一種面向應用的智慧型手機電池使用時間指示方法及系統的製作方法

2023-04-28 08:33:36

專利名稱：一種面向應用的智慧型手機電池使用時間指示方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於嵌入式系統應用軟體領域，具體涉及一種面向應用程式的智慧型手機電 池使用時間指示方法及系統。
背景技術：
隨著嵌入式系統的運算能力、存儲容量、多媒體處理能力快速發展，智慧型手機能夠 支持的應用越來越多，功能越來越強大，向著多樣化、個性化的方向發展。然而，電池技術的 發展非常緩慢，難以滿足智慧型手機設備對電量的需求。智慧型手機面臨的一個主要問題是有 限電池容量限制了設備的使用時間和用戶體驗。為了解決這個問題，人們一方面研究和開 發降低能耗、提高電池使用效率的各類方法；另一方面就是通過改進智慧型手機和用戶的人 機交互方法，提高用戶的使用體驗。智慧型手機是典型的交互式設備，用戶與系統的交互主要體現在兩個方面1)智能 手機通過顯示器或發聲設備，向用戶指示系統當前的運行狀況和電池使用狀況，例如顯示 當前剩餘的電池電量；2)用戶通過智慧型手機的輸入設備和菜單啟動或終止應用程式，調控 使用系統的模式，例如啟動不同的應用，或者讓手機待機。因此，從與電池電量相關的角度，提高用戶體驗的一種方法就是能夠在智慧型手機 上提供良好的電池電量指示功能，準確及時地把剩餘的電池使用時間以合理的方式提供給 用戶；或者能夠向用戶指示出如果用戶持續執行某種特定應用(如打電話、看視頻、瀏覽 網頁)，手機可持續使用的時間，以便用戶根據自己對手機使用時間的期望，來調節自己的 手機使用模式。目前已有的手機上，大多數都只是用5-7格的條狀圖來顯示剩餘電池電量的百分 比，用戶無法獲得手機剩餘使用時間的信息，也無法知道自己執行某種操作情況下，手機剩 餘使用時間變化的準確情況，不方便用戶做出合理的使用決策。

發明內容
本發明的目的在於使智慧型手機用戶能夠以手機電池剩餘使用時間的方式得到關 於手機電池剩餘電量的信息，還能夠獲得在當前電量下，某種特定應用可持續執行時間的 信息，以便用戶根據自己對手機使用時間的期望來調節對手機的使用。在本方法中，引入了應用程式對應的電池放電率的概念，即把電池放電率與特定 應用負載建立關聯。研究表明，在特定應用穩定執行過程中，造成智慧型手機的平均負載相對 穩定，從而使得鋰電池的放電率相對穩定。利用監測技術對特定應用程式執行過程中的電 池放電率進行計算並存儲，就可以在智慧型手機使用過程中，隨時根據該電池放電率和當前 電池電量，動態預測手機電池的剩餘使用時間和特定應用程式可持續執行時間。具體來說，本發明針對智慧型手機的電池剩餘使用時間指示方法包括下列步驟A.對能夠被監測的各種應用程式，通過一段時間的採樣建立一個時間點_電池電 量數據對序列，其實現方法為
A1.獲取能夠被監測的各種應用程式的進程標識號或進程名，組成應用程式列表。 所述「應用程式」是智慧型手機上的任何應用程式，例如視頻播放器、MP3播放器、瀏覽器、文字 編輯器、通訊錄管理器、閱讀器等。A2.獲取當前正在運行的應用程式進程標識號或者進程名，記為Pi(l ( i)。A3.在所述Pi穩定執行後，從一個時間點開始採樣。利用作業系統提供的系統調 用或運行庫函數讀取電池電量Q(用百分比數值表示)，以及當時的作業系統時間！；。取 C0 = Q，、= 0，記為(、， )，作為第一個時間點-電池電量對，保存在內存，或者寫入文件 中。所述「作業系統」，是提供此類調用的任何智慧型手機作業系統，例如Android、Symbian, Windows Mobile等現有作業系統，以及其它尚未發布但將會包含此類調用的智慧型手機操作 系統。所述的「作業系統時間」，是指格林威治時間，或作業系統提供的相對時間。A4.每當智慧型手機電池電量發生變化的時刻，進行一次採樣，取得的數據對記為 ⑴，C》。取Ci = Q，、= ，記為(、，Ci)，作為第i個時間點-電池電量對，加入到採 樣序列中；A5.當採樣次數達到採樣次數閾值N時停止採樣。從採樣起始到結束的這段時間 稱為採樣時間。用(、，c0)，(t1 Cl)，…(tN，cN)表示所述採樣時間內的時間點-電池電量 對序列，N是採樣次數閾值。所述的「採樣次數閾值N」應當保證所獲得的採樣數據能夠表徵 該應用程式或操作對應的電池放電率特徵，可根據不同的應用程式調節，取值範圍為2 100。B.計算在步驟A所述採樣時間內，所述Pi對應的電池放電率參數&(放電率單 位時間裡電池電量變化量，包括諸如用電壓，電流，功率等參量表示的各種變化量)。實現方 法為B1.利用所述時間點_電池電量對序列，在二維坐標系中構造應用程式對應的電 池放電曲線，如圖3所示。X軸和Y軸分別是時間和電池電量(100以內整數形式表示)；B2.利用所述時間點_電池電量對序列進行線性擬合得到放電率曲線，如圖2所 示。圖中放電率曲線記為dr = a-ki*t，其中&是放電曲線斜率絕對值，a是該曲線與Y軸 的交點處的電量值；B3.把應用程式Pi和對應的放電率參數&保存到內存或文件中。考慮到隨著電池老化程度變化，智慧型手機電池的放電率會有變化(例如電池剛啟 動時和使用半年以後)，需要在智慧型手機電池的不同使用階段，監測並計算應用程式對應的 電池放電率參數。C.計算電池可持續使用時間，分為兩種情況CA.根據當前系統中正在運行的應用程式Pi計算電池可持續使用時間。方法為CA1.在任意時刻，獲取當前正在執行的應用程式的標識，記為Pi ；CA2.獲取所述Pi對應的電池放電參數&和手機當前的電池電量C ；CA3.取得作業系統中預設的標誌電量用完的電量Q，預設值是2 ；CA4.預測電池的可持續使用時間為T = (C-C0) / (k,)。時間以「小時分鐘，，方式 表不；CB.根據當前剩餘電量計算特定應用程式對應的電池可持續使用時間。方法為CB1.獲取當前電池電量C ；
CB2.獲取本系統中已經建立電池放電率參數的應用程式列表，所述的應用程式列 表，可以由用戶進行配置，選擇用戶感興趣的特定應用程式；CB3.獲取所述應用程式標識，記為Pp以及對應的電池放電率參數、，計算所述Pj 的可持續執行時間為:T = (C-C0)/(kj)。D.更新指示數據並顯示。有以下幾種處理方式 定期更新顯示電池剩餘使用時間，「定期」預設時間為1分鐘，可由用戶配置為其 他時間。 當電池電量變化時，更新顯示電池剩餘使用時間，該方式可由用戶選擇。 當用戶激活新的應用程式或操作時，更新所述應用程式的持續執行時間； 當用戶選擇查看當前電池電量下，其所關心的特定應用程式的持續執行時間時， 更新所述的時間。本發明同時包含一種智慧型手機作業系統中指示電池使用時間的軟體系統，該系統 能夠在智慧型手機上計算並展示1)在當前的手機應用程式一直運行的情況下，當前電池的剩餘使用時間；2)對於用戶指定的手機應用程式，當前電池的剩餘使用時間；其中電池剩餘使用時間的顯示格式為小時/分鐘。該系統的實現方法採用上面提到的方法，同時，手機用戶可以通過該系統設置採 樣閥值、時間指示方式、預設的電池用完電量值、定期更新顯示的時間間隔、關心的特定應 用程序；用戶不設置的情況下採用系統默認值。本發明的優點是能夠感知用戶使用手機的當前應用程式情境，向用戶提供符合用 戶心理需求的電池剩餘使用時間指示信息，從而有助於用戶按照自己的期望做出相應的選 擇，使得智慧型手機的電池電量指示功能更加人性化，具有良好的市場前景和應用價值。


圖1 智慧型手機電池剩餘使用時間指示方法流程圖；圖2 智慧型手機放電曲線及電池剩餘使用時間預測模型圖解；圖3 :HTC-G1智慧型手機VideoPlayer的放電曲線及放電率曲線圖；圖4 :HTC-G1智慧型手機MusicPlayer的放電曲線及放電率曲線圖；圖5 智慧型手機電池剩餘使用時間系統框圖。
具體實施例方式下面結合附圖，通過一套在HTC-G1智慧型手機上的手機電池使用時間指示器實施 例對本發明作進一步描述。實現一個如圖5所示的應用系統，各模塊說明如下1)用戶配置模塊，用於讓用戶設置採樣閥值、時間指示方式、預設的電池用完電量 值、定期更新顯示的時間間隔、關心的特定應用程式等信息。其中用戶關心的特定應用程式 信息是必須輸入的信息，在用戶不指定的情況下，系統只顯示當前應用程式的剩餘使用時 間；其餘配置信息是備選信息，在不輸入的情況下，系統採用預設信息。2)監測模塊，用於從計算機系統中監測當前運行的進程標識、電池電量、時間戳信息；3)建模模塊，用於利用監測獲得的時間點-電池電量數據對，計算電池放電率。實 現的方法如方法B2所示；4)存儲模塊，用於把用戶的各種設置、監測模塊中得到的應用程式標識、以及建模 模塊計算得到的放電率等信息保存到文件中；5)預測模塊，用於計算各應用程式對應的電池剩餘使用時間。實現的方法如方法 CA，CB所示；6)採樣模塊，用於讀取當前的進程標識及電池電量信息；7)顯示模塊，用於顯示電池在執行當前應用程式，或者其他用戶關心的應用程式 情況下的可持續使用時間。實現的方法如方法D所示。模塊之間的關係如下1)用戶配置模塊將採樣閾值等信息發給監測模塊，將顯示方式等信息發送給顯示 模塊；2)監測模塊將監測數據發送給存儲模塊；3)建模模塊從存儲模塊處獲得監測數據，將計算所得放電率信息發送給存儲模 塊；4)採用模塊將採樣數據發送給預測模塊；5)預測模塊從存儲模塊處獲得放電率信息，從採樣模塊處獲得採樣數據；將計算 所得結果發送給顯示模塊；6)顯示模塊將獲得的電池使用時間，根據用戶配置，顯示在屏幕上。方法流程圖如圖1所示。本發明方法包括1)建模階段a)監測手機上各種特定 應用程式執行期間，電池電量隨時間變化的數值信息；b)計算各種特定應用程式對應的電 池放電率參數；2)預測階段c)在手機使用期間，當特定應用程式執行過程中的某一時間 點，預測在該應用程式繼續執行情況下，電池的剩餘使用時間；d)預測在現有電池電量情 況下，用戶指定的其他應用程式的可持續執行時間；e)更新指示數據並顯示。具體步驟如 下1.監測手機上各種應用程式執行或操作期間，電池電量隨時間變化的數值信息。 具體監測的步驟描述如下a)獲取 StandBy (待機)、MusicPlayer (音樂播放器)、VideoPlayer (視頻播放 器)Readbook (讀書器)等應用程式進程標識號或進程名，組成「應用程式列表」；b)以VideoPlayer作為當前正在運行的應用程式，其標識記為Pi。c)在Pi運行穩定後，從一個時間點開始採樣。第一個採樣點的作業系統時間是 23:40:55，電池電量數值是86。取得的數據對(t0, c0)為(0,86) 0d)每當電池電量發生變化的時刻，進行一次採樣，共採樣10次。取得的數據對序 列見表1 表1HTC-G1智慧型手機運行VideoPlayer電池電量採樣數據2.計算在步驟1所述採樣時間內，所述Pi對應的電池放電率參數k」具體步驟如 下a)利用表1所述時間點_電池電量對序列，在二維坐標系中構造應用程式對應的 電池放電曲線。如圖3所示。b)利用所述時間點_電池電量對序列，進行線性擬合，計算得到一階曲線斜率絕 對值ki = 0.55。圖3中的黑色線為放電率曲線。按照步驟1和步驟2，對其他應用程式進行監測和計算，限於篇幅，此處以 MusicPlayer為例進行說明，省略其他的應用程式的監測數據和電池放電率參數值。對 MusicPlayer進行監測和計算，得到對應的電池放電曲線和放電率曲線，如圖4所示。其中 放電率曲線斜率絕對值kj = 0. 61。3.預測在VideoPlayer繼續播放過程中的任意時刻，電池的可持續使用時間。預 測的具體步驟如下a)假設VideoPlayer從電量為86時開始播放，並記起始時間為0。在VideoPlayer 繼續播放到第20分鐘時，把當前正在執行的應用程式的標識記為Pi ；b)獲取所述Pi對應的電池放電參數& = 0. 55和手機當前的電池電量C = 75 ；c)取得作業系統中預設的標誌電量耗盡的電量Q = 2 ；d)預測電池剩餘使用時間為T= (C-C0)/(Kj) = 133分鐘，表示為「2小時13分 鍾，，。4.預測在現有電池電量情況下，特定應用的可持續執行時間。預測的具體步驟如 下a)獲取當前電池電量C = 75 ；b)獲取本系統中已經建立電池放電率參數的應用程式列表；c)遍歷列表的各表項，進行以下步驟i獲取所述表項中MusicPlayer應用程式的標識，記為P」；以及對應的電池放電率 絕對值kj = 0. 61 ；ii計算所述P」的可持續執行時間為T = (C-C0)/(kj) = (75-2)/0. 61 = 119分 鍾，表示為「1小時59分鐘」5.更新指示數據，並顯示。具體步驟如下
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a)每當電池電量降低1級，更新顯示剩餘電池使用時間。b)當用戶在任意時間激活VideoPlayer應用程式時，根據以上預測方法，更新 VideoPlayer應用程式持續執行時間。c)當用戶選擇查看當前電池電量下，其所關心的各應用程式(包括MusicPlayer 在內)的持續執行時間時，更新所述的時間。顯示如下表所示的信息 在本實施例中，利用本方法在VideoPlayer運行20分鐘，電池電量為75時，預測 手機剩餘使用時間為133分鐘，實際測量的持續使用時間是128分鐘，預測誤差為3. 7%。如 果在電池電量為75時，啟動MusicPlayer，預測可持續執行時間為120分鐘，實際執行119 分鐘，預測誤差為0. 6%。可見本方法能夠為用戶提供有效的指示，便於用戶按照期望調節 自己的操作，提高用戶體驗效果。最後需要注意的是，公布實施例的目的在於幫助進一步理解本發明，但是本領域 的技術人員可以理解在不脫離本發明及所附的權利要求的精神和範圍內，各種替換和修 改都是可能的。因此，本發明不應局限於實施例所公開的內容，本發明要求保護的範圍以權 利要求書界定的範圍為準。
權利要求
一種智慧型手機作業系統中指示電池使用時間的方法，其特徵在於，包括以下步驟A.對能夠被監測的各種應用程式，通過一段時間的採樣建立一個時間點-電池電量數據對序列；B.對步驟A中得到的序列進行計算，得到各應用程式的放電率並保存；C.計算電池可持續使用時間，分為兩種情況CA.根據當前系統中正在運行的應用程式計算電池可持續使用時間；CB.根據當前剩餘電量計算特定應用程式對應的電池可持續使用時間；D.更新指示數據並顯示。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟A的實現方法為A1.獲取能夠被監測的各種應用程式的進程標識號或進程名，組成應用程式列表； A2.獲取當前正在運行的應用程式進程標識號或者進程名；A3.在所述進程穩定執行後，從一個時間點開始採樣，方法為利用作業系統提供的系 統調用或運行庫函數讀取電池電量，以及當時的作業系統時間，作為第一個時間點_電池 電量對，保存到採樣序列中；A4.每當智慧型手機電池電量發生變化的時刻，進行一次採樣，取得的時間_電池電量數 據對，作為一個新的時間點_電池電量對，加入到採樣序列中； A5.當採樣次數達到採樣次數閾值時停止採樣；
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟B的實現方法為B1.利用所述時間點-電池電量對序列，在二維坐標系中構造應用程式對應的電池放 電曲線；B2.利用所述時間點_電池電量對序列進行線性擬合得到放電率曲線，放電曲線斜率 的絕對值即為放電率；B3.把應用程式和對應的放電率保存到內存或文件中。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟CA的實現方法為 CA1.獲取當前正在執行的應用程式的標識；CA2.獲取所述應用程式對應的電池放電參數和手機當前的電池電量； CA3.取得作業系統中預設的標誌電量用完的電量；CA4.電池的可持續使用時間為(當前電量-標誌用完電量)/該應用程式的放電率；
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟CB的實現方法為 CB1.獲取當前電池電量；CB2.獲取本系統中已經建立電池放電率的應用程式列表；CB3.計算應用程式可持續執行時間=(當前電量-標誌用完電量)/該應用程式的放電率。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟D有以下幾種處理方式 定期更新顯示電池剩餘使用時間； 當電池電量變化時，更新顯示電池剩餘使用時間； 當用戶激活新的應用程式或操作時，更新所述應用程式的持續執行時間； 當用戶選擇查看當前電池電量下，其所關心的特定應用程式的持續執行時間時，更新 所述的時間。
7.一種智慧型手機作業系統中指示電池使用時間的軟體系統，其特徵在於，該系統的實 現方法如權利要求1所示；該系統能夠在智慧型手機上計算並展示1)在當前的手機應用程式一直運行的情況下，當前電池的剩餘使用時間；2)對於用戶指定的手機應用程式，當前電池的剩餘使用時間；
8.如權利要求7所述的軟體系統，其特徵在於，剩餘使用時間的顯示格式為小時/分鐘。
9.如權利要求7所述的軟體系統，其特徵在於，該系統採用如下幾個模塊實現1)用戶配置模塊，用於讓用戶設置採樣閥值、時間指示方式、預設的電池用完電量值、 定期更新顯示的時間間隔、關心的特定應用程式等信息。其中用戶關心的特定應用程式信 息是必須輸入的信息，在用戶不指定的情況下，系統只顯示當前應用程式的剩餘使用時間； 其餘配置信息是備選信息，在不輸入的情況下，系統採用預設信息。2)監測模塊，用於從計算機系統中監測當前運行的進程標識、電池電量、時間信息；3)建模模塊，用於利用監測獲得的時間點-電池電量數據對，計算電池放電率。實現的 方法如方法B2所示；4)存儲模塊，用於把用戶的各種設置、監測模塊中得到的應用程式標識、以及建模模塊 計算得到的放電率等信息保存到文件中；5)預測模塊，用於計算各應用程式對應的電池剩餘使用時間。實現的方法如方法CA， CB所示；6)採樣模塊，用於讀取當前的進程標識及電池電量信息；7)顯示模塊，用於顯示電池在執行當前應用程式，或者其他用戶關心的應用程式情況 下的可持續使用時間。實現的方法如方法D所示；模塊之間的關係如下1)用戶配置模塊接收用戶輸入的配置信息，將採樣閾值等信息發給監測模塊，將顯示 方式等信息發送給顯示模塊；2)監測模塊將監測數據發送給存儲模塊；3)建模模塊從存儲模塊處獲得監測數據，將計算所得放電率信息發送給存儲模塊；4)採用模塊將採樣數據發送給預測模塊；5)預測模塊從存儲模塊處獲得放電率信息，從採樣模塊處獲得採樣數據；將計算所得 結果發送給顯示模塊；6)顯示模塊將獲得的電池使用時間，根據用戶配置，顯示在屏幕上。
10.如權利要求7所述的軟體系統，其特徵在於，手機用戶通過該系統設置採樣閥值、 時間指示方式、預設的電池用完電量值、定期更新顯示的時間間隔、關心的特定應用程式； 用戶不設置的情況下採用系統默認值。
全文摘要
本發明公開了一種面向應用程式的智慧型手機電池使用時間指示方法及系統，屬於嵌入式系統應用軟體領域。本發明方法包括一、對手機上各應用進行採樣，計算各種特定應用程式對應的電池放電率參數；二、根據放電率參數預測在該應用程式繼續執行情況下，電池的剩餘使用時間；以及預測在現有電池電量情況下，用戶指定的其它應用程式的可持續執行時間。所述系統為利用本方法在智慧型手機作業系統中的具體實現。本發明可用於在智慧型手機上指示電池的剩餘使用時間，以及指示用戶關心的特定應用程式的可持續執行時間，使得智慧型手機的電池電量指示功能更加人性化，具有良好的市場前景和應用價值。
文檔編號H04M1/725GK101853166SQ20101019364
公開日2010年10月6日 申請日期2010年6月7日 優先權日2010年6月7日
發明者趙霞, 郭耀, 陳向群 申請人:北京大學