运动电子训练系统及其应用
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2008年8月18日、申请号为200810210816. 1、发明名称为"运 动电子训练系统及其应用"的中国发明专利申请的分案申请。
[0002] 关联申请的夺叉引用
[0003] 本申请涉及共有美国专利申请号_(代理案号2483. 0350001)，其发明名称为 "具有电子游戏特征的运动电子训练系统及其应用"，与本申请同一日递交，并且还涉及共 有美国专利申请号_(代理案号2483. 0350002)，其发明名称为"具有运动球的运动电 子训练系统及其应用"，与前述申请同一日递交。上述两项申请的全部内容均通过引用而包 含于本说明书中。
技术领域
[0004] 本发明一般涉及运动电子设备。具体而言，本发明涉及运动电子训练系统及其应 用。
【背景技术】
[0005] 锻炼对保持健康的生活方式以及个人健康状态是极其重要的。因此，很多人希望 实施锻炼计划。最成功的锻炼计划是针对个人的健身水平制定并且旨在辅助个人以实现一 个或更多具体健身或锻炼目标的锻炼计划。
[0006] 可以通过运动训练员，以及其他锻炼及健身专家来辅助个人来制定适于其个人健 身水平及其具体监控或锻炼目标的锻炼计划。但是，雇佣这些专家会非常昂贵。此外，很多 人的繁忙日程导致这些人难以常规地分出时间约见锻炼及健身专家。因此，之前很多人享 受到锻炼及健身专家的服务，但其从未获得可以通过例如针对个人健身水平制定的锻炼计 划而获得的益处。
[0007] 因此，需要有新的系统及方法来使个人容易在适于其健身水平进行锻炼，并使个 人实现具体健身或锻炼目标。
【发明内容】
[0008] 本发明提供了一种运动电子训练系统，及其应用。在一个实施例中，该系统包括至 少一个监控器以及用于从上述至少一个监控器接收数据并根据接收到的数据向个人提供 反馈的便携电子处理装置。上述监控器可以是确定个人的诸如用于奔跑者的速度、步速及 距离的表现的运动监控器。其他监控器可包括心率监控器、体温监控器、高度计、水合监控 器、离子化监控器等。向使用者提供的反馈通常包括诸如使用者是否满意具体锻炼及/或 训练标准的训练信息。在一些实施例中，提供的反馈可以是音频反馈、视觉反馈及/或生物 反馈。
[0009] 在一个实施例中，运动电子训练系统的功能通过在便携电子处理装置中包括基于 卫星的定位系统接收器以及/或通过使得便携电子处理装置例如通过互连网与其他装置 及应用进行交互而得到提高。
[0010] 本发明的特征在于其可评估个人的健身水平。本发明的另一特征在于其可向个人 提供反馈，例如旨在协助个人实现一个或更多具体健身或锻炼目标。
[0011] 以下参考附图详细描述本发明的其他实施例、特征以及优点，以及本发明的各个 实施例的结构及工作状态。
【附图说明】
[0012] 结合于此并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明，此外以下描述进一步说 明了本发明的原理并使得相关技术人员能够实现并使用本发明。
[0013] 图1是使用根据本发明的实施例的运动电子训练系统的奔跑者的视图。
[0014] 图2A是示出根据本发明的运动电子训练系统的选择性部件的视图。
[0015] 图2B-C是具有根据本发明的实施例的运动工作模式的示例性移动电话的视图。
[0016] 图2D-F是具有根据本发明的实施例的运动工作模式的其他示例性便携电子处理 装置的视图。
[0017] 图3A是根据本发明的实施例的第一示例便携电子处理装置的更详细视图。
[0018] 图3B是根据本发明的实施例的第二示例便携电子处理装置的更详细视图。
[0019] 图4A是根据本发明的实施例的示例运动监控器的视图。
[0020] 图4B-C是示出图4A的运动监控器如何工作的视图。
[0021] 图5是根据本发明的实施例的示例心率监控器的视图。
[0022] 图6A是根据本发明的实施例具有插入鞋的底部中凹入内的运动监控器的鞋的视 图。
[0023] 图6B是具有安装在鞋的外部上的运动监控器的鞋的视图。
[0024] 图6C是根据本发明的实施例的示例运动监控器的视图。
[0025] 图6D是用于根据本发明的实施例的运动监控器的示例安装装置的视图。
[0026] 图6E是根据本发明的实施例具有用于将运动监控器安装在鞋上示例翼形蓄电池 罩的运动监控器的视图。
[0027] 图6F是示出根据本发明的实施例安装在鞋上的图6E的运动监控器的视图。
[0028] 图6G是根据本发明的实施例具有用于将运动监控器安装在鞋上第二示例翼形蓄 电池罩的运动监控器的视图。
[0029] 图6H是进一步示出图6G的运动监控器及翼形蓄电池罩的视图。
[0030] 图61是根据本发明的实施例用于运动监控器的第三示例翼形蓄电池罩的视图。
[0031] 图6J是根据本发明的实施例用于运动监控器的第四示例翼形蓄电池罩的视图。
[0032] 图7是根据本发明的实施例具有用于确定身体脂肪百分比的内建传感器的心率 监控器的视图。
[0033] 图8是根据本发明实施例的心率/身体脂肪百分比监控的视图。
[0034] 图9是根据本发明的实施例与计算机交互的第一便携电子处理装置的视图。
[0035] 图10是根据本发明的实施例与计算机交互的第二便携电子处理装置的视图。
[0036] 图11A是根据本发明的实施例与计算机及网络服务器交互的第一便携电子处理 装置的视图。
[0037] 图11B是根据本发明的实施例与计算机及网络服务器交互的第二便携电子处理 装置的视图。
[0038] 图12是根据本发明的实施例与锻炼机交互的示例便携电子处理装置的视图。
[0039] 图13是根据本发明的实施例具有虚拟训练者功能性的示例便携电子处理装置的 视图。
[0040] 图14A是示出根据本发明的实施例运动电子训练系统的锻炼特征的视图。
[0041] 图14B是示出根据本发明的实施例通过运动训练系统提供的示例反馈的表。
[0042] 图15A-D是示出根据本发明的实施例为运动电子训练系统显示的示例定制参数 的视图。
[0043] 图15E-G是示出根据本发明的实施例如何计算锻炼时燃烧的卡路里的示例的表。
[0044] 图16-18是示出根据本发明的实施例用于利用运动电子训练系统来制定锻炼计 划的方法的视图。
[0045] 图19是示出根据本发明的实施例的运动电子训练系统的音乐特征的视图。
[0046] 图20是示出根据本发明的实施例的运动电子训练系统的照片特征的视图。
[0047] 图21是示出根据本发明的实施例的运动电子训练系统的日历特征的视图。
[0048] 图22-23是示出根据本发明的实施例的运动电子训练系统的锻炼计划与日历特 征之间的交互的视图。
[0049] 图24是示出根据本发明的实施例用于便携电子处理装置的设定选择的视图。
[0050] 图25是示出根据本发明的实施例用于为运动电子训练系统输入并更新个人数据 的一种方法的视图。
[0051] 图26是示出根据本发明的实施例用于利用运动电子训练系统来评估健身水平的 一种方法的视图。
[0052] 图27是根据本发明的实施例用于确定健身水平的示例表的视图。
[0053] 图28是示出根据本发明的实施例的运动电子训练系统的部件识别特征的视图。
[0054] 图29是示出根据本发明的实施例的运动电子训练系统的设定电话特征的视图。
[0055] 图30-32是示出根据本发明的实施例的运动电子训练系统的设定虚拟训练者特 征的视图。
[0056] 图33是示出根据本发明的实施例的运动电子训练系统的步程计特征的视图。
[0057] 图34-36是示出根据本发明的实施例的运动电子训练系统的音乐特征的视图。
[0058] 图37-40是示出根据本发明的实施例的运动电子训练系统的虚拟训练特征的视 图。
[0059] 图41是示出根据本发明的实施例具有与便携电子处理装置通信的运动监控器的 运动球的视图。
[0060] 图42是示出根据本发明的实施例的多传感器监控器的视图。
[0061] 图43是示出使用本发明的部件来监控运动员及运动球的视图。
[0062] 图44及45是示出为了电子游戏使用本发明的部件的视图。
[0063] 将结合附图来描述本发明。其中元件首次出现的视图通常由最左侧数字或在对应 参考标号中的数字来进行标示。
【具体实施方式】
[0064] 本发明提供了一种运动电子训练系统及其应用。在以下对本发明的详细描述中， 对"一个实施例"、"实施例"及"示例实施例"等的说明意指描述的实施例可包括具体特征、 结构或特性，但每一个实施例并不必需包括具体特征、结构或特性。此外，上述描述并不必 然指相同实施例。此外，当结合实施例描述具体特征、结构或特性时，需要注意的是，无论是 否明确说明，本领域描述人员均知晓结合其他实施例来实现上述特征、结构或特性的效果。
[0065] 图1是使用根据本发明的实施例的运动电子训练系统100的奔跑者101的视图。 如图1所示，在实施例中，训练系统100包括第一便携电子处理装置102、运动监控器104、 心率监控器106、以及第二便携电子处理装置110。第一便携电子处理装置102、运动监控器 104、心率监控器106以及第二便携电子处理装置110利用低功率无线通信协议进行通信并 形成无线个人局域网络（WPAN)的一部分。
[0066] 示出便携电子处理装置102佩戴在奔跑者101的手臂上。除了被佩戴在手臂上之 外，便携电子处理装置102还可被佩戴在奔跑者身体上的其他部位，例如佩戴在奔跑者臀 部上。便携电子处理装置102例如也可携带在腰包或背包内。
[0067] 在实施例中，便携电子处理装置102例如是以下装置，例如包括具有运动工作模 式的移动电话，个人数字助理（PDA)或者音乐文档播放器（例如，MPEG-1音频3层（MP3)音 乐文档播放器）。便携电子处理装置102通常起WPAN接收器的作用。其从训练系统100的 其他部件接收数据并向奔跑者101提供训练反馈。在实施例中，利用插入便携电子处理装 置102中的耳机108向奔跑者101提供反馈。在一个实施例中，便携电子处理装置102使 用无线耳机（例如，能够从便携电子处理装置102接收无线通信的耳机）。
[0068] 示出运动监控器104位于奔跑者101所穿的鞋105中。在实施例中，运动监控器 104包括加速计，并确定诸如奔跑者101的速度、步速、步幅率以及步幅长度的表现参数。运 动监控器104还能够例如确定在锻炼奔跑过程中奔跑者101移动的总距离。运动监控器 104通常起WPAN发送器的作用。
[0069] 在实施例中，运动监控器104位于鞋105中之外的其他位置。例如，在实施例中， 运动监控器104位于鞋的外部上。此外，在实施例中，运动监控器104位于个人身体的其他 部位上，例如，位于个人手掌、手腕、手臂、臀部等部位上，以测量个人的运动。
[0070] 心率监控器106确定奔跑者101的心率。在实施例中，如图1所示，心率监控器 106结合在奔跑者101所穿的服装中或安装至服装。在另一实施例中，奔跑者101利用使用 胸带来佩戴心率监控器106。心率监控器106通常起WPAN发送器的作用。
[0071] 示出便携电子处理装置110佩戴在奔跑者101的手腕上。在实施例中，便携电子 处理装置110是诸如具有运动工作模式的手表的装置。便携电子处理装置110通常起WPAN 接收器的作用。其从训练系统100的其他部件接收数据并向奔跑者101提供训练反馈。在 实施例中，利用显示器通过视觉向奔跑者101提供反馈。在实施例中，便携电子处理装置 110起发送器的作用并向训练系统100的部件发送信息。
[0072] 图2A是进一步示出根据本发明的实施例的运动电子训练系统100的选择部件的 视图。这些部件包括具有耳机207以及运动工作模式的移动电话202、具有一体或可安装心 率监控器106a的运动衫203、具有一体或可安装心率监控器106b的运动胸罩、具有运动监 控器104的运动鞋205、与胸带206 -体或安装至胸带206的心率监控器106c、以及运动手 表 210。
[0073] 如图2A所示，运动电子训练系统100是互连及交互部件及产品的模块系统。这些 部件及产品可依需要单独并长期获得。
[0074] 在实施例中，移动电话202包括蜂窝电话通常具有的全部功能，并能够播放音乐 文档（例如，MP3音乐文档）。此外，移动电话202包括运动工作模式。当置于运动工作模 式时，使用移动电话202的选择按钮及按键来选择运动模式功能。以下例如参考图13-33 来详述这些运动模式功能。
[0075] 图2B及2C是移动电话202的更详细视图。如这些视图所示，在实施例中，移动电 话202是翻盖式移动电话。图2B示出了处于闭合位置的移动电话202。图2C示出了处于 打开位置的移动电话202。
[0076] 如图2B所示，移动电话202在翻起顶部212的中央具有使用者输入控制器215， 其具有四个输入选项。主要在移动电话202处于运动工作模式之外其他模式时来使用使用 者输入控制器215。移动电话202还具有四个较大输入按键220a-d。当移动电话202处 于运动工作模式并且转动环230位于运动锁止位置时输入按键220a-d被激活。较大输入 按键220a-d使得奔跑者101更易于向移动电话202提供输入而无需实际上观察输入按键 220a-d。这使得奔跑者101可例如在手臂上佩戴移动电话202并在奔跑时使用输入按钮。
[0077] 可以利用移动电话202 -侧的按钮225来选择移动电话202的工作模式。在实施 例中，按压按钮225使得移动电话202在其各个不同工作模式之间循环。移动电话202还 具有耳机插孔235。由此例如当奔跑者101正在进行锻炼并/或收听音乐时允许移动电话 202使用耳机。
[0078] 如图2C所示，当移动电话202处于打开位置时可使用第二使用者输入控制器250。 使用者输入控制器250复制上述使用者输入特征。当移动电话202打开时，可在显示器255 上向使用者提供信息。
[0079] 在实施例中，当移动电话202被置于运动工作模式时（例如，通过按压按钮225)， 移动电话202识别并开始与运动电子训练系统100的其他部件通信以形成WPAN。通过移动 电话202收听例如来自运动监控器104、心率监控器106及运动手表210的发送信息来实 现以上目的。当移动电话202从运动监控器104及/或心率监控器106接收发送信息时， 例如移动电话202发出使运动监控器104及/或心率监控器106激活其传感器的返回信息 (如果尚未激活），并开始发送表现数据。一旦建立，则在运动电子训练系统100的部件之 间形成的WPAN将持续工作直至移动电话202被置于非运动工作模式的其他工作模式。这 使得移动电话202向运动监控器104及/或心率监控器106发送信息，在所述装置具有低 功率工作模式的实施例中，所述信息表示这些装置可以进入低功率模式并使其传感器进入 非工作状态。
[0080] 图2D-F是根据本发明的实施例具有运动工作模式的其他示例便携电子处理装置 的视图。
[0081] 图2D示出了移动电话270。移动电话270具有显示器272以及与上述使用者输入 控制器250类似的使用者输入控制器274。
[0082] 图2E示出了具有夹上带282的便携电子处理装置280。夹上带282允许例如在锻 炼过程中便携电子处理装置280佩戴在使用者的手臂上。在实施例中，当装置处于运动工 作模式时，使用者可通过在其上进行敲击来向便携电子处理装置280提供输入。例如，在实 施例中，在其处于运动工作模式时敲击便携电子处理装置280两次会激活促使便携电子处 理装置280提供可听训练反馈的可编程软键。如以下详述，提供的反馈的具体类型由使用 者选择。例如通过连续敲击便携电子处理装置280三次、四次或更多次可以激活其他可编 程软键。在实施例中，敲击装置用于记录奔跑者方向的改变（例如，当奔跑者在场地上的两 点之间往返奔跑时）。
[0083] 图2F是便携电子处理装置290的视图。便携电子处理装置290包括具有数个触 摸屏幕键的较大显示器292。使用者通过触摸显示器292上显示的键中的一个来向便携电 子处理装置290提供输入。
[0084] 如示例便携电子处理装置270、280、及290以及这里描述的其他便携电子处理装 置所示，本发明具有灵活性并可实际上与任何便携电子处理装置一起使用。因此，本发明并 不仅限于这里所述的装置。
[0085] 再参考图2A，运动鞋205优选的是适于使用者所从事的运动的鞋。在奔跑者101 的情况下，鞋205优选地是为奔跑所制做的运动鞋。在实施例中，鞋205具体包括运动监控 器104,其例如具有在其底部内用于容纳运动监控器104的凹入。运动监控器104优选地能 够被使用者放置在凹入中并从凹入去除。由此允许将运动监控器104与不止一双鞋一起使 用。
[0086] 在实施例中，运动监控器104具有两种模式，激活模式及低功率模式。在激活模式 中，运动监控器104周期地发送包含基于来自加速计的输入的装置类型识别值、特有序列 数识别值、以及表现数据的信息。装置类型识别值为接收装置识别发出信息的监控器的类 型（例如，运动监控器104或心率监控器106)。由此使得接收装置获知将如何对信息进行 解码。该特有序列数识别值使得接收装置确定接收的信息是否来自做为接收装置所归属的 WPAN-部分的装置。特有序列数识别值例如确保了当多个奔跑者紧紧地在一组中奔跑时， 移动电话202仅处理来自与一个奔跑者关联的运动监控器（例如，作为由移动电话202控 制的WPAN-部分的运动监控器）的数据。
[0087] 在低功率模式下，运动监控器104的加速计及其他非重要部件被关闭以节省蓄电 池电力。在该模式下，运动监控器104依然周期地发送包含装置类型识别值及特有序列数 识别值的信息。因为加速计及其他部件在低功率模式下并不工作，故在低功率模式下不会 发送表现数据。
[0088] 在每次播出之后，无论是否处于激活模式或低功率模式，运动监控器104均立即 打开接收器并收听例如来自移动电话202的信息。如果移动电话202处于运动模式之外的 其他模式，则将不会接收到信息，并且在较短时段之后，运动监控器104可关闭其接收器直 至其下一次的信息发送。如果运动监控器104处于低功率模式，并且移动电话202已经被 刚刚切换至运动工作模式，则移动电话202将向运动监控器104发送信息，该信息控制运动 监控器104从低功率模式切换至激活模式。当运动监控器104接收到该信息时，其将打开 其诸如加速计的部件并且开始发送表现数据作为其周期发送信息的一部分。一旦处于激活 模式，运动监控器104就保持处于激活模式直至其从移动电话202接收信息告知运动监控 器104其会返回至低功率模式。
[0089] 在一个实施例中，需要移动电话202来向运动监控器104周期地发送信息以告知 运动监控器104保持在激活模式。如果经过预定时段或通过运动监控器104进行了数次发 送之后，未从移动电话202接收到上述信息，则运动监控器104会假定移动电话202已经被 关闭，并且运动监控器104将切换至低功率模式。
[0090] 在本发明的一些实施例中，可使用非以上描述的通信协议。有数种公知的标准协 议及私有协议适用于实施WPAN。因此，本发明并不限于使用任何具体的协议来在运动电子 训练系统100的各个部件之间进行通信。
[0091] 如图2A所示，运动衫203具有一体或可安装的心率监控器106a。心率监控器106a 确定运动衫203的穿着者的心率并例如向移动电话202传输该信息。在实施例中，心率监 控器106a与移动电话202以与这里所述涉及运动监控器104的类似方式来通信。
[0092] 运动胸罩204还具有一体或可安装心率监控器106b。类似于运动衫203的心率监 控器106a，运动胸罩204的心率监控器106b为运动胸罩204的穿着者确定心率并例如向移 动电话202传输该信息。在实施例中，心率监控器106b以与这里所述涉及运动监控器104 的类似方式来通信。
[0093] 心率监控器106c与胸带206 -体或安装至胸带206。监控器以常规方式佩戴在使 用者胸部。心率监控器106c确定佩戴者的心率并例如向移动电话202传输该信息。在实 施例中，心率监控器106c以与这里所述涉及运动监控器104的类似方式来通信。
[0094] 运动手表210与移动电话202的相似之外在于，其具有可从运动监控器104及/ 或心率监控器106接收信息并向使用者提供视觉反馈的运动工作模式。但是，运动手表210 通常并不具有移动电话202所具有的上述存储器及/或处理能力。因此，如以下详述，运动 手表210会不能保留其在锻炼过程中从运动监控器104及/或心率监控器106接收到的全 部数据以随后下载至计算机。在实施例中，运动手表210与运动监控器104及/或心率监 控器106以与这里所述的涉及移动电话202的类似方式进行通信。
[0095] 在实施例中，运动手表210起用于便携电子处理装置（例如，移动电话、MP3音乐 播放器及/或PDA)的控制器的作用。由此允许便携电子处理装置例如装在包或背包中并 可利用无线通信由运动手表210进行完全控制。
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