CN101563664A - 具有持久低电能信标的传感器装置 - Google Patents

具有持久低电能信标的传感器装置 Download PDF

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CN101563664A CNA2007800401876A CN200780040187A CN101563664A CN 101563664 A CN101563664 A CN 101563664A CN A2007800401876 A CNA2007800401876 A CN A2007800401876A CN 200780040187 A CN200780040187 A CN 200780040187A CN 101563664 A CN101563664 A CN 101563664A
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Abstract

一个公开的方法涉及提供第一装置，该第一装置包括：配置为感应由第一装置经历的激励的传感器，配置为处理从传感器接收到的数据且由此获得已处理的传感器数据的控制器，配置为从第一装置向第二装置无线地发送已处理的数据的发射器，和配置为至少向控制器和发射器提供电能的电池。该第一装置在至少间断性地使用传感器、控制器和发射器获得和发送已处理的数据到第二装置的第一操作模式下操作。当确定电池处于低电能状态时，第一装置在不使用传感器、控制器和发射器获得和发送已处理的传感器数据到第二装置，但是第一装置至少间断性地发送指示电池的低电能状态的信号到第二装置的第二操作模式下操作。

Description

具有持久低电能信标的传感器装置
技术领域
本申请总的来说涉及远程传感器装置的电能管理。
背景技术
一些远程传感器装置能够将指示远程装置何时电能低的信号传递到主装置。在接收到这种信号时，主装置可警告它的用户该远程装置的电能低，由此使得用户能够在远程装置真正用完电能之前再充电或更换远程装置的电池。这种系统的一个示例是采用无线用户输入(UI)装置(比如无线鼠标或键盘)的计算机。当这种UI装置的电能低时，将指示低电能状态的信号传递到计算机的处理器，然后计算机向用户显示消息以警告低电能状态。如果用户随后没能立即更换或再充电电池，远程装置继续正常地操作直到其完全用完电能。在这时，远程装置变得不仅不能执行它意向的功能，而且不能通知主装置其变得不可操作的原因。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种方法涉及第一装置的使用，该第一装置包括：配置为感应由第一装置经历的激励的传感器，配置为处理从传感器接收到的数据且由此获得已处理的传感器数据的控制器，配置为从第一装置向第二装置无线地发送已处理的数据的发射器，和配置为至少向控制器和发射器提供电能的电池。该第一装置在至少间断性地使用传感器、控制器和发射器获得和发送已处理的数据到第二装置的第一操作模式下操作。当确定电池处于低电能状态时，第一装置在不使用传感器、控制器和发射器获得和发送已处理的传感器数据到第二装置，但是第一装置至少间断性地发送指示电池的低电能状态的信号到第二装置第二操作模式下操作。
根据另一方面，一种设备包括传感器、控制器、发射器和电池。该传感器配置为感应由第一装置经历的激励。该控制器配置为处理从传感器接收到的数据且由此获得已处理的传感器数据。该发射器配置为从设备向另一装置无线地发送已处理的传感器数据。该电池配置为至少向控制器和发射器提供电能。该设备配置为当做出电池未处于低电能状态的确定时在第一操作模式操作，并当做出电池处于低电能状态的确定时，在第二操作模式操作。在第一操作模式中，至少间断性地使用传感器、控制器和发射器获得和发送已处理的传感器数据到其它装置。在第二操作模式中，传感器、控制器和发射器不获得和发送已处理的传感器数据到其它装置，但是设备至少间断性地发送指示电池的低电能状态的信号到其它装置。
根据另一方面，一种方法涉及第一装置的使用，该第一装置包括配置为感应由第一装置经历的激励的传感器，配置为处理从传感器接收到的数据且由此获得已处理的传感器数据的控制器，配置为从第一装置向第二装置无线地发送已处理的数据的发射器，配置为接收从第二装置向第一装置无线地发送的数据的接收器，和配置为至少向控制器、发射器和接收器提供电能的电池。该第一装置在至少间断性地使用传感器、控制器和发射器获得和发送已处理的数据到第二装置，并且至少间断性地使用接收器以接收从第二装置无线地发送的数据的第一操作模式下操作。当确定电池处于低电能状态时，第一装置在不使用接收器接收从第二装置无线地发送的数据，但是至少间断性地使用发射器以发送指示电池的低电能状态的信号到第二装置的第二操作模式下操作。
附图说明
图1是远程传感器设备的示意性实施例的框图；且
图2-4是示出可由图1所示的控制器执行的例程的示例的流程图。
具体实施方式
在一些实施例中，在检测到远程传感器装置的“低电能”状态时，可改变远程装置的操作模式从而实质上减少其功耗速率。之后可允许远程装置仅执行一组有限的功能，且可在延长的时间段中持续发送“低电能”信号到主装置，而不论其减少的功能性如何。在某些实施例中，可配置远程装置使得其在其操作的“低电能”模式中执行的功能仅是传输信号到主装置以通知主装置其“低电能”状态。在某些实施例中，可附加地监控电池的容量或使用以确定何时电池快要处于“低电能”状态，且发送指示这种情况的信号，由此使得能够警告用户电池“将用尽且需要立刻更换”，或向用户提供某些类似的消息或指示。如果用户没能在实际到达“低电能”状态之前更换电池，则装置不会简单地停止工作，而是将改变操作模式，从而实质上减少其功耗，并持续通知用户电池的“低电能”状态。因此，不像现有技术那样，远程传感器装置在其电能用尽之后停止所有操作，比如在这里公开的装置的用户将用不着猜测包括远程装置的系统是因为远程装置电能用尽还是因为某种其它原因(比如远程装置的一个或多个其它组件的故障或接收装置的一个或多个组件的故障)而停止工作。
图1是可结合本发明的某些实施例采用的远程传感器装置100的示例的框图。如图所示，装置100可包括控制器102、传感器104、电池106、存储器108、发射器110、天线112和电池监控单元114。大致如图1所示地配置的远程传感器装置100可以以任意多种方式配置且可用于任意多个目的，且本发明不限于任何特定类型的装置或其使用。例如，在某些实施例中，远程传感器装置100可包括在鞋上或在鞋内安装的或以其它方式由个人支撑以在他或她正在走路或跑步或以其它方式步行移动时监控个人活动的流动装置(ambulatory device)。例如，在美国专利6,611,789、6,305,221、6,301,964、6,298,413、6,032,108、6,018,705、5,955,667、4,578,769和4,371,945中公开了这种装置的示例，将上述每个专利的全部内容通过引用合并于此。作为选择，例如，远程传感器装置100可包括用于计算机的无线鼠标或无线键盘，或能够感应一个或多个激励并将关于所感应到的激励的数据经由无线通信链路传递到另一装置的任意其它装置。
传感器104可包括能够感应外部激励的任意装置，且本发明不限于使用任意特定类型的传感器。例如，其可以包括比如在美国专利6,336,365(将其整体通过引用的方式合并于此)中公开的加速计，或可包括在美国专利6,611,789、6,305,221、6,301,964、6,298,413、6,032,108、6,018,705、5,955,667、4,578,769和4,371,945中公开的任意传感器。作为选择，作为几个示例，其可以包括另一类型的加速计、振动传感器、温度传感器、湿度传感器、光传感器、音频检测器、电或磁场传感器等。在各种实施例中可采用任意数目的相同类型的传感器，或不同类型的传感器的任意组合。应该理解，传感器14可附加地包括某些信号处理元件，例如，一个或多个放大器、缓冲器、滤波器等，布置这些元件以在将由转换器(例如，在美国专利6,336,365中公开的加速计)产生的信号提供到控制器102之前，调节该信号。
例如，控制器102可包括能够接收和处理来自传感器104的数据的一个或多个处理器。可采用任意类型或数目的控制器，且本发明不限于使用任意特定类型或配置的控制器。如图1所示，控制器102可具有相关联的存储器108，在其中可存储由控制器102访问的数据和指令以使得控制器102能够执行各种例程。可以单独地或与控制器102集成地实现存储器108。下面结合图2-4可结合本发明的某些实施例描述由控制器102执行的例程的示例。
发射器110和相关联的天线112可以采用任意多种形式，且例如，可采用来从传感器向另一装置(例如，腕表、便携式音乐播放器、计算机等)无线地发送已处理的数据。在一些实施例中，可在装置100中附加地采用接收器(未示出)以接收到来的无线信号，或代替地使用能够发送和接收无线信号的收发器。
电池106可负责向远程装置100中的所有组件提供电能。其可以采用任意多种形式，且本发明不将电池的使用限于任意特定类型或配置。可基于应用选择在手边的电池的特定类型和能量容量。在电池用于对安装在鞋上的远程传感器装置(该远程传感器装置用于监控用户步行移动的行为参数)供电的实施例中，例如，电池可以是具有200毫安时(mAh)容量的CR2032的纽扣锂电池。
电池监控单元114可包括能够监控电池106的剩余容量的任意已知装置或电路。它们采用的这些装置和技术是本领域中熟知的，因此不在这里描述。如下面更加详细地描述的那样，在某些实施例中，可以不通过直接监控电池的状态，而是基于监控或估计装置100中的组件的累计功耗来确定电池106的“低电能”状态。因此，至少在某些实施例中，不是总需要比如示出的电池监控单元114。
图2示出可由如图1所示的控制器102执行的例程200的示例。如上所述，例如，可将用于例程200的指令存储在与控制器102相关联的存储器108中。如图所示，例程200可在“初始化”控制器的步骤202开始。例如，当新电池106安装在装置100中时，这种初始化可在响应于用户命令，或由于一些其它机制发生。
在初始化之后，例程200前进到步骤204和206，其中将一个或多个传感器和控制器被置于“有效”模式以使得它们能够执行它们的数据累积和处理功能。例如，在某些实施例中，可使得加速计和处理器开始有效地累积和分析关于由用户在步行移动中采用的脚步的数据。但是，应该理解，在某些实施例中，除了激活转换器本身之外，或代替激活转换器本身，步骤204可涉及与转换器(未示出)相关联的一个或多个信号处理元件(例如，放大器、缓冲器、滤波器等)的激活。应该进一步认可，在某些实施例中，可采用自身不消耗电能的传感器，因此在该实施例中可省略步骤204。
在“激活”传感器104(如果需要)和控制器102之后，例程200前进到步骤208，其中以适当的方式处理由传感器累积的数据。如在下面更详细地讨论的那样，结合步骤208，可经由装置100的发射器110和天线112将来自传感器104的已处理的数据无线发送到另一装置。
在步骤210，例程200接下来确定是否由传感器104累积任意新的数据。例如，这种确定可涉及评估传感器104是否已经在多于特定时间段(例如，几秒)内停止了产生信号或数据。当确定传感器停止累积数据时，例程200前进到步骤212和214，其中可去除一个或多个传感器和控制器它们的“有效”模式，且为了电能保存的目的而置于“休眠”模式。如上所述，在传感器104不需要电压以变为“有效”的实施例中，可省略步骤212。
在将装置100置于“休眠”模式中之后，例程200在步骤216等待直到做出装置应该“唤醒”以开始再次有效地处理和累积数据的确定。例如，可通过响应于用户输入，例如，按下“开始”按钮，或通过任意机制，对于活动性监控传感器104(或其中包括的转换器)的输出来做出是否唤醒和何时唤醒的确定。在传感器用于监控步行人的移动的实施例中，例如，可通过采用低功率比较器(未示出)来监控转换器的输出，从而做出“唤醒”确定216。在采用不消耗电能的加速计(例如，美国专利6,336,365中公开的加速计)作为转换器的实施例中，可由此将处于“休眠”模式的装置100的功耗实质上限于仅该比较器的功耗。应该理解，除了这种自动的“唤醒”功能以外，装置100可另外或作为替代地包括一个或多个用户输入装置(例如，开关或按钮)，可以操作其以使得装置100“唤醒”。另外，可另外或作为替代地提供一个或多个用户输入装置，使得能够操纵其以使得装置被置于“休眠”模式，或设置使得装置完全关闭，使得甚至禁用自动的“唤醒”功能，直到提供进一步的用户输入。
再次参考图2，当在步骤210(上面所述)确定正由传感器104累积新的数据时，例程200继续到步骤218，其中，例如，通过确定电池106的容量是否衰竭到低于特定电平，确定电池106是否处于“低电能”状态。当确定电池未处于“低电能”状态时，例程200返回到步骤208，其中继续累积并处理传感器数据。但是，当确定电池106处于“低电能”状态时，例程200继续到步骤220，其中将装置置于“存在支持模式(lift support mode)”(将在下面结合图4更详细地描述)。在作为替代的实施例中，可在例程200中的其它点上附加或作为替代地执行步骤218，且在确定是否正在累积新的传感器数据之后立即执行并不是关键的。例如，在某些实施例中，可在步骤206之后立即和/或在步骤208和210之间另外或作为替代地执行步骤218。
可以以任意多种方式做出电池106是否处于“低电能”状态的确定，且本发明不限于用于做出这种确定的任意特定技术或机制。在某些实施例中，可由电池监控单元114直接测量电池106的剩余容量。由电池监控单元采用的容量监控技术是本领域中熟知的，且因此不进一步详细描述。可通过估计测量到的剩余容量是否低于特定阈值做出电池106是否处于“低电能”状态的确定。在其它实施例中，控制器102或某些其它装置可另外或作为替代地跟踪装置100中的多个组件的累积功耗，或基于多种模式下使用的累积时间估计这种功耗，并由此通过估计从安装新电池开始以来的确定的总电能使用是否高于特定阈值来做出电池106是否处于“低电能”状态的确定。
无论怎样做出“低电能”确定，却可设置将电池106的总电能容量在装置100处于其“操作模式”的第一时间段和在其间装置100处于其“存在支持模式”的随后的第二时间段之间分配的阈值电平，从而实现所需的操作目标。例如，如果需要装置100能够在装置的主功能性关闭之后的两年的时间段中每小时发送“存在支持信标(lift support beacon)”一次，那么可相应地设置阈值电平。例如，可通过将“存在支持信标”的所需总数乘以每个信标发送消耗的电能来计算电池106的总容量的用于“存在支持”的部分。当然，电池的总容量的分配也可以考虑装置100在其“操作模式”中的所需存在时间。
应该理解，除了确定是否达到上述的“低电能”状态之外，还可另外监控电池的容量或使用以确定何时电池即将处于“低电能”状态。例如，这可以通过采用用于监控“低电能”状态的相同技术，但是使用高或低的阈值来实现。当做出这种确定时，可经由发射器110和天线112发送信号，通知主装置电池106电量低且需要被更换。作为这种信号的结果提供给用户的消息或指示可以与响应于低电能信标提供的相同，或可以是不同的消息。例如，响应于指示电池接近“低电能”状态的信号，可显示消息通知用户电池“电量低”，而响应于指示已经达到“低电能”状态的信号，该消息可通知用户电池“没电了”。
图3示出可以由通过采用一个或多个加速计来监控人的运动，而感应步行移动的人的活动的装置采用的例程208(图2)的说明性示例。在所示的说明性示例中，例程208在步骤302开始，其中通过检查传感器104的输出确定人的“脚部接触时间“，即，在其间在人所采用的各个脚部期间人脚在地面上的时间量。然后基于测量的脚步接触时间，例程208可计算比如步调、行进距离、速度等的行为参数(步骤304)，并随后将经由发射器110和天线112这种信息发送到另一装置(步骤306)。当然，图3中所示的例程208仅是可采用以累积、处理和发送传感器数据到另一装置的例程的一个示例。可结合本发明的多种实施例采用的附加的或作为替代的例程的其它示例在上述的美国专利6,611,789、6,305,221、6,301,964、6,298,413、6,032,108、6,018,705、5,955,667、4,578,769和4,371,945中公开了。可采用比如在美国专利No.7,187,924中公开的射频传输协议或任意其它适当的协议以在装置100和其它装置之间传递数据和/或命令。在一些实施例中，仅当装置100处于其“操作模式”时执行比如如图3所示的例程208，且例如，该例程208可要求电池106将接近两毫安的电流提供到装置100的各个组件。
图4示出当将装置100置于“存在支持模式”时采用的例程的说明性示例(图2中的步骤200)。在所示的示例中，仅允许装置100进行的活动是消耗电能以至少间断性地(occasionally)发送“存在支持信标”，例如，指示装置没有电的信号。例如，这种“存在支持”例程可能要求电池106将接近6毫安的电流提供给装置100的各个组件。但是，应该理解，可作为选择地配置装置100使得可允许传输“存在支持信标”以外的一些附加级别的活动。所有这些中重要的是以某种方式改变装置100的形态使得当装置100进入“存在支持模式”时某些消耗电能的活动停止。在某些实施例中，当将装置100置于其“存在支持模式”时，还可改变由装置100采用的射频传输协议的形态从而进一步最小化其功耗。例如，在当装置100处于其“操作模式”时采用双向射频传输协议以在装置100和另一装置之间无线地传递数据的实施例中，装置100可在进入其“存在支持模式”时，通过切换到单向射频传输协议(例如，仅允许传输“存在支持信标”而不允许接收呼入消息)，来进一步保存电能。
在图4的示例中，例程200首先涉及去激活传感器104和/或处理器102(步骤402和404)，使得控制器102停止处理由传感器104累积的数据，并经由发射器110和天线112发送已处理的传感器数据。在所示的示例中，每当装置100为了某个目的而“唤醒”时，可去激活控制器112到除了发送存在支持信标所需的程度。如上所述，某些实施例可采用不需要被去激活的传感器104，且在这种情况下不需要采用步骤402。
例如，“唤醒”步骤408可涉及每分钟唤醒一次，每十分钟唤醒一次，每小时唤醒一次等，该周期取决于采用的传感器的类型以及其处于的使用状态。另外地或作为替代地，步骤408可涉及感应外部激励，例如，感应指示用户可能尝试使用装置的运动。例如，在某些实施例中，可监控加速计的输出以确定信号是否超过某个阈值。在某些这种实施例中，可通过将唤醒决定全部或部分地基于低电能比较器的输出来显著地限制“存在支持模式”中的功耗，该低电能比较器比较比如在美国专利6,336,365中公开的加速计的输出和阈值电压。
步骤408可另外地或作为替代地涉及操纵用户输入机制，例如，按钮，这可以使得装置在激活该机制时发送信标，或可简单地允许装置在激活该机制之后的某个时间段，响应于感应的激励和/或周期性地(如上所述)唤醒。在某些实施例中，低电能接收器可另外地或作为替代地用于确定另一装置是否尝试与远程装置100通信和何时通信，且可在检测到这种通信尝试时发送“存在支持信标”。也可采用上述技术的任意组合。例如，装置可尝试在按压按钮之后或做出装置100正在运动的确定之后的时间段期间，每分钟发送消息一次。
已经详细描述了本发明的几个实施例，本领域技术人员将容易地理解多种修改和改进。这种修改和改进意在在本发明的精神和范围中。因此，前面描述仅是通过示例的方式，且不意在进行限制。本发明仅由下面权利要求及其等效物限定。

Claims (20)

1.一种方法，包括步骤：
(a)提供第一装置，该第一装置包括：配置为感应由第一装置经历的激励的传感器，配置为处理从传感器接收到的数据且由此获得已处理的传感器数据的控制器，配置为从第一装置向第二装置无线地发送已处理的数据的发射器，和配置为至少向控制器和发射器提供电能的电池；
(b)在至少间断性地使用传感器、控制器和发射器获得和发送已处理的数据到第二装置的第一操作模式下操作第一装置；
(c)确定电池是否处于低电能状态；和
(d)当确定电池处于低电能状态时，在不使用传感器、控制器和发射器获得和发送已处理的传感器数据到第二装置，但是第一装置至少间断性地发送指示电池的低电能状态的信号到第二装置的第二操作模式下操作第一装置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(c)包括通过确定电池的剩余容量是否低于特定值而确定电池是否处于低电能状态。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述步骤(c)包括通过确定第一装置是否已经从该电池中消耗了多于特定量的电能来确定电池是否处于低电能状态。
4.根据权利要求1-3中的任意一个所述的方法，其中，当正由步行移动的人携带该第一装置时以第一装置执行所述步骤(b)-(d)。
5.根据权利要求1-4中的任意一个所述的方法，其中，所述步骤(b)包括：
基于从传感器接收到的信号计算第一装置的用户的行为参数；
将指示计算出的行为参数的数据从第一装置发送到第二装置；
6.根据权利要求1-5中的任意一个所述的方法，其中，所述步骤(d)包括周期性地发送指示电池的低电能状态的信号到第二装置。
7.根据权利要求1-6中的任意一个所述的方法，其中，所述步骤(d)包括响应于由转换器检测到的激励而将指示电池的低电能状态的信号发送到第二装置。
8.根据权利要求1-7中的任意一个所述的方法，其中，所述步骤(d)包括响应于用户输入将指示电池的低电能状态的信号发送到第二装置。
9.根据权利要求1-8中的任意一个所述的方法，进一步包括步骤：
(e)确定电池何时接近低电能状态；和
(f)发送指示电池接近低电能状态的信号到第二装置。
10.一种设备，包括：
传感器，配置为感应由第一装置经历的激励；
控制器，配置为处理从传感器接收到的数据且由此获得已处理的传感器数据；
发射器，配置为从设备向另一装置无线地发送已处理的传感器数据；
电池，配置为至少向控制器和发射器提供电能；
其中，该设备配置为当做出电池未处于低电能状态的确定时在第一操作模式下操作，而当做出电池处于低电能状态的确定时在第二操作模式下操作，且，在第一操作模式下，至少间断性地使用传感器、控制器和发射器获得和发送已处理的传感器数据到其它装置，而且，在第二操作模式下，传感器、控制器和发射器不获得和发送已处理的传感器数据到其它装置，但是该设备至少间断性地发送指示电池的低电能状态的信号到其它装置。
11.根据权利要求10所述的设备，进一步包括用于确定电池是否处于低电能状态的装置。
12.根据权利要求10或11所述的设备，其中，所述控制器配置为当设备处于第一操作模式确定设备的用户的行为参数，但是当设备处于第二操作模式时不进行确定。
13.根据权利要求10-12中的任意一个所述的设备，其中，当设备处于第二操作模式时，所述设备配置为将指示电池的低电能状态的信号周期性地发送到其它装置。
14.根据权利要求10-13中的任意一个所述的设备，其中，当所述设备处于第二操作模式时，所述设备配置为响应于由转换器检测到的激励而将指示电池的低电能状态的信号发送到其它装置。
15.根据权利要求10-14的任意一个所述的设备，其中，当所述设备处于第二操作模式时，所述设备配置为响应于用户输入将指示电池的低电能状态的信号发送到其它装置。
16.根据权利要求10-15的任意一个所述的设备，进一步包括：
用于确定电池何时接近低电能状态的装置；和
用于发送指示电池接近低电能状态的信号到第二装置的装置。
17.一种方法，包括步骤：
(a)提供第一装置，该第一装置包括：配置为感应由第一装置经历的激励的传感器，配置为处理从传感器接收到的数据且由此获得已处理的传感器数据的控制器，配置为从第一装置向第二装置无线地发送已处理的数据的发射器，配置为接收从第二装置向第一装置无线地发送的数据的接收器，和配置为至少向控制器、发射器和接收器提供电能的电池，
(b)在至少间断性地使用传感器、控制器和发射器获得和发送已处理的数据到第二装置，而且至少间断性地使用接收器以接收从第二装置无线地发送的数据的第一操作模式下操作第一装置；
(c)确定电池是否处于低电能状态；
(d)当确定电池处于低电能状态时，在不使用接收器接收从第二装置无线地发送的数据，但是至少间断性地使用发射器以发送指示电池的低电能状态的信号到第二装置的第二操作模式下操作第一装置。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述步骤(c)包括通过确定电池的剩余容量是否低于特定值而确定电池是否处于低电能状态。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，所述步骤(c)包括通过确定第一装置是否已经从电池消耗了多于特定量的电能来确定电池是否处于低电能状态。
20.根据权利要求17-19中的任意一个所述的方法，其中，采用收发器作为发射器和接收器。
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