CN115294798B - 用户自动化行人避撞的智能电子鞋类和控制逻辑 - Google Patents

用户自动化行人避撞的智能电子鞋类和控制逻辑 Download PDF

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Abstract

提供了带有控制器自动化特征的智能电子鞋，制造/使用这种鞋类的方法，和用于执行智能电子鞋类的自动化特征的控制系统。一种智能电子鞋，其包括鞋帮和鞋底结构，鞋帮附接到用户的脚上，并且鞋底结构附接到鞋帮并在其上支撑用户的脚。碰撞威胁警告系统，检测标签，无线通信设备和鞋类控制器均安装在鞋底结构/鞋帮上。检测标签从发射器‑检测器模块接收提示信号，并响应地向其发送响应信号。鞋类控制器通过无线通信设备接收响应于响应信号由远程计算节点生成的行人碰撞警告信号。响应性地，鞋类控制器将命令信号发送到碰撞威胁警告系统，以生成视觉、听觉和/或触觉警示，以警告用户即将与车辆发生碰撞。

Description

用户自动化行人避撞的智能电子鞋类和控制逻辑
本申请是申请日为2019年5月28日、申请号为201980037114.4、发明名称为“用户自动化行人避撞的智能电子鞋类和控制逻辑”的发明专利申请的分案申请。
优先权和相关申请的交叉引用
本申请是2018年12月14日提交的美国专利申请US16/220,410的国际(PCT)申请，并且是2018年8月28日提交的美国专利申请US16/114,646(现在是美国专利US10,172,409B1)的继续申请，并要求于2018年5月31日提交的美国临时专利申请US62/678,796的权益和优先权。
技术领域
本公开总体上涉及可穿戴电子设备。更具体地，本公开的方面涉及用于实现智能电子鞋类和服装的自动化特征的系统、方法和设备。
背景技术
鞋类物品，例如鞋、靴子、拖鞋、凉鞋等，通常由两个主要元素组成：将鞋类固定在用户脚上的鞋帮；为脚提供下层支撑的鞋底结构。鞋帮可以用多种材料制成，包括纺织品、泡沫塑料、聚合物、天然皮革和合成皮革等，这些材料可以缝在一起或粘合地结合在一起，以形成用于牢固容纳脚的外壳或线束。对于凉鞋和拖鞋，鞋帮可以具有开放的脚趾或脚跟构造，或者通常可以受限于在脚背上延伸的一系列带子，并且在某些设计中可以围绕脚踝。相反，靴子和鞋的设计则结合了完整的鞋帮，其具有封闭的脚趾或脚后跟构造以及穿过后帮部分的脚踝开口，脚踝开口提供了到鞋类内部的通路，从而便于脚进入鞋帮中或脚从鞋帮移出。可以使用鞋带或带子将脚固定在鞋帮内。
鞋底结构通常附接到鞋面的下部，位于用户的脚和地面之间。在包括运动鞋在内的许多鞋类物品中，鞋底结构是分层构造，其通常结合有增强舒适性的内底，减轻冲击的中底和表面接触的外底。可以部分或全部位于鞋帮内的内底是薄且可压缩的构件，其为用户的脚的下侧提供接触表面。相比之下，中底被安装在内底之下，形成鞋底结构的中间层。除了减弱地面反作用力外，中底还可以帮助控制脚运动并赋予稳定性。外底固定到中底的底侧，该外底形成鞋类的地面接触部分，通常由耐用且耐磨的材料制成，该材料包括用于改善抓地力的特征。
发明内容
本文呈现的是具有用于实现自动化鞋类功能的带有伴随控制逻辑的智能电子鞋，制造这种鞋类的方法和使用这种类鞋的方法以及用于提供智能电子鞋的自动化特征的控制系统。通过示例的方式，提出了一种自适应服装和鞋类互联网(IoAAF：Internet ofAdaptive Apparel and Footwear)系统，该系统与智能电子鞋(IES)无线通信，以提供IES和机动车辆之间的通信，即鞋类到车辆(F2V)的通信，或IES和智能运输系统之间的通信，即鞋类到基础设施(F2I)通信。在代表性的实施方式中，IES配备有检测标签，例如射频(RF)应答器，其接收传入的提示信号。提示信号可以通过安装在固定结构(例如建筑物，路灯柱或交通信号杆)或移动结构(例如汽车工程师协会(SAE)级别3、4或5自动驾驶汽车)上的发射器-检测器模块进行广播。IES检测标签通过将传入信号重新传输作透明输出信号(例如，具有第二频率的RF功率)来回复此传入信号，该传入信号可能具有第一频率的RF功率。应答器可以配备有将传入信号限制为具有第一频率的信号的频率滤波器，将传入信号转换为透明输出信号的变频器以及基于传入信号增强输出信号的放大器。使用车辆安装或结构安装的RF发射器-检测器模块扫描由IES应答器输出的响应信号的即将到来或周围区域，可通过在视野识别之前发出预警来避免行人碰撞。
通过在IES上放置检测标签并自动化IES检测标签和安装在车辆、路灯杆等上的互补发射器-检测器之间的通信，联网的IoAAF系统通过消除对直接视线感测的需求而允许连接方“提前看到”即将发生的碰撞，并在IES紧邻车辆之前提供即将到来的“意识”。实际上，IoAAF系统架构有助于消除由于标准传感器硬件无法有效监视隐藏在盲角或其他视觉障碍物后面的行人而引起的误报。可以经由IES自动向行人发出听觉、视觉和/或触觉警告，或者通过调制人行横道信号定时来改变行人流量，而进一步提高防撞性能。除了能够识别行人安全以外，公开的IoAAF系统还可以：在制造设施中使用，例如，以防止机器人对装配线工人的伤害；在存储设施中使用，例如，以避免工人与铲车或自动引导车辆(AGV)之间的碰撞；或在道路施工现场，例如，以保护建筑工人免于通过车辆的伤害。
对于F2V和F2I应用，IoAAF系统可以自动与智能鞋类/服装进行通信，以基于大量可用数据进行行人碰撞威胁评估。例如，F2I系统可以通过汇总、融合和分析以下数据，在移动物体和IES用户之间的视线之前进行行人碰撞威胁评估：IES生成的用户动态数据(例如，位置，速度，轨迹，加速度/减速度等)；用户行为数据(例如，十字路口特定拐角处的历史行为，一般性地十字路口处的历史行为，当前周围条件下的历史行为等)；环境数据(例如，带有红灯与绿灯的十字路口，住宅与城市环境，恶劣的天气条件与最佳驾驶条件)；众包数据(IES用户附近其他穿着智能鞋类/服装的行人的动态和行为)。可互操作的部件通信通常是无线和双向的，其中数据通过自组织网络(例如，使用专用的短距离通信(DSRC))与基础设施部件之间来回传递。交通管理监控系统可以使用IES、基础设施和车辆数据来设置可变速度限制并调整交通信号的相位和定时。
为了在IES和远程电子设备之间实现无线通信，IES可以支持由用户的智能手机、手持计算设备或其他具有无线通信能力的便携式电子设备建立的通信会话。可替代地，IES可以与封装在鞋结构内的驻留无线通信设备一起作为独立设备来操作。其他外围硬件可能包括驻留控制器，短波天线，可充电电池，驻留存储器，SIM卡等，所有这些均容纳于鞋结构内。IES可以配备人机界面(HMI)，该人机界面允许用户与鞋类和/或IoAAF系统进行交互。例如，一个或多个电活性聚合物(EAP)传感器可以被编织成或被形成为安装在鞋结构上的补片，并且可操作以接收允许用户控制IES的操作方面的用户输入。同样，用于执行自动鞋类特征的任何伴随操作都可以通过IES控制器在本地执行，或者可以以分布式计算方式进行，以供智能手机、手持计算设备、IoAAF系统或其任意组合执行。
作为又一选择，任何一个或多个期望的鞋类特征的执行可能最初需要经由IES控制器和/或IoAAF系统服务器计算机对用户进行安全认证。例如，鞋结构内的分布式传感器阵列与IES控制器通信以执行生物特征验证，例如确认用户体重(例如，经由压力传感器)，鞋的大小(例如，经由电自适应反应系带(EARL))，脚印(例如，经由光学指纹传感器)，步态轮廓，或其他合适的方法。作为此概念的扩展，任何上述传感设备都可以用作二进制(ON/OFF)开关，以在尝试执行自动化特征时确认IES实际上在用户的脚上。
提供无线数据交换以促进自动化特征的执行可能需要将IES提供IoAAF系统注册。例如，用户可以使用IoAAF系统记录IES序列号，然后该序列号将向个人帐户(例如，在用户的智能手机，平板电脑，PC或笔记本电脑上运行的“数字保险箱”)发出验证密钥，以提供附加认证。可以例如通过用户手动完成注册，或者例如通过鞋上的条形码或近场通信(NFC)标签以数字方式完成注册。可以将唯一虚拟鞋分配给IES，并将其存储在数字保险箱中；每个虚拟鞋都可以由旨在帮助确保唯一性和真实性的区块链安全技术提供支持，例如加密哈希函数，可信时间戳，关联交易数据等。虽然参考鞋类物品作为本文提出的新颖概念的代表性应用进行了描述，但是可以预见，许多公开的选项和特征可以应用于其他可穿戴衣物，包括衣服，头饰，眼镜，腕带，领带，腿装等。还可以预想，所公开的特征被实现为增强现实(AR)设备或系统的一部分，该增强现实设备或系统可操作来叠加数据、通知和其他视觉指示符，以执行以上和以下呈现的任何技术和选项。
本公开的各方面涉及用于执行自动化鞋类特征的联网控制系统和伴随逻辑。例如，提出了一种智能电子鞋系统，其包括鞋类产品，该鞋类产品具有鞋帮和鞋底结构，鞋帮附接到用户的脚上，并且鞋底结构附接到鞋帮并在其上支撑用户的脚。鞋底结构包括外底，该外底限定了鞋类物品的最底部的地面接合表面。IES系统还包括碰撞威胁警告系统，检测标签和无线通信设备，所有这些都安装在鞋底结构和/或鞋帮上。碰撞威胁警告系统响应于电子命令信号生成视觉、警觉和/或触觉输出。检测标签从发射器-检测器模块接收一个或多个提示信号，并且响应于接收到的提示信号，将一个或多个响应信号发送到发射器-检测器模块。可以驻留在鞋类上或远离鞋类的鞋类控制器被编程为经由无线通信设备从远程计算节点接收响应于IES检测标签的响应信号而生成的行人碰撞警告信号。响应于接收到的行人碰撞警告信号，鞋类控制器自动向碰撞威胁警告系统发送一个或多个命令信号，以产生预定的视觉、听觉和/或触觉警示，其被设计为警告用户即将与机动车辆发生碰撞。
本公开的其他方面涉及用于制造任何公开的系统和设备的方法和用于使用任何公开的系统和设备的方法。在一个示例中，提出了一种用于操作智能电子鞋的方法。该代表性方法以任何顺序并且以与以上或以下公开的特征和选项中的任何的任意组合包括：经由附接到IES的鞋底结构和/或鞋帮的检测标签，接收来自发射器-检测器模块的提示信号；响应于所述提示信号的接收，经由所述检测标签将响应信号发送至所述发射器-检测器模块；经由驻留鞋类控制器通过无线通信设备，接收由远程计算节点响应于检测标签的响应信号而产生的行人碰撞警告信号，所述驻留鞋类控制器和所述无线通信设备均附接到鞋底结构和/或鞋帮；响应于所接收到的行人碰撞警告信号，经由驻留鞋类控制器发送命令信号到附接至鞋底结构和/或鞋帮的碰撞威胁警告系统，以产生预定的视觉、听觉和/或触觉警示，其构造成警告用户与机动车辆的即将发生的碰撞。
对于任何公开的系统、方法和设备，检测标签可以包括安装在鞋底结构和/或鞋帮上的RF应答器。在这种情况下，提示信号具有第一频率的第一RF功率，而响应信号具有与第一频率不同的第二频率的第二RF功率。对于RF应答器应用，提示信号可能包含嵌入式数据集；检测标签在响应信号中将嵌入的数据集重新发送回发射器-检测器模块。RF应答器可以配备有连接到频率滤波器的RF天线。在这种情况下，频率滤波器被配置为拒绝具有带有与第一频率不同的频率的RF功率的信号。对于至少一些替代配置，检测标签包括EAP传感器，该EAP传感器具有安装到鞋底结构和/或鞋面的介电EAP元件。在这种情况下，提示信号是在介电EAP元件中引起物理状态变化的电场，并且响应信号是由用户反转介电EAP元件的物理状态变化而生成的。
对于任何公开的系统、方法和设备，鞋类控制器可以进一步被编程为通过无线通信设备向远程计算节点发送用户位置数据和用户动态数据。此后，远程计算节点发送并且鞋类控制器接收基于用户位置数据和用户动态数据的融合的行人碰撞威胁值。该行人碰撞威胁值预示着用户相对于车辆位置和预测的机动车辆路线的侵入。鞋类控制器还可以将指示用户的历史行为的行为数据发送到远程计算节点。在这种情况下，行人碰撞威胁值还基于行为数据与用户位置和用户动态数据的融合。行人碰撞威胁值的计算也可以基于行为数据、用户位置数据和用户动态数据与人群来源数据的融合，该人群来源数据指示接近用户的多个个人的行为。作为另一选项，行人碰撞威胁值也可以基于行为数据、用户位置数据、用户动态数据和人群来源数据与指示用户周围环境的环境数据的融合。
对于任何公开的系统、方法和设备，用户可能会携带便携式电子设备，例如智能手机或平板电脑。在这种情况下，无线通信设备可以被配置为无线连接到便携式电子设备，从而与远程计算节点无线通信。在一些应用中，远程计算节点是机动车辆的驻留车辆控制器。鞋类控制器可以被编程为通过无线通信设备将用户位置数据、用户动态数据和/或用户行为数据传输到驻留车辆控制器。对于其他应用，远程计算节点可以是智能交通管理系统的中央控制单元。在这种情况下，鞋类控制器可以被编程为经由无线通信设备将用户位置数据、用户动态数据和/或用户行为数据发送到中央控制单元。
对于任何公开的系统、方法和设备，碰撞威胁警告系统都包括触觉换能器，该触觉换能器附接到IES的鞋底结构和/或鞋帮上。在该示例中，命令信号使触觉换能器生成预定的触觉警示，该触觉警示被设计为警告用户与机动车辆的即将发生的碰撞。碰撞威胁警告系统还可以或替代地包括附接到鞋底结构和/或鞋帮的音频部件。在这种情况下，命令信号使音频部件生成预定的听觉警示，该听觉警示被配置为警告用户即将发生的碰撞。可选地，碰撞威胁警告系统可以包括附接到鞋底结构和/或鞋帮的照明元件。命令信号可以使照明元件产生预定的视觉警示，该视觉警示警告用户与机动车辆的即将发生的碰撞。
对于任何公开的系统、方法和设备，IES可以包括压力传感器，其到鞋结构并配置为检测脚在鞋帮中的存在。在该示例中，还可以响应于检测到的脚在鞋帮中的存在而将命令信号发送到碰撞威胁警告系统。IES还可以包括附接到鞋帮的鞋带，以及安装在鞋底结构内部的鞋带马达。该鞋带马达可由鞋类控制器选择性地致动，以使鞋带在张紧状态和未张紧状态之间转换。鞋类控制器可以与鞋带马达通信以确定鞋带是处于张紧状态还是未张紧状态。在这种情况下，还可以响应于鞋带处于张紧状态而将命令信号发送到碰撞威胁警告系统。
以上概述并非旨在表示本公开的每个实施例或每个方面。而是，前述概述仅提供本文阐述的一些新颖概念和特征的示例。当结合附图和所附权利要求书时，从以下示出的用于实施本发明的示例和代表性模式的详细描述中，本公开的上述特征和优点以及其他特征和伴随的优点将变得显而易见。而且，本公开明确地包括上面和下面呈现的元件和特征的任何和所有组合和子组合。
附图说明
图1是根据本公开的各方面的具有控制器自动鞋类特征的代表性智能电子鞋的外侧侧视图。
图2是图1的代表性智能电子鞋的局部示意性底视图。
图3是作为行人碰撞避免协议的一部分在与代表性机动车辆进行无线数据交换以执行一个或多个自动鞋类特征期间，代表用户穿戴图1和图2的一双智能电子鞋的局部示意透视图。
图4是在与代表性智能交通管理系统进行无线数据交换以执行一个或多个自动化鞋类特征期间，穿戴一对图1和2的一对智能电子鞋的多个代表性用户的立面透视图。
图5是根据所公开概念的方面的，可以对应于由驻留或远程控制逻辑电路、可编程控制器或其他基于计算机的设备或设备网络执行的存储器存储的指令的自动鞋类特征协议的流程图。
本公开适于各种修改和替代形式，并且一些代表性的实施例已经通过示例的方式在附图中示出并且将在本文中详细描述。然而，应当理解，本公开的新颖方面不限于以上列举的附图中示出的特定形式。而是，本公开将覆盖落入由所附权利要求书涵盖的本公开的范围内的所有修改，等同，组合，子组合，置换，分组和替代。
具体实施方式
本公开易于以许多不同形式实施。在附图中示出并且将在本文中详细描述本公开的代表性实施例，应理解提供这些示出的示例作为公开原理的示例性阐述，而不是对本公开的广泛方面的限制。就此而言，在摘要，技术领域，背景技术，发明内容和详细说明部分中描述但未在权利要求中明确提出的元素和限制，不应通过暗示、推断或其他方式单独或集体地并入权利要求中。
出于本详细描述的目的，除非特别声明：单数包括复数，反之亦然；词语“和”和“或”应同时是连接词和反义连接词；词语“任何”和“所有”均表示“任何和所有”；并且，“包括”，“包含”和“具有”各自应表示“包括但不限于”。此外，在本文中可以以“处于，接近，在...附近”或“在0-5％以内”或“在可接受的制造公差内”或其任何逻辑组合的意义使用诸如“大约”，“几乎”，“基本上”，“大致”等近似词。最后，方向性形容词和副词，例如之前，之后，内侧，外侧，近侧，远侧，竖直，水平，前，后，左，右等，可能是例如关于穿着在用户脚上并且操作性地取向为鞋底结构的地面接合部分位于平坦表面上的鞋类物品。
现在参考附图，其中贯穿若干视图，相同的附图标记表示相同的特征，图1中显示了代表性的鞋类物品，整体以10表示，并在此处出于讨论目的描绘为运动鞋或“球鞋”。图示的鞋类10(为简洁起见，在本文中也称为“智能电子鞋”或“IES”)仅是示例性应用，利用其可以实践本公开的新颖方面和特征。同样，将本概念用于在人脚上穿戴的可穿戴电子设备的实施方式也应理解为本文公开的概念的代表性应用。将理解，本公开的各方面和特征可以被集成到其他鞋类设计中并且可以被结合到穿戴在身体的任何部位上的任何逻辑上相关类型的可穿戴电子设备中。如本文所使用的，术语“鞋”和“鞋类”，包括其排列，可以互换地和同义地使用，以指代穿在脚上的任何相关类型的服装。最后，附图中示出的特征不一定按比例绘制，并且仅出于指导目的而提供。因此，附图中所示的特定和相对尺寸不应解释为限制性的。
代表性的鞋类物品10在图1和图2中总体上被描述为两部分结构，其主要由安装在下面的鞋底结构14的顶部上的容纳脚的鞋帮12组成。为了便于参考，鞋类10可以被分成三个解剖区域：前脚区域RFF，中脚区域RMF和后脚(脚跟)区域RHF，如图2所示。鞋类10也可以沿竖直平面分为外侧部段SLA(离人体矢状平面最远的鞋10的远侧半部)和内侧部段SME(离人体的矢状平面最近的鞋子10的近侧半部)。根据公认的解剖学分类，前脚区域RFF位于鞋类10的前部，并且通常对应于趾骨(趾)，跖骨及其任何相互连接的关节。在前脚区域和后脚区域RFF和RHF之间插入了中脚区域RMF，该中脚区域通常对应于楔形、舟状和长方体的骨骼(即脚的足弓区域)。相反，脚跟区域RHF位于鞋类10的后部，并且通常对应于距骨和跟骨。鞋类10的外侧部段和内侧部段SLA和SME都延伸穿过所有三个解剖区域RFF、RMF、RHF，并且每个都对应于鞋类10的相应的横向侧。尽管在图1和2中仅示出了用于用户的左脚的单个鞋子10，但是可以提供用于用户的右脚的镜像的基本上相同的对应物，如图3所示。可以认识到，鞋10的形状、尺寸、材料组成和制造方法可以单独地或共同地改变，以适应实际上的任何常规或非常规应用。
参考图1，鞋帮12被描绘为具有封闭的脚趾和脚跟构造，其通常由三个相互连接的部分限定：覆盖并保护脚趾的脚趾盒12A，在脚趾盒之后并围绕鞋带孔眼16和鞋舌18延伸的鞋面12B，在鞋面12B之后并且包括覆盖鞋跟的鞋帮12的后部和侧面的后帮12C。鞋类10的鞋帮12部分可以由多种材料中的任何一种或它们的组合制成，例如纺织品，泡沫，聚合物，天然皮革和合成皮革等，这些材料被缝合、粘黏合地结合或焊接在一起以形成内部空隙，以用于舒适地容纳脚。鞋帮12的各个材料元件可以相对于鞋类10进行选择和定位，以便例如赋予耐用性，透气性，耐磨性，柔韧性和舒适性。鞋帮12的后帮12C中的脚踝开口15提供进入鞋10内部的通道。可以使用鞋带20，带子，带扣或其他常规机构来改变鞋帮12的周长，以将脚更牢固地保持在鞋10的内部，以及方便脚从鞋帮12进入和移出。鞋带20可穿过鞋帮12中的一系列孔眼；鞋舌18可以在鞋带20和鞋帮12的内部空隙之间延伸。
鞋底结构14被牢固地固定到鞋帮12，使得鞋底结构14在鞋帮12和用户站立在其上的支撑表面(例如，图3的地面GS1)之间延伸。实际上，鞋底结构14充当将用户的脚与地面分开的中间支撑平台。除了减弱地面反作用力并为脚提供缓冲之外，图1和2的鞋底结构14还可以提供牵引力，赋予稳定性并有助于限制各种脚运动，例如无意的脚倒立和外翻。根据图示的示例，鞋底结构14被制造为具有最上层的内底22、中间中底24和最下层的外底26的夹心结构。示出的内底22部分地位于鞋类10的内部空隙内，牢固地固定至鞋帮12的下部，使得内底22位于脚的足底表面附近。内底22的下面是中底24，该中底24结合了增强鞋类10的舒适性、性能和/或地面反应力衰减特性的一种或多种材料或嵌入元件。这些元件和材料可单独或以任何组合包括聚合物泡沫材料(例如聚氨酯或乙烯-乙酸乙烯酯(EVA))，填充材料，调节剂，充气气囊，板，支撑元件或运动控制构件。在鞋类10的某些构造中可能不存在的外底26被固定到中底24的下表面。外底26可以由橡胶材料形成，该橡胶材料提供用于与地面接合的耐用且耐磨的表面。另外，外底26也可以具有纹理，以增强鞋类10和下面的支撑表面之间的牵引(即，摩擦)性能。
图3是示例性IES数据网络和通信系统的局部示意图，其总体上被指定为30，用于提供无线数据交换以为用户或客户11所穿的一双智能电子鞋10执行一个或多个自动鞋类特征。尽管示出了单个用户11通过IES系统30与单个机动车辆32进行通信，但是可以设想，任意数量的用户可以与任意数量的机动车辆或适于无线交换信息和数据的其他远程计算节点通信。图3的IES 10之一或两者经由无线通信网络38通信地联接到远程主机系统34或云计算系统36。IES 10和IES系统30之间的无线数据交换可以直接进行，例如在IES 10作为独立设备配备的配置中，也可以间接进行，例如，通过将IES 10配对并搭载到到智能手机40、智能手表42、无线局域网(WiFi)节点或其他合适的设备上。就这一点而言，IES 10可以例如经由短距离无线通信设备(例如，单元或近场通信(NFC)收发器)，专用短距离通信(例如，DSRC)部件，无线电天线等与机动车辆32直接通信。仅示出了IES 10和IES系统30的选定部件，并且在本文中将对其进行详细描述。然而，本文讨论的系统和设备可以包括许多附加和替代特征以及其他可用的硬件和众所周知的外围部件，例如，以执行本文公开的各种方法和功能。
继续参考图3，主机系统34可以被实现为能够处理批量数据处理、资源计划和交易处理的高速服务器计算设备或大型计算机。例如，主机系统34可以在客户端-服务器接口中操作为主机，以与一个或多个“第三方”服务器进行任何必要的数据交换和通信以完成特定交易。另一方面，云计算系统36可以用作用于IoT(物联网)，WoT(物联网)，自适应服装和鞋类互联网(IoAAF)和/或M2M(机器对机器)服务的中间件，通过数据网络将各种异构电子设备与面向服务的体系结构(SOA)连接起来。作为示例，云计算系统36可以被实现为中间件节点，以提供用于动态地加载异构设备、复用来自这些设备中的每一个的数据、以及通过可重配置的处理逻辑来路由数据以用于处理和传输到一个或多个目的地应用程序的不同功能。网络38可以是任何可用类型的网络，包括公共分布式计算网络(例如，互联网)和安全专用网络(例如，局域网，广域网，虚拟专用网络)的组合。它还可以包括无线和有线传输系统(例如，卫星，蜂窝网络，地面网络等)。在至少一些方面中，由IES 10执行的大多数(如果不是全部)数据交易功能可以在诸如无线局域网(WLAN)或蜂窝数据网络的无线网络上进行，以确保用户11和IES 10的移动自由。
鞋类10配备有各种嵌入式电子硬件，以用作免提、可充电且智能的可穿戴电子设备。IES 10的各种电子部件由一个或多个电子控制器设备控制，例如包封在鞋类10的鞋底结构14内的驻留鞋类控制器44(图2)。鞋类控制器44可以包括以下一种或多种的任何一种或多种组合：逻辑电路，专用控制模块，电子控制单元，处理器，专用集成电路或任何合适的集成电路设备，无论是驻留的还是远程的或两者结合。举例来说，鞋类控制器44可以包括多个微处理器，所述多个微处理器包括主处理器，从处理器以及辅助或并行处理器。如本文中所使用的，控制器44可以包括设置在IES 10的鞋结构的内部和/或外部的硬件、软件和/或固件的任意组合，其被配置为与IES 10和总线、计算机、处理器、设备、服务和/或网络通信和/或控制它们之间的数据传输。鞋类控制器44通常可用于执行本文公开的各种计算机程序产品，软件，应用程序，算法，方法和/或其他过程中的任何一个或全部。在控制器44的持续使用或操作过程中，例程可以实时，连续，系统地，零星地和/或以规则的间隔执行，例如每100微秒，3.125、6.25、12.5、25和100毫秒等。
鞋类控制器44可以包括驻留或远程存储设备，或者可以与驻留或远程存储设备通信，例如被包封在鞋类10的鞋底结构14内的驻留鞋类存储器46。驻留鞋类存储器46可以包括半导体存储器，包括易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM)或多个RAM)和非易失性存储器(例如，只读存储器(ROM)或EEPROM)，磁盘存储介质，光学存储介质，闪存等。可以通过蜂窝网络芯片组/部件，卫星服务芯片组/部件或无线调制解调器或芯片组/部件中的一个或多个或全部来提供与远程联网设备的远程通信功能力，所有这些在图2中共同表示为48。可以通过收发器，射频识别(RFID)标签，NFC设备，DSRC部件或无线电天线提供近距离无线连接，所有这些都以50表示。驻留电源，例如具有插入式或无电缆(感应或共振)可再充电能力的锂离子电池52，可以嵌入鞋类10的鞋帮12或鞋底结构14内。通过实施/>Low Energy(BLE)，类别(CAT)M1或CAT-NB1无线接口，可以进一步促进无线通信。上述各种通信设备可以配置为在设备之间交换数据，作为在鞋类与车辆(F2V)信息交换、鞋与一切(F2X)信息交换(例如鞋类到基础设施(F2I)，鞋类到行人(F2P)或鞋类到鞋类(F2F))中广播的系统或定期信标消息的一部分。
IES 10以及因此用户11的位置和运动可以通过位置跟踪设备54来跟踪，该位置跟踪设备可以位于鞋底结构14或鞋帮12内。可以通过基于卫星的全球定位系统(GPS)或其他合适的导航系统来确定位置。在一个示例中，GPS系统可以使用轨道GPS卫星的协作组来监视人、机动车辆或其他目标物体在地球上的位置，轨道GPS卫星的协作组与合适的GPS收发器通信，从而实时地产生带时间戳的一系列数据点。除了提供与目标物体所承载的GPS接收机的绝对纬度和绝对经度位置坐标有关的数据外，GPS系统提供的数据还可被修改并用于提供有关以下的信息：在执行指定操作过程中经过的时间，移动的距离，特定位置的海拔或高度，指定时间窗内的海拔变化，运动方向，运动速度等。驻留鞋类控制器44可以使用前述GPS数据的汇合集合来估计用户11的预测路线。GPS系统数据可以单独或共同用于补充和可选地校准基于加速度计或其他基于计步器的速度和距离数据。为此，由GPS卫星系统收集的信息可用于生成校正因子和/或校准参数，以供IES 10使用，以帮助确保准确的传感器数据，从而确保最佳的系统操作。
即使没有GPS接收器，IES 10也可以通过与蜂窝系统合作通过称为“三边测量”的过程来确定位置和运动信息。蜂窝系统的发射塔和基站通信无线电信号，并被布置成蜂窝网络。诸如IES 10的蜂窝设备可配备有低功率发射器，用于与最近的发射塔，基站，路由器或接入点进行通信。当用户使用IES 10(例如，从一个小区移动到另一个小区)时，基站会监视发射器信号的强度。当IES 10移向一个小区的边缘时，当前反射塔的发射器信号强度会降低。同时，正在接近的小区中的基站检测到信号强度的增加。当用户进入一个新的小区时，反射塔将信号从一个转移到另一个。驻留鞋类控制器44可以基于发射器信号的测量结果来确定IES 10的位置，例如到(多个)蜂窝反射塔的接近角度，各个信号传播到多个反射塔所花费的时间以及每个信号到达对应的反射塔时各自的强度。根据本概念的其他方面，可以将一个或多个运动传感设备集成到鞋结构中，以确定IES 10相对于已建立的基准或参考(例如，位置，空间取向，反作用，力，速度，加速度，电接触等)围绕或沿着一个或多个轴的动态运动(例如，平移，旋转，速度，加速度等)。
共同参考图1和图2，鞋类物品10可以配备驻留照明系统56，驻留照明系统56具有由鞋类控制器44控制的一个或多个照明设备，以选择性地照亮鞋结构及其周围区域。照明系统56可以采用不同类型的照明设备，包括发光二极管(LED)，电致发光面板(ELP)，紧凑型荧光灯(CFL)，高强度放电灯，柔性和非柔性有机LED显示器，平板液晶显示器(LCD)以及其他可用类型的照明元件。可以在鞋10的任何部分上布置任何数量的照明设备；如图所示，第一照明设备58封装在位于鞋类10的中脚区域RMF内的鞋底结构14内。第一照明设备58紧邻窗60(图1)定位，该窗60密封在鞋10的外侧上穿过鞋底结构14的周壁延伸的框架孔。该照明设备58可以在照明或“开”状态、非照明或“关”状态、一系列照明强度(例如，低，中和高光输出)、各种颜色和/或各种照明模式下操作。通过这种布置，第一照明设备58选择性地照明鞋帮12的一部分，鞋底14的一部分以及与IES 10相邻的地面GS1的一部分。
现在参考图5的流程图，用于执行用于可穿戴电子设备(诸如图1和图2的IES 10)的自动化特征(例如，图3所示的鞋类特征)的改进的方法或控制策略根据本公开的方面整体上以100描述。图5中示出并且在下面进一步详细描述的一些或全部操作可以代表与处理器可执行指令相对应的算法，该处理器可执行指令可以例如存储在主存储器、辅助存储器或远程存储器中，并例如驻留或远程控制器、中央处理单元(CPU)、控制逻辑电路或其他模块或设备执行，以执行与公开的概念相关联的以上或以下描述的功能中的任何或全部。应当认识到，所示的操作块的执行顺序可以改变，可以添加附加的块，并且可以修改、组合或消除所描述的一些块。
方法100在端块101处以处理器可执行指令开始，该处理器可执行指令用于可编程控制器或控制模块或类似合适的处理器，例如图2的驻留鞋类控制器44，以调用用于控制可穿戴电子设备(例如图1的IES 10)的操作的协议的初始化程序。在使用智能电子鞋10期间，该例程可以被实时地，连续地，系统地，零星地和/或以规则的间隔等被调用和执行。参照图3的IES数据网络和通信系统30的体系结构，作为图5中阐述的方法的代表性实施方式，每次用户11接近道路或道路十字路口13时，每次用户11接近车辆32或被车辆32接近时，或者每次用户11处于距移动的发射器-检测器模块70(例如，安装到车辆32)或固定的发射器-检测器模块72(例如安装在人行横道信号杆74上)的可检测接近度内时，块101处的初始化过程可以自动开始。利用诸如智能电话40、智能手表42的便携式电子设备，用户11可以启动专用移动应用程序或基于Web的小程序，其通过IoAAF中间件节点(例如，由云计算系统36表示)与智能运输系统(例如，由远程主机系统34表示)协作，以作为行人碰撞避免过程的一部分来监视用户11。图3中的示例描绘了单一行人(女跑步者)避免了在城市道路十字路口处于由于与单一汽车(SAE 3、4或5级自动驾驶车辆)的事故造成的伤害。然而，可以预见的是，IES系统30监视并保护任何数量和类型的用户免受在任何逻辑上相关的环境中操作的任何数量和类型的车辆或物体的影响。
为了增强安全性，可以通过在预定义过程块103处的认证过程来启用IES 10和IES系统30之间的交互。认证可以由初级或次级源执行，以确认可穿戴电子设备的正确激活和/或设备用户的有效身份。在手动输入用户识别信息(例如密码，PIN码，信用卡号，个人信息，生物特征数据，预定义的按键序列等)后，可以允许用户访问个人帐户，例如在用户的带有Connect软件应用程序并通过IoAAF中间件节点注册的智能手机40上操作的“数字保险箱”。因此，可以通过例如个人识别输入(例如，母亲的娘家姓，社会保险号等)与秘密PIN码(例如，六位数或八位数代码)的组合，或密码(例如，由用户11创建)和相应的PIN码(例如，由主机系统34发布)的组合，或者信用卡输入与秘密PIN号码的组合，来实现交易。附加地或可替代地，条形码，RFID标签或NFC标签可以被印在或附在IES 10鞋结构上，并且被配置为将安全认证码传送给IES系统30。其他成熟的认证和安全技术，包括区块链密码技术，可用于防止未经授权访问用户帐户，例如，最大限度地减少未经批准访问用户帐户的影响，或防止未经授权通过用户帐户访问个人信息或资金。
作为在预定义的过程块103手动输入识别信息的替代或补充选项，用户11的安全认真可以由驻留鞋类控制器44自动执行。通过非限制性示例，可以具有二进制接触型传感器开关的性质的压力传感器62可以被附接到鞋类10(例如，嵌入在鞋底结构14的中底24内)。该压力传感器62检测内底22上的经校准的最小负载，从而在鞋帮12中确定脚的存在。IES 10的任何未来自动化特征都可能首先要求控制器44通过命令提示符向二进制压力传感器62确认脚存在于鞋帮12中，因此在传输命令信号之前使用鞋类10以启动自动化操作。尽管在图2中仅示出了单个传感器，但是可以预想的是，IES 10可以配备有分布式传感器阵列，包括压力、温度、湿度和/或鞋动力学传感器，封装在整个写结构的离散位置处。同样，可以通过各种可用的传感技术(包括电容，电磁等)来确定脚存在感测(FPS)。有关脚存在感测的其他信息可以例如在Steven H.Walker等人的美国专利申请公开US2017/0265584 A1和2017/0265594 A1中找到，二者均通过引用以其各自整体并出于所有目的并入本文。
除了用作二进制(ON/OFF)开关之外，压力传感器62还可以采用多模式传感器配置(例如，聚氨酯介电电容式生物反馈传感器)，其检测各种生物特征参数中的任何，例如由鞋帮12中的脚产生的施加压力的大小，并输出指示其的一个或多个信号。这些传感器信号可以从压力传感器62传递到驻留鞋类控制器44，后者然后汇总、过滤和处理所接收的数据以计算当前用户体重。将针对当前使用IES 10的个人计算处的当前用户体重与先前验证的、存储器存储的用户体重(例如，已对现有个人帐户的注册用户进行认证)进行比较。这样，鞋类控制器44可以确定当前用户体重是否等于或在验证用户体重的预定阈值范围内。一旦当前用户被认证为已验证用户，便驻留鞋类控制器44就能够将命令信号发送到鞋类10内的一个或多个子系统以自动化使其特征。
作为预定义过程块103的一部分，可以通过其他可用技术来实现对用户的自动安全认证，包括将当前用户的脚的特征与经过认证的用户的脚的先前验证特征进行交叉参考。例如，示出了图2中的代表性IES 10，其带有机动系带系统，该机动系带系统使用安装在鞋类10上的鞋带马达(M)64，且该鞋带马达可选择性地致动以在未张紧(松开)状态和一个或多个张紧(收紧)状态之间来回移动鞋带20。鞋带马达64可以是双向DC蜗轮蜗杆马达，其被容纳在鞋底结构14内并且由驻留鞋类控制器44控制。鞋带马达64的激活可以通过内置在鞋结构中的手动激活开关启动，也可以通过用户智能手机40或智能手表42上的app通过软键激活。控制命令可能包括但不限于增量拧紧，增量松开，打开/完全松开，存储“优选”张力以及复原/恢复张力。关于机动鞋带张紧系统的附加信息可以在例如美国专利US9,365,387B2中找到，该专利出于所有目的通过引用以其整体并入本文。
例如，响应于来自压力传感器62的指示脚已被放置在鞋帮12内的传感器信号，鞋带马达64的马达控制可以经由驻留鞋类控制器44被自动化。在IES 10的使用期间，鞋带张力可以由控制器44通过鞋带马达64的受控操作而被主动地调节，例如，以响应于动态的用户运动更好地保持脚。在至少一些实施例中，采用H桥机构来测量马达电流；提供测量的电流作为鞋类控制器44的输入。驻留鞋类存储器46存储查找表，该查找表具有校准电流的列表，已知每个校准电流对应于某个鞋带张紧位置。通过对照在查询表中记录的校准电流检查测量的马达电流，鞋类控制器44可以确定鞋带20的当前张紧位置。前述功能以及本文公开的任何其他逻辑上相关的选项或特征可以应用于可穿戴服装的替代类型，包括衣服，头饰，眼镜，腕带，领带，腿装，内衣和类似物。此外，鞋带马达64可适于使带子，闩锁，线缆和其他用于固定鞋的可商购的机构的张紧和松开自动化。
类似于以上讨论的压力传感器62，鞋带马达64可以兼用作有效地启用和禁用IES10的自动功能的二进制(ON/OFF)开关。即，驻留鞋类控制器44在执行自动化特征之前，可以与鞋带马达64通信以确定鞋带20是处于张紧状态还是未张紧状态。如果是后者，则可以由驻留鞋类控制器44禁用所有自动化特征，以防止在不使用IES 10时意外启动自动化功能。相反，在确定鞋带20处于张紧状态时，允许鞋类控制器44发送自动化命令信号。
在鞋带马达64的操作期间，鞋带20可以被放置在多个离散的、张紧位置中的任何一个中，以适应具有不同的围长的脚或具有不同的张力偏好的用户。可以内置在鞋带马达64中或封装在鞋底结构14或鞋帮12中的鞋带传感器可以用于检测给定用户的鞋带20的当前张紧位置。可替代地，实时跟踪双向电动鞋带马达64的输出轴(例如，蜗轮)的位置或鞋带20的指定部分的位置(例如，与马达的涡轮配合的鞋带线轴)可用于确定鞋带位置。当鞋带20张紧时，驻留鞋类控制器44与鞋带马达64和/或鞋带传感器通信，以用于当前用户识别鞋带20的当前张紧位置。将该当前张紧位置与先前验证的、存储在存储器中的鞋带张紧位置(例如，已向现有个人帐户的注册用户进行认证)进行比较。通过该比较，鞋类控制器44可以确定当前的张紧位置是否等于或在验证的张紧位置的预定阈值范围内。在将当前用户认证为经验证的用户之后，命令信号可以经由驻留鞋类控制器44传输到鞋类10内的一个或多个子系统以使其特征自动化。
在预定义过程块103中阐述的认证过程完成时，图5的方法100进行到具有处理器可执行指令的输入/输出块105，跟踪彼此相对运动的可穿戴电子设备和远程计算节点的运动。根据图3所示的示例，IES 10可以直接接收或通过与智能手机40或智能手表42的协同操作来接收来自远程主机系统34和/或云计算系统36的位置数据，该位置数据指示用户11的当前位置和速度和机动车辆32的当前位置和速度。也可以通过在用户的智能手机40上运行的专用移动app或路线规划app来跟踪用户运动。IES 10以及因此用户11的位置和运动也可以例如通过内置在鞋帮12或鞋底结构14中的基于卫星的GPS导航系统收发器来确定。后台中介服务器，例如充当中间件节点的云计算系统36，实时地跟踪车辆32的位置和运动，例如，通过车载传输设备或通过驾驶员个人计算设备上的app。
确定用户位置和伴随动态的另一种技术是采用检测标签78，该标签由用户11携带并与安装在附近结构或附近移动物体上的发射器-检测器模块70、72通信。根据图1和图3所示的代表性应用，检测标签78被实现为安装在鞋底结构14的外表面上的无源或有源射频(RF)应答器。图1的RF应答器78包括全向(I型)RF天线线圈80，其由导电材料制成并且被成形为接收和发射电磁辐射波形式的信号。可以是集总巴特沃斯滤波器的性质的RF频率滤波器82电连接到RF天线80，并且被设计用于带通可操作性，以仅允许那些具有已校准(第一)频率的RF功率或在已校准(第一)频率范围内的信号通过。作为另一选择，频率滤波器82可以提供带阻功能，该带阻功能衰减并拒绝具有带不期望的频率或在任何一个或多个不期望的频带内(即，在已校准(第一)频率范围之外)的RF功率的所有信号的通过，。可选的介电罩84放置在RF天线80、频率滤波器82和伴随的检测标签电子设备上，以保护部件并提高作为RF应答器的性能。信号交换可以通过系统数据包接口(SPI)和通用输入/输出(GPIO)进行路由。频率和相位可调信号输出可通过锁相环(PLL)或直接数字合成(DDS)合成器、谐波混频器以及基于PLL或DDS合成器的本地振荡器提供。
当用户11接近图3的道路十字路口13时，检测标签78(图1)接收由移动的发射器-探测器模块70(其可以被封装成靠近车辆32的前端)或固定的发射器-检测器模块72(其可以悬挂在人行横道信号柱74，建筑物墙壁或类似的合适的固定结构)以规则的间隔发射的扫频提示信号SP或“ping”。对于其中检测标签78由无源RF应答器组成的应用，发射器-检测器模块70、72可以以重复或基本连续的方式广播提示信号SP。相反，对于有源RF应答器实施方式，可以回应于由检测标签78以重复或基本连续的方式广播的回叫信号而发射传入的提示信号SP。提示信号SP是电磁场波，其具有带标准化(第一)下行链路频率的预定(第一)RF功率电平。另外，提示信号SP包含具有编码的唯一信息(例如，发射器ID，询问码，时间戳等)的嵌入式数据集。可以在窄带系统中将数据叠加在扫频载波上，以帮助减少某些实施方式可能产生的带宽开销。要注意的是，相反的情况也是可能的，其中检测标签78广播并且模块70接收并重新发送提示信号SP。
在接收到该提示信号SP时，检测标签78响应地处理信号SP作并将信号SP作为输出响应信号SR重新发送回发射器-检测器模块70、72。响应信号SR是电磁场波，其具有带有与第一频率不同的互补(第二)上行链路频率的可区分(第二)RF功率。检测标签78可以配备有RF频率转换器以调制传入的提示信号SP(例如，通过传入信号的倍频)，以及基于传入的提示信号SP，在将信号SR传输到发射器-检测器模块70、72之前，来增强响应信号SR的RF信号放大器。为了帮助确保发射器-检测器模块70、72识别出检测标签78，响应信号SR将提示信号SP的嵌入数据的至少一部分以机械模仿的方式返回到发射器-检测器模块70、72。为了最小化车载功率使用，检测标签78可以两种模式操作：空闲模式和活动模式。在空闲时，检测标签78通常处于休眠状态，因此不会从驻留电源52或车外电源获取电力。相比之下，当检测标签78处于活动状态时，它会从驻留电源52临时提取电力，或者由传入的提示信号SP供电。这样，除非并且直到接收到具有预定频率的RF功率的传入信号，否则检测标签78不发送透明的输出信号。
作为执行行人碰撞威胁评估的一部分，图1-3的智能电子鞋10可以采用替代手段来与IES系统30和机动车辆32交换数据。代替使用RF应答器，检测标签78可以用一个或多个电活性聚合物(EAP)传感器制造，每个传感器具有安装在鞋底结构14或鞋帮12上的分立的介电EAP元件。根据该示例，传入的提示信号SP是电场，该电场产生具有足够电压的电流以引起所植入的介电EAP元件的物理状态改变(例如，电弧或膨胀)。通过IES 10的正常使用，用户11将在不知不觉中例如通过用脚压平或压缩介电EAP元件来逆转EAP传感器的物理状态变化。这样做，EAP传感器将产生电流，该电流使IES 10输出响应信号SR。还可以预想，IES10可以例如通过设备到设备无线自组织网络(WANET)直接与车辆32通信，而不是通过IES系统30或其他先前存在的无线接入点重定向所有数据。
再次参考图5，方法100通过处理器可执行指令继续到处理块107，以用于发送或接收行人碰撞警告信号，该行人碰撞警告信号响应于指示用户可能以可能导致机动车辆事故的方式进入或阻塞道路的响应信号SR的发送而生成。对于基本应用，每当用户11与机动车辆32同时接近十字路口13时，行人碰撞警告信号都可以通过IES系统30自动广播，而与辅助变量无关。如图所示，例如，在图4中，IES系统30的无线发射器节点86可以向穿着IES 10的第一用户11A广播行人碰撞警告信号，该第一用户11A正在接近道路十字路口13A并且被预测与将要穿过十字路口13A的移动车辆32A同时穿过道路十字路口13A。即使建筑物在视觉上相互妨碍，但是穿戴IES 10并与车辆32A同时接近十字路口13A的第二用户11B也可以接收行人碰撞警告信号。一对IES 10可以针对视觉、身体或精神上有障碍的用户11C被注册；由于该个人在车辆32A通过时不知不觉地漫游到十字路口13A的可能性增加，因此行人碰撞警告信号也可以被发送到第三用户11C。该警告信号可以被发送到多个用户11A、11B、11C以及任何潜在的威胁车辆32A，使得每一方可以采取补救措施以防止行人与汽车之间的意外碰撞。
对于更复杂的多模式应用，IES系统30从各种传感设备接收数据，这些传感设备使用例如光检测，雷达，激光，超声波，光学，红外，阻尼质量，智能材料或其他适合物体检测和跟踪的技术。根据图示的例子，IES系统30可以配备有以下或接收来自以下的信号：一个或多个数字相机，一个或多个范围传感器，一个或多个速度传感器，一个或多个动态传感器，以及任何必要的用于处理原始传感器数据过滤、分类、融合和分析硬件和软件。每个传感器产生指示目标物体的特征或状况的电信号，通常作为具有对应标准偏差的估计值。虽然这些传感器的操作特性通常是互补的，但某些传感器在估计某些参数时比其他传感器更可靠。大多数传感器具有不同的工作范围和覆盖范围，并且能够检测其工作范围内的不同参数。此外，许多传感器技术的性能可能会受到不同环境条件的影响。因此，传感器通常呈现参差，其操作性重叠为感测融合提供了机会。
专用控制模块或经过适当编程的处理器将汇合和预处理基于传感器的数据集合，融合汇合的数据，结合相关的人群来源数据和正在被评估的每个目标物体的行为数据分析融合数据，以及估计目标物体在统计上是否可能进入机动车辆的预测路径。例如，在输入/输出块109，驻留鞋类控制器44收集以下数据并将其发送到IES系统30：(1)指示IES 10、以及因此用户11的实时位置的位置数据；(2)指示IES 10、以及因此用户11的实时速度、加速度/减速度和航向的动态数据；以及(3)指示用户11穿着IES 10时的历史行为的行为数据。这样的历史数据可以包括在处于特定十字路口或特定地理位置中时给定用户的过去趋势，整体上在城市或农村环境中给定用户的过去趋势，在各种天气条件下给定用户的过去趋势，在特定动态场景中给定用户的过去趋势，等。可以设想，IES控制器44可以收集和发送其他类型的数据，包括基于可用的当前和历史信息指示用户11的估计路径的预测路径数据。
在预定义过程块111处，图5的方法100通过处理器可执行指令继续进行，以用于驻留或远程控制器将传感器融合模块施用到汇合的原始传感器数据，从而确定目标物体相对于车辆的预计路线和位置而侵入的可能性。IES系统30例如调节从驻留鞋类控制器44接收的数据，以便相互关联接收到的传感器数据，以确保与单个、共同的“参考”时间范围、坐标系、标准测量值集合等重叠。一旦所接收的传感器数据被充分调节以确保跨相关度量的对准，IES系统30就可以执行数据关联协议，该数据关联协议将对传感器数据的每个相应部分进行分类，然后基于任何互补的分类来关联传感器数据的相关部分。IES系统30然后可以执行经调节和分类的数据以及目标物体和对象车辆的路径计划数据的传感器融合过程。传感器融合可以被典型地表示为用于源自异类或同类源(例如，上文讨论的多种不同的传感器类型)的数据的聚集、分析和合并的计算框架。对于所示的应用，传感器融合可以体现为专用软件设备，该专用软件设备智能地组合来自多个传感器的数据并校正各个传感器的缺陷，以计算出完全准确和可理解的位置和方向信息。
在完成传感器融合之后，IES系统30计算行人碰撞威胁值。该碰撞威胁值可预测受监控目标物体的行为方式，该方式很有可能会造成有害事件。根据所示出的示例，行人碰撞威胁值可以预测用户11的侵入方式，即该方式至少部分地阻碍了目标车辆32的预测路线，预测路线与目标车辆的当前(实时)位置有关。该行人碰撞威胁值可以基于用户位置数据，用户动态数据和用户行为数据的融合。可选地，行人碰撞威胁值还可以将行为、用户位置和用户动态数据与人群来源数据和环境数据进行融合。环境数据可以由指示用户周围环境的信息组成，例如当前天气状况，当前车辆交通状况，当前行人交通状况等。通过比较，群众来源数据可以由指示多个靠近用户的个体的位置、运动和/或行为的信息组成。接收前述数据的远程计算节点可以包括远程主机系统34，云计算系统36，机动车辆32的驻留车辆控制器76或其分布式计算组合。替代地，鞋类控制器44可以通过无线通信设备48、50向智能交通管理系统的中央控制单元发送任何或所有前述数据。
图5的方法100继续至决策块113以确定行人碰撞威胁值是否大于校准的阈值。可以通过提供足够的定量数据以建立统计上显着的最小置信度百分比(例如80％)的经验测试来确定校准的阈值，低于该最小置信度百分比而计算出的碰撞威胁值为非决定性的或者是概率性地推断将不会发生碰撞事件。响应于确定行人碰撞威胁值不大于校准的阈值(方块113＝否)，方法100可以返回到端块101并以连续循环的方式运行，或者可以前进到端块117和暂时终止。相反地，在确定行人碰撞威胁值实际上大于校准的阈值时(块113＝是)，方法100进行到处理块115，在该处采取一个或多个补救措施以避免用户与车辆之间的碰撞。作为示例而非限制，无线发射器节点86可以将行人碰撞迫在眉睫的通知发送给车辆控制器76；车辆控制器76可以通过向车辆制动系统发出一个或多个制动命令信号来立即作出响应，以执行制动操纵，例如，使其完全停止或将速度减小到容易允许进行规避操纵的计算值。另外或替代地，车辆32可以执行其他自主车辆功能，例如控制车辆转向，控制车辆变速器的操作，控制发动机油门和其他自动驾驶功能。在完成在处理块115处执行的补救措施后，方法100前进至端块117并暂时终止。
除了促进设计用于减轻或防止车辆与行人碰撞的一个或多个车辆操作的自动化之外，方法100还可以在过程块115处同时促进设计用于减轻或防止车辆与行人碰撞的一个或多个IES特征的自动化。例如，第一命令信号可以被发送到第一IES子系统以执行智能电子鞋的第一自动化特征AF1。根据图3所示的示例，驻留鞋类控制器44在块111处接收行人碰撞威胁值输出，在块113处确定威胁值大于阈值，并在块115处响应地采取预防措施。驻留鞋类控制器44通过向驻留照明系统56发送命令信号以激活照明设备58从而产生预定的光输出来自动响应该确定(即，没有任何用户或外部系统提示)。所选择的颜色和/或图案可由用户11以及可选地车辆32的驾驶员检测到，并且足够醒目以警告即将发生的碰撞。作为非限制性示例，驻留照明系统56可以输出闪烁的明亮的红光图案；这种特定的颜色和图案的使用可限于警告用户潜在的危险。IES 10的光输出可以与机动车辆32的前照灯的光输出相协调，以进一步有助于将预测的车辆碰撞通知给用户11。
可以预见，作为图5所示方法100的一部分，任何公开的已连接可穿戴电子设备都可以使附加或替代特征自动化。响应于决策块113处的肯定确定，鞋类控制器44可以将第二命令信号自动发送到第二子系统以执行可穿戴电子设备的第二自动化特征AF2。作为非限制性示例，示出了图2的IES 10配备有触觉换能器66，该触觉换能器66被容纳在鞋底结构14内以与内底22可操作地连通。为了将行人碰撞威胁估计警示给IES 10，驻留鞋类控制器44向触觉换能器66发出命令信号以生成触觉提示(例如，可感知的振动力或一系列振动脉冲)，该触觉提示从中底24、通过内底22传递到用户的脚。作为方法100的一部分，由触觉换能器66输出的强度和/或脉冲模式可以限于警告用户可能的危险的情况。
可选的第三自动化特征AF3可以包括将鞋带马达64作为触觉力反馈设备进行操作，该触觉力反馈设备由鞋类控制器44选择性地激活以快速张紧并释放鞋带20。同样，IES10可以与以下一起操作：智能手机40(例如，LED相机灯或偏心旋转质量(ERM)致动器的协调闪烁)，或有源服装元件11(例如，协调激活用户衬衫或短裤中的内置热或触觉设备)。作为另一种选择，可以利用触觉反馈向用户提供转弯方向(例如，左脚或右脚以增强的强度和/或以指定的脉冲模式振动以指示左转或右转)。同样，可以以类似的方式使用触觉反馈，以沿预定路线引导用户或警告用户不要采用特定路线(例如，认为不安全)。关于具有触觉反馈的鞋类和服装的附加信息可以在例如Ernest Kim的美国专利申请公开US2017/0154505A1中找到，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。
可选地，IES 10可以设置有音频系统，在图1中由附接到鞋帮12的后帮12C的微型音频扬声器68表示。驻留鞋类控制器44在确认行人碰撞威胁值大于校准的阈值时，自动将命令信号发送到音频系统扬声器68以生成预定的声音输出。例如，音频系统扬声器68可能会以增加的声级喊“警告！”或“停止！”。作为另一选择，鞋类控制器44可以命令鞋带马达64重复地拉紧/松开鞋带20，作为例如迎面而来的汽车的信号/提示。鞋类到基础设施的通信可以启用(和协调)，以允许IES 10与联网的“智能城市”控制器进行通信，该控制器又可以调制街道照明或交通信号灯的变化，从而提高步行者或跑步者的安全性。相反，“智能城市”控制器可以与IES 10进行通信，以警告用户他们正走上带有“请勿行走”标志的人行横道，该信号信令行人必须对驶来的车辆提供通行权。
在一些实施例中，本公开的各方面可以通过诸如程序模块之类的计算机可执行指令程序来实现，该程序模块通常被称为软件应用或由本文所述的任何控制器或控制器变型执行的应用程序。在非限制性示例中，软件可以包括执行特定任务或实现特定数据类型的例程，程序，对象，部件和数据结构。该软件可以形成接口以允许计算机根据输入源做出反应。该软件还可以与其他代码段协作，以响应于与接收到的数据源一起接收到的数据来发起各种任务。该软件可以存储在各种存储介质中的任何一种上，例如CD-ROM，磁盘，磁泡存储器和半导体存储器(例如，各种类型的RAM或ROM)。
而且，本公开的各方面可以用多种计算机系统和计算机网络配置来实践，包括多处理器系统，基于微处理器的或可编程消费电子设备，小型计算机，大型计算机等。另外，可以在分布式计算环境中实践本公开的方面，在分布式计算环境中，任务由通过通信网络链接的远程处理设备执行。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括内存存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。因此，可以在计算机系统或其他处理系统中结合各种硬件，软件或其组合来实现本公开的各方面。
本文所述的任何方法都可以包括机器可读指令，以由以下执行：(a)处理器，(b)控制器和/或(c)任何其他合适的处理设备。本文公开的任何算法，软件，协议或方法都可以体现为存储在有形介质(例如闪存，CD-ROM，软盘，硬盘驱动器，数字多功能盘(DVD)或其他存储设备)上的软件。普通技术人员将容易地理解，整个算法和/或其部分可以可选地由除控制器之外的设备执行和/或以可用方式体现在固件或专用硬件中(例如，由专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程逻辑设备(FPLD)、离散逻辑等实施)。此外，尽管参考本文描述的流程图描述了特定算法，但是可以替代地使用实现示例性机器可读指令的许多其他方法。
以下示例性特征和配置并非旨在表示本公开的每个实施例或每个方面。而是，根据以下代表性示例，本公开的许多特征和优点将变得更加显而易见。就这一点而言，每个公开的系统、方法、设备、协议等，包括图中所示的那些，都可以单独地或以任何组合包括本文关于其他实施例描述的任何特征、选项和替代方案，除非明确声明或在逻辑上禁止。
本公开的各方面针对用于用户的脚的智能电子鞋系统。IES系统包括被构造成附接到用户的脚上的鞋帮，以及被附接到鞋帮并被构造成在其上支撑用户的脚的鞋底结构。鞋底结构具有外底，该外底限定了IES的地面接合部分。安装到鞋底结构和/或鞋帮的照明系统被配置为响应于命令信号而产生光。无线通信设备被配置为与远程计算节点无线通信。IES系统还包括可操作地连接到无线通信设备和照明系统的驻留或远程鞋类控制器。鞋类控制器被配置为：接收指示用户的用户位置和远程计算节点的节点位置的一个或多个位置数据集。鞋类控制器确定用户的位置是在预定位置内还是在距节点位置的接近度内。响应于用户位置在预定位置内或在距节点位置的接近度内，控制器将命令信号发送到照明系统以产生预定的光输出。
对于任何公开的IES系统，鞋类控制器还可以被配置为例如响应于用户位置在预定位置/距节点位置的接近度内，将第二命令信号发送到远程计算节点的控制系统以产生听觉或视觉输出。远程计算节点可以是具有车辆前照灯系统的机动车辆。在这种情况下，视觉输出可以包括车辆前照灯系统的光输出的照明，闪烁和/或增强。车辆的听觉输出可包括激活和/或调制车辆喇叭系统的听觉输出。鞋类控制器还可以被配置为使车辆前照灯系统的光输出与IES照明系统的预定光输出协调。
对于任何公开的IES系统，IES系统的无线通信设备还被配置为无线连接到便携式电子设备，从而与远程计算节点无线通信。IES系统可以包括附接到鞋底结构和/或鞋帮的触觉换能器。鞋类控制器可以例如响应于用户的位置在预定位置/距节点位置的接近度之内，向触觉换能器发送第三命令信号以产生触觉提示。作为另一选择，IES系统可以包括附接到鞋底结构和/或鞋帮的音频系统。鞋类控制器可以例如响应于用户的位置在预定位置内/距节点位置的接近度而向音频系统发送第四命令信号，以产生预定的声音输出。
对于任何公开的IES系统，远程计算节点可以是安全系统；在这种情况下，鞋类控制器可以例如响应于用户位置在预定位置内或在节点位置的接近度内而向安全系统发送停用命令信号。可选地，远程计算节点可以是家庭自动化系统；在这种情况下，鞋类控制器可例如在用户位置在预定位置内或在距节点位置的接近度内，向家庭自动化系统发送第五命令信号以锁定或解锁门、激活或停用室内灯和/或增加或降低恒温器的温度。
对于任何公开的IES系统，预定位置可以包括由鞋类控制器定义的地理围栏。可以在检测到远程计算节点突破地理围栏时发送用于激活照明系统的命令信号。IES系统还可包括安装在鞋底结构或鞋帮上的压力传感器；压力传感器被配置为检测脚在鞋帮中的存在(或不存在)。在这种情况下，至少部分地响应于检测到的脚在鞋帮中的存在而发送用于激活IES照明系统的命令信号。压力传感器也可以(或替代地)配置为检测用户的体重。在这种情况下，鞋类控制器可以从压力传感器接收指示用户检测到的体重的传感器信号，确定检测到的体重是否在存储器存储的经验证的用户体重的预定范围内，并仅当检测到的体重在经验证的用户体重的预定范围内时，材将命令信号发送到IES照明系统。
对于任何公开的IES系统，鞋带附接到鞋帮，且鞋带马达安装在鞋底结构内部并且被配置为在张紧状态和未张紧状态之间选择性地转换鞋带。鞋类控制器可以与鞋带马达通信以确定鞋带是处于张紧状态还是未张紧状态。还响应于鞋带处于张紧状态，发送用于激活IES照明系统的命令信号。对于至少一些应用，张紧状态包括多个离散的张紧位置；IES系统可以包括鞋带传感器，该鞋带传感器为用户检测离散的张紧位置中的当前一个张紧位置。在这种情况下，鞋类控制器可以从鞋带传感器接收传感器信号，该传感器信号指示用户当前的离散张紧位置。根据该数据，控制器可以确定当前离散的张紧位置是否对应于存储器存储的经验证的鞋带张紧位置；可以响应于当前离散张紧位置与经验证的鞋带张紧位置相对应来发送用于IES照明系统的激活命令信号。
对于任何公开的IES系统，远程计算节点可以包括光学传感器，该光学传感器可操作来检测IES光系统的预定光输出。该光输出可以包括被配置为向远程计算节点验证用户的个性化颜色和/或闪烁模式。对于至少一些实施例，IES系统的无线通信设备包括BLE，CAT-M1和/或CAT-NB1无线接口。IES系统还可包括附接到鞋底结构/写上的条形码，RFID标签和/或NFC标签，它们中的每一个被配置为将安全认证码传送到远程计算节点。
本公开的其他方面涉及一种制造用于用户的脚的鞋类物品的方法。该方法包括：提供鞋帮，该鞋帮被构造为接收并附接至用户的脚；提供鞋底结构，该鞋底结构被构造为在其上支撑用户的脚，该鞋底结构具有外底，该外底限定了地面接合部分；将鞋底结构附接到鞋帮；将照明系统安装到鞋底结构和/或鞋帮，照明系统被配置为响应于命令信号产生光；将无线通信设备安装到鞋底结构和/或鞋帮，该无线通信设备被构造为与远程计算节点无线通信；和将驻留控制器安装到鞋底结构和/或鞋帮上，该驻留控制器可操作地联接到无线通信设备和照明系统。所述驻留控制器被配置为：接收指示用户位置的位置数据；接收指示远程计算节点位置的位置数据；确定用户位置是在预定位置内还是在距节点位置的接近度内；并响应于用户的位置在预定位置之内或在距节点的接近度之内，将命令信号发送到照明系统以生成预定光输出。
本公开的其他方面针对一种执行智能电子鞋的自动化特征的方法。IES包括用于附接到用户的脚的开放式或封闭式构造的鞋帮，附接到鞋帮并定义地面接合表面的鞋底结构，以及可相应于电子命令信号操作以产生光的照明系统。该方法包括由驻留鞋类控制器通过无线通信设备接收指示用户位置的位置数据和指示远程计算节点位置的位置数据。该方法还包括经由鞋类控制器确定用户的位置是在预定位置内还是在距节点位置的接近度内。响应于用户位置在预定位置内或在距节点位置的接近度内，鞋类控制器将命令信号自动发送到照明系统以产生预定的光输出。
对于任何公开的方法，鞋类控制器可以通过将第二命令信号传输到远程计算节点的控制系统以生成听觉或视觉输出，来进一步响应用户的位置在预定位置内/节点位置的接近度之内。在一些应用中，远程计算节点可以是具有车辆前照灯系统的机动车辆；在这种情况下，视觉输出包括车辆前照灯系统的光输出的照明、闪烁和/或增强。可选地，鞋类控制器可使车辆前照灯系统的光输出与IES照明系统的预定光输出协调。机动车辆的命令的听觉输出可包括激活和/或调制车辆喇叭系统的听觉输出。
对于任何公开的方法，无线通信设备可以被配置为无线连接到用户的便携式电子设备，从而与远程计算节点无线通信。作为进一步的选择，IES可以包括附接到鞋底结构和/或鞋帮的触觉换能器；在这种情况下，鞋类控制器可以响应于用户的位置在预定位置/节点位置的接近度之内而自动向触觉换能器发送第三命令信号以生成触觉提示。IES还可以包括附接到鞋底结构和/或鞋帮的音频系统；在这种情况下，鞋类控制器可以响应于在预定位置/节点位置的接近度之内，而自动将第四命令信号发送到音频系统以生成预定的声音输出。
对于任何公开的方法，远程计算节点可以是住宅或商业安全系统的一部分。在这种情况下，鞋类控制器可以响应于用户正进入(或离开)预定位置或相对于与安全系统相关联的住宅或商业建筑物的指定部分的接近度时，向安全系统发送停用(或激活)命令信号。可选地，远程计算节点可以是家庭自动化系统的一部分。在这种情况下，鞋类控制器可以通过将第五命令信号发送到家庭自动化系统以锁定或解锁门、激活或停用室内灯、和/或增加或降低恒温器的温度，来响应用户进入或离开与家庭自动化系统相关联的家庭(或家庭的一部分)。预定位置或接近度可以至少部分地由鞋类控制器产生的地理围栏限定。在检测到远程计算节点或IES用户突破地理围栏时，激活或停用命令信号被发送到远程计算节点或IES子系统。
对于任何公开的方法，本文中IES可以并有压力传感器，该压力传感器安装到鞋底结构并配置为检测脚在鞋帮中的存在。鞋类控制器可以进一步响应于检测到脚在鞋帮中存在来发送命令信号。可以将安装在鞋底结构/鞋帮上的压力传感器配置为检测用户的体重。在这种情况下，鞋类控制器从压力传感器接收一个或多个传感器信号，其指示所检测到的用户的体重。然后，控制器确定检测到的体重是否在存储器存储的经验证用户体重的预定范围内。响应于检测到的体重在经验证用户体重的预定范围内，可以将命令信号发送到远程计算节点或IES子系统。
对于任何公开的方法，IES可包括附接到鞋帮的鞋带或带子，以及安装到鞋底结构并且被构造为在张紧状态和未张紧状态之间选择性地转换鞋带/带子的鞋带马达。在这种情况下，驻留鞋类控制器可以确定鞋带是处于张紧状态还是未张紧状态，并且如果鞋带被张紧，则响应地发送命令信号以激活IES子系统。张紧状态可以被描绘成多个离散的张紧位置。在这种情况下，驻留鞋类控制器可以识别鞋带处于哪个离散的张紧位置中(例如，使用从鞋带传感器接收到的传感器信号或通过监视鞋带马达输出轴的位置)。响应于与存储器存储的经验证的鞋带张紧位置相对应的鞋带的当前张紧位置，鞋类控制器可以将命令信号发送到远程节点或IES子系统。
对于任何公开的方法，远程计算节点可以包括光学传感器；在这种情况下，IES照明系统的预定光输出可以包括个性化的颜色和/或闪烁图案，其可以由光学传感器检测并且被配置为向远程计算节点验证用户。IES无线通信设备可以包括BLE，CAT-M1和/或CAT-NB1无线接口。IES可以被提供有条形码、RFID标签和/或NFC标签，其附接到鞋底结构和/或鞋帮并且被配置为将安全认证码传送到远程计算节点。
本公开的其他方面涉及一种用于用户的脚的鞋类。所述鞋类包括：鞋帮，用于接收并附接至用户的脚；以及鞋底结构，其附接至鞋帮，以在其上支撑用户的脚。照明系统和/或声音系统安装到鞋底结构并被配置为响应于命令信号而产生光/声音。无线通信设备安装在鞋底结构内部以用于与远程计算节点无线通信。同样安装在鞋底结构内部的驻留控制器可操作地连接至无线通信设备和照明系统。驻留控制器接收指示用户位置和远程计算节点位置的位置数据。驻留控制器确定用户的位置是否在预定位置内/距节点位置的接近度之内；如果是，则驻留控制器响应地将一个或多个命令信号发送到照明系统/声音，以产生预定的光/声音输出。
已经参考所示出的实施例详细描述了本公开的各方面；然而，本领域技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围的情况下可以对其进行许多修改。本公开不限于本文公开的精确构造和组成；从前述描述显而易见的任何和所有修改，改变和变化都在由所附权利要求限定的本公开的范围内。而且，本概念明确地包括前述元素和特征的任何和所有组合和子组合。其他条款可能会反映在以下条款中：
条款1：一种智能电子鞋(IES)系统，包括：鞋帮，被配置为附接到用户的脚；以及鞋底结构，附接到所述鞋帮并被配置为在其上支撑用户的脚，所述鞋底结构限定了地面接合表面；碰撞威胁警告系统，安装在所述鞋底结构和/或所述鞋帮上，并配置为响应命令信号生成视觉、听觉和/或触觉输出；检测标签，被配置为从发射器-检测器模块接收提示信号，并响应地将响应信号发送到发射器-检测器模块；无线通信设备，安装在所述鞋底结构和/或所述鞋帮上并配置为与远程计算节点进行无线通信；鞋类控制器，可操作地连接到所述无线通信设备和所述碰撞威胁警告系统，所述鞋类控制器被配置为：经由所述无线通信设备从所述远程计算节点接收响应于所述响应信号而产生的行人碰撞警告信号；以及响应于接收到的行人碰撞警告信号，向所述碰撞威胁警告系统发送命令信号，以产生被配置为警告用户与机动车辆的即将发生的碰撞的预定的视觉、听觉和/或触觉警示。
条款2：根据条款1所述的IES系统，其中，
所述检测标签包括安装在所述鞋底结构和/或所述鞋帮上的射频(RF)应答器，所述提示信号具有第一频率的第一RF功率，所述响应信号具有第二频率的第二RF功率，所述第二频率不同于所述第一频率。
条款3：根据条款2所述的IES系统，其中，
所述提示信号包括嵌入数据集，并且其中，所述响应信号将所述嵌入数据集重新发送回所述发射器-检测器模块。
条款4：根据条款3所述的IES系统，其中，
所述RF应答器包括RF天线和连接到所述RF天线的频率滤波器，所述频率滤波器被配置为拒绝具有带有与所述第一频率不同的第三频率的RF功率的信号。
条款5：根据条款1所述的IES系统，其中，
所述检测标签包括具有安装在所述鞋底结构和/或所述鞋帮上的介电EAP元件的电活性聚合物(EAP)传感器，所述提示信号是配置为在介电EAP元件中引起物理状态变化的电场，且通过所述用户反转介电EAP元件的物理状态变化来生成所述响应信号。
条款6：根据条款1至5中任一项所述的IES系统，其中，
所述鞋类控制器还被配置为：经由所述无线通信设备向所述远程计算节点发送用户位置数据和用户动态数据；以及经由所述无线通信设备从所述远程计算节点接收行人碰撞威胁值，所述行人碰撞威胁值基于用户位置数据和用户动态数据的融合，并预测用户相对于机动车辆的车辆位置和预期路线的侵入。
条款7：根据条款6所述的IES系统，其中，
所述鞋类控制器还被配置为经由所述无线通信设备向所述远程计算节点传输指示用户的历史行为的行为数据，其中所述行人碰撞威胁值还基于所述行为数据与所述用户位置数据和所述用户动态数据的融合。
条款8：根据条款7所述的IES系统，其中，
所述行人碰撞威胁值还基于行为数据、用户位置数据和用户动态数据与人群来源数据的融合，所述人群来源数据指示接近用户的多个个人的行为。
条款9：根据条款8所述的IES系统，其中，
所述行人碰撞威胁值还基于行为数据、用户位置数据、用户动态数据和人群来源数据与指示用户周围环境的环境数据的融合。
条款10：根据条款1至9中任一项所述的IES系统，其中，
所述用户具有便携式电子设备，并且其中，所述无线通信设备还被配置为无线连接到所述便携式电子设备，从而与所述远程计算节点无线通信。
条款11：根据条款1至10中任一项所述的IES系统，其中，
所述远程计算节点是机动车辆的驻留车辆控制器，并且其中，所述鞋类控制器还被配置为经由所述无线通信设备向所述驻留车辆控制器发送用户位置数据、用户动态数据和/或用户行为数据。
条款12：根据条款1至10中任一项所述的IES系统，其中，
所述远程计算节点是智能交通管理系统的中央控制单元，并且其中，所述鞋类控制器还被配置为经由所述无线通信设备向所述中央控制单元传输用户位置数据、用户动态数据和/或用户行为数据。
条款13：根据条款1至12中任一项所述的IES系统，其中，
所述碰撞威胁警告系统包括附接到所述鞋底结构和/或所述鞋帮的触觉换能器，其中所述命令信号使所述触觉换能器生成预定的触觉警示，所述触觉警示被配置为警告所述用户即将与所述机动车辆发生碰撞。
条款14：根据条款1至13中任一项所述的IES系统，其中，
所述碰撞威胁警告系统包括附接到所述鞋底结构和/或所述鞋帮的音频部件，并且其中，所述命令信号使所述音频部件生成预定的听觉警示，所述听觉警示被配置为警告用户即将与所述机动车辆发生碰撞。
条款15：根据条款1至14中任一项所述的IES系统，其中，
所述碰撞威胁警告系统包括附接到所述鞋底结构和/或所述鞋帮的照明元件，并且其中，所述命令信号使所述照明元件产生预定的视觉警示，所述视觉警示被配置为警告用户即将与机动车辆发生碰撞。
条款16：根据条款1至15中任一项所述的IES系统，
还包括压力传感器，所述压力传感器安装到所述鞋底结构并被配置为检测脚在所述鞋帮中的存在，并且其中，还响应于检测到的脚在所述鞋帮中的存在，将所述命令信号发送到所述碰撞威胁警告系统。
条款17：根据条款1至16中任一项所述的IES系统，
还包括：鞋带，附接到所述鞋帮；以及鞋带马达，安装在所述鞋底结构内部，并且被配置为在张紧状态和未张紧状态之间选择性地转换所述鞋带，其中，所述鞋类控制器还被配置为与所述鞋带马达通信并确定所述鞋带是否处于所述张紧状态或所述未张紧状态，并且其中，还响应于所述鞋带处于所述张紧状态，将所述命令信号发送到所述碰撞威胁警告系统。
条款18：一种操作智能电子鞋(IES)的方法，该IES包括附接到用户的脚的鞋帮以及限定地面接合表面并附接到所述鞋帮以支撑用户的脚的鞋底结构，所述方法包括：经由附接到IES的所述鞋底结构和/或所述鞋帮的检测标签，接收来自发射器-检测器模块的提示信号；响应于所述提示信号的接收，经由所述检测标签将所述响应信号发送至所述发射器-检测器模块；经由驻留鞋类控制器通过无线通信设备，接收由远程计算节点响应于所述响应信号而产生的行人碰撞警告信号，所述驻留鞋类控制器和所述无线通信设备均附接到所述鞋底结构和/或所述鞋帮；响应于所接收到的行人碰撞警告信号，经由驻留鞋类控制器发送命令信号到附接至鞋底结构和/或鞋帮的碰撞威胁警告系统，以产生预定的视觉、听觉和/或触觉警示，预定的视觉、听觉和/或触觉警示配置成警告用户与机动车辆的即将发生的碰撞。
条款19：根据条款18所述的方法，其中，
所述检测标签射频(RF)应答器，所述提示信号具有第一频率的第一RF功率，所述响应信号具有第二频率的第二RF功率，所述第二频率不同于所述第一频率。
条款20：根据条款18所述的方法，其中，
所述检测标签包括具有介电EAP元件的电活性聚合物(EAP)传感器，所述提示信号是配置为在介电EAP元件中引起物理状态变化的电场，且通过所述用户反转介电EAP元件的物理状态变化来生成所述响应信号。
条款21：根据条款18至20中任一项所述的方法，
还包括：经由所述驻留鞋类控制器向所述远程计算节点发送用户位置数据和用户动态数据；以及经由所述驻留鞋类控制器提供所述无线通信设备从所述远程计算节点接收行人碰撞威胁值，所述行人碰撞威胁值基于用户位置数据和用户动态数据的融合，并预测用户相对于机动车辆的车辆位置和预期路线的侵入。
条款22：根据条款18至21中任一项所述的方法，其中，
所述用户具有便携式电子设备，并且其中，所述无线通信设备无线连接到所述便携式电子设备，从而与所述远程计算节点无线通信。
条款23：根据条款18至22中任一项所述的方法，其中，
所述远程计算节点是机动车辆的驻留车辆控制器，所述方法还包括经由所述驻留鞋类控制器向所述驻留车辆控制器发送用户位置数据、用户动态数据和/或用户行为数据。
条款24：根据条款18至22中任一项所述的方法，其中，
所述远程计算节点是智能交通管理系统的中央控制单元，所述方法还包括经由所述驻留鞋类控制器向所述中央控制单元发送用户位置数据、用户动态数据和/或用户行为数据。
条款25：根据条款18至22中任一项所述的方法，其中，IES还包括压力传感器，所述压力传感器安装到所述鞋底结构并被配置为检测脚在所述鞋帮中的存在，并且其中，还响应于检测到的脚在所述鞋帮中的存在，将所述命令信号发送到所述碰撞威胁警告系统。

Claims (23)

1.一种智能电子鞋子系统，包括：
鞋类，包括鞋帮和鞋底结构，所述鞋帮被配置为附接到用户的脚上，并且所述鞋底结构附接到所述鞋帮并被配置为在其上支撑用户的脚，所述用户具有便携式电子设备；
碰撞威胁警告系统，附接到所述鞋类并配置为响应命令信号生成视觉、听觉和/或触觉输出；
压力传感器，安装到所述鞋底结构并被配置为检测脚在所述鞋帮中的存在；
检测标签，被配置为从发射器-检测器模块接收提示信号，并响应地将响应信号发送到发射器-检测器模块；
无线通信设备，附接到所述鞋类并配置为无线连接到用户的便携式电子设备，从而与远程计算节点进行无线通信；和
鞋类控制器，可操作地连接到所述无线通信设备和所述碰撞威胁警告系统，所述鞋类控制器被配置为：
经由所述无线通信设备从所述远程计算节点接收响应于所述响应信号而产生的行人碰撞警告信号；以及
以及响应于接收到的行人碰撞警告信号和检测到的脚在所述鞋帮中的存在，向所述碰撞威胁警告系统发送命令信号，以产生被配置为警告用户与机动车辆的即将发生的碰撞的预定的视觉、听觉和/或触觉警示。
2.根据权利要求1所述的智能电子鞋子系统，其中，
所述检测标签包括安装在所述鞋类上的射频应答器，所述提示信号具有第一频率的第一射频功率，所述响应信号具有第二频率的第二射频功率，所述第二频率不同于所述第一频率。
3.根据权利要求2所述的智能电子鞋子系统，其中，
所述提示信号包括嵌入数据集，并且其中，所述响应信号将所述嵌入数据集重新发送回所述发射器-检测器模块。
4.根据权利要求2或3所述的智能电子鞋子系统，其中，
所述射频应答器包括射频天线和连接到所述射频天线的频率滤波器，所述频率滤波器被配置为拒绝具有带有与所述第一频率不同的第三频率的射频功率的信号。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的智能电子鞋子系统，其中，
所述检测标签包括具有安装在所述鞋类上的介电EAP元件的电活性聚合物(EAP)传感器，所述提示信号是配置为在介电EAP元件中引起物理状态变化的电场，且通过所述用户反转介电EAP元件的物理状态变化来生成所述响应信号。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的智能电子鞋子系统，其中，
所述鞋类控制器还被配置为：
经由所述无线通信设备向所述远程计算节点发送用户位置数据和用户动态数据；以及
经由所述无线通信设备从所述远程计算节点接收行人碰撞威胁值，所述行人碰撞威胁值基于所述用户位置数据和所述用户动态数据的融合，并预示用户相对于机动车辆的车辆位置和预期路线的侵入。
7.根据权利要求6所述的智能电子鞋子系统，其中，
所述鞋类控制器还被配置为经由所述无线通信设备向所述远程计算节点传输指示用户的历史行为的行为数据，其中所述行人碰撞威胁值还基于所述行为数据与所述用户位置数据和所述用户动态数据的融合。
8.根据权利要求7所述的智能电子鞋子系统，其中，
所述行人碰撞威胁值还基于所述行为数据、用户位置数据和用户动态数据与人群来源数据的融合，所述人群来源数据指示接近用户的多个个人的行为。
9.根据权利要求8所述的智能电子鞋子系统，其中，
所述行人碰撞威胁值还基于所述行为数据、所述用户位置数据、所述用户动态数据和所述人群来源数据与指示用户周围环境的环境数据的融合。
10.根据权利要求1至3中的任一项所述的智能电子鞋子系统，其中，
所述远程计算节点是机动车辆的驻留车辆控制器，并且其中，所述鞋类控制器还被配置为经由所述无线通信设备向所述驻留车辆控制器发送用户位置数据、用户动态数据和/或用户行为数据。
11.根据权利要求1至3中的任一项所述的智能电子鞋子系统，其中，
所述远程计算节点是智能交通管理系统的中央控制单元，并且其中，所述鞋类控制器还被配置为经由所述无线通信设备向所述中央控制单元传输用户位置数据、用户动态数据和/或用户行为数据。
12.根据权利要求1至3中的任一项所述的智能电子鞋子系统，其中，
所述碰撞威胁警告系统包括安装到所述鞋类的触觉换能器，其中所述命令信号使所述触觉换能器生成预定的触觉警示，所述触觉警示被配置为警告所述用户即将与所述机动车辆发生碰撞。
13.根据权利要求1至3中的任一项所述的智能电子鞋子系统，其中，
所述碰撞威胁警告系统包括安装到所述鞋类的音频部件，并且其中，所述命令信号使所述音频部件生成预定的听觉警示，所述听觉警示被配置为警告用户即将与所述机动车辆发生碰撞。
14.根据权利要求1至3中的任一项所述的智能电子鞋子系统，其中，
所述碰撞威胁警告系统包括安装到所述鞋类的照明元件，并且其中，所述命令信号使所述照明元件产生预定的视觉警示，所述视觉警示被配置为警告用户即将与机动车辆发生碰撞。
15.根据权利要求1至3中的任一项所述的智能电子鞋子系统，还包括：
鞋带，附接到所述鞋帮；以及
鞋带马达，安装到所述鞋类，并且被配置为在张紧状态和未张紧状态之间选择性地转换所述鞋带，
其中，所述鞋类控制器还被配置为与所述鞋带马达通信并确定所述鞋带是否处于所述张紧状态或所述未张紧状态，并且
其中，还响应于所述鞋带处于所述张紧状态，将所述命令信号发送到所述碰撞威胁警告系统。
16.一种操作智能电子鞋子系统的方法，所述方法包括：
经由附接到用户的鞋类的检测标签，接收来自发射器-检测器模块的提示信号，所述鞋类包括鞋帮和鞋底结构，所述鞋帮被配置为附接到用户的脚上，并且所述鞋底结构附接到所述鞋帮并被配置为在其上支撑用户的脚，所述用户具有便携式电子设备，所述鞋类还包括压力传感器，所述压力传感器安装到所述鞋底结构并被配置为检测脚在所述鞋帮中的存在；
响应于所述提示信号的接收，经由所述检测标签将响应信号发送至所述发射器-检测器模块；
经由驻留鞋类控制器通过无线通信设备，接收由远程计算节点响应于所述响应信号而产生的行人碰撞警告信号，所述驻留鞋类控制器和所述无线通信设备均附接到所述鞋类，其中，所述无线通信设备无线连接到用户的便携式电子设备，从而与所述远程计算节点进行无线通信；
响应于所接收到的行人碰撞警告信号和检测到的脚在所述鞋帮中的存在，经由驻留鞋类控制器发送命令信号到附接至鞋类的碰撞威胁警告系统，以产生预定的视觉、听觉和/或触觉警示，预定的视觉、听觉和/或触觉警示配置成警告用户与机动车辆的即将发生的碰撞。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，
所述检测标签包括射频应答器，所述提示信号具有第一频率的第一射频功率，所述响应信号具有第二频率的第二射频功率，所述第二频率不同于所述第一频率。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，
所述提示信号包括嵌入数据集，并且其中，所述响应信号将所述嵌入数据集重新发送回所述发射器-检测器模块。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，
所述射频应答器包括射频天线和连接到所述射频天线的频率滤波器，所述频率滤波器被配置为拒绝具有带有与所述第一频率不同的第三频率的射频功率的信号。
20.根据权利要求16至19中的任一项所述的方法，还包括：
经由所述驻留鞋类控制器向所述远程计算节点发送用户位置数据和用户动态数据；以及
经由所述驻留鞋类控制器提供所述无线通信设备从所述远程计算节点接收行人碰撞威胁值，所述行人碰撞威胁值基于所述用户位置数据和所述用户动态数据的融合，并预示所述用户相对于机动车辆的车辆位置和预期路线的侵入。
21.根据权利要求16至19中的任一项所述的方法，其中，
所述远程计算节点是机动车辆的驻留车辆控制器，所述方法还包括经由所述驻留鞋类控制器向所述驻留车辆控制器发送用户位置数据、用户动态数据和/或用户行为数据。
22.根据权利要求16至19中的任一项所述的方法，其中，
所述远程计算节点是智能交通管理系统的中央控制单元，所述方法还包括经由所述驻留鞋类控制器向所述中央控制单元发送用户位置数据、用户动态数据和/或用户行为数据。
23.根据权利要求16至19中的任一项所述的方法，其中，
所述检测标签包括具有安装在所述鞋类上的介电EAP元件的电活性聚合物(EAP)传感器，所述提示信号是配置为在介电EAP元件中引起物理状态变化的电场，且通过所述用户反转介电EAP元件的物理状态变化来生成所述响应信号。
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