CN106133747B - 可穿戴运动计时标签组件 - Google Patents
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Abstract
描述了包括至少第一标签和第二标签的可穿戴运动计时标签组件,用于将与标签组件的穿戴者相关联的数据传输到至少一个检测天线,其中标签组件包括用于使标签组件附着至穿戴者的至少身体部分或者衣服的工具,其中当附着到所述身体或者衣服时,所述第一标签的主信号传输方向在第一方向中;以及,所述第二标签的主信号传输方向在不同于所述第一方向的第二方向中。
Description
技术领域
本发明涉及运动计时,并且具体地涉及可穿戴运动计时标签、包括运动计时标签的可穿戴带、从运动计时标签获得数据的RFID读取器中的方法以及对运动计时标签进行编程的方法。
背景技术
射频识别(RFID)是为了自动识别和跟踪附接至对象的标签使用射频电磁(EM)场传递数据的无线技术。通常称为无源标签的无电池标签没有其自己的电源而是从源自RFID读取器的检测天线的询问EM场收集能量。标签充当向检测天线发射微波或者超高频(UHF)信号的无源应答器。制造无源标签相对较便宜并且其可以用作可弃式标签。
一个问题涉及当用于运动计时应用时UHF标签在非常接近身体的范围内,身体具有相对较高介电常数的电介质这样的事实。身体的接近度改变标签天线的阻抗,从而使标签远离其最优工作点而“失谐”。由于该失谐效应,由标签生成的经调制反向散射信号将非常小并且因此很难检测到。失谐在潮湿环境(例如运动员潮湿和汗湿的衣服和/或身体)中更差。这样,信号可能进一步劣化,从而增大穿越或者经过检测天线的参与者没有被计时系统记录或者至少没有被计时系统正确记录的风险。
另一个问题涉及当运动员经过终点时UHF运动计时标签关于检测天线的移动。由于在穿越终点期间的移动和/或旋转,标签可能在朝向检测天线的非最优取向上。这可能引起标签与读取器之间的错误通信,当穿越检测天线时引起对参与者的不可靠计时或者记录。
尤其存在这两个问题的体育赛事的示例是三项全能运动赛事。最普遍形式的三项全能运动涉及在各种距离上紧密连续地进行游泳、骑车和赛跑。三项全能运动员竞争最快的总过程完成时间,包括单个游泳、骑车和赛跑部分之间的计时“转换”。三项全能运动员可以在身体上某处(例如在胸上、围绕脚踝或者围绕手腕)穿戴运动计时标签以用于在检测点处的精确时间记录。
为了能够读取由运动计时标签生成的小反向散射信号,检测天线可以被优化用于读取弱信号。例如,EP2009595 A1公开了用于使用与终点线平行布置的天线垫提高运动计时标签的可检测性的解决方案。EP2009595 A1提出通过优化天线垫的辐射场使得在整个终点线上生成均质的询问和检测电磁(EM)场以减少错过(即,穿越终点但没有被天线检测到的标签)的数量。然而,该解决方案不解决由于标签与检测垫之间的错误取向引起的错过问题。即使在生成均质EM 场时,反向散射信号也可能由于错误取向而非常微弱。此外,在现有计时系统中实现改进的天线垫将需要更换垫,从而使得未优化(遗留)的检测天线废弃,这在成本和环境问题方面并不期望。
因此,从以上得出,在本领域中需要对上面确定的与运动计时标签相关联的问题具有成本效率的解决方案。特别地,在本领域中需要可以在体育赛事(包括三项全能运动或者类似赛事)期间基于遗留检测天线可靠使用的运动计时标签组件。
发明内容
本发明的一个目标是减少或者消除现有技术中已知的缺陷中的至少一个。在第一方面中,本发明可以涉及可穿戴运动计时标签组件,包括用于将与标签组件的穿戴者相关联的数据传输到至少一个检测天线的至少第一标签和第二标签,优选为UHF标签,更优选为包括单极天线、偶极天线或者四极天线的UHF标签,其中标签组件包括用于使标签组件附着至穿戴者的至少身体部分或者衣服的工具,其中当附着到所述身体或者衣服时,所述第一标签的主信号传输方向在第一方向中;以及,所述第二标签的主信号传输方向在不同于所述第一方向的第二方向中。
从而,当使用常规运动计时标签时,与非常小的反向散射信号和由于参与者身体的存在引起的强失谐结合的标签的方向灵敏度增大了经过或者穿越RFID读取器的参与者没有被检测天线检测到的风险。运动计时标签组件通过以下方式提升了该问题:将多个UHF标签安置在预定间隔物厚度的柔性衬底(例如可穿戴或者可附着带)上使得当由运动员穿戴时反向散射信号的主传输方向对于不同标签的至少一部分不同。运动计时标签组件确保在错过经过的机会很高的特别艰难环境中检测参与者,例如在马拉松开始期间或者在诸如三项全能运动等等的更复杂运动赛事期间。
在经过或者穿越RFID读取器期间,标签组件的标签中的至少一个朝RFID读取器的RF场取向,使得无论运动员相对于RFID检测器的取向和/或运动员的移动如何,反向散射信号的幅度对于RFID 读取器的检测都足够大。此外,运动计时组件使得错过数量大量减少而不需要修改或者更换RFID读取器。
在实施例中,所述第一标签和所述第二标签设置在柔性支撑衬底上,所述柔性支撑衬底优选为细长柔性支撑衬底。在实施例中,所述至少第一标签和第二标签沿所述支撑衬底的纵向方向均匀分布。在实施例中,所述第一标签和第二标签的纵向轴平行于所述支撑衬底的纵向轴。在实施例中,所述第一标签的纵向轴与所述第二标签的纵向轴成角度。在实施例中,所述第一标签和第二标签沿所述支撑衬底的纵向方向安置成一排。
可以将多个标签安置在载体衬底上使得标签之间的干扰和/或耦合效应最小化。
在实施例中,所述支撑衬底的厚度具有在2mm与15mm之间选择的厚度,优选地在4mm与8mm之间。在实施例中,所述柔性支撑衬底包括低介电(介电常数在1与10之间)柔性材料,优选为弹性聚合物,更优选为氯丁橡胶或者EPDM泡沫材料或者它们的等效物。从而,衬底有效地起用于保持天线远离运动员身体的间隔物的作用,从而避免或者至少最小化由于身体的高介电(在20摄氏度,水的介电常数为大约80.4)引起的失谐。
在实施例中,至少第一标签和第二标签各自包括用于存储与穿戴者相关联的标识符的存储器,其中所述第一标签中存储的标识符与所述第二标签中的标识符相同。
在实施例中,至少第一标签和第二标签各自包括用于存储与穿戴者相关联的标识符的存储器,其中所述第一标签中存储的标识符与所述第二标签中的标识符不同。
在实施例中,所述运动计时标签组件被配置为围绕身体部分的至少一部分穿戴的带,优选地所述运动计时标签组件被配置为腕带或者踝带。
在实施例中,所述带包括柔性间隔物层、贴附至所述间隔物层用于支撑所述标签的柔性支撑衬底以及在所述柔性支撑衬底上用于保护所述标签的顶层。
根据保护范围12所述的运动计时标签组件,其中顶层由基本上不可撕破的材料和/或防水材料制成和/或可印刷为包括图形和/或文本。
在实施例中,所述间隔物层的材料是低介电柔性材料,优选为弹性聚合物,更优选为氯丁橡胶或者EPDM泡沫材料或者它们的等效物。
在实施例中,顶层或者间隔物层的至少一个端部包括延长部分,用于在带围绕身体部分的至少一部分适配时使延长部分固定至带的另一个端部。
在实施例中,延长部分包括粘合剂,用于在可穿戴带围绕身体部分的至少一部分适配时使延长部分在可穿戴带的另一个端部处固定至顶层。
根据本发明的一个方面,提出从如上所述的运动计时标签组件或者从如上所述包括运动计时标签组件的可穿戴带获得数据的RFID 读取器中的方法。方法可以包括将来自RFID读取器的检测天线的信号传输到运动计时标签组件的至少第一标签和第二标签中的至少一个。信号可以为所述标签供电并且激活所述标签以将数据传输到检测天线。方法还可以包括在RFID读取器中从所述标签接收数据。方法还可以包括将所述数据存储在通信地连接至RFID读取器的存储装置中。
因此,可以使用运动计时标签组件或者可穿戴带用于运动计时。
根据保护范围17所述的实施例有利地使得利用不同数据编程的标签能够用于运动计时标签组件。
根据本发明的一个方面,提出了对如上所述的运动计时标签组件或者如上所述的可穿戴带中的至少第一标签和第二标签进行编程的方法。方法可以包括将包括第一命令的信号从编程设备传输到运动计时标签组件以用于从标签组件的每个标签获得标签标识符。方法还可以包括在编程设备中从每个标签接收标签标识符。方法还可以包括使用所接收的标签标识符对标签寻址以将来自编程设备的第二命令传输到每个标签。第二命令可以包括要写入每个标签的可编程存储器中的数据。方法还可以包括通过向可穿戴带发送信号以向每个标签供电并激活每个标签以及从每个标签的可编程存储器获得数据以验证每个标签的可编程存储器中存储的数据,并且将所获得的每个标签的数据与传输到标签用于对标签进行编程的数据进行比较。
因此,提供了对可穿戴带中的标签进行编程的有效方式,其中可以在一个编程操作中对标签进行编程以及可以验证编程的结果。
在下文中,将更详细地描述本发明的实施例。然而,应当理解,这些实施例不能解释为限制本发明的保护范围。
附图说明
将参照附图更详细地解释本发明的各方面,在附图中:
图1A和图1B描绘了根据本发明实施例的运动计时标签组件;
图2A和图2B图示了与本发明实施例的运动计时标签组件一起使用的RFID系统的操作;
图3描绘了RFID偶极天线的电磁场的横截面视图;
图4描绘了根据本发明实施例检测穿戴标签组件的运动员;
图5描绘了根据本发明实施例的运动计时标签组件;
图6A和图6B描绘了根据本发明另一个实施例的运动计时标签组件;
图7描绘了根据本发明实施例的运动计时标签组件;
图8A和图8B描绘了根据本发明实施例供运动计时标签组件使用的可穿戴带;
图9描绘了供RFID标签使用的微处理器的示意图;
图10图示了根据本发明实施例的RFID系统;以及
图11描绘了根据本发明实施例对运动计时标签中的标签进行编程的过程流程图。
具体实施方式
图1A和图1B示出了根据本发明实施例的运动计时标签组件的示例性实施例。在图1A中,示出了穿戴之前(即,在基本上平坦的取向中)的运动计时标签组件100的俯视图。标签组件可以包括安置在预定宽度和长度的柔性支撑衬底104上的多个(即,至少两个) RFID标签1021,2。标签可以包括天线1061,2(例如,偶极天线)和微处理器1081,2(例如,专用集成电路(ASIC)芯片)。典型地,由于天线长度是需要检测的波长的大约一半的事实,UHF标签具有细长形状。在该特定示例中,标签被相邻地安置以使得它们的纵向轴基本上排成一行并且与柔性衬底的纵向轴平行。在该配置中,标签之间没有电磁耦合或者有最小电磁耦合。建议图1A中描绘的配置是非限制性示例。许多变型是可能的并且在下文中进行了更详细的描述。在实施例中,标签可以是(无源)UHF RFID标签。标签可以是任何合适的商用标签。
图1B描绘了当围绕身体部分的至少一部分(诸如运动员的脚踝或者手腕)穿戴时图1A的计时标签组件的三维视图。如图1B所示,衬底可以具有厚度t。在实施例中,可以在2mm与15mm之间的范围内选择衬底的厚度,优选地在4mm与8mm之间。在另一个实施例中,间隔物材料可以是低介电柔性材料,优选为例如泡沫橡胶的弹性聚合物(诸如氯丁橡胶或者EPDM泡沫材料或者它们的等效物)。在这里,低介电柔性材料可以解释为介电常数基本上低于身体的介电常数(主要地,具有大约80的介电常数的水)的任何柔性材料。因此,优选地,低介电材料具有在1与10之间的电介质。例如,EPDM泡沫具有在2.6与2.8之间的介电常数以及氯丁橡胶具有大约6.7的介电常数。
这样,衬底有效地起用于保持天线远离运动员身体的间隔物的作用,从而避免或者至少最小化由于身体的高介电(在20摄氏度,水的介电常数为大约80.4)引起的失谐。此外,如图1B所示,标签安置在柔性衬底处,使得当由运动员穿戴时,在标签的主信号传输方向(即,传输信号1081,2最大的方向)之间存在角θ。取决于标签组件的设计,可以选择不同角θ。在实施例中,可以在10度与180度之间选择θ。
如将在下文更详细描述的,当使用平面偶极天线时,RF信号的传输方向垂直于天线表面并且在偶极的两个天线部分连接至微处理器芯片的位置处最大。通过将多个标签安置在间隔物衬底上,当由运动员或者参与者穿戴时标签组件将在不同方向上进行传输,从而增大标签中的至少一个在相对于检测天线最优或者足够大的方向上辐射的机会,使得由标签传输的小信号没有被RFID系统检测到的机会最小化。例如,在图1B中,RFID读取器(未示出)的RF信号激活标签1061、1062两者。然而,由于第一标签1061相对于读取器的取向比第二标签1062的取向好的事实,第一信号的反向散射信号将比第二反向散射信号强,该第二反向散射信号可能微弱到无法被RFID读取器检测到。标签组件的另外优点是其可以连同现有RFID读取器一起使用。从而,运动计时组件使得错过数量大量减少而不需要修改或者更换RFID读取器。
图2A示意性地图示了包括RFID读取器204的RFID系统与根据图1A和1B的标签组件的RFID标签202的操作。标签包括天线 206(例如偶极天线)和微处理器208。微处理器可以从由RFID读取器通过其天线212传输的RF信号210接收电力。可以使用RFID 读取器中的基带处理器214和发射器模块218生成RF信号。
标签可以使用在近似860MHz与960MHz之间的UHF频带中选择的频率。UHF RFID系统在北美洲在902MHz与928MHz之间工作,在欧洲在868MHz工作以及在亚洲(日本)在920MHz工作。UHF标签相对便宜(使得它们可以被用作一次性使用的可弃式标签)、重量相对较轻并且当与较低频率标签(诸如高频(HF)标签)相比较时可以在较大距离上被更快速地读取。
标签可以被配置(例如编程)以将数据(例如,用于标识穿戴标签组件的运动员的(唯一)值)传输回RFID读取器。可以通过使用开关216使标签的输入阻抗在两个状态之间切换从而调制反向散射信号218以传输数据。在每个阻抗状态处,RFID标签呈现一定的雷达截面。阻抗状态中的一个通常为高并且另一个为低以提供反向散射信号的显著差异。可以在RFID读取器的接收器模块220中处理经调制的反向散射信号218。循环器222可以使RFID读取器在传输模式与接收(检测)模式之间切换。
图2B描绘了表示由RFID读取器接收的作为时间t的函数的信号强度R的图表。在RFID读取器204与标签202之间的数据交换可以采用各种调制和编码方案(例如幅度调制和曼彻斯特编码)。如图 2B所示,在正向链路上传输的RF信号210可以包含连续波(CW) 224a和经调制的命令224b两者。在反向链路上,当标签阻抗调制反向散射信号时可以在CW周期期间将数据发送回来。如图2B所示,经调制的反向散射信号218的强度与载波信号CW 224a、224b相比非常小。
基于单极或者偶极的RFID标签的信号辐射图案是全方向的。例如,RFID标签的偶极天线可以产生如图3的横截面视图中图示的以天线轴302为中心的基本上环形形状的电磁场304。电磁场以及因此反向散射信号304的信号强度在相对偶极天线的直角处最大,在天线轴上下降到零。因此,经调制的反向散射信号的信号辐射图案典型地在垂直于标签天线的平面的方向上(即,在与标签天线的平面正交的方向上)最大。该方向可以被称为主信号传输方向。因此,为了最优检测,标签天线的平面优选地应当面向RFID读取器的检测天线(或者天线平面的法线指向RFID读取器)。
从而,当使用常规运动计时标签时,与非常小的反向散射信号和由于参与者身体的存在引起的强失谐结合的标签的方向灵敏度增大了经过或者穿越RFID读取器的参与者没有被检测天线检测到的风险。运动计时标签组件通过以下方式提升了该问题:将多个UHF标签安置在预定间隔物厚度的柔性衬底(例如可穿戴或者可附着带)上使得当由运动员穿戴时反向散射信号的主传输方向对于不同标签的至少一部分不同。运动计时标签组件确保在错过经过的机会很高的特别艰难环境中检测参与者,例如在马拉松开始期间或者在诸如三项全能运动等等的更复杂运动赛事期间。
图4描绘了根据本发明实施例检测穿戴运动计时标签组件的运动员。可以以不同方式(例如以可穿戴腕带402或者踝扎410的形式)实现运动计时标签组件。替换地,运动计时标签组件可以附着到例如衣服、身体部分、跑步护兜、鞋、(运动)器械(诸如自行车、船或者轮椅)。标签组件可以是带、皮带、扎带、贴纸、衣服等等的部分。在经过或者穿越RFID读取器(例如,天线垫406、垂直侧面天线408或者架空天线(未示出))期间,标签组件的标签中的至少一个朝RFID读取器的RF场4101、4121、4141取向,使得无论运动员相对于RFID检测器的取向和/或运动员的移动如何,反向散射信号4102、4122、4142的幅度对于RFID读取器的检测都足够大。
优选地,标签组件中的RFID标签可以是包括半波偶极天线或者四分之一波单极天线的(无源)UHF标签。适用于标签组件的商用标签的示例包括UPMTM或者SMARTRACTMRaflatac DogBoneTMUHF偶极标签。该标签具有93x 23mm的天线大小、97x 27mm的模切大小和100mm的总长度,从而确定了标签组件的最小尺寸(例如宽度)。
响应于RFID读取器的RF信号(经调制的触发信号),运动计时标签组件的一个或者多个标签可以基于经调制的反向散射信号 (即,标签信号)将标签芯片的存储器中存储的信息传输回检测天线。这样,标签组件可以开始发出消息,包括例如标识(一个或者多个)标签的唯一ID和/或标签芯片的存储器中编程的任何其它数据。检测天线可以拾取所传输的消息、对消息进行时间戳标记并将它们传递到处理器。处理器可以执行用于基于检测时间和所接收消息的信号强度确定与标签相关联的时间的算法。随后可以将经处理的数据存储在存储介质(例如数据库)中以用于进一步使用。对于每个读取操作,可以记录所交换的信息和时间戳。这些记录可以用于计算每个参与者的赛事完成时间。完成时间随后用于对参与者进行排名。
向运动计时标签组件添加更多标签可以增大使标签中的至少一个在标签读取器的可读位置中的机会。此外,可以改变标签组件中的每个单个标签的取向以进一步优化可读性机会。例如,在实施例中,可以将标签安置在支撑衬底上,其中第一标签的纵向轴与第二标签的纵向轴形成角度。例如,图5描绘了根据本发明实施例的运动计时标签组件502的示意图的俯视图。标签组件可以包括不同取向的三个标签504、506、508,其中衬底与标签的纵向轴之间的角度是零度 504、45度506和90度508。图5中的标签的取向将被理解为示例性的;可以在衬底上的任何角度处安置标签并且标签的数量可以变化。
图6A和图6B描绘了根据本发明另一个实施例的运动计时标签组件。在该配置中,运动计时标签组件602可以包括使它们的纵向轴在相对支撑衬底的纵向轴的基本上平行取向中的三个或者更多个标签 6041-3。在一个实施例中,可以在第一纵向轴610上安置第一标签和第二标签,其中长度L的间隙606限定了第一标签与第二标签之间的距离。可以在间隙的高度处将至少第三标签安置在平行于所述第一纵向轴的第二纵向轴612上。这样,关于所述第一标签和第二标签安置第三标签,使得第三标签的辐射场在所述间隙的位置处最大。从而,以这种方式,使标签之间的干扰和/或耦合效应最小化。这样,可以将多个标签安置在载体衬底上而没有在操作期间标签失谐的风险。如图6A中描绘的分布方案可以容易地扩展至多排标签。
图6B描绘了当围绕运动员脚踝或者手腕穿戴时运动计时标签组件的示意图。在使用时,运动计时标签组件602弯曲以围绕运动员的身体部分或者衣服的至少一部分适配。因此,标签组件中的不同标签面向不同方向。面向不同方向的多个标签的存在大大降低了运动员没被检测到的风险。
类似于图1B的示例,当弯曲时,每个(偶极)标签天线生成以天线轴为中心基本上环形形状的电磁场。箭头6081-3描绘了可能的反向散射信号的方向。标签组件相对于检测天线的取向确定触发标签中的哪一个以生成反向散射信号。在一些情况下,可以触发两个标签以生成反向散射信号。在该情况下,RFID可以接收源自相同标签组件的两个反向散射信号。在该情况下,RFID读取器中的已知冲突机制可以确定处理来自标签组件的哪个信号(例如具有最高信号强度的信号)。
从而,在使用时,可穿戴运动计时标签组件与对应身体部分的移动一起移动和/或围绕身体部分旋转,在使用期间以及在这些移动和/或旋转期间,标签组件的标签中的至少一个在与RFID读取器的适当取向中以使得向读取器传输足够强的反向散射信号。
图7描绘了根据本发明实施例的可穿戴运动计时标签组件。可以将运动计时标签组件的尺寸设计为围绕例如脚踝或者手腕适配。更一般地,可以将可穿戴带的尺寸设计以用于任何适当使用。如图7所示,可穿戴运动计时标签组件可以具有多层结构,包括(至少)柔性纵向间隔物层702、包括两个或者更多个标签7081-3的柔性纵向薄衬底层704和纵向顶层706。当层压在一起时,这些层可以以嵌入标签的腕带或者踝带的形式形成可穿戴标签组件。
在该示例中,标签组件可以包括三个标签7041-3,沿纵向方向安置在薄柔性衬底702(诸如薄塑料薄片或者(无)纺布片状材料) 上。在实施例中,可以根据如参考图6A和图6B描述的分布使标签分布在薄衬底上。因此,当穿戴时,在踝带相对于读取器天线的基本上任何取向上标签中的至少一个可以能够与RFID读取器进行通信。
当实现为踝带时,带可以具有在20cm与30cm之间的范围中的长度以围绕成年人脚踝适配。表面平坦的UHF偶极天线典型地可以具有80mm与12mm之间的长度。一个UHF标签(包括天线和具有处理器和存储器的集成电路)的总长度可以是大约100mm长。从而,为了将三个或者更多个标签最优地容纳在标签组件中,可以根据如参照图6A和图6B详细描述的分布方案使标签分布在带上。
顶层706是当穿戴踝带时可见的最外层。顶层31优选地由不可撕破材料和/或防水材料(诸如TyvexTM)制成。顶层还可以包括诸如标志的图形和/或诸如参与者的唯一标识号码(也称为“比赛号码”)的文本和/或任何其它文本。
间隔物702是当穿戴带时最靠近运动员身体或者衣服或者与运动员身体或者衣服接触的最内层。间隔物被配置为在标签组件与运动员身体之间创建间距。间隔物消除或者至少减小由于运动计时标签组件穿戴者的身体的紧密存在引起的标签的失谐。可以取决于运动计时标签组件穿戴在身体/衣服上的位置和/或运动计时标签组件的环境湿度在近似2mm与15mm之间选择间隔物的厚度t。当是踝带的部分时,可以在4mm与8mm之间选择间隔物层的厚度,优选为6 mm。在实施例中,间隔物层可以被配置为取决于周围湿度改变其厚度。间隔物层可以由具有低介电常数的柔软但坚固的材料制成。例如,在实施例中,为了舒适的穿戴,可以选择诸如EPDM橡胶泡沫的泡沫材料作为间隔物材料。
用于支撑标签的支撑衬底位于间隔物层与顶层之间。衬底层和标签可以是柔性的以使标签组件能够弯曲用于围绕身体部分(诸如脚踝)穿戴。标签可以包括一个或者多个单极标签、一个或者多个偶极标签或者它们的组合。标签可以是UHF标签。
为了提高穿戴舒适度,可以使可穿戴带的宽度最小化至衬底上不同排标签中的标签的组合宽度。另外,可以使具有标签的排的数量最小化,同时沿纵向方向用标签覆盖标签组件的总长度。如果可穿戴带足够长(例如在胸带的情况下),可以将标签安置在单个排或者单个排的一部分中,允许带具有等于标签宽度的最小宽度。
形成可穿戴带的各层可以被选择为具有不同长度。在图7的示例中,用于标签的支撑衬底的长度可以限定踝带的最小直径。间隔物层可以被选择为比支撑衬底长(长度“d”)。在间隔物层端部处具有长度“d”的区域7032可以用于将间隔物的厚度逐渐地减小到厚度“f”。可以在间隔物另一个端部处的长度“c”的区域7031处实现类似的厚度减小。
在实施例中,长度“c”和“d”的倾斜区域7031,2可以用于延长带的长度。具体地,间隔物两个端部处的倾斜区域可以用于在围绕脚踝使带附着时通过使这些倾斜区域重叠以调节踝带的直径。重叠区域可以取决于脚踝的直径。
为了创建固定区域,顶层的长度可以被选择为比承载标签的支撑衬底长(长度“b”)。在层压在一起时,顶层的延长部分可以用于使带围绕脚踝固定。至此,顶层的延长部分可以包含用于在围绕脚踝放置时将顶层固定至顶层另一个端部的粘合剂。在粘合剂上可以存在要在使用之前剥离的保护层。
在图7中,间隔物层的两个端部处的倾斜区域基本上在相同方向上。在另一个实施例中,如图8A(其仅描绘了间隔物层)所示可以沿相反方向限定间隔物层804的倾斜区域8021,2的斜面。
图8B示出了替换实施例的具有间隔物的层。在该示例中,利用踝带的第二端部处的长度g的区域806可使间隔物层的长度延长。该延长区域可以设有用于使带围绕脚踝固定的粘合剂。
代替使用粘合剂,建议可以使用任何其它已知固定工具使可穿戴标签组件围绕身体部分固定。例如VelcroTM,作为替代,可以使用带扣和扎带或者系带。此外,可以通过例如弹性带将可穿戴带的两个端部接合在一起。此外,还建议无论出于何种原因可以包括另外的层(例如,为带提供额外强度以防破裂的纺布层)。此外,一个或者多个标签还可以位于可穿戴带内部的不同层中。可穿戴运动计时标签组件和/或包括运动计时标签组件的可穿戴带可以用于一次性使用或者可以是可一次或者多次重复使用的。
图9描绘了UHF标签的微处理器的示意图。微处理器可以包括模拟前端部分902和数字控制部分904。一个或者两个天线可以连接至天线端口906和908。微处理器还可以包括接地端口910。可以通过接近读取器的RF信号激活标签。当标签进入读取器的RF场时,电源管理块912将感应的电磁场转换为向芯片供电的DC电压。为了转移静电放电(ESD)能量,当输入两端存在高电压时,ESD保护块 914使来自正源和负源的电荷分流,从而保护芯片免受损坏。
调制器/解调器916对来自读取器的信号进行解调。可以使用不同的已知调制格式,诸如DSB-ASK、SSB-ASK或者PR-ASK。可以通过使标签的(一个或者多个)天线的反射系数在反射状态与吸收状态之间切换使标签通过反向散射入射RF波形与读取器进行通信。反向散射的数据被典型地编码为FM0或者Miller副载波调制。读取器可以向微处理器指示编码类型和数据速率,这由振荡器918控制。数字控制部分中的标签控制器块920包括实施命令序列的有限状态机逻辑。
存储器块922可以用于存储信息。在实施例中,存储器块可以包括用于存储高达96位数据的可编程电子产品代码(EPC)存储器部分924。在实施例中,EPC可以用于存储可以用于将标签链接至穿戴标签组件的运动员的标签标识符。在实施例中,标签组件中的标签的EPC可以包括相同的标签标识符。在另一个实施例中,存储器块可以包括保留存储器部分,其包括用于重置存储器的关闭和访问密码以及用于对存储器进行编程的访问控制装置。在又另一个实施例中,存储器块可以包括用于存储标签标识符(TID)的保留存储器部分 926(例如ROM)。当激活时,标签可以在经调制的反向散射信号中将EPC和/或TID传输到RFID读取器。
读取器可以被配置为使EPC和/或TID的接收与时钟时间(例如时间戳)相关联以及将EPC和/或TID链接至运动员。可以基于体育赛事中的运动员完成赛程花费的时间对他们进行排名。具有大量参与者的赛事通常使用RFID系统标识参与者。RFID系统还可以用于随着参与者前进通过跑道在某些位置处跟踪参与者。运动时间标签组件中的标签可以与一个或者多个RFID读取器结合使用以用于参与者的自动时间和/或位置记录。典型地,运动时间标签组件中的标签可以与参与者的姓名和/或地址相关联(使用标签的EPC和/或TID)。
标签读取器典型地不对单个可穿戴运动计时标签组件中的不同标签以及不同可穿戴运动计时标签组件中的标签进行区分。可以使用已知RFID通信和冲突协议与标签进行通信而与其位置(即,在单个标签组件内或者在不同标签组件中)无关。类似于仅具有当经过检测天线时可能多次读取的一个标签的已知可穿戴带,标签组件中的一个或者多个标签可以在经过检测天线时一次或者多次被读取。
图10示意性地图示了可以用于在体育赛事开始之前将参与者的比赛号码编程到运动计时标签组件的每个标签的存储器(例如,EPC 存储器部分)中的RFID系统的操作。标签组件1006和RFID读取器1002可以类似于如参考图1A和图1B描述的RFID读取器。比赛号码典型地用于在体育赛事期间唯一地标识参与者或者运动员。可以用相同的唯一比赛号码对可穿戴带中的所有标签10081-3进行编程,从而将单个比赛号码分配至标签组件。在该情况下,在比赛期间由检测天线读取标签组件的哪个标签或者哪些标签都无所谓。在这些情况中的任何一个中,读取操作的结果都将是比赛标识符。
替换地,可以用不同比赛号码或者不同数据对标签组件中的一个或者多个标签进行编程,从而将多个比赛号码或者多个数据值分配至标签组件。在该情况下,在读取标签组件的标签之后可能需要进行后处理以使所读取的比赛号码或者数据与例如参与者的单一身份匹配。
可以在一个或者多个编程操作中对标签组件中的标签进行编程。在要用相同比赛号码(或者其它数据)对所有标签进行编程的情况下,RFID读取器可以从存储装置1004获得需要写入到标签中的数据。接着,可以将单个编程消息(包括数据)(无线地)传输到范围内的所有标签,使得数据被编程在标签组件的多个标签的EPC存储器中。
在要用不同比赛号码或者不同数据对标签进行编程的情况下, RFID读取器可以从存储装置获得需要写入到标签的存储器中的数据。用于从标签的ROM获得标签标识符的命令被(无线地)传输到范围内的所有标签,使得标签将它们的ROM标识符反向散射到 RFID读取器。接着,编程消息(包括数据和标签标识符)可以被 (无线地)传输到范围内的标签。这样,数据被编程在存储器中,优选为在标签组件的标签的EPC中。在编程之后,可以再次读取标签以验证存储器的编程。存储装置1004或者通信地连接至RFID读取器的另一个存储装置可以用于存储从运动计时标签组件接收到的数据。
图11表示运动计时标签组件中的标签的编程设备(诸如RFID 读取器)的编程操作的流程图。在该示例中,标签接收相同数据,例如参与者的比赛号码。在第一步骤1102中,编程设备可以向标签发送包括命令的信号以用于读取例如基于ROM的标签标识符存储器。标签由来自编程设备的信号供电和激活并且每个标签可以通过将它们的标签标识符传输到编程设备进行响应(步骤1104)。
接着,包括编程命令的信号被传输到标签(步骤1106)。编程命令可以限定为使得仅目标标签执行命令。至此,标签标识符可以包括编程命令中,其与具有它自己的标签标识符的标签匹配。当执行编程命令时,可以用可以指示比赛号码的数据写入存储器(例如,EPC存储器部分)(步骤1108)。接着,可以在步骤1110中验证编程操作。验证可以包括好像在体育赛事期间的使用中一样读取运动计时标签组件。编程设备可以向标签组件发送信号以向标签组件的标签供电并且激活它们以及从EPC存储器读取数据。连同来自EPC存储器的数据一起,可以获得标签标识符。编程设备随后验证所接收的每个标签的数据,其中标签可以由标签标识符标识。至此,将所接收的数据与先前传输到标签用于对标签进行编程的数据进行比较。
代替比赛号码,可以将任何其它数据编程到标签中。典型地,编程到标签中的数据与运动计时标签组件或者可穿戴带的穿戴者相关并且用于直接地或者在对读取器中接收的数据进行后处理之后标识参与者。
本发明的一个实施例可以实现为与计算机系统一起使用的程序产品。程序产品的(一个或者多个)程序限定实施例的功能(包括此处描述的方法)并且可以包括在各种计算机可读存储介质上。例示性计算机可读存储介质包括,但不限于:(i)信息永久存储在其上的不可写存储介质(例如,计算机内的只读存储器设备,诸如可由CD- ROM驱动器读取的CD-ROM磁盘、ROM芯片或者任何类型的固态非易失性半导体存储器);以及(ii)存储可更改信息在其上的可写存储介质(例如,软磁盘驱动器或者硬盘驱动器内的软盘或者任何类型的固态随机存取半导体存储器或者闪速存储器)。另外,本发明不限于上面描述的实施例,可以在所附权利要求的范围内改变上面描述的实施例。
Claims (8)
1.一种可穿戴的运动计时标签组件,包括:
至少第一UHF标签和第二UHF标签,所述第一UHF标签包括第一天线,所述第二UHF标签包括第二天线,所述第一UHF标签和所述第二UHF标签被配置用于将与所述标签组件的用户相关联的数据传输到至少一个检测天线;
具有第一端部和第二端部的细长的间隔物层,
所述间隔物层被配置为能够围绕用户的身体部分穿戴的带;
所述间隔物层包括用于使第一端部附着至第二端部的工具,用于附着的工具包括以下中的至少一项:粘合剂、钩环扣、带扣和扎带以及系带;
所述间隔物层由低介电泡沫材料形成,其中所述泡沫材料的介电常数在1与10之间选择;并且
所述间隔物层具有4mm与15mm之间的厚度,以用于避免或者至少最小化由用户的身体的高介电引起的第一UHF标签的第一天线和第二UHF标签的第二天线的失谐;
设置在第一标签和第二标签之上的由防水材料制成的顶层;所述顶层包括图形和/或文本,所述图形和/或文本包括用户的标识;
其中所述第一UHF标签和所述第二UHF标签设置在柔性支撑衬底的顶表面之上;以及
其中,当围绕用户的身体部分穿戴时,所述第一UHF标签的主信号传输方向在第一方向中并且所述第二UHF标签的主信号传输方向在不同于所述第一方向的第二方向中。
2.根据权利要求1所述的运动计时标签组件,其中所述至少第一标签和第二标签沿所述柔性支撑衬底的纵向方向均匀分布。
3.根据权利要求1或者2所述的运动计时标签组件,其中所述第一标签和所述第二标签的纵向轴平行于所述支撑衬底的纵向轴;或者,其中所述第一标签的纵向轴与所述第二标签的纵向轴成角度。
4.根据权利要求2所述的运动计时标签组件,其中所述第一标签和所述第二标签沿所述支撑衬底的纵向方向安置成一排。
5.根据权利要求1或者2所述的运动计时标签组件,其中所述至少第一标签和第二标签各自包括用于存储与用户相关联的标识符的存储器,其中所述第一标签中存储的标识符与所述第二标签中的标识符相同;或者,所述第一标签中存储的标识符与所述第二标签中的标识符不同。
6.根据权利要求1或者2所述的运动计时标签组件,其中所述运动计时标签组件被配置为腕带或者踝带。
7.根据权利要求6所述的运动计时标签组件,其中,所述顶层由基本上不可撕破的材料制成。
8.根据权利要求1所述的运动计时标签组件,其中所述低介电泡沫材料为氯丁橡胶或者EPDM泡沫材料。
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