无线度量计算和反馈装置、系统和方法与流程

本文中所描述的实施例一般涉及可穿戴式计算。本文中所描述的实施例还涉及用于确定和报告运动活动数据的系统和方法。

背景技术：

大多数基于比赛的运动涉及一个教练、多个运动员、以及每个运动员的多个关键性能度量。这通常产生了不可避免的情形，其中侧重于教练同时有太多性能度量和太多运动员。这导致教练一次关注少数运动员，或者一次只关注一个或两个度量，而所有其它信息丢失。这不仅限制了教练在锻炼期间可以执行的实时动作量，而且还消除了在运动员季节内长期跟踪这些性能度量的任何可能性。当然，如果教练甚至不能计算所有的度量，则他们不可能记录它们。竞技游泳是这些运动的一个示例。

无论是在泳池中还是在开放水域中的竞技游泳都是由数字和统计来驱动的运动。许多人没有认识到，但教练和游泳者在他们正在训练的同时不断统计或计算度量。池边地面上的教练尽力跟踪度量，计算度量并且在不同时间对十二个度量采取行动，同时也轮流观察每个游泳者以发现一般技术问题。这个计算度量的过程在有限的练习时间内是非常耗时的，并且当大量运动员在水中时可能是不准确的。由于记录度量通常不实用或者甚至不可能，所以教练或运动员没有办法准确地跟踪他们在一个赛季过程中的进展，或者注意他们出现的负面趋势。

如果教练想要游泳者在中距离游泳期间改变某物，则他/她必须通过挥动或吼叫来引起游泳者的注意，然后游泳者必须停止中距离游泳来倾听，然后再次开始。

团队游泳者不是唯一面临挑战的游泳者。休闲泳池游泳者、非团队三项全能运动员或凭自己的力量游泳的任何人面临试图跟踪这些和其它游泳度量的这些同样问题，但是不能让教练帮助跟踪该数据并且解决技术问题。除此之外，一个独自游泳者在没有团队的情况下进行游泳时，会面临一般无聊的问题。

现有设备侵入到游泳者，诸如手腕/脚踝带或胸带条，其在运动中不太理想，其中，使水中的阻力最小化可能是重要的，并且直接影响性能以及游泳者在水中的“感觉”。其它设备需要使用按钮阵列进行用户交互。这种所需的物理交互进一步阻碍了游泳者在他们锻炼期间的体验。

技术实现要素：

按照本文中所描述的实施例的方面，提供了一种用于穿戴在用户头部上的可穿戴式计算设备。该设备具有至少一个连接件，用于连接到弹性条带，该弹性条带的大小被设置成配合在人头部的圆周的至少一部分周围。该设备具有防水存储体和防水存储体内的至少一个传感器。存在被紧固在防水存储体内的至少一个数据处理器，该数据处理器耦合到至少一个用户输出部件以及无线收发器并且耦合到至少一个非暂态计算机可读介质。该介质包含处理指令，该处理指令在由至少一个数据处理器执行时，使至少一个数据处理器将从至少一个传感器接收的传感器数据传送到外部设备(诸如集线器14或计算设备)。外部设备可以使用传感器数据来计算多个游泳度量。

按照本文中所描述的实施例的方面，至少一个数据处理器至少部分地基于传感器数据来计算多个游泳度量。

按照本文中所描述的实施例的方面，可穿戴式计算设备具有紧固到防水存储体内的弹性条带的无线通信子系统，该至少一个数据处理器耦合到无线通信子系统。处理指令使至少一个数据处理器：经由无线通信子系统将所计算的多个游泳度量中的至少一个游泳度量传送到至少一个计算设备。

按照本文中所描述的实施例的方面，可穿戴式计算设备具有至少一个用户输出部件，至少一个数据处理器耦合到至少一个用户输出部件；其中，处理指令使至少一个数据处理器：响应于经由无线通信子系统从至少一个计算设备接收的数据，在至少一个用户输出部件处呈现所接收的数据的指示，以供传达给用户。

按照本文中所描述的实施例的方面，可穿戴式计算设备包括紧固到防水存储体内的弹性条带的至少一个数据存储子系统，至少一个数据处理器耦合到至少一个数据存储子系统。处理指令使至少一个数据处理器将所计算的多个游泳度量中的至少一个游泳度量存储在至少一个数据存储子系统中。

按照本文中所描述的实施例的方面，提供了一种具有用于穿戴在用户头部上的可穿戴式计算设备的系统，该可穿戴式计算设备附接到具有防水存储体的弹性条带，该弹性条带的大小被设置成配合在人头部的圆周的至少一部分周围。至少一个传感器紧固到防水存储体内的弹性条带。至少一个数据处理器紧固到防水存储体内的弹性条带，该数据处理器耦合到至少一个用户输出部件，并且耦合到至少一个非暂态计算机可读介质。该设备将传感器数据传送到外部设备用于进一步处理，并且在一些示例中，可以至少部分地基于从至少一个传感器接收的数据来计算多个游泳度量。外部设备可以是云处理器、计算设备、集线器14等。可穿戴式计算设备的处理指令使至少一个数据处理器经由无线通信子系统将所计算的多个游泳度量中的至少一个游泳度量传送到至少一个计算设备。

按照本文中所描述的实施例的方面，提供了一种确定头戴式可穿戴式计算设备中的至少一个游泳度量的方法，该头戴式可穿戴式计算设备可附接到弹性条带，该弹性条带的大小被设置成配合在人头部的圆周的至少一部分周围。该方法可以包括：头戴式可穿戴式计算设备从安装到弹性条带的至少一个传感器接收数据，该至少一个传感器包括至少一个陀螺仪；并且头戴式可穿戴式计算设备至少部分地基于从至少一个传感器接收的数据来计算多个游泳度量。

按照本文中所描述的实施例的一个方面，提供了一种用于穿戴在用户头部上的可穿戴式计算设备。该设备附接到弹性条带并且具有防水存储体。弹性条带的大小被设置成配合在人头部的圆周的至少一部分周围。防水存储体容纳多个传感器并且紧固到弹性条带。传感器可以是加速度计、陀螺仪和磁力计。无线通信子系统紧固到防水存储体内的弹性条带。该设备具有用户输出部件和防水存储体内的至少一个数据处理器，其耦合到无线通信子系统，耦合到至少一个用户输出部件，并且耦合到至少一个非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质包含处理指令以供至少一个数据处理器执行。数据处理器可以至少部分地基于从多个传感器接收的数据来计算多个游泳度量；经由无线通信子系统将所计算的多个游泳度量中的至少一个游泳度量传送到至少一个计算设备；以及在至少一个用户输出部件处呈现所计算的多个游泳度量中的至少一个游泳度量的指示，以供传达给用户。

按照本文中所描述的实施例的另一方面，提供了一种系统，该系统具有可穿戴式计算设备和至少一个计算设备。可穿戴式计算设备的处理指令使至少一个数据处理器经由无线通信子系统将所计算的多个游泳度量中的至少一个游泳度量传送到至少一个计算设备。

按照本文中所描述的实施例的另一方面，提供了一种确定头戴式可穿戴式计算设备中的至少一个游泳度量的方法，该头戴式可穿戴式计算设备包括：弹性条带，其大小被设置成配合在人头部的圆周的至少一部分周围。该方法包括：头戴式可穿戴式计算设备从安装到弹性条带的多个传感器接收数据。可以使用多种传感器，诸如至少一个加速度计、至少一个陀螺仪等。头戴式可穿戴式计算设备至少部分地基于从多个传感器接收的数据来计算游泳度量。该头戴式可穿戴式计算设备将所计算的多个游泳度量中的至少一个游泳度量无线地传送到至少一个计算设备。该可头戴式可穿戴式计算设备在可穿戴式计算设备的至少一个用户输出部件处呈现所计算的多个游泳度量中的至少一个游泳度量的指示，以供传达给用户。

按照本文中所描述的实施例的另一方面，提供了一种用于穿戴在用户头部上的可穿戴式计算设备，该设备包括：至少一个条带连接件，该条带连接件用于连接到弹性条带，该弹性条带的大小被设置成配合在人头部的圆周的至少一部分周围；防水存储体，其紧固到该连接件；紧固到防水存储体或防水存储体内的至少一个传感器；防水存储体内的电源；无线收发器，该无线收发器在防水存储体内或紧固到防水存储体用于与至少一个外部设备进行无线通信；防水存储体内的至少一个数据处理器，其耦合到至少一个用户输出部件并且耦合到至少一个非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质包含处理指令，该处理指令在由至少一个数据处理器执行时使至少一个数据处理器：(i)至少部分地基于传感器数据计算多个性能度量，并且将所计算的性能度量的至少一部分传送到外部设备；或(ii)将从至少一个传感器接收的传感器数据的至少一部分传送到外部设备，该外部设备被配置成至少部分地基于传感器数据来计算多个性能度量。

在一些实施例中，可穿戴式计算设备具有防水存储体内的无线通信子系统，该至少一个数据处理器耦合到无线通信子系统；其中，处理指令使至少一个数据处理器：经由无线通信子系统将所计算的多个性能度量中的至少一个性能度量传送到至少一个计算设备。

在一些实施例中，可穿戴式计算设备具有至少一个用户输出部件，该至少一个数据处理器耦合到至少一个用户输出部件；其中，处理指令使至少一个数据处理器：响应于经由无线通信子系统从至少一个计算设备接收的数据，在至少一个用户输出部件处呈现所接收的数据的指示，以供传达给用户。

在一些实施例中，可穿戴式计算设备具有防水存储体内的至少一个数据存储子系统，该至少一个数据处理器耦合到至少一个数据存储子系统；其中，处理指令使至少一个数据处理器：将所计算的多个性能度量中的至少一个性能度量存储在至少一个数据存储子系统中。

在一些实施例中，至少一个传感器包括至少一个加速度计或至少一个陀螺仪。

在一些实施例中，至少一个传感器包括至少一个磁力计。

在一些实施例中，可穿戴式计算设备具有至少一个用户输出部件，该至少一个数据处理器耦合到至少一个用户输出部件；其中，处理指令使至少一个数据处理器：在至少一个用户输出部件处呈现所计算的多个性能度量中的至少一个性能度量的指示，以供传达给用户。

在一些实施例中，弹性条带包括第一条带端和第二条带端，防水存储体位于第一条带端和第二条带端之间，可穿戴式计算设备包括：护目镜框架，其包括一对护目镜镜片孔、以及第一护目镜框架端和第二护目镜框架端，该护目镜框架的围绕每个护目镜镜片孔的部分保持相应的护目镜镜片，第一条带端和第二条带端的每个条带端紧固到第一护目镜框架端和第二护目镜框架端中的相应一个护目镜框架端。

在一些实施例中，防水存储体沿着与护目镜框架相对的条带来设置。

在一些实施例中，至少一个用户输出部件包括至少一个显示器，该至少一个显示器应用于护目镜镜片中的至少一个护目镜镜片，该至少一个显示器耦合到至少一个数据处理器，所述呈现包括：在显示器上显示所计算的多个性能度量中的至少一个性能度量的指示。

在一些实施例中，使用所计算的多个性能度量中的至少一个性能度量的指示来实时更新所述呈现。

在一些实施例中，该至少一个显示器位于相应的至少一个护目镜镜片的外周。

在一些实施例中，该至少一个用户输出部件包括至少一个防水耳机，该至少一个防水耳机连接到条带并且耦合到至少一个数据处理器。

在一些实施例中，防水存储体包括一体地限定在条带内的至少一个封闭的内部腔室。

在一些实施例中，可穿戴式计算设备具有限定防水封壳内部的刚性防水封壳，该封壳紧固到所封闭的内部腔室内的条带；其中，至少一个传感器、至少一个数据处理器和至少一个非暂态计算机可读介质中的每一个都容纳在防水封壳内部内。

在一些实施例中，所计算的多个性能度量是游泳度量，其包括以下各项中的至少一项：划水计数、划水频率、每次划水的距离、游泳次数和游泳分段游、划水类型、水下距离、蹬壁距离、每次划水的距离、划水频率、节奏、呼吸模式、每长度的呼吸、速率、位置、心率、水平漂移、转身时间、燃烧的卡路里、乳酸、踢水率、GPS跟踪、游泳时间、休息时间、锻炼时间、所游的总距离、俯仰、偏航、横滚、线性速度、划水简档、以及技术速度。

在一些实施例中，可穿戴式计算设备具有心率监测传感器，该心率监测传感器连接到条带并且耦合到至少一个数据处理器。

按照本文中所描述的实施例的另一方面，提供了一种系统，包括：多个可穿戴式计算设备，每个可穿戴式计算设备用于穿戴在用户的头上并且包括：至少一个条带连接件，用于连接到弹性条带，该弹性条带的大小被设置成配合在人头部的圆周的至少一部分周围；紧固到至少一个条带连接件的防水存储体；紧固到防水存储体或防水存储体内的至少一个传感器；和防水存储体内的至少一个数据处理器，其耦合到至少一个用户输出部件，并且耦合到至少一个非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质包含由至少一个数据处理器执行的处理指令；与多个可穿戴式计算设备中的一个或多个可穿戴式计算设备进行无线通信的至少一个计算设备；其中，每个所述可穿戴式计算设备的处理指令使至少一个数据处理器：(i)至少部分地基于传感器数据来计算多个性能度量，并且将所计算的性能度量的至少一部分传送到外部设备；或(ii)将从至少一个传感器接收的传感器数据的至少一部分传送到外部设备，该外部设备被配置成至少部分地基于传感器数据来计算多个性能度量。

在一些实施例中，可穿戴式计算设备具有至少一个用户输出部件，该至少一个数据处理器耦合到至少一个用户输出部件；其中，处理指令使至少一个数据处理器：响应于经由无线通信子系统从至少一个计算设备接收的数据，在至少一个用户输出部件处呈现所接收的数据的指示，以供传达给用户。

在一些实施例中，至少一个计算设备将所计算的多个性能度量中的所发送的至少一个性能度量与用户简档相关联。

在一些实施例中，每个可穿戴式计算设备由用户标识符标识，并且传感器数据的一部分或性能度量的一部分链接到相应的可穿戴式计算设备的用户标识符。

在一些实施例中，可穿戴式计算设备具有至少一个计算设备的对应计算设备，其中，至少一个计算设备包括具有性能应用的移动设备，其中，该系统还包括连接到至少一个计算设备的至少一个计算集线器，该至少一个计算设备将传感器数据的一部分或性能度量的一部分传送到计算集线器。

在一些实施例中，该系统具有连接到至少一个计算集线器的云数据服务器，以接收传感器数据的一部分或性能度量的一部分。

在一些实施例中，该系统具有教练设备，该教练设备连接到至少一个计算集线器或移动设备，以接收传感器数据的一部分或性能度量的一部分。

在一些实施例中，所计算的多个性能度量是游泳度量，其包括以下各项中的至少一项：划水计数、划水频率、每次划水的距离、游泳次数和游泳分段游、划水类型、水下距离、蹬壁距离、每次划水的距离、划水频率、节奏、呼吸模式、每长度的呼吸、速率、位置、心率、水平漂移、转身时间、燃烧的卡路里、乳酸、踢水率、GPS跟踪、游泳时间、休息时间、锻炼时间、所游的总距离、俯仰、偏航、横滚、线性速度、划水简档、以及技术速度。

按照本文中所描述的实施例的另一方面，提供了一种确定头戴式可穿戴式计算设备中的至少一个性能度量的方法。该头戴式可穿戴式计算设备包括弹性条带，该弹性条带的大小被设置成配合在人头部的圆周的至少一部分周围。该方法包括：头戴式可穿戴式计算设备从可拆卸地安装到弹性条带的至少一个传感器接收数据；头戴式可穿戴式计算设备至少部分地基于从至少一个传感器接收的数据来计算多个性能度量，或者将原始数据传送到外部设备以用于计算多个性能度量；以及头戴式可穿戴式计算设备基于所计算的性能度量来提供反馈。

在一些实施例中，性能度量是游泳度量，其中，所述计算包括至少部分地基于从至少一个传感器接收的数据来确定游泳划水类型，其指示可穿戴式计算设备的用户的头部的移动。

在一些实施例中，性能度量是游泳度量，其中，所述计算包括至少部分地基于从至少一个传感器接收的数据来检测可穿戴式计算设备的用户的至少一个游泳转身运动，其指示可穿戴式计算设备的用户的头部的角速度和线性加速度，以确定转身运动的性能度量。

在一些实施例中，性能度量是游泳度量，其中，所述计算包括至少部分地基于从至少一个传感器接收的数据来检测可穿戴式计算设备的用户的至少一个游泳转身运动，其指示包括将所确定的速率减小到零速度和所感测的蹬壁运动的事件的序列。

在一些实施例中，性能度量是游泳度量，其中，所述计算包括至少部分地基于从至少一个传感器接收的数据来确定游泳速度。

在一些实施例中，头戴式可穿戴式计算设备将所计算的多个性能度量中的至少一个性能度量无线地传送到至少一个计算设备。

在一些实施例中，头戴式可穿戴式计算设备在可穿戴式计算设备的至少一个用户输出部件处呈现所计算的多个性能度量中的至少一个性能度量的指示，以供传达给用户。

在一些实施例中，所计算的多个性能度量是游泳度量，其至少包括划水计数，该划水计数基于头部运动的运动数据来计算，该运动数据被表达为传感器数据。

在一些实施例中，该系统具有所计算的多个性能度量是至少包括划水类型的游泳度量，该划水计数基于可穿戴式计算设备的水下距离和每长度的划水的数目来计算，水下距离和每长度的划水数目从传感器数据来确定。

在一些实施例中，该系统具有所计算的多个性能度量是至少包括划水频率的游泳度量，该划水频率基于头部运动的运动数据来计算，该运动数据被代表为传感器数据。

在一些实施例中，所计算的多个性能度量是游泳度量，其至少包括被代表为传感器数据的每次划水的距离。

在一些实施例中，所计算的多个性能度量是游泳度量，其包括以下各项中的至少一项：划水计数、划水频率、每次划水的距离、游泳次数和游泳分段游、划水类型、水下距离、蹬壁距离、每次划水的距离、划水频率、节奏、呼吸模式、每长度的呼吸、速率、位置、心率、水平漂移、转身时间、燃烧的卡路里、乳酸、踢水率、GPS跟踪、游泳时间、休息时间、锻炼时间、所游的总距离、俯仰、偏航、横滚、线性速度、划水简档、以及技术速度。

在一些实施例中，该方法包括：处理所计算的性能度量以标识一个或多个性能效率，以及基于一个或多个性能效率来生成反馈通知。

在一些实施例中，所述呈现被实时更新。

按照本文中所描述的实施例的另一方面，提供了一种用于穿戴在用户头部上的可穿戴式计算设备，该设备包括：至少一个包括防水存储体的弹性条带，该弹性条带的大小被设置成配合在人头部的圆周的至少一部分周围；至少一个传感器，其紧固到至少一个弹性条带并且在防水存储体内；防水存储体内的电源；无线收发器，其紧固到至少一个弹性条带或防水存储体内用于与至少一个外部设备进行无线通信；紧固到至少一个弹性条带并且在防水存储体内的至少一个数据处理器，其耦合到至少一个用户输出部件，并且耦合到包含处理指令的至少一个非暂态计算机可读介质，该处理指令当由至少一个一个数据处理器时，使至少一个数据处理器：(i)至少部分地基于传感器数据来计算多个性能度量，并且将所计算的性能度量的至少一部分传送到外部设备；或(ii)将从至少一个传感器接收的传感器数据的至少一部分传送到外部设备，该外部设备被配置成至少部分地基于传感器数据来计算多个性能度量。

在一些实施例中，所计算的多个性能度量是游泳度量，其包括以下各项中的至少一项：划水计数、划水频率、每次划水的距离、游泳次数和游泳分段游、划水类型、水下距离、蹬壁距离、每次划水的距离、划水频率、节奏、呼吸模式、每长度的呼吸、速率、位置、心率、水平漂移、转身时间、燃烧的卡路里、乳酸、踢水率、GPS跟踪、游泳时间、休息时间、锻炼时间、所游的总距离、俯仰、偏航、横滚、线性速度、划水简档、以及技术速度。

在一些实施例中，可穿戴式计算设备具有防水存储体内的无线通信子系统，该至少一个数据处理器耦合到无线通信子系统；其中，处理指令使至少一个数据处理器：经由无线通信子系统将所计算的多个性能度量中的至少一个性能度量传送到至少一个计算设备。

在一些实施例中，可穿戴式计算设备具有至少一个用户输出部件，该至少一个数据处理器耦合到至少一个用户输出部件；其中，处理指令使至少一个数据处理器：响应于经由无线通信子系统从至少一个计算设备接收的数据，在至少一个用户输出部件处呈现所接收的数据的指示，以供传达给用户。

在一些实施例中，可穿戴式计算设备具有防水存储体内的至少一个数据存储子系统，该至少一个数据处理器耦合到至少一个数据存储子系统；其中，处理指令使至少一个数据处理器：将所计算的多个性能度量中的至少一个性能度量存储在至少一个数据存储子系统中。

在一些实施例中，至少一个传感器包括至少一个加速度计或至少一个陀螺仪。

在一些实施例中，至少一个传感器包括至少一个磁力计。

在一些实施例中，可穿戴式计算设备具有至少一个用户输出部件，该至少一个数据处理器耦合到至少一个用户输出部件；其中，处理指令使至少一个数据处理器：在至少一个用户输出部件处呈现所计算的多个性能度量中的至少一个性能度量的指示，以供向用户传达。

在一些实施例中，该弹性条带包括第一条带端和第二条带端，该防水存储体位于第一条带端和第二条带端之间，可穿戴式计算设备包括护目镜框架，其包括一对护目镜镜片孔、以及第一护目镜框架端和第二护目镜框架端，围绕每个护目镜镜片孔的护目镜框架的一部分保持相应的护目镜镜片，第一条带端和第二条带端中的每一个条带端紧固到第一护目镜框架端和第二护目镜框架端中相应的一个护目镜框架端。

在一些实施例中，防水存储体沿着与护目镜框架相对的条带来定位。

在一些实施例中，该至少一个用户输出部件包括至少一个显示器，该至少一个显示器应用于护目镜镜片中的至少一个护目镜镜片，该至少一个显示器耦合到至少一个数据处理器，所述呈现包括：在显示器上显示所计算的多个性能度量中的至少一个性能度量的指示。

在一些实施例中，使用所计算的多个性能度量中的至少一个性能度量的指示来实时更新该呈现。

在一些实施例中，该至少一个显示器位于相应的至少一个护目镜镜片的外周。

在一些实施例中，该至少一个用户输出部件包括至少一个防水耳机，该至少一个防水耳机连接到条带并且耦合到至少一个数据处理器。

在一些实施例中，防水存储体包括一体地限定在条带内的至少一个封闭的内部腔室。

在一些实施例中，可穿戴式计算设备具有限定防水封壳内部的刚性防水封壳，封壳紧固到封闭的内部腔室内的条带；其中，至少一个传感器、至少一个数据处理器和至少一个非暂态计算机可读介质中的每一个都容纳在防水封壳内部内。

在一些实施例中，可穿戴式计算设备具有心率监测传感器，该心率监测传感器连接到条带并且耦合到至少一个数据处理器。

在这方面，在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应当理解，本发明在其应用中不限于以下描述或本文中所提供的示例中所阐述的或在附图中图示的构造的细节和部件的布置。本发明能够具有其它实施例并且能够以各种方式来实践和执行。还有，应当理解，本文中所使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应被认为是限制性的。

附图说明

在附图中，通过示例图示了实施例。应当清楚地理解，描述和附图仅用于说明的目的，并且有助于理解，而且不旨在作为对本发明的限制的限定。

图1图示了根据一些实施例的实现方式的系统的系统图。

图2图示了根据一些实施例的处理器实现方式。

图3图示了根据一些实施例的无线集线器设备的透视图。

图4图示了图3的无线集线器设备的分解图。

图5图示了根据一些实施例的可穿戴式游泳单元设备的防水单元的透视图。

图6图示了图5所示的防水单元的分解图。

图7图示了由人穿戴的可穿戴式游泳单元设备的实现方式的透视图。

图8图示了根据一些实施例的连接的实现方式。

图9图示了根据一些实施例的封壳的实现方式。

图10和图11图示了根据一些实施例的可穿戴式游泳单元设备。

图12至图14图示了根据一些实施例的移动应用的用户视图的示例性屏幕视图的界面。

图15图示了根据一些实施例的可穿戴式游泳单元设备的护目镜内显示器的实现方式。

图16图示了根据一些实施例的可穿戴式游泳单元设备的实现方式的护目镜部分的分解图。

图17图示了根据一些实施例的可穿戴式游泳单元设备的护目镜内显示器的实现方式。

图18图示了根据一些实施例的可穿戴式游泳单元的护目镜内显示器的实现方式。

图19图示了根据一些实施例的示例性屏幕视图的界面。

具体实施方式

图1示出了作为说明性示例运动的由游泳者穿戴的可穿戴式计算设备12的系统10。可穿戴式计算设备12在本文中还可以被描述为“可穿戴式游泳单元”或“WSU”。本发明可以提供多个可穿戴式游泳单元12，以被多个游泳者中的每一个游泳者同时且独立地使用。每个可穿戴式游泳单元12可以与集线器14无线地传达数据，该集线器14汇集来自每个可穿戴式游泳单元12的所有数据并且向移动设备16传送一个信号。该数据可以由包括在WSU 12中或者与WSU 12通信的一个或多个传感器来生成。该数据然后可以在传输之前由WSU 12或者由集线器14或者由集线器14来分析，诸如计算机在线服务器18之类的一个或多个其它计算机与集线器14或WSU 12通信。在分析本文中所描述的数据的情况下，应当理解，在本发明的各种实施例中，数据分析可以由以下各项中的一项或多项来执行：WSU 12、集线器14、移动设备20、以及远程计算机服务器18(如果可用)。

提供附接或紧固到弹性条带的可穿戴式计算设备12。可穿戴式计算设备12具有在该示例中使得能够灵活放置在护目镜的弹性条带上的连接器。可穿戴式计算设备12可以从护目镜上拆卸。可穿戴式计算设备12可以与不同种类的护目镜一起使用。可穿戴式计算设备12可以附接到例如与用户头部的后部区域接触的条带的一部分。在不同的实施例中，可以存在其它配置。可穿戴式计算设备12具有防水存储体，并且弹性条带的大小被设置成配合在人头部的圆周的至少一部分周围。设备12具有紧固在防水存储体内或紧固到防水存储体或以其它方式联接到防水存储体的传感器。描述了不同示例传感器(例如，加速度计、陀螺仪)。传感器可以紧固到弹性条带。可穿戴式计算设备12可以至少部分地基于从至少一个传感器接收的数据来计算游泳度量。可穿戴式计算设备12可以包括紧固到弹性条带或防水存储体的无线通信子系统，并且可以经由无线通信子系统将原始数据或所计算的游泳度量传送到至少一个计算设备16，18。可穿戴式计算设备12可以包括至少一个用户输出部件，并且可以在至少一个用户输出部件处呈现所计算的游泳度量中的至少一个度量的指示，以供传达给用户。该指示可以是在连接到条带的耳机中播放的音频，或者可以可视地显示在条带的眼睛护目镜部分中的显示器上。可以有紧固到防水存储体的音频控制器。可穿戴式计算设备12包括诸如微芯片的处理器，以连接该部件并且提供通信总线。该指示可以例如向用户提供实时反馈。

系统10可以变换原始传感器数据，并且计算一个或多个游泳度量，包括划水计数、每次划水的距离、划水频率、节奏、呼吸计数和模式、分段游、心率、划水类型、所游的距离、所游的时间、锻炼期间的休息时间、水平漂移、踢水率、水下距离、转身时间、燃烧的卡路里、乳酸水平、技术效率、划水简档、线性速度简档、功率循环、加速度、速率、位置、头部位置(俯仰、偏航、横滚)、角速度、以及线性加速度。系统10可以用于在练习期间(自动地)向运动员或教练提供运动员表现的实时反馈，或者使用该丰富的数据并且随时间跟踪该数据来向个体游泳者提供游泳建议或教练。反馈可以是音频反馈。本发明的系统可以在线存储所有这些数据，以便由游泳者和教练随时间(例如，整年)跟踪游泳者的表现。系统10可以允许教练基于可以提供的工具来分析数据并且向他们的运动员发送笔记和信息。

系统10还可以提供社交媒体方面，其中，游泳者可以在线和在其它社交媒体网站上公布或共享游泳者的锻炼。这个社交媒体方面也用于朋友们一起训练，甚至与来自世界各地的彼此竞争，或甚至与同一池中的陌生人能够通过统一系统来竞争。当游泳者游泳并且允许游泳者或教练为给定的锻炼设定目标时，系统10还可以提供构建训练。

可穿戴式游泳单元12可以用于代替游泳者眼睛护目镜上的条带。可穿戴式游泳单元12可以包括一个或多个传感器和设备，诸如加速度计、陀螺仪、磁力计、心率监测器和其它传感器。每个WSU 12可以唯一地与游泳者相关联，并且可以包含标识游泳者(或取决于运动的其它运动员)的唯一标识符(“ID”)，其可以与任何数据一起从WSU 12传送到移动应用16。

系统

图1示出了彼此无线通信的WSU 12、集线器14和移动应用16。在使用单个WSU 12的情况下，WSU 12可以直接与计算设备16通信，诸如用户的移动电话、平板电脑、膝上型计算机、台式计算机或其它计算设备16。计算设备16上的应用(诸如移动应用16)可以接收和处理来自WSU 12的数据。在进入游泳的水之前，用户可以将WSU 12连接到计算设备。这种单独的连接可以通过RF来完成，并且因为它可以在本地配对设备，所以不需要互联网连接。当个体游泳者正在游泳时，可穿戴式游泳单元可以向计算设备(移动设备)发送数据。该设备不需要靠近游泳者，但是如果它是防水的，则移动设备可能在泳池池边地面上，以使游泳者可视地跟踪他们的度量。一旦游泳者完成他们的锻炼，由可穿戴式单元收集的所有数据就可以存储在移动设备16中，直到设备再次连接到互联网。一旦设备16连接到互联网，则该应用可以自动将从WSU 12收集的数据上传到计算机服务器以存储在在线数据服务器18中。该数据然后可以至少部分地通过将接收的数据与用户的唯一ID相关联的计算机服务器18而链接到游泳者的在线简档。然后，游泳者可以访问该简档20以跟踪他们随时间的推移的表现。

除了在一些示例性实施例中与移动设备16的通信之外，诸如在团队环境中的多个WSU 12的系统流程可以类似于个体系统流程的系统流程。作为说明性示例，在实践开始之前，教练或组长可以经由蓝牙将移动设备连接到无线集线器14。然后所有可穿戴式单元12可以经由本地RF连接而直接连接到无线集线器14。该数据可以在无线集线器14上处理，然后通过较早制作的蓝牙连接而发送到移动设备16。来自所有WSU 12的数据可以被移动应用16上的所有游泳者实时观看。在练习之后，该系统通过在线自动上传每个游泳者的所有实践数据来与个体一样工作，该实践数据可以链接到每个游泳者相应的简档，其然后可以被每个游泳者及他们的教练在他们的在线简档20上查看。

在本文中所描述的实施例的方面中，可穿戴式计算设备12紧固到弹性条带并且具有防水存储体。弹性条带的大小可以被设置成配合在人头部的圆周的至少一部分周围。可穿戴式计算设备12具有紧固到防水存储体内的弹性条带的多个传感器。传感器可以是加速度计、陀螺仪、磁力计等。无线通信子系统紧固到弹性条带和/或可以在防水存储体内。可以存在耦合到无线通信子系统的防水存储体内的至少一个用户输出部件和至少一个数据处理器(参见例如图2)、至少一个用户输出部件、以及包含处理指令的至少一个非暂态计算机可读介质。处理指令使至少一个数据处理器预处理原始传感器数据以传送到移动设备16或云服务器18。处理指令还可以至少部分地基于从传感器接收的数据来计算游泳度量。设备12然后可以经由无线通信子系统将所计算的游泳度量传送到计算设备(具有简档20)，并且在至少一个用户输出部件处呈现所计算的多个游泳度量的指示，以供传达给用户。

一些实施例可以包括眼睛护目镜部分，在其它实施例中，可穿戴式计算设备12可以不一定包括眼睛护目镜部件。在这样的实现方式中，WSU 12可以是穿戴在游泳者头上的条带，其中传感器和其它计算电子器件在防水存储体中被紧固到条带。在这种情况下，用户输出部件可以包括诸如骨传导耳机之类的耳机，以便在游泳的同时向用户呈现游泳度量或指令。

在其它实施例中，弹性条带可以包括第一条带端和第二条带端，防水存储体位于第一条带端和第二条带端之间。在一些示例实施例中，可穿戴式计算设备12附接到条带。在其它示例实施例中，可穿戴式计算设备12附接到眼睛护目镜框架，该眼睛护目镜框架具有一对护目镜镜片孔、以及第一护目镜框架端和第二护目镜框架端。眼睛护目镜框架的围绕每个护目镜镜片孔的一部分保持相应的护目镜镜片，第一条带端和第二条带端中的每一个条带端被紧固到第一护目镜框架端和第二护目镜框架端中的相应一个护目镜框架端。防水存储体可以沿着与眼睛护目镜框架相对的条带来定位。用户输出部件可以包括至少一个显示器(诸如透明发光二极管(LED)显示器)，该显示器被应用于护目镜镜片的至少一个护目镜镜片。该显示器可以耦合到至少一个数据处理器。该指示可以经由HUD(图16)显示，例如以在显示器上显示所计算的多个游泳度量。可选地，可以用所计算的多个游泳度量中的至少一个游泳度量的指示来实时更新该呈现。可选地，至少一个显示器可以位于相应的至少一个护目镜镜片的外周。

防水存储体可以包括一体地限定在条带内的至少一个封闭的内部腔室。可穿戴式计算设备12还可以包括限定防水封壳内部的刚性防水封壳，该封壳紧固到在封闭的内部腔室内的条带，其中，多个传感器、无线通信子系统、至少一个数据处理器和至少一个非暂态计算机可读介质中的每一个都被容纳在防水封壳内部内。

可穿戴式计算设备12可以包括心率监测传感器(诸如红外或光学)，该心率监测传感器连接到条带并且耦合到至少一个数据处理器。心率监测器可以定位在用户的相应耳廓或者太阳穴处。

用户输出部件可以包括至少一个防水性骨传导耳机，该防水性骨传导耳机连接到条带并且耦合到至少一个数据处理器。

处理指令还可以使至少一个数据处理器：响应于经由无线通信子系统从至少一个计算设备16接收的数据，在至少一个用户输出部件处呈现接收到的数据的指示，以供传达给用户。这样，由可穿戴式计算设备12确定的游泳度量可以被听觉地或视觉地呈现给用户，并且从另一计算设备(诸如集线器14设备)接收的指令或其它数据也可以呈现给用户，或者同时或与其它游泳度量交替。例如，由可穿戴式计算设备12所确定的游泳度量的所有音频/视频反馈可以在可穿戴式计算设备12处呈现给用户，而不依赖于来自单独计算设备的任何数据或数据处理。然而，可穿戴式计算设备12从单独的计算设备16，18接收的任何数据也可以如所描述的在可穿戴式计算设备12处呈现。

硬件

可穿戴式游泳单元(WSU 12)将是完全防水的，以便保护其内的电子部件以及运动员。防水可以通过以下步骤完成：(1)将电子部件封装在刚性封壳中，其然后用允许电子器件起作用但防止它们暴露于环境(即，水)的防水化学化合物来填充；或(2)将电子部件封装在刚性封壳中，然后将刚性封壳包覆模制在防水化合物中以保护电子部件以免暴露；或(3)将电子部件封闭在刚性封壳中并且用垫圈和盖子来密封，该垫圈和盖子将被压配合或拧紧以便产生防水密封。应当理解，可以采用这些或其它选项中的任何一个选项。特别地，相较于没有提供刚性封壳的实施例，在提供刚性封壳的实施例中，对于其中容纳的部件的保护可以增加。

可以在WSU 12中提供的电子部件(包括传感器)的非穷举列表包括：6轴惯性测量单元(3轴数字加速度计和3轴数字陀螺仪)、或9轴惯性测量单元(3轴数字加速度计、3轴数字陀螺仪和3轴数字磁力计)；微控制器(例如，Cortex-M4F微控制器，诸如来自ST的STM32F429)；非微控制器存储装置，以存储度量和媒体(例如，NOR/NAND SPI Flash)；无线模块，以将所计算的度量传送到集线器，以及将新设置从集线器14传送到WSU 12(例如，868/915MHz无线电)；实时时钟，以确保度量和事件的同步定时；具有电池充电电路的锂离子聚合物电池；USB接口，以与设备通信以进行固件更新，并且以提供用于充电的电力；PCB。这是说明性示例实施例。

例如，防水单元可以包含传感器，诸如例如，陀螺仪和加速度计以及磁力计。来自这些传感器的数据可以经由电路板上的微控制器来处理(图2)。在该单元内还可以存在用于存储媒体、用户配置信息和长期度量存储的附加的非微控制器存储器。WSU 12可以包括用于直接与集线器14或移动设备16通信的无线通信模块。该无线模块可以经由WiFi、蓝牙或另一个定制协议进行通信，以允许多个单元彼此无线连接或者与一个或多个集线器14和(多个)移动设备16无线连接。WSU 12还可以包括至少一个电池，以为部件供电；以及充电电路，以允许对单元充电。这些部件在图2所示的实施例中示出，该图2示出了示例电路板图像布局。注意，部件的精确大小和数目可以改变并且为了说明的目的而示出。例如，设置在WSU 12中的传感器和电气部件中的每一个可以连接到并且位于单个PCB上。

WSU 12可以独立于任何其它计算设备而使用，以记录任何确定的游泳度量以供在WSU 12处的实时或稍后访问。

可以存在诸如例如附加的硬件部件：

·多种加速度计、陀螺仪和磁力计，以允许高级噪声减少技术；

·红外到光学心率监测器，以提供围绕运动员表现的进一步度量；

·(多个)反馈机制，以通过音频(通过音频模块和骨传导耳机)或触觉反馈(通过振动电机)向运动员提供反馈；

·GPS和3G/GSM，以在室外环境中收集和传送数据，其中，运动员覆盖更大的距离，并且需要更大的传输范围来将度量传送回教练；

·气压传感器或数字罗盘，以考虑惯性测量单元随时间的误差(例如，漂移)；和

·其它传感器，被要求来确定任何其它性能度量或生物度量。

RF协议

WSU 12可以直接与移动设备16(在单WSU 12—移动设备配置的情况下)或者通过集线器14(在多WSU 12—移动设备配置的情况下)通信。

在与移动设备16的直接通信期间，可以使用高级RF通信协议(例如，蓝牙)。使用高级协议(诸如蓝牙)的好处是大多数移动设备16已经启用用于通信的协议，并且在移动设备侧上可能需要最小配置来与WSU 12通信。

然而，在多WSU12—移动设备配置中，高级协议(诸如蓝牙)可能由于在两侧上导航协议栈中的层所需的开销而很麻烦。在这样的事件中，可以使用更简单的流线型协议，以便减少等待时间并且允许网络上的增加的带宽。作为说明性示例，使用RF协议的连接可以在多WSU12—移动配置中使用。

设计RF协议的示例要求可以如下：

开销很少—保持协议尽可能简单；

RF需要是非阻塞的—信号处理事件和度量计算不能被RF开销阻塞；

需要保证度量传输—WSU 12不能跳过度量传输并且需要确保该度量由集线器接收；和

向用户呈现度量的顺序是重要的—需要同步地向用户呈现度量(即，不能在较早生成的度量之前呈现后者生成的度量)。

RF技术可以包括软件确认(ACK)。发射器上的微控制器(WSU 12或集线器14)向具有数据有效载荷的传输模块发送传输请求。模块发送请求并且返回到工作检测事件和度量计算(在WSU 12的情况下)或进入睡眠(在集线器的情况下)。如果还没有接收到ACK，则发射器重试具有相同有效载荷的传输事件。在此过程期间，如果已经计算了附加度量，则将它们添加到发射器上的队列。一旦已经接收到ACK，则尝试传输下一度量。

这种通信方式用于几乎所有的RF传输使用情况，包括向集线器14发送新度量；当WSU 12在线时，同步到集线器14；以及向WSU 12发送新的配置数据。当集线器14想要将非关键数据传达到WSU 12时(例如，向给定WSU 12发送游泳者特定设置参数)，还存在附加事件。在这种情况下，RF协议使用没有ACK的伪UDP协议。该协议的用例包括网络上的心跳查验(heartbeat pings)和非关键配置数据。

集线器

如图3和图4所示，该系统10可以包括无线集线器14，当多个WSU 12同时在不同的游泳者上使用并且需要来自多个WSU 12的数据时，可以使用该无线集线器14。集线器14可以由团队和教练使用，但还可以由任何其它组的游泳者使用。集线器14可以连接到多个WSU 12，经由每个WSU 12的相应无线通信模块而无线地从每个WSU 12接收数据，并且将所接收的数据发送到设备(诸如由游泳教练使用的移动设备)以基于所接收的数据来显示或分析针对每个游泳者计算的不同游泳度量。无线集线器14还可以用作具有多个插入端口或通过无线充电的多个单元的充电坞。每个无线游泳单元可以通过RF连接而连接到无线集线器14。来自连接到无线集线器14的所有单元的数据然后可以在板上被处理和组合，然后经由诸如单个蓝牙连接之类的连接而被发送到移动设备16。然后可以在移动应用16上显示每个单元和每个游泳者的数据，其将在本文进一步解释。每个单元12可以被分配唯一的ID，该唯一的ID链接到穿着它的游泳者，因此当被转移到移动应用16时，每个单元的数据可以链接到该唯一的ID，并且然后可以在相应游泳者的名字旁边显示该数据。集线器14可以包括屏幕，以示出用户确切地连接了多少以及哪些单元12，以及诸如每个单元上的电池电平之类的可能的其它信息。在集线器14中使用的电子器件硬件会模拟在WSU 12—具有未填充IMU部分中使用的电子器件硬件，并且添加用于与移动设备通信的蓝牙模块。

图4示出了示例性集线器14的分解图，其具有为PCB 46、电池48和蓝牙44RF连接提供防水封壳的封壳盖子50和封壳基座42。集线器14具有用于无线通信的天线40。

示例设计

因此，如图5所示，WSU 12可以包括刚性防水封壳，其可以由一个或多个硬塑料结构元件制成，通过螺钉、螺栓、粘合剂、密封剂或产生防水密封的任何其它类型的紧固装置而紧固在一起。如图6的分解图所示，主要电气部件和传感器可以容纳在封壳内。WSU 12具有带有封壳盖子68和封壳基座62的封壳。WSU 12封壳容纳电池66和PCB 64。WSU 12具有连接60，以例如紧固到或附接到条带。对于其它示例应用，该连接可以连接到不同的运动设备。

该塑料封壳可以是完全防水的。可以使用称为灌封的方法来完成封壳的防水，其中，液体化合物被浇注在电路和电池上，其会固化并且保护部件免受水的影响。防水可以使用垫圈和盖子来完成，该盖子将垫圈紧固抵靠封壳的基座以产生防水密封。防水也可以使用注塑成型技术来完成，诸如包覆模制，其直接在板和电池上(或在包含到板和糊状物的荚上以提供保护防止包覆成型过程的热量和压力)产生模制，其然后创建完全防水的固体组件。

图7中示出了示例性实施例的组装的WSU 12的示例性实施例的图。WSU 12的封闭的部分可以紧固到条带70，作为如图7所示的独立单元，或者可以形成条带70的一部分。

封壳可以以舒适并且游泳者不会察觉的方式来建造。封壳还可以被设计成容易地连接到游泳者护目镜条带。该设备的一个版本可以包括机械连接60a，60b，其中具有中断，以允许护目镜条带通过该中断而滑动并且停留在如图8所示的开放体中。

RF信号强度可以随着RF模块和封壳之间的适当气隙而增加。对于垫圈和包覆模制的防水方法，这只需要将封壳设计成允许一定的气隙以确保信号强度的最小下降。对于灌封技术，可能需要将气袋设计到封壳中，电路板将被密封以确保没有灌封化合物泄漏到该袋中。这将允许所需的气隙，即使在整个板和电池上浇注液体灌封化合物，同时仍然提供所需的防水。该气袋概念可以被看作是图9所示的封壳内的区域63。

封壳还可以容纳或提供用于系统10的其它传感器和设备的安装表面。可选地，当穿戴在用户的头上时，WSU 12可以容纳在条带的背部上的条带内部。可以存在紧固到WSU 12的音频控制器80。封壳或条带可以包括其上用于控制各种功能的一个或多个按钮，诸如WSU 12的可选媒体播放器功能性，诸如播放/暂停、音量和跳过歌曲。如图10所示，可以通过入耳式耳机或者通过骨传导耳机82来听到单元的音频功能。心率监测传感器84也可以位于条带本身内，或者以其它方式附接到条带本身，与WSU 12的封闭部分分开。游泳者的心率可以从游泳者头部上的两个不同位置来取得：(1)游泳者的太阳穴，或(2)游泳者的耳垂，其中使用红外(IR)或光学发射器和接收器。如果采用IR传感器，则它可以将光发射到皮肤中，然后该光的一些光可以反射回到接收器。当血液脉动时，接收器读取较低的光水平，其然后产生具有用于计算每分钟心跳(BPM)的峰值或脉冲的信号。在附图中示出了两种不同的布局：图10示出了使用太阳穴心率传感器84的可穿戴式游泳单元，而图11示出了耳垂心率传感器86。条带可以提供几个调整点，以使游泳者可以将心率传感器、防水单元和骨传导耳机定位在适合于特定游泳者的头部解剖结构(例如，头部大小和头部形状)的相应位置中。条带可以被设计成与任何护目镜进行接口，因为存在游泳者喜欢的许多风格的护目镜。WSU12的防水单元部件可以小于图中所示的单元。各个传感器可以大致如图10和11所示来放置。

游泳度量

可穿戴式游泳单元包含传感器，诸如加速度计、陀螺仪、磁力计和GPS单元。该系统采用操作以基于游泳者头部的移动来确定关键性能度量。来自这些操作的数据可以组合到进一步的操作中，以确定除了游泳者的心率之外的游泳度量。游泳者的实况心率可以通过条带上的传感器来确定，该传感器可以夹在游泳者的耳朵上或者可以从游泳者的太阳穴直接感测。可以由本发明的系统来计算的实况游泳度量包括：划水计数、每次划水的距离、划水频率、节奏、呼吸计数和模式、分段游、心率、划水类型、所游的距离、所游的时间、锻炼期间的休息时间、水平漂移、踢水率、水下距离、转身时间、燃烧的卡路里、乳酸水平、技术效率、划水简档、线性速度简档、功率循环、加速度、速率、位置、头部位置(俯仰、偏航、横滚)、角速度、以及线性加速度。可选地，可以在WSU 12中提供多个加速度计。可选地，可以在WSU 12中提供多个陀螺仪。可选地，可以在WSU 12中提供多个磁力计。可选地，可以在WSU 12中提供多个GPS单元。

本发明的系统可以采用各种操作来分析游泳度量。

游泳度量：示例方法论

类似的方法可以用于从原始传感器数据来确定所有游泳度量。这些技术包括滤波技术、传感器融合技术、数字信号处理(DSP)技术以及机器学习技术。传感器融合技术组合不同传感器的感觉数据，以单独与传感器的确定性相比而增加数据的确定性。可能使用的传感器融合技术包括中心极限定理、卡尔曼滤波器、贝叶斯网络和Dempster-Shafer理论中的任一个或全部。

DSP技术可以涉及在时域和频域中操纵数据。这些技术可以包括双线性变换、离散傅里叶变换、离散时间傅立叶变换、滤波器设计、线性时不变(LTI)系统理论、最小相位、传递函数、Z变换、Goertzel算法和s平面分析中的任一个或全部。

机器学习技术可以用于创建可以从数据学习的过程。例如，与已知实际值组合的游泳原始数据的足够大的数据库可以允许基于来自已知数据库的特定置信水平来对诸如划水类型、划水事件、定时事件(开始、转身、停止)之类的特定度量进行分类。存在可以应用的许多机器学习技术，包括以下各项中的任一项或全部项：决策树学习、关联规则学习、人工神经网络、归纳逻辑编程、支持向量机、聚类、贝叶斯网络、强化学习、相似性和度量学习、稀疏字典学习、隐马尔可夫模型和遗传算法。

这些定理和方法论提供了可以用于从WSU 12中的传感器数据来计算游泳度量的技术的非穷举列表。

游泳度量：游泳时间/分段游

游泳时间和分段游可以分解成三个状况：开始状况、转身状况和停止状况。每个状况可以由从由传感器产生的信号看到的多个特点来确定。这些特点可能根据所游动的划水类型而不同。对于开始状况，这些特点中的一些特点可以包括当他们从墙壁上蹬离时他们从垂直旋转到水平的游泳者运动，其后为当游泳者蹬离墙壁并且以可以开启计时器的某一速度继续时，加速度突然增加。可以实施许多纠错技术以最小化或消除这些状况中的每一个状况的假阳性或假阴性的发生。一种用于开始状况的误差纠正的方法可以是一旦在蹬壁事件之后并且超时计时器结束之前检测到一定数目的划水，则确认游泳者事实上正在游泳，以确保游泳者不是错误的开始。转身状况是游泳者在墙壁处转身的时间，并且可以分为两种类型：自由式/仰泳转身、蝶泳/蛙泳转身。转身状况可以在由传感器产生的信号中感测，其与正常游泳相比具有非常独特的外观。转身状况还发生在两个游泳长度的中间，其可能在发生转身的振荡信号中显示出明显的干扰。转身可以进一步分解为转身开始和转身结束状况，以便有助于最小化转身识别的假阳性。转身开始和转身结束需要两组特点来确认转身事件，其可以使其更准确和/或一致。

一旦该操作确定了转身事件，它就记录事件的特定时间，其从先前事件(开始或转身状况)减去等于针对该长度的分段游时间(该分段游被记录)，但是总游泳时间定时器会继续，因为游泳可能不结束(除非他们“完成”，在这种情况下，该单元基于以下结束状况方法论来识别他们不再游泳)。基于来自传感器的信号中的多个特点来确定结束状况(当游泳者停止游泳时)。这些特点可以包括当游泳者撞击墙壁时的加速度的尖峰、当他们完成时游泳者头部从水平移动到垂直的运动、以及由于游泳者不再在游泳的同时振荡而减小的信号的方差和标准偏差。诸如方差和标准偏差之类的特点还可以用作误差纠正方法，以确认游泳者事实上已经停止，然后可以进一步分析信号，以基于信号中的其它特点(诸如当他们撞击墙壁时的减速)来确定该结束状况的确切时间。一旦确定结束状况时间，就可以从先前状况(开始或转身)中减去，以确定该长度的分段游时间。然后，可以通过将从开始事件到停止事件计算的所有分段游时间相加或通过从开始状况上的时间戳中减去结束状况上的时间戳来确定整个重复时间。

游泳度量：划水类型

可以基于游泳者头部的运动来确定划水类型。每次划水(蝶泳、仰泳、蛙泳和自由泳)都有自己独特的信号简档，其对于所有游泳者而言允许一致地感测到它们。可以从信号的阈值特点到机器学习技术来使用许多方法，这些机器学习技术将与已知划水类型的大数据库相比对具有一定置信水平的信号进行分类。自由泳可以基于游泳者的头部在他们划水时的横滚运动并且基于他们对他们身体的左右的呼吸来确定。仰泳可能基于游泳者的头部的横滚运动以与自由泳相同的方式来确定，但是该值可以被反转，因为游泳者的面部可能向上离开游泳池，并且可能没有呼吸模式，因为游泳者可以在仰泳中连续呼吸。可以基于独特向上划水离开水和与每个长度的动力拉出的测量相结合的划水的俯冲运动来确定蛙泳。蝶泳可以通过划水的波浪式运动来确定并且与蛙泳相比缺乏动力拉出。蝶泳也可以具有独特的呼吸模式，其中当他们呼吸时，游泳者的头部可以抬起并且与当简单地划水时他们头部向下相比较，向上旋转离开水。

每次划水的平均风格可以基于平均模式来获知，并且该单元可以在它们使用它时学习其个体游泳者的风格和技术。随着单元被更多地使用，其可以通过使用诸如移动平均之类的方法论基于游泳者的技术不断地更新关键参数。这些参数可以通过检测来自传感器的原始数据或者当每次划水是游泳时计算的俯仰、偏航和横滚的模式中的关键特点来找到。当游泳者游过水中时，每次划水产生围绕轴线的振荡模式。每次划水具有独特的模式，并且每个游泳者可以对于每次划水具有唯一的模式，并且为每个特定游泳者计算的参数的使用可以增加操作的准确性。在首次购买时，还可以存在单元的初始校准，其中运动员可以游动每次划水的某一距离，其可以将系统校准到他们的特定技术。可以用于校准的参数以及当游泳者使用该设备时用于学习的参数可以包括划水特点，诸如其划水信号的峰值、频域特点和过零点位置。参数还可以包括给定游泳者的历史度量，其可以帮助为每个游泳者的每次划水以不同的速度提供每个度量的边界或期望值。

游泳度量：划水计数

划水计数：游泳者的划水计数基于游泳者头部在他们划水通过水中时的运动来确定。每个划水类型在可以用于确定划水事件的发生的运动传感器数据中创建唯一振荡信号简档(如在划水类型部分中所提及的)。当游泳者划水通过水中时，它们在信号中产生振荡。这种一致的振荡使其可以检测每个划水事件的精确时间，其然后可以用来计数长度中所采取的划水的数目。在所有三个轴的加速度计和陀螺仪信号中都可以看到传感器数据中的这种振荡。这可以提供6个单独的原始数据信号，其可以以多种方式使用或操纵以精确地确定划水事件。这些操纵可以使用本部分前面所提及的任何或所有DSP和机器学习技术来完成。

这些振荡运动还可以通过对于每个划水类型不同的欧拉角(俯仰、偏航和横滚)来看到。对于自由泳，游泳者轻轻地横滚他们的头部，其中每次划水可以在横滚读数中感测。对于具有类似横滚的仰泳，但它不如自由泳显着。蝴蝶和蛙泳均具有在俯仰测量值中读取的波状运动。每当该单元的俯仰读数通过一定极限时，可以增加划水计数。当每个单元学习拥有它的游泳者的具体技术时，可以自动修改特定极限或峰值。

系统10可以能够使用加速度而不是允许单元安装在游泳者的头部上的角度来确定划水计数。本发明可以确定不仅仅是划水计数。可选地，还可以使用确定划水计数的其它方法。

游泳度量：水下/蹬壁距离

水下距离是游泳者在蹬离墙壁之后行进的距离，直到他们从水中突出。这可以使用游泳者在长度上的平均速度(泳池长度除以游泳该长度所花费的时间)和游泳者从水中突出的时间来测量。在各种信号中可以看到该突出，并且仅在计算每圈所进行的划水时可以看到的第一划水之前发生。然后通过将突出事件的时间乘以平均速度来计算水下距离。可以使用在长度过程内的实况速度简档乘以突出时间来确定更准确的水下距离。当游泳者在水下时，该速度简档可以显示更精确的速率分布，并且可以在水下产生更高的精确距离。

游泳度量：每次划水的距离

每次划水的距离：每次划水的距离(DPS)是游泳者通过每次划水行进通过水中的距离，并且得自包括划水计数和水下距离的其它度量。通过找到长度(泳池长度减去水下距离)的总游泳距离并且将其除以该长度上的划水总数来简单地测量每个长度上的每次划水的平均距离。泳池的长度可以是使用中的特定泳池的已知变量：短距离泳场(SCY-25码)、短距离泳场(SCM-25米)或长距离泳场(LC-50米)。还可以仅使用与游泳者实况/实时速度组合的每个划水事件具有相关联的时间戳的划水计数来找到更高的分辨率或实时(非平均)DPS，其可以允许在游泳者在给定长度内改变速度的情况下跨越长度来显示DPS的简档。

游泳度量：划水频率

划水频率或循环时间是游泳者划水的速度—划水/分钟是标准单位。找出划水频率的方法类似于找出每次划水的距离，并且可以知道水下距离和每长度的划水数目。水下距离(或者在这种情况下，其是更重要的)是第一次划水事件之前的时间，其可以从长度的总时间中减去，以给出划水该长度所花费的总时间。然后通过将长度中的划水数目除以划水所花费的时间量，然后将其转换为熟悉的格式(诸如划水/分钟)来找到划水频率。通过使用所有划水事件在长度的过程中的精确时间戳，可以找到更精确的划水频率。由于信号可以是振荡信号，所以该读数实际上是信号的频率。这种较高分辨率的划水频率还能够示出跨过长度的划水频率的改变，其可以是有用信息以示出游泳者是否在一段长度上加速或者他们是否简单地投入更多努力以获得相同的输出速度并且变得低效。

游泳度量：节奏

节奏是他们的左臂的游泳者划水频率对他们的右臂的划水频率的测量。该测量仅用于自由泳和仰泳，其中双臂独立移动。这使用用于划水频率的技术而简单地测量，直到确定每个划水事件的时间戳为止。然后，将从左划水到右划水的时间差与右划水到左划水进行比较，并且可以以各种方式(诸如比率)来显示。如果游泳者以完全稳定的划水节奏均匀地游动，则这将等于1。如果游泳者不均匀地游动，也称为“驰骋(galloping)”，则这将是1以外的数字。

游泳度量：呼吸模式

呼吸模式是游泳者每长度和在一划水中的呼吸次数，诸如自由泳也可以是游泳者向他们身体的左侧和右侧呼吸多少次的模式。可以基于在来自设备21上的传感器的信号中看到的游泳者头部通过水中的运动或者从诸如游泳者俯仰、偏航和横滚之类的推导出的值的简档来计算每次划水的每个长度和呼吸模式的呼吸次数。在自由泳中，游泳者的头部或者向左或者向右横滚通过某个点，其使他们的嘴放出水，并且允许呼吸。在仰泳中的呼吸并不重要，因为游泳者可以不断地用头出水呼吸。蛙泳的呼吸很简单，因为游泳者每次划水都呼吸，所以每次划水等于一次呼吸。蝶泳呼吸可以通过当他们不呼吸时，游泳者保持头部向下和水中时的俯仰的变化来测量，但是当他们需要使他们的嘴高于水进行呼吸时，他们抬起头部，然后俯仰。在蝶泳中存在特殊情况，其中游泳者每次划水均呼吸(在该长度上看作单个峰值水平)或者呼吸到侧面(在另一轴线上看到和计算)。还如前所提及的，当该单元学习游泳者的特定技术时，这些限制可以被自动调整。

游泳度量：每长度的呼吸

每长度的呼吸是作为上文所计算的单个长度中进行的所有呼吸的加法的每个长度总呼吸的次数。

游泳度量：游泳者速率

游泳者的速率可以以多种方法找到。长度上的平均速率可以通过简单地将泳池的长度除以游泳长度所花费的时间来找到。可以使用本部分(线性速度部分)后面讨论的方法通过对加速度计数据进行积分来找到更精确或更高分辨率的速率，以获得游泳者在长度的过程中的实时速度简档。

游泳度量：游泳者位置

游泳者的位置是游泳者在泳池方向上的相对位置的总和。使用本部分后面所讨论的方法论，通过对所计算的速度值进行积分来确定该相对位置。当游泳者接触墙壁时，游泳池的每个长度的位置被重置。

游泳度量：心率

心率直接从夹在游泳者的耳朵上或靠在游泳者的太阳穴上的心率传感器来计算。传感器返回信号，该信号被滤波和处理以确定信号或脉冲的每个峰值。然后，通过确定每个脉冲之间的时间而将该脉冲与每分钟标准心跳相关。

游泳度量：水平漂移

当游泳者沿着每个长度移动时，可以使用游泳者的水平位置的近似改变来测量水平漂移。相对位置计算使用加速度计读数使用本文档后面所提及的积分技术来完成。在这种情况下，正在被积分的加速度计读数可以是垂直于泳道的轴线。当游泳者单独在泳道中时，这个度量更有意义，以查看他们在游泳时自然漂移多少，其是无效率的重要测量。

游泳度量：转身时间

转身时间可以通过计算从游泳者开始他们的转身时到他们蹬开墙壁时的时间来确定。如“分段游时间”部分所讨论的，转身事件具有不同的信号，其可以将其分解为转身事件开始和转身事件结束。然后计算转身时间作为转身时间结束减去转身时间开始。

游泳度量：燃烧的卡路里

燃烧的卡路里可以相对于时间与游泳者的年龄、体重和体型而组合基于游泳者的心率来计算。由于与仅仅使用总平均心率和锻炼时间的大多数心率—卡路里计算相比，相对于时间而记录游泳者的实况心率，所以该度量可以是相当准确的。

游泳度量：乳酸水平

乳酸水平是对游泳者和教练的重要测量值，但是大多数现有技术是侵入性的，并且需要运动员在他们的锻炼中间停止以进行阅读。可以使用用WSU 12测量的关键度量来近似实况乳酸水平。需要输入一些已知的变量以使得该近似成为可能。这些变量可以包括游泳者乳酸盐阈值、肺容量、年龄、体重和体型中的一些或全部。所计算的实况心率允许计算高于游泳者乳酸阈值的所花费的时间量以及幅度。结合这一点，可以计算游泳者的划水频率和每长度的呼吸次数、游泳者乳酸水平或含量。

游泳度量：踢水率

当游泳者在踢水组中正在踢水时，可以确定他们正在踢水的速率或者他们的踢水率。类似于每个游泳类型，每个踢水类型可以具有来自传感器的其自己的唯一的信号简档。这些信号本质上也是振荡的，并且可以类似于如何计算游泳者划水频率来分析。踢水率实际上是在突出事件之后由传感器测量的振荡踢水信号的频率。该计算还允许类似于可以如何计算游泳者划水计数来计算在给定长度中取得的踢水的数目。踢水组还可以包括在初始校准中。

游泳度量：GPS跟踪

这种功能性对于铁人三项运动员或开放水上游泳者可能是最有益的，并且可以用于跟踪其在开放水域中的游泳以向他们提供速度和位置数据，这些数据可能不再从加速度计获得，因为他们不在固定泳池系统中。通过设计该单元来感测运动员何时过渡到骑自行车然后跑步，具有这种GPS能力的单元甚至可以用于整个铁人三项。它可以用于感测所有的游泳功能性，然后继续感测骑自行车和跑步速度、GPS跟踪、所采取的步骤以及来自HR监视器的所有生物度量信息。

游泳度量：游泳时间、休息时间、锻炼时间

在游泳者锻炼期间，存在持续运行的计时器。该计时器允许将整个锻炼时间计算为最后一个结束游泳事件减去第一个开始游泳事件。该定时器还允许计算分段游时间和游泳时间。当给定锻炼中的每个游泳时间被求和时，可以计算锻炼的总游泳时间。休息所花费的总时间也可以通过总锻炼时间减去游泳所花费的总时间来计算。

游泳度量：所游距离

由于泳池长度是已知或输入变量，所以给定锻炼中的所游距离容易通过给定锻炼中所游的总长度数乘以泳池的长度来计算。

俯仰、偏航、横滚

从可穿戴式游泳单元上的陀螺仪(或其它传感器)获得的数据可以由系统10用于计算围绕多个轴线的游泳者角速度。例如，通过使用诸如下文所描述的欧拉方法之类的数值方法对该原始传感器数据进行积分，可以确定每个轴线的角位置(例如，俯仰、偏航和横滚)。游泳者头部的俯仰、偏转和横滚可以有益于确定许多游泳度量，并且可以在下文进一步详细描述。

欧拉方法包括在时间t和t+dt处的两个连续导数(加速度)的计算。这提供了在t+2*dt处的速度。以相同方式但使用两个速度找到位置，以便获得在该间隔内的位置变化。

在示例非限制性示例中，以下步骤可以说明性地描述如何使用陀螺仪数据的积分来获得四元数：

1)计算计算的时间间隔；

2)计算用于积分的输入矢量的幅度，然后反转该矢量；

3)计算用于找到四元数的余弦和正弦项；和

4)使用前向欧拉方法组合前4个四元数值以及新计算的余弦和正弦项来计算4个新的四元数值。

这些步骤仅仅是为了说明的目的而被提供，还可以考虑步骤的变型、省略或替换各个步骤或附加步骤。

可以使用近似，由此旋转速率在积分步骤时间期间不改变。通过应用该近似，非线性常微分方程(ODE)可以用线性ODE来代替。然后，可以使用方程式来计算新时间的四元数，给定旧时间的四元数以及陀螺仪旋转速率。

潜在的益处是当计算平方项倒数时，分割的数目被最小化为1。在通常会发生分割的其它情形下，代之以应用平方项倒数的乘法。通过减少可能有用的计算时间，特别是对于不具有浮点单元(FPU)的AVR架构，分割的数目的减少可能是有益的。

线性速度

在示例非限制性示例中，以下步骤可以说明性地描述如何使用加速度计数据的积分来获得速度：

1)找出单元体上的当前力；

2)基于由体力(body force)设置的帧来设置重力校正(使用稍后所描述的重力校正方法)矢量；

3)确定计算之间的时间步长；和

4)使用简单的欧拉离散积分来计算每个方向上的速度。

步骤仅为说明性目的而被提供，还可以考虑步骤的变型、省略或替代各种步骤或附加步骤。

可穿戴式游泳单元上的加速度计传感器可以计算或测量由WSU12、集线器或其它计算设备使用的数据，以计算x、y和z方向中的每一个方向中的线性加速度。首先，该数据可能需要处理以便消除重力对传感器读数的影响，因为由于重力的加速度可能致使基于该原始传感器数据计算的任何数据的不准确性。一旦去除了由于重力的读数，则可以使用诸如上文所描述的欧拉方法之类的类似的数字方法来对偏移数据进行积分，以便获得该单元在每个方向上的相对线性速度。然后可以使用类似的数值方法对每个轴线上的线性速度进行积分，以便获得该单元在每个轴线上的相对位置。

体力由加速度计感测并且可以通过乘以方向余弦矩阵R_jb从体固定帧“b”转换到惯性帧“i”，该方向余弦矩阵R_jb可以从方位四元数计算。然后，可以将该矢量添加到惯性帧中的重力矢量，其可以是常数(0，0，-g)矢量。

从等式“acceleration＝body_force+gravity”，可以计算惯性帧中的平移加速度。

尽管可以从原始加速度计值获得WSU 12的相对位置和速度，但是由于误差的指数累积，在许多现实生活应用中可能面临挑战。加速度计传感器产生模拟测量值，其可能需要被转换为数字值，以便由计算机使用模数转换器(ADC)读取。该转换产生第一误差相位，其可能是由于ADC不能无限地对产生采样误差的模拟信号进行采样的事实。下一阶段的错误可能是由数值方法引起的，这些数值方法本身会产生误差，因为它们是复杂数学函数的简化，其允许计算机近似这些函数的结果。因此，当使用数值方法来去除来自原始加速度计数据的重力的影响时，发生下一阶段的误差。下一阶段的误差在第一次积分内以获得每个轴线上的线性速度。最终误差阶段在第二积分中，其对线性速度进行积分以获得线性位置。为了获得这些相对位置读数，现在已经使用三个误差水平来计算新数据，其可能使得结果实际上无用。例如，在一行中可以存在三个积分，每个积分可以复合数值积分误差。这三个积分可以包括：(1)积分陀螺仪数据以确定从加速度计消除重力所需的角度；(2)积分加速度以确定速度；和(3)积分速度以确定位置。

误差校正

为了解决该误差并且对其进行校正，可以对应用特定系统进行建模，以便提供边界以校正误差并且使“漂移”最小化。因为泳池的长度是固定的(25码、25米、或50米)，所以因为边界可以放在位置，因此游泳是一种用于这种建模的很好的运动。该固定长度允许位置误差偏移每个泳池长度，以便使漂移最小化。速度误差也可以被校正，因为存在游泳者可以游动多快的自然极限(例如，在0m/s和4m/s之间)，并且游泳者在泳池的每个长度方向上撞击0速度，因为他们在转身期间正在改变方向。速度漂移可以进一步最小化，因为每个单元被拥有它的游泳者更多地使用，因为该单元可以开始平均学习每次划水游泳者可以游泳有多快、以及相比它们的各种度量(诸如划水频率和每次划水的距离)他们通常游泳有多快。除此之外，通过使用泳池的距离除以游泳者的上一圈时间(例如，平均速度)，该单元可以使用历史数据或甚至使用前一圈的速度作为另一边界。这些重要的系统边界允许使用控制理论和诸如反馈环的技术，以便连续地校正系统中的误差累积。使用诸如卡尔曼滤波器之类的高级预测滤波器技术来进行进一步的误差校正。卡尔曼滤波器可以用于通过首先估计或预测未来状态来校正误差累积和漂移，然后使用所测量的值来更新估计，然后基于所测量的误差来更新估计技术以使其更精确。这种迭代过程最终导致有效的滤波器技术，其随着系统改变而适应，并且最终随时间的推移而导致漂移减少和误差累积。可以使用磁力计读数来进行进一步的误差校正，因为它们提供了精确的指向，利用该指向可以校正重力矢量，利用该矢量可以减小系统的该阶段中的误差。

反馈和附加的加速度计误差校正函数可以在如下所示的“惯性导航”方法内一起实现。类似于加速度计误差校正的PID方法假设该系统没有经历强加速度。因此，由加速度计感测的体力主要由重力引起，并且沿着Z轴指向。该Z轴可以使用四元数或通过乘以R_ib从体固定帧转换到惯性帧，类似于重力去除中使用的方法。在惯性帧中的体力被发现，并且在小加速度下，这些体力应该沿着(0,0,1)指向。

当方位漂移时，从体固定帧到惯性帧的变换可能偏移，并且体力可能不沿着(0,0,1)指向，但是可能存在小的误差项。这是z_error向量。该误差被积分，然后比例和积分项被加到旋转速率ω上。该实现方式可能在校正横滚和俯仰误差方面有效，但是可能不能校正偏航误差，因为存在围绕(0,0,1)轴的旋转简并度。可以使用磁力计校正该简并度，以校正偏航中的漂移。

然而，简并度可能不是关键的，因为可以发现偏航在大多数游泳应用中不是特别重要。

对该方法的潜在改进可以是基于加速度的幅度来调整误差校正的权重。

可以通过应用惯性导航方法来进行进一步的加速度计误差校正，其可以包括以下步骤：

1)从加速度计读取传感器值；

2)运行简单积分控制器来处理加速度计偏差漂移；

3)假设随着时间的推移，加速度应当接近零，并且使用作为反馈的惯性帧中的加速度；

4)传送信号以调整加速度计的偏置。使用低积分缩放因子以允许高速加速度通过；

5)运行简单的PID控制器用于漂移校正；

6)使用加速度计确定重力矢量的方向。体力应当指向+Z；

7)使用四元数来确定身体帧中的+Z的方向；

8)对该误差进行积分；

9)将误差反馈添加到陀螺仪信号；

10)使用陀螺仪数据来积分方位四元数；

11)使用加速度计数据和方位四元数对速度矢量进行积分；和

12)重置前一时间步长。

步骤仅为说明性目的而被提供，还可以考虑步骤的变型、省略或替代各种步骤或附加步骤。

在一些实施例中，游泳者的加速度可以假定为随时间的推移大致为零。

该偏置积分可以是与低乘法常数积分的惯性帧中的加速度，其可能潜在地防止其积累太快，并且可以用于去除加速度计的恒定偏置。

在高加速度的周期期间，可以使积分因子取决于加速度的幅度。例如，当加速度的幅度接近1G时，积分的权重可以设置为更高的值，但是当它离开1G时，积分的权重可以设置为更低的值。

游泳度量：划水简档

基于来自他们头部后面的运动的游泳者划水简档可以通过当他们游泳时随着时间的推移的原始传感器数据或者随着时间的推移的俯仰、偏航和横滚而被计算和显示。该简档提供了良好的视觉帮助来判断他们通过水中的位置，并且可以用作随时间的推移的比较，以查看他们的划水如何改变、或者可以与其它运动员的划水或最佳划水简档进行比较以示出他们具有弱点。该划水简档可以叠加在游泳者的视频的顶部上，其中视频的时间戳和数据的时间戳被同步，以使游泳者和教练可以使用简档和视频来确定他们哪里具有缺陷。

游泳度量：速度简档和动力循环

与游泳者划水简档类似，游泳者线性速度可以随时间的推移而被显示，以示出游泳者速度在整个长度上改变多少的视觉表示。当该速度简档被叠加在时间戳同步的视频上时，可以一起使用该简档和视频，以便精确地示出在游泳者划水中他们正在减慢的位置。这个概念有效地示出了游泳者动力循环，因为视频可以减慢以精确地示出了在游泳者划水中他们在什么时候和在哪里正在减慢和变得低效。这个工具可以允许教练和运动员在游泳者划水中瞄准特定区域，他们需要解决这些区域以变得更有效和更高效的游泳者。

游泳度量：技术效率

WSU 12可以能够将游泳者的特定技术与“最佳”技术或精英运动员的技术进行比较，并且向他们提供与他们相比的评级。这可以允许游泳者将自己与世界上顶级游泳者的已知技术进行比较。可以使用为游泳者游泳的每次划水测量的关键参数来计算该技术效率分数，并且与精英运动员的关键参数进行比较。还可以基于来自大量精英运动员的数据并且将它们的最佳性状组合成优化和平滑的简档和参数集来限定最佳技术。这可能提供更加无偏见的评级，因为即使精英运动员在他们的划水有缺陷，可能给某人一个高分，只是因为他们模仿那些性状。技术效率可以针对许多事情进行评级，包括度量直方图，其示出了每次划水的不同速度下的游泳者平均表现度量。该直方图或平均数组将提供一种容易的方式来基于在所有他们的锻炼中计算的性能度量的跑步平均值来对不同运动员进行比较或排名。

对移动应用的实况反馈

每个WSU 12可以直接地或通过无线集线器与个人或与教练无线地通信。无线通信可以来自内置于WSU 12中的RF单元，其还可以具有内置在单元或条带中的外部天线，以便当单元被部分地淹没时(诸如仰泳)解决传送时的潜在挑战。

发送到教练的数据可以出现在设备12上的移动应用上，示出了每个期望的游泳者的每个期望的游泳度量，如图12中的团队视图的区片版本示例界面100所示。数据可以以许多方式显示，包括具有列表视图(如图13所示)的界面102、具有区片视图(如图12所示)的界面100、或任何其它视图。教练或用户可以能够滤波他们可能想看到的度量，以允许他们最小化显示的信息量(如果需要的话)。如果教练或用户可能喜欢看到给定游泳者的趋势，则他们可以点击该游泳者以进入更详细的游泳者视图，其可以示出游泳者在锻炼过程中的进展。这还可以可视地在如图14的界面104所示的图形中示出游泳者的进展。图13所示的界面102仅示出了可以由教练基于其对于给定锻炼的可定制偏好来选择的几个度量。例如，一些教练可能只想看到他们的游泳者在给定锻炼中的实况分段游和心率。除此之外，该应用可以允许教练使用移动设备的视频能力在任何时间对游泳者进行视频记录。视频可以与锻炼的时间同步，并且教练可以标记游泳者，以使如果他们希望将其与锻炼数据一起上传，则他们的特定度量可以与视频及时同步以供立即或者随后在线地评论。

尽管应用16屏幕图像(例如，界面100，102，104)示出了由教练使用的移动应用16，但是应用16还可以由个体游泳者使用。个人可以将他们的游泳设备连接到应用，并且可以将他们的移动设备放置在他们的泳道的池边地面上。可以提供防水支架或吸盘座以使其更实用。这可以允许游泳者在他们游泳时看到他们计划的锻炼、他们通过锻炼的进展以及他们的实况表现度量。它也可以选择记录他们游泳，因为大多数移动设备配备有前置摄像头。这可以允许游泳者准确地查看他们如何游泳。移动设备16可以替代地将应用屏幕流传输到诸如TV或投影仪之类的外部显示器上。这可能允许游泳者和/或教练从远处观看他们的数据。

对游泳者的实况反馈

在示例性实施例的各种可能的非限制性实现方式中，游泳单元(WSU 12)还可以包含用于游泳者的音频反馈，其可以是如图10和图11所示的标准入耳式耳机形式或骨传导耳机的形式。音频反馈可以用作从教练到游泳者的单向通信。音频反馈还可以被设置为自动向游泳者读出期望的度量、以及基于所测量的表现和效率提供在本文档中解释的技术反馈。可以选择特定度量以通过选择移动应用上或单元本身上的期望度量来向游泳者读出。例如，游泳者可能想在他们的锻炼期间总是听到他们的50m分段游，所以该单元可以调出那个时间。例如，“32.1”可以通过耳机说：“三十二点一”。

游泳者单元还可以包含平视显示器(HUD)，其可以为游泳者提供视觉反馈，示出了如图15的示例界面106所示的游泳者护目镜内的期望游泳度量和信息。图15示出了HUD，其示出了最重要的度量，诸如右上方的心率、右下方的每次划水的距离、左上方的总游泳时间、以及左下方的前一50m分段游。HUD可以通过使用诸如透明LED技术之类的高分辨率透明屏幕或通过任何其它技术使用护目镜内与放大镜组合的小屏幕来完成。透明屏幕可以是清晰的作为标准护目镜，但是可以在护目镜的某些位置显示关键游泳度量。透明LED HUD概念及其如何组装如图16所示。HUD设备可以具有护目镜框架120、后镜片122、透明LED屏幕124和前镜片126。

护目镜中的该透明屏幕HUD也可以用作步速系统。游泳者可以将目标时间录入到移动应用中并且选择步速系统选项，其可以向游泳者提供护目镜中的可能看起来是在泳池的底部上的线，并且可以以如图17的界面130所示的期望目标步速移动。这种行为类似于在电视上显示的线，示出了在游泳者在比赛时之前的世界纪录步速。如图18的界面132所示，当游泳者在游泳期间移动其头部时，通过使用俯仰、偏航和横滚值，线可以与泳池底部保持水平。如果它们比步速慢，则线可以从游泳者的角度沿着泳池进一步“移动”，并且如果它们比步速更快，则可以在游泳者后面“移动”。这与战斗机飞行员头盔如何工作的方式类似，无论飞行员头盔的快速运动变化如何，始终给他们示出地平线。

有可能的是，当可能不赞成实况反馈时，游泳者可能想在官方比赛期间使用游泳单元。为了解决这个问题，可以实现竞争版本或模式以关闭所有反馈。

来自设备的度量还可以与诸如智能手表之类的另一设备通信，以在游泳者游泳时提供视觉反馈。WSU 12可以还配备有振动电机以向运动员提供触觉反馈作为来自教练的蜂鸣器，以获得游泳者注意或作为由教练或运动员(例如，步速蜂鸣器或针对任何度量目标的警告)限定的特定信号。

自动教练

游泳者单元可以实施使用多个游泳度量及其趋势的过程和操作，以便确定游泳者技术中的低效率，并且如果需要可以向游泳者提供提示以帮助他们解决那些低效率。可以自动地和动态地生成提示。自动教练功能可以基于其效率的改变或与更“最佳”的游泳者相比而向游泳者提供实况技术反馈。这些提示可以是音频或视频形式。这个功能性可能主要针对没有教练的个人游泳者。

继续使用数据的教练可以提供关于教练如何与他们的运动员的数据交互以及他们如何对负面趋势做出反应的信息。这可以转化为独自游泳者的自动建议以基于教练对类似趋势的反应的大数据库来修改他们的训练体制。这些建议甚至可以概括建议的平均成功率。

可以基于远离他们用于每个度量的运行平均值的游泳者偏差(例如，诸如不同速率概念下的度量的直方图之类的平均值)来提供更多的推荐。

与游泳者的先前游泳模式相比，自动教练通过使用其随时间的推移所测量的度量可以注意到低效。该单元可以自动确定游泳者是否正在减慢并且将其与他们的其它度量的改变相关联。例如，如果游泳者减速并且他们的心率和划水计数也减慢，则他们可能有意减慢并且不可能给出建议。如果游泳者减速并且他们的心率和划水计数增加，则该单元可以确定游泳者正在变得低效并且可以告诉游泳者“通过延长划水来提高效率”。另一示例可以是该单元是否感测到游泳者的划水速率增加，但速率保持不变，并且因为它不增加速率，所以在增加的划水速率是低效的时候，该单元可以告诉游泳者延长划水的相同建议。自动教练还可以提供其它基本提示，诸如不呼吸进入或离开墙壁，交替他们的呼吸模式，游泳者是否在泳道中漂移，游泳者是否接近其最大心率等。

媒体播放器

WSU 12可以包括本地存储器或可移除存储卡，其可以用于存储游泳者可以通过音频耳机收听的音乐。可穿戴式游泳单元可以具有用于如本文中所提及的和如图10所见的用于音乐的标准控制的按钮。音乐功能可以在有教练或没有教练的情况下使用，但是如果需要，教练可以具有禁用音乐功能的能力。当自动教练功能被游泳者使用时，音乐功能也可以是可用的，但是当自动教练提示被读取到游泳者时，音乐可以淡出，然后当完成时，音乐可以退回。

锻炼构建

游泳者单元可以感测不同的游泳划水、踢水、划水和钻、以及每次游泳重复的距离。然后，该单元可以能够在锻炼内找到模式，以便将相似的重复分组。这可以将锻炼构建成类似于游泳者习惯于阅读它的形式。该功能性对于独自游泳者特别有用，该独自游泳者可能想要精确跟踪他们游动多远、以及如教练团队可能具有的能力一样的他们可能不一定预先计划锻炼的能力。然而，因为单元可以感测他们何时完成一组，并且可以甚至通过音频反馈读出下一组，所以游泳者可能能够在锻炼之前在他们的在线简档上建立锻炼，并且WSU 12的该锻炼建立功能性可以允许游泳者自动跟随锻炼。如果教练或运动员计划预先构建锻炼并且将其上传到应用上，则因为单元可能提前知道游泳者应该依据距离、划水类型和步速时间来游泳，所以所计划的锻炼可以用于进一步的误差校正。

性能跟踪和游泳社交网络的在线简档

在锻炼结束时，“所构建的锻炼”可以链接到每个游泳者的唯一ID，并且如前所提及的，一旦移动设备再次连接到因特网，则可以将其上传到在线数据库上。该数据库可以是在线平台的后端，其中每个游泳者可以具有他们自己的简档，其可以在购买可穿戴式游泳单元时建立。这些在线简档可以能够查找他们的锻炼、表现以及类似于在图19的界面134中所示的历史趋势。教练可以访问他们团队的游泳者中的每个游泳者的数据，以使他们还可以评论每个游泳者的表现和趋势。可以使用该数据以便跟踪游泳者在实践中的表现如何、以及查看某些类型的锻炼是否直接导致更多的游泳会合数。各种分析工具可以由教练和运动员构建和使用，以便随时间的推移比较他们的表现和训练。教练也可以能够在web应用内标记差的表现或趋势和评论，以供游泳者查看。

在线平台还可以用作游泳者的社交网络或者直接链接到其它社交网络平台，以便连接游泳者并且提供根据需要发布他们的锻炼的方法。游泳者可能能够具有连接到他们的简档的“朋友”，其可以允许他们一起计划锻炼，即使他们不住在同一个国家。这还可以允许创建在线团队，其中一组独自游泳者可以彼此计划锻炼并且从远处有效地一起训练。这个概念也适用于现有团队，其中他们可以访问他们的团队页面并且计划一起锻炼以及其它团队事件。游泳者也可以能够保存他们的锻炼，并且将它们推荐给他人。这些锻炼可以公开访问，并且用户可以能够评级他们。这可能会创建游泳“健身银行”，个别游泳者可以使用它来做他们自己的锻炼。如果他们不希望他们公开地获得，则教练可以能够阻止他们所设计的锻炼。

目标设置

在线平台以及移动应用可以允许游泳者和教练进入具有该锻炼的期望目标的期望锻炼。该单元可以跟踪整个锻炼期间的表现，并且可以显示或通知教练和/或游泳者他们所实现的地方以及他们未达到那些目标的地方。该单元可以能够向游泳者提供实况反馈并且告诉他们他们是否开始错过他们的目标时间或其它度量。这也是在HUD内可以使用步速系统以使游泳者看到他们的目标时间的视觉表示并且给他们“追逐”的东西。

单元竞争&游戏化

这些单元还可以用作游泳者彼此竞争的方式，而不管他们是否在相同的团队上。来自世界各地的两个或更多个游泳者可以一起计划锻炼、在对于他们而言方便时游泳锻炼，然后在在线平台上比较他们的结果。这允许来自世界各地的游泳者彼此竞争或相互训练，而不需要在同一地方。还可以为锻炼银行中的每个锻炼设置排行榜，其可以显示来自世界各地的所有已经尝试过该锻炼和他们排名的游泳者。

如果多个人同时在泳池中，则还可以一起使用单元。系统可以识别泳池中的其它单元/竞争者，并且可以允许您挑战他们并且可以实况确定结果。游泳的游戏化可能为独自游泳增加了一新元素，以保持游泳者有乐趣和娱乐，同时仍然试图达到他们的目标。如果游泳者的移动设备在他们的泳道中，则这可以更好地工作，所以他们可以看到谁在泳池中“在线”，并且挑战他们或一起训练。他们可以在同一泳道中，并且简单地添加用于在彼此之间留出时间的间隔。

其它可穿戴式传感器

类似的传感器单元也可以放置在游泳者的泳衣上或游泳者的泳衣内，以便收集进一步的信息和游泳度量，诸如踢水率、身体角度等。泳衣上或泳衣内的传感器可以能够与游泳者头上的游泳者单元通信以收集更多的数据。这些单元可以与整个系统集成并且将数据实况发送给教练或独自游泳者移动设备。这些传感器甚至可以超过游泳者的泳衣、泳帽和护目镜，最终成为身体部位的带传感器以跟踪水中的整个游泳者运动。

实施例可以提供由包括显示器和至少一个生物信号测量传感器的可穿戴式计算设备12执行的方法，包括：使用至少一个生物信号测量传感器从用户获取至少一个生物信号测量值；按照与用户相关联的简档来处理至少一个生物信号测量值；确定经处理的至少一个生物信号测量值与预先限定的显示控制动作之间的对应关系；并且按照对应关系，修改显示在显示器上的图像。可选地，显示器可以是可穿戴式计算设备12本身的一部分，或者它可以被提供在连接到可穿戴式计算设备或以其它方式与可穿戴式计算设备通信的单独的计算设备上。单独的计算设备还可以是由用户穿戴的可穿戴式设备。生物信号测量传感器是示例传感器。其它示例传感器包括加速度计、陀螺仪等。

在特定方面中，提供了一种可穿戴式计算设备12，其包括相机、显示器、以及用于对用户的环境和用户的生物信号进行采样的生物信号测量装置；通过传感器和用户输入来确定用户的状态和情景。

在特定方面中，生物信号测量系统可以包括以下各项中的至少一项：(1)与用户皮肤电接触的电生物信号传感器；(2)与用户皮肤电容接触的电容式生物信号传感器；(3)测量用户血流的特性的血流传感器；和(4)皮下地放置在用户皮肤下方的无线通信传感器。

在另一方面中，可穿戴式计算设备12可以包括至少一个面向用户的相机，以跟踪眼睛运动。在特定方面中，可穿戴式计算设备12可以采用类似可穿戴在用户面部上的眼镜的形式。可选地，至少一个相机可以被定向为大体上与用户的视场对准。

在另一方面中，可穿戴式计算设备12可以采用适于放置在或粘附到用户的头部或面部的至少一个传感器的形式。每个传感器可以可选地通过有线或无线地彼此通信。每个传感器可以可选地通过有线或无线地与控制器设备通信。控制器设备可以安装到可穿戴式计算设备12以便驻留在用户的头部或面部处或附近。可替代地，控制器设备可以位于用户身体上的其它地方，诸如在用户的衣服的包或口袋中。控制器设备还可以设置在用户身体外的某处。例如，传感器可以监视用户，将数据存储在安装到可穿戴式计算设备的本地存储器中，并且一旦移动到控制器设备附近，则可穿戴式计算设备12的传感器或发射器可以将所存储的数据传送到控制器设备用于处理。在该实现方式中，当位于控制器设备附近时，可穿戴式计算设备12可以主要由用户使用。

其它体育

在本文中详细列出的概念和方法论可以直接应用于其它运动。更具体地，任何基于比赛的运动，其中存在与比赛的最终结果或后果相关联的时间或速率。在所有基于比赛的运动中，运动员都有具体的表现度量，他们和他们的教练都在整个训练和竞争中跟踪以计量他们的表现绩效。在绝大多数情况下，这些度量用秒表手动计算或简单估计的。在许多运动中，通常还有大量运动员只有一个或两个教练，其使得几乎不可能计算每个运动员的所有度量。自然地，由于不可能计算所有度量，所以记录度量以供将来评论是不可能或不切实际的。这就是这项技术发挥作用。所有基于比赛的运动都可以具有像WSU 12的单元，该单元将自动计算运动者身体上的关键表现度量和/或生物度量，并且将其实时传送到教练的平板电脑。潜在运动的非穷尽列表包括美式足球、澳大利亚足球、棒球、冬季两项、皮划艇、越野跑、越野滑雪、速降滑雪、盛装舞步、耐力骑马、三项赛、赛马/障碍跑/跨栏跑、皮划艇、长曲棍球、马拉松、山地自行车、现代五项运动、马球、赛马、公路自行车运动、赛艇运动、英式橄榄球、帆船、马术表演跳/狩猎(Hunter)、雪橇运动、单板滑雪、足球、冲浪运动、场地自行车、田径赛跑/跨栏跑。运动的这个非穷尽列表仅包括户外运动，因为它们将是使用本文档中概述的技术和方法论的简单转换。游泳是少数室内运动之一，其足够有限(如在误差校正部分中所讨论的)，以允许准确和一致地测量这些表现度量。

可以为所有户外运动创建适应性单元，其使用GPS模块(其可以使用将加速度计、陀螺仪和磁力计组合的传感器融合技术来提高精确度)计算运动员的位置和速度，并且使用传感器(诸如GPS、加速度计、陀螺仪、磁力计、生物测定传感器)来计算运动特定度量。可以使用GSM/3G模块实现对教练的实时反馈，该GSM/3G模块将数据从运动员身上的单元直接上传到云，并且可能通过教练的平板电脑从云下载。这去除了户外运动范围的挑战。该通用单元可以取决于运动被放置在运动者身上的不同位置中。例如，在马术运动中，该单元可以位于马上，以允许该单元计算诸如马步态、跳跃特点和生物度量之类的重要度量。在跑步和跨栏运动中，该单元可以放置在运动员的脚踝上以计算诸如步态、冲击、生物度量和跳跃特点之类的度量。在自行车比赛中，该单元还可以放置在运动员的腿上以计算诸如旋转速度和生物度量之类的度量。在赛艇或划桨运动中，该单元可以放置在运动员的手腕上以计算诸如划水频率、每次划水的距离和生物度量之类的度量。这些仅是来自运动的这个非穷举列表的一些非穷举示例，并且绝不限制可以计算的运动的数目或特定度量。这种自适应单元可以包含用于每个运动的类似或相同的硬件，但是可以取决于应用具有不同的外部工业设计来解决给定运动的需要(诸如其如何附接到身体)。将原始传感器数据转换为运动特定表现度量的过程将基于应用而改变，但是所有的计算这些表现度量的方法论无论其是数字信号处理、滤波、传感器融合还是本文档中所提及的机器学习技术都将在很大程度上保持相同。

系统的其余部分还将包括从云到云和从云到平板电脑的通信，数据库和应用将具有与每种运动所需的不同的改进(polish)、图形和用户界面。

附加技术细节

应当理解，执行指令的本文中所例示的任何模块或部件可以包括或以其它方式访问计算机可读介质，诸如存储介质、计算机存储介质、或数据存储设备(可移除和/或不可移除)，诸如例如，磁盘、光盘、磁带和其它形式的计算机可读介质。计算机存储介质可以包括在用于存储信息的任何方法或技术中实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质，诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据。计算机存储介质的示例包括RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)、蓝光盘或其它光学存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其它磁存储设备、或可以用于存储所需信息并且可以由应用、模块或两者访问的任何其它介质。任何这样的计算机存储介质可以是移动设备、跟踪模块、对象跟踪应用等的一部分，或者是可访问该部分或可连接到该部分。本文中所描述的任何应用或模块可以使用可以由这样的计算机可读介质存储或以其它方式保存的计算机可读/可执行指令来实现。

因此，在不背离本公开的范围的情况下，本领域技术人员可以对特定实施例实现改变、修改和变化，本公开的范围仅由所附权利要求限定。

在进一步的方面，本公开提供了用于实现这样的方法并且实现先前所描述的功能性的系统、设备、方法和计算机程序产品，包括非暂态机器可读指令集。

尽管已经以具有一定程度的特殊性的示例性形式描述和图示了本公开，但是应当指出，仅通过示例进行了描述和说明。可以进行构造和组合的细节的许多变化、以及零件和步骤的布置。因此，这样的改变旨在包括在本发明中，其范围由权利要求限定。

除了在所描述的过程(包括任何可选的步骤或其部件)内明确陈述或固有的程度之外，不旨在或暗示所需的顺序、序列或组合。如相关领域的技术人员应当理解，关于本文中所描述的过程和任何系统、设备等，宽范围的变化是可能的，并且在各种情况下甚至是有利的。