CN101589313A - 智能通信运动装备 - Google Patents

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P·马赫奈恩
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Abstract

将移动通信设备与包括至少一个嵌入式传感器的运动装备通过接口连接。传感器可以是各种不同的传感器，包括但不限于：3D加速度传感器、压力传感器、温度传感器；湿度传感器；风速传感器；压力传感器等。与传感器测量有关的数据从运动装备无线传输至可分析数据的另一设备。该设备可以是移动设备，诸如移动电话，或者可以是有线设备，诸如台式计算机。数据可通过一个或多个网络传输。

Description

智能通信运动装备
背景
运动装备市场在持续扩张。在过去几年间，已经开发了用运动装备分析用户的表现的装备。该装备中的某些包括测量高尔夫挥杆的速度、以及高尔夫球的起飞角度、后旋、以及侧旋的高尔夫设备。开发了测量棒球球棒、棒球投掷的速度的其他运动装备，以及确定球在击球好球部位内或靠近边线的位置的装备。该装备一般在用户正在参与或实践其运动时位于用户附近。例如，测量其高尔夫挥杆的速度的人可将测量设备放在距其挥杆面的短距离内。一旦此人挥动球杆，该设备即输出挥杆速度。然而，该设备可能成本非常高昂和/或使用不方便。
概述
提供本概述以便以简化形式介绍在以下详细描述中进一步描述的一些概念。该概述不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，它也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
诸如运动装备的装备在其内部具有将数据无线传输给另一设备的至少一个嵌入式传感器。嵌入式传感器可以是各种不同的传感器，包括但不限于：3D加速度传感器、压力传感器、温度传感器；湿度传感器；风速传感器；压力传感器等。与嵌入式传感器测量有关的数据从该装备无线地传输给另一设备，诸如移动设备，该设备可分析数据并向用户显示数据。该数据也可通过一个或多个网络传输给用户和/或其他计算设备。
附图简述
图1和2示出示例性计算设备；
图3是大体示出智能通信运动装备系统的功能框图；
图4示出智能通信高尔夫球杆的系统示意图；
图5示出智能通信运动用球的系统示意图；
图6示出智能通信球座基座的系统示意图；
图7示出基站的系统示意图；以及
图8示出与从智能通信运动装备接收的传感器数据有关的示例性移动设备屏幕截图。
详细描述
现在参考附图，附图中相同的标号标识相同的元素，将描述各个实施例。
图3是根据本发明的各方面大体示出智能通信运动装备系统300的功能框图。计算设备330是诸如结合图1描述的计算设备，且移动设备320是诸如结合图2所述的移动计算设备。
一般而言，用户将执行对使用诸如运动应用程序322和运动应用程序332的运动应用程序从运动装备接收的传感器数据的分析。运动应用程序被配置成通过基站(308、310)、通过耦合至运动装备的网络或直接从运动装备接收传感器数据。应用程序332可被配置成与其他应用程序，诸如移动设备320上的应用程序322通信。一旦从智能通信运动装备接收到数据，用户就可在其设备上使用该运动应用程序与数据交互。使用移动设备，用户可在几乎任何位置与数据交互。例如，用户可在实践高尔夫课程时与高尔夫球杆传感器数据交互。
众多不同类型的装备可通过接口连接至移动设备320和计算设备330。为了说明的目的，在图3内仅示出了少数明确类型的运动装备。球杆312、球314和球座基座315通过基站308耦合至移动计算设备320。装备1-N(316-318)通过球座基座308耦合至计算设备330。装备也可通过网络连接耦合至其他设备(移动或固定)。每一装备包括含有一个或多个嵌入式传感器的节点。嵌入式传感器中的至少一个被配置成无线传输传感器数据。根据一个实施例，每一嵌入式传感器被无线耦合，且每一节点包括与其他节点直接通信以及遵循某些网络协议的能力。根据一个实施例，将来自Crossbow Technology有限公司的节点嵌入到智能通信装备内。根据一个实施例，由装备产生的传感器数据由基站接收然后提供给该设备。
一般而言，节点可感测、执行有限的计算以及与其他节点或设备无线通信。节点一般包括微处理器、传感器如微电机系统(MEMS)传感器以及由小型操作系统控制的无线电装置(收发机)。微处理器处理传感器数据，MEMS传感器提供传感器输入的阵列，而无线电装置使节点能在整个网络内无线地传输其传感器读数。
节点一般由诸如3V电池的小电池供电。一般而言，使用电池可对节点供电约6个月到一年。某些节点使用电池可持续长得多的时间。开发了用太阳能运行或从外部源取得能量的某些节点。为了保存能量，节点可被置于休眠状态中且仅当需要传感器读数时才醒来。
根据一个实施例，每一节点都包括操作系统(“TinyOS(小OS)”)，它是为无线嵌入式传感器网络设计的开源操作系统。TinyOS包括调度器、数据库、无线无线电栈、网格联网软件、电源管理以及加密技术。TinyOS的组件库包括网络协议、分布式服务、传感器驱动器以及数据获取工具。TinyOS是事件驱动的执行模型，它允许细粒度的电源管理也允许因无线通信和物理世界接口不可预测的本质而必需的调度灵活性。
手机/寻呼机网络350是负责将消息递送至无线设备和从无线设备接收消息的网络。手机/寻呼机网络350可包括无线和有线组件两者。例如，手机/寻呼机网络可包括连接至有线电话网的手机基地台(cellular tower)。一般而言，手机基地台将通信往返运送至手机、长距离通信链路等。无线设备也可使用越来越多地可用于移动设备的诸如Wi-Fi卡的硬件来直接连接至WAN、LAN等。
网关360在手机/寻呼机网络850与WAN/LAN 340之间路由消息。例如，计算机用户可发送发给手机的消息。网关360提供用于将消息从WAN/LAN340传送至手机/寻呼机网络350的手段。相反地，具有连接至手机网络的设备的用户可浏览Web。网关360使超链接文本协议(HTTP)消息能在WAN/LAN340与手机/寻呼机网络350之间传送。
图4示出了根据本发明各方面的智能通信高尔夫球杆的系统示意图。如图所示，智能通信高尔夫球杆312包括球头450、杆身460和握把470。球头450包括嵌入式3D加速度传感器410。杆身450包括由电池430供电的无线处理器模块420。天线440耦合至无线处理器模块420。
可在高尔夫球杆312内嵌入一个以上的传感器。例如，压力传感器(未示出)可被置于握把490中以测量在挥杆期间施加在高尔夫球杆上的压力。
每一无线处理器模块被耦合至一处理器和数据获取板。在该示例中，传感器和数据获取板包括3D加速度传感器410。由传感器形成的节点和无线处理器模块可与其他类似的节点通信并形成它们自己的网络。为了与主机PC、LAN或因特网连接，处理器/无线电板与网关和网络接口耦合(见图3)。
网关可连接至RS-232端口、以太网端口或使用802.11a/b协议无线连接。可耦合至无线处理器模块的示例传感器包括加速计，气压计，光、声、磁强计，光敏光、相对湿度和温度传感器。
根据本发明的一个实施例，无线模块是由Crossbow Technology生产的Mica2Dot。3D加速度传感器410是由Measurement Specialties生产的型号ACH04-08-05。
球杆312可用于向用户提供3D加速度数据。可确定该数据的众多用途。例如，用户可审阅该数据以查看其球杆的速度以及他们的球杆是否位于目标线上。
将使用示例来阐明智能通信运动装备的用途。可在智能电话上运行用低功率局部无线电技术增强的高尔夫应用程序。高尔夫球杆和球座基座(见图6)包括用于可几乎实时发送到移动设备以便后处理和查看的环境数据(诸如温度、湿度)和运动数据(诸如3D加速度信息)的若干传感器。高尔夫球杆也可发送其他数据。例如，风速和方向、地面处的湿度等。而且，练习高尔夫球(见图5的示例性智能球)可包括用于球的速度、加速度或甚至位置的传感器。这同样适用于例如网球和壁球，其中可监视球的旋转以及位置信息(例如，球是在球场内还是外)。
图5示出根据本发明的各方面的智能通信运动用球的系统示意图。如图所示，智能球314包括3D加速度传感器510、无线处理器模块520和电池530。3D加速度传感器510被耦合至无线模块520和电池530。无线模块被耦合至天线540、3D加速度传感器510和电池530。
图5中所示的组件可被包括在众多不同类型的球中。例如，组件可被包括在高尔夫球、网球、篮球、棒球、网球、足球、橄榄球等中。当使得球移动时，3D加速度传感器510感测3D加速度并向无线模块520提供传感器测量值。无线模块520然后可使用天线540将传感器数据传输到网络上的某个其他设备。
根据本发明的一个实施例，无线模块是由Crossbow Technology生产的Mica2Dot。3D加速度传感器410是由Measurement Specialties生产的型号ACH04-08-05。
图6示出根据本发明的各方面的智能通信球座基座的系统示意图。如图所示，智能球座基座315包括湿度传感器610、传感器板620、无线模块630、电池640和天线650。
传感器板620被耦合至湿度传感器610和无线模块630。无线模块630被耦合至电池640和天线650。智能球座基座315被配置成测量环境的相对湿度和温度。
根据一个实施例，湿度传感器是由Sensorbase Technologic生产的C5M3；无线模块是由Crossbow Technology生产的Mica2；而传感器板是由CrossbowTechnology生产的MTS310CA传感器板。
图7示出了根据本发明的各方面的基站的系统示意图。如图所示，基站700包括无线处理器模块710、接口板720、网关730、电池740和天线750。
基站700被配置成从智能通信运动装备接收传感器数据，然后将数据传送给主机计算设备。根据本发明的实施例，接口板是由Crossbow Technology生产的Mica2，无线模块是由Crossbow Technology生产的MIB510CA或MIB500CA接口/编程板，而网关可以是诸如图3所示的移动设备或计算设备的计算设备。
接口板720可无线或通过有线连接耦合至网关设备730。例如，可使用RS-232串行接口、硬连线以太网连接或无线网络连接。
图8示出了根据本发明的各方面的与从智能通信运动装备接收到的传感器数据有关的示例性移动设备屏幕截图。屏幕截图810示出了高尔夫球杆的径向分量。屏幕截图820示出了高尔夫球杆的切向分量。从加速计传感器接收径向分量和切向分量。屏幕截图830示出如由图6所述的球座基座测量的温度和相对湿度以及球的速度和球杆的速度。在该特定实施例中，高尔夫球杆是轻击棒。球的速度是如关于图5所示的智能球所讨论地测量的。可配置众多类型的显示器以便以有意义的方式向用户显示传感器数据。
图1和2以及相应的讨论旨在对其中可实现各实施例的合适计算环境提供简要、一般描述。
参考图1，用于实现本发明的一个示例性系统包括诸如计算设备100的计算设备。在非常基本的配置中，计算设备100一般包括至少一个处理单元102和系统存储器104。取决于计算设备的确切配置和类型，系统存储器104可以是易失性的(诸如RAM)、非易失性的(诸如ROM、闪存等)或是两者的某种组合。系统存储器104一般包括操作系统105、一个或多个应用程序106且可包括程序数据107。在一个实施例中，应用程序106可包括用于处理和显示从智能通信运动装备接收到的传感器数据的运动应用程序120。该基本配置在图1中由虚线108示出。
计算设备100可具有其它特征/功能。例如，计算设备100也可包括其它数据存储设备(可移动和/或不可移动)，诸如例如磁盘、光盘或磁带。这样的其它存储在图1中由可移动存储109和不可移动存储110示出。计算机存储介质可包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块、或其它数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动的介质。系统存储器104、可移动存储109和不可移动存储110都是计算机存储介质的示例。计算机存储介质包括，但不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术，CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光学存储，磁带盒、磁带、磁盘存储或其它磁性存储设备，或可用来存储所需信息并可由计算设备100访问的任何其它介质。任何这样的计算机存储介质都可以是设备100的一部分。计算设备100也可以具有诸如键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备等的输入设备112。也可以包括诸如显示器、扬声器、打印机等的输出设备114。
计算设备100也可以包含使该系统能与其它设备118通信的通信连接116。通信连接116是通信介质的一个示例。通信介质通常可具体化为诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号中的计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。术语“已调制数据信号”是指以在信号中编码信息的方式设置或改变其一个或多个特征的信号。作为示例，而非限制，通信介质包括诸如有线网络或直接线连接的有线介质，以及诸如声学、RF、红外及其它无线介质的无线介质。如此处所用的术语计算机可读介质既包括存储介质又包括通信介质。
图2示出了可在本发明的一个示例性实施例中使用的移动计算设备。参考图2，用于实现本发明的一个示例性系统包括移动计算设备，诸如移动计算设备200。移动计算设备200包括处理器260、存储器262、显示器228和小键盘232。存储器262一般包括易失性存储器(例如，RAM)和非易失性存储器(例如，ROM、闪存等)。移动计算设备200包括操作系统264，诸如微软公司的Windows CE操作系统或另一操作系统，它驻留在存储器262中并在处理器260上执行。小键盘232可以是按钮数字拨号盘(诸如典型的电话上的那种)、多键键盘(诸如常规的键盘)。显示器228可以是液晶显示器或在移动计算设备中通常使用的任何其他类型的显示器。显示器228可以是触摸敏感的，且因此也可用作输入设备。
诸如运动应用程序266的一个或多个应用程序被加载到存储器262内中在操作系统264上运行。移动计算设备200上的运动应用程序266被编程为处理从智能通信运动装备接收到的传感器数据。运动应用程序可驻留在设备的硬件或软件中。移动计算设备200也可包括存储器262内的易失性和非易失性存储。存储器262也包括用于存储传感器数据以及与运动应用程序有关的数据的数据存储268。数据存储268可以是用于为设备上的应用程序存储运动相关数据的全局设施。
移动计算设备200包括电源270，它可被实现为一个或多个电池。电源270还可包括外部电源，诸如补充电池或对电池再充电的AC适配器或加电充电支架。
移动计算设备200被示为具有两种类型的可任选外部通知机制：LED 240和音频接口274。这些设备可被直接耦合至电源270，使得当其被激活时，它们在由通知机制指示的一段时间内保持开启，即使处理器260和其他组件可能关闭以保存电池能量。音频接口274用于向用户提供听觉信号以及从用户接收听觉信号。例如，音频接口274可被耦合至扬声器以提供听觉输出，还可被耦合至麦克风以便接收听觉输入，诸如以便于电话对话。
移动计算设备200也包括执行发送和接收通信的功能的通信连接，诸如无线接口层。通信连接272便于移动计算设备200与外部世界之间的无线连通。根据一个实施例，对通信连接272的传输可在操作系统264的控制之下进行。
以上说明书、示例和数据提供了对本发明组成的制造和使用的完整描述。由于本发明的众多实施例可在不背离本发明的精神和范围的情况下作出，本发明驻留在此处所附的权利要求书中。

Claims (8)

1.一种智能通信运动装置，包括：
嵌入式传感器，被配置成产生传感器数据；
其中所述嵌入式传感器被配置成测量以下各项中的至少一个：加速度；光；声音；温度；湿度；旋转；位置；风；以及压力；
嵌入式无线处理器模块，被耦合至所述嵌入式传感器，它被配置成通过无线链接接收所述传感器数据并发送与所述传感器数据有关的数据；
天线，被耦合至所述嵌入式无线处理器模块；以及
电源，被配置成向所述嵌入式传感器和无线处理器模块提供能量；以及
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述嵌入式无线处理器模块还被配置成通过所述无线链接向基站发送所述数据，所述基站被配置成通过所述无线链接接收所述数据并将所述数据提供给计算设备。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述嵌入式传感器选自加速计、气压计、光传感器、声音传感器、磁强计、湿度传感器；温度传感器以及风传感器。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述智能通信运动装置被配置成以下其中之一：球杆、球以及球座基座。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述嵌入式传感器包括被耦合至所述嵌入式无线处理器模块的3D加速度传感器和压力传感器。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述嵌入式传感器包括被耦合至所述嵌入式无线处理器模块的3D加速度传感器和位置传感器。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述嵌入式传感器包括被配置成测量温度；湿度以及风速且被耦合至所述嵌入式无线处理器模块的环境传感器。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述嵌入式无线处理器模块包括操作系统，它包括无线无线电栈和调度器，且被配置成执行与所述传感器数据有关的操作。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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