用於經改進的低能數據通信的方法和設備與流程
2023-10-04 21:40:04 2
本申請要求2014年10月27日提交的名稱為「METHODS AND APPARATUS FOR IMPROVED LOW ENERGY DATA COMMUNICATIONS(用於經改進的低能數據通信的方法和設備)」的美國臨時專利申請序列號62/021,690(代理人檔案號BHC144012(BHDD/055/L)的優先權，該申請的全文出於所有目的以引用的方式併入本文。
技術領域
本發明的實施方式涉及在無線電子裝置之間的通信，並且更具體地，涉及有效且安全地在此類裝置之間建立通信並交換數據。
背景技術：
作為智能藍牙(Bluetooth Smart)行銷並作為藍牙4.0標準的部分而包括的低能藍牙(Low Energy；BLE)或Bluetooth LE是藍牙技術聯盟(Bluetooth Special Interest Group(SIG))設計與行銷的無線個人區域網絡科技，目標在於醫療保健、健身、安全、以及家庭娛樂產業中的新穎應用。相較原始藍牙協議，BLE意在提供顯著降低的功耗和成本，同時仍維持類似通信範圍。藍牙技術聯盟針對低能裝置定義數個檔案(例如，裝置如何在特定應用中工作的規範)。製造商對他們裝置實施適當規範，以便確保可兼容性。單一裝置可包含多個檔案的實施方案。當前低能應用檔案基於通用屬性(generic attribute；GATT)檔案：用於在低能連結上發送與接收已知為屬性的短數據段的通用規範。藍牙4.0提供具有較高的比特率的低功耗，但期望在無線電子裝置(特別由電池電力操作的便攜裝置)之間實現更有效的通信，以改進電池周期的可用運作時間。因此，需要改進或擴展現存無線協議以更有效地進行數據通信。
技術實現要素：
在一些實施方式中，提供低能通信方法。所述方法包括：在第一裝置上確定參考值；從第一裝置廣播參考值；如果第二裝置從第一裝置請求數據，那麼將第一裝置連接至第二裝置；如果第二裝置從第一裝置請求數據，那麼傳輸任何新的數據；如果第一裝置具有新的數據，那麼生成並且廣播新參考值；如果第一裝置沒有新的數據，那麼再次從第一裝置廣播參考值；在第二裝置中接收來自第一裝置的參考值；如果接收的參考值匹配存儲的參考值，那麼等待新參考值；如果接收的參考值不匹配存儲的參考值，那麼傳輸從第二裝置對來自第一裝置的新的數據的請求；如果接收的參考值不匹配存儲的參考值，那麼將來自第一裝置的新的數據接收入第二裝置中；以及如果接收的參考值不匹配存儲的參考值，那麼將接收的參考值存儲為新存儲參考值。
在一些實施方式中，提供低能通信系統。所述系統包括：第一裝置；以及第二裝置，其中第一裝置包括控制器，控制器具有存儲器，所述存儲器可操作以存儲可在控制器上執行的指令，所述指令可操作以：在第一裝置上確定參考值；從第一裝置廣播參考值；如果第二裝置從第一裝置請求數據，那麼將第一裝置連接至第二裝置；如果第二裝置從第一裝置請求數據，那麼傳輸任何新的數據；如果第一裝置具有新的數據，那麼生成並且廣播新參考值；如果第一裝置沒有新的數據，那麼再次從第一裝置廣播參考值。第二裝置包括控制器，控制器具有存儲器，所述存儲器可操作以存儲可在控制器上執行的指令，所述指令可操作以：在第二裝置中接收來自第一裝置的參考值；如果接收的參考值匹配存儲的參考值，那麼等待新參考值；如果接收的參考值不匹配存儲的參考值，那麼傳輸從第二裝置對來自第一裝置的新的數據的請求；如果接收的參考值不匹配存儲的參考值，那麼將來自第一裝置的新的數據接收到第二裝置中；以及如果接收的參考值不匹配存儲的參考值，那麼將接收的參考值存儲為新存儲參考值。
在一些實施方式中，提供用於低能通信的無線裝置。無線裝置包括：控制器；以及存儲器，所述存儲器被耦接至控制器，存儲器可操作以存儲指令，指令可在控制器上執行並可操作以：確定參考值；廣播參考值；以及如果在接收廣播的參考值並確定廣播的參考值不匹配存儲的參考值之後，智能裝置從無線裝置請求新的數據，那麼就連接至智能裝置。
在一些實施方式中，提供將數據通信改進的方法。所述方法包括：存儲從第一無線電子裝置傳輸至第二無線電子裝置的數據的特性，所傳輸數據的特性存儲在第二裝置中；從第一裝置廣播由第一裝置傳輸的數據的特性；在第二裝置中接收所廣播的要傳輸的數據的特性；在第二裝置中比較接收到的所廣播的所傳輸數據的特性與所存儲的所傳輸數據的特性；以及如果接收到的所廣播的所傳輸數據的特性不匹配所存儲的所傳輸數據的特性，那麼請求隨後數據傳輸，並且如果所接收的所廣播的要傳輸的數據的特性匹配所存儲的所傳輸數據特性，那麼就不請求隨後數據傳輸。
在一些實施方式中，提供將兩個無線裝置配對的方法。所述方法包括：將智能裝置與外圍裝置設為配對模式；通過外圍裝置內的雙重用途壓電電路檢測至少一個配對運動事件；將對發生至少一個配對運動事件的指示傳輸至智能裝置；在智能裝置中接收對在滿足至少一個配對條件情況下發生至少一個配對運動事件的指示，；以及響應於滿足了至少一個配對條件，將智能裝置與外圍裝置配對。
在一些其他實施方式中，提供用於將兩個無線裝置配對的系統。所述系統包括第一無線裝置，第一無線裝置包括可編程智能裝置，所述智能裝置為支持低能藍牙(BLE)的；以及第二無線裝置，第二無線裝置包括支持BLE的外圍裝置與外圍裝置內的雙重用途壓電電路。第二無線裝置包括處理器與存儲器，存儲器存儲可在處理器上執行的外圍裝置指令，其中外圍裝置指令在執行時可操作以：將第二無線裝置設為配對模式，檢測至少一個配對運動事件的執行，以及將對至少一個配對運動事件執行的指示廣播至智能裝置。智能裝置包括處理器與存儲器，存儲器存儲可在處理器上執行的智能裝置指令，其中智能裝置指令在執行時可操作以：接收對在滿足至少一個配對條件的情況下發生至少一個配對運動事件的指示，以及響應於滿足至少一個配對條件，將智能裝置與外圍裝置配對。
在另外其他實施方式中，提供雙重用途壓電電路。所述雙重用途壓電電路包括：微控制器，所述微控制器包括比較器以及數模轉換器(DAC)；以及壓電蜂鳴器，所述壓電蜂鳴器的輸出端被耦接至微控制器的輸入端。DAC的輸出端被耦接至比較器的輸入端，並且壓電蜂鳴器的輸出端被耦接至比較器的輸入端。
在一些實施方式中，提供將兩個無線裝置配對的方法。所述方法包括：將兩個裝置中的至少一者設為配對模式；由無線裝置中的至少一者執行至少一個配對運動事件以滿足至少一個配對條件；檢測滿足至少一個配對條件；以及響應於檢測到滿足至少一個配對條件，配對兩個無線裝置。
在一些其他實施方式中，提供了用於配對兩個無線裝置的系統。系統包括：第一無線裝置，第一無線裝置包括支持藍牙低能(BLE)的可編程智能裝置；以及支持BLE的第二無線裝置。第二無線裝置包括處理器和存儲器，存儲器存儲可在處理器上執行的第二無線裝置指令，其中第二無線裝置指令在執行時可操作以將第二無線裝置設為配對模式。智能裝置包括處理器和存儲器，存儲器存儲可在處理器上執行的智能裝置指令，其中智能裝置指令在執行時可操作以：檢測至少一個配對運動事件的執行，確定至少一個配對運動事件的執行是否滿足至少一個配對條件，以及響應於確定滿足至少一個配對條件，配對兩個無線裝置。
在另外其他實施方式中，提供將兩個無線裝置配對的方法。所述方法包括：在支持BLE的智能裝置上執行配對應用程式；將第二支持BLE的裝置放置為緊鄰智能裝置；將第二裝置設為配對模式；指示用戶移動第二裝置遠離智能裝置；響應於檢測到第一配對條件已被第一運動事件滿足，指示用戶將第二裝置朝智能裝置移動；以及響應於檢測到第二配對條件已被第二運動事件滿足，將智能裝置與第二裝置配對。
根據本發明的這些和其他方面而提供了若干其他方面。在閱讀以下實施方式、隨附的權利要求書、以及附圖之後，將會完全清楚本發明的其他特徵和方面。
附圖說明
圖1描繪根據本發明的實施方式的示例系統圖。
圖2描繪根據本發明的實施方式的第一示例邏輯電路的功能框圖。
圖3描繪根據本發明的實施方式的第二示例電路的邏輯框圖。
圖4描繪根據本發明的實施方式的配對運動序列。
圖5描繪根據本發明的實施方式的示出示例方法的流程圖。
圖6描繪可配置為在本發明的實施方式中使用的血糖計的框圖。
圖7描繪適合在本發明的實施方式中使用的壓電蜂鳴器的側視圖。
圖8描繪根據本發明的實施方式的示出示例配對方法的示例系統圖。
圖9為根據本發明的實施方式的描繪示例雙重用途壓電電路的框圖。
圖10為由圖9的雙重用途壓電電路生成的示例信號的圖。
圖11為根據本發明的實施方式的描繪示例雙重用途壓電電路的框圖。
圖12為由圖11的雙重用途壓電電路生成的示例信號的圖。
圖13為根據本發明的實施方式的描繪示例雙重用途壓電電路的框圖。
圖14描繪根據本發明的實施方式的示出示例方法的流程圖。
圖15為描繪BLE協議堆棧的簡化結構的框圖。
圖16為描繪BLE「空中下載技術(over the air)」消息包組結構的圖。
圖17為根據本發明的實施方式示出示例方法的流程圖。
具體實施方式
本發明的實施方式通過僅在確實存在要傳輸的新的數據時建立數據傳輸連接，提供在無線裝置中保存能量的改進的方法與設備。換言之，實施方式包括在花費能量以連接兩個配對裝置之前，安全地確定無線裝置是否具有要傳輸至另一接收裝置的新的數據。在一些實施方式中，在無線裝置的BLE通告數據廣播中包括狀態變量值，而接收裝置存儲狀態變量值。如果此值不同於先前存儲值，那麼接收裝置假定存在新的數據，並進行連接裝置，以允許傳輸新的數據。如果此值相同於先前值，那麼此指示不存在新的數據，而系統不連接裝置以節省能量。在一些實施方式中使用計數器(例如逐漸遞增的值)以作為狀態變量，在一些其他實施方式中使用隨機數字，而在另外的其他實施方式中使用相關於新的數據的數據特性以作為狀態變量。只要BLE通告數據廣播中的狀態變量值在存在新的數據時改變成不同於先前值的值，即可使用上面所述替代者的任意者。
諸如BLE的各種無線協議，在建立通信連結之前需要配對程序。BLE為操作在2.4GHz工業、科學、與醫藥(ISM)無線電頻段中的射頻(RF)通信協議。BLE規範包括檔案定義，以支持諸如血糖計(blood glucose meters；BGMs)與智慧型手機或平板的裝置之間的通信，BLE規範亦包括接近度檔案，接近度檔案允許接近度監測器(例如在智慧型手機上)檢測接近度指示器(例如在BGM上)是否位於指定範圍內。可使用無線電接收器的接收信號強度指示符(received signal strength indicator；RSSI)值估算實體接近度。
本發明的替代性實施方式提供可用於在兩個裝置之間安全地起始通信連結的新穎配對程序，而用戶不需輸入密鑰，裝置亦不需包括用於選擇、顯示、和/或輸入密鑰的設施。在一些實施方式中，通過將裝置設為配對模式、將裝置移開而隨後移近，以執行配對。使用隨著時間的接近度測量(例如使用BLE的接近度檔案)，可基於首先檢測兩個裝置的靠近接近度，隨後檢測兩個裝置之間的距離增加至第一閾值(例如降低的信號強度)，且最後檢測裝置之間的距離降低至第二閾值(例如增加的信號強度)，以建立通信連結。
在一些其他實施方式中，通過將裝置設為配對模式並隨後將兩個裝置彼此敲擊，以執行配對。可使用加速度計(例如在智慧型手機上)檢測敲擊。在另外的其他實施方式中，通過將位於配對模式中的一個裝置敲擊位於待命模式中的另一裝置，以達成探索與配對兩者。使用敲擊事件以將位於待命模式中的裝置喚醒，以進入配對模式中。在兩個裝置皆位於配對模式的下，基於敲擊事件的配對隨後如前述般進行。
在使用敲擊事件以作為配對基礎的實施方式中，可代替無線裝置加速度計(或除了加速度計之外)而使用的用於檢測敲擊事件的替代構件，為無線裝置的壓電聲學部件。可見於許多無線裝置中的壓電揚聲器或蜂鳴器通常用於生成音頻信號(亦即聲音)，但根據本發明的實施方式，壓電聲學部件可額外用作振動、衝擊、或撞擊感測器以檢測敲擊事件。因此，在不具有加速度計但具有一些形式的壓電聲學部件(諸如壓電蜂鳴器或壓電揚聲器)的裝置中，壓電聲學部件可用於本發明的實施方式的敲擊式配對方法中，同時仍可用於生成音頻。
在上面的實施方式的每一類型中，在位於配對模式中時(或在喚醒進入配對模式時)檢測到預定義實體運動事件(例如滿足至少一個配對條件的變化接近度模式/運動序列或輕敲事件)，代替傳統的數值密鑰交換程序，以作為在兩個裝置之間安全地起始所建立的通信連結的基礎。注意到，是因為僅有在位於配對模式中時，同時經歷預定義實體事件的兩個裝置可建立連結，才將通信連結的建立視為「安全」。排除了竊聽裝置的連接(例如竊取連接)，因為所述裝置不會參與預定義實體運動事件(例如敲擊事件或配對運動序列/接近度模式)。換言之，不安全的配對系統將僅是通過把兩個裝置在距離彼此的一定範圍內設為配對模式，即允許建立連結。本發明的實施方式確保僅可配對通過參與配對運動事件而滿足配對條件的合意裝置，且無法配對任何竊聽裝置。因此，這些實施方式對用戶提供了簡單、具教育性的配對程序的便利性，以及安全感與確定感。
轉至圖1，提供了根據本發明的實施方式的示例系統100。在一些實施方式中，系統100可包括具有BLE能力的BGM 102，以及也具有BLE能力的一或更多個智慧型手機104A、104B、104C。注意到，示出為具有BGM 102與一或更多個智慧型手機104A、104B、104C的示例系統100，僅為說明性的示例。進一步注意到，系統100可替代性地使用由任何通信協議(例如BLE、藍牙、ANT協議等等)啟用的任何無線裝置，這些無線裝置使用配對、接合、或拓印以安全建立受信任的無線通信連結106。例如，本發明的實施方式可用於配對藍牙裝置，諸如Lockitron Deadbolt、Motorola的H19TXT耳機、Polaroid Pogo Connect智能筆、Pebble電子紙手錶、Wahoo Fitness KICKR固定練習單車系統、Nike Hyperdunk+籃球鞋、Jabra Solemate埠接站揚聲器系統、Withings無線智能體重秤WS-30、Scosche RHYTHM臂帶心跳感測器、Microsoft Sculpt移動鍵盤、Polaroid PoGo可攜式印表機、Kensington Vo200藍牙網絡電話、BlueAnt Supertooth 3免提電話、Interlink Electronics VP6600ExpressCard Media Remote for Bluetooth、Lego Mindstorms NXT機器人套件、Baracoda D-Fly條形碼掃描器、GARMIN GLO可攜式GPS導航儀。此外，可使用本發明的實施方式的方法與設備，以配對諸如智慧型手機的「智能裝置」、諸如Apple iPad的平板、具有藍牙轉接器(諸如Kinivo BTD-400藍牙4.0USB轉接器)的任何個人計算機或膝上型計算機、具有無線通信能力的可編程裝置等等。
圖2描繪示出本發明的實施方式的示例邏輯電路200的功能框圖，示例邏輯電路200使用敲擊事件以配對。注意到，即使將電路200的部件表示為硬體裝置，但在一些實施方式中，可將電路實施為在可編程裝置(例如智慧型手機、平板等等)上執行的軟體(或硬體與軟體部件的結合者)。所示出的實施方式，假定要配對的兩個裝置的至少一者包括了加速度計。在一些實施方式中，示例電路200將僅在匹配下面的三個配對條件時配對裝置。第一，敲擊強度足夠使得加速度計的響應超過所指定的「敲擊閾值」。第二，RF信號強度以超過所指定的「移動性閾值」的速率提升(例如裝置越來越靠近彼此)。第三，RF信號強度位於超過所指定的「接近度閾值」的值。在一些其他的實施方式中，不需滿足所有三個配對條件也可配對。
在作業中，假定要配對的裝置的一者為安裝了加速度計的支持BLE的智慧型手機104A(圖1)，同時其他裝置為支持BLE的BGM 102。本發明的實施方式允許用戶使用所安裝的應用程式以及簡單的敲擊配對程序，以將BLE BGM 102與智慧型手機104A配對。用戶啟動智慧型手機104A上的應用程式，並開啟BGM 102。用戶移近裝置並將裝置互相敲擊。響應於加速度計讀數以及裝置接近度(亦即由執行在智慧型手機104A上的應用程式檢測到的BGM 102BLE信號強度中的所檢測改變)的突然改變，將自動起始探索與配對。
因此，本發明的實施方式在一個裝置敲擊另一個裝置並滿足配對條件時，允許兩個支持BLE的裝置配對(就BLE標準而言)。如圖2中的邏輯電路200的功能框圖所示出，可將匹配配對條件表示為由條件門控的信號流。將示例邏輯電路200分成信號處理框202與決策邏輯框204。信號處理框202接收來自加速度計的加速度計數據輸入信號206，以及來自BLE無線電接收器的BLE信號強度信號208。基於這兩個輸入信號以及三個預定義閾值，邏輯電路200生成指示是否要配對裝置的二進位輸出信號210。
信號處理框202確定是否發生了指示已發生敲擊事件的智慧型手機104A的加速的突然改變。在一些實施方式中，將加速度計數據輸入信號206初始接入方向濾波器211，以移除Y方向與Z方向中的加速成分。為了檢測一個裝置敲擊另一個裝置的特定時刻(例如瞬間運動)，將常見的「不太突然」的移動(可視為加速度計數據輸入信號206的低頻成分)從加速度計生成的數據濾除。通過施加高通數字濾波器212至加速度計數據輸入信號206，以濾除低頻成分。在一些實施方式中，可將高通數字濾波器212實施為簡單的1抽頭無限脈衝響應(infinite impulse response；IIR)數字濾波器。此作法亦幫助將重力對於感測器數據的效應減弱或平坦化，因為加速度計測量相關於重量現象的加速，在休止中的任何測試質量在加速度計裝置參考框中皆會經歷此重量現象(例如，通常稱為重力加速(g-force acceleration))。
敲擊事件的物理反應，為使得裝置在敲擊事件隨後經歷在相反方向(例如移離彼此)中的一些加速。因此，通過對高通數字濾波器212輸出取導數(例如連續輸出之間的差異)，增強所生成的信號以更清楚地顯示加速的突然改變。因此，信號處理框202包括信號微分框214，信號微分框214接收數字濾波器212的輸出端，並輸出信號的導數(亦即d/dt)至決策邏輯框204。儘管在一些實施方式中此額外信號處理可為可選的，但增強信號確實會使程序更強健(例如更能容許「搖動」，例如來自正常推擠)並更可靠而能精確地識別敲擊事件。
為了確定裝置朝向彼此的相對移動性(亦即裝置以多快的速度接近彼此)，由對BLE信號強度信號208取導數以確定信號208的改變率。因此，信號處理框202包括第二信號微分框216，第二信號微分框216接收BLE信號強度208並輸出信號的導數(亦即d/dt)至決策邏輯框204。
決策邏輯框204包括第一比較器218，第一比較器218的輸入端耦接至敲擊閾值220以及由高通數字濾波器212輸出導出的強化信號，將敲擊閾值220選為足夠大以確保裝置是有意地彼此敲擊，但不會大到使敲擊會傷害任一裝置。第一比較器218的輸出端生成二進位信號，二進位信號在為「真」時指示相關聯於敲擊事件的加速足以超過敲擊閾值220。
決策邏輯框204亦包括第二比較器222，第二比較器222的輸入端耦接至移動性閾值224與第二信號微分框216的輸出端，將移動性閾值224選為足夠大以確保裝置是有意地在敲擊事件之前移近彼此。第二比較器222的輸出端生成二進位信號，二進位信號在為「真」時指示導致敲擊事件的裝置移動的相對速率足以超過移動性閾值224。
決策邏輯框204亦包括第三比較器226，第三比較器226的輸入端耦接至BLE信號強度信號208與接近度閾值228，將接近度閾值228選為足夠大以確保裝置在敲擊事件的時刻足夠接近彼此，以確保裝置與彼此聯絡。第三比較器226的輸出端生成二進位信號，二進位信號在為「真」時指示裝置足夠接近彼此(例如信號強度指示接近度)以超過接近度閾值228。
邏輯與(AND)門230耦接至三個比較器218、222、226的輸出端，並接收每一比較器的二進位信號。邏輯與門230生成二進位輸出信號210，二進位輸出信號210僅在來自三個比較器218、222、226的所有三個二進位信號全為「真」時指示配對。如果任何比較器二進位輸出信號不為「真」，那麼邏輯與門230生成指示不應配對裝置的信號。
上面說明的實施方式在智慧型手機側使用加速度計，以檢測敲擊事件。在不涉及敲擊事件的實施方式中，不需要加速度計。圖3描繪用於一配對方法的邏輯電路300，此配對方法基於檢測預定義接近度模式或配對運動序列/事件的發生，而非敲擊事件。預定義接近度模式可例如為將裝置移離彼此至閾值最大距離，且隨後將裝置移近彼此至閾值最小距離，而兩個移動皆由超過移動性閾值的速率發生。可使用其他接近度/運動模式，諸如將裝置移近彼此且隨後移離彼此，或先將裝置緩慢移離彼此且在到達一些距離之後快速移離彼此。
圖3的邏輯電路300經配置以檢測簡單的預定義接近度模式或配對運動序列/事件，其中在裝置接近彼此開始且隨後由超過移動性閾值的速率移離彼此時發生配對。在使用更複雜的接近度模式的一些實施方式中，可使用示例邏輯電路300以初始確定裝置由快於某速率的速率移離彼此，且可使用第二邏輯電路以確定第二移動發生快於某速率。兩個移動可一起用於個別滿足兩個配對條件。類似地，可調整邏輯電路300以檢測不同時刻的不同配對運動事件，以檢測滿足對應配對條件的移動序列。
示例邏輯電路300包括信號處理框302與決策邏輯框304。信號處理框302接收來自BLE無線電接收器的BLE信號強度信號208。基於此輸入信號與兩個閾值，邏輯電路300生成指示是否要配對的二進位輸出信號308。
為了確定裝置朝向彼此的相對移動性(亦即裝置以多快的速度接近彼此)，由對BLE信號強度信號306取導數以確定信號306的改變率。因此，信號處理框302包括信號微分框310，信號微分框310接收BLE信號強度306並輸出信號的導數(亦即d/dt)至決策邏輯框304。
決策邏輯框304包括第一比較器312，第一比較器312的輸入端耦接至移動性閾值314以及信號微分框310的輸出端，將移動性閾值314選為足夠大以確保由快於所選的最小所需值的速率將裝置移離彼此以指示移動為有意的。第一比較器312的輸出端生成二進位信號，二進位信號在為「真」時指示裝置移離彼此的相對速率是否足以超過移動性閾值314。
決策邏輯框304亦包括第二比較器316，第二比較器316的輸入端耦接至BLE信號強度信號306與接近度閾值318，將接近度閾值318選為足夠大以確保裝置移離彼此足夠遠以確保移動是有意的。第二比較器316的輸出端生成二進位信號，二進位信號在為「真」時指示裝置移離彼此足夠遠(例如信號強度指示接近度)以超過接近度閾值318。
邏輯與(AND)門320耦接至兩個比較器312、316的輸出端，並接收每一比較器的二進位信號。邏輯與門320生成二進位輸出信號308，二進位輸出信號308僅在來自兩個比較器312、316的兩個二進位信號皆為「真」時指示配對。如果任何比較器二進位輸出信號不為「真」，那麼邏輯與門320生成指示不應配對裝置的二進位輸出信號308。
現在轉至圖4，圖4示出示例配對運動序列400或接近度模式。配對運動序列400包括第一運動事件402與第二運動事件404，在第一運動事件402中初始鄰近彼此的裝置(例如智慧型手機104A與BGM 102)移離彼此至預定義距離，在第二運動事件404中裝置移近彼此。運動方向箭頭406(僅標示一個)指示在第一運動事件402期間BGM 102移離智慧型手機104A，而在第二運動事件404期間BGM 102移向智慧型手機104A。注意到，第一運動事件402被分成五個步驟，而BGM 102在每一步驟被逐漸移離智慧型手機104A。類似地，第二運動事件404被分成四個步驟，而BGM 102在每一步驟被逐漸移近智慧型手機104A。
亦注意到，作為對於用戶的參考，在智慧型手機104A上顯示可選的分段接近度指示條408。分段接近度指示條408可為經調適以幫助用戶執行配對運動序列的用戶界面的部分。顯示基於BGM 102與智慧型手機104A之間的相對距離而改變。兩個裝置越接近，指示條就顯示越多分段，而兩個裝置越遠離，指示條就顯示越少的分段。因此，例如在用戶已將裝置移離彼此足夠遠以滿足配對運動序列400的預定義距離條件時，分段接近度指示條408消失。類似地，在配對運動序列400開始與結束時，顯示分段接近度指示條408的所有分段。
在一些實施方式中，可使用替代性顯示器或圖形以指示裝置對於彼此的接近度。例如，可使用一系列的同心圓來代替分段條(或與分段調同時使用)。在一些實施方式中，可使用顏色。例如，可使用從紅到紫的顏色頻譜，其中紅色指示裝置接近彼此，而紫色指示裝置遠離彼此。再者，在一些實施方式中可使用聲音。例如，快速蜂鳴聲、快節奏音樂、和/或高音調單音可指示裝置鄰近彼此，而慢速蜂鳴聲、慢節奏音樂、和/或低音調單音可指示裝置遠離彼此。在其中配對運動序列需要由快於移動性閾值的速率執行運動的一些實施方式中，可使用圖形、顏色、和/或聲音指示需要更快執行運動。例如，如果用戶移動BGM102過慢，那麼接近度指示條408可閃爍紅色。如果速率超過移動性閾值，那麼指示條可顯示為純藍色。
現在轉至圖5，說明根據本發明的實施方式描繪配對無線裝置的示例方法500的流程圖。方法500開始於在支持BLE的智能裝置(例如智慧型手機、平板、膝上型計算機等等)上執行應用程式(502)。儘管本發明的實施方式可使用其他無線通信協議，但將使用BLE來說明示例方法500以更佳示出實施方式。應用程式可為專屬配對應用程式，或可為將使用通過配對裝置而建立的無線連接的較大應用程式的部分。應用程式可使用/實施上面針對圖2與圖3所說明的邏輯電路的實施方式，以及針對圖4所說明的用戶界面實施方式。在一些實施方式中，應用程式將把智能裝置設為配對模式。
將亦為支持BLE的第二裝置放置為緊鄰智能裝置(504)。隨後將第二裝置設為配對模式(506)。智能裝置響應於接收到第二裝置的配對廣播信號，而顯示對於智能裝置與第二裝置的接近度的指示(508)。智能裝置指示用戶將第二裝置移離智能裝置(510)。此運動表示第一運動配對事件，一旦此第一運動配對事件完成，那麼將滿足第一配對條件。
響應於兩個裝置之間的距離改變，智能裝置顯示變化接近度指示器(512)。一旦智能裝置檢測到第二裝置已被移離足夠的距離而滿足第一預定義配對運動序列/事件條件，那麼智能裝置指示用戶將第二裝置移向智能裝置(514)。此運動表示第二運動配對事件，此第二運動配對事件一旦完成，那麼將滿足第二配對條件。
響應於兩個裝置之間的距離改變，智能裝置顯示變化接近度指示器(516)。一旦智能裝置檢測到第二裝置已被移至足夠接近智能裝置處而滿足第二預定義序列條件，那麼智能裝置與第二裝置配對(518)。
此示例包括兩個配對條件，此兩個配對條件在兩個不同時刻被滿足，但為在預定義序列中被滿足。如上面所指出的，配對條件可需要可被請求為平行完成和/或循序完成的多個運動事件。
上面針對圖2所說明的「敲擊配對」實施方式，在智能裝置側使用加速度計以檢測敲擊事件。本發明的其他實施方式允許在智能裝置不具有加速度計、不期望使用加速度計、和/或期望額外安全性的情況中，使用相同方法配對兩個無線裝置。
轉至圖6，許多手持電子裝置(諸如BGM 102)具有壓電聲學部件，諸如由微控制器604驅動的壓電蜂鳴器602或揚聲器。如圖7示出，壓電聲學部件(例如壓電蜂鳴器602)包括活動元件702(例如壓電晶體)，活動元件702被形成為耦接至機械振膜704的盤或碟。經由正電極706與負電極708將電性音頻信號或任何交替電流(例如來自於微控制器604)施加至活動元件702，正電極706與負電極708的每一者電性耦接至活動元件的對立表面。活動元件702響應於電性信號，而與跨活動元件表面所施加的電壓成比例地彎曲，如箭頭710與712指示。響應因此將電性能量轉換成機械聲學能量。活動元件702包括極化材料(亦即由一端正充電而另一端負充電的分子製成的材料)。在跨極化材料施加電場時，極化分子自身將對齊電場，而在材料的分子或晶體結構內生成感應雙極。此分子對齊使得材料改變尺寸。此現象被稱為電致伸縮(electrostriction)。此外，諸如(例如)石英(SiO2)或鈦酸鋇(BaTiO3)的永久極化材料，將在材料由於施加的機械力而改變尺寸時生成電場。此現象被稱為壓電效應(piezoelectric effect)。因此，同一壓電蜂鳴器602可同時作為聲音傳感器以及信號生成振動/衝擊感測器。
本發明的實施方式使用無線裝置的現存壓電蜂鳴器602，以在裝置被敲擊時對微控制器604生成中斷(例如，機械振膜響應於裝置被敲擊而振動，而活動元件702響應於被振動的振膜704壓縮而生成電性信號)。響應於敲擊的此信號，可用於兩個裝置之間的配對程序。從想要製造可與任何智能裝置配對的裝置的無線裝置製造商的觀點看來，使用外圍或次要裝置的壓電聲學部件(而非智能裝置的加速度計)可為有益的，因為配對不根據正確地確定加速度計的敏感性(例如，不同的智能裝置可具有不同的敏感性)，因為第二裝置(例如BGM102)的敏感性為可預測並可控制的。此作法的另一益處為幾乎所有需要的電氣硬體都是典型地存在或可用的，所以不需要額外外部積體電路。
圖8根據本發明的實施方式描繪示例配對方法。假定準備要配對智慧型手機104A與具有壓電蜂鳴器602的BGM 102。進一步假定智慧型手機104A的配對範圍內，存在也位於配對模式並持續為連接而廣播的數個「竊聽」BGM 802。在將BGM 102設為配對模式且因此通告時，如果BGM 102被敲擊，那麼BGM 102使用壓電蜂鳴器602感測敲擊事件，並將此信息傳輸至智慧型手機104A。作為響應，智慧型手機104A接著與被敲擊的BGM 102配對。
在替代性的實施方式中，配對條件可為需要BGM 102與智慧型手機104A兩者檢測到同時發生(例如在非常小的視窗內發生，以解決信號延遲等等的問題)的敲擊事件。例如，可將智慧型手機104A與BGM 102彼此敲擊，且智慧型手機104A與BGM 102每一者各別檢測到敲擊事件，BGM 102系使用自身的壓電蜂鳴器602，而智慧型手機104A系使用自身的加速度計和/或自身的壓電揚聲器。BGM 102可傳輸對於敲擊事件的報告，以及「當前」時間戳記與對於敲擊事件的時間戳記兩者至智慧型手機104A。智慧型手機104A可使用信息以及自身對於敲擊事件的記錄，來確定BGM 102報告的敲擊事件是否與智慧型手機104A記錄的敲擊事件同時發生(例如在非常小的視窗內發生，以解決信號延遲等等的問題)。(注意到，智慧型手機104A可使用來自BGM 102的「當前」時間戳記以將自身的時鐘與BGM同步，來比較敲擊事件時間戳記。)連同上面針對圖2與圖3描繪的實施方式所說明的接近度與移動性信息，智慧型手機104A可由高度的確定性確定BGM 102是否敲擊智慧型手機104A，且因此確定BGM 102是否為要配對的正確裝置。
圖9根據本發明的實施方式描繪示例雙重用途電路900，雙重用途電路900允許壓電聲學部件(例如壓電蜂鳴器602)同時作為聲音生成器與振動/衝擊感測器。電路900協助同時連接蜂鳴器602以執行此兩功能，即使功能並非同時執行。由來自微控制器604的兩個I/O引腳驅動壓電蜂鳴器602。因為壓電蜂鳴器602在配對時不用於生成聲音(在本發明的實施方式使用壓電蜂鳴器602進行「敲擊檢測」的時間周期內)，在圖9描繪的雙重用途配置中不需考慮競合情況。在敲擊無線裝置時，壓電蜂鳴器602生成低振幅電性信號VBUZZ，如圖10上方圖1000A所描繪。此信號的頻率接近壓電蜂鳴器的共振頻率，而此信號的振幅為毫伏特等級。此信號為機械設計與特定壓電蜂鳴器特性的函數。此信號的振幅不足以在微控制器604處生成中斷。然而，可使用比較器902檢測低振幅信號，並可響應於此而生成微控制器中斷。可利用具有嵌入式模數轉換器(ADC)、數模轉換器(DAC)、與類比比較器的許多混合信號微控制器，來實施本發明的此示例實施方式。
例如，可將微控制器604內的嵌入式DAC 904程序化，以生成直流(DC)參考電壓VREF，以做為用於比較器902的閾值電壓。比較器902比較來自壓電蜂鳴器602的信號VBUZZ與參考電壓VREF。如果信號電平超過閾值(亦即VBUZZ>VREF)，那麼比較器902生成一或更多個中斷脈衝，如圖10下方圖1000B所示出。比較器902的輸出端具有正常數字電壓電平VDD，此輸出可由微控制器604檢測到並作為中斷。二極體D1消除雙極壓電蜂鳴器信號VBUZZ的負成分。具有高共振頻率的一些壓電蜂鳴器602，可生成長度不足以讓微控制器604處理的、非常短的輸入脈衝(例如為微秒等級)。中斷處理的速度取決於特定的微控制器604、時脈頻率、以及中斷處理器設計。
在替代性實施方式中，可使用單穩態多諧振蕩器1102，如圖11的替代性雙重用途壓電電路1100所示出。多諧振蕩器1102接收來自比較器902的短輸入脈衝906，並生成具有任何可配置式持續期間的穩定輸出脈衝1104，如圖12的圖1200所示出。此輸出脈衝不取決於短輸入脈衝906的持續期間。可調整輸出脈衝持續期間，使得即使是慢速的微控制器604也可處理所生成的中斷。中斷持續期間為穩定的且是絕對可預測的，這簡化了中斷處理。
如上面所提及，許多微控制器具有嵌入式ADC。如圖13示出，另一替代性雙重用途壓電電路1300可使用ADC 1302，以檢測壓電蜂鳴器602生成的信號VBUZZ中的敲擊事件。不像上面說明的方法，壓電蜂鳴器602生成的信號VBUZZ不用於生成中斷。在外圍裝置(例如BGM 102)試圖配對時，微控制器604啟用ADC測量。ADC 1302持續撐著輸入電壓VBUZZ。在敲擊外圍裝置(例如BGM 102)時，ADC 1302接收來自壓電蜂鳴器602的VBUZZ信號，並將VBUZZ信號轉換成數字值。如果此值超過預定義的「敲擊」閾值(例如基於校正程序所確定)，外圍裝置中的微控制器604生成指示發生了敲擊事件的信號。將信號併入廣播數據中(如在先前方法中)。智能裝置(例如智慧型手機104A)在接收到此數據時完成配對。因此，僅有在敲擊時生成信號的外圍裝置將被連接至智能裝置。忽略所有其他通告中的外圍裝置。使用ADC 1302的此實施方式亦允許實施數字濾波器，以減少電性雜訊。
除了配對以外，存在對於本發明的實施方式的雙重用途壓電電路的若干額外應用。例如，在對生產缺陷保修但不對衝擊保修的電氣裝置中，可使用雙重用途壓電電路以記錄(例如由時間戳記)裝置是否經歷了顯著的衝擊。可以取證方式使用此記錄以解決對於保修索賠責任。
在另一應用中，可連同安全功能來使用雙重用途壓電電路。例如，類似於密碼保護系統，可有意地禁用裝置，直到雙重用途壓電電路檢測到用戶選定的敲擊節奏模式為止。對於不具有用於輸入字母數字字符的設施(例如鍵盤)的裝置而言，此用途可提供為節奏模式形式的密碼保護。
在另一應用中，雙重用途壓電電路可作為在電氣裝置被未授權者觸摸或移動時，用於設定警報的觸發。例如，如果被移動而未於短時間框內禁用警報(例如通過在裝置上按壓按鈕序列或敲擊節奏)，那麼可設定音頻警報發出聲響。
現在轉至圖14，示出描繪與雙重用途壓電電路配對的示例方法1400的流程圖。方法1400開始於在支持BLE的智能裝置(例如智慧型手機、平板、膝上型計算機等等)上執行應用程式(1402)。儘管本發明的實施方式可使用其他無線通信協議，但將使用BLE說明示例方法1400以較佳地示出實施方式。應用程式可為專屬配對應用程式，或可為將使用通過配對裝置而建立的無線連接的較大應用程式的部分。應用程式可使用/實施上面針對圖2、3、9、11、13所說明的電路的實施方式，以及針對圖4所說明的用戶界面實施方式。在一些實施方式中，應用程式將智能裝置設為配對模式。
將亦為支持BLE的外圍裝置放入智能裝置的BLE範圍內(1404)。隨後將外圍裝置設為配對模式(1406)。智能裝置顯示對於接收到外圍裝置的廣播信號的指示(1408)。響應於由本發明的實施方式雙重用途壓電電路檢測到敲擊事件，外圍裝置將指示存在敲擊事件的信息加入通告廣播(1410)。敲擊表示第一運動配對事件，一旦智能裝置接收到注意，那麼將滿足第一配對條件。響應於接收到對於外圍裝置經歷了敲擊事件的指示，智能裝置與外圍裝置(1412)配對。在一些實施方式中，智能裝置可請求滿足額外配對條件，諸如(例如)匹配接近度閾值和/或移動性閾值。
現在轉至圖15，提供BLE協議堆棧1500的簡化描繪，以示出可使用BLE通告廣播傳輸以(例如)將配對最小化至僅在存在要傳輸的新的數據時進行的本發明的實施方式。BLE無線電實施方案支持協議堆棧1500的實體層1502，同時連結層1504控制器負責在實體層1502界面上的低階通信。連結層1504管理所傳輸與接收的訊框的序列與時序，且連結層1504處理用於通告、掃描、以及連接狀態的狀態機。統合來說，BLE協議堆棧1500的下部(亦即實體層1502與連結層1504)被稱為控制器1506並與BLE無線電緊密整合。控制器1506執行堆棧下部層，堆棧下部層處理實體層包組與所有相關聯的時序。
BLE協議堆棧1500上部具有寬鬆多的的時序限制條件，並可實施在同一微控制器上，或使用單獨主機微控制器。BLE控制器與主機之間的通信被使用硬體控制器界面1508(Hardware Controller Interface；HCI)來標準化，HCI 1508允許將BLE控制器完全解耦自協議堆棧1500的主機1510部分。
邏輯連結控制與調適層協議1512(Logical Link Control and Adaptation layer Protocol；L2CAP)部件為多工器，此多工器負責聚合與引導BLE控制器與協議堆棧1500主機1510部分中的不同部件之間的數據流，此等不同部件如：安全管理器1514(Security Manager；SM)、通用屬性檔案1516(generic attribute；GATT)、以及通用存取檔案1518(generic access profile；GAP)。安全管理器1514提供加密與認證數據的機制，並負責裝置配對與密鑰分配。通用屬性檔案1516描述服務構架，此服務構架用於探索服務、使用對用於BLE中的小包組尺寸最佳化的屬性協議(attribute protocol；ATT)在同級裝置讀取與寫入特性值。使用在BLE中的GATT式檔案1520(經由應用程式界面1522(application programming interface；API))，將裝置之間的數據交換尺寸最小化，且因此減少了裝置位於活動RF模式的時間。通用存取檔案1518提供使應用程式1524配置的界面，並啟用不同的作業模式(例如通告或掃描)，並亦起始、建立、與管理與其他裝置的連接。
結合而言，協議堆棧1500的BLE主機1510的所有部件，一起契合入平均為32K的存儲器(根據所支持的可選功能性)。BLE協議堆棧1500非常小於通常的藍牙裝置的存儲器請求，但仍需要主機裝置具有多於數K的快閃記憶體以單獨用於BLE協議堆棧1500。
在啟用通告模式時，BLE裝置將開始傳輸載送通告信息的特別數據包組，如在專屬用於此目的的RF信道上的有效載荷數據單元(Payload Data Units；PDU)。對於通告信道與數據信道兩者，BLE使用常見結構以用於空中下載技術(over the air)包組。現在轉至圖16，描繪BLE空中下載技術數據包組1600的示例。通告信道載送裝置的探索與連接建立信息；不可連接式未引導通告PDU包括裝置媒體存取控制(MAC)地址以及格式化為通告數據(advertising data；AD)結構的上至31位元組的數據。如圖16示出，BLE空中下載技術數據包組1600包括前置碼1602(1位元組)、存取地址1604(4位元組)、有效載荷數據單元1606(PDU)(上至39位元組)、以及循環冗餘檢測碼(CRC)1608(3位元組)。對於數據信道而言，對於兩個裝置之間的每一連結層1504連接(圖15)的存取地址1604是不同的，但對於通告信道而言，存取地址具有同一32位元值(0x8E89BED6)。
通告信道有效載荷數據單元1606具有標頭1610(2位元組)與實際有效載荷1612(6至37位元組)。標頭1610包括關於有效載荷1612尺寸的信息以及有效載荷1612的類型：通告信道用於在於裝置之間進行連接(亦即在配對之前)之前交換信息。因此，支持不同的有效載荷類型，以廣播關於裝置能力(或不具能力)的信息以支持連接、請求更多信息或由額外裝置信息響應以及請求起始與另一裝置的數據連接。例如，可用於本發明的一些實施方式中的單純信息(例如不可連接式)未引導有效載荷1612類型，包括發送信息的裝置的媒體存取控制(MAC)地址1614(使用IEEE格式的6位元組)，以及上至31位元組的實際信息(例如AD 1616)。
BLE信道規劃包括37個數據通信信道，以及用於裝置探索、連接起始以及廣播的三個專屬通告信道。通告信道被分配在頻譜的不同部分中，以抵抗來自802.11/Wi-Fi的幹擾。通告事件包括在每一啟用的通告RF信道上發送通告數據(在不同的實施方式中可選擇1至3個信道)。將兩個連續通告事件之間的時間定義為通告區間，且對於不可連接式未引導通告類型而言，可配置為100毫秒至10.24秒(例如，此值為0.625毫秒的倍數)。為了將來自多個共置裝置的通告包組衝突最小化，在每一通告事件之前加入隨機延遲區間(0至10毫秒)。
在本發明的一些實施方式中提供方法與設備，以在請求傳輸裝置花費能量以在兩個裝置之間建立數據連接之前，安全地確定無線裝置是否具有對於接收裝置為新的、要傳輸至接收裝置的數據。實施方式因此通過將連接頻率最小化而保存電池壽命。例如在BLE實施方式中，應用程式1524可使用有效載荷數據單元1606以傳輸無線裝置的BLE AD 1616中的狀態變量值，而接收裝置存儲狀態變量值。如果此值不同於先前存儲值，接收裝置假定存在新的數據，並繼續進行配對，以允許傳輸新的數據。如果此值相同於先前值，那麼此指示不存在新的數據，而系統通過避免不必要地配對裝置來節省能量。
通過使用狀態變量值，而非對於傳輸裝置狀態已改變的實際或字面上的指示，系統可保護機密信息不被傳輸至竊聽裝置，且從而同時保存配對程序的安全性以及用戶的機密信息兩者。例如，可將用戶的BGM配置為BLE伺服器，此BLE伺服器透過無線廣播通告血糖計的狀態。血糖計狀態可包括機密的相關於用戶或病人的信息。因為所廣播的數據未被加密或可為容易解碼的格式，病人的信息可能暴露給未知的竊聽第三方。因此，通過使用狀態變量值，BGM不廣播血糖計狀態。可能的機密/私人數據的示例，可包括用戶最近完成了血糖測試，且血糖計上存在新結果以讓用戶的智慧型手機上的應用程式下載的事實。
在一些實施方式中，導致BGM上永久數據改變(例如存儲在非揮發性存儲器中的數據已被修改)的任何用戶動作，可為改變狀態變量的基礎。單獨基於廣播通告數據，配對的或未經配對的智能裝置可不用連接至BGM即可確定BGM是否具有要讓智能裝置從BGM讀取的數據，因此避免了對於BGM的不必要的連接。
在一些實施方式中，可使用8位元狀態變量以作為通告數據包組的部分。可使用其他尺寸的變量，例如16位元、32位元、64位元。例如，狀態變量可由1遞增、或隨機改變、或在每次存儲在裝置存儲器中的值改變時由固定值遞減(裝置存儲器為例如在BGM上作為非揮發性存儲器以存儲用戶數據的電子可擦除只讀存儲器(EEPROM)，或其他類型的存儲器)。在替代性實施方式中，可使用數據的日期/時間時間戳記，或可使用數據尺寸。更一般而言，可使用諸如狀態變量、日期/時間時間戳記、數據尺寸等等的數據特性，以作為通告數據以指示存在新的數據以供傳輸。
在存在多個智能裝置與BGM配對時，在智能裝置上執行的應用程式的每一者維持最後連接狀態，或具有同一尺寸或值的數據特性變量。如果狀態變量不等於從來自血糖計的通告數據接收的狀態/數據特性變量，那麼應用程式知道血糖計中的一些數據已改變。應用程式可連接BGM、從BGM讀取改變的數據、將應用程式自身的狀態變量更新為與BGM廣播相同的值、而隨後斷接。
現在轉至圖17，根據本發明的實施方式提供描繪示例方法1700的流程圖。示例方法1700可被實施為兩個相關的、協作的程序，一個程序實施在第一裝置1702上(例如具有BLE的BGM)，而一個程序實施在第二裝置1704上(例如智能裝置，諸如具有BLE的智慧型手機)。注意到，可使用啟用不同的無線通信協議的其他裝置。
在第一裝置1702上，確定參考值(1706)。參考值可為狀態變量值、隨機值、時間/日期時間戳記、遞增值、數據特性值、基於存儲在第一裝置存儲器中的數據計算出的值等等。可使用任何用於確定參考值的可實作的方法，只要在存在要傳輸至第二裝置1704的新的數據時可確定不同值。隨後(例如)，由第一裝置在通告數據中廣播參考值(1708)。如果已接收到來自第二裝置1704的對於新的數據的請求，那麼兩個裝置連接(例如建立無線通信信道)且將新的數據從第一裝置1702傳輸至第二裝置1704(1710)。接著，確定第一裝置是否具有新的數據(1712)。例如，如果第一裝置為感測器或BGM，且在上一次測量之後已進行了新的測量，那麼第一裝置將具有新的數據。在一些實施方式中，可監測用於存儲測量數據的存儲器的任何改變，以確定是否有新的數據。如果有新的數據，那麼流程返回確定新參考值(1706)且程序自此重複。如果沒有新的數據，那麼流程返回廣播現存參考值(1708)且程序自此重複。
在上述程序執行在第一裝置1702上的同時，第二協作程序執行在第二裝置1704上。在第二裝置1704上接收到來自第一裝置1702廣播的參考值(1714)。接收到的參考值接著被與先前存儲參考值比較(1716)。如果值匹配，那麼假定不存在新的數據(1718)且流程返回接收參考值(1714)。如果值不匹配，那麼假定存在新的數據(1718)且流程繼續進行以向第一裝置1702傳輸對於新的數據的請求(1720)。存儲新的「不匹配」參考值(1722)，且在第二裝置1704中接收到來自第一裝置1702的新的數據(1724)，且程序重複。
在一些實施方式中，使用計數器(例如逐漸遞增的值)以作為狀態變量，在一些其他實施方式中使用隨機數字，而在另外的其他實施方式中使用相關於新的數據的數據特性以作為狀態變量。只要BLE通告數據廣播中的狀態變量值在存在新的數據時改變成不同於先前值的值，即可使用上面所述替代者的任意者。
本公開說明了若干實施方式，而這些實施方式僅為了說明的目的而呈現。所說明的實施方式非為(且並非意為)由任何方式做為限制。如根據公開內容而可輕易明了的，在此公開的發明概念可廣泛地適用於若干實施方式。在本領域的普通技術人員將認知到，可由各種修改與變異來實作所公開的實施方式，諸如結構性、邏輯性、軟體、及電性的修改。雖然可參考一或更多個特定實施方式和/或附圖說明所公開發明的特定特徵，但應了解到，此類特徵並不限於使用在所參考以用於說明此類特徵的一或更多個特定實施方式或附圖中，除非已由另外方式明確表述。
本公開並非對於所有實施方式的字面說明，亦未列出必須存在所有實施方式中的發明特徵。
發明名稱(記載於本說明書第一頁開頭處)不應以任何方式作為對於所公開發明的範圍的限制。
術語「產品」表示任何由美國專利法第101條所思及的任何機器、生產品和/或複合品，除非已另外明確表述。
術語「一實施方式」、「實施方式」、「多個實施方式」、「此實施方式」、「此等實施方式」、「一或更多個實施方式」、「一些實施方式」、「一個實施方式」等等，表示「一或更多個(但非全部的)所公開的實施方式」，除非已另外明確表述。
術語「發明」與「本發明」及類似者，表示「本發明的一或更多個實施方式」。
在說明實施方式中參考「另一實施方式」，並非隱含所參考的實施方式與另一實施方式(例如在所參考的實施方式之前說明的實施方式)互斥，除非已另外明確表述。
術語「包括」、「包括」、以及以上的變異者，表示「包括但不限於」，除非已另外明確表述。
術語「一(a)」、「一(an)」、與「此(the)」表示「一或更多個」，除非已另外明確表述。
術語「和/或」，在此類術語用於修飾一列事物或可能性時(諸如可能性枚舉列表)，也意為表示這些事物或可能性的一或更多者的任意結合者，使得儘管在一些實施方式中這些事物或可能性的任一者可為足夠，但在其他實施方式中這些事物或可能性的兩或更多者(甚至每一者)可為較佳的，除非已另外明確表述。因此例如，「a、b、和/或c」列表表示下面解譯的任意者將為適當的：(1)「a」、「b」與「c」的每一者；(2)「a」與「b」；(3)「a」與「c」；(4)「b」與「c」；(5)僅「a」；(6)僅「b」；以及(7)僅「c」。
術語「多個」表示「兩或更多個」，除非另外明確表述。
術語「在此」表示「在本公開中(包括可併入以做為參考的任何內容)」，除非另外明確表述。
詞語「中的至少一者」，在此類詞語修飾多個事物時(諸如可能性枚舉列表)，表示這些事物的一或更多者的任意結合者，除非另外明確表述。例如，小部件、車輛、以及車輪中的至少一者的詞語，表示(1)小部件；(2)車輛；(3)車輪；(4)小部件與車輛；(5)小部件與車輪；(6)車輛與車輪；或(7)小部件、車輛、及車輪。
詞語「基於」並非表示「僅基於」，除非另外明確表述。換言之，詞語「基於」同時描述「僅基於」與「至少基於」兩者。
每一程序(不論稱為方法、演算法或其他者)固有地包括一或更多個步驟，且因此對於程序的「步驟」或「多個步驟」的所有參考，具有對於僅是記載術語「程序」或類似術語的固有前置基礎。因此，在權利要求中對於程序的「步驟」或「多個步驟」的任何參考，具有充足的前置基礎。
在使用序數(諸如「第一」、「第二」、「第三」等等)作為術語前的形容詞時，此序數(除非另外明確表述)僅是用於指示特定特徵，諸如以分辨此特定特徵與由同一術語或類似術語說明的另一特徵。例如，「第一小部件」的命名，僅是為了與(例如)「第二小部件」分辨。因此，在術語「小部件」之前使用的序數「第一」與「第二」的單純用途，並非指示此兩個小部件之間的任何其他關係，且類似地，並非指示任一小部件或兩個小部件的任何其他特性。例如，在術語「小部件」之前使用的序數「第一」與「第二」的單純用途：(1)並非指示任一小部件的順序或位置在任一者之前或之後；(2)並非指示任一小部件在時間上發生(或作動)在另一者之前或之後；以及(3)並非指示任一小部件在重要性或品質而言排級為另一者的上或的下。此外，序數的單純用途並非對由序數識別的特徵定義數值限制。例如，序數「第一」與「第二」在術語「小部件」之前的單純用途，並非指示不應存在多於兩個小部件。
於在此說明單一裝置、部件或製品時，可替代地使用多於一個裝置、部件或製品(不論其是否協作)以代替所說明的單一裝置、部件或製品。因此，所說明的由裝置擁有的功能性，可替代地由多於一個裝置、部件或製品(不論其是否協作)所擁有。
類似地，於在此說明了多於一個裝置、部件或製品時(不論其是否協作)，可替代地使用單一裝置、部件或製品以代替所說明的多於一個裝置、部件或製品。例如，可由單一計算機式裝置替換多個計算機式裝置。因此，說明為由多於一個裝置、部件或製品擁有的各種功能性，可替代性地由單一裝置、部件或製品擁有。
所說明的單一裝置的功能性和/或特徵，可替代性地由已說明但未明確說明為具有此類功能性和/或特徵的一或更多個其他裝置來實施。因此，其他實施方式不需包括所說明的裝置自身，而是可包括將在這些其他實施方式中具有此類功能性/特徵的一或更多個其他裝置。
與彼此通信的裝置不需與彼此持續通信，除非另外明確說明。相反的，此類裝置僅需依所需或所期望而傳輸至彼此，且實際上可在大多時間中避免交換數據。例如，經由網際網絡與另一機器通信的機器，可一次在數周內不傳輸數據至另一機器。此外，與彼此通信的裝置，可透過一或更多個媒介直接或間接通信。
對於具有數個部件或特徵的實施方式的說明，並非隱含需要此類部件和/或特徵的所有者(甚至任意者)。相對的，說明各種可選部件以示出本發明的廣泛的各種可能的實施方式。除非另外明確表述，否那麼沒有部件和/或特徵是必要的或所需的。
再者，雖然可由循序順序說明了程序步驟、演算法或類似者，但此類程序可經配置為以不同的順序工作。換言之，可已明確說明的任何步驟序列或順序，並非必須指示對於步驟應以此順序執行的請求。在此所說明的程序步驟可由任何實作上的順序執行。再者，可同時執行一些步驟，儘管這些步驟被說明(或隱含)為非同時發生(例如因為在另一步驟之後說明步驟)。再者，附圖所描繪的對於程序的示出，並非隱含所示出的程序排除了對於此程序的其他變異與修改、並非隱含所示出的程序或其步驟的任意者對於發明為必要的、且並非隱含所示出的程序為較佳的。
雖然程序可被說明為包括多個步驟，但此並非指示步驟的全部(甚至任意者)為必要的或所需的。位於所說明發明範圍內的各種其他實施方式，包括省略所說明步驟的一些或全部的其他程序。除非另外明確表述，否那麼沒有步驟是必要的或必須的。
雖然產品可被說明為包括多個部件、方面、性質、特性、和/或特徵，但此並非指示複數者的全部皆為必要的或必須的。位於所說明發明範圍內的各種其他實施方式，包括省略說明複數者的一些或全部的其他產品。
對象枚舉列表(可或可不被編號)並非隱含對象的任意者或所有者為互斥的，除非另外明確表述。類似地，對象枚舉列表(可或可不被編號)並非隱含對象的任意者或所有者涵蓋任意範疇，除非另外明確表述。例如，枚舉列表「計算機、膝上型計算機、個人數字助理(PDA)」並非隱含此列表的三個對象的任意者或所有者為互斥的，也並非隱含此列表的三個對象的任意者或所有者涵蓋任意範疇。
本公開中提供的區段標頭目的僅為方便說明，而不應以任何方式作為對於公開內容的限制。
可由各種方式執行「確定」一些事物，且因此術語「確定」(以及類似的術語)包括估算、計算、推導、查找(例如查找表格、資料庫、或數據結構)、確認、理解、以及類似者。
如在此使用的術語「顯示器」，為向觀看者傳遞信息的區域。信息可為動態的，在此情況中可使用液晶顯示器(LCD)、發光二極體(LED)、陰極射線管(CRT)、數字光源處理(Digital Light Processing；DLP)、後方投影、前方投影等等以形成顯示器。顯示器的長寬比可為4:3、16:9或類似者。再者，顯示器的解析度可為任何適當的解析度，諸如480i、480p、720p、1080i、1080p等等。發送至顯示器的信息格式可為任何適當的格式，諸如標準畫質電視(Standard Definition Television；SDTV)、增強畫質電視(Enhanced Definition TV；EDTV)、高畫質電視(High Definition TV；HDTV)等等。信息可類似地為靜態的，在此情況中可使用彩繪玻璃形成顯示器。注意到，可在期望時在能夠顯示動態信息的顯示器上呈現靜態信息。一些顯示器可為交互的，並可包括觸控螢幕特徵或相關聯的鍵盤，如眾所周知者。
本公開可涉及「控制系統」、界面、或程序。在此使用的術語：控制系統、界面、或程序，可為與作業系統耦接的計算機處理器、裝置驅動器、以及具有指令以提供所說明的對於控制系統的功能性的適當程序(集合稱為「軟體」)。軟體被存儲在相關聯的存儲器裝置中(有時稱為計算機可讀取媒體)。儘管思及了可使用經適當程序化的一般用途計算機或計算裝置，但亦思及了可使用硬連線電路系統或自訂硬體(例如特定應用積體電路(application specific integrated circuit；ASIC))來代替軟體指令(或與軟體指令結合)，以實施各種實施方式的程序。因此，實施方式不限於硬體與軟體的任意特定結合者。
「處理器」表示微處理器、中央處理單元(Central Processing Unit；CPU)裝置、計算裝置、微控制器、數位訊號處理器、或類似裝置的一或更多者。示例性的處理器為INTEL PENTIUM處理器或AMD ATHLON處理器。
術語「計算機可讀取媒體」代表參與提供可由計算機、處理器、或類似裝置讀取的數據(例如指令)的任何法定媒體。此類媒體可為許多形式，包括但不限於非揮發性媒體、揮發性媒體、以及傳輸媒體的特定法定類型。例如，非揮發性媒體包括光碟或磁碟以及其他持續性的存儲器。揮發性媒體包括動態隨機存取存儲器(DRAM)，此通常構成主存儲器。傳輸媒體的法定類型包括同軸電纜、銅線與光纖、含有包括耦接至處理器的系統匯流排的線。計算機可讀取媒體的常見形式，可例如為磁碟片、軟性磁碟、硬碟、磁帶、任何其他磁性媒體、CD-ROM、數字視頻磁碟(Digital Video Disc；DVD)、任何其他光學媒體、打孔卡、紙帶、具有洞圖案的任何其他物理媒體、隨機存取存儲器(RAM)、可編程只讀存儲器(PROM)、可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)、快閃電子可擦除只讀存儲器(FLASH-—EEPROM)、通用串列匯流排(USB)記憶碟、視訊棒(dongle)、任何其他記憶晶片或卡匣、載波、或可由計算機讀取的任何其他媒體。術語「計算機可讀取存儲器」和/或「有形媒體」特定地排除信號、波、與波形或雖然可由計算機讀取的其他無形或非暫態媒體。
計算機可讀取媒體的各種形式，可涉及於攜帶指令序列至處理器。例如，指令序列(1)可被從RAM傳遞至處理器，(2)可被無線傳輸媒體攜帶，和/或(3)可根據若干格式、標準、或協議來格式化。對於更為窮舉性的協議列表而言，術語「網絡」被定義於下文，並包括許多亦可在此應用的示例性協議。
將輕易明了到，本文說明的各種方法與演算法可由控制系統實施，和/或軟體指令可經設計為實行本發明的程序。
在描述資料庫之處，在本領域的普通技術人員將了解到(1)可輕易利用對於所說明者的替代性資料庫結構，以及(2)可輕易利用除了資料庫以外的其他存儲器結構。在此所呈現的任何示例資料庫的任何示出或說明，為對於信息的存儲表現的說明性設置。除了由(例如)示出於附圖或其他處的表格所建議者之外，可利用任何數量的其他設置。類似地，任何所說明的資料庫項目，僅表示示例性的信息；在本領域的普通技術人員將了解到，項目的數字與內容可不同於在此所說明者。再者，雖然將資料庫描繪為表格，但可使用其他格式(包括相對性資料庫、基於對象的模型、分級電子檔案結構、和/或分散式資料庫)來存儲與操縱在此說明的數據類型。類似地，可使用資料庫的對象方法或行為來實施各種程序，諸如在此所說明者。此外，資料庫可由已知的方式存儲在本地，或存儲於存取此類資料庫中數據的裝置的遠端。再者，儘管可考慮到統一的資料庫，但資料庫亦可能分散和/或複製於各種裝置的中。
在此說明的「網絡」，為一或更多個計算裝置可在其中與彼此通信的環境。此類裝置可直接或間接地、經由有線或無線媒體(諸如網際網絡、本地區域網絡(LAN)、廣域區域網絡(WAN)或乙太網(Ethernet)(或IEEE 802.3)、令牌環(Token Ring))來通信，或經由任何適當的通信手段或通信手段的結合者來通信。示例性協議包括但不限於：藍牙(BluetoothTM)、分時多工存取(Time Division Multiple Access；TDMA)、分碼多工存取(Code Division Multiple Access；CDMA)、全球移動通信系統(GSM)、增強型數據速率GSM演進(EDGE)、通用分組無線業務(GPRS)、寬頻CDMA(WCDMA)、高級行動電話系統(AMPS)、數字AMPS(D-AMPS)、IEEE 802.11(WI-FI)、IEEE 802.3、SAP、最佳組合(best of breed；BOB)、系統至系統(S2S)等等。注意到，如果正在網絡上發送視頻信號或大型檔案，那麼可使用寬頻網絡以減少相關聯於此類大型檔案傳輸的延遲，然而，此並非為嚴格需要的。裝置的每一者經調適以在此類通信手段上通信。任何數量及類型的機器可經由網絡通信。在網絡為網際網絡時，在網際網絡上的通信可系透過由計算機在遠端伺服器上維持的網站，或在包括商業線上服務提供者、公告欄系統、及類似者的線上數據網絡上。在另外的其他實施方式中，裝置可在RF、有線電視、衛星連結、與類似者上與彼此通信。其中可提供適當的加密或其他安全措施(諸如登入帳號與密碼)，以保護專屬信息或機密信息。
將輕易明了到，可例如由適當程序化的一般用途計算機與計算裝置，來實施本文所說明的各種方法與演算法。通常來說，處理器(例如一或更多個微處理器)將接收來自存儲器或類似裝置的指令，並執行這些指令，從而執行由這些指令定義的一或更多個程序。再者，可使用各種媒體(例如計算機可讀取媒體)，由若干方式存儲與傳輸實施此類方法與演算法的程序。在一些實施方式中，可使用硬連線電路系統或自訂硬體來代替軟體指令(或與軟體指令結合)，以實施各種實施方式的程序。因此，實施方式不限於硬體與軟體的任意特定結合者。因此，對於程序的說明，類似地說明了用於執行程序的至少一個設備，並類似地說明了用於執行程序的至少一個計算機可讀取媒體和/或存儲器。執行程序的設備可包括適合執行程序的部件與裝置(例如處理器、輸入與輸出裝置)。計算機可讀取媒體可存儲適合執行方法的程序元素。
對於本領域的普通技術人員，本公開提供了得據以實施數個實施方式和/或發明的說明。這些實施方式和/或發明的一些可不被主張於本申請中，但仍可被主張於主張對於本申請的優先權的一或更多個延續申請中。申請人意圖提出額外申請，以尋求對於已公開並說明於本申請中、但未於本申請中主張的發明主題的專利保護。
前述說明僅公開了本發明的示例實施方式。落入本發明範圍內的對於上面公開的設備、系統與方法的修改，將可由在本領域的普通技術人員輕易明了。
因此，儘管已連同本發明的示例性實施方式來公開本發明，但應了解到，其他實施方式可落入由下列申請專利範圍所定義的本發明的精神與範圍內。