CN101496391A - 用于监视移动设备的空间定向和运动的系统和方法 - Google Patents

用于监视移动设备的空间定向和运动的系统和方法 Download PDF

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Abstract

描述了一种用于监视运动设备的系统和方法。该设备包括多个传感器和处理器。传感器检测包括设备的空间定向数据和运动数据的第一数据，而处理器将第一数据与第二数据作比较以确定与设备的通信功能和功率设置中的至少之一有关的事件的发生。第二数据包括空间定向数据和运动数据的改变的预定阈值范围。如果检测到事件，则处理器根据第一数据选择要执行的预定程序并执行该预定程序。

Description

用于监视移动设备的空间定向和运动的系统和方法
发明领域
本发明一般涉及用于监视移动设备的空间定向和运动的系统和方法。
背景信息
当前的企业和个人在从基本日常任务到高度专业化程序的众多情形中依赖于移动计算产品/装置(“MCP”，例如条形码读取器、PDA、膝上型设备、双向寻呼机、移动电话、数码相机、移动光读取器)。随着利用MCP的优点和益处在日益多样的行业中得以不断实现，这些产品的特征和能力以相应快速的步伐扩展。在许多行业中，MCP已从时髦的辅助设备发展成由各色人等所用的必备商业组件。
相应地，对MCP已经发展出迅速、高效且可靠地执行复杂任务的极大需求。然而，由于常规MCP配备有更先进小配件和软件特征，因此常常牺牲了用户友好和操作效率。虽然已设计了许多方法力图解决这些难题，但是MCP在当前仍受困于要求手动输入的复杂操作程序的问题。
在寻求针对这些问题的解决方案时，MCP中仍被忽视的一个方面是产品的运动状态。可从MCP的运动提取有价值的信息，各种预定程序可根据这些信息被执行。因此，期望能够检测、解释和利用MCP经历的动作。
发明概要
描述了一种用于监视运动设备的系统和方法。该设备包括多个传感器和处理器。传感器检测包括设备的空间定向数据和运动数据的第一数据，而处理器将第一数据与第二数据作比较以确定与设备的通信功能和功率设置中的至少之一有关的事件的发生。第二数据包括空间定向数据和运动数据的改变的预定阈值。如果检测到事件，则处理器根据第一数据选择要执行的预定程序并执行该预定程序。
附图简述
图1示出了根据本发明的移动网络的示例性实施例。
图2示出了根据本发明的移动计算产品/装置的示例性实施例。
图3示出了根据本发明的用于监视移动计算产品/装置的方法的示例性实施例。
图4a示出了根据本发明的在近场模态下使用的移动计算产品/装置的示例性实施例。
图4b示出了根据本发明的在远场模态下使用的移动计算产品/装置的示例性实施例。
详细描述
可参照以下描述和附图进一步理解发明，其中类似要素配有相同附图标记。本发明涉及MCP，该MCP包括至少一个监视其空间定向和运动的传感器。具体地，传感器可测量MCP在任意方向上的加速度、速度、角速度/加速度、相对于用户的定向、或MCP可能进行的任何其它运动。可将这些测量与预先记录的运动模式或预定义的运动水平作对比。如以下将描述的，可在随后响应于该定向/运动执行预定程序以调节MCP的功能。
图1示出了根据本发明的移动网络100的示例性实施例。在此实施例中，移动网络100可在基础设施模式下的无线局域网(“WLAN”)40内操作。移动网络100还可包括接入点(“AP”)10、MCP 20、通信网络50、服务器60和客户端计算机70。MCP 20位于三维参考坐标系中，其中其可平移、旋转、绕枢轴转动、加速或进行其它运动。本领域技术人员将理解，本发明的示例性实施例可与任何移动网络联用，并且移动网络100仅是示例性的。
WLAN 40可使用IEEE 802.11版本或类似协议。使用IEEE 802.11标准版本的一个益处在于，使用该标准的现有基础设施可适于支持具有最小修改的系统。在仅使用简单软件升级的情况下，支持该标准的大多数MCP 20可根据本发明进行操作。在替换性示例性实施例中，也可使用不同网络协议或技术(例如，蓝牙、WWAN、WPAN、红外、蜂窝等)。
再次参看移动网络100，AP 10可以是例如在WLAN 40与通信网络50之间形成连接的路由器、交换机或桥接器。耦合至WLAN 40的是MCP 20，而耦合至通信网络50的是服务器60和客户端计算机70。通信网络50被用于在移动网络100的各个组件之间传送数据。此通信网络50可以是可用于诸如在微处理器之间传送数据的任何网络，并且可以是局域网(“LAN”)、广域网(“WAN”)、PSTN或因特网。当通信网络50包括因特网时，MCP 20的范围本质上可以是无限制的，只要连接到通信网络50的AP 10落在MCP 20的范围内。因此，AP 10无需物理地处于服务器60或客户端计算机70的附近，因为其可通过延长网络电缆敷设或通过因特网位于远程。
MCP 20可以是任何类型的基于计算机或处理器的移动设备，其可包括基于激光/成像器的扫描仪、RFID读取器、PDA、膝上型设备、双向寻呼机、移动电话、数码相机、便携式媒体播放器等。由于MCP 20是便携式的，因此其能够连接到无线网络，并且小至足以便于携带。MCP 20可被设计成用于特定用途，诸如读取条形码，或者可以是已通过单独软件模块向其添加各种功能的带有不同用途的手持式设备。在一个示例性实施例中，MCP 20是基于多用途个人数字助理(“PDA”)，诸如运行Microsoft Pocket PC 2003操作系统或类似系统的那些。
图2示出了根据本发明的MCP 20的示例性实施例。在此实施例中，MCP20可包括处理器110、一个或多个传感器120、不可移动存储器130、可移动存储器140和天线150。处理器110是中央处理单元(“CPU”)，该中央处理器单元对由传感器120获取的测量执行指令，并执行与之相对应的程序。不可移动存储器130是集成到MCP 20的电子架构的任何类型的存储器组件，并且可以是临时(例如，随机存取存储器，或即RAM)或永久的(例如，硬盘驱动器)。可移动存储器140可以是任何类型的可拆卸存储器组件，该存储器组件可通过扩展接口(例如，FLASH(闪速)接口、USB接口、火线接口等)连接到MCP 20。
在图2的示例性实施例中，传感器120可被集成到MCP 20中。即，传感器120可被耦合至MCP 20中将数据分派到单独存储器设备的电子架构，或者其可被耦合至架构中另一设备的至少一部分。例如，在后一实施例中，传感器120可被耦合至存储器装置，在后者中存储事件数据(例如，与MCP 20的定向和移动有关的事件的、其值高于预定阈值的第一数据)。在替换性示例性实施例中，传感器120可体现于通过扩展槽连接到MCP 20的单独外部设备中(例如，传感器结合到CF卡中或与FLASH、USB、火线或类似接口结合)。
传感器120可以是能够监视空间定向和运动的任何类型的测量设备，并且可基于例如G-冲击(G-shock)传感器、开关、加速计、应变计、压电、MEMS技术、或类似的组合。空间定向可包括相对于MCP 20的三维参考坐标系中的至少一个轴的任何角运动。运动可包括例如速度值、加速度值、角加速度/速度值等。尽管传感器120可以是任何尺寸的，但是它们较佳地小至使得任何所添加的重量以及在MCP 20上占用的空间可忽略不计。由于MCP 20常常基于电池操作，因此传感器120应当较佳地具有低功耗。另外，传感器120应当较佳地足够耐用以抵抗恶劣环境。
传感器120检测MCP 120的空间定向和运动的改变并生成第一数据。第一数据被提供给处理器110，后者将第一数据与包括阈值范围和/或数值的预定第二数据作比较。例如，第二数据可能是预先记录的MCP 20达90度的旋转，对其的检测可指示事件的发生。第二数据可以是90°角区间的阈值范围，或者90°最大角，以使得当第一数据指示MCP 20已旋转大于90°时，MCP 20选择并执行具体预定程序。
可针对其中传感器120的测量落在阈值范围之外或大于该值——这将指示事件——的每个实例保留第一数据。处理器110还可向所保留的第一数据添加附加信息，包括事件的顺序编号、每个事件的时间和日期、加速度数据、与MCP 20在事件的日期/时间下的状态相对应的数据、环境因素等。
在本发明的示例性实施例中，MCP 20基于第一数据与第二数据的比较选择性地激活移动通信能力。如以上所描述的，MCP 20可用作具有全双工和/或半双工模式的移动电话。在全双工模式下，MCP 20可用作常规移动电话，并靠近用户持握(作为电话手持机)，以使得用户可同时讲话和收听，如图4a中所示的。将MCP 20作为电话手持机可被称为近场模态。
相反，MCP 20还可在半双工模式下被用作步话机(例如，一按即讲(PTT)模式)。当用作步话机时，MCP 20通常离开用户一段距离持握，如图4b中所示的。在这种远场模态中，MCP 20实现扬声器电话功能和PTT，以使得用户甚至在离MCP 20有一段距离时也可听到来自扬声器的信号。使用扬声器电话功能还可包括增加麦克风的灵敏度和/或如常规所知的那样对用户的话音使用信号处理技术。
在本发明的示例性实施例中，由传感器120生成的第一数据被MCP 20用来在近场或远场模态之间切换，以及激活和去激活移动通信功能和/或MCP 20。例如，当第一数据指示MCP 20作为电话手持机被持握时，激活近场模态。当第一数据指示MCP作为步话机被持握时，激活远场模态(并去激活近场模态)。另外，MCP 20可在第一数据指示MCP 20在使用(或用户正持握MCP 20打算使用)时激活移动通信功能(以及，任选地激活其自身)，并且在第一数据指示未使用(例如，挂到用户腰带、在其身侧、静止等)时去激活移动通信功能(以及，任选地去激活其自身)。
移动网络100和MCP 20的前述实施例不应当被解释为以任何方式限制本发明。如将为本领域技术人员所显见的，不同类型的MCP 20可被用于在同一数据网络上通信，只要它们在兼容协议下工作。
图3示出了用于监视MCP 20的示例性方法300。在步骤310，事件的某些相异特性(例如，第二数据)被标识并编程到MCP 20中。第二数据可包括MCP 20的空间定向和运动的改变的特定阈值和/或阈值范围。特性可包括例如最大或最小阈值或预先记录运动。用户(例如，制造商、系统管理员或任何其它授权人员)可对这些特性指定或根据需要作出改变。例如，可由制造商可用用户不可访问或不可编辑的静态最大值来预先打包MCP 20。替换地，阈值可简单地为可调节以备将来的规范的动态默认值。另外，第二数据可包括MCP 20的预先记录的动作，例如，MCP 20被用作电话手持机和步话机、MCP 20悬挂在用户的腰带上等。
在步骤320，传感器120连续地监视MCP 20的那些可构成预定义事件的发生的空间定向和/或运动/动作的改变。事件可包括例如MCP 20、25被旋转、抬升、放下、翻转、保持静止一特定时段等。只要MCP 20经历可检测运动或其伸展需要，就产生第一数据。传感器120可以不在区别或按优先级排序方向定向或运动值上花费精力，并将所有结果返回给处理器110以进行处理。
在步骤330，处理器110将第一数据与第二数据作比较。如果第一数据的特性与第二数据的特性相匹配，则处理器110确定事件已发生且相应预定程序需要被选择。在事件发生时，处理器110还可向第一数据附加每个事件的时间/日期、MCP 20的状态、加速度的方向、环境数据等中的至少一个附加数据。附加数据可被查看并用来进一步改进第二数据。例如，如果MCP 20不能在近场与远场模态之间有效地切换，则第二数据可基于所记录的第一数据来调整。
由于实际考虑(例如，存储器限制和处理功率)且因为并非所有事件发生都是重要的，因此报告并记录MCP 20的不管如何微小的所有动作——尽管是可能的——可能在某些情形中是不实际的。预定范围内的动作可能不对应于预定义事件中的任一个，因此不对本发明的应用产生影响。例如，如果用户重定向MCP 20以将激光线集中在条形码上，则与重定向相对应的动作不作为预定义事件之一被登记。即，重定向将不对MCP 20的移动通信功能产生影响。因此，在步骤340，对照第二数据内包含的阈值/范围衡量第一数据。仅当至少一个事件和/或读数满足阈值/范围或者匹配第二数据的预先记录运动时，才保留第一数据。否则，第一数据被丢弃并且方法300返回步骤320以监视新事件。
如果第一数据对应于第二数据所指示的事件之一，则方法300继续行进到步骤350，在那里处理器110根据第一数据选择至少一个预定程序来执行。具体而言，处理器110分析第一数据并确定多个预定程序中相对应的程序。在示例性实施例中，多个预定程序可包括但不限于激活/去激活近场或远场模态、激活/去激活MCP 20的移动通信功能、激活/去激活MCP 20自身、调节MCP 20的移动通信组件的功率设置(例如，进入省电或苏醒模式)等。
在步骤360，预定程序被执行。例如，当第一数据指示MCP 20作为电话手持机被持握时，MCP 20可激活移动通信功能和近场模态。当第一数据指示MCP 20被携带在用户的身侧时，MCP 20可去激活移动通信功能和/或自身。
根据本发明的示例性实施例的描述，本领域技术人员将理解，传感器120允许MCP 20基于MCP 20的动作自动地启用/禁用特定功能。例如，如果MCP20指示有传入呼叫，则替代按下按钮接受呼叫，用户可简单地将MCP 20抬高至其耳畔(类似于电话手持机)。一旦感测到运动，MCP 20可启用近场模态，从而接受呼叫。类似地，从其耳畔拿开MCP 20可结束呼叫。
已参照以上示例性实施例描述了本发明。本领域技术人员应当理解，本发明在被更改的情况下也可被成功实现。相应地，可对各个实施例作出各种更改和改变而不背离如所附权利要求中所阐述的本发明的最宽泛的精神和范围。相应地，本说明书和附图应当被认为是示例性而非限制性的。

Claims (20)

1.一种移动计算设备，包括：
多个传感器，检测包括所述设备的空间定向数据和运动数据的第一数据；以及
处理器，将所述第一数据与第二数据作比较以确定与所述设备的通信功能和功率设置中的至少之一有关的事件的发生，所述第二数据包括所述空间定向数据和所述运动数据的改变的预定阈值范围，
其中如果检测到所述事件发生，则所述处理器根据所述第一数据选择预定程序并执行所述预定程序。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述预定程序是以下至少之一：(i)激活预定通信模式下的所述通信功能，(ii)去激活所述通信功能，(iii)将所述设备上电，(iv)在所述设备的操作模式之间切换，以及(v)将所述设备断电。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述预定通信模式是近场模式和远场模式中的一者。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，当处于所述近场模式下时，所述通信功能以全双工模式操作，而当处于所述远场模式下时，所述通信功能以半双工模式操作。
5.如权利要求3所述的设备，其特征在于，当所述第一数据指示所述设备的定向对应于预先标识的电话手持机定向时，所述通信功能在所述近场模式下被激活。
6.如权利要求3所述的设备，其特征在于，当所述第一数据指示所述设备的定向对应于预先标识的步话机定向时，所述通信功能在所述远场模式下被激活。
7.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述操作模式包括省电模式和苏醒模式。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述运动数据包括速度值、加速度值、角速度值、和角加速度值中的至少之一。
9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述空间定向数据包括装置相对于所述设备的至少一个轴的至少一个角动作值。
10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述多个传感器包括G-冲击传感器、开关传感器、加速计、应变计、压电和微机电传感器(MEMS)。
11.一种方法，包括以下步骤：
使用设备的多个传感器来检测包括所述设备的空间定向数据和运动数据的第一数据；
将所述第一数据与第二数据作比较以检测与所述设备的通信功能和功率设置中的至少之一相对应的事件的发生，所述第二数据包括所述空间定向数据和所述运动数据的改变的预定阈值范围；
如果检测到所述事件发生，则根据所述第一数据选择预定程序；以及
执行所述预定程序。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
从所述多个传感器检测对应所述设备的多个预定义空间定向和运动的第三数据，所述预定义空间定向和运动指示多个事件；以及
将所述第三数据存储到所述设备的存储器中作为所述第二数据。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述预定程序是以下至少之一：(i)激活预定通信模式下的所述设备的无线通信装置，(ii)去激活所述无线通信装置，(iii)将所述设备上电，(iv)在所述设备的操作模式之间切换，以及(v)将所述设备断电。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述预定通信模式是近场模式和远场模式中的一者。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，当处于所述近场模式下时，所述无线通信装置以全双工模式操作，而当处于所述远场模式下时，所述无线通信装置以半双工模式操作。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，当所述第一数据指示所述设备的定向对应于预先标识的电话手持机定向时，所述无线通信装置在所述近场模式下被激活。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，当所述第一数据指示所述设备的定向对应于预先标识的步话机定向时，所述无线通信装置在所述远场模式下被激活。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述操作模式包括省电模式和苏醒模式。
19.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述多个传感器包括G-冲击传感器、开关传感器、加速计、应变计、压电和微机电传感器(MEMS)。
20.一种设备，包括：
感测装置，用于检测包括所述设备的空间定向数据和运动数据的事件的第一数据；以及
处理装置，用于将所述第一数据与第二数据作比较以检测与所述设备的通信功能和功率设置中的至少之一相对应的、将要执行的事件的发生，所述第二数据包括所述空间定向数据和所述运动数据的改变的预定阈值范围，
其中如果检测到所述事件，则所述处理装置根据所述第一数据选择预定程序并执行所述预定程序。
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