CN106471390A - 用于可变速率超宽带通信的系统、装置和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了用于提供可变闪烁率超宽带(UWB)通信的系统、方法、装置和计算机可读介质。一些实施例可以提供包括运动传感器、处理电路和UWB发射器的射频(RF)标签。运动传感器可以被配置成生成指示RF标签的运动的一个或多个运动数据值。UWB发射器可以被配置成以可变闪烁率来传送闪烁数据。处理电路可以被配置成从运动传感器接收一个或多个运动数据值,基于一个或多个运动数据值来确定UWB发射器的闪烁率,并且控制UWB发射器以闪烁率无线地传送闪烁数据。在一些实施例中,RF标签可以包括UWB接收器,并且闪烁率可以由系统远程地控制。

Description

用于可变速率超宽带通信的系统、装置和方法
技术领域
本文中所讨论的实施例涉及射频(RF)通信,并且更具体地涉及用于提供能够提供超宽带传输的RF标签的系统、方法、装置、计算机可读介质和其它器件。
背景技术
超宽带(UWB)是采用使用大部分无线电频谱(例如,大于400MHz的带宽)的高带宽通信的无线电技术。尽管具有高带宽,但是UWB通信受到信道容量的限制,该信道容量定义可以通过区域中的一个或多个链路传送的信息的每秒理论上最大可能的比特数。如此,信道容量可能限制可以在特定区域内并发通信的UWB设备的数目。在这点上,已经标识了用于改进当前技术的领域。
发明内容
通过应用的努力、独创性和创新,已经实现并且在本文中描述了解决方案。特别地,本文中描述了用于可变速率UWB通信的系统、方法、装置和计算机可读介质。一些实施例可以提供包括运动传感器、UWB发射器和处理电路的射频(RF)标签。运动传感器可以被配置成生成指示RF标签的运动的一个或多个运动数据值。UWB发射器可以被配置成以可变闪烁率(blink rate)来传送闪烁数据。处理电路可以被配置成:从运动传感器接收一个或多个运动数据值;基于所述一个或多个运动数据值来确定UWB发射器的闪烁率;并且控制UWB发射器以闪烁率无线传送闪烁数据。例如,UWB发射器可以被配置成以第一闪烁率或第二闪烁率传送闪烁数据,其中,第一闪烁率不同于第二闪烁率。处理电路可以被配置成控制UWB发射器以基于一个或多个运动数据值以第一闪烁率或第二闪烁率无线地传送闪烁数据。
在一些实施例中,UWB发射器可以被进一步配置成以第三闪烁率传送闪烁数据,其中,第三闪烁率不同于第一闪烁率和第二闪烁率,并且其中,处理电路被配置成以基于所述一个或多个运动数据值来控制UWB发射器以第一闪烁率、第二闪烁率或第三闪烁率无线地传送闪烁数据。
在一些实施例中,运动传感器可以包括被配置成生成一个或多个运动数据值的加速度计、陀螺仪和/或罗盘(等等)。
在一些实施例中,处理电路可以被进一步配置成确定闪烁数据。例如,闪烁数据可以包括标签标识符、闪烁率状态改变指示、方位状态改变指示等中的至少一项。
在一些实施例中,运动传感器可以包括被配置成生成一个或多个运动数据值的三轴加速度计。一个或多个运动数据值可以包括X轴加速度值、Y轴加速度值和Z轴加速度值。处理电路还可以被配置成通过基于以下各项中的一项或多项而确定加速度幅值来控制UWB发射器以第一闪烁率或第二闪烁率无线地传送闪烁数据:X轴加速度值、Y轴加速度值、以及Z轴加速度值。
在一些实施例中,处理电路可以进一步被配置成:基于所述一个或多个运动数据值来确定加速度幅值;基于加速度幅值来调整闪烁率;并且控制UWB发射器以经调整的闪烁率无线地传送闪烁数据。
在一些实施例中,处理电路可以进一步被配置成:确定加速度幅度阈值;确定加速度幅值是否超过加速度幅度阈值;以及响应于确定加速度幅值未超过加速度幅度阈值,控制UWB发射器停止无线地传送闪烁数据。在一些实施例中,处理电路可以被配置成响应于确定加速度幅值未超过加速度幅度阈值,调整闪烁率并且以经调整的闪烁率来无线地传送闪烁数据。
在一些实施例中,UWB发射器可以被配置成经由具有大于以下两项中的至少一项的带宽的标签信号来无线地传送闪烁数据:500MHz、以及标签信号的中心频率的20%。
在一些实施例中,UWB发射器可以被配置成经由可由接收器识别的标签信号以第一闪烁率或第二闪烁率传送闪烁数据,使得RF标签的位置可以由标签定位系统来确定。
在一些实施例中,RF标签还可以包括被配置成接收闪烁率控制数据的接收器。处理电路还可以被配置成基于闪烁率控制数据来确定UWB发射器的第一闪烁率或第二闪烁率。
在一些实施例中,处理电路还被配置成:基于从运动传感器随时间接收的运动数据值来确定实况运动签名;比较实况运动签名与一个或多个运动签名,其中,一个或多个运动签名各自包括一个或多个运动数据阈值、以及相关联的持续时间值;以及响应于标识实况运动签名与第一运动签名之间的匹配,控制UWB发射器以第一闪烁率或第二闪烁率无线地传送闪烁数据。
一些实施例可以提供一种与无线接收器通信的方法。该方法可以包括:通过RF标签的电路从运动传感器接收一个或多个运动数据值,其中,RF标签包括运动传感器和UWB发射器;通过电路并且基于所述一个或多个运动数据值来确定UWB发射器的闪烁率;以及通过电路来控制UWB发射器以闪烁率无线地传送闪烁数据。例如,运动传感器可以包括被配置成生成所述一个或多个运动数据值的加速度计、陀螺仪和/或罗盘。
在一些实施例中,该方法还可以包括:确定闪烁数据,其中,闪烁数据包括标签标识符、闪烁率状态改变指示、方位状态改变指示等等中的至少一项。
在一些实施例中,运动传感器可以包括被配置成生成一个或多个运动数据值的三轴加速度计。一个或多个运动数据值可以包括X轴加速度值、Y轴加速度值和Z轴加速度值。确定闪烁率还可以包括:基于X轴加速度值、Y轴加速度值和Z轴加速度值中的一项或多项来确定加速度幅值;和基于加速度幅值来确定闪烁率。
在一些实施例中,该方法还可以包括:基于运动数据来确定加速度幅值;基于加速度幅值来调整闪烁率;和控制UWB发射器以经调整的闪烁率无线地传送闪烁数据。
在一些实施例中,该方法还可以包括:确定加速度幅度阈值;将加速度幅值与加速度幅度阈值进行比较;和响应于确定加速度幅值未超过加速度幅度阈值,控制UWB发射器停止无线地传送闪烁数据。在一些实施例中,该方法可以包括:响应于确定加速度幅值未超过加速度幅度阈值,调整闪烁率并且以经调整的闪烁率来无线地传送闪烁数据。
在一些实施例中,该方法还可以包括:通过UWB发射器经由具有大于以下两项中的至少一项的带宽的标签信号来无线地传送闪烁数据:500MHz、以及标签信号的中心频率的20%。该方法可以附加地或可替代地包括:通过UWB发射器经由可由接收器识别的标签信号来无线地传送闪烁数据,使得RF标签的位置可以由标签定位系统来确定。
在一些实施例中,该方法还可以包括:基于从运动传感器随时间接收的运动数据值来确定实况运动签名;将实况运动签名与一个或多个运动签名进行比较,其中,所述一个或多个运动签名各自包括一个或多个运动数据阈值、以及一个或多个相关联的持续时间值;和响应于标识实况运动签名与第一运动特征之间的匹配,控制UWB发射器以闪烁率来无线地传送闪烁数据。
在一些实施例中,该方法的RF标签还可以包括UWB接收器。该方法还可以包括:使用UWB接收器来无线地接收闪烁率控制数据;和基于闪烁率控制数据来确定UWB发射器的闪烁率。
一些实施例可以提供一种系统。该系统可以包括一个或多个RF标签、接收器和装置(例如,服务器和/或其它处理设备)。每个RF标签可以包括:运动传感器,其被配置成生成指示RF标签的运动的运动数据值;和UWB发射器,其被配置成基于运动数据值以可变闪烁率来无线地传送闪烁数据。接收器可以被配置成无线地接收闪烁数据。该装置可以被配置成:从接收器接收闪烁数据;和基于闪烁数据来确定指示RF标签的位置的标签位置数据。
在一些实施例中,接收器还可以被配置成:以第一闪烁率从RF标签无线接收第一闪烁数据,并且以第二闪烁率从第二RF标签无线地接收第二闪烁数据,其中,第一闪烁率不同于第二闪烁率。
在一些实施例中,该装置还可以被配置成:基于来自RF标签的闪烁数据来确定标签导出数据和标签位置数据中的至少一项;基于标签导出数据和标签位置数据中的至少一项来确定闪烁率控制数据;和将闪烁率控制数据提供给RF标签。
一些实施例可以包括一种用于确定事件数据的装置,包括:处理电路,其被配置成:将至少一个RF标签与参与者相关;将至少一个RF标签的至少一个运动传感器与参与者相关;接收由至少一个标签传送的闪烁数据;基于闪烁数据来确定标签位置数据;接收源自至少一个运动传感器的运动数据;和基于比较标签位置数据与动态模型、以及比较运动数据与运动签名来确定事件数据。
在一些实施例中,处理电路还可以被配置成:基于事件数据来确定至少一个RF标签的超宽带(UWB)发射器的闪烁率;和将定义闪烁率的闪烁率控制数据提供给至少一个RF标签。
在一些实施例中,运动数据可以包括X轴加速度值、Y轴加速度值和Z轴加速度值。处理电路还可以被配置成:基于X轴加速度值、Y轴加速度值和Z轴加速度值中的一项或多项来确定加速度幅值;和基于加速度幅值来确定闪烁率。
在一些实施例中,闪烁数据可以包括闪烁率状态改变指示和方位状态改变指示中的至少一项。
在一些实施例中,被配置成比较运动数据与运动签名的处理电路可以包括被配置成进行以下各项的处理电路:基于从至少一个运动传感器接收的运动数据来确定实况运动签名;比较实况运动签名与运动签名,其中,运动签名各自包括一个或多个运动数据阈值、以及相关联的持续时间值;和响应于标识实况运动签名与第一运动签名之间的匹配,至少部分地基于第一运动签名来确定事件数据。
一些实施例可以包括一种用于确定事件数据的方法,包括:通过装置的处理电路将至少一个RF标签与参与者相关;通过处理电路将至少一个RF标签的至少一个运动传感器与参与者相关;通过处理电路接收由至少一个RF标签传送的闪烁数据;通过处理电路基于闪烁数据来确定RF标签位置数据;通过处理电路接收源自至少一个运动传感器的运动数据;和通过处理电路基于比较RF标签位置数据与动态模型、以及比较运动数据与运动签名来确定事件数据。
在一些实施例中,该方法还可以包括通过处理电路进行以下各项:基于事件数据来确定至少一个RF标签的超宽带(UWB)发射器的闪烁率;和将定义闪烁率的闪烁率控制数据提供给至少一个RF标签。
在一些实施例中,运动数据可以包括X轴加速度值、Y轴加速度值和Z轴加速度值。该方法还可以包括通过处理电路进行以下各项:基于X轴加速度值、Y轴加速度值和Z轴加速度值中的一项或多项来确定加速度幅值;和基于加速度幅值来确定闪烁率。
在一些实施例中,闪烁数据可以包括闪烁率状态改变指示或方位状态改变指示中的至少一项。
在一些实施例中,比较运动数据与运动签名可以包括:基于从至少一个运动传感器接收的运动数据来确定实况运动签名;比较实况运动签名与运动签名,其中,运动签名各自包括一个或多个运动数据阈值、以及相关联的持续时间值;和响应于标识实况运动签名与第一运动签名之间的匹配,至少部分地基于第一运动签名来确定事件数据。
一些实施例可以包括一种用于确定事件数据的系统,包括:多个RF标签;和包括处理电路的装置,该处理电路被配置成:将多个RF标签中的至少一个RF标签与参与者相关联;将至少一个RF标签的至少一个运动传感器与参与者相关;接收由至少一个RF标签传送的闪烁数据;基于闪烁数据来确定标签位置数据;接收源自至少一个运动传感器的运动数据;和基于比较标签位置数据与动态模型、以及比较运动数据与运动签名来确定事件数据。
在一些实施例中,处理电路还可以被配置成:基于事件数据来确定至少一个RF标签的超宽带(UWB)发射器的闪烁率;和将定义闪烁率的闪烁率控制数据提供给至少一个RF标签。
在一些实施例中,运动数据可以包括X轴加速度值、Y轴加速度值和Z轴加速度值。处理电路还可以被配置成:基于X轴加速度值、Y轴加速度值和Z轴加速度值中的一项或多项来确定加速度幅值;和基于加速度幅值来确定闪烁率。
在一些实施例中,闪烁数据可以包括闪烁率状态改变指示和方位状态改变指示中的至少一项。
在一些实施例中,被配置成比较运动数据与运动签名的处理电路可以包括被配置成进行以下各项的处理电路:基于从至少一个运动传感器接收的运动数据来确定实况运动签名;比较实况运动签名与运动签名,其中,运动签名各自包括一个或多个运动数据阈值、以及相关联的持续时间值;和响应于标识实况运动签名与第一运动签名之间的匹配,至少部分地基于第一运动签名来确定事件数据。
在一些实施例中,至少一个RF标签可以包括:至少一个运动传感器;超宽带(UWB)发射器,其被配置成以可变闪烁率传送闪烁数据;和标签处理电路,其被配置成:从至少一个运动传感器接收运动数据;基于运动数据值来确定UWB发射器的闪烁率;并且控制UWB发射器以闪烁率无线地传送闪烁数据。
在一些实施例中,至少一个运动传感器可以包括被配置成生成运动数据的加速度计。
在一些实施例中,UWB发射器可以被配置成经由具有大于以下两项中的至少一项的带宽的标签信号来无线地传送闪烁数据:500MHz、以及标签信号的中心频率的20%。
在一些实施例中,至少一个RF标签还可以包括接收器,其被配置成从装置接收闪烁率控制数据;并且标签处理电路还被配置成基于闪烁率控制数据来确定UWB发射器的闪烁率。
在一些实施例中,标签处理电路还可以被配置成:基于运动数据来确定实况运动签名;比较实况运动签名与一个或多个运动签名,其中,一个或多个运动签名各自包括一个或多个运动数据阈值、以及相关联的持续时间值;和响应于标识比较实况运动签名与第一运动特征之间的匹配,控制UWB发射器以闪烁率来无线地传送闪烁数据。
一些实施例可以包括被配置成实现本文中所讨论的方法和/或其它功能性的电路和/或介质。例如,一个或多个处理器和/或其它机器部件可以被配置成基于存储在存储器和/或其它非暂态计算机可读介质中的指令和/或其它数据来实现本文中所讨论的功能性。
在附图和下文关于美式足球运动的描述中图示了一些实施例。然而,如本领域普通技术人员根据本公开将清楚的是,本文中所描述的发明概念不限于足球,并且可以应用于各种其它应用,包括但不限于其它运动或群体事件(例如,在可以在具有信道容量的区域中跟踪多个感兴趣的人的情况下),诸如棒球、篮球、高尔夫、曲棍球、足球、赛马或赛车、竞争事件等等。
下文对这些特点以及各种实施例的附加特征、功能和细节进行描述。类似地,下文还对对应的和附加的实施例进行描述。
附图说明
已经以一般术语描述了一些实施例,现在将参考附图,这些附图不一定按比例绘制,并且其中:
图1示出了根据一些实施例的示例射频定位系统;
图2示出了根据一些实施例的示例射频标签的示意性框图;
图3示出了根据一些实施例的示例射频标签的示意性框图;
图4A至图4C示出了根据一些实施例的包括附接的射频标签的示例对象;
图5A至图5E示出了根据一些实施例的示例UWB传输架构;
图6示出了根据一些实施例的示例电路的示意性框图;
图7示出了根据一些实施例的用于与无线接收器通信的示例方法的流程图;
图8示出了根据一些实施例的用于与无线接收器通信的示例方法的流程图;
图9示出了根据一些实施例的用于远程系统控制RF标签闪烁率的示例方法的流程图;
图10示出了根据一些实施例的用于远程控制RF标签的闪烁率的示例方法的流程图;
图11示出了根据一些实施例的由射频标签生成的运动数据的示例;
图12示出了根据一些实施例的由射频标签生成的运动数据的示例;
图13示出了根据一些实施例的射频标签的加速度幅值的示例;和
图14A至图18示出了根据一些实施例的可以用于提供性能分析的方法的示例的流程图。
具体实施方式
在下文中将参照附图更全面地描述实施例,其中示出了一些但不是所有的实施例。实际上,各种实施例可以以许多不同的形式实现,并且不应被解释为限于本文中所阐述的实施例;相反,提供这些实施例使得本公开将满足适用的法律要求。在所有附图中,相同的数字是指相同的元件。
本文中所描述的方法、系统、装置和计算机程序产品可操作用于基于附接到对象的一个或多个RF标签来提供对对象的监测。RF标签可以被配置成传送包括闪烁数据的超宽带(UWB)标签信号。为了节省信道容量(例如,当并发监测多个标签时)、防止信号干扰和冲突、减少功率消耗等等,RF标签可以被配置成以可变的时间间隔或闪烁率来传送闪烁数据。
在一些实施例中,可以基于附接到对象的运动传感器的输出来控制可变闪烁率。运动传感器可以是RF标签的一部分、或者可以单独地容纳在对象上并且被配置成经由有线或无线传输与RF标签通信。例如,运动传感器可以包括三轴加速度计、和/或9D/6D/4D方位传感器。可以基于运动传感器以各种方式生成的运动数据值来控制闪烁率。在一些实施例中,当运动数据值指示对象静止时,可以减少闪烁率,并且当运动数据值指示对象处于运动中时,增加闪烁率。在这点上,可以停用或减少(例如,经由减少的闪烁率)不活动和/或以其它方式不感兴趣的对象的RF标签。
在一些实施例中,RF标签可以包括UWB接收器和/或收发器。可以诸如通过远程服务器或系统来远程地控制RF标签的闪烁率。例如,系统可以被配置成确定闪烁率控制数据并且将其传送到可以激活、停用和/或改变可变闪烁率的RF标签。该系统可以被配置成基于各种因素来确定闪烁率控制数据,这些因素包括从标签信号提取的传感器导出数据和/或闪烁数据,诸如指示RF标签的位置的标签位置数据。该系统还可以被配置成以编程方式控制RF标签闪烁率,以在特定时间监测感兴趣对象,同时减少可能由广播标签信号(例如,以非可变闪烁率)的不感兴趣的RF标签(在特定时间)所导致的标签信号干扰、冲突、功率消耗等。
示例架构
图1图示了用于通过中央处理器/集线器108处的位置数据或到达时间(TOA)的累积来计算位置的示例性定位系统100,由此TOA表示如在每个接收器106(例如,UWB读取器等)处记录的来自RTLS标签102的相对飞行时间(TOF)。在一些示例中,使用定时参考时钟,使得接收器106的至少一个子集可以在频率上同步,由此与RTLS标签102中的每个RTLS标签相关联的相对TOA数据可以由至少与接收器106的至少一个子集相关联的计数器登记。在一些示例中,位于已知坐标处的参考标签104(优选为UWB发射器)用于确定与接收器106的至少一个子集相关联的计数器之间的相位偏移。.RTLS标签102和参考标签104驻留在活动RTLS字段中。本文中所描述的系统可以被称为“多点定位”或“地理定位”系统,这些术语是指通过求解由在多个接收器106处接收的TOA信号之间的到达时间差(DTOA)确定的位置估计的误差最小化函数来定位信号源的过程。
在一些示例中,包括至少标签102和接收器106的系统被配置成即使在存在由于部分地使用短纳秒持续时间脉冲而导致的多径干扰的情况下也能提供二维和/或三维精确定位(例如,亚足迹分辨率),使用诸如在接收器106中的检测电路可以精确地确定该短纳秒持续时间脉冲的TOF,其可以在接收的波形的前沿上触发。在一些示例中,与为高数据速率通信配置的但仍然在本地监管要求内操作的无线系统相比,该短脉冲特点允许系统以更高的峰值功率但是更低的平均功率水平来传送必要的数据。
在一些示例中,为了在遵守监管限制(例如,FCC和ETSI条例)的重叠的同时提供优选的性能水平,假设分组速率足够低,标签102可以以大约400MHz的瞬时-3dB带宽和在1毫秒间隔内低于187个脉冲的平均传输来操作。在这种示例中,在6.55GHz的中心频率下操作的系统的预测最大范围在其中在接收器处使用12dBi方位天线的实例中大约为200米,但是在其它示例中,投影范围将取决于接收器天线增益。可替代地或附加地,系统的范围允许利用位于职业足球背景中使用的足球场中的一个或多个接收器来检测一个或多个标签102。这种配置有利地满足了与峰值和平均功率密度(例如,有效各向同性辐射功率密度(“EIRP”))有关的监管机构所施加的约束,同时仍优化与范围和干扰有关的系统性能。在另外的示例中,利用大约400MHz的-3dB带宽的标签传输在一些示例中产生大约2纳秒的瞬时脉冲宽度,其使得位置分辨率能够优于30厘米。
再次参考图1,要定位的对象具有附接的标签102,优选地是具有UWB发射器的标签,其传送闪烁数据(例如,以突发速率为1Mb/s的多个脉冲,诸如以速率为1Mb/s的开关键控(OOK)的112比特)以及可选地包括利用OOK的信息分组的闪烁数据,其可以包括但不限于ID信息、连续突发计数、或用于对象或人员标识的其它期望信息、库存控制等。在一些示例中,可以有利地提供来自每个标签102的顺序突发计数(例如,分组序列号),以便在中央处理器/集线器108处准许来自各种接收器106的TOA测量数据的相关。
在一些示例中,标签102可以采用UWB波形(例如,低数据速率波形)来实现由于它们的极短脉冲(即,亚纳秒到纳秒,诸如2nsec(上至1nsec和下至1nsec))持续时间而导致的极其精细的分辨率。如此,信息分组可以具有短长度(例如,在一些示例实施例中,以速率为1Mb/sec的OOK的112比特),其有利地实现了更高的分组速率。如果每个信息分组是唯一的,则较高的分组速率导致较高的数据速率;如果每个信息分组被重复传送,则较高的分组速率导致较高的分组重复率或闪烁率。在一些示例中,每个标签的较高分组重复率(例如,12Hz)和/或较高数据速率(例如,1Mb/s、2Mb/s等)可以导致用于滤波的较大数据集,以实现更准确的位置估计。可替代地或附加地,在一些示例中,信息分组的较短长度连同其它分组速率、数据速率及其它系统要求也可以导致较长的电池寿命(例如,在一些实施例中,使用300mAh电池的在传输速率为1Hz下7年的电池寿命)。
标签信号可以直接从RTLS标签在接收器处接收,或者可以在路由反射之后接收。与直接信号相比,反射信号从RTLS标签传播到接收器行进更长路径,并且因此比对应的直接信号晚接收。该延迟称为回波延迟或多路径延迟。如果反射信号足够强到足以被接收器检测到,则它们可能通过符号间干扰来破坏数据传输。在一些示例中,标签102可以采用UWB波形来实现由于它们的极短脉冲(例如,2nsec)持续时间而导致的极其精细的分辨率。更进一步地,信号可以以稍高的突发数据速率(在一些示例实施例中,1Mb/sec)包括短信息分组(例如,OOK的112比特),其有利地使得分组持续时间能够短暂(例如,112微秒),同时允许脉冲间时间(例如,998nsec)比预期的回波延迟充分长,从而避免数据损坏。
当延迟由于更多的反射和更长的行进距离而增加时,可以预期反射信号变得更弱。因此,除了与某个路径长度差异(例如,299.4m)相对应的某个脉冲间时间值(例如,998nsec)之外,对于任何给定的传送功率水平,进一步增加脉冲间时间(并且因此,降低突发数据速率)是没有优点的。以这种方式,分组持续时间的最小化允许标签的电池寿命最大化,因为其数字电路仅需要在短时间内有效。应当理解,不同的环境可以具有不同的预期回声延迟,以使不同的突发数据速率以及因此的分组持续时间可以根据环境而在不同的情形下是适当的。
尽管在实践中,规定平均EIRP限制可能经常提供首要约束,但是分组持续时间的最小化还允许标签在给定时间段内传送更多分组。然而,短暂的分组持续时间还减少了来自多个标签的分组在时间上重叠导致数据冲突的概率。因此,最小分组持续时间允许多个标签每秒传送更高的总数目的分组,从而允许跟踪最大数目的标签,或者以最高速率跟踪给定数目的标签。
在一个非限制性示例中,以1Mb/sec(1MHz)的数据速率传送的112比特的数据分组长度(例如,OOK编码的)可以用每秒1个传输(1TX/秒)的传送标签重复率来实现。这样的实现方式可以容纳高达七年的电池寿命,其中,电池本身可以是例如系列编号为BR2335(Rayovac)的紧凑的3伏硬币电池,电池充电额定值为300mAhr。备选实现方式可以是系列编号为CR2032的通用紧凑型3伏硬币电池,电池充电额定值为220mAhr,由此,如可以理解的,后一种通用的硬币电池可以提供更短的电池寿命。
可替代地或附加地,一些应用可能需要更高的传送标签重复率来跟踪动态环境。在一些示例中,传送标签重复率可以是每秒12个传输(12TX/秒)。在这样的应用中,可以进一步理解,电池寿命可以更短。
与短数据分组长度(例如,112比特)和相对低的重复率(例如,1Tx/秒)相结合的高突发数据传输速率(例如,1MHz)在一些示例中提供了两个不同的优点:(1)更多数目的标签可以独立于具有较低冲突概率的标签字段而传送,和/或(2)可以在适当考虑电池寿命约束的情况下增加每个独立标签传送功率,使得单个数据分组的总能量小于给定时间间隔(例如,FCC调节传输的1毫秒时间间隔)的调节平均功率。
可替代地或附加地,可以从标签传送附加的传感器或遥测数据,以向接收器106提供关于标签的环境和/或操作条件的信息。例如,标签可以将温度传送给接收器106。例如,在涉及易腐货物或其它制冷剂要求的系统中,这种信息可能是有价值的。在该示例实施例中,温度可以由标签以比数据分组的其余部分的重复率低的重复率来传送。例如,温度可以以每分钟一次(例如,1TX/min)的速率从标签传送到接收器,或者在一些示例中,每720次传送数据分组一次,由此在该示例中的数据分组以12TX/秒的示例速率来传送。
可替代地或附加地,标签102可以被编程为响应于来自磁性命令发射器(未示出)的信号而间歇地向接收器106传送数据。磁性命令发射器可以是便携式设备,用于在一些示例实施例中向一个或多个标签102传送具有大约15英尺或更小的范围的125kHz信号。在一些示例中,标签102可以配备有调谐到磁性命令发射器传送频率(例如,125kHz)的至少一个接收器和功能天线,以便于由磁性命令发射器传送的信号的接收和解码。
在一些示例中,一个或多个其它标签(诸如参考标签104)可以位于被监测区域内和/或周围。在一些示例中,参考标签104可以被配置成传送用于测量接收器106内的不可重置计数器的相对相位(例如,自由运行计数器的计数)的信号。
一个或多个(例如,优选地四个或更多个)接收器106也位于被监测区域内和/或周围的预先确定的坐标处。在一些示例中,接收器106可以以“菊花链”方式连接,以有利地允许大量接收器106在显著的被监测区域上互连,以便减少和简化布线,和/或提供电力等等。接收器106中的每个接收器包括用于接收传输(诸如UWB传输)的接收器,并且优选地包括分组解码电路,该分组解码电路提取到达时间(TOA)定时脉冲串、发射器ID、分组号和/或已经在标签传输信号(例如,材料描述、人事信息等)中编码的其它信息,并且被配置成感测由标签102和一个或多个参考标签104传送的信号。
每个接收器106包括相对于其内部计数器测量标签突发的到达时间(TOA)的时间测量电路。时间测量电路是相位锁定的(例如,相位差不改变,并且因此各个频率是相同的),其中公共数字参考时钟信号经由来自具有中央定时参考时钟发生器的中央处理器/集线器108的电缆连接而分布。参考时钟信号建立对接收器106的公共定时参考。因此,各个接收器106的多个时间测量电路在频率上同步,但不一定同相。虽然在接收器106中的任何给定的接收器配对之间通常可能存在相位偏移,但是通过使用参考标签104会容易地确定相位偏移。可替代地或附加地,每个接收器可以经由虚拟同步来无线地同步,而无需专用的物理定时信道。
在一些示例实施例中,接收器106被配置成确定所接收的信号的各种属性。由于在一些示例中,在每个接收器106处以数字格式而不是模拟来确定测量值,因此信号可以被传送到中央处理器/集线器108。有利地,因为分组数据和测量结果可以高速传送到接收器存储器,所以接收器106可以在几乎连续的基础上接收和处理标签(和对应的对象)定位信号。如此,在一些示例中,接收器存储器允许捕获标签事件(即,信息分组)的高突发速率。
数据电缆或无线传输可以将测量数据从接收器106传送到中央处理器/集线器108(例如,数据电缆可以实现2Mbps的传送速度)。在一些示例中,测量数据以规律的轮询间隔被传送到中央处理器/集线器。
如此,中央处理器/集线器108通过处理相对于由接收器106检测到的多个数据分组的TOA测量值来确定或以其它方式计算标签位置(即,对象位置)。在一些示例实施例中,中央处理器/集线器108可以被配置成使用非线性优化技术来解析标签的坐标。
在一些示例中,来自多个接收器106的TOA测量值由中央处理器/集线器108处理,以通过多个TOA的差分到达时间(DTOA)分析来确定传送标签102的位置。DTOA分析包括标签传送时间t0的确定,由此作为从估计的标签传送时间t0到相应的TOA所经过的时间而测量的飞行时间(TOF)会以图表方式表示以各个接收器106为中心的球的半径。各个球的表面与传送标签102的估计的位置坐标(x0,y0,z0)之间的距离表示每个相应TOA的测量误差,并且来自参与DTOA位置估计的每个接收器的TOA测量误差的平方和的最小化会提供传送标签的位置坐标(x0,y0,z0)和该标签的传送时间t0的位置坐标。
在一些示例中,本文中所描述的系统可以被称为“过度指定”或“过度确定”系统。如此,中央处理器/集线器108可以基于测量值集合和/或一个或多个不正确(即,较不正确)位置来计算一个或多个有效(即,最正确)位置。例如,可以根据物理定律计算不可能的位置,或者当与其它计算的位置相比时可以是外点。如此,可以应用一个或多个算法或试探法来最小化这种误差。
可以通过首先在由用户定义的区域上的x,y和z的粗网格上进行区域搜索,然后进行局部最速下降搜索,来获得最小化的起始点。在一些示例中,该算法的开始位置在所有活动接收器的平均位置处是固定的。不需要初始区域搜索,并且在一些示例中,通过使用Davidon-Fletcher-Powell(DFP)准牛顿算法来进行优化。在其它示例中,可以使用最速下降算法。
一种这样的用于误差最小化的算法,其可以被称为时间误差最小化算法,可以在等式1中描述:
其中,N是接收器的数目,c是光速,(xj,yj,zj)是第j个接收器的坐标,tj是第j个接收器的到达时间,并且t0是标签传送时间。变量t0表示传输时间。由于t0最初未知,所以到达时间tj以及t0也与公共时基有关,在一些示例中,该公共时基从到达时间导出。结果,不同到达时间之间的差异对于确定位置以及t0也是重要的。
使等式1中的误差ε最小化的优化算法可以是例如Davidon-Fletcher-Powell(DFP)准牛顿算法。在一些示例中,使等式1中的误差ε最小化的优化算法可以是最速下降算法。在每种情况下,该算法可以用表示参与标签位置确定的接收器106的位置的二维(2D)或三维(3D)平均值的初始位置估计(x,y,z)来作为种子。
在一些示例中,RTLS系统包括接收器网格,由此接收器网格中的接收器106中的每个接收器保持与其它接收器时钟用初始未知相位偏移同步的接收器时钟。任何接收器之间的相位偏移可以通过使用位于已知坐标位置(xT,yT,zT)处的参考标签来确定。如下文所描述的,相位偏移用来解决各种接收器106内的计数器之间的恒定偏移。
在另外的示例实施例中,N个接收器106(Rj:j=1,...,N}位于已知坐标处,其分别位于距参考标签104的距离处,诸如在等式2中给出的:
每个接收器Rj利用例如从诸如时钟发生器之类的公共频率时基导出的同步时钟信号。由于接收器不是同步复位,所以对于每个接收器的内部自由运行计数器而言,存在未知的但是恒定的偏移Oj。根据精细分辨率计数增量的数目(例如,对于一个纳秒分辨率系统的纳秒数目)来测量恒定偏移Oj的值。
在一些示例中,参考标签用于校准射频定位系统如下:参考标签在未知时间τR发射信号突发。在从参考标签接收到信号突发时,如在接收器Rj处测量的计数在以下等式3给出:
其中,c是光速,β是每单位时间的精细分辨率计数增量的数目(例如,每纳秒一个)。类似地,要定位的每个对象的每个对象标签Ti在未知时间τi传送信号以产生计数如等式4中给出的:
在接收器Rj处,其中,是目标标签Ti和接收器106Rj之间的距离。注意,τi未知,但对于所有接收器具有相同的恒定值。基于上文针对接收器Rj和Rk表达的等式并且给定参考标签104信息,表达为差分计数值的相位偏移被确定为如等式5a-b中给出的:
或者,
其中,只要dRj-dRk保持恒定,Δjk就恒定(这意味着接收器和参考标签是固定的并且没有多路径情形),并且对于每个接收器而言β是相同的。注意,Δjk是已知量,因为,β、是已知的。也就是说,接收器Rj和Rk之间的相位偏移可以容易地基于参考标签104传输来确定。因此,同样从上述等式,对于到达接收器Rj和Rk的标签102(Ti)传输,可以推导出以下等式6a-b:
或者,
每个到达时间tj可以参考如等式7中给出的特定接收器(接收器“1”):
然后,可以对变量(x,y,z,t0)执行等式1中描述的最小化以达到解(x′,y′,z′,t0′)。
示例RF标签
图2示出了根据一些实施例的示例RF标签200的示意性框图。RF标签200可以被配置成以各种闪烁率来提供闪烁数据,诸如提供给如图1所示的接收器106。可以基于检测到的RF标签200的运动来控制闪烁率,使得当RF标签200静止(即,具有低于某一预先确定的阈值的运动)时,闪烁数据以较慢的闪烁率传送,并且当RF标签200处于运动(即,具有高于某一预先确定的阈值的运动)时,闪烁数据以相对较快的闪烁率传送。如此,可以在被监测区域125内使用更多数目的RF标签200,而不会使被监测区域125处的信道容量负担过重(例如,导致标签信号数据的冲突、干扰和/或丢失)。更进一步地,因为功率可以以较慢的闪烁率节省,所以可变闪烁率可以允许RF标签200具有较低的平均功率消耗和较长的电池寿命。
RF标签200可以包括控制器202、运动传感器204、UWB发射器206、天线208、电源210和模拟前端212。控制器202可以被配置成执行本文中所公开的一个或多个处理功能性,用于基于运动数据(例如,指示RF标签200的运动)控制以可变闪烁率由RF标签200传送闪烁数据。例如,控制器202可以被配置成基于从运动传感器204接收的一个或多个运动数据值以编程方式确定闪烁率。控制器202可以与运动传感器204和UWB发射器206通信地连接。在一些实施例中,控制器202可以包括存储器和/或其它存储设备,其被配置成存储要以所确定的闪烁率传送的闪烁数据(和/或相关联的分组数据)。
运动传感器204可以被配置成生成指示RF标签200的运动的一个或多个运动数据值。在一些实施例中,运动传感器204可以包括加速度计,诸如三轴加速度计。在一些实施例中,运动传感器204可以进一步包括被配置成提供9D/6D/4D方位检测的方位传感器(例如,陀螺仪和/或罗盘)。例如,基于附接有RF标签200的对象对RF标签200的移动,三轴加速度计可以被配置成生成包括X轴加速度值、Y轴加速度值和Z轴加速度值的一个或多个运动数据值。控制器202和/或运动传感器204可以被配置成基于X轴加速度值、Y轴加速度值和Z轴加速度值中的一项或多项来确定加速度幅值。如下文更详细地讨论的,控制器202可以被配置成基于加速度幅值和/或指示所确定的加速度幅值的持续时间的持续时间值来确定闪烁率。加速度幅值可以提供关于RF标签200的运动的量和/或强度的指示,诸如可以在运动传感器204的测量周期中检测到的。在一些实施例中,控制器202和/或运动传感器204可以被配置成跟踪多个测量周期的加速度幅值以确定(例如,顺序的)感兴趣的加速度幅值(例如,在超过持续时间阈值的持续时间内超过加速度幅度阈值的那些)的持续时间。
在一些实施例中,控制器202和/或运动传感器204可以被配置成基于指示一个或多个运动事件的运动数据值来确定运动闪烁率。这样的运动事件的一个示例可以包括运动传感器204上的用户轻敲,诸如其中一次轻敲(例如,由指示轻敲的幅度和持续时间的运动数据值定义的)或更多个轻敲(例如,由指示预先确定的时间窗口内的幅度和持续时间的运动数据值定义的)可以用于触发诸如改变闪烁率的动作。这样的实施例可以非常适合于静止对象(例如,在由标签移动引起的运动数据值不干扰轻敲检测的情况下),其中,可以打开/关闭标签,或者速率可以基于(例如,循环通过)在预先确定的时间窗口内接收的轻敲的数目来选择。在另一示例中,RF标签可以被置于休眠模式(例如,基于来自远程系统或其它设备的控制数据)并且基于轻敲而被唤醒。一般而言,可以基于检测其运动检测轴和/或程度中的一项或多项的移动的运动传感器204来检测轻敲。
在一些实施例中,运动传感器204可以附加地或可替代地包括处理电路(其可以与控制器202相同或分离),其被配置成生成指示高达六个自由度(例如,前/后、上/下、左/右、俯仰、偏航和滚动)的运动数据值。RF标签200可以被配置成至少部分地基于由运动传感器204检测到的旋转运动来确定加速度幅值。在一些实施例中,运动传感器204可以包括微动开关和/或其它运动检测设备。
在一些实施例中,运动传感器204可以被配置成生成加速度幅值、加速度矢量和/或执行其它加速度幅值相关确定(例如,替代控制器202)。例如,运动传感器204可以包括被配置成存储运动数据阈值和/或持续时间值的存储器。在一些实施例中,控制器202可以被配置成诸如基于从前端212和/或UWB接收器/收发器接收的运动数据阈值和/或持续时间值来对运动传感器204进行编程。运动传感器204可以被配置成提供指示由运动传感器204测量的运动数据值已经超过运动数据阈值的中断信号(例如,经由运动传感器204的控制器引脚),诸如在由与运动数据阈值相关联的持续时间值定义的持续时间内。例如,一个或多个运动数据阈值和相关联的持续时间值中的每一个还可以与运动传感器204可以提供给控制器202用于控制可变闪烁率的不同信号相关联。
UWB发射器206可以被配置成以可变闪烁率传送闪烁数据。例如,UWB发射器206可以被配置成生成包括闪烁数据的电子信号。电子信号可以包括每个占据UWB电磁谱并且包含闪烁数据的脉冲。脉冲可以以定义闪烁数据的可变闪烁率的可变时间间隔进行重复。UWB发射器206可以与天线208连接,以向天线208提供电子信号,来以可变闪烁率辐射包括闪烁数据的无线标签信号。在一些实施例中,控制器202可以被配置成执行本文中针对UWB发射器206所讨论的功能性中的一些或全部功能性,反之亦然。在一些实施例中,UWB发射器206可以被配置成经由具有大于以下两项中的至少一项的带宽的标签信号无线地传送闪烁数据(例如,对于-10dB带宽):500MHz、以及中心频率的20%(例如,更小的)。在另一示例中(例如,对于-3dB带宽),UWB发射器206可以被配置成经由具有大于以下两项中的至少一项的带宽的标签信号无线地传送闪烁数据:400MHz、以及中心频率的20%(例如,更小的)。在一些实施例中,可以基于对UWB通信的规定要求来设置带宽(例如,一些规定可以允许超过500MHz的带宽)。标签信号可以由接收器106识别,使得RF标签200的位置可以由标签定位系统(诸如接收器集线器108、和/或接收器处理和分发系统110)来确定。
在一些实施例中,闪烁数据可以包括允许标签信号被接收器106识别使得RF标签200的位置可以由定位系统确定的标签信号的特点。闪烁数据还可以包括一个或多个标签数据分组。这样的标签数据分组可以包括来自RF标签200的、可以旨在用于传输的任何数据,诸如标签标识符(或“标签唯一标识符”或“UID”)、标签数据、和/或标签-个体相关器。在一些实施例中,标签数据分组可以不包括任何个体数据(例如,标签-个体相关器),并且可以诸如通过接收器集线器108和/或系统110在下游执行个体和标签标识符之间的关联。在到达时间差(TDOA)系统的情况下,闪烁数据可以是或包括接收器106(或下游接收器处理和分析系统)检测以标识传输来自特定RF标签的特定模式、代码或触发器。在一些实施例中,闪烁数据可以包括由一个或多个传感器(例如,图3中针对RF标签300示出的传感器312和304)生成的传感器数据,诸如方位数据和/或运动数据值。在一些实施例中,闪烁数据可以包括诸如闪烁率状态改变指示的状态指示器,其可以包括在闪烁率改变之后的一个或多个闪烁数据脉冲中。闪烁率状态改变指示还可以指示经调整的闪烁率。在另一示例中,闪烁数据可以包括方位状态改变指示,其被配置成指示RF标签的方位和/或RF标签的新方位的改变。方位状态改变指示可以被包括在RF标签的方位的改变(例如,如基于来自运动传感器的测量值确定的)之后的一个或多个闪烁数据脉冲中。
天线208可以被配置成从UWB发射器206接收电子信号,以便于以可变闪烁率传送闪烁数据。天线208可以包括被配置成辐射UWB标签信号的一个或多个辐射元件。在一些实施例中,天线208可以包括被配置成提供增强的传输范围和/或较高吞吐量的天线系统,诸如多输入和多输出(MIMO)天线系统和/或其它多天线系统。
电源210可以被配置成向RF标签200的一些或所有其它部件提供电力。电源210可以与一个或多个部件连接,尽管在图2中仅示出了与控制器202的连接以避免不必要地使本公开过于复杂。电源210可以包括一个或多个电池、一个或多个其它能量存储设备、和/或功率控制电路(例如,功率转换器、升压器、电压调节器等)。在一些实施例中,RF标签200可以被配置成从太阳能电池板、运动发生器和/或RFID信号接收主电力和/或备用电力。在一些实施例中,RF标签200可以被配置成从由与RF标签200附接的对象产生的热和/或水分接收主电力和/或备用电力。例如,热或水分可以用于提供主电力,而电源210(例如,一个或多个电池)可以提供备用和/或辅助电力。
在一些实施例中,RF标签200可以包括前端212。前端212可以包括无线通信接口和/或有线通信接口,以允许配置RF标签200及其功能性。例如,前端212可以被配置成提供125KHz无线接收器信道,其允许如本文中所讨论的控制器202的配置,诸如经由无线棒模块、其它标签(例如,无线网状网络)、接收器106和/或任何其它合适的源。各种合适类型的无线接收器技术可以用于前端212,包括电磁、蓝牙、WiFi、UWB、近场通信等。在另一示例中,前端212可以包括通用串行总线(USB)、以太网和/或其它有线电源(例如,以对电源210充电)和/或可以与另一编程设备连接的数据接口。可以经由前端212提供的一些示例类型的数据或配置可以包括标签标识符和/或其它标签数据、闪烁率、运动签名和/或用于基于标签运动来控制闪烁率的数据(例如,具有各种闪烁率的运动数据值和/或签名、闪烁率控制数据、加速度幅度阈值、标签-个体相关器等之间的关联)。
图3示出了根据一些实施例的示例RF标签300的示意性框图。RF标签300可以包括控制器302、运动传感器304、UWB收发器306、天线308、电源310和传感器312。以上对RF标签200的一些或全部讨论可以适用于RF标签300。
传感器312可以包括接近检测器(例如,近场通信(NFC)传感器、诊断设备、三角测量定位器、接近询问器、眼睛扩张传感器(例如,位于接近眼睛的眼镜或护目镜中)、被配置成监测汗水损失或汗水损失率的(例如,位于接近背部的身体套装或衬衫中)水合传感器、热传感器、用于测量加速度的加速度计(例如,其可以是与运动传感器304相同或不同的部件)、用于测量诸如外部温度、湿度、大气压力、风速、空气质量或成分之类的环境测量值的环境传感器、心率传感器、血压监测器、被配置成用于监测二氧化碳、氧气、钾、钙、钠、血细胞比容、温度和pH中的一种或多种的水平的血液化学传感器等等。在一些实施例中,来自传感器312的传感器数据可以(例如,作为闪烁数据和/单独数据)被传送到接收器。
另一种类型的传感器可以包括三角测量定位器。“三角测量定位器”是感测位置的一种类型的传感器。在一些实施例中,三角测量定位器(也称为全球定位系统(GPS)接收器)可以被配置成接收由一个或多个对地静止卫星(处于已知或可知位置的卫星)和/或一个或多个地基发射器(也在已知或可知位置)传送的时钟数据,比较所接收的时钟数据,并且运算“位置计算”。位置计算可以被包括在可以(例如,作为经由UWB标签信号的闪烁数据和/或作为单独数据)被传送到接收器的传感器数据之间。
在另一实施例中,三角测量定位器可以包括一个或多个相机或图像分析器,其接收所发射或反射的光或热,然后分析所接收到的图像以确定对象或传感器的位置。尽管三角测量定位器可以无线地传送数据,但是它不是RF标签,因为它不传送TOA定时脉冲或可以由接收器集线器108用来计算位置的标签信号。相比之下,三角测量定位器感测位置,并且运算然后可以由接收器集线器108用于增强和/或改进其标签位置数据的位置计算本身。
在一些实施例中,传感器312中的一个或多个传感器可以与RF标签300位于同一位置,或者可以位于附着有RF标签300的个体或对象上的其它地方。因此,传感器312可以提供传感器数据用于监测健康、健身、操作和/或性能的传感器数据,其在本文中也被称为健康数据。在一些实施例中,来自任何类型的传感器的传感器导出数据可以利用通过标签信号通信信道(例如,UWB通信信道)诸如到接收器106的通信。在这种意义上,系统可以被配置成通过标签信号(例如,UWB)通信信道来回传部分或全部传感器数据。
UWB收发器306可以被配置成执行本文中针对UWB发射器206所讨论的功能性中的一些或全部功能性。UWB收发器306还可以包括UWB接收器。在一些实施例中,接收器可以是不使用UWB信号的RF接收器。这里,RF标签可以包括UWB发射器和单独的接收器。UWB接收器(和/或其它RF接收器)可以被配置成从接收器106、接收器集线器108、和/或接收器处理和分发系统110、或特别地用于服务器侧控制标签300的可变闪烁率的一些其它通信源来无线地接收数据(例如,经由天线308)。例如,UWB接收器可以被配置成接收闪烁率控制数据。控制器302还可以被配置成基于闪烁率控制数据来确定UWB发射器的闪烁率。在一些实施例中,UWB收发器306可以包括单独的UWB发射器和UWB接收器电路和/或硬件。
在一些实施例中,RF标签300还可以包括前端314,对于该前端,可以应用上文关于前端212的讨论。在一些实施例中,诸如在使用UWB收发器306和/或其它UWB接收器的情况下,可以省略前端314(例如,作为无线接收器)。类似地,在使用前端来编程RF标签200的情况下,RF标签200可以不包括UWB接收器或UWB收发器。
示例标签/传感器定位和参与者相关
图1示出了被监测区域120。被监测区域120可以包括一个或多个时间点(timeepoch)处的多个位置。多个位置可以被划分为一个或多个区域,称为地区。每个地区可以由一个或多个坐标系统来描述,诸如本地NED(北-东-下)系统、纬度-经度系统、或甚至可以用于美式足球比赛的码线系统。位置是对被监测区域内的位置或多个位置的描述。例如,在Charlotte,NC的Bank of America Stadium的南球门线和西出球线的交点处的现场标记可以在本地NED系统中被描述为{0,0,0},或者在纬度经度系统上被描述为35.225336N80.85273W经度751英尺高度,或者在码线系统中简称为“Panthers Goal Line”。因为不同类型的定位系统或单个定位系统内的不同地区可以使用不同的坐标系,所以可以使用地理信息系统或类似的被监测区域数据库来关联位置数据。描述至少一个比赛场的一种类型的地理信息系统可被称为现场数据。
图4A至图4C示出了根据一些实施例的可以向性能分析系统提供信息的一些示例性对象。图4A示出了根据一些实施例的佩戴具有附接的RF标签102的装备的球员402(例如,足球运动员)。特别地,所描绘的球员402佩戴具有附着到其相对侧上的标签102的肩垫。这种定位可以有利地为每个RF标签102提供提升的广播位置,从而增加其通信有效性。
附加传感器312可以附接到由球员402佩戴的设备,诸如加速度计、磁力计、飞行时间传感器、健康监测传感器(例如,血压传感器、心脏监测器、呼吸传感器、湿度传感器、温度传感器等等)、光传感器等等。附加的传感器312可以附着到肩垫、头盔、鞋、肋垫、肘垫、球衣、裤子、紧身衣裤内衣、手套、手臂带、腕带等。在一些实施例中,运动传感器304可以可替代地或附加地位于与标签102分离,诸如在本文中针对传感器312讨论的位置中。
传感器312(和/或运动传感器304)可以被配置成通过RF标签102或其它发射器而直接和/或间接地与接收器(例如,图1的接收器106)通信。例如,在一个实施例中,传感器312可以有线(例如,可能通过缝合到球衣或紧身衣裤内衣中的线)或无线地连接到RF标签102,以向RF标签102提供传感器数据,然后将该传感器数据传送到接收器106作为标签信号的闪烁数据。在一些实施例中,多个传感器(未示出)可以连接到可以将传感器数据传送到一个或多个接收器的专用天线和/或发射器(例如,位于头盔中)。
图4B示出了根据一些实施例的佩戴具有附接的RF标签102和传感器312的装备的比赛裁判406。在所描绘的实施例中,RF标签102可以附接到裁判的接近相对肩部的球衣。传感器312可以位于佩戴在如所示出的裁判手腕上的腕带中。传感器312可以被配置成直接地或间接地通过RF标签102、和/或如上文结合图4A所讨论的其它发射器而与接收器(例如,图1的接收器106)进行通信。
如下文更详细地所讨论的,接近裁判的手腕的传感器312(例如,加速度计)的定位可以允许接收器处理和分发系统110确定裁判406的特定运动、移动或活动以用于确定事件(例如,比赛时钟的卷绕、第一次进攻、触地得分等)。裁判406还可以携带其它装备,诸如处罚旗408,其还可以包括附接以向接收器处理和分发系统110提供附加数据的RF标签102。例如,接收器处理和分发系统110可以使用来自处罚旗408的标签位置数据以确定裁判何时仅仅携带处罚旗408与裁判何时使用处罚旗408以指示诸如处罚(例如,通过投掷处罚旗408)之类的事件。
图4C示出了根据一些实施例的具有附接或嵌入的标签102的球410的示例。附加地,传感器312可以附接到或嵌入在球410中,诸如加速度计、飞行时间传感器等。在一些实施例中,传感器312可以有线或无线地连接到RF标签102,以将传感器数据提供给RF标签102,然后将该传感器传送到接收器106(例如,作为UWB标签信号的闪烁数据的一部分)。在一些实施例中,传感器312可以将传感器数据传送到与标签102分开的接收器,诸如上文结合图4A所描述的。
在一些实施例中,在图4A至图4C的RF标签102和/或传感器312附接到对象之后,它们可以与这些对象相关。例如,在一些实施例中,标签标识符和/或传感器标识符(“唯一ID”)可以与对象简档(或“参与者简档”,其中,对象是参与者)相关(例如,John Smith-跑锋、Fred Johnson-边线裁判、或者ID 027-几个比赛球之一等),并且存储到如下文更详细讨论的性能分析系统可访问的远程数据库。每个参与者简档还可以包括多种数据或与多种数据相关,该多种数据包括但不限于生物测定数据(例如,身高、体重、健康数据等)、角色数据、团队ID、表现统计等等。
在一些实施例中,这样的参与者简档或角色数据可以与唯一标签或传感器标识符相关联地预先定义和存储。在其它实施例中,参与者简档或角色数据也可以作为接收的标签或传感器数据、队形数据、比赛数据、事件数据等的结果而由系统“学习”。例如,在一些实施例中,系统可以确定标签或传感器不与参与者简档相关,并且可以分析从标签和/或传感器接收的数据以确定可能的参与者角色等,其可以被排名然后在由系统显示之后由系统或用户来选择/确认。在一些实施例中,系统可以基于所确定的参与者位置数据(例如,移动模式、对准位置等)来确定可能的参与者角色(即,参与者角色数据)。
在一些实施例中,如下文更详细描述的,参与者简档或角色数据也可以由系统来更新(即,为参与者产生比在初始注册时建立的数据集合更鲁棒的数据集合)作为接收到的标签或传感器数据、队形数据、比赛数据、事件数据等的结果。在一些实施例中,参与者简档和/或角色数据可以用在性能分析系统中,以在分析期间加权参与者的动作,以帮助排位诸如在确定队形、比赛、事件等等中发生正在发生的事情。
标签ID和传感器数据传输架构
图5A至图5E示出了根据本发明的实施例的可以用于将信号从一个或多个标签和传感器传送到接收器处理和分发系统的一个或多个接收器的各种不同架构的框图。在一些实施例中,所描绘的架构可以结合图1的接收器处理和分析系统110使用。在一些实施例中,这些架构中的一个或多个架构可以在单个系统中一起使用。
图5A示出了RF标签102,其可以被配置成向一个或多个接收器106(例如,也如图1所示)传送标签信号。一个或多个接收器106可以向接收器集线器/定位引擎108传送接收器信号。
RF标签102可以生成和/或存储(例如,在存储器中)如所示出的标签标识符(“标签UID”)和/或标签数据。标签数据可以包括有用信息,诸如版本信息(例如,安装的固件版本)、维护信息(例如,最后标签维护日期)、配置信息和/或标签-个体相关器。标签-个体相关器可以包括指示被监测对象(例如,参与者)与特定RF标签102(例如,姓名、制服号码和团队、生物测定数据、个体上的标签位置,即,右手腕)相关联的数据。在一些实施例中,当标签被注册或以其它方式与个体相关联时,标签-个体相关器可以由RF标签102存储。尽管为了说明的目的被示出为单独的字段,但是本领域的普通技术人员可以容易地理解,标签-个体相关器可以是任何标签数据的一部分或甚至从标签数据中省略。
从RF位置标签102传送到接收器106的标签信号可以包括“闪烁数据”,因为其以选定间隔传送。该“闪烁率”可以由标签设计者或系统设计者设置,以满足应用要求和/或可以如本文中所描述的是可变的。在一些实施例中,可变闪烁率对于一个或所有标签可以是一致的,和/或可以是数据相关的。如上文所讨论的,闪烁数据可以包括标签信号的特点,其允许标签信号被接收器106识别,因此RF位置标签102的位置可以由定位系统来确定。闪烁数据还可以包括一个或多个标签数据分组。这种标签数据分组可以包括来自标签102的旨在用于传输的任何数据,诸如例如,在图5A所示的实施例中,标签UID、标签数据和/或标签-个体相关器。闪烁数据可以是或包括接收器106(或下游接收器处理和分析系统)检测以标识传输来自RF标签102(例如,UWB标签)的特定模式、代码或触发器。
接收器106可以被配置成无线地接收标签信号,其可以包括如上文所讨论的闪烁数据和标签数据。在一些实施例中,接收器106可以将所接收的标签信号作为其接收器信号的一部分而直接传递到接收器集线器/定位引擎108。在一些实施例中,接收器106可以对所接收的标签信号执行处理。比如,接收器可以从标签信号中提取闪烁数据和/或标签数据,并且将闪烁数据和/或标签数据传送到接收集线器/定位引擎108。接收器可以向接收集线器/定位引擎108传送时间测量值,诸如TOA测量值和/或TDOA测量值。时间测量值可以基于在接收器中生成或计算的时钟时间,其可以基于如上文所解释的接收器偏移值,其可以基于系统时间,和/或其可以基于RF标签102的标签信号和RF参考标签(例如,图1的标签104)的标签信号之间的到达时间差。接收器106可以被配置成附加地或可替代地确定来自标签信号的信号测量值(诸如接收信号强度指示(RSSI)、信号方向、信号极性或信号相位),并且将该信号测量值传送到接收集线器/定位引擎108。
图5B示出了RF标签102和传感器312,其可以被配置成分别向一个或多个接收器106和566传送标签信号和传感器信号。接收器566可以包括专用于接收传感器数据的接收器,而接收器106可以被配置成接收标签数据。一个或多个接收器106和566然后可以向接收器集线器/定位引擎108传送接收器信号。在一些实施例中,一个或多个接收器106和/或566可以共享物理部件,例如外壳和/或天线。
所描绘的RF标签202可以包括标签UID和标签数据(诸如标签-个体相关器),并且传送包括如上文结合图5A所讨论的闪烁数据的标签信号。传感器312可以生成和/或存储传感器UID、传感器元数据(例如,传感器-个体相关器、传感器类型、传感器固件版本、最后维护日期、传送环境测量值的单位等)和(例如,所测量的)传感器数据。在一些实施例中,传感器312的“附加存储的传感器数据”可以包括旨在用于传输诸如到RF标签102、参考标签(例如,图1的104)、传感器接收器566、接收器106、和/或接收器/集线器定位引擎108的任何数据。
诸如传感器312之类的传感器可以被配置成感测和/或确定一个或多个环境条件(例如,温度、压力、脉搏、心跳、旋转、速度、加速度、辐射、位置、化学浓度、电压、运动),并且存储或传送“环境测量值”作为指示这些条件的传感器数据。为了阐明,术语“环境测量值”包括关于接近传感器的环境的测量值,包括但不限于环境信息(例如,温度、位置、湿度等),关于个体健康、健身、操作和/性能的信息,和/或由运动传感器捕获的运动数据值(例如,指示RF标签的运动)。环境测量值可以以模拟或数字形式存储或传输,并且可以作为单独测量值、作为单独测量值集合、和/或作为概括统计被传输。例如,摄氏温度可以作为{31}或作为{33,32,27,22,20,23,27,30,34,31}或作为{27.9}来传输。在一些实施例中,可以至少部分地根据一个或多个环境测量值来确定传感器-个体相关器。
如图5B所示,RF标签102可以被配置成将标签信号传送到接收器106,并且传感器203可以被配置成将传感器信号传送到传感器接收器566。传感器信号可以包括一个或多个传感器信息分组。这样的传感器信息分组可以包括来自传感器312的可以旨在用于传输的任何传感器数据或信息,诸如例如,在所描绘的实施例中,传感器UID、附加存储的传感器数据、传感器-个体相关器和/或环境测量值(例如,包括运动数据值)。来自接收器106的接收器信号和来自传感器接收器566的传感器接收器信号可以经由有线或无线通信被传送到如所示出的接收器集线器/定位引擎108。
图5C描绘了根据一些实施例的通过RF标签102进行通信的传感器312。在一些实施例中,一个或多个传感器312可以是RF标签102的一部分(即,驻留在相同的外壳或组件结构中)。例如,运动传感器204可以驻留在包括(例如,除其它之外)控制器202、UWB发射器206和/或天线208的RF标签200的组件结构中。可替代地或附加地,一个或多个传感器203可以不同于(即,不驻留在相同的外壳或组件结构中)RF标签102,但是被配置成与RF标签102无线地或经由有线通信进行通信。
在一些实施例中,RF标签102、传感器312或两者都可以生成和/或存储指示RF标签102和传感器312之间的关联(例如,标签UID/传感器UID、在特定姿态中从标签到传感器的距离、与标签集合相关联的传感器集合、与标签相关联的传感器类型等)的标签-传感器相关器。在一些实施例中,RF标签102和传感器312两者可以被配置成存储标签-传感器相关器。
在一些实施例中,传感器312可以被配置成经由传感器信号将(例如,存储的和/或测量的)传感器数据传送到RF标签102。传感器信号可以包括一个或多个传感器信息分组。例如,传感器信息分组可以包括传感器UID、传感器-个体相关器、附加存储的传感器数据、标签-传感器相关器和/或环境测量值。RF标签102可以被配置成本地存储传感器信息分组的一些部分或全部,并且可以将传感器信息分组封装成一个或多个标签数据分组,用于作为标签信号的一部分而传输到接收器106、或者作为标签信号的一部分而简单地一起传递它们。在这个意义上,由标签102以可变闪烁率传送的闪烁数据可以包括从一个或多个传感器(例如,图3的运动传感器304和/或传感器312)接收的传感器数据。
图5D图示了根据一个实施例的用于参考标签504(例如,图1的参考标签104)、RF位置标签502、传感器503和两个接收器506的示例通信结构。所描绘的参考标签504是RF位置标签,并且因此可以包括标签数据、标签UID,并且能够传送标签数据分组。在一些实施例中,参考标签504可以形成传感器的一部分,并且因此能够传送传感器信息分组。
所描绘的传感器503将传感器信号传送到RF参考标签504。RF参考标签504可以本地存储一些部分或一些或全部传感器信息分组,并且可以将传感器信息分组封装成一个或多个标签数据分组,用于作为标签信号的一部分而传输到接收器506,或者简单地将它们作为其标签信号的一部分而一起传递。
如上文结合图1所描述的,图5D的接收器506被配置成从RF位置标签502和参考标签504接收标签信号。这些标签信号中的每一个标签信可以包括闪烁数据,其可以包括标签UID、标签数据分组和/或传感器信息分组。接收器506各自经由有线或无线通信将接收器信号传送到如所示出的接收器集线器/定位引擎508。
图5E图示了RF位置标签502、多个接收器506和多种传感器类型之间的示例通信结构,这些传感器类型根据各种实施例包括但不限于传感器503、诊断设备533、三角测量定位器543、接近定位器553和接近标签563。在所描述的实施例中,传感器503,533,543,553中没有一个传感器形成RF位置标签502或参考标签504的一部分。然而,每个传感器可以包括传感器UID和附加存储的传感器数据。所描绘的传感器503,533,543和553中的每个传感器传送包括传感器信息分组的传感器信号。
在所描绘的实施例中,接收器506被配置成从RF位置标签502接收标签信号,并且直接从传感器503接收传感器信号。在这样的实施例中,传感器503可以被配置成以对于RF位置标签502是共用的通信协议来进行通信,其对于本领域普通技术人员来说,鉴于本公开将是清楚的。
图5E描绘了在本文中称为“接近询问器”的一种类型的传感器。接近询问器523可以包括可操作用于生成可由RF位置标签502检测的磁场、电磁场或其它场的电路。尽管在图3E中未示出,但是接近询问器523可以包括传感器UID、以及如上文所讨论的其它标签和传感器导出数据或信息。
在一些实施例中,接近询问器523可操作为可以触发RF位置标签502(例如,当RF位置标签502检测到由接近询问器523产生的场时)以在交替闪烁模式或闪烁率下传送闪烁数据的接近通信设备。RF位置标签可以发起预编程(并且通常更快)的闪烁率以允许更多的定位点用于跟踪个体。在一些实施例中,RF位置标签可以不传送标签信号,直到由接近询问器523触发。在一些实施例中,当RF位置标签502移动到接近询问器523附近(例如,接近接近询问器的通信内)时,可以触发RF位置标签502。在一些实施例中,当接近询问器523移动到RF位置标签502附近时,可以触发RF位置标签。
在其它实施例中,当按压按钮或在接近询问器523上或在RF位置标签本身上激活开关时,可以触发RF位置标签502。例如,接近询问器523可以放置在跑道的起始线处。每当汽车经过起始线时,车载RF位置标签502感测来自接近询问器的信号,并且被触发以传送指示一圈已经完成的标签信号。作为另一示例,接近询问器523可以放置在Gatorade冷却器处。每当球员或其它参与者用冷却器填充杯时,安装到参与者的RF位置标签502感测来自接近询问器的信号,并且被触发以传送指示Gatorade已被消耗的标签信号。作为另一示例,接近询问器523可以放置在医疗车上。当医护人员使用医疗车来抬起参与者(例如,球员)并且将他/她移动到更衣室时,安装到参与者的RF位置标签502感测来自接近询问器的信号,并且被触发以传送指示他们已经从比赛中去除的标签信号。如所解释的,根据所传送的标签信号的模拟和/或数字属性的任何方面,这些后触发的标签信号中的任一个标签信号可以与预先触发的标签信号不同。
图5E描绘了通常不由个体佩戴但在本文中被称为“诊断设备”的另一类型的传感器。然而,像其它传感器一样,诊断设备可以测量一个或多个环境条件,并且以模拟或数字形式存储对应的环境测量值。
尽管所描绘的诊断设备533不由个体佩戴,但是其可以生成和存储传感器-个体相关器,用于与结合特定个体进行的环境测量值相关联。例如,在一个实施例中,诊断设备533可以是血压计,其被配置成存储各种个体的血压数据作为环境测量值。每个环境测量值(例如,血压数据)集合可以被存储并且与传感器-个体相关器相关联。
所描绘的诊断设备533被配置成将包括传感器信息分组的传感器信号传送到传感器接收器566。传感器信息分组可以包括如上文所讨论的传感器UID、附加存储的数据、环境测量值和/或传感器-个体相关器中的一项或多项。传感器接收器566可以将来自传感器信息分组的数据中的一些或全部数据与传感器接收器566中的其它存储数据相关联、或者与从其它传感器、诊断设备、RF位置标签502或参考标签存储或接收的数据相关联。传感器接收器566将传感器接收器信号传送到接收器集线器/定位引擎508。
图5E中所示的另一类型的传感器是三角测量定位器543。“三角测量定位器”是感测位置的一种类型的传感器。所描绘的三角测量定位器543包括如上文所讨论的传感器UID、附加存储的传感器数据和环境测量值。
在一些实施例中,三角测量定位器(也称为全球定位系统(GPS)接收器)接收由一个或多个对地静止卫星(处于已知或可知位置的卫星)和/或一个或多个地基发射器(也在已知或可知位置)传送的时钟数据,比较所接收的时钟数据,并且运算“位置计算”。位置计算可以被包括在一个或多个传感器信息分组中作为环境测量值。
在另一实施例中,三角测量定位器包括一个或多个相机或图像分析器,其接收所发射或反射的光或热、然后分析所接收的图像以确定个体或传感器的位置。尽管三角测量定位器可以无线地传送数据,但是它不是RF位置标签,因为它不传送可以由接收器集线器/定位引擎508用来计算位置的闪烁数据或标签信号。相反,三角测量定位器感测位置并且运算位置计算,该位置计算然后可以被接收器集线器/定位引擎508用作环境测量值。
在一个实施例中,三角测量定位器可以与RF位置标签或参考标签(未示出)组合。在这样的实施例中,三角测量定位器可以运算并且经由RF位置标签将其位置计算传送到一个或多个接收器。然而,接收器集线器/定位引擎将基于作为标签信号的一部分而接收的闪烁数据而不仅仅基于位置计算来计算标签位置。位置计算将被认为是环境测量值,并且可以被包括在相关联的传感器信息分组中。
对于本领域普通技术人员而言,清楚的是,位置计算(例如,GPS接收器位置计算)不如由根据本发明的各种实施例构成的接收器集线器/定位引擎执行的位置计算(例如,基于UWB波形的位置计算)精确。这不是说,使用已知技术不能改进位置计算。例如,包括大气条件在内的若干种影响可以导致GPS精度随时间而变化。控制这一点的一种方式是使用差分全球定位系统(DGPS),该差分全球定位系统包括位于已知位置的固定三角测量定位器的一个或网络,并且已知位置的坐标作为附加存储的传感器数据而存储在存储器中。这些三角测量定位器从对地静止卫星中接收时钟数据,确定位置计算,并且广播位置计算和所存储的坐标之间的差。该DGPS校正信号可以用于校正这些影响并且显著减少位置估计误差。
图5E中所示的另一种类型的传感器是接近检测器553。“接近检测器”是感测在相对于图1的被监测区域100较小的区域(例如,局部区域)内的身份的一种类型的传感器。感测身份的许多不同方式(例如,用于被感测对象或个体的唯一ID或其它标识符)鉴于本公开对于本领域普通技术人员而言是清楚的,包括但不限于读取线性条形码,读取二维条形码,读取近场通信(NFC)标签,读取诸如UHF标签、HF标签或低频标签之类的RFID标签,光学字符识别设备,生物测定扫描器或面部识别系统。
在一些实施例中,接近检测器感测个体(或个体的腕带、标签、标记、卡、徽章、衣服、制服、服装、电话、票据等)的属性。由接近检测器感测的身份可以本地存储在如所示出的接近检测器553处,并且作为环境测量值经由一个或多个传感器信息分组而传送到传感器接收器566。
在一些实施例中,接近检测器553可以具有所定义的位置,其常常是静止的,并且可以与图1的被监测区域100中的位置相关联。例如,接近检测器553可以位于赛道的终点线处、位于体育场的入口门处、与诊断设备一起定位、位于足球场的球门线或球门柱处、位于棒球场的底板或本垒板或类似的固定位置处。在接近检测器是静止的这种实施例中,接近检测器和传感器UID的位置坐标可以存储到可由接收器506,566、接收器集线器/定位引擎508、和/或接收器处理和分析系统110的其它部件中的一项或多项来访问的被监测区域数据库(未示出)。在接近检测器是可移动的实施例中,可以利用三角测量定位器来确定位置计算,或者接近检测器可以与RF位置组合并且由接收器集线器/定位引擎508来定位。尽管在图5E中被示为用于说明目的的单独字段,但是标识信息和位置计算可以包括附加存储的传感器数据、环境测量值或两者的一部分。
在一个实施例中,接近检测器可以与其位置被记录在被监测区域数据库中的参考标签(例如,图1的标签104)相关联。在其它实施例中,接近检测器是可移动的,使得其可以被运输到需要它的地方。例如,接近检测器553可以位于医疗车、第一次进攻标志、诊断设备、球门柱上,或者由护理人员或安全防护装置携带。在接近检测器553是可移动的实施例中,其通常与RF位置标签或三角测量定位器相关联,以使可以在感测到身份时确定(RF位置标签的)位置或(三角测量定位器的)位置。
在接近检测器包括RF位置标签的实施例中,接收器集线器/定位引擎508可能定位相关联的RF位置标签,并且标签数据/传感器数据滤波器可能将相关联的RF位置标签的标签位置数据关联作为接近检测器的位置,同时从任何接收的传感器信息分组来确定相关联的个体的身份。在接近检测器包括三角测量定位器的备选实施例中,三角测量定位器会运算可以被存储为附加存储的传感器数据和/或环境测量值的位置计算,并且被传输作为一个或多个传感器信息分组。在一个实施例中,接近检测器的传感器信息分组可以包括所感测的身份信息和位置计算两者。
图5E中所示的另一种类型的传感器是接近标签563。接近标签具有固定位置和标识码(例如,传感器UID)。接近标签563可以进一步包括所示出的附加存储的传感器数据。所描绘的接近标签563被配置成由接近检测器553读取。在一些实施例中,接近检测器553可以进一步被配置成将信息写入接近标签563。
接近标签563可以是贴纸、卡、标签、无源RFID标签、有源RFID标签、NFC标签、票据、金属板、电子显示器、电子纸、着墨表面、日晷、或如本领域中已知的其它可见或机器可读标识设备。接近标签563的位置的坐标被存储,使得它们可以被接收集线器/定位引擎508访问。例如,在一个实施例中,接近标签563的位置坐标可以存储在现场数据库中或可以经由网络访问的被监测区域数据库,或者可以作为附加存储的数据而本地存储在接近检测器553中。
在一些实施例中,接近标签563的位置被编码到接近标签563本身中。例如,接近标签563的位置的坐标可以被编码到置于该位置中的无源RFID标签中。作为另一示例,接近标签563的位置的坐标可以被编码到置于该位置中的打印的条形码中。作为另一示例,包括NFC标签的接近标签563可以用位置“结束地区”来编码,并且NFC标签可以放置在Bank ofAmerica Stadium的结束地区处或附近。在一些实施例中,所存储的接近标签563的坐标可以与接近标签563的实际坐标偏移已知或可确定的量。
在一个实施例中,诸如NFC标签的接近标签563可以用位置来编码。当诸如接近检测器之类的传感器靠近NFC标签时,其可以读取位置,然后将传感器信息分组中的位置传送到传感器接收器566',并且最终传送到接收器集线器/定位引擎108。在另一实施例中,诸如条形码标签之类的接近标签263可以用标识码来编码。当具有接近检测器(诸如条形码成像器)和三角测量定位器(诸如GPS芯片、GPS应用或类似设备)的智能手机靠近条形码标签时,其可以从条形码读取标识码,从接收的时钟数据中确定位置计算,然后将身份和位置计算传送到传感器接收器566',并且最终作为一个或多个传感器信息分组的一部分而传送到接收器集线器/定位引擎106。
在所描绘的实施例中,三角测量定位器543和接近检测器553各自被配置成将携带传感器信息分组的传感器信号传送到传感器接收器566'。所描绘的传感器543,553(如本文中所讨论的任何传感器)可以经由有线或无线通信协议而传送传感器信号。例如,可以将任何专有或标准无线协议(例如,802.11、Zigbee、ISO/IEC 802.15.4、ISO/IEC 18000、IrDA、蓝牙、CDMA或任何其它协议)用于传感器信号。可替代地或附加地,可以使用任何标准或专有有线通信协议(例如,以太网、并行、串行、RS-232、RS-422、USB、火线、I2C等)。类似地,传感器接收器166'和本文中所讨论的任何接收器可以使用类似的有线和无线协议将接收器信号传送到接收器集线器/定位引擎。
在一个实施例中,在从三角测量定位器543和接近检测器553接收到传感器信号时,传感器接收器566'可以将来自所接收的传感器信息分组的数据中的一些或全部与存储到传感器接收器566'的其它数据相关联,或与从其它传感器(例如,传感器503)、诊断设备533、RF位置标签502或RF参考标签504存储或接收的数据相关联。这种相关联的数据在本文中被称为“相关联的传感器数据”。在所描绘的实施例中,传感器接收器566'被配置成将所接收到的传感器信息分组和任何相关联的传感器数据中的一些或全部作为传感器接收器信号的一部分而传送到接收器集线器/定位引擎508。
在一个实施例中,包括接近检测器(诸如条形码成像器)和三角测量定位器(诸如GPS芯片)的智能电话可以将从条形码确定的标识码与来自作为相关联的传感器数据的所接收的时钟数据的位置计算相关联,并且将包括这种相关联的传感器数据的传感器信息分组传送到接收器集线器/定位引擎508。在另一实施例中,智能电话可以将包括标识码和智能电话的唯一标识符的第一传感器信息分组传送到另一传感器接收器,智能电话可以将包括位置计算和智能电话的唯一标识符的第二传感器信息分组传送到传感器接收器,并且传感器接收器可以基于公共智能电话唯一标识符而将位置计算与标识码相关联,并且将这种相关联的传感器数据传送到接收器集线器/定位引擎508。在另一实施例中,传感器接收器可以确定与第一传感器信息分组相关联的第一时间测量值、以及与第二传感器信息分组相关联的第二时间测量值,该第二时间测量值结合传感器UID可以由接收器集线器/定位引擎508用于将第一传感器信息分组与第二传感器信息分组相关联。
在一个实施例中,接收器集线器/定位引擎508从接收器506接收接收器信号,并且从传感器接收器566,566'接收传感器接收器信号。在所描绘的实施例中,接收器506可以从RF位置标签502接收闪烁数据,并且向接收器集线器/定位引擎508传送一些或全部闪烁数据,可能具有附加的时间测量值或信号测量值。在一些实施例中,时间测量值或信号测量值可以基于从RF参考标签(例如,图1的参考标签104)接收的标签信号。接收器集线器/定位引擎508从接收器506收集闪烁数据、时间测量值(例如,到达时间、到达时间差、相位)和/或信号测量值(例如,信号强度、信号方向、信号极性、信号相位),并且如上文结合图1所讨论的那样运算标签502的标签位置数据。在一些实施例中,接收器506可以配置有适当的RF滤波器,以便滤除潜在干扰接近要监测的比赛场或其它区域的信号或反射。
接收器集线器/定位引擎508还可以从本地存储装置和从网络位置访问所存储的数据或时钟数据。接收器集线器/定位引擎508使用该信息来确定每个RF位置标签的标签位置数据。它还可以将从一个或多个RF位置标签传送的标签信号导出或提取数据与从一个或多个传感器传送的传感器信号导出或提取信息或数据相关联。
除了先前描述的TOA或TDOA系统之外,诸如基于接收信号强度指示的系统之类的其它实时定位系统(RTLS)可以潜在地由接收器集线器/定位引擎108实现。使用RF位置标签(包括本文所描述的那些)的任何RTLS系统可能需要由接收器集线器/定位引擎108进行相当多的处理,以从从标签接收的闪烁数据中确定标签位置数据。这些可能需要除了闪烁数据之外的时间测量值和/或信号测量值,其优选地包括标签UID。相比之下,在诸如全球定位系统(GPS)系统之类的其它系统中,基于从GPS发射器(也称为GPS接收器或GPS标签)传送的位置计算来确定位置数据,其包括关于其中当确定或存储位置计算时,标签所在的位置(即,经由卫星信号三角测量在标签处确定的坐标等)的所计算的信息。因此,GPS信息通常是指在传感器接收器接收到传输之前与GPS发射器ID一起传送的附加信息。
GPS主机设备或后端服务器可以接收GPS信息,并且简单地将位置计算(与在主机设备处计算位置信息相反)和GPS发射器ID解析成数据记录。该数据记录可以用作GPS位置计算,或者可以将其转换为不同的坐标系以用作GPS位置计算,或者可以进一步利用DGPS信息进行处理以用作GPS位置计算。
返回到图5C,所描绘的RF位置标签102用于将传感器信息分组传送(有时称为回传)到接收器106。在一些实施例中,尽管未示出,但是多个传感器203可以将携带传感器信息分组的传感器信号传送到RF位置标签102。这种所接收的传感器信息分组可以与传送到接收器106的闪烁数据相关联。
在一个实施例中,接收器集线器/定位引擎108可以从所接收的标签数据分组解析传感器信息分组,并且将这样的传感器信息分组与传送传感器信息分组的RF位置标签102相关联。因此,接收器集线器/定位引擎108能够确定标签位置数据,其可以包括来自一个或多个标签或传感器的位置和其它数据(例如,标签数据、标签UID、标签-个体相关器、传感器-个体相关器、附加存储的传感器数据、环境测量值、标签-传感器相关器、身份信息、位置计算等)。这样的数据和信息可以被传送到接收器处理和分析系统110。
在一些实施例中,一旦接收器集线器/定位引擎108确定RF位置标签102在标签信号的时间点处的位置估计,接收器集线器/定位引擎108也可以将位置估计与包括在这种标签信号的闪烁数据中的标签数据分组相关联。在一些实施例中,标签信号的位置估计可以用作标签数据分组的标签位置数据。在一些实施例中,接收集线器/定位引擎108可以使用地理信息系统(GIS)来修正位置估计,或者将一个坐标系中的位置估计映射到不同坐标系中的位置估计,以提供标签数据分组的位置估计。
在一个实施例中,针对标签数据分组估计的位置可以与标签数据分组中的任何数据相关联,包括标签UID、其它标签数据,以及与(如果包括的话)一个或多个传感器信息分组中的任何数据相关联,包括传感器UID、附加存储的传感器数据和环境测量值。由于环境测量值可以包括来自三角测量定位器(例如,GPS设备)的位置计算,所以接收器集线器/定位引擎108可以解析位置计算并且使用它来修正标签数据分组的位置估计。
优选地,接收器集线器/定位引擎108可以访问单个数据库以确定标签-个体相关器或传感器-个体相关器。个体数据(例如,个体简档)可以存储在服务器中、标签存储器中、传感器存储器中、或可经由网络或通信系统访问的其它存储器中,包括如先前所描述的标签数据或附加存储的传感器数据。
在一些实施例中,通过比较使用传感器-个体相关器访问的数据,接收器集线器/定位引擎108可以将个体与从传感器接收的传感器信息分组相关联,和/或可以将个体与这种传感器相关联。因为接收器集线器/定位引擎108可以将传感器位置估计与传感器信息分组相关联,所以接收器集线器/定位引擎108还可以估计相关联的个体的个体位置。
在另一实施例中,通过比较使用标签-传感器相关器访问的数据,接收器集线器/定位引擎108可以将传感器与从RF位置标签102接收的标签数据分组相关联。因为接收器集线器/定位引擎108可以将位置估计与标签数据分组相关联,所以接收器集线器/定位引擎108还可以创建相关联的传感器的传感器位置估计。通过比较RF位置标签的位置估计与传感器位置估计或传感器位置估计,接收器集线器/定位引擎108可以将RF位置标签与传感器相关联,或可以将标签数据分组与传感器信息分组相关联。接收器集线器/定位引擎108还可以基于该关联来确定新的或修正的标签-传感器相关器。
在又一实施例中,通过比较RF位置标签的位置估计与个体位置估计或个体位置估计进行比较,接收器集线器/定位引擎108可以将RF位置标签与个体相关联,或者可以将标签数据分组与个体相关联。接收器集线器/定位引擎108还可以基于该关联来确定新的或修正的标签-个体相关器。
在一个实施例中,通过比较传感器的位置估计与个体位置估计或个体位置估计,接收器集线器/定位引擎108可以将传感器与个体相关联,或者可以将传感器信息分组与个体相关联。接收器集线器/定位引擎108还可以基于该关联来确定新的或修正的传感器-个体相关器。
从一个或多个RF位置标签传送的标签信号导出或提取数据在本文中被称为“标签导出数据”,并且应当包括但不限于标签数据、标签UID、标签-个体相关器、标签-传感器相关器、标签数据分组、闪烁数据、时间测量值(例如,到达时间、到达时间差、相位)、信号测量值(例如,信号强度、信号方向、信号极性、信号相位)和标签位置数据(例如,包括标签位置估计)。标签导出数据不是由RF位置标签导出的,而是从由RF位置标签传送的信息导出的。从一个或多个传感器传送的传感器信号导出或提取信息或数据在本文中被称为“传感器导出数据”,并且应当包括但不限于传感器UID、附加存储的传感器数据、传感器-个体相关器、环境测量值、传感器信息分组、位置计算值(包括传感器位置估计)、位置信息、身份信息、标签-传感器相关器和相关联的传感器数据。从存储的个体数据导出或提取的数据在本文中被称为“个体简档信息”、“参与者简档信息”或简称为“简档信息”,并且应当包括但不限于个体上的标签-个体相关器、传感器-个体相关器、身份信息、制服号码和团队、生物特征数据、标签位置。在各种实施例中,接收器集线器/定位引擎108可以将标签导出数据、传感器导出数据、个体简档信息、其各种组合、和/或来自GIS、现场数据库、被监测区域数据库和个体数据库的任何信息传送到接收器处理和分析系统110。
在一些实施例中可以用于与本文中所讨论的运动数据控制的可变闪烁率RF标签通信的附加UWB传输架构在标题为“Method,Apparatus,And Computer Program ProductFor Performance Analytics Determining Play Models And Outputting Events BasedOn Real-Time Data For Proximity And Movement Of Objects”的美国专利9,002,485中更详细地描述,其全部内容通过引用并入本文。
在一些实施例中,可以处理从RF标签传送的标签信号以确定用于性能分析的标签导出数据。例如,处理可以由接收器集线器108和/或接收器处理和分发系统110来执行,以提供球员活动、比赛事件等等的编程性确定、分析、跟踪和/或呈现。关于用于基于标签信号提供性能分析的技术的附加细节在上文通过引用并入的美国专利9,002,485中更详细地描述。
图6示出了示例电路600的示意性框图,其中一些或全部可以包括在RF标签(例如,RF标签102,200和/或300)、接收器106、接收器集线器108、和/和接收器处理和分发系统110中。根据一些示例实施例,电路600可以包括各种器件,诸如一个或多个处理器602、存储器604、通信模块606、和/或输入/输出模块608。
如本文中所提及的,“模块”可以包括被配置成执行一个或多个特定功能的硬件、软件和/或固件。在这点上,如本文中所描述的电路600的器件可以被体现为例如,电路、硬件元件(例如,合适编程的处理器、组合逻辑电路、集成电路等)、包括存储在可由合适配置的处理设备(例如,处理器602)执行的非暂态计算机可读介质(例如,存储器604)上的计算机可读程序指令的计算机程序产品、或它们的某个组合。
处理器602可以例如被体现为各种器件,包括具有(多个)伴随的数字信号处理器的一个或多个微处理器、没有伴随的数字信号处理器的一个或多个处理器、一个或多个协处理器、一个或多个多核处理器、一个或多个控制器、处理电路、一个或多个计算机、包括诸如例如ASIC(专用集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)之类的集成电路的各种其它处理元件、或它们的某个组合。因此,尽管在图6中作为单个处理器图示,但是在一些实施例中,处理器602可以包括多个处理器件。多个处理器件可以被体现在单个计算设备上、或者可以被分布在被共同地配置成用作电路600的多个计算设备上。多个处理器件可以彼此进行操作性通信,并且可以被共同地配置成执行如本文中所描述的电路600的一个或多个功能性。在示例实施例中,处理器602可以被配置成执行存储在存储器604中或以其它方式可由处理器602访问的指令。当由处理器602执行时,这些指令可以使电路600执行本文中所描述的一个或多个功能性。
无论由硬件、固件/软件方法还是由其组合来配置,处理器602可以包括能够在相应地配置时根据本发明的实施例执行操作的实体。因此,例如,当处理器602被体现为ASIC、FPGA等时,处理器602可以包括用于进行本文中所描述的一个或多个操作的具体配置的硬件。作为另一示例,当处理器602可以被体现为诸如可以存储在存储器604中的指令的执行器时,指令可以具体地配置处理器602以执行本文中所描述的一个或多个算法、方法或操作。例如,处理器602可以被配置成执行操作系统应用、固件应用、媒体回放应用、媒体编辑应用等等。
存储器604可以包括例如易失性存储器、非易失性存储器或其某个组合。尽管在图6中作为单个存储器图示,但是存储器604可以包括多个存储器部件。多个存储器部件可以被体现在单个计算部件上或分布在多个计算部件上。在各种实施例中,存储器604可以包括例如硬盘、随机存取存储器、高速缓冲存储器、闪存、光盘只读存储器(CD-ROM)、固态存储器、数字通用盘只读存储器(DVD-ROM)、光盘、被配置成存储信息的电路、集成电路、化学/生物存储器、纸张、或它们的某个组合。存储器604可以被配置成存储用于使得电路600能够执行根据本文中所讨论的示例实施例的各种功能的信息、数据、应用、指令等。例如,在至少一些实施例中,存储器604可以被配置成缓冲输入数据以供由处理器602处理。附加地或可替代地,在至少一些实施例中,存储器604可以被配置成存储程序指令以供由处理器602执行、和/或存储数据以供由处理器602处理。存储器604可以以静态和/或动态信息的形式来存储信息。该存储的信息可以在执行其功能性的过程期间由电路600存储和/或使用。
在一些实施例中,诸如当电路600在RF标签(例如,图2所示的RF标签200)中体现时,一个或多个处理器602和/或存储器604可以包括在控制器202、运动传感器204和/或UWB发射器206中。
通信模块606可以被体现为在电路、硬件、包括存储在计算机可读介质(例如,存储器604)上并且由处理设备(例如,处理器602)执行的计算机可读程序指令的计算机程序产品、或它们的组合的任何部件或器件,其被配置成从另一设备(诸如例如,第二电路600等)接收数据和/或将数据传送到另一设备。在一些实施例中,通信模块606(如本文中所讨论的其它部件)可以至少部分地被实现为处理器602或以其它方式由处理器602控制。在这点上,通信模块606可以诸如经由总线与处理器402通信。通信模块606可以包括例如用于实现通信的天线、(例如,UWB)发射器、接收器、收发器、网络接口卡、和/或支持硬件和/或固件/软件。通信模块606可以被配置成使用可以用于通信的任何协议来接收和/或传送可以由存储器604存储的任何数据。通信模块606可以附加地和/或可替代地诸如经由总线与存储器604、输入/输出模块608和/或电路600的任何其它部件通信。通信模块606可以被配置成使用一个或多个通信协议,诸如例如,UWB(例如,IEEE 802.15.4)、近场通信(NFC)、蓝牙、Wi-Fi(例如,802.11协议等)、射频系统(例如,900MHz、1.4GHz和5.6GHz通信系统)、红外、移动宽带、GSM、GSM加EDGE、CDMA、四频带和其它蜂窝协议、VOIP和/或任何其它合适的协议。
输入/输出模块608可以与处理器602通信以接收输入的指示,和/或提供可听、视觉、机械或其它输出。在这个意义上,输入/输出模块608可以包括用于执行模数和/或数模数据转换的器件。输入/输出模块608可以包括例如用于显示器、触摸屏、键盘、按钮、点拨轮、鼠标、操纵杆、图像捕获设备、麦克风、扬声器、生物测定扫描仪、和/或其它输入/输出机构的支持。在一些实施例中,诸如当电路600可以被实现为RF标签时,输入/输出模块608可以包括一个或多个传感器,诸如图3所示的运动传感器304和/或传感器312。
在其中电路600可以被实现为系统、服务器或数据库的实施例中,与电路600可以被实现为终端用户机器或专为复杂的用户交互而设计的其它类型的设备的实施例相比,可以减少输入/输出模块608的各方面。在一些实施例中(如本文中所讨论的其它部件),输入/输出模块608甚至可以从电路600中去除。可替代地,诸如在其中电路600被体现为服务器或数据库的实施例中,输入/输出模块608的至少一些方面可以在由与电路600通信的用户使用的装置上体现。输入/输出模块608可以诸如经由总线与存储器604、通信模块606和/或(多个)任何其它部件进行通信。尽管在电路600中可以包括一个以上的输入/输出模块和/或其它部件,但是在图6中仅示出了一个,以避免使本公开过度复杂(例如,如本文中所讨论的其它部件)。
在一些实施例中,本文中讨论的示例过程和算法可以由电路600执行。例如,非暂态计算机可读存储介质可以被配置成存储固件、一个或多个应用程序和/或其它软件,其包括可以被执行以控制电路600的部件的处理器以实现各种操作(包括上文所示的示例)的指令和其它计算机可读程序代码部分。因此,一系列计算机可读程序代码部分可以在一个或多个计算机程序产品中体现,并且可以与设备、服务器、数据库、和/或其它可编程装置一起使用,以产生本文中所讨论的机器实现的过程。
任何这样的计算机程序指令和/或其它类型的代码可以被加载到计算机、处理器或其它可编程装置的电路上以产生机器,使得执行代码的计算机、处理器、其它可编程电路可以是用于实现包括本文所描述的那些功能的各种功能的器件。在一些实施例中,还可以利用一个或多个外部系统(诸如远程云计算和/或数据存储系统)来提供本文中所讨论的功能性中的至少一些功能性。
如上所描述的以及如基于本公开应当理解的,各种实施例可以被实现为方法、介质、设备、服务器、数据库、系统等。因此,实施例可以包括完全包括硬件、或软件和硬件的任何组合的各种器件。更进一步地,实施例可以采取在具有在存储介质中体现的计算机可读程序指令(例如,计算机软件)的至少一个非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式。可以利用任何合适的计算机可读存储介质,包括非暂态硬盘、CD/DVD-ROM、闪存、光学存储设备、量子存储设备、化学存储设备、生物存储设备、磁性存储设备等。
上文已经参考诸如功能模块、系统部件和电路之类的部件的框图描述了实施例。下文是对可以由上文所讨论的一个或多个部件实现的功能性的示例处理流程图的讨论。框图和处理流程图的每个框、以及框图和处理流程图的组合分别可以通过包括计算机程序指令的各种器件来实现。这些计算机程序指令可以加载到通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理装置(诸如处理器602)上以产生机器,使得计算机程序产品包括在计算机或其它可编程数据处理装置上执行以创建用于实现流程图框或框图中指定的功能的器件的指令。
这些计算机程序指令还可以存储在可以指导计算机或其它可编程数据处理装置以特定方式工作的非暂态计算机可读存储设备(例如,存储器604)中,使得存储在计算机可读存储设备中的指令产生包括用于实现本文中所讨论的功能的计算机可读指令的制品。计算机程序指令还可以被加载到计算机或其它可编程数据处理装置上,以使得在计算机或其它可编程数据处理装置上执行一系列操作步骤,以便产生计算机实现的过程,使得在计算机或其它可编程装置上执行的指令提供用于实现本文中所讨论的功能的步骤。
因此,框图和流程图的框支持用于执行指定功能的器件的组合、用于执行指定功能的步骤的组合、以及用于执行指定功能的程序指令器件。还应当理解,框图和处理流程图的每个框、以及框图和处理流程图中的框的组合可以由执行指定功能或步骤的基于专用硬件的计算机系统、或专用硬件和计算机指令的组合来实现。
可变速率超宽带通信
图7示出了根据一些实施例的用于与无线接收器进行通信的示例方法700的流程图。方法700可以由RF标签(例如,RF标签102,200,300和/或其它合适配置和/或制造的设备)执行,诸如通过处理电路和/或控制器,以利用一个或多个接收器106以可变闪烁率传达UWB标签信号。在一些实施例中,如图1所示,多个RF标签102可以被配置成在被监测区域125内并发执行方法700。
方法700可以在702开始并且进行到704,其中,RF标签的处理电路可以被配置成从运动传感器接收一个或多个运动数据值。运动数据值可以由运动传感器生成,并且可以是上文所讨论的环境测量值的示例。在一些实施例中,控制器202和/或UWB收发器206可以被配置成从运动传感器204接收一个或多个运动数据值。运动传感器204可以被配置成生成运动数据值并且将运动数据值提供给RF标签200的处理电路。
如上文所讨论的,在一些实施例中,运动传感器可以包括被配置成测量RF标签的运动的加速度计、陀螺仪和/或罗盘。尽管在本文中将闪烁率的控制讨论为基于来自运动传感器的运动数据值,但是在一些实施例中,闪烁率可以附加地或可替代地由来自一个或多个其它类型的传感器的一个或多个其它测量值来控制。
在706处,RF标签的处理电路可以被配置成基于一个或多个运动数据值来确定UWB发射器的闪烁率。如此,闪烁率可以被确定为具有取决于一个或多个运动数据值的频率(例如,定义用于闪烁数据的传输的广播间隔)的可变闪烁率。例如,UWB发射器可以被配置成以第一闪烁率或第二闪烁率传送闪烁数据,其中,第一闪烁率不同于第二闪烁率,或者不同于第一闪烁率和第二闪烁率的第三闪烁率等。
尽管可以使用一个或多个不同类型的运动传感器和/或加速度计,但是在一些实施例中,RF标签可以包括三轴加速度计,其被配置成生成运动数据值,包括X轴加速度值、Y轴加速度值和Z轴加速度值。图11示出了根据一些实施例的由RF标签随时间产生的运动数据1100的示例。运动数据1100可以包括X轴加速度值1102、Y轴加速度值1104和Z轴加速度值1106。加速度值1102至1106中的每个加速度值被测量并且绘制在-2至+2g力标度上。
运动数据1100示出了示例运动数据值,其是在运动停止时段之间以增加的速度穿过的对象(例如,人)的特点,其中,运动传感器位于RFID标签102的如图4A所示的肩垫的肩部区域内。运动传感器的方位导致在Z轴加速度值1106中检测到大部分加速度。在一些实施例中,运动数据可以指示感兴趣的事件和/或动作。例如,在时间1108内捕获的运动数据指示对象正在行走。在另一示例中,在时间1110内,轴加速度值指示对象已经停止移动。在又一示例中,在时间1112内,轴加速度值指示对象正在慢跑、跑步或以大于在时间1112内的轴加速度值的增加的幅度所指示的时间1108内的速率移动。如下文更详细讨论的,由运动数据值定义的事件和/或动作在本文中被称为“运动签名”。因此,时间1108,1110和1112内的运动数据值各自可以与用于步行、站立和跑步的运动数据值相关联,或各自指示分别用于步行、站立和跑步的运动签名。
图12示出了根据一些实施例的由第二RF标签随时间生成的运动数据1200的示例。运动数据1200与运动数据1100并发捕获,除了使用设置在大约靠近肩胛骨的肩部后部的RF标签。这里,与运动数据1200相关联的RF标签处于与生成运动数据1100的RF标签不同的方位。运动数据1200可以包括X轴加速度值1202、Y轴加速度值1204和Z轴加速度值1206。放置在对象上的RF标签的不同方位导致大部分加速度由X轴加速度值1202(例如,而不是如上文针对运动数据1100所讨论的Z轴加速度值1106)检测。
处理电路还可以被配置成基于X轴加速度值、Y轴加速度值和Z轴加速度值中的一项或多项(例如,全部)来确定加速度幅值。例如,加速度幅值可以被确定为X轴加速度值、Y轴加速度值和Z轴加速度值中的每一个加速度值的平方和的平方根。
在另一示例中,加速度幅值可以被确定为X轴加速度值、Y轴加速度值和Z轴加速度值中的每一个加速度值的绝对值的和。图13示出了根据一些实施例的射频标签的加速度幅值1300的示例。这里,基于图11所示的运动数据1100的X轴加速度值1102、Y轴加速度值1104和Z轴加速度值1106的绝对值的和来确定加速度幅值1300。
在一些实施例中,可以基于加速度幅值来定义运动签名。参考图13,时间1108,1110和1112内的运动数据值可以分别与行走、站立和跑步的运动签名相关联,或分别指示行走、站立和跑步的运动签名。
在一些实施例中,可以从对象上具有不同方位和位置的多个传感器/RFID标签中确定加速度幅值。这些加速度幅值(和/或它们的轴加速度值)可以以各种方式编程组合以确定更精细的细节活动和/或运动签名。例如,与肩部区域上的RFID标签相关联的运动数据可以指示球员正在举起他的手臂,而与胸部区域上的RFID标签相关联的运动数据可以指示球员还在空中跳跃。因此,与球员跳跃尝试足球接球相关联的运动签名可以包括来自位于胸部和肩部区域的RFID标签的运动数据值和/或加速度幅值的特定组合。
处理电路可以进一步被配置成基于加速度幅值来确定闪烁率。例如,RF标签可以包括将加速度幅值与各种预先确定的闪烁率相关联的映射(例如,存储在存储器中)数据。在一些实施例中,RF标签可以被配置成在多个状态下操作,每个状态与基于运动数据值确定的不同闪烁率相关联。例如,在运动数据值指示RF标签静止的第一状态下,闪烁率可以被设置为关闭或处于非常低的传送速率。在运动数据值指示RF标签正在缓慢移动的第二状态下,闪烁率可以被设置为低传送速率。在运动数据值指示RF标签正在快速移动的第三状态下,闪烁率可以被设置为快速传送速率。在一些实施例中,闪烁率可以从0Hz(例如,当RF标签已经被停用和/或以其它方式被设置为不传送闪烁数据)变化到高达200Hz(例如,当RF标签已经被激活和/或当运动数据表明相关联的对象已经移动时)。
在一些实施例中,闪烁数据可以包括闪烁率状态改变指示。例如,在确定改变闪烁率时,闪烁率状态改变指示可以与用于以更新的闪烁率的闪烁数据传输的一个或多个(例如,3个)脉冲的闪烁数据一起包括。闪烁状态改变指示可以用于更精确地确定所监测的活动和/或事件的开始和/或停止。在足球比赛的背景中,例如,闪烁率已经改变为快速传送速率的闪烁状态改变指示可以指示在该场上已经开始比赛。
在一些实施例中,RF标签可以包括用于控制闪烁率的用户输入设备,诸如开关、按钮等。经由用户输入设备,佩戴RF标签的用户可以能够打开/关闭RF标签、改变闪烁率、和/或在闪烁数据的一个或多个脉冲内发送状态信息。RF标签可以包括外部发光二极管(LED)、和/或被配置成提供关于用户已经采取的动作的反馈的其它显示设备。
在708处,处理电路可以被配置成确定闪烁数据。闪烁数据可以经由由RF标签传送的标签信号来发送,诸如以由闪烁率定义的规则轮询间隔。如上文所讨论的,闪烁数据可以包括标签信号的特点、和/或允许标签信号被接收器106识别的模式、代码、字母数字、字符串或触发器,以使可以确定RF标签102的位置。闪烁数据可以附加地或可替代地包括一个或多个标签数据分组,诸如标签标识符、标签数据和/或标签-个体相关器。在一些实施例中,闪烁数据还可以包括传感器数据,诸如由运动传感器生成的运动数据值、和/或由与RF标签包括在一起和/或与RF标签通信的一个或多个其它传感器生成的任何其它传感器数据。
在一些实施例中,闪烁数据还可以包括方位状态改变信息。例如,加速度计可以被配置成提供9D/6D/4D方位检测,使得可以基于运动数据值来检测RF标签的方位的改变。响应于确定方位的改变,RF标签可以被配置成包括具有用于一个或多个脉冲的闪烁数据的方位状态改变指示。
在一些实施例中,处理电路可以被配置成基于从RF标签的存储器访问闪烁数据来确定闪烁数据的一些或全部部分。例如,诸如标签标识符之类的闪烁数据可以由RF标签进行编程、编码和/或以其它方式存储,并且被访问以用于将具有标签信号的所存储的闪烁数据传送到一个或多个接收器106。
在710处,处理电路可以被配置成控制UWB发射器以闪烁率无线地传送闪烁数据。例如,闪烁数据和闪烁率可以并入由UWB发射器206生成的电子信号内,并且提供给天线208用于标签信号的UWB传输。在这个意义上,处理电路可以基于一个或多个运动数据值控制UWB发射器以第一闪烁率、第二闪烁率或第三闪烁率等传送闪烁数据。包括以闪烁率的闪烁数据的标签信号可以由一个或多个接收器106接收,用于与佩戴RF标签的参与者相关联的活动、事件等等的的编程确定(例如,基于从所接收的标签信号确定的标签导出数据)、分析、跟踪和/或呈现。然后,方法700可以进行到712并且结束。在一些实施例中,可以经由具有大于以下两项中的至少一项的带宽的UWB标签信号来传送闪烁数据:500MHz、以及标签信号的中心频率的20%。
如上文所讨论的,由RF标签传送的闪烁数据可以包括运动数据,诸如轴加速度值和/或加速度幅值。在一些实施例中,RF标签可以被配置成使用缓冲器模型用于传送作为闪烁数据的运动数据。例如,运动传感器可以被配置成以10Hz的闪烁率以50Hz收集运动数据5秒,导致需要25秒来完全传送的250个数据点用于分析。如此,缓冲器模型允许随时间收集比在特定闪烁率下可能的更精细的详细数据。一旦收集运动数据,其可以随后被处理以提供精细的详细分析和活动确定。
图8示出了根据一些实施例的用于与无线接收器通信的示例方法800的流程图。例如,方法800可以由RF标签在方法700之后和/或与其并发地执行,以便使用一个或多个接收器106以可变闪烁率传达UWB标签信号。
方法800可以在802处开始,并且进行到804,其中,RF标签的处理电路可以被配置成从运动传感器接收一个或多个运动数据值。在806处,处理电路可以被配置成基于一个或多个运动数据值来确定加速度幅值。方法700的704和706处的一些或全部讨论可以在804和806处适用。例如,加速度幅值可以基于由加速度计生成的一个或多个方向幅值。可替代地或附加地,加速度计可以被配置成确定和/或生成加速度幅值和/或加速度矢量值,其可以被提供给处理电路。
在808处,处理电路可以被配置成确定加速度幅值的改变是否存在。处理电路可以被配置成随时间监测加速度幅值和/或运动数据值的改变。这些改变可以由例如在被监测的活动或性能的过程中佩戴RF标签102的对象的移动而引起。例如,对象可以从静止开始运动,其可以使得运动由运动检测器检测,并且在加速度幅值和/或运动数据值中反映(例如,作为数据流)。
响应于确定加速度幅值的改变,方法800可以进行到810,其中,处理电路可以被配置成确定加速度幅度阈值。加速度幅度阈值可以定义发起和/或继续标签信号的传输所需的最小加速度幅值。在一些实施例中,加速度幅度阈值可以存储在RF标签中,诸如存储在存储器中。在一些实施例中,加速度幅值可以进一步关联和/或包括持续时间阈值,该持续时间阈值指示所测量的加速度幅度必须超过加速度幅度阈值以便被认为已经超过加速度幅度阈值的持续时间。参考图13,例如,加速度幅度阈值1302可以被定义为0.2g。因此,大于0.2g的加速度幅值1300可以超过加速度幅度阈值1302,而小于0.2g的加速度幅值1300可以未超过加速度幅度阈值1302。
在一些实施例中,诸如当除了运动传感器之外的传感器用于控制可变闪烁率时,处理电路可以被配置成比较传感器数据值与对应的传感器数据阈值。例如,在使用接近传感器(例如,NFC传感器)的情况下,可以比较传感器数据与阈值,使得当接近传感器在距(例如,由不同的对象佩戴的)另一接近传感器和/或RF标签的(例如,如通过所接收的NFC信号的信号强度所确定的)阈值距离内或外时RF标签会广播。
在812处,处理电路可以被配置成确定加速度幅值是否超过加速度幅度阈值。加速度幅度阈值可以被校准到由运动传感器生成的加速度幅值。例如,坐着或以其它方式静止的个体可以仅生成小于加速度幅度阈值的加速度幅值。相反,正在行走、跑步、跳跃和/或以其它方式运动的个体可以生成大于加速度幅度阈值的加速度幅值。在一些实施例中,处理电路可以被配置成确定在由持续时间阈值定义的持续时间内多个加速度幅值是否超过加速度幅度阈值。
响应于确定加速度幅值超过加速度幅度阈值,方法800可以进行到814,其中,处理电路可以被配置成基于加速度幅值来调整闪烁率。例如,将加速度幅值与各种预先确定的闪烁率相关联的映射数据可以用于基于加速度幅值相对于先前加速度幅值的改变来确定经调整的闪烁率。在一些实施例中,RF标签可以包括预先定义的闪烁率状态中的一个或多个状态,诸如关/低闪烁率、中间闪烁率和高闪烁率。
在816处,处理电路可以被配置成控制UWB发射器以闪烁率无线地传送闪烁数据。方法700的710处的上述讨论可以在816处适用。然后,方法800可以进行到818并且结束。
返回到812,响应于确定加速度幅值未超过加速度幅度阈值,方法800可以进行到820,其中,处理电路可以被配置成控制UWB发射器停止无线地传送闪烁数据。可替代地,处理电路可以被配置成当加速度幅值未超过加速度幅度阈值时,调整闪烁率,诸如以降低闪烁率。然后,方法800可以返回到806,其中,处理电路可以被配置成继续确定(例如,随后的)加速度幅值以控制闪烁率。
返回到808,响应于确定缺乏加速度幅值的改变,方法800可以进行到816,其中,处理电路可以被配置成继续控制UWB发射器以(未调整的)闪烁率来传送闪烁数据。在一些实施例中,处理电路可以被配置成基于比较两个(例如,顺序的和/或另外的时间分离的)加速度幅值之间的差与改变阈值来确定缺乏改变。当差未超过改变的阈值时,处理电路可以被配置成确定两个加速度幅值中缺乏(例如,充分的)改变。例如,改变阈值可以由运动传感器的误差容限来定义,和/或可以被设定为较高的值,以便减小闪烁率调整的频率。
在一些实施例中,RF标签的处理电路可以被配置成基于在一段时间内捕获的运动数据值来调整闪烁率。该时间段可以是预先定义的,并且可以用于防止否则可能发生的闪烁率的过度频繁和/或不期望的改变。
如上文所讨论的,处理电路可以被配置成基于从一个或多个运动传感器随时间接收的运动数据值来检测一个或多个运动签名。运动签名可以定义事件和/或动作,其可以由配备有或以其它方式与运动传感器可检测的RF标签相关联的对象执行,并且可以用作调整闪烁率的基础。在所监测的足球比赛的示例中,可以基于随着时间的运动数据值,确定个体正在跑步(即,“跑步”运动签名),导致闪烁率增加,或者可以确定为就座(即,“就坐”运动签名)或以其它方式与所监测的感兴趣活动无关,导致闪烁率减少。
可以基于所监测的活动的背景来定义其它运动签名。例如,运动签名可以被定义为与在足球比赛开始(即,比赛开始事件)时的球员的移动相对应,作为发起和/或增加闪烁率的基础。运动签名可以被定义为与在足球比赛结束(即,比赛结束事件)时的球员的移动相对应,作为削减或减少闪烁率的基础。在另一示例中,运动签名可以被定义为与就位的球员(例如,在长凳上)相对应,作为停止或较小闪烁率的基础。
在一些实施例中,运动签名可以包括和/或基于随时间捕获的多个(例如,流)运动数据值。实际上,可以由运动传感器检测到的(例如,随时间的)任何类型的运动可以用于定义运动签名。处理电路可以被配置成基于从运动传感器接收的运动数据值来确定实况运动签名,并且比较实况运动签名与一个或多个存储的运动签名。
响应于检测到运动签名(例如,实况运动签名与存储的运动签名匹配或足够相对应),处理电路可以被配置成相应地调整闪烁率。例如,运动签名可以由指示对象已经开始高于阈值的移动的运动数据值定义,随后是指示高于阈值的移动已经维持预先确定的持续时间的后续运动数据值。类似地,运动签名可以由运动数据值定义,该运动数据值指示对象已经到达静止、或没有充分移动以超过阈值量,随后是指示低于阈值量的运动已经被维持预先确定的持续时间的后续运动数据值。在这种意义上,运动签名可以包括和/或定义不活动时间,在该时间内闪烁率可以不变,尽管检测到否则将导致经调整的闪烁率的移动。在一些实施例中,运动签名可以包括多个运动数据阈值和/或运动数据阈值序列及其相关联的持续时间值。然后,方法800可以进行到818并且结束。
图9示出了根据一些实施例的用于远程系统控制RF标签闪烁率的示例方法900的流程图。方法900可以允许RF标签的闪烁率由RF定位系统控制,诸如通过图1所示的RF定位系统100的接收器106、接收器集线器108、和/或接收器处理和分发系统110中的一项或多项来控制。方法900可以由RF标签(例如,RF标签102,200,300和/或其它合适配置和/或制造的设备)执行,诸如通过处理电路和/或控制器。在一些实施例中,可以通过RF标签使用方法700和800中的一个或多个方法来执行方法900。
方法900可以在902开始并且进行到904,其中,RF标签的处理电路可以被配置成接收闪烁率控制数据。闪烁率控制数据可以经由一个或多个发射器而从接收器集线器108和/或接收器处理和分发系统110发送。类似于图1中所示的接收器106,一个或多个发射器可以设置在被监测区域125处或附近,以将闪烁率控制数据提供给标签102。在一些实施例中,接收器106可以包括发射器和/或可以是收发器。
在一些实施例中,闪烁率控制数据可以由RF标签300的天线308和/或UWB收发器306(或UWB接收器,诸如当RF标签300不包括收发器和/或包括单独的UWB发射器和UWB接收器时)接收。可替代地或附加地,在一些实施例中,可以经由前端212和/或314来接收闪烁率控制数据,诸如使用包括蓝牙、WiFi、和/或近场通信等等的技术从非UWB发射器接收闪烁率控制数据。这里,可以在所监测的活动之前对RF标签进行编程,作为对经由UWB通信的实时远程系统控制的替代或补充。
在906处,RF标签的处理电路可以被配置成基于闪烁率控制数据来控制UWB发射器停止或开始无线地传送闪烁数据。例如,可以允许标签定位系统根据需要关闭和开启被监测区域126内的各种标签102,诸如以节省RF标签功率消耗,降低信道容量使用,减少标签信号冲突和干扰等等。下文结合方法1000和图10更详细地讨论可以用于确定标签是否打开或关闭的一些示例准则。在一些实施例中,闪烁率控制数据可以指示加速度幅度阈值、和/或一个或多个其它适用的闪烁率控制阈值。
在908处,处理电路可以被配置成确定闪烁率控制数据是否指示特定闪烁率。作为对提供闪烁率和/或(多个)控制阈值的二进制开/关控制的RF定位系统的补充或替代,还可以允许系统提供直接控制特定RF标签的闪烁率的闪烁率控制数据。
响应于确定闪烁率控制数据指示特定闪烁率,方法900可以进行到910,其中,处理电路可以被配置成基于闪烁率控制数据来确定UWB发射器的闪烁率。闪烁率可以被设定为由闪烁率控制数据定义的特定闪烁率。在一些示例中,闪烁率控制数据可以指示与由运动传感器产生的运动数据值指示的闪烁率不同的闪烁率。处理电路可以被配置成在相对于闪烁率不一致的情况下优先于闪烁率控制数据的运动数据值,或者反之亦然。在一些实施例中,闪烁率控制数据可以包括指示运动数据值和/或加速度幅值与可变闪烁率之间的不同关联的映射数据。处理电路可以被配置成通过更新(例如,所存储的)映射数据而基于闪烁率控制数据来确定闪烁率。
在912处,处理电路可以被配置成控制UWB发射器以闪烁率无线地传送闪烁数据。方法700的710处的讨论可以在912处适用。然后,方法900可以进行到914并且结束。
返回到908,响应于确定闪烁率控制数据未能指示特定闪烁率,方法900可以进行到916,其中,处理电路可以被配置成通过执行方法700和/或800来确定UWB传输的闪烁率。例如,可以基于由运动传感器产生的运动数据值来确定闪烁率。然后,方法900可以进行到912并且在914结束。
图10示出了根据一些实施例的用于远程控制RF标签的闪烁率的示例方法1000的流程图。方法1000可以允许远程控制一个或多个RF标签的闪烁率。例如,可以基于作为对由RF标签的传感器生成的各种传感器数据的替代或补充的因素来设定RF标签的闪烁率。方法1000可以由RF定位系统的一个或多个部件执行,诸如图1所示的接收器106、接收器集线器108、和/或接收器处理和分发系统110、和/或其它合适的设备、系统或装置。在一些实施例中,方法1000的一些或所有步骤可以由RF标签执行,诸如使用RF标签的处理电路。
方法1000可以在1002开始并且进行到1004,其中,一个或多个接收器可以被配置成经由从RF标签发送的UWB标签信号以可变闪烁率接收闪烁数据。例如,图1所示的接收器106可以被配置成从RF标签102接收标签信号。在一些实施例中,一个或多个接收器可以被进一步配置成向接收器集线器108、和/或接收器处理和分发系统110提供闪烁数据。
在1006处,装置(例如,接收器集线器108、和/或接收器处理和分发系统110)可以被配置成基于闪烁数据来确定标签导出数据和/或标签位置数据。例如,标签导出数据可以包括从标签信号和/或闪烁数据导出或提取的数据,并且可以包括标签数据、标签标识符、标签-个体相关器、标签-传感器相关器、标签数据分组、闪烁数据、时间测量值(例如,到达时间、到达时间差、相位)、信号测量值(例如,信号强度、信号方向、信号极性、信号相位)、环境测量值(例如,包括运动数据值)和/或标签位置数据(例如,包括标签位置估计)等。标签位置数据可以指示RF标签的位置,并且可以基于如上文所描述的UWB标签信号来确定。
在1008处,该装置可以被配置成基于标签导出数据和/或标签位置数据来确定RF标签的闪烁率控制数据。如上文所讨论的,闪烁率控制数据可以控制RF标签是否应当发起或停止传输,和/或可以指示传送闪烁数据的特定闪烁率。可以出于任何合适的目的远程激活或停用RF标签。它们可以被激活,例如,以监测在特定时间感兴趣的一个或多个特定对象。类似地,附接有在特定时间不感兴趣的RF标签的对象可以使其RF标签关闭(或者闪烁率降低),以节省用于感兴趣的RF标签的信道容量等等(例如,通过RF标签的较低功耗,减少信号冲突和干扰等)。
在一些实施例中,可以至少部分地基于标签位置数据来确定闪烁率控制数据。例如并且参考图1,标签位置数据可以指示附接有标签的特定球员相对于所监测的活动(例如,足球比赛)在边线上、离场或者以其它方式不感兴趣。这里,可以生成闪烁率控制数据并且将其提供给这些RF标签,使得这些RF标签停止广播标签信号和/或减少其闪烁率。标签位置数据还可以指示附接有标签的另一球员在场地上、挤作一团、在争球线上、或者关于所监测的活动以其它方式感兴趣。这里,可以生成闪烁率控制数据并且将其提供给这样的RF标签,使得如果关闭则这些RF标签发起广播,和/或增加它们的闪烁率。
在一些实施例中,可以至少部分地基于参与者角色数据来确定闪烁率控制数据。例如,参与者角色可以包括参与者简档数据,诸如参与者在比赛或体育事件中的角色(例如,球员被分配什么位置)、参与者标识数据(例如,姓名、年龄等)、生物测定数据、参与者分析数据、团队ID、和/或表现统计等等。基于生成适当的闪烁率控制数据,该装置可以被配置成基于附接有每个RF标签的对象的身份和/或对象在所监测的活动的背景内的角色来打开或关闭RF标签。例如,与不参与比赛的球员(例如,当进攻在场上时的防守球员)相关联的RF标签可以被关闭。在另一示例中,当球员进入场并且/或者被确定为感兴趣时,球员的(多个)RF标签可以被打开。
在一些实施例中,发送到RF标签的闪烁率控制数据可以包括标签位置数据和/或参与者角色数据。例如,RF标签的处理电路可以被配置成基于标签位置数据和/或参与者角色数据来确定对象是否感兴趣,并且相应地控制UWB的闪烁率。
在1010处,该装置可以被配置成向RF标签提供闪烁率控制数据。方法900在904处的讨论可以在1010处适用。例如,闪烁率控制数据可以经由UWB传输(诸如从位于被监测区域125附近的一个或多个收发器和/或发射器)发送到RF标签300的UWB接收器和/或收发器306。
在1012处,该装置可以被配置成确定监测是否完成。例如,该确定可以基于一个或多个预先定义的触发事件,诸如比赛的结束、加时比赛的结束(例如,在调节时间结束时比分打平)、四分之一赛的结束、超时等等。
响应于确定监测尚未完成,方法1000可以返回到1004,其中,装置可以继续从RF标签以可变闪烁率接收闪烁数据。响应于确定监测完成,方法1000可以进行到1014并且结束。
活动确定
图14A至图18示出了根据一些实施例的可以用于提供性能分析的方法1400至1800的示例的流程图。方法1400至1800可以由性能分析系统执行,该性能分析系统可以包括接收器处理和分发系统110,其具有从集线器接收闪烁数据并且使用闪烁数据以编程方式确定所监测的活动的事件的各种处理引擎。关于可适用于一些实施例中的性能分析系统的附加细节在美国专利9,002,485中得以讨论,该专利通过引用并入本文。
图14a图示了根据一些实施例的使用定位系统的性能分析的示例性方法1400的流程图。该过程可以在1402处开始,其中,一个或多个标签(例如,如图11所示的标签102)可以与活动的诸如参与者(例如,球员、裁判、球等)之类的对象相关。附加地,在一些实施例中,在1404处,一个或多个传感器(例如,如图2所示的传感器204,以及如图3所示的传感器304和312)可以与参与者相关。标签102(和任选地,传感器)可以附接到参与者,诸如球员、裁判、球、场标志、处罚旗、其它比赛装备、以及比赛场上的参考标志(例如,定义参考标志的边界)。例如,在球员或裁判的情况下,标签和/或传感器可以附接到由球员或裁判佩戴或携带的装备、制服等。
在1406处,从一个或多个标签102接收闪烁数据。附加地,在一些实施例中,在1408处,可以与闪烁数据一起或分开接收其它标签导出数据和传感器导出数据,诸如来自与参与者相关联的传感器。在一些实施例中,传感器导出数据可以包括来自运动传感器的运动数据值。
在1410处,从闪烁数据确定标签位置数据(例如,可能通过接收器集线器/定位引擎108)。在步骤1412处,接收参与者的角色数据。
在一些实施例中,每个参与者可以与一个或多个标签102、和/或一个或多个传感器相关联(例如,多个标签102和传感器可以附接到单个球员的装备,以便提供更准确的位置和多维位置或方位数据)。系统110的滤波器可以处理输入的标签位置数据流,以标识与给定参与者相关联的标签102(例如,附接到球员、球、裁判等的多个标签)。滤波器可以将与多个标签102相关联的标签位置数据相关联,其中,多个标签102与相同参与者(例如,球员或裁判)相关联,以便提供关于参与者的活动的更精确的数据。一旦标签位置数据与给定参与者相关,则可以至少基于所接收的角色数据和这种相关性而将其路由到适当的引擎(例如,足球比赛活动的球员动态引擎、裁判动态引擎、球引擎、场标志引擎等)。附加地,在一些实施例中,与给定参与者相关联的来自多个传感器的传感器导出数据(包括来自运动传感器的运动数据值)可以以类似方式相关。
在将标签位置数据路由到球员动态引擎的实施例中,(例如,系统110的)球员动态引擎可以从滤波器接收参与者相关标签导出数据流、以及可选地其它标签/传感器导出数据流。在其它实施例中,根据参与者的类型,以下过程可以由其它适当的引擎执行,诸如裁判动态引擎、球引擎、场标志引擎等。
在1414处,球员动态引擎可以比较标签导出数据和接收的球员角色数据与多个球员动态/动态模型,以确定每个参与者(例如,球员)的球员动态(例如,多维球员位置信息)。
附加地,在一些实施例中,所接收的传感器导出数据可以用于与多个球员动态/动态模型的比较,以在1416处确定球员动态。在一些实施例中,所接收的传感器导出数据的至少一部分可以包括由标签102的运动传感器捕获的运动数据值。运动数据值可以与运动签名进行比较以在1416处确定球员动态。例如,每个运动签名也可以与特定动态相关联。
在1418处,球员动态引擎可以确定每个球员的球员位置数据(例如,球员动态或多维球员位置信息),诸如位置、位置改变、方位、速度、加速度、减速度等。然后,球员动态引擎可以提供球员位置数据的输出流,诸如提供给团队队形引擎、比赛引擎、事件引擎等。
图14B图示了根据一些实施例的用于使用定位系统的性能分析的另一示例性方法1450的流程图。过程1450可以在1420处开始,其中,一个或多个标签(例如,标签102)可以与参与者(例如,球员、裁判、球等)相关。附加地,在一些实施例中,在1422处,一个或多个传感器(例如,传感器204)可以与参与者相关。
在1424处,从一个或多个标签102接收闪烁数据。附加地,在一些实施例中,可以与闪烁数据一起或分开来接收其它标签导出数据和传感器导出数据,诸如来自与参与者相关联的传感器204。在步骤1426处,从闪烁数据确定标签位置数据(例如,可能通过接收器集线器/定位引擎108)。
在1430处,球员动态引擎可以接收标签102的标签导出数据,其中,标签导出数据可以指示球员位置(例如,与裁判位置、场标志位置等相对)。附加地,在一些实施例中,在1428处,诸如来自与球员相关联的传感器204的其它标签和传感器导出数据可以与闪烁数据一起或分开进行接收。
在一些实施例中,在1430处,球员动态引擎可以可选地接收球员的球员角色数据,诸如通过比较标签导出数据的标签标识符与球员角色的数据库。
在1432处,球员动态引擎然后可以比较标签导出数据(和可选地球员角色数据)与多个球员动态/动态模型,以确定每个球员的球员动态(例如,多维球员位置信息)。附加地,在一些实施例中,所接收的传感器导出数据可以用于与多个球员动态/动态模型的比较,以在1434处确定球员动态。在一些实施例中,由标签102上的运动传感器生成并且作为闪烁数据接收的运动数据值可以与运动签名进行比较。
在1436处,球员动态引擎可以确定每个球员的球员位置数据,诸如位置、位置改变、方位、速度、加速度、减速度等。
在1438处,可以基于球员位置数据来创建或更新球员角色数据,诸如在球员角色数据库中。例如,如果特定参与者的参与者角色数据已经存在于参与者角色数据库中,则可以基于参与者位置数据的分析来更新或改变参与者角色数据。如果特定参与者的参与者角色数据不存在于参与者角色数据库中,则可以为该特定参与者创建新的参与者角色数据条目并且将其存储到数据库。如此,作为分析参与者动态(参与者位置数据)的结果,性能分析系统可以了解参与者角色。
在一些实施例中,参与者角色数据(例如,球员角色数据)可以包括参与者简档数据,诸如参与者在比赛或体育事件中的角色(例如,球员被分配什么位置)、生物测定数据、参与者分析数据、团队ID、和/或表现统计等。例如,球员角色数据可以附加地包括关于球员的正常步态、球员通常跑步的模式、球员从争球线开始平均花费多长时间等的数据。一些实施例可以基于参与者位置数据的分析来学习和更新球员角色数据的一个或多个部分。例如,性能分析系统可以基于球员位置数据和球员动态的改变来标识球员的分配位置可能已经改变,或者系统可以通过分析球员位置数据来标识球员的典型步态或典型跑步模式(和/或其它标签/传感器导出数据),然后相应地更新球员角色数据。
图15图示了根据一些实施例的用于(例如,系统110的)球员动态的示例性方法1500的流程图。该过程可以在1502处开始,其中,接收标签102的标签位置数据。在一些实施例中,这样的标签位置数据可以基于由标签102传送的闪烁数据而由接收器集线器/定位引擎108来确定。附加地,在一些实施例中,可以与标签位置数据一起或者与标签位置数据分开地接收诸如来自传感器204的其它标签和传感器导出数据(例如,包括运动数据值)。在1504处,球员动态引擎可以基于标签导出数据的标签ID(或参与者ID)从数据库中检索球员角色数据。在1506处,球员动态引擎可以使用球员角色数据、球员动态/动态模型(例如,来自球员动态/动态模型的一个或多个数据库)、运动签名、标签位置数据、以及可选地其它标签导出数据和/传感器导出数据,以确定每个特定球员的球员动态(例如,多维球员位置信息),诸如位置、位置改变、速度、加速度、减速度、方位等。在1508处,球员动态引擎可以诸如向团队队形引擎、比赛引擎、事件引擎等随时间提供球员动态的输出流(例如,参与者位置数据)。
图16图示了根据一些实施例的(例如,系统110的)团队队形引擎的示例性方法1600的流程图。方法1600可以在1602处开始,其中,(例如,从球员动态引擎)接收球员动态数据流(例如,球员位置数据),其可以包括多个球员的闪烁数据、标签位置数据、传感器数据和其它球员动态数据。在1604处,团队队形引擎可以从一个或多个数据库中检索场地数据和队形模型,并且比较结合场地数据的球员动态数据流与多个队形模型。在1606处,团队队形引擎可以随时间分析球员动态数据流以确定可能的地形或可能队形集合(例如,特定队形正在发生或形成的可能性)。例如,团队队形引擎可以确定在特定时间点的最可能的团队队形(或可能队形的排名列表)。在1608处,团队队形引擎可以诸如向比赛引擎、事件引擎等提供队形对时间的输出流(例如,队形数据)。
图17示出了根据一些实施例的用于(例如,系统110的)比赛引擎的示例性方法1700的流程图。该过程可以在1702处开始,其中,(例如,分别从球员动态引擎和团队队形引擎)接收球员动态数据流(例如,球员位置数据)和团队队形对时间数据流(例如,队形数据)。在一些实施例中,可以接收附加数据,诸如裁判动态数据流、球对时间数据流、场标志数据流等,以进一步提高比赛确定精度或辅助生成比赛数据。在1704处,比赛引擎可以从一个或多个数据库中检索比赛模型,并且比较所接收的数据流与多个比赛模型。在1706处,比赛引擎可以结合比赛模型来分析数据流以确定可能的比赛或可能的比赛集合。在1708处,比赛引擎可以分析数据流以确定特定比赛的状态,诸如比赛开始、正在进行、比赛停止等。在确定比赛已经形成、开始、结束等时,比赛引擎可以权衡并且分析所接收的数据流并且与比赛模型进行比较以生成一个或多个可能的比赛事件的排名列表,并且包括所接收的数据匹配每个特定的模型或模式的相关联的概率。在1710处,比赛引擎可以诸如向事件引擎等提供比赛与时间的输出流(例如,比赛数据)。
图18图示了根据一些实施例的用于(例如,系统110的)事件引擎的示例性方法1800的流程图。方法1800可以在1802处开始,其中,(例如,分别从球员动态引擎、团队队形引擎和比赛引擎)接收球员动态数据流(例如,球员位置数据)、团队队形对时间数据流(例如,队形数据)和比赛对时间数据流(例如,比赛数据)。在一些实施例中,可以接收附加数据流,诸如裁判动态数据流、球对时间数据流、场标志数据流、天气数据流等,以辅助生成事件数据流。
在1804处,事件引擎可以处理所接收的数据流,以在比赛期间或与比赛结合来确定并且生成事件。在一些实施例中,可以基于标签位置数据和运动数据与运动签名的比较来确定事件数据。
在1806处,事件引擎可以将事件数据的输出流提供给各种存储、分析和/或控制系统,诸如但不限于历史数据存储库、可视化系统、比赛操作系统、相机控制系统、团队分析系统、联赛分析系统、统计系统、和/或XML馈送/IM馈送系统等。在一些实施例中,事件引擎可以被配置成基于事件数据来确定标签102的超宽带(UWB)发射器的闪烁率。例如,事件数据可以指示对象正在行走、跑步、跳跃等。由事件数据定义的不同事件可以与不同的闪烁率相关联。标签102的UWB接收器可以被配置成接收定义闪烁率的闪烁率控制数据,并且可以相应地设定其闪烁率。
受益于前述描述和相关附图中呈现的教导,本发明所属领域的技术人员将想到本文中所阐述的本发明的许多修改和其它实施例。因此,应当理解,本发明不限于所公开的具体实施例,并且修改和其它实施例旨在包括在所附权利要求的范围内。而且,尽管前述描述和相关附图在元件和/或功能的某些示例组合的背景中描述了示例实施例,但是应当理解,在不背离所附权利要求的范围的情况下,可以由备选实施例来提供元件和/或功能的不同组合。在这点上,例如,如在所附权利要求中的一些权利要求所阐述的,还设想了与上文明确描述的那些元件和/或功能不同的元件和/或功能的不同组合。尽管本文中采用了特定术语,但是它们仅在一般和描述性意义上使用,而不是为了限制的目的。

Claims (46)

1.一种射频(RF)标签,包括:
运动传感器,被配置成生成指示所述RF标签的运动的一个或多个运动数据值;
超宽带(UWB)发射器,被配置成以第一闪烁率或第二率传送闪烁数据,其中,所述第一闪烁率不同于所述第二闪烁率;和
处理电路,被配置成:
从所述运动传感器接收所述一个或多个运动数据值;和
基于所述一个或多个运动数据值来控制所述UWB发射器以所述第一闪烁率或所述第二闪烁率无线地传送所述闪烁数据。
2.根据权利要求1所述的RF标签,其中,所述UWB发射器还被配置成以第三闪烁率传送所述闪烁数据,其中,所述第三闪烁率不同于所述第一闪烁率和所述第二闪烁率,并且其中,所述处理电路被配置成基于所述一个或多个运动数据值来控制所述UWB发射器以所述第一闪烁率、所述第二闪烁率或所述第三闪烁率无线地传送所述闪烁数据。
3.根据权利要求1所述的RF标签,其中,所述运动传感器包括被配置成生成所述一个或多个运动数据值的加速度计。
4.根据权利要求1所述的RF标签,其中:
所述处理电路还被配置成确定所述闪烁数据;并且
所述闪烁数据包括闪烁率状态改变指示或方位状态改变指示中的至少一项。
5.根据权利要求1所述的RF标签,其中:
所述运动传感器包括被配置成生成所述一个或多个运动数据值的三轴加速度计;
所述一个或多个运动数据值包括X轴加速度值、Y轴加速度值和Z轴加速度值;并且
所述处理电路还被配置成:通过基于所述X轴加速度值、所述Y轴加速度值、以及所述Z轴加速度值中的一项或多项确定加速度幅值,来控制所述UWB发射器以所述第一闪烁率或所述第二闪烁率无线地传送所述闪烁数据。
6.根据权利要求1所述的RF标签,其中,所述处理电路还被配置成:
基于所述一个或多个运动数据值来确定加速度幅值;
基于所述加速度幅值来调整所述闪烁率;和
控制所述UWB发射器以所述经调整的闪烁率无线地传送所述闪烁数据。
7.根据权利要求6所述的RF标签,其中,所述处理电路还被配置成:
确定加速度幅度阈值;
确定所述加速度幅值是否超过所述加速度幅度阈值;和
响应于确定所述加速度幅值未超过所述加速度幅度阈值,控制所述UWB发射器停止无线地传送所述闪烁数据。
8.根据权利要求1所述的RF标签,其中,所述UWB发射器被配置成经由具有大于以下至少一项的带宽的标签信号来无线地传送所述闪烁数据:500MHz以及所述标签信号的中心频率的20%。
9.根据权利要求1所述的RF标签,其中,所述闪烁数据包括标签标识符。
10.根据权利要求1所述的RF标签,其中,UWB发射器被配置成经由接收器可识别的标签信号以所述第一闪烁率或所述第二闪烁率传送所述闪烁数据,使得所述RF标签的位置能够由标签定位系统来确定。
11.根据权利要求1所述的RF标签,还包括被配置成接收闪烁率控制数据的接收器,并且其中,所述处理电路还被配置成基于所述闪烁率控制数据来确定所述UWB发射器的所述第一闪烁率或所述第二闪烁率。
12.根据权利要求1所述的RFID标签,其中,所述处理电路还被配置成:
基于从所述运动传感器随时间接收的运动数据值来确定实况运动签名;
将所述实况运动签名与一个或多个运动签名相比较,其中,所述一个或多个运动签名各自包括一个或多个运动数据阈值和相关联的持续时间值;和
响应于标识所述实况运动签名与第一运动签名之间的匹配,控制所述UWB发射器以所述第一闪烁率或所述第二闪烁率无线地传送所述闪烁数据。
13.一种与无线接收器通信的机器实施的方法,包括:
通过射频(RF)标签的电路从运动传感器接收一个或多个运动数据值,其中,所述RF标签包括所述运动传感器和超宽带(UWB)发射器;
通过所述电路并且基于所述一个或多个运动数据值来确定用于所述UWB发射器的闪烁率;和
通过所述电路来控制所述UWB发射器以所述闪烁率无线地传送所述闪烁数据。
14.根据权利要求13所述的方法,其中,所述运动传感器包括被配置成生成所述一个或多个运动数据值的加速度计。
15.根据权利要求13所述的方法,还包括:确定所述闪烁数据,并且其中,所述闪烁数据包括闪烁率状态改变指示或方位状态改变指示中的至少一项。
16.根据权利要求13所述的方法,其中:
所述运动传感器包括被配置成生成所述一个或多个运动数据值的三轴加速度计;
所述一个或多个运动数据值包括X轴加速度值、Y轴加速度值和Z轴加速度值;并且
确定所述闪烁率包括:
基于以下一项或多项来确定加速度幅值:所述X轴加速度值、所述Y轴加速度值以及所述Z轴加速度值;和
基于所述加速度幅值来确定所述闪烁率。
17.根据权利要求13所述的方法,还包括:
基于所述运动数据来确定加速度幅值;
基于所述加速度幅值来调整所述闪烁率;和
控制所述UWB发射器以经调整的所述闪烁率无线地传送所述闪烁数据。
18.根据权利要求17所述的方法,还包括:
确定加速度幅度阈值;
将所述加速度幅值与所述加速度幅度阈值相比较;和
响应于确定所述加速度幅值未超过所述加速度幅度阈值,控制所述UWB发射器停止无线地传送所述闪烁数据。
19.根据权利要求13所述的方法,还包括通过所述UWB发射器经由具有大于以下至少一项的带宽的标签信号来无线地传送所述闪烁数据:500MHz以及所述标签信号的中心频率的20%。
20.根据权利要求13所述的方法,其中,所述闪烁数据包括标签标识符。
21.根据权利要求13所述的方法,还包括:通过所述UWB发射器经由接收器可识别的标签信号来无线地传送所述闪烁数据,使得所述RF标签的位置能够由标签定位系统来确定。
22.根据权利要求13所述的方法,还包括:
基于从所述运动传感器随时间接收的运动数据值来确定实况运动签名;
将所述实况运动签名与一个或多个运动签名相比较,其中,所述一个或多个运动签名各自包括一个或多个运动数据阈值和一个或多个相关联的持续时间值;和
响应于标识所述实况运动签名与第一运动签名之间的匹配,控制所述UWB发射器以所述闪烁率无线地传送所述闪烁数据。
23.根据权利要求13所述的方法,其中,所述RF标签还包括UWB接收器,并且所述方法还包括:
利用所述UWB接收器无线地接收闪烁率控制数据;和
基于所述闪烁率控制数据来确定用于所述UWB发射器的所述闪烁率。
24.一种系统,包括:
一个或多个射频(RF)标签,每个RF标签包括:
运动传感器,被配置成生成指示所述RF标签的运动的运动数据值;和
超宽带(UWB)发射器,被配置成基于所述运动数据值以可变闪烁率无线地传送闪烁数据;和
接收器,被配置成无线地接收所述闪烁数据;以及
装置,被配置成:
从所述接收器接收所述闪烁数据;和
基于所述闪烁数据来确定指示RF标签的位置的标签位置数据。
25.根据权利要求24所述的系统,其中
所述接收器还被配置成:
以第一闪烁率从所述RF标签无线地接收第一闪烁数据;和以第二闪烁率从第二RF标签无线地接收第二闪烁数据,其中,所述第一闪烁率不同于所述第二闪烁率。
26.根据权利要求24所述的系统,其中,所述装置还被配置成:
基于来自所述RF标签的闪烁数据来确定标签导出数据和标签位置数据中的至少一项;
基于标签导出数据和标签位置数据中的至少一项来确定闪烁率控制数据;和
将所述闪烁率控制数据提供给所述RF标签。
27.一种用于确定事件数据的装置,包括:
处理电路,被配置成:
将至少一个RF标签与参与者相关;
将所述至少一个RF标签的至少一个运动传感器与所述参与者相关;
接收由所述至少一个标签传送的闪烁数据;
基于所述闪烁数据来确定标签位置数据;
接收源自所述至少一个运动传感器的运动数据;和
基于将所述标签位置数据与动力学模型相比较以及将所述运动数据与运动签名相比较来确定所述事件数据。
28.根据权利要求27所述的装置,其中,所述处理电路还被配置成:
基于所述事件数据来确定所述至少一个RF标签的超宽带(UWB)发射器的闪烁率;和
将定义所述闪烁率的闪烁率控制数据提供给所述至少一个RF标签。
29.根据权利要求28所述的装置,其中:
所述运动数据包括X轴加速度值、Y轴加速度值和Z轴加速度值;并且
所述处理电路还被配置成:
基于以下一项或多项来确定加速度幅值:所述X轴加速度值、所述Y轴加速度值以及所述Z轴加速度值;和
基于所述加速度幅值来确定所述闪烁率。
30.根据权利要求27所述的装置,其中,所述闪烁数据包括闪烁率状态改变指示或者方位状态改变指示中的至少一项。
31.根据权利要求27所述的装置,其中,被配置成将所述运动数据与所述运动签名相比较的所述处理电路包括被配置成以下的处理电路:
基于从所述至少一个运动传感器接收的所述运动数据来确定实况运动签名;
将所述实况运动签名与所述运动签名比较,其中,所述运动签名各自包括一个或多个运动数据阈值以及相关联的持续时间值;和
响应于标识所述实况运动签名与第一运动签名之间的匹配,至少部分地基于所述第一运动签名来确定所述事件数据。
32.一种用于确定事件数据的方法,包括:
通过装置的处理电路将至少一个RF标签与参与者相关;
通过所述处理电路将所述至少一个RF标签的至少一个运动传感器与所述参与者相关;
通过所述处理电路接收由所述至少一个RF标签传送的闪烁数据;
通过所述处理电路基于所述闪烁数据来确定RF标签位置数据;
通过所述处理电路接收源自所述至少一个运动传感器的运动数据;和
通过所述处理电路基于将所述RF标签位置数据与动力学模型相比较以及将所述运动数据与运动签名相比较来确定所述事件数据。
33.根据权利要求32所述的方法,还包括:通过所述处理电路,
基于所述事件数据来确定所述至少一个RF标签的超宽带(UWB)发射器的闪烁率;和
将定义所述闪烁率的闪烁率控制数据提供给所述至少一个RF标签。
34.根据权利要求33所述的方法,其中:
所述运动数据包括X轴加速度值、Y轴加速度值和Z轴加速度值;并且
所述方法还包括:通过所述处理电路,
基于以下一项或多项来确定加速度幅值:所述X轴加速度值、所述Y轴加速度值以及所述Z轴加速度值;和
基于所述加速度幅值来确定所述闪烁率。
35.根据权利要求32所述的方法,其中,所述闪烁数据包括闪烁率状态改变指示或方位状态改变指示中的至少一项。
36.根据权利要求32所述的方法,其中,将所述运动数据与所述运动签名相比较包括:
基于从所述至少一个运动传感器接收的运动数据来确定实况运动签名;
将所述实况运动签名与所述运动签名相比较,其中,所述运动签名各自包括一个或多个运动数据阈值以及相关联的持续时间值;和
响应于标识所述实况运动签名与第一运动签名之间的匹配,至少部分地基于所述第一运动签名来确定所述事件数据。
37.一种用于确定事件数据的系统,包括:
多个RF标签;和
装置,包括处理电路,被配置成:
将所述多个RF标签中的至少一个RF标签与参与者相关;
将所述至少一个RF标签的至少一个运动传感器与所述参与者相关;
接收由所述至少一个RF标签传送的闪烁数据;
基于所述闪烁数据来确定标签位置数据;
接收源自所述至少一个运动传感器的运动数据;和
基于将所述标签位置数据与动力学模型相比较以及将所述运动数据与运动签名相比较来确定所述事件数据。
38.根据权利要求37所述的系统,其中,所述处理电路还被配置成:
基于所述事件数据来确定所述至少一个RF标签的超宽带(UWB)发射器的闪烁率;和
将定义所述闪烁率的闪烁率控制数据提供给所述至少一个RF标签。
39.根据权利要求38所述的系统,其中:
所述运动数据包括X轴加速度值、Y轴加速度值和Z轴加速度值;并且
所述处理电路还被配置成:
基于以下一项或多项来确定加速度幅值:所述X轴加速度值、所述Y轴加速度值以及所述Z轴加速度值;和
基于所述加速度幅值来确定所述闪烁率。
40.根据权利要求37所述的系统,其中,所述闪烁数据包括闪烁率状态改变指示和方位状态改变指示中的至少一项。
41.根据权利要求37所述的系统,其中,被配置成将所述运动数据与所述运动签名相比较的所述处理电路包括被配置成以下的处理电路:
基于从所述至少一个运动传感器接收的运动数据来确定实况运动签名;
将所述实况运动签名与所述运动签名相比较,其中,所述运动签名各自包括一个或多个运动数据阈值以及相关联的持续时间值;和
响应于标识所述实况运动签名与第一运动签名之间的匹配,至少部分地基于所述第一运动签名来确定所述事件数据。
42.根据权利要求37所述的系统,其中,所述至少一个RF标签包括:
所述至少一个运动传感器;
超宽带(UWB)发射器,被配置成以可变闪烁率传送所述闪烁数据;和
标签处理电路,被配置成:
从所述至少一个运动传感器接收所述运动数据;
基于所述运动数据值来确定所述UWB发射器的闪烁率;和控制所述UWB发射器以所述闪烁率无线地传送所述闪烁数据。
43.根据权利要求42所述的系统,其中,所述至少一个运动传感器包括被配置成生成所述运动数据的加速度计。
44.根据权利要求42所述的系统,其中,所述UWB发射器被配置成经由具有大于以下至少一项的带宽的标签信号来无线地传送所述闪烁数据:500MHz以及所述标签信号的中心频率的20%。
45.根据权利要求42所述的系统,其中,所述至少一个RF标签还包括被配置成从所述装置接收闪烁率控制数据的接收器;并且
所述标签处理电路还被配置成基于所述闪烁率控制数据来确定用于所述UWB发射器的所述闪烁率。
46.根据权利要求42所述的系统,其中,所述标签处理电路还被配置成:
基于所述运动数据来确定实况运动签名;
将所述实况运动签名与一个或多个运动签名相比较,其中,所述一个或多个运动签名各自包括一个或多个运动数据阈值以及相关联的持续时间值;和
响应于标识所述实况运动签名与第一运动签名之间的匹配,控制所述UWB发射器以所述闪烁率无线地传送所述闪烁数据。
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