用于传感器信息处理和递送的可堆叠通信设备的制作方法

发明领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种用于处理和中继传感器数据的通信设备。

背景技术：

在日常生活中使用传感器变得日益普遍。另外，将传感器与移动电话配对变得越来越普遍。出现的问题是传感器创建了大量的数据，并且存储、处理和传递该数据是资源密集的。例如，将数个传感器和外部设备配对至移动电话可以通过使用显著部分的电话处理功率来容易地耗尽电话的电池并使该电话减慢。另外，存在使传感器更小、更轻的驱动力。在保持传感器或移动电话内的处理功率和信息存储的同时实现这些目标是困难的。

技术实现要素：

随着传感器技术在我们的日常生活中变得越来越普遍，出现的问题是如何高效地处理由这些传感器所创建的大容量的数据。通常，传感器能够捕获比在任意给定应用中使用所需的信息更多的信息。然而，在不同的时间对于不同的应用和不同水平的准确性，可能需要不同类型和数量的数据。因此，期望传感器能够继续收集全面的数据量并将其发送到能够优化数据存储和传输的单元，以便减少由大传感器数据容量导致的上游和下游负担两者。

公开了一种用于传感器信息处理和递送的可堆叠通信设备，所述可堆叠通信设备可以包括以下的一些或全部：具有壳体的链路设备，并且在该壳体内具有：用于从至少一个外部传感器接收传感器数据的至少一个接收机；用于在无线通信信道上传送数据的至少一个发射机；用于在传输之前处理和存储所接收的传感器数据的处理器和存储器，以及短期电池，其中链路设备的存储器已在其上存储了计算机可读指令，该计算机可读指令用于优化所接收的传感器数据的至少一个特性以供在无线通信信道上进行传输，并且存储器具有用于存储原始接收到的传感器数据的存储容量，其中链路设备的壳体具有使得该链路设备是便携式且可与可堆叠的通信设备的至少一个附加功率单元堆叠的大小和几何形状，以及至少一个附加功率单元，该附加功率单元与链路设备分离并且可与之堆叠，其中该至少一个附加功率单元具有壳体，该壳体的大小和几何形状与该链路设备的壳体的大小和几何形状兼容，以使得该链路设备可以被堆叠在至少一个附加功率单元上，并且该附加功率单元能够在堆叠时为该链路设备供电。

另外，根据某些实施例，存在至少一个附加功率单元，该功率单元是电池，并且其中当处于堆叠配置时，该电池能够通过感应耦合为链路设备供电。

仍然，根据某些实施例，存在至少一个附加功率单元，该至少一个附加功率单元是充电单元，其中该充电单元具有用于连接到外部电源的功率输入，并且其中该充电单元能够在处于堆叠配置时通过电感耦合为链路设备和/或另一功率单元供电。

附图的简要说明

图1示出了堆叠式通信设备中一组堆叠元件的示例。

图2示出了来自图1但彼此分开的元件。

图3示出了示例链路设备。

图4示出了示例辅助设备。

图5示出了示例充电单元。

图6a示出了包括链路设备和辅助设备的堆叠式通信设备中的一组堆叠元件的示例。

图6b示出了包括链路设备和充电单元的堆叠式通信设备中的一组堆叠元件的示例。

图7示出了来自图2的元件的框架视图。

具体实施方式

随着传感器技术在我们的日常生活中变得越来越普遍，出现的问题是如何高效地处理由这些传感器所创建的大容量的数据。通常，传感器能够捕获比在任意给定应用中使用所需的信息更多的信息。然而，在不同的时间对于不同的应用和不同水平的准确性，可能需要不同类型和数量的数据。因此，期望传感器能够继续收集全面的数据量并将其发送到能够优化数据存储和传输的单元，以便减少由大传感器数据容量导致的上游和下游负担两者。

本文公开了若干通信设备的示例。通信设备可以如所示出为模块化和/或如所示出为可堆叠的。模块化/可堆叠系统的优点是可以容易地针对特定需求进行定制。

图1示出了模块化和堆叠式通信设备10的示例。图1中的通信设备10包括链路设备12、辅助设备14和充电单元16。可堆叠和/或模块化通信设备可以包括至少一个链路设备和至少一个其他元件的任意组合，例如辅助设备或充电单元。可堆叠通信设备无需被堆叠，但应该是可堆叠的，例如如图2中所示。构想了其他模块化布置，其中模块化元件不需要被堆叠以便工作，而是可以以其他方式被连接或布置在环境内并且可以如关于本文中的可堆叠实施例所述地一起工作。尽管本公开的剩余部分主要讨论可堆叠的实施例，但是相同的知识、原理和公开在种类上涉及其他模块化实施例。

图3示出了链路设备12的示例。链路设备12可以是例如堆叠式系统中的顶部元件。如此，它可以包含标志或标识符31。该标志或标识符可以被印刷，或者其可以是数字的或以其他方式是发光的。另外，可以提供屏幕来代替标志31。

链路设备12可被专门地配置成收集和处理来自一个或多个传感器的传感器数据。链路设备12还可被专门配置成将原始和/或经优化的传感器数据传递给使用所传送的数据的一个或多个附加设备。

链路设备可以具有如附图中所示的壳体，以及容纳在壳体内的数个特征。一些特征的示例包括：用于从至少一个外部传感器接收传感器数据的至少一个接收机；以及用于在无线通信信道上传送数据的至少一个发射机；用于在传输之前处理和存储所接收的传感器数据的处理器和存储器，以及短期电池。

短期电池可以具有在预定工作负荷下操作链路设备达预定时间跨度的容量。例如，可以选择短期电池，以使得在正常环境条件下，链路设备可以由短期电池供电达例如12、24、36或48小时的跨度，同时监视3-5个外部传感器、处理它们的数据并传送经处理的数据。由于当今时代消费者电子器件的大小和重量的关键因素之一是电池容量，因此选择最优的电池大小，使其一天之内无需多次充电但也不妨碍该设备的可用性/便携性是有用的。

由于可用性可以显著不同，并且因此电池需求也可以显著不同，因此系统可以包括一个或多个辅助电池。图4示出了辅助单元14的示例。辅助单元的示例是辅助电池、硬盘驱动器、处理单元、增强型传输单元、增强型接收单元、辅助天线、记录设备(诸如，相机或话筒)、辅助安全设备和传感器。普通技术人员之一将认识到，可以在本文公开的系统中使用进一步的辅助单元并且这不脱离本发明的范围。

如图6a中所示，辅助电池单元可被耦合至链路设备，以便延长该链路设备的电池寿命。类似地，辅助硬盘驱动器可按相同的方式耦合至链路设备，以便扩展该链路设备的存储容量。

由于任意高功耗电子器件的长期使用都需要充电器/再充电器，因此可以将充电单元16(如图5中所示)添加到系统中。充电单元16可以包括功率输入51，诸如，dc输入、usb或其他功率输入。充电单元16还可包括功率弦。充电单元16可被直接耦合至链路设备，如图6b中所示。类似地，充电单元16可被直接耦合至一个或多个辅助单元。

如可在图1、6a、6b和7中清楚可见的，链路设备的壳体具有使得该链路设备是便携式的并且可与可堆叠通信设备中的至少一个附加设备堆叠的大小和几何形状。类似地，在可堆叠的实施例中，尤其是每个元件的壳体使得它们可以容易地与系统中的其他元件堆叠，如所示出的。

链路设备、任意辅助设备、充电单元和可堆叠通信设备中的任意其他可堆叠元件可以具有具有顶面、底面和连接顶面和底面并赋予元件厚度的侧壁的壳体，如附图中所示。毗邻可堆叠元件的顶面和底面的周界可以基本上相同。例如，在附图中，链路设备12的底部的周界与辅助装置14的顶面的周界和充电单元16的顶面的周界相匹配。类似地，辅助设备14的顶面和底面的周界分别与链路设备和充电设备的底面和顶面相匹配。在附图中，链路设备旨在始终是顶部单元，并且因此可以具有与其他元件的其他表面不兼容的唯一顶面。另外，充电单元旨在位于堆叠的底部，并且可以具有附加元件(诸如某种类型的脚)，并且由此与其他元件的其他表面不兼容。然而，可以创建可堆叠通信设备，其中任意元件可以按任意顺序排列，并且由此每个元件的每个顶面和底面应与另一元件的表面兼容。另外，可以创建可堆叠的通信设备，其中存在特定的堆叠顺序并且由此具有更特定的壳体几何形状，例如，金字塔形。

该链路设备的处理器和存储器可以是专用的/经优化的，以便处置传感器数据的接收、处理和转换。例如，可以在其上存储针对这些任务而优化的因链路设备而异的操作系统。根据某些实施例，该通信设备的理念是成为传感器与下游电子器件之间的智能中继。如此，该通信设备可能不需要使用或显示任何信息，并且因此可以仅具有用于高效接收、记录、处理、优化、传送传感器数据或其组合的必要电子器件。

该链路设备的存储器可以具有在其上存储的用于优化所接收的传感器数据的至少一个特性的计算机可读指令。该优化可以用于优化无线通信信道上的数据传输。根据某些示例，链路设备可以包括一个以上用于传送数据的发射机。不同的发射机可以用于在不同的无线通信信道上传送数据。优化和/或封装所接收的传感器数据以供传输可以使得其被优化和/或封装以供在特定的所选无线通信信道上的传输。另外，该链路设备可以能够动态地选择传输装置和/或接收设备，并且随后自动地更新所接收的传感器数据如何被优化和/或封装。例如，如果该链路设备通过蓝牙或nfc被连接到用户的移动电话，则该链路设备可以由此优化所接收的传感器数据，以发送用于期望应用的最小数据量，并由该移动电话的操作系统可用的压缩格式来发送它。如果该链路设备随后转移到wi-fi连接并直接将数据发送到服务器设备，则该链路设备可以按较低压缩率来发送更大量的数据，或者甚至发送例如突发的原始数据。普通技术人员之一将认识到，在不脱离本发明范围的情况下优化所公开系统的其他场景和方式。

该链路设备的存储器可以包括用于累积来自多个传感器的传感器数据的计算机可读指令。这可以达一段时间，例如持续时段。这些指令还可以包括用于压缩原始或经累积的传感器数据的指令。这些指令还可以包括导致传输(例如，周期性地)数据(例如，经压缩的经累积的传感器数据)。该链路设备的存储器还可包括用于存储原始所接收的传感器数据的计算机可读指令。原始所接收的传感器数据可以存储达预定的时间长度，而不管来自该链路设备的数据的附加处理或传输。

如以上讨论的，该辅助设备可以是附加的功率单元。系统可以包括一个或多个辅助设备。系统可以包括一个或多个附加功率单元，例如充电单元和/或辅助电池单元。该一个或多个附加功率单元和/或辅助设备可以与该系统(例如，该链路设备)的另一元件或另一些元件分开和堆叠。该附加功率单元可以具有壳体，该壳体具有与该链路设备的壳体的大小和几何形状兼容的大小和几何形状，以使得例如该链路设备可被堆叠在该至少一个附加功率单元上并且该附加功率单元能够在被堆叠时对该链路设备供电。

附加功率单元可以是电池或充电单元。当处于堆叠式配置时，附加功率单元可以通过电感耦合为该链路设备和/或另一个辅助设备供电。类似地，该链路设备可以通过电感耦合从其内部的短期电池为辅助单元供电。

该链路设备、附加功率单元、辅助设备和任意其他可堆叠元件可以按堆叠式布置的方式来彼此磁耦合。另外，该系统的不同单元可以能够彼此无线通信。根据这些示例，元件之间将存在最小数目的接口，这将导致该系统可靠性的提高。

根据某些示例，该链路设备包括该链路设备壳体内的至少一个或多个传感器。此类传感器的示例是惯性传感器、位置传感器、速率传感器、速度传感器、加速计、陀螺仪、高度计或气压计。此外，一个或多个所述传感器可以位于一个或多个辅助传感器单元中。

此外，该链路设备和/或辅助单元可以包括gps模块。该链路设备的存储器可以包括用于确定至少一个外部传感器相对于该链路设备的位置的计算机可读指令。例如，这可以根据从外部传感器接收的传感器数据来完成。该链路设备可以具有用于随后基于该链路设备的gps位置以及所确定的该外部传感器相对于该链路设备的位置来确定该外部传感器的实际位置的指令。

传感器收集系统和/或可堆叠通信设备本身可以包括一个或多个外部传感器。这些外部传感器可以将传感器数据无线地传送到链路设备。它们还能够将该传感器数据直接传送到链路设备(例如没有中继)。如以上描述的，此类外部传感器可以是或者可以不是可堆叠的。另外，此类外部传感器可以或可以不能够由本文描述的公开的电源/电池/充电单元中的一者或多者来供电。

当涉及到传感器数据的收集、处理和/或传输时，安全性和隐私性也可能成为问题。该链路设备的存储器可以包括用于能够将至少一个外部传感器与该链路设备安全地配对的计算机可执行指令。该安全配对可以处于成对布置，以使得传感器数据到该链路设备的转移是安全的。该链路设备的存储器可以具有用于将该链路设备与移动手机安全配对的存储在其上的计算机可读指令。该安全配对可以使得链路设备可以将经优化的传感器数据安全地传送给移动电话。此外，该链路设备或包括任意辅助单元、充电单元或传感器单元的任意其他元件可以包括硬连线的唯一id。该硬连线的唯一id可以集成在该链路id的电子器件内。此类硬连线的唯一id的示例可以在美国申请14/631,602“systemandmethodforsocialplatformbasedprivatesocialnetwork(用于基于社交平台的专用社交网络的系统和方法)”中找到，其公开整体通过引用被结合在此。

根据某些示例，堆叠(例如链路设备)的顶部元件在日常活动期间充当通信设备；它可以具有以下中的一些或全部：ble、wi-fi、lte数据连通性、gps模块、惯性模块、功能强大的处理器以及数个(例如2、4、8、16+个)千兆字节的存储器。该链路设备可以按以下方式工作；它可以从一个或多个传感器收集数据。它可以存储该数据，直到将该数据上传到设备和/或后端服务器是必需的、期望的或最优的。

传感器数据可能会严重消耗系统资源。因此，该链路设备可以基本上将不同的传感器数据压缩为最优值，例如专有格式，其中可以在更大的系统周围更快、更有效地传递数据。这可以减少后端服务器上昂贵的处理时间。它还可以让每个用户在一个或多个他们自己的链路设备上本地地处置该数据压缩。该链路设备还可以例如在lte或wi-fi上减少数据使用，因为可以在发送之前优化该数据。这可以为用户节省金钱和资源两者，尤其是在像美国这样的国家(其中手机上的数据套餐昂贵)。

如果已将传感器数据以其他方式直接发送给电话，则在链路设备上压缩/处理数据也可以节省用户的手机电池。这是因为当电话已经执行各种其他任务时，传感器数据对于电话的电子器件而言可被视为沉重的。

处于堆叠布置的中间设备(例如辅助设备)可以充当附加电池。例如，它可被磁夹附到链路设备，并允许该设备运行达基本上比内部短期电池更长的时间(例如最多4-6+天)。

堆叠式布置中的底部设备可以是充电器单元。该充电单元可以按任意顺序来接受位于其顶部的设备，并且直接和/或间接地对它们中的一些或全部充电/供电。该充电器可以使用usb输入来供电。

该链路设备还可以提供以下中的一些或全部：有关用户和/或链路设备本身的基本位置、速度、加速度、姿态、高度、气压和惯性数据。该信息也可被提供给其他传感器。如此，其他传感器可以非常精确地对它们相对于该设备的位置进行三角测量。这为网格中的每个个体传感器/单元生成微位置感知。

该链路设备可以是具有它自己的操作系统的平台，例如类似于移动手机，但经定制用于处理大容量数据。与如所讨论地与传感器一起使用类似地，该链路设备也可以与用户的其他外围设备一起使用。这些外围设备可以通过该链路设备进行连接以进行数据连通性、数据优化和数据存储。当前，连接至电话的所有用户的外围设备都负担电话电池、处理功率和连通性。因此，通过首先将外围设备连接到本文所公开的链路设备，并且进一步将该链路设备连接到移动电话，随后与该外围设备(即当前可以无线地连接到移动电话并且生成和/或中继数据的任何东西)相关联的数据可以在到达移动电话之前被优化和压缩，从而增加电话的可用资源以专注于更多的用户重要活动。

根据某些实施例，堆叠式系统具有三个元件：链路设备、辅助电池和充电单元。对该链路设备进行优化以便能够随身携带并在日常活动期间用于收集数据。因此，可以将其设计为轻巧和小巧、无需随身携带和使用的自主设备。电池寿命对于一整天的使用而言可以是足够的。然而，为了保持该链路设备的轻巧，具有一天左右的足够电池限制了长期可用性。

因此，附加的可磁附连的电池允许用户在例如漫长的周末期间(诸如在远足或划船时)使用该链路设备，所以他们将使用附加电池在较长的旅行中具有功率。

该底部充电单元可以是用于以上元件的无线充电器。该充电单元或其他指定的底部单元可以用作将该设备夹附到期望表面的平台。例如，如果用户想离开该链路设备以传达来自他们的避暑别墅、船或房车(rv)的传感器数据，则他们可以将指定的底部单元(例如充电单元)夹附或以其他方式连接到那里的墙壁或表面上并为该系统供电而无需电池或充电器。该充电单元可以使所有的堆叠式设备保持充满电，并且准备随身携带。

此外，如本文描述的此类系统可被用于允许传感器数据的实时流送。传感器可被设计得尽可能小，具有小电池、小处理器(如果有的话)和小存储器(如果有的话)。然后，他们可以将所有的数据发送到链路设备，其中存储和处理在本地设备上进行，而不将所有这些组件放在单个或集成系统中的多个传感器中的每一个上。因此，本文描述的链路设备和系统为整个系统启用了功能强大的处理器、巨大的存储器和长的电池寿命。这允许诸如在快速阶段化活动(诸如方程式卡丁车比赛)(这需要大量的处理功率和用于当前个体传感器的电池)上流送实时数据之类的事。

此外，可以存在其上存储有一组计算机可读指令的非瞬态计算机可读介质，该计算机可读指令用于使计算设备的处理器执行以上描述方法和步骤。

应当理解，所公开的发明的实施例不限于本文公开的特定结构、过程步骤或材料，而是扩展到如相关领域的普通技术人员将认识到的其等同物。还应该理解，本文采用的术语仅出于用于描述特定的实施例的目的，而非旨在构成限定。

贯穿本说明书，对“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书通篇中的各个位置中短语“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现不一定全都指的是同一实施例。

如本文所使用的，为了方便起见，多个项目、结构元素、组成元素、和/或材料可以呈现在常见的列表中。然而，这些列表应被解释为列表中的每个成员被单独地标识为分开且唯一的成员。因此，此列表的任何个体成员都不应仅基于其呈现在共同组中而没有相反的指示被解释为与相同列表中任何其他成员的实际上的等同物。另外，本发明的各种实施例和示例可以与其各种组分的替代方案一起提及。应当理解，这些实施例、示例和替代方案不应被解释为彼此的实际上的等同物，而应被解释为本发明的分开的和自主的表示。

此外，在一个或多个实施例中，可以以任何适当的方式来组合所描述的特征、结构或特性。在下面的描述中，提供了许多具体的细节，诸如长度、宽度、形状等的示例，以提供对本发明的实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有一个或多个具体细节的情况下、或者用其他方法、组件、材料等来实践本发明。在其他情况下，公知的结构、材料或操作未详细示出或描述，以避免模糊本发明的各方面。

虽然前述示例在一个或多个特定应用中说明了本发明的原理，但是对于本领域普通技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的原理和概念的情况下，可以在不运用创造性能力的情况下对形式、用途和实施细节进行多种修改。因此，不期望本发明除了如通过所附权利要求书以外受到限制。