CN112189294B - 用于具有可充电电池的游戏装置的无线充电舱和充电舱架 - Google Patents

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Abstract

用于运动设备和游戏装置的无线充电舱和充电舱架，其自动检测具有可充电电池的邻近的授权游戏装置，并自动启动和管理授权的游戏装置的充电操作，并在可充电电池充满电或将授权的游戏装置移出无线充电范围时自动停用所述充电操作。

Description

用于具有可充电电池的游戏装置的无线充电舱和充电舱架
技术领域
本发明的实施方式提供用于诸如内设电子的篮球、橄榄球、英式足球、冰球之类的游戏装置的无线充电舱和充电舱架，所述游戏装置包含一个或多个可充电电池。
背景技术
微型电子和无线数据通信技术的最新发展引起了运动产业中关于包含传感器、印刷电路板、传送器、接收器和其他电子器件的游戏装置和设备(如篮球、篮球鞋、橄榄球、橄榄球护垫、橄榄球头盔、英式足球、球鞋、冰球、冰球护垫、溜冰鞋、棒球、标枪等)的市场快速增长。这些集成的电子器件共同合作，产生关于游戏装置或设备在游戏或练习赛期间的当前位置、运动、轨迹和状态的极其详细的数据并将这些数据传送至邻近的计算机系统或网络。传感器、传送器、接收器和其他电子器件通常由小型可充电电池供电，可充电电池附接至嵌在运动设备内部的印刷电路板。必须通过将运动用品与电池充电装置联接而周期性地对充电电池进行再充电。为了使用者的最佳便利性，制造商越来越多地在体育设备中包括无线电池充电接收电路，以便通过将运动装置或设备移动成与无线电池充电器物理接触或接近而可以对可充电电池充电。
在美国，联邦通信委员会(“FCC”)为各种频率的电磁辐射水平设定了限制，从而有效地限制了无线电池充电器的传送距离。因此，使无线电池充电器处于激活的传送状态，而实际上全部或部分耗尽的可充电电池并未向具有可充电电池的诸如游戏球或其他运动装置之类的装置(例如篮球、橄榄球或英式足球)递送电荷，不仅浪费能量(对于电池供电的充电器的实施方式，更高的效率很重要)，而且可能会违反当前或将来的FCC规定。用于游戏装置的无线电池充电器还应避免对未经许可的装置(例如手机)意外充电(或过度充电)，以免引起火灾危险。
另一方面，对于使用者来说，手动激活和停用具有可充电电池的球类和设备的无线充电器既麻烦又不方便。手动激活运动设备的无线充电也容易出错，因为使用者经常不知道充电需要多长时间才能完成，可能会过早地把运动装置从充电器移除，可能忘记停用充电器，或者可能不是在电池充电完成时停用充电器。换句话说，手动激活和停用无线充电器可能需要大量的猜测，这往往导致大量的能源浪费，并导致充电电池的损坏或退化。此外，虽然可以使用机械或光学开关检测游戏装置的存在，并且只有在机械或光学开关接合时才会激活充电器，这种系统一般制造和维护成本很高，并且不具备许多大学、半专业和专业运动环境所需的保真性、可靠性和耐久性。
因此，在运动产业中，非常需要一种在各种因素(例如，具有可充电电池的运动装置(例如球)是否在充电器的范围内；可充电电池是否已经基本充满电；以及一次充电器在没有与可充电电池联接的情况下被激活的时间)的基础上都可靠且耐用的装置和方法，用于自动启动、监测和完成运动设备的一次和二次无线充电装置的无线充电操作。
发明内容
本发明的实施方式提供用于运动设备的无线充电舱和充电舱架，其能自动处理在无线充电传送电路范围内的具有可充电电池的授权游戏装置的充电操作，并且当具有可充电电池的授权游戏装置移出无线充电传送电路范围时，自动停用无线充电传送电路。本发明的无线充电装置通常构造成进行与为邻近的可充电装置进行充电有关的以下功能中的一项或多项：(1)使用射频收发器自动检测并确认具有可充电电池的授权游戏装置的存在和范围，(2)自动确定可充电电池的当前充电状态，(3)自动激活和停用充电电路以对游戏装置中的可充电电池进行充电，(4)自动确定可充电电池的充电结束时间(电池充满状态)，(5)自动确定何时将游戏装置从充电范围中移除，以及(6)在充电之前、期间和之后自动交换其他相关联的与充电有关的数据的消息。
附图说明
对本领域的技术人员来说，在参考附图阅读下面的说明书和所附的权利要求书后，本发明的实施方式的各种优点将变得显而易见，在附图中：
图1A、图1B和图1C分别示出了根据本发明的一个实施方式的充电舱架的等距视图、充电舱架的一部分的放大等距视图以及等距视图以及充电舱架的侧视图；
图2示出了将总共二十(20)个篮球保持在四排平行的水平杆上的球充电舱架的前视图；
图3示出了图2中所示的球充电舱架的一部分的放大图；
图4A、图4B和图4C分别示出了根据本发明的一个实施方式的无线充电舱的等距视图、俯视图和侧视图；
图5A、图5B和图5C分别示出了安装搁板的侧视图、俯视图和前视图，该安装搁板在本发明的某些实施方式中可用于将无线充电舱安装在兼容的充电舱架(例如图1中所示的充电舱架)的平行水平杆120上；
图6A示出了无线充电舱组件的等距视图，该无线充电舱组件包括无线充电舱、安装搁板以及120v交流电源线；
图6B和图6C示出了这样的图，这些图示出了运动装置(在此情况下是篮球650)应该如何放置在充电舱组件的接受器630的顶部以开始对篮球内的可充电电池进行充电；
图7A示出了无线充电舱和篮球的截面图，其中篮球705搁置在无线充电舱的球接受器710中；
图7B示出了在本发明的一些实施方式中，可用于无无线充电舱(如图7A中所示的无线充电舱)内的示例性印刷电路板750；
图8示出了以示例的方式说明组织和构造成根据本发明的一个实施方式进行操作的无线充电舱的物理和逻辑部件的框图，以及包含可充电电池和无线充电接收电路的邻近游戏装置的框图；
图9示出了根据本发明的一些实施方式以示例的方式说明由无线充电舱进行的以控制邻近游戏装置的充电操作的步骤的流程图；
图10示出了一种算法的流程图，该算法包含的步骤与图9的流程图所表示的算法中的步骤基本相同，但图10的流程图所表示的算法增加了两个附加的步骤，用于确定游戏装置是否正确地在无线充电舱的接受器上对准；
图11示出了流程图，该流程图根据本发明的一些实施方式以示例的方式说明了由在游戏装置上运行的充电控制程序执行的以控制游戏装置在充电操作期间的通信和状态报告的步骤；
图12示出了流程图，该流程图以示例的方式说明了可由在无线充电舱上运行的充电控制程序(例如图8中的充电控制程序838)执行的以处理无线充电舱的充电操作和通信的替代算法的步骤；
图13示出了根据本发明的某些实施方式以示例的方式说明存储在无线充电舱的存储器中的邻近装置状态表的内容的图，该表可用于监测和跟踪与游戏装置(例如篮球)相关联的唯一识别码(UUID)、MAC地址、RSSI值、超时设定和有效性标志；
图14示出了流程图，该流程图以示例的方式说明了可由充电控制程序(例如图8中的充电控制程序)执行的算法的步骤，以自动确定诸如具有可充电电池的篮球之类物体是否位于无线充电舱的接受器的顶部上，并自动确定是否需要重新校准接近传感器偏移量；
图15示出了流程图，该流程图以示例的方式说明了在本发明的某些实施方式中可用于自动重新校准接近传感器偏移量的算法的步骤。通常，所有步骤将由在应用程序控制下操作的微处理器单元MCU执行，应用程序包括布置成使MCU激活接近传感器以采集样本并处理与这些样本相关联的数据的程序指令；
图16A示出了示例性流程图，该流程图以示例的方式说明了在本发明的一些实施方式中，当无线充电舱和游戏装置之间的数据通信信道丢失时，可用于设定强制校准标志的算法的步骤；
图16B示出了示例性流程图，该流程图以示例的方式说明了在本发明的一些实施方式中，当数据通信链路Ll完好，但游戏装置的RSSI下降到低于RSSl阈值时，可用于设定强制校准标志的算法的步骤。
具体实施方式
传统技术中的问题在于充电器与具有充电线圈和可充电电池的无线装置之间通过用于无线电池充电的传送通道发送状态消息的能力受到充电装置与无线装置之间距离的极大限制。在某些情况下，随着充电装置和可充电装置之间的距离增加到超过若干厘米，通过充电通道进行通信变得越来越不实用和不可靠，最终变得不可能。事实上，传送线圈和接收线圈的尺寸通常较小，而且它们之间的距离有时相对较大，因此经常无法使用充电通道在充电传送器线圈和充电接收器线圈之间进行任何数据通信。
一个潜在的解决方案是让充电器传送线圈一直处于开启状态。然而从调节和功耗的角度来看，让充电传送器一直处于开启状态是不可取的，当有许多充电装置和许多充电器相互靠近并与单个电源出口相关联时，尤其如此。强联接系统处理尺寸大致相同的接收器和传送器线圈，并且一般间隔距离较短。在强联接系统中，传送线圈和接收线圈的距离能够检测到对方的存在，并且它们能够在带内调制信号/数据。在松散联接系统中，传送线圈可能无法检测到接收器，并且两者之间的通信必须在带外进行。
通常，谐振式无线充电传送器的充电频率约为6.78MHz。充电传送器产生交流电的电磁场。在充电操作过程中，电磁场迅速开启和关闭，并且再开启和关闭。只有当传送电路和接收电路彼此间隔的距离很近时，才能使用无线充电传送电路和无线充电接收电路发送数据。当距离大于约十三(13)毫米时，充电电路不能用于发送数据消息、激活和停用充电操作，或者检测到由球产生的充电结束消息，从而可以关闭充电传送器。
一般来说，本发明的实施方式使用第二通信信道(例如蓝牙BLE信道)在无线充电舱的架上的运动装置和无线充电舱之间通信与位置、对准和状态相关的消息。运动装置上的射频收发器向无线充电舱上的射频收发器广播通用唯一的识别符(UUID)。当无线充电舱接收到广播的UUID时，无线充电舱上的处理器构造成根据广播信号的信号强度来确定并保存接收的关于球的信号强度指标(RSSI)。当RSSI超过指定阈值时，无线充电舱启动交握以建立蓝牙BLE信道，然后球上的收发器每当线圈电压或充电/充电结束状态改变时，就会发送“充电结束”、“Rx线圈电压”和“检测到充电器”的事件。无线充电舱中的收发器会监听这些事件，并通过启用/禁用充电场或通过闪烁LED来指示对准状态或充电状态(如下文更详细描述的那样)作出相应的反应。
图1A、图lB和图lC分别示出了根据本发明的一个实施方式的充电舱架100的等距视图、充电舱架100的一部分的放大等距视图以及充电舱架100的侧视图。如这些图中所示，充电舱架100构造成保持多个篮球110的内置电池(未示出)并对这些电池充电。如图1A和图lB中最佳所示，充电舱架100可以包括多个竖向柱115和竖向面板117，竖向柱115和竖向面板117布置成举起并支撑多个平行的水平杆120，这些水平杆120连接至竖向柱115，隔开并布置成举起多个可移除的无线充电舱125。在图1A所示的实施方式中，顶部三排平行水平杆120中的每排均举起总共达5个无线充电舱125(总共多达十五个无线充电舱125)，这些无线充电舱125可用于为多达十五个篮球110中的可充电电池充电。在图IA所示的实施例中，底部一排平行水平杆120不包含任何可移除的无线充电舱125。然而，应该理解的是，可在底排的两个平行水平杆120上放置另外的五(5)个可移除的无线充电舱(未示出)以使可移除的无线充电舱125的总数量达到二十(20)个，从而充电舱架100可以用于同时为多达二十(20)个篮球中的可充电电池充电。连接至充电舱架l00的120V交流电源电缆130为充电舱架100提供电源，而充电舱架100则经由一系列电源线和连接器为无线充电舱125中的每一者提供电源，电源线和连接器将无线充电舱125彼此直接电连接或将其直接连接至贯穿平行水平杆120的电源线。
图2示出了将总共二十(20)个篮球保持在四排平行的水平杆220上的球充电舱架200的前视图。图3示出了图2中所示的球充电舱架205的一部分的放大图；
图4A、图4B和图4C分别示出了根据本发明的一个实施方式的无线充电舱405的等距视图、俯视图和侧视图。如图4A和图4B中最佳所示，无线充电舱400包括基本上是平面的主体405，在主体的顶侧具有基本上是半球形的凹形球接受器410。球接受器410构造成接收并保持篮球(未示出)的底部，如以下更详细说明的，该篮球包含要借助无线充电舱400充电的可充电电池(也未示出)。球接受器410的凹形形状适于配合典型的篮球的底部，以便使位于篮球内部的接收充电线圈尽可能地接近位于无线充电舱400内部的传送充电线圈。围绕球接受器410的是一组四个发光二极管(LED)415，这些LED构造成开启(即，照亮)、关闭、闪烁和/或按照一组预定的颜色或模式闪光以向使用者提供保持在无线充电舱400的球接受器410上的篮球内的可充电电池当前正在充电、完全充满电等的指示。LED415还可以构造成向使用者提供位于无线充电舱400内的无线通信部件(例如无线收发器)目前是否正在与位于篮球中的无线通信部件进行通信的指示。LED415还可以构造成向使用者提供(经由颜色、照度或闪光模式)篮球内的接收充电线圈是否与无线充电舱400内的传送充电线圈正确对准的指示。要理解的是，在不脱离要求保护的本发明的范围的情况下，无线充电舱400可以包括更少或更多的LED，并且这些LED可以定位在无线充电舱400上的各种不同的位置中。无线充电舱400还可以包括两个电源输入/输出连接器420和422，如上述图2和图3中所示，这两个连接器允许无线充电舱400借助电源线单独使用，或与其他无线充电舱菊链式链在一起。
图5A、图5B和图5C分别示出了安装搁板500的侧视图、俯视图和前视图，该安装搁板在本发明的某些实施方式中可用于将无线充电舱500安装在兼容的充电舱架(例如图1中所示的充电舱架100)的平行水平杆120(图5A、图5B和图5C中未示出)上。如图5A中最佳所示，安装搁板500优选包括基座区域510，该基座区域510连接至位于基座区域510相对两侧上的一对倒U形臂520和522。基座区域510和臂520和522一起适于接收并保持无线充电舱500的底部和侧面，从而使无线充电舱500牢固地且可拆卸地悬挂在球充电舱架100上的两个平行杆(如图5B中所示)之间。在一些实施方式中，臂520和522还可以包括一对螺柱530和532，这对螺柱构造成插入位于球充电舱架100的平行水平杆120的顶部侧的接收孔中。
图6A示出了无线充电舱组件605的等距视图，该无线充电舱组件605包括无线充电舱600、安装隔板610以及120V交流电源线615。提供凹形接受器630以帮助将球形游戏装置(例如篮球、英式足球或棒球)保持在无线充电舱组件605的顶部上。图6B和图6C示出了这样的图，该图说明运动装置(在本案例中为篮球650)应如何放置在充电舱组件600的接受器630的顶部上以便开始对篮球650内的可充电电池进行再充电。如图6A、图6B和图6C中所示，接受器630的周围设置有四个LED 640，以在当充电舱组件605插入电源(例如120V电源出口)中并且经授权的篮球放在接受器630的顶部时，向使用者指示充电舱组件60和/或篮球650的当前充电状态。可以选择由LED发射的光的颜色和模式来传达关于充电操作状态的有用信息。
例如，在一些实施方式中，LED可以构造成：
1)如果搁置在无线充电舱组件600的接受器630上的篮球650正确地对准并主动对其电池进行再充电，则发射稳定的(即，不闪烁)琥珀色光；
2)如果游戏装置搁置在接受器630上，但错位到不能对电池进行再充电的程度，则发射脉冲式红光；
3)如果在充电操作中存在关键错误，需要通过将篮球650从接受器630移除，等待指定的秒数(例如5秒)，然后将篮球650重新放到接受器630上，来重置充电舱600，则发射稳定的红光；
4)如果篮球605中的可充电电池已完全再充电，则发射稳定的绿光；以及
5)如果无线充电舱600准备好接收篮球650并对其充电，则发射稳定的蓝光。
图7A示出了无线充电舱700和篮球705的截面图，其中篮球705搁置在无线充电舱700的球接受器710中。嵌入在篮球705内的是组件707，除其他外，该组件包含传感器、充电接收线圈和可充电电池(未详细示出传感器、充电接收线圈、充电电池)等。接受器710构造成接收并保持篮球705，使得篮球710中的充电接收线圈(未示出)正确地对准，因此在由位于无线充电舱700内部的充电传送线圈的激活所产生的电磁通(未示出)的范围内。
图7B示出了在本发明的一些实施方式中，可用于无无线充电舱(如图7A中所示的无线充电舱700)内的示例性印刷电路板750。如图7B中所示，电路板750优选包括直流(DC)输入连接器760、直流(DC)电源输出连接器762、若干电源电路765、充电传送线圈773、四个(或更多)LED指示器770、蓝牙电路775以及无线电源印刷电路板(PCB)组件780。
值得注意的是，与传统无线充电装置的印刷电路板不同，本发明的印刷电路板750中包括相对较大的孔768，该孔768构造成每当篮球705放置在充电舱700的篮球接受器上时，就容纳篮球705的外表面的半球形形状。印刷电路板750上的充电传送线圈773围绕印刷电路板750中的孔768，这允许篮球705的至少一部分安置在印刷电路板750的平面和充电传送线圈773下方，从而减小位于篮球705中的充电接收线圈(图7中未详细示出)和位于充电舱700中的充电传送线圈773之间的距离。
减少充电传送线圈773与充电接收线圈之间的距离扩大了篮球705中的充电接收线圈可位于的空间包络的体积，并且充电接收线圈仍然在由无线充电舱700的充电传送线圈773产生的电磁场的良好范围内。因此，在印刷电路板750的平面中开孔768，扩大了关于篮球705的充电接收线圈的位置和取向的充电“甜蜜点”的大小，这显著减少了充电时间，并且减少了由无线充电舱700和篮球705之间的轻微错位引起的充电错误和故障的数量以及可能性。适当地，位于充电舱700顶部上的篮球接受器可以包括凹部，该凹部至少部分地延伸穿过印刷电路板750中的孔768，以进一步进行容纳，从而确保篮球705的球形形状的至少一部分能够落入无线充电舱700中的印刷电路板750的平面和充电传送线圈773的下方。虽然图7中所示的孔768的形状是圆形的，但是要理解的是，该孔(或切口)也可以构造成容纳与非球形游戏装置(例如橄榄球或冰球)相关联的各种不同形状，以允许这样的非球形装置中的充电接收线圈定位成更靠近无线充电舱700中的充电传送线圈773。
图8示出了以示例的方式说明组织和构造成根据本发明的一个实施方式进行操作的无线充电舱800的物理和逻辑部件的框图。图8还示出了包含可充电电池RBT-1和无线充电接收电路WRC-1的邻近游戏装置GD-1的框图，其中，游戏装置GD-1中的无线充电接收电路WRC-1构造成当通过电磁感应使电流流过无线充电接收电路WRC-1时，为可充电电池RBT-1充电。为了下面的论述之目的，游戏装置GD-1可以包括：包括周期性需要再充电的可充电电池的许多不同类型的运动或游戏装置、工具或设备中的任一者。游戏装置GD-I可以包括例如橄榄球、排球、英式足球、网球或网球拍、保龄球、棒球或冰球或冰球球杆、曲棍球或曲棍球杆、网球拍，仅举几个可以构建有内置电子器件以及可充电电池的游戏装置的例子。游戏装置GD-1还可以包括在运动比赛期间通常穿戴的任何品类的服装、头饰或鞋类，例如针对篮球、棒球、橄榄球、英式足球等穿戴或使用的制服、球鞋、鞋、护垫、带子、帽子和头盔。
在实践中，图4、图5、图6、图7和图8中分别所示的无线充电舱400、500、600、700和800有时会被称为“无线电池充电器”，或者“无线球充电器”或者“充电装置”，或更简单地称为“充电器”。本发明的单个无线充电舱可以用于为单个游戏装置充电，每次为一个装置充电。但无线充电舱800可以是相互之间物理和电子连接或附接至架或其他多个游戏装置充电设备的多个无线充电舱中的一个，从而多个游戏装置可以同时由同一架或同一设备上的相应多个无线充电舱进行再充电。如将在下面更详细地描述的那样，当两个或更多的游戏装置在特定的无线充电舱800的范围内时，本发明的一些实施方式的程序和算法可以有利地包括处理器、编程指令和/或开关，其构造成自动地确定邻近的游戏装置中的与无线充电舱800直接接触(或最接近)的那一个游戏装置，自动选择并将其无线配对到正确的游戏装置，并在适当的时间自动激活和停用充电电路，从而对正确的游戏装置GD-1被再充电。因此，本发明的实施方式可以有利地构造成避免由于特定的无线充电舱(例如无线充电舱800)错误地试图连接到位于(并且因此应该由)不同的无线充电舱的邻近游戏装置并为其充电而浪费能量和精力以及充电操作失败的情况。构造成根据本发明的实施方式操作的无线充电舱还包括处理器、数据表和标志，其可用于自动避免试图对进入无线充电舱的无线再充电范围的这样的可充电无线装置进行再充电：如果可充电无线装置未被明确授权由无线充电舱充电。
如图8中所示，无线充电舱800包括无线充电传送电路WTC-1 810、微控制器单元MCU-2 812、电源输入连接器806、电源输出连接器808、接近传感器804和存储器816。通常，存储器816存储有充电控制程序818、RSSl阈值820和邻近装置状态表822。游戏装置GD-1840包括不同的微控制器单元MCU-1 830、无线充电接收电路WRC-l 834、可充电电池RBT-1836、充电控制程序838以及一个或多个传感器832。图8中未示出的其他硬件或逻辑部件(例如天线、接近传感器和组件)也可以包括在无线充电舱800、游戏装置GD-1 840或它们两者中。
游戏装置GD-1 840和无线充电舱800都包括射频收发器，其在图8中分别被标示为RFT-1和RFT-2。通常但不是必定，射频无线电RFT-1和RFT-2使用蓝牙射频协议进行通信。游戏装置GD-1 840中的射频无线电收发器RFT-1周期性地发送通知信号，以向该区域中的其他无线电收发器通知其存在。该通知包括唯一使用者识别符(UUID)或媒体访问控制(MAC)地址，无线充电舱800在充电控制程序818的控制下操作，在存储器816中的授权装置识别(ID)表821搜索UUID以确认发送通知的游戏装置GD-1被授权由无线充电舱800充电。如果在授权装置识别表821中未找到UUID或者MAC地址，则无线充电舱可以构造成忽略该通知和游戏装置GD-1840。
另一方面，如果在授权装置识别表821中找到了UUID，则无线充电舱800接收授权游戏装置GD-1的通知信号，无线充电舱800中的微控制器单元MCU-2 810在充电控制程序818的控制下操作，计算接收到的信号的信号强度，并将其作为接收到的信号强度指示(RSSI)存储在存储器818的邻近装置状态表822中。RSSI的大小与游戏装置GD-1 840和无线充电舱800之间的距离成正比。RSSI测量表示接收的装置上的信号的相对质量。RSSI指示在天线和电缆水平发生任何可能的损失之后接收到的功率水平。RSSI值越高，信号越强。当用负数衡量时，越接近零的数字通常意味着信号越好，因此通信越可靠。举例来说，-25dB被认为是强信号，-50dB被认为是好信号，-6ldB被认为是可靠信号，而-100dB则完全没有信号。在一些实施方式中，充电控制程序818构造成使用通知中包含的数据，以通过调用一个或多个标准蓝牙软件库中包括的一个或多个子例程来确定RSSI的大小。
当通知的RSSI等于或大于预定的阈值时，则充电控制程序818构造成使无线充电舱800上的微控制器单元MCU-2和射频收发器RFT-2在游戏装置GD-1中的射频收发器RFT-1和无线充电舱800中的射频收发器RFT-2之间自动建立第一数据通信链路L1(例如，蓝牙配对连接)。选择用作RSSI阈值的值由系统程序员或无线充电舱800的制造商选择。当游戏装置GD-1距离无线充电舱800足够近以激活配对和充电操作时，RSSI的典型值为-35dB至-20dB，而当游戏装置GD-1距离无线充电舱800太远，以至于与游戏装置GD-1配对和再充电不可取或效率不高时，RSSI的典型值为-90dB或更低。
游戏装置GD-1中的微控制器单元MCU-1与游戏装置GD-1中的无线充电接收电路WRC-1和游戏装置GD-1中的射频收发器RFT-1两者通信连接。当射频收发器RFT-1和RFT-2配对并相互通信后，连接至无线充电舱800中的射频收发器RFT-2的微控制器单元MCU-2监测来自游戏装置GD-1中的射频收发器RFT-1的信号的RSSI，以确定来自游戏装置GD-1中的射频收发器RFT-1的信号强度何时超过预定的信号强度阈值(例如-35db)。当超过预定的信号强度阈值时，这意味着游戏装置GD-l足够接近无线充电舱800，从而使用无线充电舱800中的无线充电传送电路WTC-1可靠地激励连接至游戏装置GD-1中的可充电电池RBT-1的无线充电接收电路WRC-1。因此，无线充电舱800中的微控制器单元MCU-2激活无线充电舱800中的无线充电传送电路WTC-1，使无线充电传送电路WTC-1开始产生电磁场EF-1以激励游戏装置GD-1中的接收线圈和无线充电接收电路WRC-1，从而开始对游戏装置GD-1中的可充电电池RBT-1进行再充电。
在游戏装置GD-1中的充电控制程序838的控制下操作，游戏装置GD-1中的微控制器单元MCU-1与无线充电接收电路WRC-1一起检测游戏装置GD-1中的无线充电接收电路WRC-1何时开始接收由无线充电舱800中的无线充电传送电路WTC-1产生的充电能量(电磁脉冲)，并响应于充电能量的检测，产生消息并通过第一数据通信链路Ll(通常是蓝牙信道)将该消息发送至无线充电舱800中的射频收发器RFT-2，该消息指示游戏装置GD-1中的可充电电池RBT-1目前正在进行再充电。当游戏装置GD-1中的可充电电池RBT-1完全充电时，在充电控制程序838的控制下操作的微控制器单元MCU-1产生指示游戏装置GD-1中的可充电电池RBT-1完全再充电的消息并将该消息发送至无线充电舱800。在接收到来自游戏装置GD-1的"当前正在充电"消息后，无线充电舱800中的充电控制程序818构造成保持无线充电舱800中的无线充电传送电路WTC-l开启(并传送能量)，直到接收到来自游戏装置GD-1的指示游戏装置GD-1中的可充电电池RBT-1已完全充电的消息为止。
例如，当游戏装置GD-1中的在充电控制程序838的控制下操作的微控制器单元MCU-2检测到游戏装置GD-1中的可充电电池RBT-1已完全再充电时，微控制器单元MCU-1产生"充电结束"消息(或信号)并通过射频收发器RFT-1和RFT-2之间的第一数据通信链路Ll传送该消息(或信号)。当接收到来自游戏装置G-D-1的射频收发器RFT-1的充电结束消息或信号时，无线充电舱800中的在无线充电舱800中的充电控制程序818的控制下操作的微控制器单元MCU-2构造成使微控制器单元MCU-2停用无线充电舱800中的无线充电传送电路WTC-1，以停用无线充电舱800中的无线充电传送电路WTC-1。这样就终止了激励游戏装置GD-1中的无线充电接收电路WRC-1的电磁通量，其停止对游戏装置GD-1中的可充电电池RBT-1进行再充电。
如果无线充电舱800中的微控制器单元MCU-2激活无线充电舱800中的无线充电传送电路WTC-1，并且随后通过第一数据通信链路L1没有接收到确认由无线充电传送电路WTC-1产生的电磁场EF-1已经被游戏装置GD-1中的无线充电接收电路WRC-1检测到的消息，这种情况通常意味着两种情况之一。第一种可能是，游戏装置GD-1超出了无线充电传送电路WTC-1的范围(尽管事实是超过了RSSI阈值)。第二种可能是，游戏装置GD-1在无线充电舱800的接受器Rl 828上没有正确定位或取向(即，错位)。当上述任何一种情况发生时，无线充电舱800中的微控制器单元MCU-2停用无线充电传送电路WTC-1，从而不会浪费能量来产生不被游戏装置GD-1接收并使用以对可充电电池RBT-1进行再充电的电磁场EF-1的能量。如果问题是错位，那么无线充电舱800中的微控制器单元MCU-2优选激活LED指示器控制器814，以使LED指示器(图8中未示出)闪烁或改变颜色，从而向使用者提供游戏装置GD-1需要被重新对准的信号。参见图10和图12(无线充电舱算法)以及图11(游戏装置算法)的流程图以及附带的说明。
无线充电舱800的无线充电传送电路WTC-1 810中的充电传送线圈和游戏装置GD-1的无线充电接收电路WRC-1 834中的接收线圈之间的距离通常需要约1英寸，以便游戏装置GD-1以有效和及时的方式进行再充电。然而，在某些环境下，测量来自游戏装置GD-1的蓝牙信号的信号强度(RSSI)的处理只能辨别约1英尺的距离。因此，RSSI测量程序可能不足以精确到确认无线充电电路中的线圈是否彼此在一英寸范围内。这就是游戏装置GD-1优选构造成检测可充电电池是否正在再充电的原因，如果是正在充电，则通过射频(例如蓝牙)信道L1周期性地发送"当前正在充电"的确认信号，并且无线充电舱800周期性地重新检查以确认数据通信信道L1上是否仍接收到"当前正在充电"的确认消息以确保游戏装置GD-1检测到由架上的充电电路所产生的电磁场并在充电。注意，此步骤可以异步进行。
在游戏装置GD-1从接受器R1 828被移除并脱离无线充电舱800的范围的情况下，或者在游戏装置GD-1以某种方式在接受器Rl 828上旋转，使游戏装置GD-1中的无线充电接收电路WRC-1 834离无线充电舱800中的无线充电传送电路WTC-1 810太远的情况下，无线充电舱800也会周期性地重新检查RSSI。如果RSSI下降到存储器816中的预定RSSI阈值820以下，则在无线充电舱800中的充电控制程序818的控制下操作的微控制器单元MCU-2 812停用无线充电传送电路WTC-1。
通常，无线充电舱800监测其附近的多个游戏装置的RSSI，然后在游戏装置被授权由无线充电舱800充电并且达到或超过RSSI阈值的情况下建立与游戏装置的蓝牙通信链路。这允许多个无线充电舱监测相同的游戏装置。一般来说，尤其是在存储受限或资源受限的装置中，一旦在特定的无线充电舱和特定的游戏装置之间建立了蓝牙通信链路，网络中没有其他无线充电舱能连接到该特定的游戏装置并开始对其充电。
无线充电舱800(或者可以附接的无线充电舱800的架)优选包括数字显示屏幕和/或一组LED，其例如可以构造成向使用者显示错误消息。例如，如果无线充电舱800因为邻近的游戏装置GD-1的RSST达到或超过指定的RSST阈值820而开启无线充电传送电路WTC-1810，但随后没有接收到来自游戏装置GD-1的"当前正在充电"的确认信息，则然后数字显示屏幕上就会显示消息，或者LED可以构造成闪烁或变成红色，从而例如告诉使用者游戏装置在接受器Rl 826上没有正确对准。例如，如果使用者将游戏装置GD-1倒置地放置在接受器R1 826上，从而游戏装置GD-1中的无线充电接收电路WRC-1位于游戏装置GD-1的与无线充电舱800的接受器R1 826的相对侧，则可能发生这种情况。相反地，如果使用者将游戏装置GD-1放置在接受器R1 826上以使其正确对准并且无线充电舱800接收到来自游戏装置GD-1的"当前正在充电"的消息，则显示屏幕可以构造成向使用者显示“正在充电”的消息。另选地或另外，接受器Rl 826上的LED可以构造成变成蓝色或琥珀色和/或闪光以指示装置当前正在充电。合适的是，当可充电电池RBT-1完全充电并且装置准备在运动游戏中使用时，LED也可以构造成将颜色变为绿色。
电池完全耗尽的情况
如果游戏装置GD-1中的可充电电池RBT-1完全耗尽，则无法发送待由无线充电舱800接收的蓝牙通知。当这种情况发生时，无线充电舱800将无法通过射频信道LI检测到游戏装置GD-1的存在，因此不会激活无线充电电路WTC-1以产生激励无线充电接收电路WTC-1并开始对可充电电池RBT-1进行再充电的电磁场。为了解决这种情况，本发明的实施方式可以可选地构造成即使在无线充电舱800没有接收到告诉无线充电舱800可充电的游戏装置GD-1就在附近并且需要再充电的通知时，也每隔几分钟(例如，每l 000秒中的10秒)自动将无线充电传送电路WTC-1开启几秒钟。无线充电传送电路WTC-l的这些周期性的10秒脉冲通常足以激励游戏装置GD-1的无线充电接收电路WRC-1，从而使游戏装置GD-1的可充电电池RBT-1将获得足够量的存储能量以重新通过第一数据通信链路L1发送通知信号以及保持无线充电舱800的无线充电传送电路WTC-1持续激活(与周期性激活截然不同)所需的充电确认消息，直到游戏装置被完全充电或以其他方式被从无线充电舱800的无线充电传送电路WTC-1的范围内移除。
在其他实施方式中，如图8中所示，无线充电舱800可以另外配备有位于接受器上或与接受器相关联的机械开关或压力传感器，该机械开关或压力传感器构造成尽管游戏装置GD-1未经由射频收发器RFT-1通知其存在也检测游戏装置GD-1的存在。当机械开关或压力传感器接合时，在充电控制程序818的控制下操作的微控制器单元MCU-1可以构造成周期性地将无线充电传送电路WTC-1激活预定的时间段(例如5秒)。例如，如果机械开关或压力传感器被激活，表明有东西搁置在接受器Rl上，则无线充电舱800可构造成将无线充电传送电路WTC-l每分钟开启五(5)秒，直到机械开关或压力传感器不再接合。
在其他实施方式中，无线充电舱800内的印刷电路板(PCB)可以配备有接近传感器804，该接近传感器804使用光学技术来检测物体是否位于(或非常接近)接受器Rl 826的顶部上。当接近传感器804被激活时，无线充电舱800可以构造成周期性地将无线充电传送电路WTC-1激活预定的时段(例如，每分钟2秒)，直到接近开关不再被激活，或者直到游戏装置GD-1中的可充电电池RBT-1被充分再充电，以允许游戏装置重新周期性地广播通知，这些通知能够被无线充电舱800检测到并用于通过第一数据通信链路LI(例如，可靠的蓝牙连接)建立通信。
用于控制无线充电舱上的充电操作的算法#1
图9示出了根据本发明的一些实施方式以示例的方式说明由无线充电舱进行的以控制邻近游戏装置的充电操作的一些步骤的流程图。通常，这些步骤由无线充电舱中的微处理器单元执行，微处理器单元在充电控制程序(例如图8中的充电控制程序818)中的程序指令的控制下操作，在无线充电舱上的易失性存储器区域中执行。
如图9中所示，控制程序在步骤905通过给无线充电舱供电而开始。接下来，在步骤910，程序检查是否经由其射频收发器接收到了来自邻近游戏装置(例如篮球)的蓝牙低能量(BLE)通知信号。如果没有接收到通知信号，则程序继续进行至步骤915，在该步骤中，程序检查是否在充电接受器处检测到球。如果没有接收到BLE通知，但是在接受器上检测到篮球，则接受器上的篮球可能具有电力已经完全耗尽的可充电电池，这就解释了为什么该篮球没有广播BLE通知信号。为了给检测到的篮球中的电池提供足够的电力来恢复广播BLE通知，控制程序将无线充电舱中的充电电路激活2秒(见步骤920)，然后再返回到步骤910以再次检查是否接收到了BLE通知信号。如果没有接收到BLE通知信号，并且仍然检测到球在接受器上，则控制程序将继续一遍又一遍地依次通过步骤910、915和920周期性地将充电电路激活2秒，直到检测到的篮球最终获得足够的电力来恢复广播BLE通知。
如果在步骤910中确定已经接收到BLE通知，则控制程序接下来就计算接收到的关于该通知的信号强度指示(RSSI)，然后确定RSSI的计算值是否大于指定的RSSI阈值(如-35dB)(步骤925)。如果超过了RSSI阈值，则控制程序将接下来在步骤930中确定嵌入在BLE通知中的通用唯一的识别符(UUID)是否与存储在无线充电舱的存储器中的表中的任何一个UUID相匹配。如果在表中没有找到UUID，则提供UUID的邻近的游戏装置(篮球)没有授权被该充电舱充电，在这种情况下，该篮球将被忽略，并且控制前进回到步骤910，在该步骤中，充电舱开始再次监听其他BLE通知。
另一方面，如果BLE通知中的UUlD与无线充电舱的内存表中的UUID相匹配，则控制程序将与篮球建立蓝牙连接(步骤935)，激活充电电路，启用通报，并等待指定的时间间隔，以让篮球通过蓝牙连接递送确认篮球正在检测并利用由充电电路产生的电磁场对篮球中的电池进行再充电(步骤940和945)的消息。如果从未接收到来自篮球的确认，则充电控制程序将停用充电电路，以避免浪费能量(步骤950)，断开BLE通信信道(步骤955)，并再次返回步骤910以再次开始监测BLE通知的电波的过程。
如果在步骤945中确定已经接收到了来自篮球的确认，并且由于控制程序激活了充电电路，篮球正在进行再充电，则充电控制程序将再次比较篮球的当前RSSI和RSSI阈值，以确保RSSI仍然超过RSSI阈值(表明篮球仍然在电磁场的范围内)。如果当前的RSSI没有超过RSSI阈值，则篮球可能已经离开了充电电路的范围，并且充电控制程序将停用充电电路以避免浪费能量(步骤950)，断开BLE通信信道(步骤955)，并再次返回步骤910以再次开始监测BLE通知的蓝牙电波的过程。
如果篮球当前的RSSI仍然超过RSSI阈值，则控制程序将检查是否接收到来自篮球的"充电完成"消息。如果没有接收到"充电完成"消息，则程序循环回到步骤945，在该步骤中，系统根据接收到(或没有接收到)的来自篮球的消息再次确定篮球中的电池当前是否正在充电。当在步骤965处接收到"充电完成"消息时，程序停用充电电路(见步骤970)，然后进入一个循环，在这个循环中，通过蓝牙连接反复查询篮球，以确定什么时候篮球的电池电量降到低于98％(步骤975)，并试图验证该篮球的当前RSSI仍然大于RSS阈值(表明篮球仍在范围内)。控制程序将在步骤975和980之间连续循环，直到电池不再至少98％满电或RSSI下降到RSSI阈值以下。当电池电力降到98％以下时，控制程序将返回到步骤940，在该步骤中，将再次进行激活充电电路的步骤，寻找电池正在被激活的电磁场所产生的电磁场充电的确认，然后，在充电电路保持开启的情况下，周期性地确认当前RSSI仍高于指定的RSSI阈值(球足够接近充电器以被再充电)，且电池的容量至少为98％满电。
处理游戏装置在无线充电舱上的对准和错位
因为游戏装置中的充电接收电路的部件能够相对于充电传送电路的部件以不同的角度取向(取决于游戏装置如何定位和在接受器顶部上的旋转方式)，而且充电接收线圈的部件和充电传送线圈系统的部件之间的距离也能够有很大的变更，所以重要的是确保游戏装置在启动充电操作之前在接受器上正确对准。图10示出了图9中描绘的算法的变型版本，其中该算法的变型版本包括用于确保游戏设备以及因此的游戏装置中的充电接收电路的部件在无线充电舱的接受器上正确对准的步骤。
在本发明的一些实施方式中，游戏装置中的MCU构造成测量并监测其充电线圈上产生的电压大小，并将该电压大小通过数据通信链路(例如)蓝牙数据通信链路LI)传送到无线充电舱，以便无线充电舱能够确定游戏装置的接收线圈与充电接受器上的接收线圈对准的良好程度。无线充电舱可以构造成通过改变位于接受器上或在接受器附近的LED的颜色和/或脉冲速率向使用者显示对准程度的指示。在一些实施方式中，无线充电舱也可以构造成将关于对准的当前状态的消息传送到另一装置。
在充电操作期间，游戏装置的充电接收线圈上产生的电压的大小与充电接收线圈和无线充电舱上的充电传送线圈的对准程度成比例地变更。当充电接收线圈位于充电传送线圈的正上方时，电压的大小将是最大的，并且将随着游戏装置在接受器上旋转和/或平移到不同位置并且充电接收线圈相对于充电传送线圈偏离中心，电压逐渐减小。为了确保在充电操作(或试图进行充电操作)之前和期间传送线圈和接收线圈之间令人满意的对准，本发明的实施方式构造成激活和/或停用充电传送电路，并根据充电接收线圈和充电传送线圈之间的距离和角度是否落在由指定的"未对准"阈值和指定的"对准"阈值定义的预定对准窗口内或预定对准窗口外，向使用者提供关于对准质量的警告和/或状态指示。
图10中的流程图所表示的算法中的步骤与图9的流程图所表示的算法中的步骤基本相同，但图10的流程图所表示的算法增加了两个附加的步骤(对应于两个额外的决策框1045和1050)。在图10中由决策框1045表示的第一个附加步骤确定球的充电线圈上产生的电压的大小是否小于指定的预定"未对准"阈值。在图10中由决策框1050表示的第二个附加步骤确定球的充电线圈上产生的电压的大小是否出超过了指定的预定"对准"阈值。增加两个附加的步骤，而不是只增加单一的附加步骤的原因在于游戏装置的充电率随着充电接收线圈与充电传送线圈的对准程度而变更。例如，如果游戏装置中的充电接收线圈与无线充电舱中的充电传送线圈几乎没有对准，则游戏装置中的可充电电池可以充电，但以减小的充电速率充电，并且需要许多小时或许多天才能充满电。如果游戏装置中的充电接收线圈与无线充电舱中的充电传送线圈良好对准，则游戏装置中的可充电电池将以更快的速率充电。不同的对准和不对准的阈值(以及算法中核算两个阈值的不同步骤)代表了两种不同的情形。两个对准阈值电压的示例性(典型的)值为：对准阈值为8至10V；并且未对准阈值为5V。
在本发明的一些实施方式中，可以通过如下操作确定和/或报告给使用者游戏装置的对准(或错位)：测量和监测流经充电接收线圈的电流大小，而不是测量和监测充电接收线圈上产生的电压，然后在测量和监测到的电流大小升高到高于良好对准的指定最小安培阈值或下降到低于不良对准的预定最大安培阈值时，激活和停用充电传送电路和/或提供对准/错位通报和警告。
游戏装置上运行的充电控制程序的算法
图11示出了流程图，该流程图根据本发明的一些实施方式以示例的方式说明了由在游戏装置上运行的充电控制程序执行的以控制游戏装置在充电操作期间的通信和状态报告的一些步骤。如图11中所示，游戏装置(例如具有可充电电池的篮球)上的充电控制程序包括程序指令，该程序指令周期性地广播蓝牙通知，直到该通知被无线充电舱辨识，并在游戏装置和无线充电舱之间建立蓝牙数据通信链路(见图11中的步骤1105和1110)。蓝牙通知通常包括：游戏装置的通用唯一识别符(UUID)，该识别符唯一识别由某公司制造或销售的单个装置；和/或MAC地址，该MAC地址唯一识别所有蓝牙装置而不管制造商是谁。无线充电舱使用UUID和/或MAC地址来确定游戏装置是否被授权由该无线充电舱充电。虽然在图11中没有示出，但每当游戏装置和无线充电舱之间建立了蓝牙通信链路时，在游戏装置上运行的充电控制程序将使游戏装置停止广播蓝牙通知。
然后，在步骤1115中，游戏装置的充电控制程序通过测量充电接收线圈上是否有任何电压或电流产生，来确定是否检测到由无线充电舱产生的电磁场(EF)。如果答案是否定的，则充电控制程序向无线充电舱发送游戏装置没有检测到由无线充电舱产生的EF的警示(步骤1135中)。如果游戏装置在指定的时限内没有检测EF，则暂停尝试提供电磁场以激励游戏装置上的充电接收线圈，并且无线充电舱会停用充电传送电路(以防止浪费能量)并断开蓝牙通信链路。因此，在步骤1130中，游戏装置上运行的充电控制程序将检查蓝牙通信链路是否已经断开。如果断开了，则游戏装置中的充电控制程序将返回到步骤1105，并恢复广播蓝牙通知。
如果在步骤1115中检测到电磁场，则游戏装置上运行的充电控制程序周期性地向无线充电舱发送"充电"确认，并开始对可充电电池进行再充电(见步骤1120)。当电池被再充电时，充电控制程序在步骤1125处周期性地确定电池是否已充满电。如果电池已充满电，则充电控制程序使用蓝牙通信链路向无线充电舱发送"电池满了"的警示，然后继续进行到步骤1130，在该步骤中，再次检查蓝牙通信链路的状态。另一方面，如果电池没有满，则充电控制程序直接进行到步骤1130，而不向无线充电舱发送"电池满了"的警示。如果充电控制程序确定在步骤1130中蓝牙数据通信链路没有被无线充电舱断开，则充电控制程序返回到步骤1115和1120，在步骤1115和1120中再次检查以确认游戏装置仍然检测到由无线充电舱产生的电磁场并对可充电电池进行再充电。
用于使用状态机逻辑控制无线充电舱上的充电操作和检测错位的另选算法
图12示出了流程图，该流程图以示例的方式说明了可由在无线充电舱上运行的充电控制程序(例如图8中的充电控制程序838)执行的以处理无线充电舱的充电操作和通信的另选算法的步骤。在该实施方式中，充电控制程序根据某些事件的发生(或不发生)，在十二种不同的操作状态之间进行转变。这十二种状态如下(图12的附图标记在每个状态的名称后列出于括号中)。
l.随机启动延时(1205)
2.闲置(1210)
3.检测到未知物体(1215)
4.对准(1220)
5.对准错误(1225)
6.异物禁用(1230)
7.0％充电延迟(1235)
8.验证关断(1240)
9.验证重新启用(1245)
10.充电(l250)
11.充电完成(1255)
12.充电完成再充电(1260)
在优选的实施方式中，多个无线充电舱以菊链的方式连接在一起，并附接至安装隔板，安装隔板则附接至适当稳定的竖向和水平的框架和支架的集合以提供便携的无线充电舱架，该无线充电舱架可以同时为大量(例如20或25个)具有可充电电池的游戏装置(例如篮球)充电。因为多个篮球在任何给定的时间可能位于无线充电舱架上的无线充电舱中的每一者的蓝牙通信范围内，必须注意确保每个无线充电舱仅与当前位于特定的无线充电舱上的篮球连接、通信并为之充电，而不是错误地与位于附近的无线充电舱上的篮球连接、通信并试图为之充电。
当电力提供给无线充电舱时，其首先进入随机启动延迟状态，在此期间，无线充电舱上的充电控制程序会导致无线充电舱等待任意几秒(例如0和7秒之间的任意时间)以例如从电源中提取它所需要的所有操作电力，以启用全部功能，和/或开始初始化存储器寄存器和变量，以准备生成和接收消息，处理事件，并激活和停用其充电传送电路以对邻近的装置(例如篮球)中的可充电电池进行再充电。该随机启动延时将由20或25个充电舱的架上的每一个充电舱执行，几乎消除了在充电舱架上的保持20或25个篮球的所有20或25个充电舱都恰好在同一时刻(例如当无线充电舱架插入到120V电源输出口时)试图从单个电源中提取它们所需要的所有电力的情况下对电源或一个或多个无线充电舱造成电损坏的可能性。当随机启动延时终止时，充电控制程序从随机启动延时状态转变到闲置状态。
在进入闲置状态时，本发明的实施方式可以构造成从电源中提取正常操作所需的全部电力、复位和/或初始化正常操作所需的任何寄存器、变量或例程，和/或重新校准其诸如接近传感器之类的传感器(将在下文中详细描述用于自动重新校准接近传感器的算法)。充电控制程序也可以构造成激活LED控制器以将位于无线充电舱的接受器上的LED灯变成蓝色，这为使用者提供了这样的指示：无线充电舱已被初始化，重新校准并准备好检测和开始对放置在无线充电舱的接受器顶部上的篮球中的可充电电池进行再充电。
重要的是，在充电控制程序处于闲置状态时，该程序激活接近传感器，该传感器使用反射的红外光束周期性地确定接近传感器是否检测到搁置在无线充电舱的接受器上的物体。例如，在一些实施方式中，控制程序和接近传感器合作，每秒对接近传感器的视场检查大约l00次，以确定关于指定的时段或读取数量由接近传感器收集的读数是否满足或超过指定的"物体检测"阈值(例如，3.75lux)。例如，如果接近传感器连续接收到100个或更多的均达到或超过指定的物体检测阈值3.75lux的读数(在1秒内)，控制程序会将这种情况解释为一种非常强烈的迹象，即反射的红外光束会从搁置在接受器上或极接近接受器的物体上弹跳。另一方面，如果接近传感器连续获得100个或更多的都没有达到或超过指定的"非物体检测"阈值(例如，3.0lux)的读数，则控制程序会将这种情况解释为一种非常强烈的迹象，即接受器上没有搁置物体。
只要接近检测器在接受器上没有检测到物体，系统就会保持在闲置状态。合适的是，如果先前检测到的物体被从接受器移除(从而接近传感器不再"看到它")，或者通信和/或充电物体的当前RSSI下降到低于存储在无线充电舱的存储器中的指定RSSI阈值，则系统将也会从任何其他状态返回到闲置状态。为了保存功耗和带宽，本发明的实施方式还可以构造成每当系统进入闲置状态时就关闭蓝牙通知监测，从而只在接近传感器在接受器上检测到物体时才使用蓝牙射频收发器。在其他实施方式中，当控制程序处于闲置状态时，根据环境、所使用的微处理器的处理能力以及预计进入充电舱附近的蓝牙装置的数量，继续监测用于BLE通知的网络可能不会构成严重的处理或带宽问题。
如果接近传感器检测到物体，则无线充电舱上的控制程序将转变到检测到未知物体状态1215，打开其蓝牙射频收发器(如果还没有打开)，并且开始监测用于无线充电舱的BLE广播范围内的任何游戏装置(篮球)所广播的任何BLE通知的无线网络。充电控制程序也会开始周期性地将无线充电装置中的充电传送电路打开非常短的时段(例如每10秒中的l秒)以每10秒产生一次电磁场脉冲，以防最近的篮球目前没有足够的电量来广播BLE通知。这帮助电池电量耗尽的球收集足够的电量来恢复广播BLE通知。
当处于检测到未知物体状态时，如果控制程序接收到任何BLE通知，其将首先检查存储器中的邻近装置状态表以查看未知物体的BLE通知中包含的UUID和/或MAC地址是否匹配邻近装置状态表中列出的授权装置的UUID和/或MAC地址。如果在邻近装置状态表中不存在匹配，或者如果该表指示该游戏装置因为超过了指定的时段而不再被授权充电，则会发生超时事件，使得无线充电舱从图12中的检测到未知物体状态1215转变到异物禁用状态1230，这进一步使得无线充电舱关闭电磁充电场，从而避免继续给异物充电，并避免可能产生安全隐患。
如果在邻近装置状态表中找到了匹配的UUID或MAC地址，则意味着检测到的物体是被授权由该无线充电舱再充电的"已知装置"。如果该物体被确定为已知的授权装置，则控制程序接下来将计算用于BLE通知的RSSI，并且只有在RSSI达到或超过指定的RSSI阈值(例如-52dB)的情况下，才会尝试与已知装置建立通信。以具有小于RSSI阈值的RSSI值(例如小于-65dB)的信号广播的任何授权的装置将被忽略，直到其移动得更靠近无线充电舱，从而将其RSSI值提高到大于-52dB。
如果无线充电舱确定附近有一个以上的授权装置正在以达到或超过RSSI阈值的RSSI进行广播，则控制程序构造成尝试连接到具有最强RSSI值的已知装置。这是因为在两个或更多个检测到的授权装置之间，目标是与检测到的更有可能安置在无线充电舱的接受器的顶部上的授权装置建立蓝牙射频通信链路并对其进行再充电。因为安置在接受器顶部上的授权装置可能具有最强的RSSI，所以充电控制程序构造成与检测到的具有最强RSSI的授权装置建立蓝牙通信链路(即，"连接")。因此，当无线充电舱已经识别出具有最强RSSI的授权装置时，被认为是"应该连接"事件，该事件使系统从检测到未知物体状态转变到图12的对准状态1220。
一般来说，对准状态如下进行起作用。当球放置在无线充电舱上，并且充电器通过蓝牙成功连接到该球的时候，充电器进入对准状态。球可以告知它是否在充电场中，并且能够告知在该场中的对准程度。给球充电所需的时间长短取决于球的对准程度。充电器可以通过蓝牙连接接收对准信息。充电器允许使用者在15秒内正确地对准球，并通过脉冲LED报告对准程度。脉冲越快，对准度越好。稳定的LED表示球已成功对准。
图13示出了根据本发明的某些实施方式以示例的方式说明存储在无线充电舱的存储器中的邻近装置状态表1300的内容的图，该表可用于监测和跟踪与游戏装置(例如篮球)相关联的唯一识别码(UUID)1305、MAC地址1310、RSSI值1312、超时1315、年龄1320和有效性标志1325。邻近装置状态表中最初是空的。每当无线充电舱接通电源时，它都会不断地监测蓝牙BLE网络，寻找BLE通知。每当无线充电舱接收到包含新的授权UUID的BLE通知时，它都会将新记录写入邻近装置状态表1300中，新记录包含广播BLE通知的球的UUID 1305和MAC地址1310。该程序还不断计算和/或更新每个记录的RSSI值1312、年龄1320和有效期1325。根据无线充电舱的蓝牙通知范围内的游戏装置(例如篮球)的数量，邻近装置状态表1300可能在任何位置包含从零到数百，甚至数千条记录。
在优选的网络中，诸如篮球之类的游戏装置构造成休眠直到弹跳。球的弹跳会导致球在回到休眠状态(停止通知)之前，广播BLE通知长达30秒。球也会在它们通过蓝牙通信信道连接到无线充电舱并进行再充电的情况下停止通知。因此，每当球被连接并充电时(例如当舱处于对准状态时)，就从邻近装置状态表中移除该球的条目，这意味着该球实际上将在网络中从所有其他无线充电舱的视野中"消失"。
当接近传感器检测到物体时，它向无线充电舱上的充电控制程序发送警示。充电控制程序通过检查邻近装置状态表1300中的记录来响应接近传感器警示，以确定哪个邻近的球具有最强的(即，最积极的)RSSI值，因为具有最强RSSl值的球是最靠近的球，并且最靠近的球很可能就是现在安置在无线充电舱的接受器上的球，这也是引起接近警示的原因。当根据其当前的RSSl值识别出最靠近的球时，充电控制程序使用最靠近的球的MAC地址来启动并完成蓝牙连接过程。
现在回到图12，当进入图12的对准状态1220时，充电控制程序首先通过蓝牙与具有最强RSSI的授权装置建立数据通信链路，然后试图确定连接的已知装置的对准状态。如先前说明的，诸如篮球之类的游戏装置构造成监测它们充电接收线圈中的电压和/或电流。因此，游戏装置能够通过蓝牙连接，报告游戏装置当前是否检测到由无线充电线圈中的充电传送线圈的激活所产生的电磁场。在对准状态下，无线充电舱通过蓝牙链路向游戏装置(篮球)发送消息，要求游戏装置确认其当前检测到电磁场，当接近传感器检测到游戏装置时，无线充电舱开启了该电磁场。
舱还可以查询游戏装置的充电接收电路上现有的电压(或电流)水平。传感器对准越好，该线路上的电压就越高。例如，15V的测量值意味着游戏装置完美对准。在8V左右的时候，篮球会错位到这样的点，在该点处它将无法有效充电，并因此需要更长的时间来充电。低于4V意味着对准非常差，以至于电池电量不会有任何净增加，因为球会用完无线充电舱提供的所有额外电量，以刚刚能够维持其与无线充电舱的连接。因此，对于游戏装置的对准和更高效充电而言的"甜蜜点"可能是8V到5V之间的任何值。如果游戏装置响应于查询告知无线充电舱：对准低于指定的阈值，则充电控制程序可以构造成激活LED以使其照亮、变色或以某速率或某模式闪光，从而指示使用者需要通过稍微旋转或调整球在接受器上的取向来将球重新对准。优选的是，LED控制器构造成使LED随着对准质量的增加而增加闪光速率，并在达到可接受的对准位置时进行稳定(不闪光)照亮。如果使用者在指定的秒数内(例如，约15秒)不能纠正对准问题，则认为是"对准失败"事件，这导致无线充电舱从对准状态1220转变为图12中的对准错误状态1225。
在对准错误状态1225下，通过改变表中的字段来指示具有对准问题的球现在被认为是"无效的"，无线充电舱将该球列入邻近装置状态表中的"黑名单"。这防止先前连接的球在进入对准错误和异物禁用状态后被重新连接至少30秒。然后舱试图用第二最强的RSSI连接到游戏装置。如果成功，则会发生"应连接"事件，并且系统转变回到图12的对准状态1220。如果在无线充电舱处于对准错误状态1225或异物禁用状态1230时，错位的球被从接受器移除，则会发生"球被移除"事件，这导致无线充电舱断开蓝牙连接，停用电磁充电场，并转变回到图12中的闲置状态1210以等待另一接近警示。
如果本发明的无线充电舱处于对准状态，并且游戏装置响应于查询，通过蓝牙连接告知无线充电舱：游戏装置上的电池具有0％电量，则发生0％电量事件，这导致无线充电舱从对准状态转变到图12中的0％充电延迟状态1235，它将停留在此状态下直到游戏装置上的电池包含至少1％的电量，这将导致无线充电舱转变到图12中描绘的验证关断状态1240和验证启用状态。在这两种状态中，无线充电舱运行两个快速测试，以确认由无线充电舱建立的蓝牙连接和由激活无线充电舱上的充电传送线圈所产生的电磁场事实上被同一游戏装置接收和检测到。在其他实施方式中，也可以让充电线圈以预先指定的或随机的模式关闭和开启，然后确保相同的模式被接收线圈接收并报告。这进一步增加了充电舱的置信度，即它已经连接到放置在其充电线圈上的球。
这是通过首先关闭无线充电舱上的充电传送线圈并通过蓝牙链路询问蓝牙连接的游戏装置是否已经注意到电磁场刚刚被关闭来实现的。如果游戏装置确认不再检测到电磁场，则无线充电舱进入验证重新启用状态1245，在该状态下重新开启电磁场，并通过蓝牙链路询问游戏装置是否检测到电磁场已经恢复的事实。如果这两项测试都成功，则系统"知道"无线充电舱通过蓝牙链路与由该无线充电舱正在进行再充电的同一游戏装置进行通信。换句话说，如果这两项测试都成功了，则无线充电舱就不可能在通过蓝牙链路与一个游戏装置进行通信的同时，用电磁场给不同的游戏装置充电。这也有助于减少游戏装置过量充电从而产生火灾或其他安全危险的可能性。如果其中任何一项测试失败，则会发生失败事件，从而再次使无线充电舱回图12的检测到未知物体状态1215。但如果两个测试都成功，则充电舱转变到图12中的充电状态1250。
无线充电舱的充电控制程序将保持在充电状态1250，直到游戏装置中的电池100％充电(这是一个100％充电的事件，它使系统转变到图12中的充电完成状态1225)，或者直到篮球由于球在接受器上的移动而错位(这构成了"由于移动而未对准"的事件，并使充电控制程序转变回图12的对准状态1220)。
当进入充电完成状态1255时，充电控制程序将关闭充电传送线圈，从而消除电磁场，终止对篮球的可充电电池的充电操作。无线充电舱将一直处于充电完成状态，直到电池上的电量下降到98％，从而使充电控制程序进入充电完成再充电状态1260，或者直到从接受器上移除球，或球的RSSI下降到指定的RSSI阈值以下。如果发生98％充电事件，并且系统在球从接受器上被移除或RSSI下降到RSSI阈值以下之前进入充电完成再充电状态1260，则无线充电舱中的充电控制程序将重新激活无线充电舱中的充电传送电路，以重新建立电磁场，从而直至电池再次达到100％的充电量而使电池自动结束。在其它实施方式中，充电线圈可以持续开启，以确保球始终处于100％的充电容量。
用于使用接近传感器自动检测接受器上的物体的算法
通常，考虑到由制造过程中的限制和些许的缺陷造成的不完美或不准确的接近读数，以及随着时间的推移由正常使用造成的不完美(例如由红外传感器上的保护透镜盖由于随着时间的推移收集灰尘和其他颗粒因此不完全透明而造成的不完美)的接近读数，接近传感器需要使用偏移量。通过周期性地重新校准接近传感器的偏移量，接近传感器读数的轻微差异和不准确可以被大大地修正或消除，以提高接近传感器读数的准确性并延长接近传感器的使用寿命。通常，重新校准的接近传感器的偏移量存储在无线充电舱的印刷电路板上的存储器中，并在必要时进行检索，并由系统使用，以确定无线充电舱的接受器上是否存在物体。
图14示出了流程图，该流程图以示例的方式说明了可由充电控制程序(例如图8中的充电控制程序818)执行的以自动确定诸如具有可充电电池的篮球之类物体是否位于无线充电舱的接受器的顶部上，并自动确定是否需要重新校准接近传感器偏移量。图15示出了流程图，该流程图以示的方式说明了在本发明的某些实施方式中可用于自动重新校准接近传感器偏移量的算法的步骤。通常，所有步骤将由在应用程序控制下操作的微处理器单元MCU执行，应用程序包括布置成使MCU激活接近传感器以采集样本并处理与这些样本相关联的数据的程序指令。
一般来说，图14和图15所示的两个算法的操作如下。由图14所示的流程图说明的算法示出了本发明的无线充电舱如何使用接近传感器来确定在接近传感器的视野范围内的接受器上是否存在物体(例如篮球)。在必要时，可在图14中的流程图的步骤1480中调用由图15所示的流程图说明的算法，以自动重新校准接近传感器偏移量。注意，在优选实施方式中，用于确定球是否存在的"球存在"阈值与用于检测球是否不存在的"球不存在"阈值不同。这是为了避免根据接近传感器读数的微小差异在这一秒球存在的结论与下一秒球不存在的结论之间快速切换。例如，在一个实施方式中，系统使用300的球存在阈值(实际上是3.75lux，因为传感器以0.0125lux为单位采集读数)和240的球不存在阈值(考虑到0.0125单位倍数，实际上是240lux)。两个阈值之间的60点差值避免了系统在确定球存在和球不存在之间快速来回切换的情况。当然，这些阈值可以根据所使用的接近传感器的不同而变更很大。
如图14中所示，物体检测算法从步骤1405开始，从无线充电舱的存储器中读取当前的接近传感器校准偏移量Co。如果存储器中没有存储校准偏移量，则校准偏移量被初始设定为零(未在流程图中示出)。接下来，无线充电舱中的在应用程序的控制下操作的MCU使接近传感器采集样本读数X。参见图14中的步骤1410。然后，在步骤1415，通过从样本读数X减去校准偏移量来计算校准的样本读数Xc。在步骤1420中，将校准的样本读数Xc存储在构造成存储最后128个样本读数X1至X128的环形缓冲区中。
在步骤1425中，系统确定校准样本Xc是否大于指定的预定球预设阈值，并且球不存在标志已被设定为"TRUE"。如果这两个声明为真，则在步骤1430中，用于计量样本读数高于阈值的次数的“超过阈值”("ABOVE THRESHOLD")计数器以1递增。接着，在步骤1435中，程序将"ABOVE THRESHOLD"计数器的值与100对比(或其他一些选定的值，取决于程序员的选择)，以确定接近传感器的采样值是否最后连续100次超过了球存在阈值。如果答案为"是"，则认为确认发生了"BALL PRESENT"事件(即，确认球存在于接受器上)。因此，球存在标志被设定为"TRUE"(步骤1440)，并且"ABOVE THRESHOLD"计数器被复位为零(步骤1445)。然后，系统中的其他例程(例如图12的流程图所表示的例程)可以使用球存在标志，以确定无线充电舱如何对在接受器上检测到球的事实做出反应。另一方面，如果在步骤1435中确定接近传感器的采样值没有在最后100次中连续超过球存在阈值，则处理在步骤1450处继续、在该步骤中，程序检查校准样本Xc是否小于“球不存在”("BALL NOT PRESENT")阈值。
值得注意的是，"BALL PRESENT"阈值和"BALL NOT PRESENT"阈值不一定相同。在优选的实施方式中，在这两个阈值之间存在差值，以避免系统由于接近传感器读数中的微小波动而在确定球存在和球不存在之间快速来回切换的情况。如果校准的样本小于"BALLNOT PRESENT"阈值，则处理在步骤1455和1460处继续，在这两个步骤中，程序确定了校准的样本Xc在最后100次中是否连续低于"BALL NOT PRESENT"阈值，如果是，则在步骤1465中将"BALL PRESENT FLAG"设定为“假”("FALSE")。在进行至步骤1475之前，程序会重置“阈值以下”("BELOW THRESHOLD")计数器(在步骤1470)。
此时，不管校准样本Xc高于或低于两个阈值之一的次数是多少。在步骤1475，系统确定是否建议重新校准接近传感器偏移量。在本发明的优选实施方式中，存在许多状况可以导致对接近传感器偏移的重新校准。这些状况可以分类为非强制重新校准触发器和强制重新校准触发器。
非强制重新校准触发器
例如，如果最近环形缓冲区中的最近样本之和小于指定的负重新校准阈值(例如，-6400)，则可能触发接近传感器偏移量的非强制重新校准。这表明无线充电舱以前曾在有球存在时对传感器进行过重新校准，而现在球已经被移除，从而产生了很大的负和。
当接近传感器不再检测到球的存在并且无线充电舱也不在对准状态中时，也可能触发接近传感器偏移量的非强制重新校准(在对准过程中，球可以被拾起并移动/旋转，所以在这段时间内，最好不要尝试重新校准接近传感器的偏移量)。
强制校准触发器
例如，如果无线充电舱断开与完全充电的球的蓝牙通信信道，但由图14的流程图表示的物体检测算法仍然得出球存在的结论，则可触发接近传感器偏移量的强制重新校准。这强烈地表明，接近传感器偏移量需要重新校准，因为球很可能已经被从充电器移除。图16A示出了示例性流程图，该流程图以示例的方式说明了在本发明的一些实施方式中，当无线充电舱和游戏装置之间的数据通信信道丢失时，可用于设定强制校准标志的算法的步骤。
例如，如果最近充电的球的RSSI下降到移除阈值以下(例如-70dB)，但物体检测算法仍然认为球存在，则可能触发接近传感器偏移量的强制重新校准。这强烈表明，需要重新校准关于无线充电舱的接近传感器偏移量，因为非常低的RSSI值暗示球很可能被移除并远离充电器，而接近传感器读数还是表示球仍然存在。图16B示出了示例性流程图，该流程图以示例的方式说明了在本发明的一些实施方式中，当数据通信链路Ll完好，但游戏装置的RSSI下降到低于RSSl阈值时，可用于设定强制校准标志的算法的步骤。
再次回到图14的步骤1475，无线充电舱确定是否调用重新校准例程，并让重新校准例程确定重新校准接近传感器偏移量是否必要。这通过首先计算由图14的流程图的步骤1420填充的环形缓冲区中的所有最后128个校准样本的总和来实现。然后将结果与预定义的重新校准阈值(例如-6400)进行比较。如果有限系列的128个校准样本的总和小于预定义的重新校准阈值(例如-6400)，或者如果强制重新校准标志设定为"TRUE"，则本发明的无线充电舱将如图14的步骤1480中所示，调用图15中所示的流程图所说明的重新校准子例程。但如果总和不小于预定义的重新校准阈值，则算法的处理返回到步骤1405，而不调用图15所示流程图所表示的重新校准子例程。
图15中所示的重新校准子例程有单一的输入(即，强制重新校准标志)，其确定执行该算法的程序是否应该考虑最近的样本数据有多稳定。如果最近的样本数据不稳定，那么很可能是球在舱的接受器中移动并且可能仍然存在。在球仍然存在于充电器上的情况下尝试重新校准接近传感器的偏移量通常不是一个好主意。如图15中所示，为了重新校准偏移量，执行图15的算法的程序首先计算最后128个校准样本的平均值(步骤1505)。然后，在步骤1510中，该例程确定平均值是大于20lux还是小于负20lux。如果不大于20或不小于负20，则该例程停止执行并返回到图14中所示的主程序，而不计算新的接近传感器偏移量。但如果平均值大于20或小于负20，则该例程将计算最后128个校准样本值的平均值的平方误差的和(步骤1515)。如果平方误差之和小于预定义的重新校准阈值，或强制重新校准标志设定为"TRUE"，则执行该例程的程序通过将最后128个校准样本的平均值Xm加到旧的校准偏移量Co上来计算新的校准偏移量，用新的校准偏移量覆盖存储器中的旧校准偏移量，重置计数器和标志，然后返回到图14所示的算法的步骤1405。参见图15的步骤1525、1530和1535。
虽然已经在上面以一定程度的特殊性公开了本发明的示例性实施方式、用途和优点，但对本领域中的那些技术人员来说显而易见的是，在考虑到如本文中公开的本说明书和本发明的实践的基础上，可以在不脱离理应仅由所附权利要求及其同等物限定的本发明的精神或范围的情况下进行改变和变型。

Claims (20)

1.一种用于对游戏装置中的可充电电池进行自动充电的无线充电舱，该无线充电舱包括：
a)装置接受器，其构造成保持所述游戏装置；
b)接近传感器，其构造成持续检测物体是在所述接受器上还是在所述接受器附近；
c)存储器，其用于存储充电控制程序、接收到的信号强度阈值(RSST)以及邻近装置状态表；
d)无线充电传送电路；
e)射频收发器；以及
f)微控制器；
g)其中，所述充电控制程序包括程序指令，该程序指令在由所述微控制器执行时将使所述微控制器：
(i)激活所述射频收发器，以连续检测和接收由所述射频收发器的范围内的多个游戏装置所广播的多个广播包，每个广播包均包括通用的唯一识别符(UUID)和媒体访问控制(MAC)地址；
(ii)对于从游戏装置接收到的每个广播包，根据通用的唯一识别符确定是否所述游戏装置被授权进行再充电，计算所述游戏装置的当前接收到的信号强度指示(RSSI)，并将所述游戏装置的媒体访问控制地址和当前接收到的信号强度指示存储在所述邻近装置状态表中；
(iii)响应于所述接近传感器检测到有物体在所述接受器上或附近，基于关于最靠近的游戏装置的记录在所述邻近装置状态表中的所述当前接收到的信号强度指示，自动识别所述最靠近的游戏装置；
(iv)激活所述射频收发器，以使用关于所述最靠近的游戏装置的记录在所述邻近装置状态表中的所述媒体访问控制地址建立与所述最靠近的游戏装置的一对一射频数据通信链路；
(v)激活所述无线充电传送电路，以在与所述接受器相邻的区域中产生电磁场；
(vi)通过所述一对一射频通信链路接收由所述最靠近的游戏装置传送的充电确认消息，所述充电确认消息指示所述最靠近的游戏装置正在检测所述电磁场；以及
(vii)停用所述无线充电传送电路，
(viii)通过所述一对一射频通信链路向所述最靠近的游戏装置发送用于所述最靠近的游戏装置的请求，以传送停用验证消息，所述停用验证消息指示所述最靠近的游戏装置检测到所述电磁场的停用，以及
(ix)如果在所述无线充电传送电路停用后，通过所述一对一射频数据通信链路从所述最靠近的游戏装置接收到所述停用验证消息，则重新激活所述无线充电传送电路；
h)由此所述无线充电传送电路的重新激活产生的电磁场激励所述最靠近的游戏装置中的相应的无线充电接收电路，以开始对所述最靠近的游戏装置中的所述可充电电池进行再充电。
2.根据权利要求1所述的无线充电舱，还包括：
a)存储在所述存储器中的接收到的信号强度阈值(RSST)；和
b)其中，所述充电控制程序中的所述程序指令将不允许所述微控制器和所述射频收发器与最靠近的游戏装置建立所述一对一射频数据通信链路，除非所述最靠近的游戏装置的所述当前接收到的信号强度指示(RSSI)达到或超过所述存储器中的接收到的信号强度阈值(RSST)。
3.根据权利要求1所述的无线充电舱，还包括：
a)存储在所述存储器中的接收到的信号强度阈值(RSST)；和
b)其中，所述充电控制程序中的所述程序指令将不允许所述微控制器激活所述无线充电传送电路以开始对所述最靠近的游戏装置中的所述可充电电池进行再充电，除非所述最靠近的游戏装置的所述当前接收到的信号强度指示(RSSI)达到或超过所述存储器中的所述接收到的信号强度阈值(RSST)。
4.根据权利要求1所述的无线充电舱，其中，所述充电控制程序还包括构造成使所述微控制器进行以下操作的程序指令：
a)通过所述一对一射频通信链路接收由所述最靠近的游戏装置传送的对准状态消息，所述对准状态消息指示所述无线充电传送电路与所述最靠近的游戏装置的所述无线充电接收电路之间的对准的测量；
b)从所述存储器中检索对准阈值；以及
c)如果通过所述一对一射频数据通信链路从所述游戏装置接收到的所述对准的测量没有达到或没有超过所述对准阈值，则停用所述无线充电传送电路。
5.根据权利要求1所述的无线充电舱，其中，所述充电控制程序还包括构造成使所述微控制器进行以下操作的程序指令：
a)通过所述一对一射频通信链路接收由所述最靠近的游戏装置传送的电池充满确认消息，所述电池充满确认消息指示所述最靠近的游戏装置的所述可充电电池中的充电电量处于100％的充电容量；以及
b)如果通过所述一对一射频数据通信链路接收到来自所述最靠近的游戏装置的所述电池充满确认消息，则停用所述无线充电传送电路。
6.一种用于对游戏装置中的可充电电池进行自动充电的无线充电舱，包括：
a)装置接受器，其构造成保持所述游戏装置；
b)接近传感器，其构造成持续检测物体是在所述接受器上还是在所述接受器附近；
c)存储器，其用于存储充电控制程序、接收到的信号强度阈值(RSST)以及邻近装置状态表；
d)无线充电传送电路；
e)射频收发器；
f)微控制器；
g)所述接受器的上表面上的凹部，所述凹部构造成在最靠近的游戏装置位于所述接受器上时，接收并支撑所述最靠近的游戏装置上的半球形的底表面；
h)位于所述接受器的所述上表面下方的印刷电路板，所述印刷电路板具有足够大小和形状的孔，以使所述接受器的所述上表面上的所述凹部的至少一部分延伸穿过所述印刷电路板中的所述孔；
i)位于所述印刷电路板上且围绕所述印刷电路板中的所述孔的圆周的充电传送线圈，所述充电传送线圈与所述无线充电舱中的所述无线充电传送电路连接；
j)其中，所述接受器上的所述凹部、所述印刷电路板中的所述孔和所述印刷电路板上的充电传送线圈布置成允许所述最靠近的游戏装置的至少一部分安置在所述印刷电路板中的所述孔的平面之下，从而减少所述充电传送线圈和位于所述最靠近的游戏装置中的充电接收线圈之间的距离；以及
其中，所述充电控制程序包括程序指令，该程序指令在由所述微控制器执行时将使所述微控制器：
(i)激活所述射频收发器，以连续检测和接收由所述射频收发器的范围内的多个游戏装置所广播的多个广播包，每个广播包均包括通用的唯一识别符(UUID)和媒体访问控制(MAC)地址；
(ii)对于从游戏装置接收到的每个广播包，根据通用的唯一识别符确定所述游戏装置被授权进行再充电，计算所述游戏装置的当前接收到的信号强度指示(RSSI)，并将所述游戏装置的媒体访问控制地址和当前接收到的信号强度指示(RSSI)存储在所述邻近装置状态表中；
(iii)响应于所述接近传感器检测到有物体在所述接受器上或附近，基于关于最靠近的游戏装置的记录在所述邻近装置状态表中的所述当前接收到的信号强度指示(RSSI)，自动识别所述最靠近的游戏装置；
(iv)激活所述射频收发器，以使用关于所述最靠近的游戏装置的记录在所述邻近装置状态表中的所述媒体访问控制地址建立与所述最靠近的游戏装置的一对一射频数据通信链路；以及
(v)激活所述无线充电传送电路，以在与所述接受器相邻的区域中产生电磁场；
k)由此所述电磁场激励所述最靠近的游戏装置中的相应的无线充电接收电路，以开始对所述最靠近的游戏装置中的所述可充电电池进行再充电。
7.根据权利要求6所述的无线充电舱，其中，所述充电控制程序还包括构造成使所述微控制器进行以下操作的程序指令：
(a)以预先指定的或随机的模式停用和重新激活充电线圈；
(b)如果微控制器没有经由所述一对一射频通信链路接收到来自所述最靠近的游戏装置的、指示所述最靠近的游戏装置检测到电磁场在所述预先指定的或随机的模式中被停用和重新激活的验证消息，则停用所述充电线圈。
8.根据权利要求6所述的无线充电舱，还包括：
(a)存储在所述存储器中的接近传感器偏移量；
(b)所述充电控制程序还包括程序指令，该程序指令被配置为使得所述微控制器(i)周期性地检查由所述接近传感器生成的样品值，(ii)周期性地检查用于所述最靠近的游戏装置的当前接收到的信号强度指示，以及(iii)如果在所述最靠近的游戏装置的所述当前接收到的信号强度指示(RSSI)没有达到或超过所述接收到的信号强度阈值(RSST)时，所述接近传感器的样品值指示所述最靠近的游戏装置位于所述接受器上或者附近，则自动重新校准所述接近传感器偏移量。
9.一种用于游戏装置(GD-1)的无线充电舱，该游戏装置(GD-1)具有可充电电池(RBT)、第一微控制器单元(MCU-1)、第一射频收发器(RFT-1)和与所述可充电电池(RBT)电联接的无线充电接收电路(WCRC-1)，从而激励所述无线充电接收电路(RC-1)将增加存储在所述可充电电池(RBT)中的电荷(V)，所述无线充电舱包括：
a)存储器；
b)存储在所述存储器中的接收到的信号强度阈值(RSST)；
c)构造成保持所述游戏装置(GD-1)的装置接受器(R1)；
d)无线充电传送电路(WCTC-1)，其连接至所述装置接受器(Rl)，产生电磁场(EF-l)，在所述无线充电接收电路(WCRC-1)在所述电磁场(EF-1)的范围内的情况下，如果所述无线充电传送电路(WCTC-1)被激活，则所述电磁场(EF-l)将激励所述无线充电接收电路(WCRC-1)；
e)第二射频收发器(RFT-2)，其构造成：(A)建立第一数据通信链路(L1)，以用于与所述游戏装置(GD-1)上的第一射频收发器(RFT-1)交换消息；以及(B)通过所述第一数据通信链路(L1)接收由所述游戏装置(GD-1)上的所述第一射频收发器(RFT-1)传送的第一消息(M1)；
f)第二微控制器单元(MCU-2)，其控制所述无线充电传送电路(WCTC-1)的激活和停用；以及
g)所述存储器中的充电控制程序，所述充电控制程序包含程序指令，所述程序指令在由所述第二微控制器单元(MCU-2)执行时，使所述第二微控制器单元(MCU-2)：
(i)向所述第二射频收发器(RFT-2)发送信号，其使所述第二射频收发器(RFT-2)(A)建立第一数据通信链路(L1)以用于与所述游戏装置(GD-1)上的所述第一射频收发器(RFT-1)交换消息，以及(B)通过所述第一数据通信链路(Ll)接收由所述游戏装置(GD-1)上的所述第一射频收发器(RFT-1)传送的第一消息M1；
ii基于所述第一消息(M1)确定用于所述第一数据通信链路(L1)的接收到的信号强度指示(RSSI)；
(iii)将所述接收到的信号强度指示(RSSI)与所述接收到的信号强度阈值(RSST)进行比较；
(iv)当所述接收到的信号强度指示(RSSI)大于或等于所述接收到的信号强度阈值(RSST)时，激活连接到所述装置接受器(R1)的所述无线充电传送电路(WCTC-1)；
(v)停用所述无线充电传送电路(WCTC-1,
(vi)通过所述第一数据通信链路(L-l)向所述游戏装置(GD-1)发送用于所述游戏装置(GD-1)的请求，以传送停用验证消息，所述停用验证消息指示所述游戏装置(GD-1)检测到所述电磁场(EF-1)正在被停用，以及
(vii)如果在所述无线充电传送电路(WCTC-1)被停用后，通过所述第一数据通信链路(L-l)从所述游戏装置(GD-1)接收到所述停用验证消息，则重新激活所述无线充电传送电路(WCTC-1)；
h)由此通过重新激活所述无线充电传送电路(WCTC-1)而产生的所述电磁场(EF-1)激励所述无线充电接收电路(WCRC-1)，从而增加连接到所述游戏装置(GD-1)的所述可充电电池(RBT)中存储的电荷(V)。
10.根据权利要求9所述的无线充电舱，其中，所述充电控制程序还包括程序指令，所述程序指令在由所述无线充电舱上的所述第二微控制器单元(MCU-2)执行时，防止在所述第二微控制器单元(MCU-2)确定关于所述第一数据通信链路(Ll)的所述接收到的信号强度指示(RSSI)小于所述接收到的信号强度阈值(RSST)时激活连接至所述接受器(R1)的所述无线充电传送电路(WCTC-1)。
11.根据权利要求9所述的无线充电舱，其中：
a)所述无线充电舱上的所述存储器存储授权装置识别符；
b)由所述第二射频收发器(RFT-2)接收的所述第一消息(Ml)还包括所述游戏装置(GD-1)的唯一使用者识别符(UUID)；以及
c)所述充电控制程序还包括程序指令，该程序指令在由所述无线充电舱上的所述第二微控制器单元(MCU-2)执行时，使所述第二微控制器单元(MCU-2)(i)将所述唯一使用者识别符(UUID)与所述授权装置识别符进行比较，以及(ii)只有在所述唯一使用者识别符(UUID)与所述授权装置识别符相匹配时才激活连接到所述接受器(Rl)的所述无线充电传送电路(WCTC-1)。
12.根据权利要求9所述的无线充电舱，其中：
a)所述第二射频收发器(RFT-2)接收由所述第一射频收发器(RFT-1)通过所述第一数据通信链路(Ll)传送的充电结束消息并将该充电结束消息存储在所述存储器中；以及
b)所述充电控制程序还包括程序指令，该程序指令在由所述无线充电舱上的所述第二微控制器单元(MCU-2)执行时将使所述第二微控制器单元(MCU-2)响应于接收到所述充电结束消息来停用连接到所述接受器(R1)的所述无线充电传送电路(WCTC-1)；
c)由此，所述第二微控制器单元(MCU-2)使所述无线充电传送电路(WCTC-1)的停用移除了激励所述无线充电接收电路的所述电磁场，从而停止增加存储在与所述游戏装置(GD-1)连接的所述可充电电池(RBT)中的所述电荷(V)。
13.根据权利要求9所述的无线充电舱，其中：
a)所述第二射频收发器(RFT-2)构造成通过所述第一数据通信链路(Ll)周期性地接收由所述第一射频收发器(RFT-1)传送的充电状态指示；以及
b)所述充电控制程序还包括程序指令，该程序指令在由所述无线充电舱上的所述第二微控制器单元(MCU-2)执行时将使所述第二微控制器单元(MCU-2)(ii)在第二无线充电电路被激活时监测周期性地接收到的充电状态指示，以及(ii)在周期性地接收到的充电状态指示表明连接到所述游戏装置(GD-1)的所述可充电电池(RBT)没有充电时，停用连接到所述接受器的所述第二无线充电电路；
c)由此，所述无线充电传送电路(WCTC-1)的停用消除了由所述无线充电传送电路(WCTC-1)产生的电磁场(EF-l)，并停止增加连接至所述游戏装置(GD-1)的所述可充电电池(RBT)中存储的所述电荷(V)。
14.根据权利要求9所述的无线充电舱，其中：
a)所述第二射频收发器(RFT-2)还构造成通过所述第一数据通信链路(L1)接收由所述游戏装置(GD-1)上的所述第一射频收发器(RFT-1)传送的第二消息(M2)；以及
b)所述充电控制程序还包括程序指令，该程序指令在由所述无线充电舱上的所述第二微控制器单元执行时将使所述第二微控制器单元(MCU-2)：
(i)根据从所述游戏装置(GD-1)接收的所述第二消息(M2)，计算更新的接收到的信号强度指示(URSSI)；
(ii)将所述更新的接收到的信号强度指示(URSSI)与所述接收到的信号强度阈值(RSST)进行比较；并且
(iii)当所述更新的接收到的信号强度指示(URSSI)小于所述接收到的信号强度阈值(RSST)时，停用与所述接受器(Rl)连接的所述无线充电传送电路(WCTC-1)；
c)由此，所述无线充电传送电路(WCTC-1)的停用消除了由所述无线充电传送电路(WCTC-1)产生的所述电磁场(EF-1)，并停止增加存储在与所述游戏装置(GD-1)连接的所述可充电电池(RBT)中的电荷(V)。
15.一种用于两个或多个游戏装置的无线充电舱架，所述两个或多个游戏装置的每一个具有可充电电池(RBT)、装置微控制器单元(DMCU)、装置射频收发器(DRFT)和无线充电接收电路(WCRC)，所述无线充电接收电路(WCRC)电联接至所述可充电电池(RBT)，从而激励所述无线充电接收电路(WCRC)将增加存储在所述可充电电池(RBT)中的电荷(V)，所述无线充电舱架包括：
a)第一无线充电舱，其包括第一存储器、存储在所述第一存储器中的第一接收到的信号强度阈值(RSST-1)以及第一接受器(R1)，该第一接受器(R1)构造成保持第一游戏装置(GD-1)；
b)第一无线充电传送电路(WCTC-1)，其连接至第一接受器(Rl)，其产生第一电磁场(EF-l)，在所述第一游戏装置(GD-1)的所述第一无线充电接收电路(WCRC-1)在所述第一电磁场(EF-1)的范围内的情况下，如果所述第一无线充电传送电路(WCTC-1)被激活，则所述第一电磁场(EF-l)将激励所述第一游戏装置(GD-1)的第一无线充电接收电路(WCRC-1)；
c)连接至所述第一无线充电舱的第一射频收发器(RFT-1)，其构造成：(A)建立第一数据通信链路(L1)，以用于与所述第一游戏装置(GD-1)上的第一装置射频收发器(DRFT-1)交换消息；以及(B)通过所述第一数据通信链路(L1)接收由所述第一游戏装置(GD-1)传送的第一消息M1；
d)第一微控制器单元(MCU-1)，其控制所述第一接受器(R1)的所述第一无线充电传送电路(WCTC-1)的激活和停用；
e)第二无线充电舱，其包括第二存储器、存储在所述第二存储器中的第二接收到的信号强度阈值(RSST-2)、第二球接受器(R2)，该第二球接受器(R2)构造成保持第二游戏装置(GD-2)；
f)第二无线充电传送电路(WCTC-2)，其连接至所述第二球接受器(R2)，其产生第二电磁场(EF-2)，在所述第二游戏装置(GD-2)的所述第二无线充电接收电路(WCRC-2)在所述第二电磁场(EF-2)的范围内的情况下，如果所述第二无线充电传送电路(WCTC-2)被激活，则所述第二电磁场(EF-2)将激励所述第二游戏装置(GD-2)的第二无线充电接收电路(WCRC-2)；
g)连接至所述第二无线充电舱的第二射频收发器(RFT-2)，其构造成：(A)建立第二数据通信链路(L2)，以用于与所述第二游戏装置(GD-2)上的第二装置射频收发器(DRFT-2)交换消息；以及(B)通过所述第二数据通信链路(L2)接收由所述第二游戏装置(GD-2)传送的第二消息(M2)；
h)第二微控制器单元(MCU-2)，其控制连接到所述第二球接受器(R2)的所述第二无线充电传送电路(WCTC-2)的激活和停用；
i)所述第一存储器中的第一充电控制程序，所述第一充电控制程序包括程序指令，所述程序指令在由所述第一微控制器单元(MCU-1)单元执行时，使所述第一微控制器单元(MCU-1)：
(i)基于所述第一消息(M1)确定所述第一数据通信链路(L1)的第一接收到的信号强度指示(RSSI-1)；
(ii)将所述第一接收到的信号强度指示(RSSI-1)与所述第一接收到的信号强度阈值(RSST-1)进行比较；以及
(iii)当所述第一接收到的信号强度指示(RSSI-1)大于或等于所述第一接收到的信号强度阈值(RSST-1)时，激活连接到所述第一接受器(R1)的所述第一无线充电传送电路(WCTC-1)；
j)所述第二存储器中的第二充电控制程序，所述第二充电控制程序包括程序指令，所述程序指令在由所述第二微控制器单元(MCU-2)单元或所述第二微控制器单元(MCU-2)执行时，使所述第二微控制器单元(MCU-2)：
(i)基于所述第二消息(M2)确定所述第二数据通信链路(L2)的第二接收到的信号强度指示(RSSI-2)；
(ii)将所述第二接收到的信号强度指示(RSSI-2)与所述第二接收到的信号强度阈值(RSST-2)进行比较；以及
(iii)当所述第二接收到的信号强度指示(RSSI-2)大于或等于所述第二接收到的信号强度阈值(RSST-2)时，激活连接到所述第二球接受器(R2)的所述第二无线充电传送电路(WCTC-2)；
k)停用所述第一无线充电传送电路(WCTC-1)；
(l)通过所述第一数据通信链路(L-1)向所述第一游戏装置(GD-1)发送用于所述第一游戏装置(GD-1)的第一请求，以传送第一停用验证消息，所述第一停用验证消息指示所述第一游戏装置(GD-1)检测到所述第一电磁场(EF-1)正在被停用；
l)停用所述第二无线充电传送电路(WCTC-2)；
(m)通过所述第二数据通信链路(L-2)向所述第二游戏装置(GD-2)发送用于所述第二游戏装置(GD-2)的第二请求，以传送第二停用验证消息，所述第二停用验证消息指示所述第二游戏装置(GD-2)检测到所述第二电磁场(EF-2)正在被停用；
n)如果在所述第一无线充电传送电路(WCTC-1)被停用后，通过所述第一数据通信链路(L-1)从所述第一游戏装置(GD-1)接收到所述第一停用验证消息，则重新激活所述第一无线充电传送电路(WCTC-1)；
o)如果在所述第二无线充电传送电路(WCTC-2)被停用后，通过所述第二数据通信链路(L-2)从所述第二游戏装置(GD-2)接收到所述第二停用验证消息，则重新激活所述第二无线充电传送电路(WCTC-2)；
p)由此
(i)由所述第一无线充电舱的所述第一无线充电传送电路(WCTC-1)产生的所述第一电磁场(EF-1)激励所述游戏装置(GD-1)的所述第一无线充电接收电路(WCRC-1)，从而增加连接到所述第一游戏装置(GD-1)的第一可充电电池(RBT-1)中存储的电荷(V1)；以及
(ii)由所述第二无线充电舱的所述第二无线充电传送电路(WCTC-2)产生的所述第二电磁场(EF-2)激励所述第二游戏装置(GD-2)的所述第二无线充电接收电路(WCRC-2)，从而增加连接到所述第二游戏装置(GD-2)的第二可充电电池(RBT-2)中存储的电荷(V2)。
16.根据权利要求15所述的无线充电舱架，其中，所述第一接收到的信号强度阈值(RSST-1)和所述第二接收到的信号强度阈值(RSST-2)的值相等。
17.根据权利要求15所述的无线充电舱架，其中：
a)在所述第二游戏装置(GD-2)的所述第二无线充电接收电路(WCRC-2)在所述第一电磁场(EF-1)的范围内的情况下，如果所述第一无线充电传送电路(WCTC-1)被激活，则所述第一电磁场(EF-1)将激励所述第二游戏装置(GD-2)的所述第二无线充电接收电路(WCRC-2)；以及
b)在所述第一游戏装置(GD-1)的所述第一无线充电接收电路(WCRC-1)在所述第二电磁场(EF-2)的范围内的情况下，如果所述第二无线充电传送电路(WCTC-2)被激活，则所述第二电磁场(EF-2)将激励所述第一游戏装置(GD-1)的所述第一无线充电接收电路(WCRC-1)。
18.根据权利要求17所述的无线充电舱架，其中，所述第一充电控制程序还包括程序指令，所述程序指令在由所述第一无线充电舱上的所述第一微控制器单元(MCU-1)执行时，防止在所述第一微控制器单元(MCU-1)确定关于所述第一数据通信链路(Ll)的所述第一接收到的信号强度指示(RSSI-1)小于所述第一接收到的信号强度阈值(RSST-1)时激活连接至所述第一接受器(R1)的所述第一无线充电电路(WCTC-1)。
19.根据权利要求17所述的无线充电舱架，其中，所述第二充电控制程序还包括程序指令，所述程序指令在由所述第二无线充电舱上的所述第二微控制器单元(MCU-2)执行时，防止在所述第二微控制器单元(MCU-2)确定关于所述第二数据通信链路(L2)的所述第二接收到的信号强度指示(RSSI-2)小于所述第二接收到的信号强度阈值(RSST-2)时激活连接至所述第二球接受器(R2)的所述第二无线充电传送电路(WCTC-2)。
20.一种用于使用无线充电舱自动为游戏装置中的可充电电池充电的方法，该方法包括：
a)激活所述无线充电舱上的射频收发器，以连续检测和接收由所述射频收发器的范围内的多个游戏装置所广播的多个广播包，每个广播包均包括通用的唯一识别符(UUID)和媒体访问控制(MAC)地址；
b)对于来自游戏装置的每个广播包，根据所述通用的唯一识别符确定所述游戏装置被授权进行再充电，计算所述游戏装置的当前接收到的信号强度指示(RSSI)，
c)将所述游戏装置的媒体访问控制地址和当前接收到的信号强度指示存储在所述无线充电舱的存储器中的邻近装置状态表中；
d)利用所述无线充电舱上的接近传感器检测物体在所述无线充电舱上的接受器上或附近，该接受器构造成保持并支撑所述游戏装置；
e)响应于所述接近传感器对所述物体的所述检测，基于关于最靠近的游戏装置的存储在所述邻近装置状态表中的所述当前接收到的信号强度指示，自动识别所述最靠近的游戏装置；
f)使所述无线充电舱上的射频收发器使用关于所述最靠近的游戏装置的记录在所述邻近装置状态表中的媒体访问控制地址来与所述最靠近的游戏装置建立一对一的射频数据通信链路；
g)激活所述无线充电舱上的无线充电传送电路，以在与所述接受器相邻的区域中产生电磁场；
(h)停用所述无线充电传送；
(i)通过所述一对一射频通信链路向所述最靠近的游戏装置发送用于所述最靠近的游戏装置的请求，以传送停用验证消息，所述停用验证消息指示所述最靠近的游戏装置检测到所述电磁场正在被停用；以及
j)如果在所述无线充电传送电路停用后，通过所述一对一射频数据通信链路从所述最靠近的游戏装置接收到所述停用验证消息，则重新激活所述无线充电传送电路；
(k)由此所述无线充电传送电路的所述重新激活产生的电磁场激励所述最靠近的游戏装置中的相应的无线充电接收电路，以开始对所述最靠近的游戏装置中的所述可充电电池进行再充电。
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