され、
前記第2の運動センサは、前記モバイルデバイスのユーザから受信されたユーザ設定に従い、前記モバイルデバイスの前記運動を示す前記複数の第3の値を積分するように構成される、請求項1に記載のモバイルデバイス。
【請求項５】
第1及び第2の運動センサを動作させる方法であって、
前記第1の運動センサにおいて、前記第1の運動センサに関連するデバイスの感知された運動を示す複数の第1の値を取得するステップと、
前記第1の運動センサにおいて、第1の積分された運動情報を取得するために前記感知された運動を示す前記複数の第1の値を第1のレートで積分するステップと、
前記第1の運動センサにおいて、前記第1の積分された運動情報を示す第2の値を生成するステップと、
前記第2の運動センサにおいて、前記第2の運動センサに関連するデバイスの感知された運動を示す複数の第3の値を取得するステップと、
前記第2の運動センサにおいて、第2の積分された運動情報を取得するために前記感知された運動を示す前記複数の第3の値を第2のレートで積分するステップと、
前記第2の運動センサにおいて、前記第2の積分された運動情報を示す第4の値を生成するステップと、
前記第1の運動センサ及び第2の運動センサとは異なるプロセッサにおいて、前記第2の値を選択的に取得するステップと、
前記プロセッサにおいて、前記第4の値を選択的に取得するステップと
を含み、
前記第2の値を取得するステップは、前記第1のレートよりも遅い第3のレートで前記第1の運動センサの生成した前記第2の値を選択的に取得するステップを含み、
前記第4の値を取得するステップは、前記第2のレートよりも低くかつ前記第3のレートと異なる第4のレートで前記第2の運動センサの生成した前記第4の値を選択的に取得するステップを含む、方法。
【請求項６】
前記第1の運動センサはジャイロスコープであり、前記第1の値は旋回レートを示す値であり、前記第2の値は旋回角度を示す値である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第2の運動センサは加速度計であり、前記第3の値は加速度を示す値であり、前記第4の値は速度を示す値である、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記複数の第1の値を積分するステップは、ユーザが提示した設定に基づいて前記複数の第1の値を積分するステップを含み、
前記複数の第3の値を積分するステップは、ユーザが提示した設定に基づいて前記複数の第3の値を積分するステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
モバイルデバイスであって、
プロセッサと、
前記プロセッサに通信可能に結合された第1の運動センサと、
前記プロセッサに通信可能に結合された第2の運動センサと、
を含み、
前記第1の運動センサは、
前記モバイルデバイスの運動を感知し、前記モバイルデバイスの前記運動に関係する複数の第１のデータを生成するための第1の検出手段と、
前記第1の検出手段に通信可能に結合された、第1のレートで前記複数の第1のデータを積分して、前記複数の第1のデータを積分した結果を示す第2のデータを生成するための第1の処理手段とを含み、
前記第2の運動センサは、
前記モバイルデバイスの運動を感知し、前記モバイルデバイスの前記運動に関係する複数の第3のデータを生成するための第2の検出手段と、
前記第2の検出手段に通信可能に結合された、第2のレートで前記複数の第3のデータを積分して、前記複数の第3のデータを積分した結果を示す第4のデータを生成するための第2の処理手段とを含み、
前記プロセッサは、前記第2のデータ及び前記第4のデータを選択的に取得するように構成され、
前記プロセッサは、前記第1のレートよりも低い第3のレートで前記第2のデータを選択的に前記第1の処理手段から取得し、前記第2のレートよりも低くかつ前記第3のレートと異なる第4のレートで前記第4のデータを選択的に前記第2の処理手段から取得するように構成される、モバイルデバイス。
【請求項１０】
前記第1のデータは、前記モバイルデバイスの旋回レートに関係し、前記第2のデータは、前記モバイルデバイスの旋回角度に関係する、請求項９に記載のモバイルデバイス。
【請求項１１】
前記第3のデータは、前記モバイルデバイスの加速度に関係し、前記第4のデータは、前記モバイルデバイスの速度に関係する、請求項９に記載のモバイルデバイス。
【請求項１２】
前記第1の処理手段及び第2の処理手段に通信可能に結合された、前記モバイルデバイスのユーザからユーザ設定を取得するためのインターフェース手段をさらに含み、前記第1の処理手段は、前記ユーザ設定に従って前記複数の第1のデータを積分するように構成され、前記第2の処理手段は、前記ユーザ設定に従って前記複数の第3のデータを積分するように構成される、請求項９に記載のモバイルデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、すべての目的のために参照により本明細書にすべて組み込まれる、2010年3月29日に出願された「POWER EFFICIENT WAY OF OPERATING MOTION SENSORS」と題する代理人整理番号101500P1の米国仮特許出願第61/318,746号の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤレス通信技術の進歩により、今日のワイヤレス通信デバイスの多用性は大幅に増大した。これらの進歩により、ワイヤレス通信デバイスは、単純なモバイル電話およびポケベルから、マルチメディア記録および再生、イベントスケジューリング、文書処理、電子商取引などの様々な機能を実行できる高度なコンピューティングデバイスへと発展することができた。その結果、今日のワイヤレス通信デバイスのユーザは、従来は複数のデバイスまたはより大きい非ポータブル機器のいずれかを必要とした広範囲のタスクを、単一のポータブルデバイスにより実行することができる。
【０００３】
ナビゲーション補助、ビジネスディレクトリ、ローカルニュース、気象関連サービスなどの様々なモバイルデバイスアプリケーションは、デバイスの位置の知識を活用する。慣性ナビゲーションを利用するアプリケーションでは、加速度計またはジャイロスコープのような運動センサが、デバイスの位置を確認するために用いられる。加速度計およびジャイロスコープは、監視対象デバイスに関して、それぞれ直線加速度および角度旋回レートに対応するデータを出力する。いくつかのアプリケーションでは、これらのデータはさらなる処理の前に、たとえば加速度計データからの速度、またはジャイロスコープデータからの旋回角度を計算するために積分される。運動センサデータの積分は通常、著しく高いレート(たとえば、100Hz)による運動センサからのデータの読取りおよび処理を伴い、結果的にプロセッサの電力消費およびインター集積回路(I2C)バス負荷が増える。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示は、電力効率の高い方法で運動センサを動作させるためのシステムおよび方法を対象とする。本開示によるモバイルデバイスの一例は、プロセッサおよびプロセッサに通信可能に結合された運動センサを含む。運動センサは、モバイルデバイスの運動を感知し、モバイルデバイスの運動の第1の指示を提供するように構成された運動検出デバイスと、運動検出デバイスに通信可能に結合され、第1の指示を受信し、第1の指示を積分することによって積分された情報を生成し、積分された情報を示す第2の指示を提供するように構成された処理デバイスとを含む。プロセッサは、第2の指示の選択的指示を取得するように構成される。
【０００５】
そのようなモバイルデバイスの実装形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。運動センサの処理デバイスは、第1の指示を受信し、第1のレートで第1の指示を積分するように構成され、プロセッサは、第1のレートよりも低い第2のレートで第2の指示の選択的指示を取得するように構成される。運動センサはジャイロスコープであり、第1の指示は旋回レートの指示であり、第2の指示は旋回角度の指示である。運動センサは加速度計であり、第1の指示は加速度の指示であり、第2の指示は速度の指示である。運動センサは、モバイルデバイスのユーザから受信されたユーザ設定に従い、モバイルデバイスの運動を積分するように構成される。
【０００６】
本開示によるモバイルデバイスの別の例は、プロセッサ、プロセッサに通信可能に結合され、モバイルデバイスの旋回レートを感知するように構成されたジャイロスコープ、ならびにプロセッサおよびジャイロスコープに通信可能に結合され、モバイルデバイスの運動に関連する運動状態異常の第1の指示を提供するように構成された検出器を含む。プロセッサは、第1の指示に応じて第1のモードと第2のモードとの間で移行することをジャイロスコープに行わせるように構成され、第1のモードは第2のモードと比較して低減された電力モードである。
【０００７】
そのようなモバイルデバイスの実装形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。プロセッサは、ジャイロスコープが第1のモードから第2のモードに移行する間に、モバイルデバイス旋回角度を判断するために、第1の指示またはモバイルデバイスの感知された加速度に関連する第2の指示のうちの少なくとも1つを使用するように構成される。モバイルデバイスは、プロセッサに通信可能に結合され、第2の指示を提供するように構成された加速度計をさらに含み、プロセッサは、ジャイロスコープが第1のモードから第2のモードに移行する間に、モバイルデバイス旋回角度を判断するために、第2の指示を使用するように構成される。検出器は磁力計を含み、運動状態異常は、モバイルデバイスにおける磁力計パフォーマンス劣化を引き起こす磁気異常であり、プロセッサは、磁気異常を識別するために磁力計から取得されたデータを分析するように構成される。検出器は、磁気異常を識別したときに第1の指示を提供するように構成され、プロセッサは、第1の指示に応じて第1のモードから第2のモードに移行することをジャイロスコープに行わせるように構成される。
【０００８】
そのようなモバイルデバイスのさらなる実装形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。検出器は、モバイルデバイスが回転していないと判断したときに第1の指示を提供するように構成され、プロセッサは、第1の指示に応じて第2のモードから第1のモードに移行することをジャイロスコープに行わせるように構成される。モバイルデバイスは、モバイルデバイスに関係する感知された情報を提供するように構成されたセンサをさらに含み、プロセッサは、センサに通信可能に結合され、ジャイロスコープが第1のモードから第2のモードに移行している間に感知された情報を使用してジャイロスコープの出力情報をエミュレートするように構成される。センサは、加速度計または磁力計のうちの少なくとも1つである。第2のモードはフルパワーモードであり、ジャイロスコープは、第1のモードにあるときに、第2のモードにあるときよりも少ない機能を実行するように構成される。
【０００９】
本開示による方法の一例は、運動センサにおいて、運動センサに関連するデバイスの感知された運動の第1の指示を取得するステップ、運動センサにおいて、積分された運動情報を取得するために感知された運動の第1の指示を積分するステップ、運動センサにおいて、積分された運動情報の第2の指示を生成するステップ、および運動センサとは異なるプロセッサにおいて、第2の指示の選択的指示をサンプリングするステップを含む。
【００１０】
そのような方法の実装形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。生成するステップは、第1のレートで第2の指示を生成するステップを含み、サンプリングするステップは、第1のレートよりも遅い第2のレートで第2の指示の選択的指示をサンプリングするステップを含む。運動センサはジャイロスコープであり、第1の指示は旋回レートの指示であり、第2の指示は旋回角度の指示である。運動センサは加速度計であり、第1の指示は加速度の指示であり、第2の指示は速度の指示である。積分するステップは、ユーザが提示した設定に基づいて第1の指示を積分するステップを含む。
【００１１】
本開示による方法の別の例は、モバイルデバイスの運動に関連する運動状態異常の第1の指示を取得するステップ、および第1の指示に応じて第1の動作モードと第2の動作モードとの間で移行することを、モバイルデバイスに関連するジャイロスコープに行わせるステップを含む。第1の動作モードは、第2の動作モードと比較して低減された電力モードである。
【００１２】
そのような方法の実装形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。本方法は、第1の指示またはモバイルデバイスの感知された加速度に関連する第2の指示のうちの少なくとも1つに基づいて、ジャイロスコープが第1の動作モードから第2の動作モードに移行する間に、モバイルデバイスの旋回角度を判断するステップをさらに含む。取得するステップは、モバイルデバイスが回転していないと判断したときに第1の指示を取得するステップを含み、行わせるステップは、第1の指示に応じて第2の動作モードから第1の動作モードに移行することをジャイロスコープに行わせるステップを含む。取得するステップは、モバイルデバイスにおける磁力計パフォーマンス劣化を引き起こす磁気異常を検出したときに第1の指示を取得するステップを含み、行わせるステップは、第1の指示に応じて第1の動作モードから第2の動作モードに移行することをジャイロスコープに行わせるステップを含む。
【００１３】
本開示によるモバイルデバイスの一例は、プロセッサおよびプロセッサに通信可能に結合された運動センサを含む。運動センサは、モバイルデバイスの運動を感知し、モバイルデバイスの運動に関係する第1の情報を生成するための検出手段と、検出手段に通信可能に結合された、第1の情報を積分して第1の情報の積分の結果を示す第2の情報を生成するための処理手段とを含む。プロセッサは、第2の情報の選択的サンプルを取得するように構成される。
【００１４】
そのようなモバイルデバイスの実装形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。処理手段は、第1のレートで第2の情報を生成するように構成され、プロセッサは、第1のレートよりも低い第2のレートで第2の情報の選択的サンプルを取得するように構成される。第1の情報は、モバイルデバイスの旋回レートに関係し、第2の情報は、モバイルデバイスの旋回角度に関係する。第1の情報は、モバイルデバイスの加速度に関係し、第2の情報は、モバイルデバイスの速度に関係する。モバイルデバイスは、処理手段に通信可能に結合された、モバイルデバイスのユーザからユーザ設定を取得するためのインターフェース手段をさらに含み、処理手段は、ユーザ設定に関連する第1の情報を積分するように構成される。
【００１５】
本開示によるモバイルデバイスの別の例は、プロセッサ、プロセッサに通信可能に結合され、モバイルデバイスの旋回レートを感知するように構成されたジャイロスコープ、ならびにプロセッサおよびジャイロスコープに通信可能に結合された、モバイルデバイスの運動に関連する運動状態異常に関係する第1の情報を生成するための監視手段を含む。プロセッサは、第1の情報に応じて非アクティブモードとアクティブモードとの間で移行することをジャイロスコープに行わせるように構成される。
【００１６】
そのようなモバイルデバイスの実装形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。プロセッサは、ジャイロスコープが非アクティブモードで動作しているか、非アクティブモードからアクティブモードに移行している間に、モバイルデバイスの旋回角度を判断するために、第1の情報またはモバイルデバイスの加速度に関連する第2の情報のうちの少なくとも1つを利用するようにさらに構成される。監視手段は、モバイルデバイスが回転していないと判断したときに第1の情報を提供するように構成され、プロセッサは、第1の情報に応じてアクティブモードから非アクティブモードに移行することをジャイロスコープに行わせるように構成される。監視手段は、モバイルデバイスにおける磁力計パフォーマンス劣化を引き起こす磁気異常を検出したときに第1の情報を提供するように構成され、プロセッサは、第1の情報に応じて非アクティブモードからアクティブモードに移行することをジャイロスコープに行わせるように構成される。
【００１７】
本開示によるコンピュータプログラム製品の一例は、非一時的プロセッサ可読媒体に存在し、関連する運動センサに対応するデバイスの感知された運動の第1の指示を取得することと、第1の指示を積分して積分された運動情報を取得することと、積分された運動情報の第2の指示を生成することと、異なる処理ユニットに、第2の指示の選択的指示を提供することとをプロセッサに行わせるように構成されたプロセッサ可読命令を含む。
【００１８】
そのようなコンピュータプログラム製品の実装形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。第1の指示は、第1のレートで積分され、第2の指示の選択的指示は、第1のレートよりも遅い第2のレートで異なる処理ユニットに提供される。第1の指示は旋回レートの指示であり、第2の指示は旋回角度の指示である。第1の指示は加速度の指示であり、第2の指示は速度の指示である。
【００１９】
本開示によるコンピュータプログラム製品の別の例は、非一時的プロセッサ可読媒体に存在し、モバイルデバイスの運動に関連する運動状態異常の第1の指示を取得することと、第1の指示に応じて、第1のモードと第2のモードとの間における、モバイルデバイスに関連するジャイロスコープの移行を命令することとをプロセッサに行わせるように構成されたプロセッサ可読命令を含み、第1のモードは、第2のモードと比較して低減された電力モードである。
【００２０】
そのようなコンピュータプログラム製品の実装形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。本コンピュータプログラム製品は、第1の指示またはモバイルデバイスの感知された加速度に関連する第2の指示のうちの少なくとも1つに基づいて、ジャイロスコープが第1のモードから第2のモードに移行する間に、モバイルデバイスの旋回角度を判断することをプロセッサに行わせるように構成されたプロセッサ可読命令をさらに含む。取得することをプロセッサに行わせるように構成されたプロセッサ可読命令は、モバイルデバイスが回転していないと判断したときに第1の指示を取得することをプロセッサに行わせるように構成されたプロセッサ可読命令を含み、命令することをプロセッサに行わせるように構成されたプロセッサ可読命令は、第1の指示に応じて第2のモードから第1のモードへのジャイロスコープの移行を命令することをプロセッサに行わせるように構成されたプロセッサ可読命令を含む。取得することをプロセッサに行わせるように構成されたプロセッサ可読命令は、モバイルデバイスにおける磁力計パフォーマンス劣化を引き起こす磁気異常を検出したときに第1の指示を取得することをプロセッサに行わせるように構成されたプロセッサ可読命令を含み、命令することをプロセッサに行わせるように構成されたプロセッサ可読命令は、第1の指示に応じて第1のモードから第2のモードへのジャイロスコープの移行を命令することをプロセッサに行わせるように構成されたプロセッサ可読命令を含む。
【００２１】
本明細書で説明する項目および/または教示は、以下の能力のうちの1つまたは複数、および言及されていない他の能力を提供し得る。運動センサ電力消費は、低減され得る。プロセッサおよびデータバス負荷を低減して、リソースを他の動作に使えるようにすることができる。コストが高く、電力消費が大きい運動センサの代わりに、低電力センサを利用することができる。少なくとも1つの項目/技法の効果ペアについて説明しているが、言及される効果を、言及される手段以外の手段によって達成することも可能であり、言及される項目/技法は、言及される効果をもたらすとは限らない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ワイヤレス電気通信システムの概略図である。
【図２】図1に示す移動局の構成要素のブロック図である。
【図３】運動センサを用いてワイヤレス通信デバイスのリソース使用量を管理するためのシステムの部分的機能ブロック図である。
【図４】運動センサを使用して旋回角度および/または速度を計算するプロセスのブロック流れ図である。
【図５】ジャイロスコープの動作状態を管理するプロセスのブロック流れ図である。
【図６】ジャイロスコープの動作状態を管理するプロセスのブロック流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本明細書では、リソース効率の高い方法で運動センサを動作させ、利用するための技法について説明する。加速度計データによる速度またはジャイロスコープデータによる旋回角度などの積分された運動センサデータを利用するアプリケーションでは、積分は運動センサの処理デバイスにオフロードされる。したがって、メインプロセッサが比較的高いレート(たとえば、100Hz)で運動センサデータをサンプリングし、積分されたデータを計算する技法とは対照的に、処理ユニットは代わりに、より低いレート(たとえば、1Hz)で運動センサによって提供された積分されたデータをサンプリングし、それによりプロセッサ負荷および電力消費を低減し、利用可能なI2Cバス帯域幅を拡大する。
【００２４】
さらに、非慣性アプリケーションの状況で動作するジャイロスコープに関して、ジャイロスコープの動作状態を管理して、ジャイロスコープの電力消費を低減する。ジャイロスコープは、様々な場合において較正後に非活動化されるか、低電力動作モード(たとえば、スリープモードまたはアイドルモード)になる。たとえば、ジャイロスコープは、ジャイロスコープに関連するデバイスが回転していない(すなわち、結果的に旋回角度がゼロである)とき、低電力モードになる。加速度計、磁力計などの別の運動センサが、デバイスが回転を始めたことを検出した場合、ジャイロスコープは再活動化される。デバイス回転が発生しているが、磁力計のような、ジャイロスコープよりも電力効率が高い回転センサが、許容できる精度で回転を測定できるときも、ジャイロスコープは低電力モードになる。磁力計が異常(たとえば磁気異常)を検出した場合、ジャイロスコープが再活動化されて磁力計を補助する。ジャイロスコープがアイドルモードにあるか、アイドルモードからウェイクアップする間、加速度計または磁力計のような電力消費のより少ない他の運動センサを利用して、角運動に関係する情報を取得する。これらの技法は、例にすぎず、本開示または特許請求の範囲を限定しない。
【００２５】
図1を参照すると、ワイヤレス通信システム10は、セル12に配設された送受信基地局(BTS)24を含む。BTS24は、本明細書ではモバイルアクセス端末14(AT)と呼ぶ様々なワイヤレス通信デバイスに、通信サービスを提供する。BTS24によってサービスされるワイヤレス通信デバイスは、限定はしないが、携帯情報端末(PDA)16、スマートフォン18、ラップトップ型、デスクトップ型またはタブレット型のコンピュータなどのコンピューティングデバイス20、自動車のコンピューティングシステム22などを含むことができる。
【００２６】
システム10は、複数のキャリア上の動作(様々な周波数の波形信号)をサポートすることができる。マルチキャリア送信機は、複数のキャリアで変調信号を同時に送信することができる。各変調信号は、符号分割多元接続(CDMA)信号、時分割多元接続(TDMA)信号、直交周波数分割多元接続(OFDMA)信号、シングルキャリア周波数分割多元接続(SC-FDMA)信号などであり得る。各変調信号は、異なるキャリアで送られることがあり、パイロット、オーバーヘッド情報、データなどを運ぶことがある。
【００２７】
BTS24は、アンテナを介してシステム10内のデバイス16〜22を含むAT14とワイヤレスで通信することができる。BTS24は、基地局、アクセスポイント、アクセスノード(AN)、ノードB、発展型ノードB(eNB)などと呼ばれることもある。BTS24は、複数のキャリアを介してAT14と通信するように構成される。BTS24は、それぞれの地理的エリア、ここではセル12に通信カバレージを提供することができる。BTS24のセル12は、基地局アンテナに応じて複数のセクタに分割され得る。
【００２８】
システム10は、マクロ基地局24のみを含んでよく、または様々なタイプの基地局24、たとえば、マクロ、ピコおよび/またはフェムト基地局などを有することができる。マクロ基地局は、比較的大きい地理的エリア(たとえば、半径数キロメートル)をカバーすることができ、サービスに加入している端末による無制限アクセスを許容することができる。ピコ基地局は、比較的小さい地理的エリア(たとえば、ピコセル)をカバーすることができ、サービスに加入している端末による無制限アクセスを許容することができる。フェムトまたはホーム基地局は、比較的小さい地理的エリア(たとえば、フェムトセル)をカバーすることができ、フェムトセルに関連する端末(たとえば、自宅内のユーザ用端末)による制限付きアクセスを許容することができる。
【００２９】
AT14は、セル12全体にわたって分散され得る。AT14は、端末、移動局、モバイルデバイス、ユーザ機器(UE)、加入者ユニットなどと呼ばれることがある。様々な例示的デバイス16〜22が図1に示されているが、システム10では他のデバイスもAT14として機能することができる。
【００３０】
図2も参照すると、例示的なモバイルデバイス14は運動センサ30を含み、運動センサ30は、モバイルデバイスの14の動きに関係するデータを取得する、ジャイロスコープ32、加速度計42などの運動検出デバイスを含む。ジャイロスコープ32は、ロール、ピッチおよび/またはヨー軸に関して、モバイルデバイス14の角運動または旋回レートを測定する。加速度計42は、デバイスフレーム座標系(device-frame coordinate system)(たとえば、モバイルデバイス14のセンサ軸によって定められるx-y-z座標系)、地球フレーム座標系(Earth-frame coordinate system)(たとえば、北-東-下、すなわちn-e-d座標系)などに関して、モバイルデバイス14の直線加速度を測定する。さらに、加速度計42はモバイルデバイス14との関係で重力の加速の方向を測定して、モバイルデバイス14の方位を識別するのを支援する。ここでは、3つのジャイロスコープ32および加速度計42が示されており、各々が1つの軸に沿って加速度を測定する。代替的に、多軸ジャイロスコープまたは加速度計を利用して、単一ユニット内で多軸に沿って加速度を測定することができる。
【００３１】
運動センサ30は、著しく高いサンプルレートでジャイロスコープ32および加速度計42によって取得されたデータを処理するように構成されるASIC34および44のような処理デバイスをさらに含む。ここで、第1のASIC34はジャイロスコープ32に関連し、第2のASIC44は加速度計42に関連する。他の処理デバイスおよび処理デバイス構成を利用することもできる。
【００３２】
モバイルデバイス14は、磁力計(またはコンパス)40をさらに含む。磁力計40は、モバイルデバイス14との関係で、たとえばモバイルデバイス14の座標系との関係で、磁北の方向の指示を3次元で提供するように構成される。磁力計40はまた、磁北を真北と関連付けるために(たとえば、磁針偏差および/または他の補償要素に基づいて)1つまたは複数のアルゴリズムを実施することによって、モバイルデバイスとの関係で真北の方向の指示を提供することができる。運動センサ30に補助されて、または運動センサ30とは無関係に、モバイルデバイス14の位置および/または方位を判断するのを支援するために、磁力計40によって取得される方向性データが利用される。さらに、磁力計測定に基づいて「仮想ジャイロスコープ」をエミュレートするために、加速度計42による支援を受けて、または受けないで、磁力計40によって測定される方向性データの変化率が使用され得る。
【００３３】
モバイルデバイスはコンピューティングシステム50を追加的に含み、コンピューティングシステム50は、ファームウェア54に従って動作するプロセッサ52およびソフトウェア58を含むメモリ56を含む。ここで、プロセッサ52は、インテリジェント・ハードウェア・デバイス、たとえばIntel(登録商標)CorporationまたはAMD(登録商標)によって製造される中央処理装置(CPU)のようなCPU、マイクロコントローラ、ASICなどである。メモリ56は、ランダムアクセスメモリ(RAM)および読取り専用メモリ(ROM)のような非一時的記憶媒体を含む。追加または代替として、メモリ56は、1つまたは複数の物理的形式および/または有形の非一時的記憶媒体を含むことができ、これにはたとえば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、CD-ROM、ブルーレイディスク、任意の他の光メディア、EPROM、FLASH-EPROM、任意の他のメモリチップもしくはカートリッジ、またはコンピュータが命令および/もしくはコードを読み取ることができる任意の他の非一時的媒体がある。メモリ56はソフトウェア58を格納し、ソフトウェア58は、実行されたときに、本明細書で説明する様々な機能を実施することをプロセッサ52に行わせるように構成される命令を包含するコンピュータ可読、コンピュータ実行可能ソフトウェアコードである。代替的に、ソフトウェア58は、プロセッサ52によって直接実行することはできないこともあるが、たとえばコンパイルされ実行されるときに、かかる機能を実施することをコンピュータに行わせるように構成される。
【００３４】
インターフェース60は、モバイルデバイス14とユーザ62との間の対話を容易にするためにモバイルデバイス14によって用いられる。たとえば、インターフェース60は、ユーザ62がモバイルデバイス14に情報を提供すること、またはモバイルデバイス14から情報を受信することを可能にする様々な入力/出力(I/O)デバイスを含むことができる。インターフェース60内で用いられ得るI/Oデバイスの例には、ディスプレイ、スピーカー、キーパッド、タッチスクリーンまたはタッチパッド、マイクロフォンなどがある。さらに、インターフェース60は、バス(たとえば、I2Cバスなど)、または運動センサ30およびコンピューティングシステム50のようなモバイルデバイス14のそれぞれの構成要素の間で情報転送および/もしくは制御を容易にするための他の手段を含むことができる。
【００３５】
モバイルデバイス14は、運動センサ30およびコンピューティングシステム50を通じて、モバイルデバイス14の位置、方向および/または速度を判断するための様々なアプリケーションを利用することができる。アプリケーションによっては、ジャイロスコープ32および/または加速度計42によって取得されるデータが積分される。たとえば、加速度計データからデルタ速度を計算するために、かつ/またはジャイロスコープデータから旋回角度を計算するために、積分が実行される。これらの積分は一般に、高レートで発生し、大量のCPU電力をおよび他のリソースを消費する。さらに、高レートによりこれらの積分のためにデータが提供されるので、大量のI2Cバス帯域幅が積分に関連して利用される。
【００３６】
運動センサデータの積分に関連する電力消費を低減するために、センサASIC34および44の中で積分が実行される。センサASIC34および44は通常、高レートでデータを処理するように構成されるので、センサASIC34および44にセンサデータの積分をオフロードすることは、運動センサ30のパフォーマンスへの影響を最小限に抑える形で実現することができる。センサASIC34および44は、それぞれの積分結果36および46を生成し、積分結果36および46は比較的低いレートでコンピューティングシステム50によってサンプリングされる。コンピューティングシステム50が運動センサ30に関係するアクションを実行する際のレートを低減することによって、コンピューティングシステム50のリソース使用量が減少する。センサASIC34および44にセンサデータの積分をオフロードすることで、コンピューティングシステム50に関連するI2C帯域幅消費の量も減少し、その理由は、積分に関連するデータ(たとえば、旋回角度、速度など)の高レート転送がI2Cバスで行われないことにある。
【００３７】
図3によって示されるように、モバイルデバイス14は、運動センサ30およびコンピューティングシステム50を介して動作して、リソース効率の高い運動感知のためのシステムを実行することができる。ここで、(たとえば、ジャイロスコープ32によって実施される)旋回レートセンサモジュール70が、モバイルデバイス14の旋回レートに関係する情報を判断し、生成する。さらに、(たとえば、加速度計42によって実施される)加速度センサモジュールが、モバイルデバイス14の加速度を測定する。前述のように、モバイルデバイス14のコンピューティングシステム50で運動センサデータをサンプリングし積分することで、電力消費およびリソースオーバーヘッドの水準が高くなる。このオーバーヘッドを軽減するために、モバイルデバイス14の(たとえば、ジャイロスコープ32に関連するセンサASIC34によって実施される)コンピューティングシステム50とは別個の旋回レート積分モジュール72が、モバイルデバイス14の旋回角度を計算する目的で、旋回レートセンサモジュール70による測定に基づいて旋回レートデータを積分することができる。次いで積分された旋回レートデータは、旋回角度および速度モジュール80によって収集され、モバイルデバイス14のコンピューティングシステム50は旋回角度および速度モジュール80から、比較的低いレート(たとえば、1Hz)で旋回角度をサンプリングすることができる。コンピューティングシステム50で旋回角度を計算する代わりに、旋回角度および速度モジュール80から旋回角度データをサンプリングすることによって、モバイルデバイス14の旋回角度を取得することに関連してコンピューティングシステム50によって実施される動作の数は、旋回角度の高レートの更新が利用されないアプリケーションにおいて減少する。
【００３８】
同様に、モバイルデバイス14に対応する速度情報を取得するために加速度データを積分するアプリケーションの場合、加速度積分モジュール76が、モバイルデバイス14の速度を取得するために(たとえば、加速度計42に関連するセンサASIC44を使用して)加速度データを積分する。次いでこの速度情報は、旋回角度および速度モジュール80に提供され、旋回角度および速度モジュール80から、加速度センサモジュール74が加速度サンプルを取得する際のレート、および加速度積分モジュール76が計算を実施する際のレートよりもはるかに遅いレートで、モバイルデバイス14のコンピューティングシステム50によってサンプリングされ得る。旋回角度および速度モジュール80から速度がサンプリングされる際のレートは、旋回角度がサンプリングされる際のレートと同じであること、または異なることがある。
【００３９】
旋回レート積分モジュール72による積分の精度を高めるために、旋回レートセンサモジュール70および/または加速度センサモジュール74によって提供されるデータの様々な特性を、ユーザ62があらかじめ決めることおよび/または設定することができる。たとえば、ユーザ62は旋回レートセンサモジュール70および/または加速度センサモジュール74のオフセットまたはバイアスを調整することができ、オフセットまたはバイアスは、ゼロ入力(すなわち、角運動がない状態)における旋回レートセンサモジュール70の出力と定義される。さらに、ユーザ62は旋回レートセンサモジュール70および/または加速度センサモジュール74の感応度を調整することができ、感応度は、旋回レートセンサモジュール70および/または加速度センサモジュール74の出力信号とモバイルデバイス14の実際に測定された運動との間の比率と定義される。ユーザ62はこれらの設定を、たとえば、インターフェース60を介して、かつ/または他の手段によって提供される較正機構の中で行うことができる。さらに、四元数または他のメトリクスを、ジャイロスコープ32で局所的に決定し、コンピューティングシステム50によってサンプリングすることができる。ユーザ62はまた、最初の角度、速度、四元数などのパラメータをゼロまたは所望の値に再設定することができ、旋回レート積分モジュール72および/または加速度積分モジュール76は、再設定された値から、積分を実施することができる。
【００４０】
モバイルデバイス14に関連するセンサに積分をオフロードすることに加えて、モバイルデバイス14に関連するジャイロスコープモードモジュール82は、旋回レートセンサモジュール70に関連するジャイロスコープのような、モバイルデバイス14に関連するジャイロスコープ32の動作モードを制御するように構成される。傾斜補正コンパスアプリケーションなどの非慣性アプリケーションにおいて、モバイルデバイス14は、旋回レートセンサモジュール70を継続的に利用する必要はなく、その理由は、加速度計42および/または磁力計40により十分な精度を実現できることにある。したがって、様々な条件を満たしたときに、ジャイロスコープモードモジュール82は、旋回レートセンサモジュール70の電源を切断すること、旋回レートセンサモジュール70をスリープモードもしくはアイドルモードにすること、および/または場合によっては旋回レートセンサモジュール70を非活動化することができる。ジャイロスコープモードモジュール82はその後、旋回レートセンサモジュール70による旋回レートの計算が再び望まれるときに、旋回レートセンサモジュール70を再活動化することができる。
【００４１】
ジャイロスコープモードモジュール82は、様々な場合に旋回レートセンサモジュール70を低電力動作モードにすることができる。たとえば、ジャイロスコープモードモジュール82は、モバイルデバイス14が回転していないとき、たとえば、結果的に旋回角度がゼロであるときに、旋回レートセンサモジュール70の電源を切断することができる。この場合、動きの変化(たとえば、デバイス回転のスタート)が加速度計42および/または磁力計40によって検出されたとき、旋回レートセンサモジュール70の電源が投入される。
【００４２】
追加または代替として、デバイス回転が生じているが、磁力計40などのような、旋回レートセンサモジュール70と比較して電力効率のより高い回転センサが、所望の精度で回転を測定できるとき、ジャイロスコープモードモジュール82は、旋回レートセンサモジュール70を低電力動作モードにすることができる。たとえば、ジャイロスコープモードモジュール82は、旋回レートセンサモジュール70を、(たとえば、ユーザの体、車両などを参照しての)モバイルデバイス14の方位および運動パターン(たとえば、ピッチおよびロール揺動など)の較正の後、スリープ状態にする。旋回レートセンサモジュール70をスリープモードにすると、(たとえば、磁力計40を介して実施される)磁界センサモジュール84は、モバイルデバイス14を取り囲む領域に関連する磁界を監視する。磁気異常が磁界センサモジュール84によって検出された場合、旋回レートセンサモジュール70はジャイロスコープモードモジュール82によってスリープモードから起こされて、磁界センサモジュール84を補助するが、その理由は、磁力計40、加速度計42などは、磁気異常の場合に旋回レートセンサモジュール70の代わりを務めるには不十分であり得ることにある。
【００４３】
磁気異常は、様々な技法を使用して磁界センサモジュールによって検出され得る。たとえば、磁界センサモジュール84は磁界測定値を、たとえば磁界センサモジュール84によってログ86で維持されている過去の測定値の履歴と比較することができる。比較により、過去の測定値からの乖離、たとえば、モバイルデバイス14の方向、動きが以前止まっていた位置から変化したことによって引き起こされた乖離などが示された場合、磁界センサモジュール84は異常を検出し、旋回レートセンサモジュール70が活動化される。
【００４４】
加速度センサモジュール74および/または磁界センサモジュール84からのデータを通じて、モバイルデバイス14が動いていないと判断されたとき、ジャイロスコープモードモジュール82は、旋回レートセンサモジュール70をスリープモードにする。モバイルデバイス14が静止している場合、モバイルデバイス14の旋回レートは、旋回レートセンサモジュール70の援助なしにゼロと判断される。たとえば、加速度センサモジュール74を介して、モバイルデバイス14の運動を検出すると、ジャイロスコープモードモジュール82は、旋回レートセンサモジュール70をウェイクアップさせる。
【００４５】
デバイス運動検出の遅延、磁気異常検出の遅延、ジャイロスコープの始動時間、または他の要因により、旋回レートセンサモジュール70からのデータが必要であるがまだ入手できないときに時間間隔が発生することがある。したがって、旋回レートセンサモジュール70の始動遅延中にモバイルデバイス14の旋回角度を判断するために、加速度センサモジュール74および磁界センサモジュール84のような他のセンサを利用することができる。旋回レートセンサモジュール70のウェイクアップ遅延中に、加速度センサモジュール74および磁界センサモジュール84のような、電力消費のより少ない(そして継続的に電力供給される)他のセンサが、旋回レートセンサモジュール70がスリープモードからウェイクアップするまで、旋回レートセンサモジュール70のセンサデータの代わりを務めることができる。
【００４６】
図1〜図3をさらに参照しながら図4を参照すると、運動センサを使用して旋回角度および/または速度を計算するプロセス110は、図示される段階を含む。しかしながら、プロセス110は例にすぎず、限定的ではない。プロセス110は、たとえば、段階を追加、除去、再配置、結合、および/または同時に実行することによって、改変できる。図示および説明したプロセス110に対するさらに他の改変も可能である。
【００４７】
段階112では、(たとえば、1つまたは複数のジャイロスコープ32によって実施される)旋回レートセンサモジュール70に対応するオフセットおよび/または感応度値が、たとえば、インターフェース60を介してユーザ62に値の入力を要求し、ユーザ62から値を受信することによって取得される。段階114において、四元数が計算され、段階116において、旋回レートセンサモジュール70によって測定されるモバイルデバイス14の旋回レートが、第1の頻度で積分される。段階114および116における計算は、センサASIC34または運動センサ30に関連する他の適切な処理デバイスを使用して運動センサで局所的に実施され、結果的にCPU負荷および電力消費が減る。たとえば、旋回レート積分モジュール72を、全面的または部分的にセンサASIC34を介して実施して、段階116で説明する積分を実行することができる。センサASIC34または他の処理デバイスは、計算を実行することを処理デバイスに行わせるように構成されたソフトウェア、ファームウェアなどに従って動作する。
【００４８】
同様に、段階118では、(たとえば、1つまたは複数の加速度計42を介して実施される)加速度センサモジュール74に対応するオフセットおよび/または感応度値が、たとえば、段階112に関して説明した方法に類似した方法で取得される。次いで段階120において、加速度センサモジュール74によって測定された加速度に関係するデータが、加速度積分モジュール76または他の適切な手段によって第2の頻度で積分される。ブロック120で説明する積分を実行する加速度積分モジュール76を、センサASIC44または運動センサ30に関連する他の適切な処理デバイスを使用して運動センサ30で局所的に実施し、それによりCPU負荷および電力消費を低減することができる。センサASIC44または他の処理デバイスは、計算を実行することを処理デバイスに行わせるように構成されたソフトウェア、ファームウェアなどに従って動作する。
【００４９】
段階116においてモバイルデバイス14の旋回レートの第1の指示を積分し、段階120においてモバイルデバイス14の加速度の第1の指示を積分した結果として生じる、積分された旋回レートおよび加速度データの第2の指示を段階122で利用して、モバイルデバイス14の旋回角度および速度を取得する。モバイルデバイス14の旋回角度が、第1の頻度よりも遅い第3の頻度で取得され、結果的にCPUサンプルレートが低下し、処理リソースが保持される。同様に、モバイルデバイス14の速度は、第2の頻度よりも遅い第4の頻度で取得される。旋回レートセンサモジュール70と加速度センサモジュール74とは異なるレートで動作し得るので、第1の頻度と第2の頻度とは異なり得る。さらに、アプリケーション要件、サンプルレート構成などの違いにより、第3の頻度と第4の頻度とは異なり得る。
【００５０】
次に、図1〜図3をさらに参照しながら図5を参照すると、ジャイロスコープ32の動作状態を管理するプロセス130は、図示される段階を含む。しかしながら、プロセス130は例にすぎず、限定的ではない。プロセス130は、たとえば、段階を追加、除去、再配置、結合、および/または同時に実行することによって、改変できる。図示および説明したプロセス130に対するさらに他の改変も可能である。
【００５１】
段階132において、ジャイロスコープ32の方位、ロール揺動およびピッチ揺動が較正される。較正は、インターフェース60、自動プロセスなどを介してユーザ62によって提供される入力に基づいて実行され得る。段階134において、ジャイロスコープ32を含むモバイルデバイス14に関連する磁力計40の出力が監視される。段階136において、段階134で監視された磁力計の出力が、磁気異常が検出されていない(たとえば、磁力計の出力の変化がしきい値を下回る)ことを示した場合、段階138において、ジャイロスコープ32はスリープ状態にされるか、これまでのスリープ状態のままにされる。一方、(たとえば、磁力計の出力の変化がしきい値を上回ることにより)段階136において磁気異常が検出された場合、段階140において、ジャイロスコープ32はスリープ状態から起こされる。
【００５２】
ジャイロスコープ32がスリープ状態からアクティブ状態に入る時間期間中に、モバイルデバイス14に関連する旋回角度が、段階140において、ジャイロスコープ32に代わる機構を使用して生成される。たとえば、磁力計40から取得された磁気異常の指示、加速度計42から取得された加速度または速度の指示などが、段階140において、ジャイロスコープ32がアクティブになるまでモバイルデバイス14の旋回角度を生成するために利用され得る。
【００５３】
図1〜図3をさらに参照しながら図6を参照すると、ジャイロスコープ32の動作状態を管理する代替プロセス150は、図示される段階を含む。しかしながら、プロセス150は例にすぎず、限定的ではない。プロセス150は、たとえば、段階を追加、除去、再配置、結合、および/または同時に実行することによって、改変できる。図示および説明したプロセス150に対するさらに他の改変も可能である。
【００５４】
プロセス150は、図5に関して上記で説明したように、段階132におけるジャイロスコープの較正で始まる。段階152において、ジャイロスコープ32を含むモバイルデバイス14に関連する磁力計40および加速度計42の出力が監視される。段階154において、モバイルデバイス14の運動が検出されていない(たとえば、加速度計および/または磁力計の出力の変化がしきい値を下回る)場合、上記のように、段階138において、ジャイロスコープはスリープモードとなる。一方、モバイルデバイスの運動が検出された場合、上記でさらに説明したように、段階140において、ジャイロスコープが再活動化され、暫定的な旋回角度の測定がジャイロスコープの代替物(たとえば、加速度計42および/または磁力計40)を使用して実行される。
【００５５】
スリープモードに関してプロセス130および150の説明をしたが、任意の適切なフルパワーモードおよび低減された電力モードを利用できる。ジャイロスコープ32が第1のモードから第2のモードに移行し、第1のモードが部分的に機能するモードおよび/または第2のモードと比較して低減された電力モードである、他の動作モード移行も可能である。
【００５６】
さらに他の技法も可能である。
【符号の説明】
【００５７】
10  ワイヤレス通信システム
12  セル
14  モバイルアクセス端末(AT)、モバイルデバイス
16  携帯情報端末(PDA）
18  スマートフォン
20  コンピューティングデバイス
22  自動車のコンピューティングシステム
24  送受信基地局(BTS）
30  運動センサ
32  ジャイロスコープ
34  ASIC、センサＡＳＩＣ
40  磁力計
36  積分結果
42  加速度計
44  ASIC、センサＡＳＩＣ
46  積分結果
50  コンピューティングシステム
52  プロセッサ
54  ファームウェア
56  メモリ
58  ソフトウェア
60  インターフェース
62  ユーザ
70  旋回レートセンサモジュール
72  旋回レート積分モジュール
74  加速度センサモジュール
76  加速度積分モジュール
80  旋回角度および速度モジュール
82  ジャイロスコープモードモジュール
84  磁界センサモジュール
86  ログ
110  プロセス
130  プロセス
150  プロセス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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