CN112439179B - 用于可穿戴训练计算机的自适应天线装置 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及用于可穿戴训练计算机的自适应天线装置。一种可穿戴训练计算机，包括全球导航卫星系统(GNSS)天线装置，天线装置被配置为提供用于接收GNSS信号的一组天线配置，其中每个天线配置提供不同的射频特性。可穿戴训练计算机还包括测量电路和处理电路，测量电路被配置为测量GNSS天线的性能，处理电路被配置为基于可穿戴训练计算机的用户的至少一个活动类型，从该组天线配置中选择天线配置的子集，并且处理电路还被配置为基于所测量的GNSS天线性能，从天线配置的子集选择用于接收GNSS信号的天线配置。

Description

用于可穿戴训练计算机的自适应天线装置
技术领域
本发明涉及可穿戴训练计算机的领域，特别是可穿戴训练计算机的天线装置。
背景技术
如今全球导航卫星系统(GNSS)被广泛应用于可穿戴训练计算机，以便提供定位、导航和追踪信息。天线是GNSS重要的部件。传统的GNSS天线被布置在设备中对GNSS信号具有良好暴露的位置。在可穿戴训练计算机中，身体运动、训练装置或衣物可以阻碍这种暴露。因此，对于可穿戴训练计算机的GNSS天线，需要一种更复杂的解决方案，以改善在GNSS天线的不同使用情况中的性能。
发明内容
本发明由独立权利要求的主题定义。
实施例在从属权利要求中定义。
在本说明书中描述的、不属于独立权利要求范围的实施例和特征(如果有的话)应当被解释为对于理解本发明的各种实施例有用的示例。
附图说明
在下文中将参考附图，借助优选的实施例更详细地描述本发明，其中
图1图示了根据本发明的实施例的具有GNSS的可穿戴训练计算机；
图2图示了根据本发明的实施例的GNSS天线的接线图；
图3图示了根据本发明的实施例的RF接触点；
图4图示了根据本发明的实施例的天线配置的子集的选择；
图5图示了根据本发明的实施例的在体育活动期间的天线配置的自适应选择的过程；
图6图示了根据本发明的实施例的天线配置的运动和相关联的适配；以及
图7图示了图2的实施例。
具体实施方式
以下实施例是示例性的。尽管本说明书在本文的一些位置可能引用了“一(an)”、“一个(one)”或“一些(some)”(多个)实施例，但是这不一定意味着每次引用都指向相同的(多个)实施例，或者特定的特征只适用于单个实施例。不同实施例的单个特征还可以组合来提供其他实施例。
本发明的实施例涉及可穿戴训练计算机，被配置为在用户执行体育运动期间执行测量。可穿戴训练计算机可以是可附接至用户身体的便携式系统。可穿戴训练计算机被配置为，在体育运动期间从用户的表现来测量生理训练数据，并且经由训练计算机的用户接口和/或经由另一装置的用户接口向用户输出训练数据。可穿戴训练计算机还可以包括被配置为附接到物体的装置。这种装置可以包括附接结构，该附接结构被设计和布置为以固定的、集成的或可拆卸的方式容纳训练计算机，并且将训练计算机附接到物体。该附接可以通过条带来实现，条带可以被设计为环绕物体，使得条带附接在物体周围。该条带可以包括位于条带末端的锁定部件，其中锁定部件相互形成对应的部件，诸如扣环和钩扣。锁定部件可以将条带固定在物体周围，这在手表、手腕计算机等领域是很常见的。可穿戴设备的其他形式的附接是同样可能的，例如训练计算机可以集成或附接到服装上(诸如衬衫、演出服或背带)。在其他实施例中，附接结构可以被布置为将装置附接到设备(诸如自行车)。在这种实施例中，例如该装置可以是自行车计算机或者可能被包括在自行车计算机中。
可穿戴训练计算机可以包括全球导航卫星系统(GNSS)为可穿戴训练计算机提供定位、导航和/或追踪能力。使用GNSS的可穿戴训练计算机包括用于与GNSS卫星通信的GNSS天线。在传统的实现方式中(诸如车载导航仪)，GNSS天线被设置在经常暴露于GNSS信号的位置处，并且在这种实现方式中，GNSS天线相对于其附接的物体/车辆保持在相同位置处。与可穿戴训练计算机一起，用户在体育活动期间移动，因此改变了GNSS天线和其附接的物体(即人体)之间的相对位置。因此GNSS天线可以由用户的身体部位、训练设备、训练衣物等遮蔽。因此，需要能够适用于不同使用情况的GNSS天线系统，来改善GNSS天线性能。
根据一方面，提供了一种可穿戴训练计算机，包括：全球导航卫星系统(GNSS)天线装置，被配置为提供用于接收GNSS信号的一组天线配置，其中每个天线配置提供不同的射频特性；测量电路，被配置为测量GNSS天线的性能；以及处理电路，被配置为基于可穿戴训练计算机的用户的至少一个活动类型，从天线配置的组中选择天线配置的一个子集，并且处理电路还被配置为基于所测量的GNSS天线性能，从天线配置的子集中，选择用于接收GNSS信号的天线配置。
参考图2，其中图示了具有GNSS信号接收能力的可穿戴训练计算机。在实施例中，可穿戴训练计算机100包括GNSS接收器204、被配置为对GNSS接收器204提供一组天线配置的天线装置200、测量电路208和处理电路206。GNSS信号可以由GNSS卫星(诸如在图1中图示的卫星102)发射。虽然在图1中图示了一个卫星102，但是具有GNSS能力的可穿戴训练计算机100可以利用多个卫星来在可穿戴训练计算机100的用户的体育活动期间，提供定位、导航和/或追踪信息。
在实施例中，天线装置包括一组备选天线配置，其中该组包括具有不同射频(RF)特性的多种天线配置。每个天线配置可以提供以下RF特性中的一个或多个特性的独特组合：天线增益、(主要)波束方向或轴向比，以及极化或极化隔离。不同的RF特性使得对于可穿戴训练计算机的不同使用情况，找出最优的天线配置成为可能。例如，当可穿戴训练计算机在活动期间被使用时，可穿戴训练计算机相对于用户身体的取向和位置可以变化，从而改变天线性能。具有不同RF特性的多种天线配置使得对于可穿戴训练计算机的不同取向和位置，找出最优的天线配置成为可能。这使得在活动期间，尽管活动的环境不断变化，也能够在可穿戴训练计算机与卫星之间保持最优的连接，。
在实施例中，例如通过调节天线的功率增益、天线的轴向比和/或天线的极化隔离，可以实现天线配置的不同RF特性。在实施例中，可以通过一个或多个固态开关或调谐器、无源射频部件、天线连接点和/或反射器机械地完成该调节。在另一实施例中，例如可以通过GNSS和/或MCU(微控制器)软件，在软件基础上完成调节。在一些情况下，天线配置的RF特性可以被机械地调节以及在软件基础上调节。
图2还图示了根据实施例的天线装置的接线图。该接线图包括GNSS天线200和RF开关202。此外，图示了在天线200与RF开关202之间的三个RF接触点RF1、RF2、RF3，在RF开关202与GNSS接收器204之间的RF输出线，以及在处理电路206与RF开关202之间的第一和第二控制线CTRL1、CTRL2。
参考图3，在实施例中，在可穿戴训练计算机内部的印刷线路板(PWB)300包括三个RF接触点RF1、RF2、RF3。可穿戴训练计算机的结构在图3中被断开的，使得内部的PWB和RF接触点可见。此外，图示了安装PWB的外壳112。在可穿戴训练计算机是手表的实施例中，外壳112可以包括用作GNSS天线200的一部分的表框。
在一些实施例中，存在少于三个或多于三个的RF接触点。
在处理电路206的控制下，根据所期望的GNSS天线的RF特性，RF开关202可以被配置为可互换地将RF接触点耦合到GNSS接收器204、接地或断开状态。RF接触点到GNSS接收器的耦合同样可以称为将RF接触点耦合到天线馈线，这是因为天线馈线通常指将天线与发射器/接收器(在该情况下为GNSS接收器)耦合。在实施例中，使用了三个RF接触点，并且接触点的每个点可以与天线馈线、接地连接，或者该点可以是断开的。因此，通过天线馈线、接地或断开状态形成的三个RF接触点的所有组合都可以被执行，以获得所期望的RF特性。换言之，根据所需的天线性能，三个RF接触点中的任何一个RF接触点都可以具有天线馈线、可以接地或者可以被断开。在一些实施例中，天线馈线可以同时与多个RF接触点连接。断开的RF接触点可以被理解为接触点耦合到末端断开或基本上末端断开的信号线。基本末端断开可以意味着在断开端具有小电容器(例如1pF)或类似的部件，因此有效地在断开端终止RF接触点。
在实施例中，第一RF接触点RF1是断开的，天线馈线在第二RF接触点RF2中，并且第三RF接触点RF3是断开的。
在实施例中，天线馈线在第一RF接触点RF1中，第二RF接触点RF2具有电感(例如4.2nH)并且第三RF接触点RF3是断开的。
利用在GNSS天线的不同位置处的三个接触点，可以建立具有不同RF特性的至少三种不同的天线配置。额外的天线配置可以通过实现额外的接触点和/或通过在处理电路206控制下的开关202将接触点耦合到影响RF特性的各个有源和/或无源RF部件来实现。
参考图1，可穿戴训练计算机包括用于测量GNSS天线性能的测量电路。该测量可以例如是用于定义GNSS天线的性能的连续过程。例如，在进行测量时可能有预先确定的定时。该测量可以周期性地执行(例如每秒一次)。在一些实施例中，该测量不是连续执行的。因此，可以预先确定该测量，使得该测量根据预先设置的标准执行。例如，当可穿戴训练计算机的取向或位置改变时，可以执行该测量，这是因为该改变也可以影响天线性能。如果可穿戴训练计算机相对于用户的身体的取向和/或位置没有变化，那么不需要测量天线性能，前提是所选择的天线配置提供了可接受的GNSS信号质量。性能测量在天线与卫星之间的信号质量上提供数据。由测量电路208提供的测量数据被处理电路206使用，以定义GNSS天线性能是否可被接受，或者是否需要改变天线配置。
活动类型可以指可穿戴式训练计算机的用户正在执行或即将执行的运动类型。使用情况也可以指活动/运动类型，并且也使用情况可以指在特定活动或运动期间的可穿戴训练计算机的取向、位置或移动。可穿戴训练计算机相对于用户身体的取向、位置或移动在不同的活动中可以不同。因此对于一种活动类型最优的天线配置对于另一种活动类型可能无法提供可接受的性能。还可能的是，一些天线配置对于许多活动类型都是可接受的。无论如何，活动类型是在选择GNSS天线配置时的重要信息，因此，在选择GNSS天线配置时处理电路206可以使用活动类型或运动类型。
可穿戴训练计算机提供针对训练计算机的不同使用情况的、具有不同RF特性的一组天线配置。在实施例中，天线配置的组基于活动类型划分子集。因此，天线配置的多个子集可以从天线配置的组形成。每个子集可以针对某些活动类型进行定制。如果天线配置适用于多种活动类型，那么它可以在数个子集中。子集可以包括在体育活动期间从中选择的天线配置中的多种天线配置。子集中的多种天线配置可以不同，并且在不同的子集之间的多种天线配置也可以不同。例如，与训练计算机的较低并且可能地周期性运动(例如跑步)相关联的活动类型，在其子集中具有的天线配置可以比与较高并且不可预测的运动(例如曲棍球)相关联的活动类型的天线配置要少。
图4图示了实施例，其中天线配置的子集是基于活动类型形成的。活动类型1包括天线配置1的子集，并且该子集包括如上所述的三种具有不同RF特性的天线配置。如在图4中图示的，天线配置1的子集包括三种不同的天线配置，但是子集2例如可以包括五种不同的天线配置(在图3中未图示)。此外，例如，天线配置1可以被分配到多个子集。该子集可以在训练计算机的设计和/或测试阶段形成、并且存储在训练计算机的存储器中。
在实施例中，天线配置的选择由处理电路206基于GNSS天线性能测量执行。测量电路208测量GNSS天线性能，并且处理电路基于测量数据，从与当前活动类型相关联的天线配置的子集选择天线配置。因此，天线配置(子集)的预选择是基于活动类型进行的，并且基于实际天线性能(测量)在子集中的天线配置中选择一个天线配置。在实施例中，测量电路测量所选择的子集中的所有天线配置的性能，并且选择最优的配置。在这种实施例中，处理电路可以触发测量阶段，其中处理电路循环通过子集的所有天线配置，以对子集的所有天线配置执行测量。
因为天线配置的选择是基于实际的实时测量完成的，所以天线系统适用于不同的环境。自适应天线系统确保在用户的体育运动期间使用最优的天线配置。
在实施例中，还可以基于活动类型，从另一子集选择天线配置。参考图4，天线配置1的子集是基于活动类型选择的，但是仍然可能选择例如在第二子集中似乎最优的天线配置4。因此，所选择的子集不会限制天线配置的选择。使用情况可以是没有天线配置提供可接受的性能。在这种情况下，处理电路可以选择不在与当前活动类型相关联的子集中的天线配置，并且将测量电路配置为测量新选择的天线配置的性能。在这种方式中，子集在这种特殊情况下不被绑定到处理电路。
在实施例中，除了活动类型，其他特征也可以用于天线配置选择。这种其他特征可以包括从用户接收的、作为输入的用户参数。例如，是否用户参数指示可穿戴训练计算机是在用户的左手还是右手中被使用的，还是在任何其他地方佩戴的，都可以用作天线配置的选择或(多个)子集的选择的输入。在实施例中，可穿戴训练计算机可以自动地识别其被如何穿戴和在哪穿戴(例如，在左手或右手)。在另一实施例中，用户可以向系统馈送可穿戴训练计算机被如何穿戴和使用。用户的手动馈送和自动识别也可以被组合在一起。处理电路可以通过训练计算机的用户接口询问用户以进行确认，例如，训练计算机当前位于右手中。
图5中图示的下一个实施例描述了自适应GNSS天线装置可以如何被应用于可穿戴训练计算机。首先，通过处理电路，基于在块500中的活动类型，将活动类型馈送到系统中、并且选择天线配置的子集。此外，其它参考信息可以被馈送到可能影响子集选择的处理电路中(例如可穿戴式训练计算机的附接位置(左/右手))。如上所述，子集包括可以针对所选择的活动类型最优的天线配置。该活动类型例如可以是跑步，并且该子集包括最适用于跑步的、与可穿戴训练计算机的特定取向、位置和移动相关联的天线配置。因此，在活动类型中馈送时，从较大的天线配置组中预选择某些天线配置。然后，基于由测量电路208进行的天线性能的实际测量，完成在子集内的天线配置的选择。处理电路可以触发在块502中的天线测量，并且因此，测量电路208测量至少当前选择的天线配置的RF特性，并且将所测量的RF特性输出到处理电路206。在块504中，处理电路206在所测量的RF特性的基础上做出决定。该决定可以是是否保持当前天线配置。如果保持当前天线配置，那么该过程可以返回块502，用于另一触发(稍后的)测量。如果当前天线配置被认为是次优的，那么处理电路可以将RF开关202配置为实现子集的新的天线配置。换言之，处理电路206基于由测量电路208提供的天线测量数据选择最优的天线配置。天线性能可以是连续过程，并且因此实时天线性能数据对于处理电路可用，以选择最优的配置。换言之，可穿戴训练计算机的GNSS天线针对在活动期间的训练计算机的不同取向、位置和移动是自适应的。
在实施例中，处理电路被配置为基于GNSS天线性能测量，将所选择的天线配置改变为在块506中所描述的另一天线配置。如果处理电路检测到所选择的配置的天线性能不是最优的，那么从天线配置的子集中选择的天线配置可以被改变为子集的另一配置。因此，天线配置的最初选择可能不是永久的。默认的天线配置可以被预定义为最初天线配置。在另一实施例中，处理电路可以采用机器学习，并且选择被确定以提供最适用于各种条件的天线配置作为初始天线配置(例如在体育活动的先前的时刻中被主要使用的、在子集内的天线配置)。
如上所述，天线配置的子集是基于活动类型选择的，并且天线配置是基于天线性能测量从子集中选择的。因此，在执行测量时，所选择的天线配置的性能在可穿戴训练计算机的取向和位置中是最优的。可穿戴训练计算机的方向和位置可以迅速改变，并且因此，当可穿戴训练计算机的用户改变例如，手的位置时，所选择的配置不再一定是最优的。那么测量电路提供配置不是最优的测量数据，并且处理电路可以选择可以提供更好性能的另一配置。例如可以存在性能的下限，并且如果所测量的天线性能低于该限制，换言之，比设置的限制更差，那么处理电路可以改变天线配置。在子集的所有天线配置的性能都低于限制的情况下，处理电路可以基于测量选择提供最佳性能的天线配置。
在实施例中，处理电路被配置为选择在子集中提供最佳性能的天线配置。因此，即使所选择的天线配置的性能比限制要好，如果认为一些其他配置提供了更好的性能，则仍可能对所选择的天线配置进行更改。
在实施例中，如果天线配置被认为提供更好的性能，那么处理电路可以选择在所选择的子集外部的天线配置。例如，如果处理电路检测到没有所选择的子集的天线配置不能提供最优性能，那么处理电路可以试图从比初始选择的子集更大的一组天线配置中寻找天线配置。在找到适用的天线配置后，处理电路可以将天线配置添加到子集中，从而避免在将来降级性能。
在实施例中，处理电路被配置为在可穿戴训练计算机的用户活动期间改变所选择的天线配置，其中在活动期间使用了多个天线配置。如前文所述，如果所选择的天线配置不足、或者如果找到了提供更好性能的天线配置，则可以基于性能测量改变天线配置。改变也可以在活动期间执行(例如在体育锻炼期间)。通常，可穿戴训练计算机在体育锻炼期间移动。换言之，其取向和位置相对于用户的身体而变化，这可以影响天线配置的性能。第一天线配置在可穿戴训练计算机的第一取向和位置中是最优的，但是很有可能，第一天线配置在第二取向和位置中不再是最优的。因此，因为可穿戴训练计算机的取向和位置被改变，所以在体育锻炼期间，天线配置可以改变多次，以保持天线性能最优。因此，在相同体育锻炼期间可以使用多个天线配置。
参考图6，让我们描述使用可穿戴训练计算机100的实施例。如在图6中图示的，可穿戴训练计算机可以穿戴在右手，并且该可穿戴训练计算机在活动期间可以移动，使得在移动中至少存在两个位置。在第一位置P1，手位于用户的前方，并且在第二位置P2，手位于用户的后方。可穿戴训练计算机相对于用户的身体的取向和位置在多个位置上可能不同。因此，相同天线配置在两个位置中不一定都是最优的，例如，当在GNSS卫星102与在位置P1的天线之间可以存在视线时，用户的身体可能在位置P2，遮挡开天线和GNSS信号。因此，当手的位置改变时，天线位置可以改变。例如，第一天线配置可以用于第一位置P1，并且第二天线配置可以用于第二位置P2。然后，基于性能测量，处理电路可以改变在第一配置与第二配置之间的天线配置，前提是在跑步期间手的移动保持不变。如果做出了额外移动，可以由处理电路采用相同子集的额外天线配置。这是非常简单的示例，并且在实际体育锻炼中将会存在可穿戴训练计算机的多个位置，因此还可以使用多个天线配置。
在实施例中，处理电路被配置为在活动期间，检测在可穿戴训练计算机的移动中的周期性，并且基于该周期性选择天线配置。参考先前的示例和图6，其中在跑步期间，可穿戴训练计算机的移动包括两个不同的位置P1和P2。第一天线配置可以用于第一位置P1，并且第二天线配置可以用于第二位置P2。处理电路可以检测在移动中的周期性，其中位置P1和P2依次重复，并且处理电路可以基于该周期性来选择天线配置。因此，处理电路可以基于所检测的可重复性，提前定义所使用的天线配置。例如，在位置P1使用了第一天线配置，并且当处理电路检测到天线性能变弱时，处理电路知道将第一配置改变为第二配置，这是因为处理电路可以假设由于重复性，位置P2在位置P1后到来。在了解周期性之后，处理电路可以利用与移动的周期性相同的周期性，在天线(第一与第二)配置之间切换。然后，即使在连续开关之间不进行任何性能测量，也可以继续进行周期性切换。例如，在不进行测量的情况下，可以存在用于执行周期性切换的时间限制。例如，如果相同位置重复超过设置的时间限制，那么处理电路可以触发测量，以确保性能仍然可以被接受。该限制还可以是多个重复的位置。
因此，处理电路可以在移动的多个周期中每个周期期间，在子集的至少两个天线配置之间切换。
在先前的示例中，运动和运动的周期性可以由处理电路通过使用包括在装置中的运动传感器来检测。该运动传感器可以包括下文所述的惯性测量单元、或另一运动传感器。
继续参考先前的示例，当第一配置的性能不再是最优时(例如当天线配置的性能低于设置的限制时)，处理电路可以将第一天线配置改变为第二天线配置。由于在移动中检测到的重复性，当第一配置不再最优时，该处理电路可以自动选择第二配置(即使没有测量)。此后，测量电路仍然可以测量第二天线配置的天线性能，并且如果检测到其不是最优的，那么该处理电路可以再次改变天线配置(例如改变为提供更好性能的另一配置)。
在实施例中，可穿戴训练计算机还包括惯性测量单元(IMU)，被配置为确定可穿戴训练计算机的位置和/或取向，其中该处理电路被配置为基于来自IMU的反馈，从一组天线配置和/或天线配置的子集选择天线配置的子集。处理电路可以将某些位置和/或取向与某些活动类型相关联，例如当准备跑步时和当准备游泳时，用户的手的位置和方向是不同的，因此使能了子集的选择。在实施例中，处理电路可以基于位置和取向确定活动类型，并且然后基于该确定来选择天线配置的子集。例如，如何穿戴和在哪穿戴可穿戴训练计算机会影响方向和位置，并且当处理电路确定活动类型时可以应用该信息。在一些实施例中，可以基于从IMU接收的信息，由处理电路创建天线配置的子集。处理电路可以基于可穿戴训练计算机的取向和位置确定哪些天线配置是最优的以便使用，然后将这些配置组合为子集。换言之，处理电路可以不确定活动类型，其可以只基于最适用于训练计算机的取向和位置的天线配置来创建子集。
在实施例中，来自IMU的动态反馈还用于从子集选择天线配置。例如，当在活动期间由IMU检测到可穿戴训练计算机在特定位置和/或取向时，处理电路可以基于取向和位置来选择天线配置。处理电路可以具有预定数据，该预定数据用于定义在不同的位置和/或取向哪个天线配置是最优的。还有可能的是，对于不同的位置和/或取向的最优天线配置是基于通过测量电路的测量而确定的。该测量可以已经在早些时候执行，并且测量数据例如保存在数据库中，并且稍后在配置选择中被使用。因此，处理电路可以能够将取向和位置数据与测量数据连接，使得处理电路可以了解在某个位置和取向中哪个配置可以给出最佳的性能。
在实施例中，由处理电路基于来自IMU的反馈完成天线配置的选择，并且通过天线性能测量来确认选择的性能。例如，IMU可以针对处理电路给出关于可穿戴训练计算机的位置和取向的反馈，并且基于该反馈，处理电路确定并且选择要使用的天线配置。然后通过测量电路确认所选择的配置的性能。因此，天线配置可以在IMU、处理电路和测量电路的协作中被选择。
在实施例中，IMU包括陀螺仪。陀螺仪是被配置为测量可穿戴训练计算机的旋转运动的运动传感器。
在实施例中，IMU包括加速度计。该加速度计是被配置为测量沿着一个、两个或三个垂直方向上的加速度的运动传感器。
在实施例中，IMU还包括磁强计。磁强计是被配置为基于磁场测量来测量运动的运动传感器。
在运动传感器的背景中，可以采用传感器融合，其中传感器融合可以是三维加速度计、陀螺仪和磁强计的组合。由传感器融合测量的传感器数据可以被组合，以改善可穿戴训练计算机的运动传感的准确度。
在实施例中，处理电路被配置为基于可穿戴训练计算机的用户的输入，确定可穿戴训练计算机的活动类型。可穿戴训练计算机可以包括不同活动类型的选择，并且用户将选择他/她将进行的活动。基于活动类型的选择，处理电路可以在训练计算机的存储器中选择与所选择的活动类型相关联的天线配置的子集。可穿戴训练计算机还可以包括用户接口。该用户接口可以包括显示屏和输入装置(诸如按钮或触摸式显示器)。可以在屏幕上向用户示出活动类型以选择活动。在实施例中，处理电路可以基于来自IMU的反馈预选择在用户接口上所示出的活动类型。例如，如何穿戴和在哪穿戴可穿戴训练计算机可以用于定义活动类型。基于这一点，可穿戴训练计算机可以在用户接口上建议并显示预选择的一组活动类型、并且用户可以进行选择。如果活动类型不在建议的范围中间，则用户也可以选择不在预选的组中的其他活动类型。
在实施例中，处理电路被配置为基于可穿戴训练计算机的运动和/或位置信息，确定可穿戴训练计算机的活动类型。GNSS能够定义可穿戴训练计算机的位置，并且处理电路可以使用该位置信息选择活动类型。例如，用户可以在某个地点执行某种活动(例如在户外跑道上跑步)。处理电路例如可以基于先前的活动来识别位置并且建议选择跑步作为活动类型。先前的活动意味着用户先前已经在相同的位置进行过该活动，并且可穿戴训练计算机具有该信息。因此，当基于位置确定活动类型时，可以使用存储在数据库中的训练历史。在实施例中，用户还可以向可穿戴训练计算机馈送关于活动和位置的信息，并且基于该信息，处理电路能够将正确的位置和正确的活动类型连接在一起。在一些情况下，可以在相同的位置执行多种活动类型，因此处理电路能够在用户接口上示出所有活动类型，并且然后用户可以选择正确的活动。
在实施例中，处理电路被配置为基于存储在数据库中的训练程序，确定可穿戴训练计算机的用户的活动类型。训练程序可以被存储在处理电路具有访问权限的数据库中。例如数据库可以是云服务。训练程序例如可以定义活动类型、活动时间和/或位置。此外，在训练程序中可以定义许多可以利用的其他属性。处理电路能够利用包括在训练程序中的信息。例如，训练程序可以定义周一的训练是跑步，然后处理电路可以从性能的角度自动地选择最适用于跑步的天线配置的子集。在一些情况下，可穿戴训练计算机在活动开始前仍然会要求用户确认活动类型是跑步。某一天，在项目中可能会有数个训练阶段，例如，在早上的第一次以及在晚上的第二次，并且这些阶段的活动类型可以不同。处理电路可以提出两个不同的子集，其中第一子集对于第一活动可以是最优的、并且第二子集对于第二活动是最优的。然后用户可以根据自己当时要做的活动选择正确的子集。时间还可以用于分离不同的训练阶段。例如，处理电路可以识别每个训练阶段的时间，并且可以为正确的活动选择正确的子集。
在实施例中，活动的持续时间也被包括在训练程序中，在由处理电路选择天线配置时可以利用该训练程序。如上所述，处理电路能够检测在可穿戴训练计算机的移动中的重复性，并且该重复性可以用于预测最优的天线配置。例如，可穿戴训练计算机在跑步中的移动可以包括在图6中图示的两个位置P1和P2。处理电路能够检测到位置P1和P2在跑步期间系统地重复。然后当P1使用的天线配置的性能变弱时，处理电路可以自动地选择对于P2最优的天线配置。换言之，处理电路可以基于重复性预测P2跟随P1然后P1跟随P2，并且该信息可以用于天线配置选择。此外，可以应用活动的持续时间。例如，训练程序可以定义跑步的持续时间是一小时。然后处理电路可以假设位置P1和P2将依次系统地重复一小时。即使处理电路可以基于重复性选择天线配置，如果基于预测/重复性所选择的配置不能提供最优的天线性能，则天线配置可以被改变。例如，在其中P2出于一些原因而不跟随P1的情况下。
在实施例中，所测量的GNSS天线的性能是根据由GNSS接收器检测到的多个卫星来定义的。测量电路被配置为通过与GNSS接收器通信来定义多个可用的卫星。卫星的数目与天线配置的性能相关。检测到的卫星越多，天线配置的性能越好。例如，在可穿戴训练计算机的一些取向和位置中，可以由第一天线配置达到四个卫星的最低需求，但是第二天线配置可以达到更多数目的卫星，从而改善了定位准确性。因此，第二天线配置可以提供更好的性能，并且可以被选择。在一些情况下，可以使用提供高天线性能的第一天线配置来检测足够数目的卫星，并且同时第二天线配置可以达到甚至更多的卫星。然而，可以不选择第二天线配置，这是因为由第一配置提供的天线性能已经足够好了。因此，即使有提供更高性能的配置可用，可能也不必须改变能够实现最优性能的配置。
在实施例中，GNSS天线的性能包括信噪比(SNR)或一个或多个所接收的GNSS信号。测量电路可以能够测量天线配置的SNR。SNR将所期望的信号水平与背景噪声的水平进行比较，SNR被定义为信号功率与噪声功率之比。可穿戴训练计算机的取向和位置影响SNR，并且提供最优SNR的天线配置可以基于测量电路提供的测量数据由处理电路检测到。
除了所提及的卫星数目和SNR，所测量的天线性能还可以包括其他属性。当选择天线配置时，可以组合数种不同的属性。因此，选择不一定是仅基于一种属性来完成的。
在实施例中，可穿戴训练计算机包括一个或多个生物特征传感器，该一个或多个生物特征传感器用于测量来自可穿戴训练计算机的用户的生物特征数据。生物特征传感器可以能够被附接在物体上(诸如人体)，以便在体育锻炼和/或日常生活期间被使用。生物特征传感器被用于测量来自体育锻炼期间的用户性能的生物特征数据，并且经由可穿戴训练计算机的用户接口和/或另一装置向用户输出数据。由生物特征传感器测量的生物特征数据可以包括例如以下任何一项：心率、血压、体温、压力水平和/或呼吸频率。生物特征数据用于使能有效的训练。
在实施例中，一个或多个生物特征传感器包括一个或多个电极。这些电极用于心脏活动测量(如心电图(ECG))，其中这些电极附接在用户的皮肤上，用于测量ECG信号。
在实施例中，一个或多个生物特征传感器包括一个或多个光学传感器。心脏活动还可以由光学传感器测量。光学传感器用于血管容积图(PPG)，其中光学传感器可以通过光学测量来检测用户的心脏活动。
在一些实施例中，不同传感器可以在可穿戴训练计算机中被组合，以测量来自用户的被期望的生物特征数据。
下个示例描述了本发明如何在实际使用中应用。可穿戴训练计算机可以包括具有不同RF特性的一组天线配置。多个天线配置被需要，以涵盖可穿戴训练计算机的不同取向和位置。首先，从该组天线配置中选择天线配置的子集。例如在触发对该活动类型(诸如体育锻炼)的生物特征测量之前，进行该选择。当完成子集的选择时，基于天线性能测量选择初始天线配置。初始天线配置还可以在开始生物特征测量前选择。此后，可以触发活动和相关联的生物特征测量。同时，测量电路例如连续地、或重复地测量天线性能。可穿戴训练计算机的取向和位置在活动期间一直改变，并且因此天线配置也可以改变以保持最优的天线性能。可穿戴训练计算机选择能够为可穿戴训练计算机的当前方向和位置提供最优天线性能的配置。天线配置被从子集选择，并且通过测量确保其性能。如果需要，还有可能选择在所选择的子集以外的配置。这使得即使可穿戴训练计算机的方向和位置一直改变，自适应天线系统的性能能够总是最优的。
如上所述，RF开关202可以由处理电路206控制，以实现天线配置。图7图示了实施例，其中RF开关包括用于每个RF接触点RF1、RF2、RF3的单独的开关700、702、704。开关700至704中的每个开关都可以被控制为直接地、或通过由附图标记表示的电路C1、C2、CN、C11、C12、C1N、C21、C22、C2N将接触点耦合到接地、天线馈线或末端断开。如上所述，这扩展了可用于处理电路的天线配置的数目。由开关700至704可连接的电路可以包括一个或多个RF部件(诸如电容器、电感器、电阻器或RF反射器)。RF反射器可以反射GNSS信号，并且取决于是否采用反射器，不同的天线配置可以影响天线的RF特性。
在实施例中，处理电路被配置为将一种或多种天线配置与GNSS接收器的操作参数相关联。因此，在选择天线配置后，处理电路可以向GNSS接收器输出控制信号来改变操作参数，以与所选择的天线配置匹配。例如，操作参数可以包括GNSS接收器的低噪声放大器和/或RF滤波器的参数。因此，可以实现使GNSS接收性能进一步适用于用户的运动的能力。
如本应用所使用的，术语“电路”是指以下所有项：(a)纯硬件电路实现方式，诸如在纯模拟和/或数字电路中的实现方式，和(b)电路和硬件(和/或固件)的组合，诸如(如果适用)：(i)(多个)处理器的组合，或(ii)包括一起工作的(多个)数字信号处理器、软件和(多个)存储器，以使装置执行各种功能的(多个)处理器/软件的部分，以及(c)电路，诸如需要软件或固件才能运行的(多个)微处理器或(多个)微处理器的一部分，即使软件或固件在物理上不存在。“电路”的定义适用于本应用中该术语的所有用法。如本应用中所使用的另一个示例所示，术语“电路”还将涵盖仅一个处理器(或多处理器)或处理器的一部分及其(或它们的)伴随的软件和/或固件的实现。
本文所述的技术和方法可以通过各种方法来实现。例如，这些技术可以在硬件(一个或多个设备)、固件(一个或多个设备)、软件(一个或多个模块)或它们的组合中实现。对于硬件实现，实施例的(多个)装置可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、图形处理单元(GPU)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被设计为执行本文所述功能的其他电子单元或者它们的组合中实现。对于固件或软件，该实现方式可以通过执行本文所述功能的至少一个芯片组的模块(例如过程、功能等)来执行。软基代码可以存储在存储器单元中并由处理器执行。存储器单元可以在处理器内或处理器外实现。在后者的情况下，它可以通过如本领域所知的各种方法与处理器通信耦合。此外，本文所述的系统的部件可以重新布置和/或由附加的部件补充，以促进其描述的各个方面等的实现，并且它们不限于如本领域的技术人员所理解的在给定附图中提出的精确配置。
对于本领域的技术人员将很明显的是，随着技术的进步，发明概念可以以各种方式实现。本发明及其实施例不限于上述示例，但是可以在权利要求的范围内变化。

Claims (15)

1.一种可穿戴训练计算机，包括：
全球导航卫星系统GNSS天线装置，被配置为提供用于接收GNSS信号的一组天线配置，其中每个天线配置提供不同的射频特性；
测量电路，被配置为测量所述GNSS天线的性能；以及
处理电路，被配置为基于所述可穿戴训练计算机的用户的至少一个活动类型，从所述一组天线配置中选择针对所述活动类型而定制的所述天线配置的子集，并且所述处理电路还被配置为基于所测量的GNSS天线性能，从所述天线配置的所述子集中选择用于接收所述GNSS信号的天线配置。
2.根据权利要求1所述的可穿戴训练计算机，其中所述处理电路被配置为基于所述GNSS天线性能测量，将所选择的天线配置改变为所述子集的另一天线配置。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的可穿戴训练计算机，其中所述处理电路被配置为在活动期间检测在所述可穿戴训练计算机的移动中的周期性，其中所述处理电路还被配置为基于所检测的周期性，选择所述天线配置。
4.根据权利要求3所述的可穿戴训练计算机，其中所述处理电路被配置为利用与所述移动的所检测到的周期性相同的周期性，周期性地改变所述天线配置。
5.根据权利要求4所述的可穿戴训练计算机，其中所述处理电路被配置为在所述移动的多个周期中的每个周期期间，在所述子集的至少两个天线配置之间切换。
6.根据权利要求1所述的可穿戴训练计算机，其中所述可穿戴训练计算机还包括惯性测量单元IMU，所述惯性测量单元被配置为确定所述可穿戴训练计算机的位置和取向中的至少一项，其中所述处理电路还被配置为基于所述位置和所述取向中的所述至少一项，选择所述天线配置。
7.根据权利要求6所述的可穿戴训练计算机，其中所述IMU包括陀螺仪、加速度计和磁强计中的至少一项。
8.根据权利要求1所述的可穿戴训练计算机，其中所述处理电路被配置为基于所述可穿戴训练计算机的所述用户的输入，确定所述可穿戴训练计算机的所述用户的所述活动类型。
9.根据权利要求1所述的可穿戴训练计算机，其中所述处理电路被配置为基于所述可穿戴训练计算机的位置信息，确定所述可穿戴训练计算机的所述用户的所述活动类型。
10.根据权利要求1所述的可穿戴训练计算机，其中所述处理电路被配置为基于存储在数据库中的训练程序，确定所述可穿戴训练计算机的所述用户的所述活动类型。
11.根据权利要求1所述的可穿戴训练计算机，其中所述GNSS天线的所述性能包括检测到的GNSS卫星的数目。
12.根据权利要求1所述的可穿戴训练计算机，其中所述GNSS天线的所述性能包括信噪比SNR、或接收到的GNSS信号。
13.根据权利要求1所述的可穿戴训练计算机，其中所述可穿戴训练计算机包括一个或多个生物特征传感器，所述一个或多个生物特征传感器用于在所述用户执行所述活动类型的活动时，测量来自所述可穿戴训练计算机的所述用户的生物特征数据。
14.根据权利要求1所述的可穿戴训练计算机，其中所述活动类型是结合所述可穿戴训练计算机的GNSS定位的运动类型。
15.根据权利要求1所述的可穿戴训练计算机，其中所述天线装置包括：
GNSS天线；
射频开关，具有到GNSS天线的多个接触点；
GNSS信号处理电路，被配置为处理接收到的GNSS信号，
其中所述射频开关被配置为在所述处理电路的控制下，可互换地将所述接触点中的每个接触点耦合到所述GNSS信号处理电路、接地和断开中的一项或多项，以实现所述一组天线配置。
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