CN110492918B - 一种可切换天线的穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子设备，公开了一种可切换天线的穿戴设备包括：本体、腕带、第一天线、第二天线、处理模组、感应模组和控制模组；腕带与本体连接；第一天线，设置于本体，电性耦接至控制模组，用于获取定位信号；第二天线，设置于腕带，电性耦接至控制模组，用于获取定位信号；处理模组，设置于本体，用于解算定位信号；感应模组，设置于本体，电性耦接至处理模组，用于获取穿戴设备的姿态信息，并将姿态信息传输至处理模组；所述处理模组还用于接收姿态信息，解算生成切换指令；控制模组，设置于本体，电性耦接至处理模组，用于接收切换指令，切换所述第一天线和第二天线。

Description

一种可切换天线的穿戴设备

技术领域

本发明涉及一种电子设备，特别是涉及一种可切换天线的穿戴设备。

背景技术

随着技术的不断发展，可穿戴设备获得了大面积的普及，得到大众的广泛使用；与此同时智能穿戴设备定位功能被大众广泛地使用，特别是在智能手表和手环领用领域，而且可以预见的未来穿戴设备对定位性能的要求将越来越高；但是由于穿戴设备佩戴于手臂上时，伴随着手臂姿态的变化，穿戴设备的天线的姿态也在不停变化，而天线的姿态是影响接收信号一个很重要的因素。传统的穿戴设备一般只有一个天线，无论是将天线内置于穿戴设备本体还是内置于腕带，天线都只能在一个比较小的范围才能较好地进行信号接收。

目前的市场上常见的穿戴设备只能在一个角度范围获取较好的信号，如腕带内置，在腕带朝上时(手竖直下放时候)，天线信号较好；本体内置，一般在本体的显示器朝上时(抬手腕看手表，手腕与地面平行)，天线信号较好。

综上所述，现有穿戴设备存在因为穿戴设备姿态的变化，其接收信号会受到影响，而不能多场景灵活定位的缺陷。

发明内容

为了解决上述的至少一个技术问题，本发明提供了一种可切换天线的穿戴设备，穿戴设备可具有带金属侧壁的金属外壳，第一天线设置于金属外壳壁上。第二天线设置于与穿戴设备本体连接的腕带上。显示器安装在穿戴设备本体的正面上。感应模组获取姿态信息后，处理模组生成切换指令切换所述第一天线或所述第二天线接入所述处理模组。

为了实现上述技术效果，本发明一方面公开了：

一种可切换天线的穿戴设备，其包括：本体、腕带、第一天线、第二天线、处理模组、感应模组和控制模组；所述腕带与所述本体连接；所述第一天线，设置于所述本体，电性耦接至所述控制模组，用于获取定位信号；所述第二天线，设置于所述腕带，电性耦接至所述控制模组，用于获取定位信号；所述处理模组，设置于所述本体，用于解算所述定位信号；所述感应模组，设置于所述本体，电性耦接至所述处理模组，用于获取所述穿戴设备的姿态信息，并将所述姿态信息传输至所述处理模组；所述处理模组还用于接收所述姿态信息，解算生成切换指令；所述控制模组，设置于所述本体，电性耦接至所述处理模组，用于接收切换指令，切换所述第一天线和第二天线。

优选地，所述穿戴设备还包括：通信模组，电性耦接至所述处理模组，用于获取外部设备的高精度位置信号并传输至所述处理模组；所述处理模组还用于根据所述高精度位置信号和所述定位信号，解算得到高精度定位信息。

优选地，所述穿戴设备还包括：通信模组，电性耦接至所述处理模组，用于实现所述处理模组与外部设备的数据通信。

优选地，所述第一天线，为陶瓷天线，设置于所述穿戴设备的外壳壁。所述第二天线，为FPC天线，镶嵌于所述腕带或者置于所述腕带的腔体内。

优选地，所述穿戴设备还包括：所述第一天线为圆极化天线；所述第二天线为线极化天线。

优选地，所述感应模组为惯性测量装置。

优选地，所述处理模组还包括射频单元和基带单元；所述射频单元用于接收并放大所述定位信号，将放大后的定位信号传输至所述基带单元；所述基带单元收并跟踪放大后的定位信号，将放大后的定位信号调制生成数字信号。

另一方面，本发明也公开了一种所述穿戴设备的天线切换方法，其包括如下模块：所述感应模组获取所述穿戴设备的姿态信息，并将所述姿态信息传输至所述处理模组；所述处理模组获取所述姿态信息，根据姿态信息，生成切换指令，并将所述切换指令传输至所述控制模组；所述控制模组获取所述切换指令后，切换所述第一天线或所述第二天线。

优选地，当所述穿戴设备的显示器处于水平状态或水平夹角在第一阈值以下时，生成切换第一天线的切换指令；当所述穿戴设备的显示器水平夹角大于第一阈值时，生成切换第二天线的切换指令。

优选地，响应于设置在所述穿戴设备上的按键指令，所述处理模组生成切换指令以控制所述控制模组切换所述第一天线或所述第二天线电线耦接至所述处理模组。

技术效果：可以通过监测获取穿戴设备的姿态信息，切换设置于穿戴设备本体的第一天线或设置于腕带的第二天线接入所述穿戴设备的处理模块，确保穿戴设备在不同的场景下灵活切换天线，并且切换天线后还能够获取到较好的信号。

附图说明

为更好地理解本发明的技术方案，可参考下列的、用于对现有技术或实施例进行辅助说明的附图。这些附图将对现有技术或本发明部分实施例中，涉及到的产品或方法有选择地进行展示。这些附图的基本信息如下：

图1为一个实施例中，穿戴设备天线调节状态下的结构示意图；

图2为一个实施例中，穿戴设备天线调节状态下的又一结构示意图；

图3位一个实施例中，穿戴设备的一种结构示意图。

上述附图中，附图标记及其所对应的技术特征如下：

1-本体，2-显示器，3-腕带，4-第一天线，5-第二天线，6-按键

具体实施方式

下文将对本发明涉及的技术手段或技术效果作进一步的展开描述，显然，所提供的实施例仅是本发明的部分实施方式，而并非全部。基于本发明中的实施例以及图文的明示或暗示，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所能获得的所有其他实施例，都将在本发明保护的范围之内。

本发明一种可切换天线的穿戴设备，其包括：本体、腕带、第一天线、第二天线、处理模组、感应模组和控制模组；所述腕带与所述本体连接；所述第一天线，设置于所述本体，电性耦接至所述控制模组，用于获取定位信号；所述第二天线，设置于所述腕带，电性耦接至所述控制模组，用于获取定位信号；所述处理模组，设置于所述本体，用于解算所述定位信号；所述感应模组，设置于所述本体，电性耦接至所述处理模组，用于获取所述穿戴设备的姿态信息，并将所述姿态信息传输至所述处理模组；所述处理模组还用于接收所述姿态信息，解算生成切换指令；所述控制模组，设置于所述本体，电性耦接至所述处理模组，用于接收切换指令，切换所述第一天线和第二天线。

在一些实施例中，所述切换天线指的是将对应天线的电路与设置有处理模组的主电路接通，将天线接收到的GNSS卫星信号或其他外部设备发送的定位信号传送到处理模组中进行解算；所述第一天线和第二天线可以均与所述控制模组电性耦接获得电源支持，在所述穿戴设备开机时一并开始运行，获取定位信息，但只有在控制模块将所述第一天线或第二天线的电路与设置有处理模组的主电路接通后，所述第一天线或第二天线获取的卫星信号才可以传送到所述处理模组中进行解算；所述第一天线和第二天线也可以在控制模组将所述第一天线或第二天线的电路与设置有处理模组的主电路接通后再获得电源支持，开始运行并将获取的信号传送到所述处理模组中进行解算。

一般而言，所述穿戴设备的主体为一体式成型结构，其外形是规则的多边形，也可以是圆形。在一些实施例中，如图1或图2所示，所述本体1为一体式成型四边形结构，其外壳壁设置有可容纳所述第一天线4的腔体用于固定所述第一天线4，一般情况，在与所述腕带3连接的某一个外壳壁设置可容纳所述第一天线4的腔体用于固定所述第一天线4，为了更好的接收定位信号，也可以在所述本体的所有外壳壁均设置可容纳所述第一天线4 的腔体，其材质一般是塑料材质，可以是金属材质，也可以是其他刚性材质，所述本体的正面设置有所述显示器2。

在一些实施例中，如图1或图2所示，所述腕带3具有一定的可延展性，内部设置有可容纳第二天线5的腔体用于固定所述第二天线5，一般设置两条，也可以设置一条或者多条，为了更好的接收定位信号，可以在每一条腕带内均设置有可容纳所述第二天线5的腔体用于固定多个所述第二天线 5，其材质一般是有机硅胶，可以是TPE(ThermoplasticElastomer热塑性弹性体)材质，也可以是TPU(Thermoplastic Urethane热塑性聚氨酯弹性体)材质，在为所述第二天线5预留有安装位置的情况下还可以是金属材质。

在一些实施例中，如图1或图2所示，所述穿戴设备的正上方设置有显示器2，在一些实施例中，如图3所示，所述处理模组、感应模组和控制模组均设置于所述本体1内部，由于所述显示器2位于所述穿戴设备本体1的正上方且是穿戴设备固有的一部分，一般而言，获取所述穿戴设备的姿态信息可以通过获取所述显示器2的姿态信息实现。所述感应模组获取到所述显示器2的姿态信息后，将所述姿态信息传送到所述处理模组，所述处理模组根据所述姿态信息生成相对应的切换指令，并将所述切换指令发送到所述控制模组，所述控制模组根据所述切换指令将所述第一天线或所述第二天线的电路与所述处理模组的电路接通，接通后所述第一天线或所述第二天线的定位信号即可在所述处理模组中结算，获得佩戴所述穿戴设备的用户的定位信息，由于信号的接收、电路传输及信号解算可采用现有技术，在此就不再赘述。

针对上述实施例，获取定位信号一般指的是获取来自GNSS(Global NavigationSatellite System)全球导航卫星系统的定位信号，也可以是获取来自其他外部设备(例如：移动通信设备、定位基站、CORS系统)的定位信号。

在一些实施例中，所述穿戴设备还包括：通信模组，电性耦接至所述处理模组，用于获取外部设备的高精度位置信号并传输至所述处理模组；所述处理模组还用于根据所述高精度位置信号和所述定位信号，解算得到高精度定位信息。优选地，所述穿戴设备还包括：通信模组，电性耦接至所述处理模组，用于实现所述处理模组与外部设备的数据通信。

在一些实施例中，如图3所示，所述通信模组可设置于所述本体内，也可以设置于所述本体的外壳壁上，还可以设置在腕带上。所述通信模组电性耦接至所述处理模组，可以直接获得外部定位设备(例如定位基站或CORS系统)的高精度位置信号，结合所述第一天线或第二天线的定位信号，解算得到佩戴所述穿戴设备的用户的高精度定位信息，还可以通过所述通信模组与外部的通讯设备建立通信连接，用于所述穿戴设备的固件升级和所述穿戴设备的数据云端备份存储。

在一些实施例中，所述第一天线，为陶瓷天线，设置于所述穿戴设备的外壳壁。所述第二天线，为FPC天线，镶嵌于所述腕带或者置于所述腕带的腔体内。

在一些实施例中，如图1或图2所述，所述第一天线4为陶瓷天线，是一种利用陶瓷的高介电常数，减小天线体积，两面由金属作为电极，经过直流高压极化后形成的卫星定位天线，由陶瓷材质制成片状或者条状，具有了压电效应，可以是块状陶瓷天线也可以是多层陶瓷天线。

在一些实施例中，如图1或图2所述，由于FPC在制造环节可以非常轻薄，因此所述第二天线为FPC天线时，所述第二天线的厚度更灵活，可以更好的放置到所述腕带3的空腔中，同时由于FPC具有可弯折的特性，放置于所述腕带3可以更好的适应严苛的使用环境。

在一些实施例中，所述穿戴设备还包括：所述第一天线为圆极化天线；所述第二天线为线极化天线。

在一些实施例中，如图1所示，所述圆极化天线无论卫星信号的极化方向如何，都能获取到定位信号，即卫星的电磁波型号在圆极化天线任何方向上的投影都一样。所以，采用圆极化天线，当所述穿戴设备处于图1所述的姿态时，使得所述穿戴设备对第一天线4天线的方位敏感性降低。因而，当所述第一天线4为圆极化天线时，所述穿戴设备在大多数应用场景都切换使用第一天线4。

在一些实施例中，如图2所示，所述第二天线5为线极化天线，当卫星信号的极化方向与所述线极化天线的线极化方向一致(电场方向)时，获取的信号最大(卫星信号在极化方向上投影最大)；随着卫星信号的极化方向与线极化方向偏离越来越多时，感应出的信号越小(投影不断减小)；当卫星信号的极化方向与所述线极化天线的线极化方向正交(磁场方向)时，感应出的信号为零(投影为零)。

在一些实施例中，所述感应模组为惯性测量装置。

在一些实施例中，所述惯性测量装置为IMU(Inertial measurement unit，简称IMU)，是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置，一个IMU通常包含有三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，所述加速度计用于检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，所述陀螺用于检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。

在一些实施例中，所述处理模组还包括射频单元和基带单元；所述射频单元用于接收并放大所述定位信号，将放大后的定位信号传输至所述基带单元；所述基带单元接 收并跟踪放大后的定位信号，将放大后的定位信号调制生成数字信号。

在一些实施例中，如图3所示，所述射频单元和所述基带单元可以是所述处理模组的一部分，该处理模组专门用于卫星信号的解算。在一些实施例中，所述处理模组、所述基带单元和所述射频单元可以是各自独立的器件，所述射频单元一端与控制模组电性耦接，另一端与所述基带单元电性耦接，所述基带单元一端与所述射频单元电性耦接，另一点与所述处理模组电性耦接。所述射频单元先接收 所述定位信号，对所述定位信号放大后，将放大后的定位信号再传送到所述基带单元，所述基带单元接收、跟踪放大后的定位信 号，并将放大后的定位信号调制生成数字信号传送到所述处理模组，最后所述处理模组对所述数字信号进行结算，得到佩戴所述穿戴设备的用户的定位信息。

另一方面，本发明也公开了一种所述穿戴设备的天线切换方法，其包括如下模块：所述感应模组获取所述穿戴设备的姿态信息，并将所述姿态信息传输至所述处理模组；所述处理模组获取所述姿态信息，根据姿态信息，生成切换指令，并将所述切换指令传输至所述控制模组；所述控制模组获取所述切换指令后，切换所述第一天线或所述第二天线。

在一些实施例中，当所述穿戴设备的显示器处于水平状态或水平夹角在第一阈值以下时，生成切换第一天线的切换指令；当所述穿戴设备的显示器水平夹角大于第一阈值时，生成切换第二天线的切换指令。

针对上述实施例，在平衡各使用场景和系统功耗的情况下，考虑到所述第一天线和所述第二天线的物理特性，第一阈值最大值不得超过90度。一般而言，可以将所述第一阈值设定在45度，即当所述穿戴设备的显示器处于水平状态或水平夹角在45度以下时，生成切换第一天线的切换指令；当所述穿戴设备的显示器水平夹角大于45度时，生成切换第二天线的切换指令，当然出于技术需要或其他原因，也可以将第一阈值设置为小于90度的其他值，例如35度或50度。

在一些实施例中，响应于设置在所述穿戴设备上的按键指令，所述处理模组生成切换指令以控制所述控制模组切换所述第一天线或所述第二天线电线耦接至所述处理模组。

在符合本领域技术人员的知识和能力水平范围内，本文提及的各种实施例或者技术特征在不冲突的情况下，可以相互组合而作为另外一些可选实施例，这些并未被一一罗列出来的、由有限数量的技术特征组合形成的有限数量的可选实施例，仍属于本发明揭露的技术范围内，亦是本领域技术人员结合附图和上文所能理解或推断而得出的。

最后再次强调，上文所列举的实施例，为本发明较为典型的、较佳实施例，仅用于详细说明、解释本发明的技术方案，以便于读者理解，并不用以限制本发明的保护范围或者应用。

因此，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等而获得的技术方案，都应被涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可切换天线的穿戴设备，其特征在于，包括：

本体、腕带、第一天线、第二天线、处理模组、感应模组和控制模组；所述腕带与所述本体连接；

所述第一天线，设置于所述本体，电性耦接至所述控制模组，用于获取定位信号；所述第一天线为圆极化天线；

所述第二天线，设置于所述腕带，电性耦接至所述控制模组，用于获取定位信号；所述第二天线为线极化天线；

所述处理模组，设置于所述本体，用于解算所述定位信号；

所述感应模组，设置于所述本体，电性耦接至所述处理模组，用于获取所述穿戴设备的姿态信息，并将所述姿态信息传输至所述处理模组；

所述处理模组还用于接收所述姿态信息，解算生成切换指令；

所述控制模组，设置于所述本体，电性耦接至所述处理模组，用于接收切换指令，当所述穿戴设备的显示器处于水平状态或水平夹角在45度以下时，生成切换第一天线的切换指令；当所述穿戴设备的显示器水平夹角大于45度时，生成切换第二天线的切换指令。

2.根据权利要求1所述的穿戴设备，其特征在于，还包括：

通信模组，电性耦接至所述处理模组，用于获取外部设备的高精度位置信号并传输至所述处理模组；

所述处理模组还用于根据所述高精度位置信号和所述定位信号，解算得到高精度定位信息。

3.根据权利要求1所述的穿戴设备，其特征在于，还包括：

通信模组，电性耦接至所述处理模组，用于实现所述处理模组与外部设备的数据通信。

4.根据权利要求1所述的穿戴设备，其特征在于：

所述第一天线，为陶瓷天线，设置于所述穿戴设备的外壳壁。

5.根据权利要求4所述的穿戴设备，其特征在于：

所述第二天线，为FPC天线，镶嵌于所述腕带或者置于所述腕带的腔体内。

6.根据权利要求1所述的穿戴设备，其特征在于：

所述感应模组为惯性测量装置。

7.根据权利要求1所述的穿戴设备，其特征在于：

所述处理模组还包括射频单元和基带单元；

所述射频单元用于接收并放大所述定位信号，将放大后的定位信号传输至所述基带单元；

所述基带单元接 收并跟踪放大后的定位信号，将放大后的定位信号调制生成数字信号。

8.一种穿戴设备的天线切换方法，使用于权利要求1-7任一所述的穿戴设备，其特征在于：

所述感应模组获取所述穿戴设备的姿态信息，并将所述姿态信息传输至所述处理模组；

所述处理模组获取所述姿态信息，根据姿态信息，生成切换指令，并将所述切换指令传输至所述控制模组；

所述控制模组获取所述切换指令后，切换所述第一天线或所述第二天线。

9.根据权利要求8所述的天线切换方法，其特征在于：

响应于设置在所述穿戴设备上的按键指令，所述处理模组生成切换指令以控制所述控制模组切换所述第一天线或所述第二天线电线耦接至所述处理模组。

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