用于体育活动监测系统的通信网络的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于帮助监测体育活动的通信网络。在一个示例性实施例中，该通信网络包括基站和配置为连接到个体的第一监测器，其中基站被配置为发送第一信标消息，其中，响应于第一信标消息的接收，第一监测器被配置为发送包括所述个体特性的端点消息，且所述基站被配置为接收该端点消息，并且，如果基站在确定时间内没有接收到该端点消息，那么基站被配置为发送第二信标信号，该第二信标信号包括指示第二监测器发送所述端点消息的指令（例如，由所述第一监测器发出的同一端点消息）。
【专利说明】用于体育活动监测系统的通信网络
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及通信网络，且特别地涉及用于体育活动监测系统的通信网络。【背景技术】
[0002]锻炼对于保持健康的生活方式和个体的身体健康是重要的。个体锻炼的常用方式是参与体育活动，诸如运动和训练项目。一场体育活动例如可包括训练环节或比赛环节，诸如足球比赛或篮球比赛。在参与到比赛或协作环境中的体育活动中时，一个个体的表现可能取决于其它个体的表现。例如，在团队的体育项目中，多种体育活动和努力的表现可能受到队友或对手的体育活动和努力的影响。通常，训练员(例如教练)监测这种体育活动。
【发明内容】
[0003]本发明允许训练员或教练电子监测单个运动员的生理特性和表现特性，即使是该单个运动员在与为训练员提供信息的电子监测装置直接做电子通信的范围之外。
[0004]本发明提供了一种监测体育活动的通信网络。在本发明的一方面，用于帮助监测体育活动的通信网络包括基站和配置为连接到个体的第一监测器，其中基站被配置为发送第一信标消息，其中，响应于所述第一信标消息的接收，所述第一监测器被配置为发送包括所述个体特性的端点消息，并且其中所述基站被配置为接收所述端点消息，并且，如果所述基站在确定的时间内没有接收到所述端点消息，那么所述基站被配置为发送第二信标信号，所述第二信标信号包括指示第二监测器发送所述端点消息的指令(例如，由所述第一监测器发送的相同端点消息)。
[0005]在本发明的另一方面，用于帮助监测体育活动的通信网络包括:基站、配置为连接到第一个体的第一监测器，以及配置为连接到第二个体的第二监测器，其中所述基站被配置为在第一帧期间发送第一信标信号，其中，响应于所述第一信标信号的接收，所述第一监测器被配置为在第一帧期间发送代表所述第一个体的第一特性的第一数据，其中，响应于所述第一信标信号的接收，所述第二监测器被配置为在所述第一帧期间发送代表所述第二个体的第二特性的第二数据，其中所述第一监测器被配置成接收所述第二数据，其中所述基站被配置为在所述第一帧期间接收所述第一数据和第二数据，并且，如果所述基站在所述第一帧期间没有接收到所述第二数据，那么所述基站被配置为在第二帧期间发送第二信标信号，所述第二信标信号包括指示第一监测器在所述第二帧期间发送所述第二数据的指令，并且其中，响应于第二信标信号的接收，所述第一监测器被配置为在所述第二帧期间发送所述第二数据。
[0006]在本发明的另一方面，用于帮助监测体育活动的通信网络包括基站，配置为连接第一个体的第一监测器，以及配置为连接到第二个体的第二监测器，其中所述基站被配置为发送第一信标消息，其中响应于所述第一信标消息的接收，所述第一监测器被配置为发送包括涉及所述第一个体的特性的数据的端点消息，其中，所述第二监测器被配置为从所述第一监测器接收所述端点消息，其中，响应于在确定时间内从所述第一监测器没有接收到所述端点消息，所述基站被配置为发送第二信标消息，所述第二信标信息指示所述第二监测器发送端点消息，并且其中，响应于所述第二信标消息的接收，所述第二监测器被配置为发送所述端点消息。
[0007]在本发明的另一方面，用于监测体育活动的监测器包括:配置为用以确定代表第一个体第一特性的第一数据的传感器、配置为用以接收代表第二个体第二特性的第二数据的接收器，以及配置为向基站发送所述第一数据和第二数据的发送器。
[0008]在本发明的另一方面，用于监测体育活动的方法包括:通过基站发送第一信标消息；响应于所述第一信标消息被所述第一监测器接收，通过第一监测器发送包括表示个体特性的端点消息；如果由所述第一监测器发送的端点消息被所述基站接收，那么在所述基站上存储所述端点消息；在第二监测器上接收由所述第一监测器发送的所述端点消息；如果由所述第一监测器发送的所述端点消息在确定的时间内没有被所述基站接收到，那么通过所述基站发送第二信标消息，所述第二信标消息包括指示所述第二监测器发送所述端点消息的指令；响应于所述第二信标消息的接收，通过所述第二监测器发送所述端点消息；以及如果由所述第二监测器发送的所述端点消息被所述基站接收到，那么在所述基站上存储所述端点消息。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]包含于此并组成说明书一部分的附图阐释了本发明，并且与说明书一起进一步解释本发明的原理，以使相关领域技术人员能够实现或使用本发明。在附图中，同样的附图标记表示相同或者功能相似的元件。
[0010]图1示出了根据本发明的示例性实施例的通信网络。
[0011]图2A示出了佩戴了根据本发明的示例性实施例的个体监测器的个体。
[0012]图2B示出了包括有根据本发明的示例性实施例的物体监测器的物体。
[0013]图3示出了使用根据本发明的示例性实施例的组监测装置的训练员。
[0014]图4示出了根据本发明的示例性实施例的个体监测器。
[0015]图5示出了根据本发明的示例性实施例的基站。
[0016]图6示出了根据本发明的示例性实施例的个体监测器。
[0017]图7示出了根据本发明的示例性实施例的个体监测器。
[0018]图8示出了根据本发明的示例性实施例的个体监测器。
[0019]图9示出了根据本发明的示例性实施例的基站。
[0020]图10示出了根据本发明的示例性实施例的通信网络。
[0021]图11示出了根据本发明的示例性实施例的网络帧。
[0022]图12示出了根据本发明的示例性实施例的消息帧的形式。
【具体实施方式】
[0023]参照附图中示出的本发明的实施例，本发明将得到详细地描述。“一个实施例”、“实施例”及“示例性实施例”等所指的实施例可包括特定特征、结构或特性，但每一个实施例均并非必需包括该特定的特征、结构或特性。此外，上述表述并非必需指向同一实施例。另外，当结合实施例来描述特定特征、结构或特性时，无论是否明确说明，本领域的技术人员应能够理解也可结合其他实施例来影响上述特征、结构或特性。
[0024]这里使用的术语“发明”或“本发明”是非限制性术语，不用于指特定发明的任何一个实施例，而是涵盖本申请中描述的所有可能的实施例。
[0025]本发明的各方面，或其任何部分或功能均可以使用硬件、软件、固件、其上存储有指令的实体计算机可读或计算机可用存储介质、或它们的结合来实施，并且可以在一个或多个计算机系统或其它处理系统中实施。
[0026]参与体育活动的个体和训练员(例如教练、医师或其他获得授权的个体)可以因各种原因而在体育活动期间一起工作。例如，可以期望，训练员监测个体的表现并且给出建议，或者影响他们的表现，以使个体的健康水平最大化。可选地或者另外，可以期望，训练员监测和影响个体，以帮助个体使其在体育活动中的效率最大化。此外，可以期望，训练员监测和影响个体，以帮助使其在体育活动中成功的可能性最大化(其中成功可能是，例如，在诸如英式足球、足球、篮球比赛中击败对方队伍，或者使一个或多个体育活动参与者获得/维持期望的健康水平)。体育活动可以包括，例如，训练(例如，场地训练、健身训练，跑道训练)或者比赛(例如，足球比赛或篮球比赛)。
[0027]在某些示例性实施例中，为了跟踪和维持个体的健康和安全，训练员可以监测和影响个体。在某些实施例中，为训练员提供诸如伤病和危险情况等涉及健康和安全的信息是有益的。
[0028]训练员必须考虑这些和其它目标，监测个体并且作出决定，以单个地或成组地影响个体们的表现。为此，训练员依赖于关于参与体育活动的个体们和他们的表现的信息。
[0029]为了有效地监测所述体育活动，所述训练员或其他个体，通常会通过例如从运动场的边线观察体育活动来收集有关该体育活动的参与者的信息。因此，用于作出影响该体育活动的决定的信息可能会受限于所述训练员从该边线所观察到的情况。训练员可以有助手来帮助做这种观察，或者多个训练员可以一起工作，然而在体育活动中监测多个体，以有效跟踪和管理这些个体的表现时，仍然存在困难。
[0030]而且，很可能出现运动员在训练员的视野范围之外的情况。在运动员被电子监测装置监测的环境中，也很可能出现运动员在电子监测装置的范围之外的情况。这类电子监测装置可包括，例如，包括合适传感器的装置，这些传感器用于监测如运动员的心率、呼吸频率、加速度、速度、或距离的参数。在某些实施例中，这类电子监测装置可包括在例如如下的一个或多个专利文件中公开的装置:专利申请号为13/077,494，2011年3月31日提交的名称为“组表现监测系统和方法(Group Performance Monitoring System and Method)”的美国专利申请；专利申请号为13/077，520，2011年3月31日提交的名称为“传感器服装(Sensor Garment)”的美国专利申请；专利申请号为13/077，510，2011年3月31日提交的名称为“组表现监测系统和方法(Group Performance Monitoring System and Method)”的美国专利申请；专利申请号为13/446,937，2012年4月13日提交的名称为“体育活动监测方法和系统(Athletic Activity Monitoring Methods and Systems)”的美国专利申请；专利申请号为13/446,982，2012年4月13日提交的名称为“球类体育活动监测方法和系统(Sport Ball Athletic Activity Monitoring Methods and Systems)” 的美国专利申请；专利申请号为13/446,986，2012年4月13日提交的名称为“可佩戴的体育活动监测方法和系统(Wearable Athletic Activity Monitoring Methods and Systems)” 的美国专利申请；以及专利申请号为13/543，428,2012年7月6日提交的名称为“组表现监测系统和方法(Group Performance Monitoring System and Method)” 的美国专利申请；其中的每个公开都通过引用被完全地包括在本文中。
[0031]运动员和/或电子监测装置超出范围的地方，扩展这类电子监测装置的有效范围，以减少因为这类电子监测装置的范围和信号局限导致的数据丢失，可能是有益的。
[0032]除了训练员直接观察到的信息之外，训练员可以从接收的信息中获益。组监测系统能够为训练员提供其能直接观察到的信息之外的与参与体育活动的个体有关的易于理解的信息，从而便于训练员快速且有效地作出决定，以使获得体育活动的成功的可能性最大化。
[0033]在示例性实施例中，例如，在图1-3中描绘的组监测系统100，包括个体监测器200，物体监测器250，基站300，以及至少一个组监测装置400。如图2所示，每个个体监测器200可以连接到个体10 (例如，由个体10佩戴或携带)。如在图2B中的例子所示，每个物体监测器200可以连接到运动物体40。每个监测器200，250可以包括多种传感器202或者可以与之通信，所述传感器202配置为监测个体10或运动物体40的参数。这类传感器可包括，但不仅限于，位置传感器(例如，GPS接收器)、加速度计、磁场传感器、计步器、心率监测器、位置传感器、压力传感器、照相机、磁力计、陀螺仪、麦克风、温度传感器、风传感器。为简明起见，在本说明书的通篇，将参考个体监测器200概括描述监测器200，250，并且参考个体10概括地描述个体10和物体40。然而，应该理解，对个体监测器200和个体10的描述一般也可以应用到物体监测器250和物体40。
[0034]通常，传感器202被安装到准备由个体10参加的体育活动的个体10上。通过有线或无线，安装到特定个体10的传感器202被连接到也安装在该特定个体10上的个体监测器200。传感器202可以被集成到个体监测器200的壳体中，或是与其分开或远离。在特定个体10参与到体育活动的期间，传感器202感测关于特定个体10的特性，并将该表示特性的数据发送给个体监测器200。多个个体监测器200可以做类似操作，并且每个个体传感器200可以在该体育活动期间轮流将其数据发送到基站300。因此，基站300和个体监测器200 一起形成了通信网络。
[0035]在某些示例性实施例中，这类发送是实时发生的。本文使用的“实时”可以包括发送技术固有的延迟，试图优化资源的延迟，以及其它会出现在本领域中的固有或期望的延迟。在某些示例性实施例中，这类发送相对于实际时间有延迟，或者可以在所述活动结束后才发生。基站300接收来自个体监测器200的数据并由所述数据确定度量(metric)，其中所述度量可为传感器202测量的特性的表示，或者可为通过使用算法和其它数据操作技术从所述数据导出的进一步特性的表示。在所述体育活动期间，基站300将所述度量接着发送到组监测装置400，它接收所述度量并显示所述度量的表示。
[0036]组监测装置400可以接收与多个个体10关联的度量，并可以显示出接收到的度量是和哪一个体10相关联的。以这种方式，在体育活动期间查看组监测装置400的训练员20接收关于多个个体10的详细信息，并能依据那些被确定为必要的或是有利的信息行事，因而在体育活动期间有效地监测和管理个体10。
[0037]如图4和图6-8所示，在示例性实施例中，个体监测器200包括传感器202和模块204。模块204可以与位于个体监测器200里面的内部传感器202通信，或者与位于个体监测器200外面(例如，位于个体10身体上的其它地方)的外部传感器202通信。个体监测器200可以包括任意数目的传感器202和模块204。传感器202测量关于与个体监测器200相关联的个体的特性，并且个体监测器200将表示该特性的数据存储在存储器212中。
[0038]每个个体监测器200也可以包括接收器206、发送器208、天线210以及电池214。接收器206、发送器208、天线210可以帮助在个体监测器200和基站300之间或在一个个体监测器200和另外一个个体监测器200之间通信。这类通信可以包括提供关于相关联的个体10的数据的消息。接收器206可以通过天线210无线监听和接收消息，并且发送器208可以通过天线210无线发送消息。在示例性实施例中，接收器206和发送器208可以被收发器所代替，该收发器执行接收器206和发送器208 二者的功能。由个体监测器200接收的消息可以存储在个体监测器200的存储器212中。电池214可以为个体监测器200的部件提供能量，并且可以是可更换的和/或可再次充电的。天线210可以集成在个体监测器200的壳体中，或可以远离并连接到个体监测器。例如，天线210可以集成到与被监测个体10关联的衣服中，并且可以通过导线(或，在某些实施例中，无线地)与个体监测器200通信连接。
[0039]如图5和图9所示，在示例性实施例中，基站300包括接收器306、发送器308、天线310以及存储器312。接收器306、发送器308和天线310可以帮助在基站300和个体监测器200之间通信。接收器306可以通过天线310无线监听和接收消息，并且发送器308可以通过天线310无线发送消息。在示例性实施例中，接收器306和发送器308可以被收发器代替，该收发器可以执行接收器306和发送器308 二者的功能。基站300接收的消息可以存储到基站300的存储器312中。
[0040]基站300可以通过天线310发送消息和接收来自个体监测器200的消息，该天线310配置成RF通信、WLAN通信、ISM (例如，2.45GHz无线电频带ISM)通信蜂窝(例如，2.5G或3G宽带GSM)通信其它合适通信中的一个或多个，或其组合。基站300和个体监测器200中的通信可以是双向的。换言之，在某些实施例中个体监测器200和基站300都可以接收数据(例如，监听和接收来自例如基站300或其它个体监测器200的消息)和发送数据(例如，向例如基站300或其它个体监测器200发送消息)。在基站300和个体监测器200中间的通信形式可以是如同，例如IEEE802.15.4的无线电消息。天线310可以是高增益天线，并且在某些实施例中，基站300包括多个(例如，2个)这样的天线310。一旦该数据被接收，基站300可以将该数据存储在存储器312中，并可以使用处理器320由这些数据确定度量。
[0041]每个个体监测器200相对于基站300是便携的，并且可以由参加体育活动的个体10携带。个体监测器200自身可以包括传感器202，和/或可以与个体10携带并且远离个体监测器200定位的传感器202进行有线或无线通信。每个个体监测器200都可以与基站300成对使用，并且与个体10相关联。每个个体监测器200可以包括唯一的标识符。该唯一的标识符可以电子存储在个体监测器中，并且，通过例如在个体监测器200的可见表面上印上数字，或者是在按下个体监测器200上的按钮时或接收到来自基站300的请求信号时传递或显示数据来表明该标识符。
[0042]基站300可以是独立的便携系统，如同图9中的示例性实施例所示，包括完成本文所描述的基站300功能所需要或期望的所有硬件。在某些示例性实施例中，基站300的重量不超过25公斤。在某些示例性实施例中，将基站300的尺寸定制为使得它易于置入汽车的行李箱或是客机的舱顶储物区中。在某些示例性实施例中，基站300包括在一端的一对轮子314以及在另一端的把手316，以帮助基站300移动。在某些示例性实施例中，基站300是防水的，并且可以承受正常使用和运输中的冲击。在一些示例性实施例中，基站300被包含在硬壳体类型的容器之中。在某些示例性实施例中，基站300被装入软行李袋形式的容器318中。
[0043]个体监测器200可以以多种方式与基站成对使用，例如，通过扩展端口或使用无线配对协议与基站300相连。为了与基站300配对,基站300可以记录个体监测器200的唯一标识符并可以为该个体监测器200分配唯一的密钥。这个密钥可被用于在体育活动期间支持数据的加密传输。这种数据的加密传输可以是，例如，从个体监测器200到基站300，从基站300到个体监测器200，以及从一个体监测器200到一个或多个其它体监测器200。在需要或希望时可以更新该密钥(例如，在每场新的体育活动开始时)。
[0044]通过基站300的管理端口，个体10的标识信息(例如，个体10的名字和/或运动衫号码)可以与将要由个体10携带的个体监测器200的唯一标识符相关联。
[0045]在一场体育活动期间，作为网络协调器的基站300可以和作为网络端点个体监测器200通信，以帮助以周期性的间隔向基站300发送包括涉及每个被监测的个体10的测量数据。基站300可以存储接收的数据，用于训练员20在这场体育活动期间实时访问，或用于在这场体育活动之后回顾和分析，或用于任何其它原因。基站300和个体监测器200一起构成用于监测体育活动系统的无线通信网。在示例性实施例中，该通信网依据基于IEEE802.15.4时隙类型的协议，运行在2.45GHz的ISM无线点频带上。本领域的专业技术人员可以领悟到，依据其它网络参数和协议，一样可以实现本发明。
[0046]参考图10，基站300的接收范围R指示基站300的接收范围。在开始发送的时间周期中，每个个体监测器200向基站300发送消息。基站300将不会直接接收到那些位于范围R之外的个体监测器200的消息。然而，那些位于范围R之外的个体监测器200所发出的消息可以由一个或多个其它个体监测器200接收，其中的一个或多个个体监测器200可能位于范围R内。在重复周期期间，已经被基站300指示的个体监测器200将发送之前从在范围R之外的个体监测器200接收的消息。基站300在接收重复时间周期期间发出的消息时，可以用那些消息来填充其存储消息集的间隙，该存储消息集是在初始发送时间周期期间，接收初始消息失败的结果。因而，基站300能够获得基本上完整的消息集。以这种方式，该通信网络可以动态响应网络条件的快速变化，例如，个体监测器移入或移出范围R。可以理解，所描述的这类在监测器之间的通信并不限于在个体监测器200之间的通信，而是可以发生在一个或多个第一个体监测器200与一个或多个第二个体监测器200之间，或在一个或多个第一物体监测器250与一个或多个第二物体监测器250之间，或者在一个或多个物体监测器250与一个或多个个体监测器200之间。
[0047]如上所述，当个体监测器200在基站300的范围R之外时，通过其它个体监测器200或中继设备50，个体监测器200的消息可以动态地发送给基站300。在某些实施例中，基站300监测每个个体监测器200的信号强度或位置。在个体监测器被确定为将会移出范围R (例如，通过确定其信号的强度降低到了强度阈值以下，或其位置在基站300范围边界的距离阈值之内)的情况下，基站300可以向其它个体监测器200 (或中继设备)发送指令，以监听、接收、存储、并向基站300发送来自被确定为会移出范围的个体监测器200的消息和其它发出的信息。在某些实施例中，这类指令可以仅仅发送给一定数目的最接近该被确定为会移出范围的个体监测器200的个体监测器200，或者是与该被确定为会移出范围的个体监测器200的个体监测器在一个阈值范围内的个体监测器200，或者是全体个体监测器200。以这种方式，重发来自基站300范围之外的个体监测器200的数据的配置能够在该个体监测器200实际超出范围之前建立。这种预先的配置可以帮助简化数据流程并促进数据的完整性。
[0048]在某些实施例中，范围R之外的第一个体监测器200发送消息。如上面所述，该消息由位于范围R内的第二个体监测器接收，它向基站300发送该消息。然而，组监测系统100不限于这种两步发送。在某些实施例中，数据从第一个体监测器200以三步或更多步被发送至基站300。例如，在范围R之外的第一个体监测器200发送消息。该消息被在范围R之外的第二个体监测器200接收到，该第二个体监测器200将该消息发送出来。该消息被在范围R之内的第三个体监测器200接收到，该第三监测器200将该消息发送给基站300。如果需要，在范围R之外的个体监测器200之间的这类发送可以持续许多步，直到该消息被在范围R之内的个体监测器接收到，由它将该消息发送给基站300。在某些实施例中，发送路径上的中间个体监测器(例如，第二个体监测器200)能够将来自第一个体监测器200的消息和它自己的消息一起发送(例如，来自该第二个体监测器200的消息)。这类发送路径可以在个体监测器200间自动建立，或者可以直接由基站300定向(该基站300可包括关于定位每个个体监测器200的信息)。
[0049]更特别地，在一场体育活动期间，基站300可以与个体监测器200按照通信协议通信。例如，可以按照网络帧格式进行通信，例如，如图11中显示的，其中网络帧400包括多个用于通信的时隙402、404、406、408。例如网络帧400可包括48个时隙。
[0050]网络帧的第一个时隙可以是信标消息时隙402，第二时隙可以是子信道消息时隙404，接着的30个时隙可以是端点消息时隙406，以及接下来的16个时隙可以是重复消息时隙 408。
[0051 ] 信标消息可以在信标消息时隙402期间由基站300发送。在某些示例性实施例中，信标消息精确地在严格限定的时间发送。个体监测器200可以接收和同步该信标消息，使得对于基站300和个体监测器200，其中的网络帧和时隙根据同一时间表产生。
[0052]子信道消息可以由基站300在子信道消息时隙404期间发送。子信道消息将网络时隙信息发送给个体监测器200，从而，在发送其数据的30个端点消息时隙406期间与每个个体监测器200通信。在某些实施例中，单个子信道消息为所有个体监测器200分配时隙(即，多个个体监测器200中的每一个都从相同的组合分配消息中接收它自己的时隙分配，于是基于该相同消息，全部多个个体监测器同时分配)。在某些实施例中，单个子信道消息为单个个体监测器200分配时隙(S卩，多个监测器的时隙分配按顺序发生一每次一个，每一个体监测器接收特定的监测器分配消息)。在基站用于监测30个个体监测器200的情况下，可以指派每个个体监测器200在30个端点消息时隙406中特定的一个时隙将数据发送至基站300。端点消息的时隙分配可跨越多个帧无期限地保持(例如，受指派的个体监测器200被分配以在每个帧的第三端点消息时隙发送其端点消息)。通过包括新的端点消息时隙分配的另一个子信道消息能够修改端点消息时隙的分配。
[0053]端点消息可以由个体监测器200发送，每一消息在其分配的端点消息时隙406期间发送。由第一个体监测器200发送的端点消息可以包括与第一个体监测器200相关联的关于个体10的数据(例如，测量的个体10的特性，采集的初始数据或自从上次发送后采集的数据)，以及识别在前一个或几个帧期间，由其它个体监测器200发送的哪些端点消息已经由第一个体监测器200接收和存储的数据。每个个体监测器200在其所分配的端点消息时隙406中每一网络帧发送一次端点消息。端点消息可以由基站300(例如，在基站300的存储器312中)和由其它个体监测器200接收和存储(例如，在个体监测器200的存储器212中)。
[0054]信标消息也可以包括第一个体监测器200重新发送由第一个体监测器200从第二个体监测器200接收的端点消息的重复指令。例如，当基站300在确定的时间内(例如，在特定的帧期间、在特定的时隙期间、在从特定帧或时隙开始测量的时间周期内)没有接收到所期望的端点消息的情况下，或者在前一帧从第二个体监测器200接收到不完整或被破坏的端点消息，并已经存储了以前帧中不完整的消息集的情况下(例如，至少部分由于在之前的帧期间从第二个体监测器200没有接收到端点消息，消息集具有一个或多个间隙)，信标消息可以包括这样的指令。基站300可能因为多种原因没有收到期望的端点消息或可能接收了不完整或被破坏的端点消息，例如，因为第二个体监测器在基站300的接收范围之外，因为在基站300和第二个体监测器200之间插入了一个障碍物，或是因为信号干扰。
[0055]信标消息的重复指令可以包括:应该将从另一个体监测器200接收的端点消息重新发送的个体监测器的唯一标识符，将被重新发送消息的标识(例如，唯一的消息号码)，以及在其中执行重新发送的重复消息时隙408。例如，如果信标消息包括第一个体监测器200重新发送由第一个体监测器200从第二个体监测器200接收的端点消息的指令，那么该信标消息将为第一个体监测器200分配重复发送的重复消息时隙408。在分配的重复消息时隙408期间，该第一个体监测器200将发送从该第二个体监测器200接收到的端点消息。在开始由个体监测器200直接发送的端点消息的发送可被看作初始发送，并且，不在开始由个体监测器200对该端点消息的后续的重复发送可以被看作重复发送。在通过重复发送接收到该端点消息时，基站300可以用包含在该端点消息中的信息，更新之前帧存储的消息集，以使该消息集更加完整。
[0056]在一场体育活动期间，携带个体监测器200的个体10可以改变位置。例如，个体10可以在运动场30的广阔区域中跑动，并且甚至可以越过运动场30的边界。基站300可以具有有限的接收范围R—它可以接收在范围R内的个体监测器200发送的信息，不能接收由在范围R外的个体监测器200发送的信息(例如，见图10)。在改变位置时，某些个体10可能位于基站300的范围R之外。在给定的网络帧400期间，个体监测器200在其分配的端点消息时隙406期间可以在范围R之内或之外。在其分配端点消息时隙406期间，个体监测器200在当前的网络帧400中发送其端点消息。当发送其端点消息时，如果个体监测器200在范围R内，那么该端点消息将被基站300接收。当发送其端点消息时，如果个体监测器200在范围R外，那么该端点消息不会被基站300接收到。
[0057]所有的个体监测器300在给定帧的各自的端点消息时隙406期间都在范围R之内的情况下，所有所述帧的端点消息将被基站300接收到，并且所述帧的完整消息集可以存储在基站300的存储器312中。
[0058]除了在其分配的帧期间发送端点消息(“首次端点消息”)之外，第一个体监测器200也“监听”和接收由在第一个体监测器200的接收范围内的其它个体监测器200发送的消息(“二次端点消息”)。在后续帧的一个或多个重复的消息时隙408期间，如果该第一个体监测器200通过由基站300发送的信标消息被指示发送任一或所有的第二端点消息，该第一个体监测器200将第二端点消息存储在其存储器212中，以用于潜在的后续重复发送。个体监测器200在整场比赛中可存储接收到的所有第二端点消息，或者可存储限定量或数的第二端点消息。限制由个体监测器200存储的第二端点消息的数和量可以需要更少的资源并提高操作效率。
[0059]作为一个例子，在图10中表示了基站300和其范围R。个体监测器700在范围R之外，以及个体监测器702，704，706都在范围R之内。个体监测器700在个体监测器702，704，706中每个的接收范围内。在第一帧中的分配端点消息时隙406期间，个体监测器700发送其第一帧的端点消息。因为个体监测器700在范围R之外，基站300不能接收这个消息(“丢失的端点消息”)。然而，因为个体监测器700在个体监测器702，704，706的接收范围内，每个个体监测器702，704，706接收该丢失端点消息并将其作为第二端点消息存储。在紧接着该第一帧的第二帧中的分配时隙期间，每个个体监测器702，704，706都将识别所接收和存储的第二端点消息的数据作为它们首次端点消息的一部分发送。在紧接着上述第二帧的第三帧的开始，基站300发送信标消息，指示个体监测器702，704，706中的一个在该第三帧分配的重复消息时隙408期间发送该丢失端点消息。例如，如果个体监测器704得到这样的指令，那么在所分配的重复消息时隙408期间，个体监测器704将发送该丢失的端点消息。在接收该端点消息时，基站300可以利用包含在该丢失消息中的信息更新该第一帧的存储消息集，以使该消息集更加完整。
[0060]如果多于一个个体监测器200表明它已接收和存储了丢失的端点消息(例如，个体监测器702，704，706)，基站300可以基于任何合适的标准来选定指示哪个个体监测器200来重新发送该丢失的端点消息，合适的标准例如为先前发送的信号强度，或者在先前发送中离基站300的接近程度。在某些示例性实施例中，基站300可以选定多于一个个体监测器200来重新发送同一丢失的端点消息。
[0061]如果基站300在重复消息时隙408中没有接收到期望的丢失端点消息，基站可以做出另外的努力以获得该丢失的端点消息。例如，如果应该已经被指示发送丢失的端点消息的个体监测器200没有正确地接收到包括该指令的信标消息，或如果已经由基站300指示去发送丢失的端点消息的个体监测器200，在被在指示去发送丢失的端点消息时，在基站300的范围R之外，这类的情况可能发生。
[0062]在某些实施例中，基站300可指示从个体监测器200的存储器212中删除数据。例如，在某些实施例中，一旦丢失的端点消息已经被基站300所接收，那么基站300可以发出确认消息，表明该丢失的端点消息已经被接收。这种确认消息可以向所有个体监测器200或仅仅向那些已经存储了该丢失的端点消息的个体监测器200广播。作为对接收到这个确认消息的响应，已经存储了该丢失的端点消息的个体监测器200可以删除所存储的端点消息。以这种方式，可以释放存储空间以重复利用，以有效使用存储器212的存储容量。
[0063]在某些实施例中，个体监测器200被配置为在已经存储了一段时间后，自动删除所存储的数据。在某些实施例中，个体监测器被配置为在所存储的数据发送给基站300之后自动将其删除(例如，在有线下载该数据之后，或，在某些实施例中，在无线发送该数据之后)。在某些实施例中，个体监测器被配置为收到发送给基站300的数据已经被基站300接收和存储的指示后删除该存储的数据。在某些实施例中，个体监测器200被配置为在存储的数据量接近存储器212的存储容量时，删除所存储的最老数据。例如，当存储在存储器212中的新数据使得存储数据的数量超过第一阈值(例如，容量的90%)，将会删除存储在存储器212中的足够数量的最旧数据，使得总的数据存储量低于第二阈值(它可以与第一阈值相同或不同)。
[0064]在示例性实施例中，如果已经被基站300指示来发送丢失的端点消息的个体监测器200，在其被指示发送该丢失的端点消息时位于基站300的范围R之外，它发送的丢失的端点消息不会被基站300接收到，但仍然可以被其它的位于范围内的个体监测器200接收并存储。当他们在接下来的帧中发送他们自己的端点消息时，这些其它个体监测器200将通知基站300所接收和存储的第二消息，包括所述丢失的端点消息。接着基站300可以指示一个或多个这些其它的个体监测器200，或任何其它已向基站300表明它已经存储了该丢失的端点消息的个体监测器200，在接下来的重复消息时隙408中发送该丢失的端点消息。可以重复这个过程直到基站300已经成功接收了该丢失的端点消息，或者直到达到了终止试图取回丢失的端点消息的其它标准(例如，试图获取该丢失的端点消息的限定失败次数)。
[0065]由于在一场体育活动期间，存储在基站300中的数据可能会被实时访问，因而丢失的端点消息可能导致例如由使用组监测装置400的训练员20访问的数据的间断。为了计算这些间断，基站300可以使用占位符数据，它可以从先前接收到的数据进行内插得到。如果接收到丢失的端点数据，那么此时该占位符数据可以被替换为源自丢失的端点消息中的实际数据。
[0066]如本文所描述的，用于监测体育活动系统的通信网络可以动态地响应网络条件的变化，包括携带着个体监测器200的个体10的快速移动，包括它们移入和移出基站300的接收范围R。如本文所描述的这类通信网络可靠地最小化了数据的丢失，并且可以扩展网络内基站300的有效范围，否则数据丢失可能会由于多种网络的特性而出现，例如，衰落和信号损耗特性、物理尺寸的限制、可用的电源结构。
[0067]本文所描述的信标消息、子信道信息、端点消息，以及重复消息(统称为“网络消息”)可以基于任何适合的格式来构造，包括例如IEEE802.15.4标准的消息格式。在图12中示出了一个示例性的IEEE802.15.4基本消息帧，包括4字节的前同步码502、单字节的帧开始504、单字节帧长度506、120字节的最大数据消息的有效载荷508和2字节的帧校验510，消息总的大小为128字节。网络消息可以包括唯一的消息标识符或以由唯一的消息标识符确定，便于以后识别和检索特定的网络消息。例如，当识别丢失的端点消息以及传达重复发送的指令时，基站300可使用丢失端点消息的唯一的消息标识符。
[0068]128字节的网络信息例如可能需要约3.93毫秒的传输时间。每个时隙可以是例如持续10毫秒的时间。例如，每秒可以传输总共约2个完整的48时隙帧。
[0069]基站300和响应基站300发送的信标信号的所有个体监测器200之间，时隙是同步的。当收到信标消息时，所有的个体监测器200将自身同步于它，使得在随后的帧中，所有基站300和各个监测器200的每个时隙都同时发生。定期同步能够帮助减小时隙抖动、漂流、或其它例如由于不同校准的内部定时器或环境影响而出现的时序不一致的影响。在某些示例性实施例中，每个个体监测器200被配置为将时隙同步维持在信标消息的500微秒内，从而限制了网络的整体时隙抖动不超过500微秒。
[0070]为了便于描述，在一定程度上，本文所描述的基站300和个体监测器200之间的通信，是在某个特定的帧中有单个丢失的端点消息的上下文中来描述的。作为在本领域的技术人员应该理解，本文描述的技术适用于包括在多个巾贞中丢失了多于一个端点消息的情况。在一场体育活动期间，可能产生大量的帧，一个接着一个。端点消息可以被发送和接收，如上所述，对于在整个体育活动期间的帧，丢失的端点消息可以被发送和接收，以便获得整个体育活动期间基本上完整的消息集。
[0071]此外，本发明的实施例可以包括设置在场地30上或其周围的中继设备50(参见图1)。这样的中继设备50的形状可以是，例如，锥形。中继设备50可以在基站300的发送范围内或范围外。中继设备50可以从中继设备50的范围内的个体监测器接收端点消息，将该端点消息存储在存储器中，并且可以将该端点消息发送(即“重复”)给基站300 (例如，如上所述，对于个体监测器200，自动或是响应从基站300接收的指令而这样做)。发送给基站300可以是直接从中继设备50到基站300，或者可以是通过中间个体监测器200或另一中继设备50。这种中继设备50可以按期望放置，以扩展基站300的有效范围。例如，在某些实施方式中，中继设备50被设置在侧线、端线、球门线附近、或场地30的其它部分。在一些实施例中，中继设备50可结合到场地30中的其它结构中，例如足球场的角旗、球门后面或横梁上。
[0072]如上文所述，物体监测器250可以如同所描述的个体监测器200 —样运行，在范围内时，可以在指定的时隙期间直接将数据发送到基站300，或者，如果不在基站300的范围内时，发送到另一个物体监测器250，中继设备50或个体监测器200。在某些实施例中，物体监测器250不直接与基站300通信，而仅仅通过一个或多个个体监测器200 (或中继设备50)将数据发送到基站300。换句话说，由物体监测器250采集的数据可以被定期地发送到一个或多个个体监测器200，如上所述，它接下来在指定的时隙期间将这样的数据发送到基站 300。
[0073]本发明已经在基站和用于监测参与体育活动的个体的个体监测器的上下文中进行了描述。本发明可以被应用到多种类型的运动和组监测系统，例如，在如下一个或多个专利申请中公开的系统:专利申请号为13/077，494、2011年3月31日提交的名称为“组表现监测系统和方法(Group Performance Monitoring System and Method)” 的美国专利申请；专利申请号为13/077，520、2011年3月31日提交的名称为“传感器服装(SensorGarment)”的美国专利申请；专利申请号为13/077，510、2011年3月31日提交的名称为“组表现监测系统和方法(Group Performance Monitoring System and Method)” 的美国专利申请；专利申请号为13/446，937、2012年4月13日提交的名称为“体育活动监测方法和系统(Athletic Activity Monitoring Methods and Systems)” 的美国专利申请；专利申请号为13/446，982、2012年4月13日提交的名称为“球类体育活动监测方法和系统(Sport Ball Athletic Activity Monitoring Methods and Systems)” 的美国专利申请；专利申请号为13/446，986、2012年4月13日提交的名称为“可佩戴的体育活动监测方法和系统(Wearable Athletic Activity Monitoring Methods and Systems)” 的美国专利申请；以及专利申请号为13/543，428、2012年7月6日提交的名称为“组表现监测系统和方法(Group Performance Monitoring System and Method)” 的美国专利申请；其中的每个公开内容都通过引用被完全包括在本文中。
[0074]此外，本发明的实施例可以应用在运动监测以外的环境和情况下。本发明可以适用于任何包括网络协调器和移动网络通信端点的网络。本发明的实施例中的动态性质，有利于监测相对彼此改变位置的端点。由于每个移动端点可以充当中继器，通过这样的端点的数据路径可以动态变化，以优化并确保数据从端点传输到网络协调器。例如，本发明可以被应用到用于监视部队在训练的通信网络中，或在战场上，用于监测患者的医务人员的通信网络，以及监测存货或其它物品的通信网络。
[0075]上面已经以示例性实施例的方式描述了本发明。因此，本发明的范围不应受限于任何上述示例性实施例，而应当仅根据权利要求及其等价物来确定。
【权利要求】
1. 一种用于帮助监测体育活动的通信网络，所述网络包括: 基站; 第一监测器，其被配置为连接到第一个体；以及 第二监测器，其被配置为连接到第二个体， 其中所述基站被配置为发送第一信标消息， 其中，响应于所述第一信标消息的接收，所述第一监测器被配置为发送包括涉及所述第一个体特性数据的端点消息， 其中所述第二监测器被配置为从所述第一监测器接收端点消息， 其中，响应于在确定的时间内没有从所述第一监测器接收到所述端点消息，所述基站被配置为发送指令所述第二监测器发送所述端点消息的第二信标消息，并且， 其中，响应于所述第二信标消息的接收，所述第二监测器被配置为发送所述端点消息。
2.如权利要求1所述的通信网络，还包括: 第三监测器，其被配置为连接到第三个体，其中所述第三监测器被配置为从所述第二监测器接收所述端点消息， 其中，响应于在确定时间内没有从所述第二监测器接收到所述端点消息，所述基站被配置为发送指令所述第三监测器发送所述端点消息的第三信标消息， 其中，响应于所述第三信标消息的接收，所述第三监测器被配置为发送所述端点消息。
3.如权利要求2所述的通信网络，其中所述基站被配置为在第一帧的信标消息时隙期间发送所述第一信标消息，在第二帧的信标消息时隙期间发送所述第二信标消息，以及在第三帧的信标消息时隙期间发送所述第三信标消息， 其中，所述第一监测器被配置为在所述第一帧的端点消息时隙期间发送所述端点消息，并且 所述第二监测器被配置为在所述第二帧的重复消息时隙期间发送所述端点消息。
4.如权利要求3所述的通信网络，其中由所述基站分配所述第二帧的重复消息时隙，所述基站通过所述第二信标消息与所述第二监测器通信。
5.如权利要求3所述的通信网络，其中所述第三监测器被配置为在所述第三帧的重复消息时隙期间发送所述端点消息。
6.如权利要求5所述的通信网络，其中由所述基站分配所述第三帧的重复消息时隙，所述基站通过所述第三信标消息与所述第三监测器通信。
7.一种用于帮助监测体育活动的通信网络，所述通信网络包括: 基站；以及 第一监测器，其被配置为连接到个体， 其中所述基站被配置为发送第一信标消息， 其中，响应于所述第一信标消息的接收，所述第一监测器被配置为发送包括个体特性的端点消息，并且， 其中所述基站被配置为接收所述端点消息，并且，如果所述基站在确定的时间内没有接收到所述端点消息，那么所述基站被配置为发送第二信标信号，所述第二信标信号包括指令第二监测器发送所述端点消息的指令。
8.如权利要求7所述的通信网络，其中所述第二监测器被配置为接收由第一监测器发送的所述端点消息，并且 其中，响应于所述第二信标消息的接收，所述第二监测器被配置为发送所述端点消息。
9.如权利要求7所述的通信网络，其中，响应于所述第一信标信号的接收，所述第一监测器被配置为在第一帧的第一时隙期间发送所述端点消息， 其中，响应于所述第二信标信号的接收，所述第二监测器被配置为在第二帧的第二时隙期间发送所述端点消息。
10.如权利要求9所述的通信网 络，其中所述第一时隙是端点消息时隙，并且其中所述第二时隙是重复消息时隙。
11.如权利要求9所述的通信网络，其中如果所述基站在第一帧期间没有接收到所述端点消息，那么由所述基站分配所述第二时隙。
12.如权利要求7所述的通信网络，其中所述第一和第二监测器相对于所述基站是便携的。
13.如权利要求7所述的通信网络，其中所述第一监测器包括用于感测所述个体的特性的传感器。
14.一种用于帮助监测体育活动的通信网络，所述通信网络包括: 基站; 第一监测器，其被配置为连接到第一个体；以及 第二监测器，其被配置为连接到第二个体， 其中所述基站被配置为在第一帧期间发送第一信标信号， 其中，响应于所述第一信标信号的接收，所述第一监测器被配置为在所述第一帧期间发送表示所述第一个体的第一特性的第一数据， 其中，响应于所述第一信标信号的接收，所述第二监测器被配置为在所述第一帧期间发送表示所述第二个体的第二特性的第二数据， 其中所述第一监测器被配置为接收所述第二数据， 其中所述基站被配置为在所述第一帧期间接收所述第一数据和所述第二数据，并且，如果所述基站在所述第一帧期间没有接收到所述第二数据，那么所述基站被配置为在第二帧期间发送第二信标信号，所述第二信标信号包括指令所述第一监测器在所述第二帧期间发送所述第二数据的指令，并且 其中，响应于所述第二信标信号的接收，所述第一监测器被配置为在所述第二帧期间发送所述第二数据。
15.如权利要求14所述的通信网络，其中所述第一监测器被配置为在所分配的第一帧的第一时隙期间发送所述第一数据， 其中，所述第二监测器被配置为在第一帧的所分配的第二时隙期间发送所述第二数据，并且， 其中，所述第一监测器被配置为在第二帧期间所分配的第三时隙期间发送所述第二数据。
16.如权利要求15所述的通信网络，其中所述第一和第二时隙是用于初始数据发送的保留时隙，其中所述第三时隙是用于重复数据发送的保留时隙。
17.如权利要求14所述的通信网络，其中，响应于所述第二数据的接收，所述第一监测器被配置为发送所述第一监测器已经接收到所述第二数据的指示。
18.如权利要求17所述的通信网络，其中所述第一监测器被配置为在第三帧期间发送所述指示，并且 其中所述第三帧出现在所述第一帧之后和所述第二帧出现之前。
19.如权利要求17所述的通信网络，其中所述基站选择所述第一监测器在所述第二帧期间指令发送所述第二数据，以响应所述第一监测器已经接收到所述第二数据的接收指
20.一种用于监测体育活动的监测器，所述监测器包括: 传感器，其被配置为用于确定表示第一个体的第一特性的第一数据； 接收器，其被配置为用于接收表示第二个体的第二特性的第二数据；以及 发送器，被配置为用于将所述第一数据和所述第二数据发送到基站。
21.—种监测体育活动的方法，所述方法包括: 通过基站发送第一信标消息； 响应于所述第一信标消息被所述第一监测器所接收，通过第一监测器发送包括指示个体特性的数据的端点消息； 如果由所述第一监测器发送的所述端点消息被所述基站接收到，那么将所述端点消息存储在所述基站中； 在第二监测器处接收由所述第一监测器发送的所述端点消息； 如果由所述第一监测器发送的端点消息在确定的时间内没有被所述基站接收，那么通过所述基站发送第二信标消息，所述第二信标信息包括第二监测器发送所述端点消息的指令； 响应于所述第二信标消息的接收，通过所述第二监测器发送所述端点消息；以及如果由所述第二监测器发送的所述端点消息被所述基站接收到，那么将所述端点消息存储在所述基站中。
22.如权利要求21所述的方法，还包括: 在第三监测器处接收由所述第二监测器发送的所述端点消息； 如果由所述第二监测器发送的所述端点消息在确定的时间内没有被基站接收到，那么通过所述基站发送第三信标消息，所述第三信标消息包括所述第三监测器发送所述端点消息的指令； 响应于所述第三信标消息的接收，通过所述第三监测器发送所述端点消息；以及如果由所述第三监测器发送的端点消息被所述基站接收到，那么将所述端点消息存储在所述基站中。
【文档编号】G08C17/02GK103578252SQ201310311080
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月23日 优先权日:2012年7月23日
【发明者】尼克尔斯柏格·保罗, 斯瑞克·马库斯 申请人:阿迪达斯股份公司