專利名稱：用于確定運(yùn)動物體速度的技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于確定運(yùn)動物體速度的技術(shù)。示例性運(yùn)動物體的典型但非限制性的列表包括球體、冰球、箭以及類似物。
背景技術(shù)：
在許多運(yùn)動項(xiàng)目中，運(yùn)動物體的速度對于運(yùn)動員的表現(xiàn)至關(guān)重要，這也是為什么運(yùn)動員力圖提高運(yùn)動物體的初始速度或啟動速度的原因。通常通過多普勒雷達(dá)(Doppler radar)來測量運(yùn)動物體的初始速度。這種方法的問題在于，對于大多數(shù)業(yè)余運(yùn)動員而言，多普勒雷達(dá)過于昂貴。因此，需要用于測量運(yùn)動物體速度的較為簡易的器材。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于開發(fā)用于使用具有相比于傳統(tǒng)方法更為簡易且較低成本的器材來測量運(yùn)動物體速度的技術(shù)。本發(fā)明的目的通過所附的獨(dú)立權(quán)利要求中所指明的方法、 設(shè)備及軟件產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求與本專利說明書及附圖涉及本發(fā)明的具體實(shí)施例及實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明部分地基于通過利用比如移動電話之類的移動終端來確定物體的速度這一構(gòu)想。移動電話是很普及然而又很精密的器材，許多移動電話支持附加的程序模塊，這些程序模塊可以用于指使移動電話的處理器去執(zhí)行必要的處理動作及計(jì)算。本發(fā)明還基于使用移動電話的內(nèi)置麥克風(fēng)或某個操作地耦合到移動電話的麥克風(fēng)來接收音頻信號這一構(gòu)想，基于該構(gòu)想，可以檢測到運(yùn)動物體的運(yùn)動的起始及結(jié)束時間。正如在此所使用的，移動電話是指能夠連接至無線網(wǎng)絡(luò)并至少在無線網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的部分距離中實(shí)現(xiàn)雙向呼叫的電子設(shè)備，該雙向呼叫經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。例如， 該呼叫可以是蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)中的語音或數(shù)據(jù)呼叫。備選地，該呼叫可以是由蜂窩網(wǎng)絡(luò)或 WLAN (Wireless Local-Area Network，網(wǎng))的 VoIP (Voice over Internet Protocol，IP語音)呼叫。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對于本發(fā)明的一些實(shí)施例而言， 參與呼叫的能力并不是不可或缺的。相反地，本發(fā)明可適用于多種便攜式數(shù)據(jù)處理器材，例如具有語音輸入能力以及具有用于經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向通信所需的裝置的掌上計(jì)算機(jī)或迷你筆記本計(jì)算機(jī)。然而，可以預(yù)料到，普及的蜂窩式移動電話將成為實(shí)施本發(fā)明的無線終端的最受歡迎的形式。相應(yīng)地，術(shù)語“移動電話”意指能夠經(jīng)由內(nèi)部或外部麥克風(fēng)來接收語音輸入并且能夠支持無線網(wǎng)絡(luò)中雙向通信的任何移動終端。音頻信號被處理為一系列音頻采樣，每個音頻采樣具有強(qiáng)度及持續(xù)時間。對于所有采樣而言持續(xù)時間通常是相同的。作為針對通過移動電話的微處理器來執(zhí)行所有處理動作及計(jì)算的替代方式，可以經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)將經(jīng)處理的音頻采樣發(fā)送到外部速度計(jì)算服務(wù)器。該服務(wù)器計(jì)算運(yùn)動物體的速度并經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)將計(jì)算得到的速度返回給移動電話，最終將其輸出給用戶。移動電話可以視覺地或聽覺地，或者同時通過這兩種方式，將速度輸出。突顯這兩個實(shí)施例的共同發(fā)明構(gòu)思在于，音頻采樣是由移動終端測量的，音頻采樣被傳輸給計(jì)算運(yùn)動物體的初始速度的速度計(jì)算單元，并且該初始速度經(jīng)由移動終端的用戶界面指示給用戶。在一些實(shí)施例中，速度計(jì)算單元設(shè)置在移動終端本身中，而在另一些實(shí)施例中，速度計(jì)算單元可以設(shè)置在外部服務(wù)器中。速度計(jì)算單元可以通過利用諸如飛行時間 (flight time)及跨度長度(span length)之類的直接給出平均速度的參數(shù)來計(jì)算初始速度，并且此后速度計(jì)算單元可以應(yīng)用某種經(jīng)驗(yàn)性的和/或計(jì)算的修正因子來確定物體的初始速度。被物體穿越的跨度長度可以通過移動電話來確定，例如，通過從移動電話的用戶界面接收這一信息。起始及結(jié)束時間加上跨度長度足以提供對物體平均速度的近似。作為針對隨意選擇跨度長度的替代方式，可以預(yù)先確定對于任意給定運(yùn)動而言的最優(yōu)跨度長度，并指令用戶將跨度起點(diǎn)設(shè)置在適當(dāng)?shù)奈恢?，以使得該跨度起點(diǎn)與跨度終點(diǎn)的距離等于針對選定運(yùn)動的預(yù)定最優(yōu)跨度長度。此外，對于每一運(yùn)動，根據(jù)用戶年齡、性別、體力等的不同，可以保留一些不同的跨度長度。相對于隨意地、由用戶選擇的長度，預(yù)定的跨度長度的好處在于，預(yù)定的最優(yōu)長度使得對運(yùn)動物體的減速進(jìn)行補(bǔ)償更為容易，并且從而提供對初始速度的更加準(zhǔn)確的估計(jì)。大部分運(yùn)動員希望得知物體的初始(起動)速度，該初始速度可以通過對平均速度應(yīng)用某種修正來估計(jì)。這種修正可以憑經(jīng)驗(yàn)來確定，例如通過進(jìn)行統(tǒng)計(jì)上足夠數(shù)量的實(shí)驗(yàn)，其中物體的平均速度通過將物體穿越的跨度長度除以行程時間來確定，而物體的初始速度采用一些其他手段來確定，例如多普勒雷達(dá)。這種在統(tǒng)計(jì)上足夠數(shù)量的實(shí)驗(yàn)可以得出經(jīng)驗(yàn)性修正，借由該經(jīng)驗(yàn)性修正，初始速度可以基于平均速度和跨度長度來確定。還可以完全繞過對平均速度的確定而生成憑經(jīng)驗(yàn)確定的函數(shù)或查找表，該憑經(jīng)驗(yàn)確定的函數(shù)或查找表的輸入是跨度長度與行程時間，而該函數(shù)或查找表的輸出即為初始速度。只基于前面對本發(fā)明的描述，可以看出本發(fā)明僅僅是基于通過移動電話的處理器來執(zhí)行簡單物理計(jì)算。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，實(shí)施本發(fā)明需要解決一些殘留問題。第一殘留問題是，事實(shí)上，在常規(guī)移動電話的應(yīng)用編程接口(API)中，難以將事件的時間確定到對于精確地對物體運(yùn)動進(jìn)行計(jì)時而言足夠的分辨率。例如，各種計(jì)時器的精度隨著平臺以及電話型號的不同而變化。例如，Symbian 平臺提供了分辨率為1秒的通用計(jì)時器功能，這對于速度的精確確定而言顯然是過于粗略了。作為針對分辨率較粗略的計(jì)時函數(shù)器功能的替換替代方式，Symbian 平臺提供了各種“滴答(tick) ”功能，其中，一個 “滴答”的持續(xù)時間取決于微處理器的速度。這種“滴答”功能顯然與對創(chuàng)建用于確定速度的不依賴平臺的程序這一需要不符。對于如何以不依賴平臺的方式來確定具有足夠分辨率的時間這一問題，可以這樣來解決確定在時間上與運(yùn)動物體在跨度起點(diǎn)及跨度終點(diǎn)處的位置重合的第一組音頻采樣和第二組音頻采樣，以及基于第一組音頻采樣與第二組音頻采樣間音頻采樣的數(shù)量及持續(xù)時間來確定物體的行程時間。如果所使用的終端是移動電話， 則音頻采樣可以由移動電話的音頻編解碼器進(jìn)行處理。另一方面，如果移動終端是沒有內(nèi)置語音呼叫能力的數(shù)據(jù)處理終端，則將音頻信號轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)囊纛l采樣的處理可以由安裝在移動終端上的某種語音記錄軟件來執(zhí)行。第二殘留問題是，事實(shí)上，大多數(shù)移動電話并不是為精確并客觀地測量聲音而設(shè)計(jì)的。而且這些移動電話也不是為在移動電話內(nèi)對測量的聲音進(jìn)行后處理而設(shè)計(jì)的。相反， 移動電話被設(shè)計(jì)用來獲取人聲的被稱為“碼本采樣(codebook sample)”的音頻采樣，并經(jīng)由通信信道將碼本采樣傳輸?shù)綗o線網(wǎng)絡(luò)中的基站。例如，眾所周知的事實(shí)是，常規(guī)移動電話的音頻電路以及GSM電話的音頻編碼算法無法可靠地傳送DTMF(雙音多頻)聲音，這也是為何各種用于傳輸DTMF聲音的旁路技術(shù)被開發(fā)出來的原因。本發(fā)明的一些特征及實(shí)施例旨在解決這些殘留的問題。假若移動終端的處理器具有足夠的處理能力，則可以作為實(shí)時操作來捕捉和處理音頻采樣。實(shí)時處理沒有普遍接受的定義，但是對于本發(fā)明及其實(shí)施例的目的而言，對音頻采樣的實(shí)時處理是指移動終端，包括所有相關(guān)的硬件及固件，諸如處理器、系統(tǒng)固件、應(yīng)用編程接口以及音頻處理電路，能夠與捕捉音頻采樣一樣快地檢測出指示物體運(yùn)動起始及結(jié)束時間的第一波形及第二波形。構(gòu)建于Symbian 平臺上的典型的移動終端能夠以這種模式操作。實(shí)時操作的益處在于，不需要在比檢測第一波形及第二波形所需的時間更長的時間中緩沖音頻采樣。這意味著音頻緩沖區(qū)能夠以循環(huán)的方式被重用或重新填充，并且在本發(fā)明的程序模塊的控制下，移動終端能夠無限期地等待指示物體運(yùn)動的起始時間的第一波形。換言之，移動終端能夠只緩沖檢測第一和第二波形中任一所需要的音頻采樣，然后例如通過重用緩沖存儲區(qū)域而丟棄音頻采樣。就緩沖存儲器消耗量而言，移動終端可以無限期地等待第二波形，即指示物體運(yùn)動終點(diǎn)的波形，但是利用當(dāng)?shù)诙ㄐ卧诘谝徊ㄐ沃筮^長時間才出現(xiàn)時會舍棄該第二波形的某種完整性檢驗(yàn)(sanity check)也是合理的。假使包括硬件及固件資源在內(nèi)的移動終端無法實(shí)時操作，則本發(fā)明的程序模塊的實(shí)施例可以使得移動終端捕捉并緩沖包括第一波形及第二波形以及其間的任何音頻采樣在內(nèi)的所有音頻采樣，這在從緩沖的音頻采樣中檢測第一波形及第二波形之前進(jìn)行。在這種環(huán)境中殘留的問題是，被捕捉的音頻采樣必須被緩沖在緩沖存儲器中，而該存儲器可能是低功耗移動終端中的稀缺資源。對緩沖存儲器的需求可以通過向用戶提供指示音頻緩沖開始時間的信號來最小化。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，甚至可以將信號設(shè)置在音頻緩沖開始前若干秒。這對于有些情況是很有用的，例如足球中的點(diǎn)球罰球，其中運(yùn)動員會在實(shí)際踢球前助跑若干秒，而這會產(chǎn)生要檢測的第一波形。


接下來會通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳述，在附圖中圖1示出了所涉及的一些物理量；圖2示出了在速度測量期間由麥克風(fēng)接收的具有代表性的聲音曲線以及一些相
關(guān)量；圖3A示出了示例性系統(tǒng)，其中速度計(jì)算在移動終端內(nèi)的速度計(jì)算程序中執(zhí)行；圖;3B示出了示例性系統(tǒng)，其中速度計(jì)算在移動終端外的速度計(jì)算服務(wù)器中執(zhí)行；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的、在移動電話存儲器中的一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、 參數(shù)及變量；圖5示出了本發(fā)明的操作原理；圖6是示出了特別適用于基于Symbian的平臺的一個實(shí)施例的流程圖；圖7是示出了特別適用于基于Java的平臺的一個實(shí)施例的流程圖8是示出了增強(qiáng)的波形檢測算法的流程圖，該增強(qiáng)的波形檢測算法針對背景噪聲提供了改善的魯棒性；圖9示出了一個實(shí)施例，在其中速度計(jì)算服務(wù)器具有附加邏輯部分，該附加邏輯部分提供附加的功能性。
具體實(shí)施例方式圖1示出了所涉及的一些物理量。參考標(biāo)記0表示運(yùn)動物體，例如球體，冰球，箭等。在速度測量期間，物體O將會穿越從跨度起點(diǎn)SS到跨度終點(diǎn)SE的跨度長度SL。物體 0示于跨度起點(diǎn)SS，而虛線的物體0’示于跨度終點(diǎn)SE。參考標(biāo)記Tl及T2分別表示物體從起始位置SS運(yùn)動到終點(diǎn)位置SE的開始時間與結(jié)束時間。物體穿越跨度長度SL的行程時間TT通過麥克風(fēng)MP確定，麥克風(fēng)MP操作地耦接到移動電話MT。例如，麥克風(fēng)MP可以是移動電話的內(nèi)置麥克風(fēng)，或者是經(jīng)由有線或無線連接耦合到移動電話的外置麥克風(fēng)。典型但非限制性的無線麥克風(fēng)連接示例為藍(lán)牙連接。參考標(biāo)記AS表示由麥克風(fēng)輸出到移動電話 MT的音頻信號。移動電話MT能夠下載并運(yùn)行附加的軟件模塊。麥克風(fēng)MP與跨度起點(diǎn)SS及跨度終點(diǎn)分別相隔距離dl及d2。如果d2_dl的差值很大并且/或者物體的典型速度很高，則將d2-dl除以聲速并從行程時間(對其的確定將結(jié)合圖2進(jìn)行說明)中減去這個商值是有益的。使用與移動電話MT分離并且經(jīng)由有線或無線連接耦合到移動電話MT的麥克風(fēng)MP的益處在于，麥克風(fēng)可以被設(shè)置在跨度長度SL的中點(diǎn)或者接近中點(diǎn)的位置，而移動電話MT則在更加遠(yuǎn)離快速移動物體0的安全位置進(jìn)行操作。在一些實(shí)現(xiàn)方式中可以使用一個以上的麥克風(fēng)。例如，移動電話可以支持一個內(nèi)置麥克風(fēng)以及另一個可以經(jīng)由短程無線耦合(比如藍(lán)牙耦合)連接的麥克風(fēng)。麥克風(fēng)之一可以設(shè)置在靠近跨度起點(diǎn)SS的位置，而另一個麥克風(fēng)則設(shè)置在靠近跨度終點(diǎn)SE的位置。假若麥克風(fēng)設(shè)置在非?？拷缍绕瘘c(diǎn)及跨度終點(diǎn)的位置，則來自麥克風(fēng)的輸出信號需要相對較小的放大，這有助于抑制噪聲。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，移動終端包含速度計(jì)算程序，將結(jié)合圖3A對此進(jìn)行說明。在其他實(shí)施例中，移動終端可以被配置成將來源于一個或多個麥克風(fēng)輸出信號的音頻采樣傳送給位于外部速度計(jì)算服務(wù)器中的速度計(jì)算程序，將結(jié)合圖3B對此進(jìn)行說明。圖2示出了在速度測量期間由移動電話的處理器根據(jù)麥克風(fēng)MP產(chǎn)生的音頻信號而生成的代表性聲音曲線200。在圖2所示的實(shí)施例中，聲音曲線200是通過將聲音處理為采樣(其中的一個由參考數(shù)字202表示)，并獲取每個采樣的聲音強(qiáng)度而生成的。因而在一個代表性的實(shí)現(xiàn)方式中聲音曲線200是作為時間的函數(shù)的聲音強(qiáng)度。關(guān)于移動終端對“時間”的處理，在此所討論的任何時間，例如起始時間Tl或結(jié)束時間T2，不必是絕對標(biāo)度中的時間。換言之，本發(fā)明的速度計(jì)算單元并不需要知曉當(dāng)前時間。相反，重要的是相對時間。此外，相對時間不必以秒或毫秒進(jìn)行測量或表示。實(shí)際上， 由于沒有不依賴平臺的計(jì)時器功能，所以開發(fā)一種以毫秒來測量相對時間的不依賴平臺的技術(shù)是非常困難的或者是幾乎不可能的。因此，時間以及時間差優(yōu)選地經(jīng)由采樣數(shù)來進(jìn)行處理。每個采樣具有采樣長度，該采樣長度與采樣速率成反比。參考數(shù)字204表示某一參考水平，比如OdB，但是參考水平的幅值并不重要。參考數(shù)字206表示這樣的噪聲水平在很大一部分時間中，聲音曲線200都保持在噪聲水平206 之下。圖2所示的聲音曲線200的部分包含有兩個主峰，大致由參考數(shù)字210及212所表示。第一峰210是由物體(穿越跨度長度的)運(yùn)動的起始所導(dǎo)致的。取決于運(yùn)動及物體的性質(zhì)，聲音可能由運(yùn)動員踢球、擊打冰球，放箭等所產(chǎn)生。第二峰212是由物體撞擊諸如墻壁、柵欄等之類的目標(biāo)所導(dǎo)致的。由移動電話的處理器運(yùn)行的本發(fā)明的速度計(jì)算程序分別將峰210及212的出現(xiàn)轉(zhuǎn)換成起始時間及結(jié)束時間。首先，時間的具體時刻應(yīng)關(guān)聯(lián)于每個峰。然而，峰210、212并沒有被很銳利地描繪，而速度計(jì)算算法或程序應(yīng)當(dāng)被配置為檢測聲音曲線200內(nèi)的波形，以使得兩個峰中的波形盡可能地相似。在一個代表性的但非限制性的實(shí)現(xiàn)方式中，與每個峰 210、212關(guān)聯(lián)的時間是當(dāng)聲音曲線200超過預(yù)定閾值208時的時間，該預(yù)定閾值208位于噪聲水平206以上。在圖2所示的情況下，第一峰210是通過在時間216對閾值206的跨越而被檢測到的，而第二峰212是通過在時間218對閾值206的跨越而被檢測到的。在一個備選實(shí)施方式中，起始時間與結(jié)束時間216、218可以基于峰的最高值的出現(xiàn)來確定。在另一備選實(shí)施方式中，起始時間與結(jié)束時間216、218可以基于聲音強(qiáng)度在預(yù)定時間窗口中增加預(yù)定步幅的時刻來確定。在其中通過投擲球體或其他物體來啟動物體運(yùn)動的運(yùn)動項(xiàng)目可能需要一些附加的測量，這是由于從運(yùn)動員手中釋放該物體并不容易產(chǎn)生沖擊聲，該沖擊聲繼而產(chǎn)生第一聲音峰210。這些運(yùn)動項(xiàng)目可以如此處理運(yùn)動員將球投擲到地面或附近的墻上，球再從其上彈起到另一個墻上。兩次撞擊產(chǎn)生了兩個聲音峰210、212，并且可以應(yīng)用實(shí)驗(yàn)得到的修正來給出對球體初始速度的估計(jì)。標(biāo)記216( Tl)及218( T2)是指參考數(shù)字216及218表示的時間，其并非精確地對應(yīng)于物體在跨度長度SL上運(yùn)動的起始時間及結(jié)束時間Tl、T2 ；實(shí)際上，時間216及 218是在本發(fā)明的速度計(jì)算程序控制下移動電話MP所測量的起始時間及結(jié)束時間Tl、T2。 例如，時間216與218至少比真實(shí)起始時間及結(jié)束時間Tl、T2滯后了聲音從起點(diǎn)及終點(diǎn)位置SS、SE經(jīng)距離dl、d2傳播至麥克風(fēng)MP的時間。此外，如上所述，本發(fā)明的速度計(jì)算程序不必知曉圖2所示的任何時間在絕對標(biāo)度中的值；只有事件間的時間差才是重要的，而這種時間差可以以采樣數(shù)的形式表示。由于在物體運(yùn)動的起始及結(jié)束時產(chǎn)生的聲音具有有限的長度，使用休眠時間220、 222使得在休眠時間220、222期間對閾值206的跨越被忽略是有利的。休眠時間220、222 還有助于抑制來自于附近物體的回聲。參考數(shù)字214A及214B即表示兩個這樣的回聲。僅基于前面的描述，本發(fā)明的速度計(jì)算單元不能分辨物體運(yùn)動的起始時間與結(jié)束時間。有多種方式可以處理這一問題。在一種實(shí)現(xiàn)方式中，每個測量事件是經(jīng)由移動電話的用戶界面來觸發(fā)的，例如通過按壓按鍵來觸發(fā)。在觸發(fā)之后，超過閾值208的第一峰及第二峰分別被認(rèn)為是物體運(yùn)動的起始及結(jié)束。這種略微粗糙的方法的問題在于，運(yùn)動員或助手必須分別觸發(fā)每個測量事件。在一個更方便用戶的實(shí)現(xiàn)方式中采用了一種滑動的時間窗口。在任何一段未檢測到聲音強(qiáng)度峰的時段之后，任何被檢測到的峰210被假定為對應(yīng)于物體運(yùn)動的起始時間 216。之后，在休眠時間220期間忽略任何強(qiáng)度變化，而下一個被檢測到的峰212被假定為
9對應(yīng)于物體運(yùn)動的結(jié)束時間218。然而，還采用了從起始時間216開始的最大時間段224， 從而能夠處理在其中未檢測到物體運(yùn)動結(jié)束的情況。例如，物體可能未擊中其預(yù)期目標(biāo)并因而不能發(fā)出可檢測的聲音。如果最大時間段2M到期但卻沒有檢測到第二峰212及結(jié)束時間218，則先前檢測到的第一峰210以及起始時間216就被忽略，并且下一個檢測到的峰將會被作為第一峰處理。起始時間216與結(jié)束時間218間的時間差可以作為物體的行程時間TT使用。在一個增強(qiáng)的實(shí)現(xiàn)方式中，可以修正行程時間TT以補(bǔ)償從跨度起點(diǎn)SS及跨度終點(diǎn)SE到麥克風(fēng)MP的不相等的距離dl、d2。參考標(biāo)記T0、TX、252及2Μ涉及有助于降低環(huán)境噪聲影響的可選特征。在一些實(shí)施例中，移動終端可以輸出視覺和/或聽覺信號來指示用戶可以開始物體的運(yùn)動。參考標(biāo)記TO表示輸出這種信號時的時間的示例。在足球運(yùn)動中，例如，用戶可以踢球。實(shí)現(xiàn)在其中聲音曲線200必須保持低于閾值水平208的、由參考數(shù)字252表示的時間段是有益的。在時間段252期間，任何噪聲或其他干擾聲音會妨礙速度計(jì)算程序精確地確定起始時間216。 因此，參考標(biāo)記TO及252分別表示在其中如由移動終端MT所測量的聲音信號必須保持在閾值水平208以下的時間段的起始之處及持續(xù)時間。否則，測量將被舍棄。參考標(biāo)記TX及2Μ涉及另一可選特征，該可選特征涉及設(shè)置起始時間216與結(jié)束時間218之間的最小時間。參考標(biāo)記TX表示一個時間實(shí)例，該時間實(shí)例位于起始時間216 的一段時間量之后，該時間量等于跨度長度SL除以運(yùn)動物體的最大速度。最大速度可以被設(shè)置為略高于由所討論的運(yùn)動項(xiàng)目中最優(yōu)秀運(yùn)動員所能實(shí)現(xiàn)的物體速度。例如，在足球運(yùn)動的情況中，最大速度可以被設(shè)置為約36m/s(約130km/h)。對于11米的跨度長度，時間 TX發(fā)生在起始時間216之后約0. 3秒。參考數(shù)字254因而表示起始時間216之后的一段時間，以使得第二個被檢測到的聲音波形212(例如聲音強(qiáng)度曲線200對閾值水平208的跨越)必然不發(fā)生在該段時間內(nèi)。如果聲音強(qiáng)度200在時間TX之前跨越閾值水平208，則舍棄該次測量。這意味著聲音強(qiáng)度200應(yīng)該至少在緊接時間TX (即大體上對應(yīng)于物體速度的世界紀(jì)錄)前保持低于閾值水平208。否則就舍棄該次測量。此外，速度計(jì)算程序可以采用準(zhǔn)則，根據(jù)該準(zhǔn)則在時間220之后(在此期間回聲消失)和時間TX之前聲音強(qiáng)度200必須保持在閾值水平208以下。圖3A是可在其中使用本發(fā)明的代表性系統(tǒng)的示意性框圖，該系統(tǒng)包括移動終端 MT。移動終端MT包含有中央處理單元CP 305和存儲器310。此外，移動終端MT包含或利用外部輸入-輸出電路315，該外部輸入-輸出電路315構(gòu)成了多模終端的用戶接口并含有輸入電路320及輸出電路325。輸入電路320包含移動終端的麥克風(fēng)MP(見圖1)以及用戶輸入設(shè)備，比如小鍵盤和/或觸摸屏。輸出電路325包括移動終端的顯示屏及耳機(jī)或揚(yáng)聲器(未單獨(dú)示出)。移動終端MT還包括或利用接收/發(fā)送電路330，該接收/發(fā)送電路330包括發(fā)送電路335、接收電路340和天線345。為了支持可安裝程序模塊，移動終端的存儲器MEM包含用于下載可安裝程序模塊以及用于將可安裝程序模塊存儲在存儲器MEM 中以供中央處理單元CP運(yùn)行的例程。圖3示出一種布置，在其中移動終端被配置為經(jīng)由數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)DN、無線接入網(wǎng)絡(luò)AN、天線345以及接收電路340來從儲存庫RP下載可安裝程序模塊，但是其他布置也是同樣可行的，比如經(jīng)由短程連接(諸如藍(lán)牙或通用串行總線(USB，未單獨(dú)示出))來下載可安裝程序模塊。在這種概括程度下，圖3中所有先前討論的元件可以是如相關(guān)領(lǐng)域中所使用的常規(guī)類型。為了解決構(gòu)成本發(fā)明基礎(chǔ)的問題，移動終端的存儲器MEM可以配備程序模塊350， 該程序模塊350執(zhí)行所需的測量及計(jì)算。參考數(shù)字352表示程序模塊350中的速度計(jì)算程序。程序模塊350使用移動終端的存儲器MEM來存儲參數(shù)及變量，該參數(shù)及變量共同由參考數(shù)字360表示。將結(jié)合圖4說明這些參數(shù)及變量的重要性。作為針對在移動終端MT中執(zhí)行所有速度相關(guān)計(jì)算的替代方式，可以將音頻采樣發(fā)送給外部速度計(jì)算服務(wù)器VS。這種實(shí)施例示于圖:3B中。就硬件而言，可選的速度計(jì)算服務(wù)器VS可以是向移動用戶提供信息服務(wù)的常規(guī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。為了解決構(gòu)成本發(fā)明基礎(chǔ)的問題，本發(fā)明的基于服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)方式要求服務(wù)器配備用于執(zhí)行本發(fā)明速度相關(guān)計(jì)算的軟件。速度計(jì)算服務(wù)器VS被配置為向注冊使用服務(wù)的所有移動終端提供服務(wù)。圖4示出了一些由本發(fā)明的速度計(jì)算程序處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、參數(shù)及變量。如圖3A 及3B所示，這樣的處理可以分別在移動電話MT或外部速度計(jì)算服務(wù)器VS中進(jìn)行。符號 402代表預(yù)先配置的參數(shù)，這些參數(shù)可以由程序模塊350的程序員設(shè)置。符號402所代表的預(yù)先配置的參數(shù)不必是固定的；相反程序員可以為這些參數(shù)設(shè)置初始值，并且移動終端的用戶可在以后對這些參數(shù)進(jìn)行微調(diào)。符號404代表用戶輸入的參數(shù)而符號406代表在程序 350控制下移動終端所測量或計(jì)算的參數(shù)。在一個示例性的實(shí)現(xiàn)方式中，唯一由用戶輸入的參數(shù)是跨度長度SL，即從物體初始位置到目標(biāo)的跨度。作為使得跨度長度可以由用戶設(shè)置的替代方式，可以指令用戶實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的跨度長度。程序350檢測與物體在跨度長度上的運(yùn)動的起始時間Tl和結(jié)束時間T2 相對應(yīng)的聲音峰。正如之前所述，結(jié)合圖2，沒有必要在任何絕對標(biāo)度下確定時間T1、T2，只要檢測到聲音峰并且其間的持續(xù)時間都是以明示或隱含的時間單位(比如毫秒或采樣周期)計(jì)量的?；跁r間差Τ2-Τ1，程序350確定物體穿越跨度長度SL的行程時間ΤΤ。在一個增強(qiáng)的實(shí)現(xiàn)方式中，程序350可向用戶詢問從跨度起點(diǎn)SS及跨度終點(diǎn)SE 到麥克風(fēng)MP的距離dl、d2。備選地，程序350可向用戶詢問d2-dl的差值。將差值d2_dl 除以聲速Vs得到時間修正T。OT，可以從差值T2-T1中減去該時間修正T。。 ，從而得到物體行程時間TT的更準(zhǔn)確的值?？缍乳L度SL及行程時間TT被應(yīng)用在G所代表的函數(shù)、例程或查找表中。在以下描述中，術(shù)語“函數(shù)”是指接收至少一個輸入值并基于該至少一個輸入值而輸出至少一個預(yù)定輸出值的任何數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。因此，單元G被稱為函數(shù)G，但是，從編程的角度講，其可以實(shí)現(xiàn)為計(jì)算(子)例程、查找表或任何類似的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。函數(shù)G的輸入值包括跨度長度SL及行程時間ΤΤ，而輸出值包括物體的速度。在圖4示出的實(shí)現(xiàn)方式中，參考標(biāo)記V1代表物體的初始速度。初始速度V1可以通過計(jì)算物體的平均速度SL/TT并進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚齺碛?jì)算。正如之前所述，這樣的修正可以按經(jīng)驗(yàn)確定，例如通過進(jìn)行統(tǒng)計(jì)上足夠數(shù)量的實(shí)驗(yàn)來確定，在其中物體平均速度由物體所穿越的跨度長度除以行程時間來確定，而物體初始速度通過其他手段來確定，比如通過多普勒雷達(dá)來確定。這樣的在統(tǒng)計(jì)上足夠數(shù)量的實(shí)驗(yàn)將得出經(jīng)驗(yàn)性修正，通過該經(jīng)驗(yàn)性修正可以基于平均速度以及/或者其基本參數(shù)跨度長度SL及行程時間TT來確定初始速度。備選地，可以使用常規(guī)物理原理來對物體的飛行進(jìn)行建模，并基于平均速度來計(jì)算用于確定初始速度的適當(dāng)修正。這種物理建模的兩個最重要的因素是物體的空氣阻力及重量，因?yàn)檫@兩個因素決定了物體的減速率。
不管從平均速度到初始速度的修正是通過經(jīng)驗(yàn)還是通過物理建模來確定的，都可以實(shí)現(xiàn)程序350以使得其完全避開對平均速度的確定并且采用這種憑經(jīng)驗(yàn)確定的或物理建模的函數(shù)G，函數(shù)G的輸入是跨度長度SL與行程時間TT且該函數(shù)的輸出是初始速度V115圖5示出了本發(fā)明的操作原理。在圖3A示出的實(shí)施例中，所有圖5中示出的動作均由在本發(fā)明程序模塊350、352控制下的移動終端MT所執(zhí)行。在其他實(shí)施例中，某些動作可以在外部速度計(jì)算服務(wù)器(圖3B中的VQ中執(zhí)行。在步驟502中，程序模塊350使得移動終端經(jīng)由該終端的用戶接口詢問至少包括跨度長度在內(nèi)的輸入?yún)?shù)。例如，可以提示用戶鍵入跨度長度。備選地，可以指令用戶實(shí)現(xiàn)預(yù)定的跨度長度或從若干預(yù)定跨度長度中選擇一個跨度長度。例如，跨度長度可以取決于用戶的年齡、性別和/或以往的表現(xiàn)。此外， 可以提示用戶輸入從跨度起點(diǎn)SS及跨度終點(diǎn)SE到麥克風(fēng)MP的距離dl、d2，或者僅輸入差值d2-dl。在稍微簡單的實(shí)現(xiàn)方式中，可以提示用戶從一些選項(xiàng)中選擇一個選項(xiàng)，這些選項(xiàng)表明可以指示麥克風(fēng)是靠近跨度起點(diǎn)、靠近跨度終點(diǎn)還是與跨度起點(diǎn)和跨度終點(diǎn)等距。在步驟504中，程序模塊350使得移動終端對其音頻處理電路及緩沖區(qū)進(jìn)行初始化，并開啟音頻輸入流。步驟502及504是初始化步驟，其無需針對每一測量重復(fù)。在步驟506中，移動終端在緩沖區(qū)保有足夠多的用于處理的音頻流數(shù)據(jù)之前進(jìn)行等待。在圖中以虛線示出的動作508及520是在其中速度相關(guān)計(jì)算(即動作510至518)執(zhí)行于外部速度計(jì)算服務(wù)器 (圖:3B中的項(xiàng)VS)中的實(shí)施例中執(zhí)行的。在基于服務(wù)器的實(shí)施例中，步驟508包括在程序 350控制下，從移動終端向速度計(jì)算服務(wù)器發(fā)送音頻采樣。步驟510至518可以在移動終端或服務(wù)器VS上執(zhí)行運(yùn)行。在步驟510中，波形檢測函數(shù)運(yùn)行在緩沖的(以及采樣的)音頻流上執(zhí)行波形檢測函數(shù)。正如結(jié)合圖2所述，將要檢測的波形可以包括對預(yù)定的聲音強(qiáng)度水平的跨越交叉、強(qiáng)度的急劇上升(足夠的斜率和幅值)等。步驟512包括檢查是否是在最大時間周期內(nèi)中檢測到第一波形及第二波形。如果不是，物體穿越的起始或結(jié)未被檢測到束都會被丟棄，而且該處理返回到步驟506。如果第一波形與第二波形被正確地檢測到， 則在步驟514中即可確定物體的行程時間TT。步驟516包括基于跨度長度SL及行程時間 TT來確定物體的速度。正如圖2所述，速度確定程序可以采用各種噪聲抑制技術(shù)。正如圖 4所述，還可以進(jìn)行各種修正。在步驟518中，已確定的速度被轉(zhuǎn)換為方便合適的單位。例如，在程序模塊350控制下的音頻處理可以使用采樣持續(xù)時間(采樣速率的倒數(shù))作為時間單位，而為了輸出能夠更加方便用戶的輸出，采樣持續(xù)時間應(yīng)轉(zhuǎn)換為秒。此外，可以提示用戶按照米或英尺為單位輸入跨度長度，而程序模塊350可以被配置為以公里每小時或英里每小時的單位輸出速度。在基于服務(wù)器的實(shí)施例中，步驟520包括將結(jié)果從服務(wù)器發(fā)送到移動終端。在步驟522中，通過移動終端視覺地和/或聽覺地輸出速度。此外，可以將速度存儲在移動終端的存儲器中。為了消除避免移動終端用戶針對每次嘗試后讀取確定的物體速度的需要，移動終端可以保存最高η個速度的列表，其中“η”代表某一方便適合數(shù)量的最佳成績，例如數(shù)量從 1到20。最高η個的列表可以分別針對每一運(yùn)動項(xiàng)目和用戶來保存。假使剛剛所確定的物體速度超過之前的記錄，移動終端可以生成某種可以聽見或看見的通知，比如例如可識別的音調(diào)或其顯示器的閃爍。用戶可以被給予接受或拒絕新的記錄或者新登入到最高η個的列表中的條目的機(jī)會。例如，在干擾聲音被檢測作為波形210、212中的一個的情況下，可以拒絕新記錄或最高η個的條目登入，其中該波形210、210與物體穿越跨度長度SL的起始及結(jié)束時間T1、T2相對應(yīng)。備選地，在一些運(yùn)行參數(shù)被誤輸入的情況下，可以拒絕新記錄或最高η個的條目登入。圖5中所示的流程圖看起來像是無窮循環(huán)，但實(shí)際上，該循環(huán)可以經(jīng)由移動終端的操作系統(tǒng)所提供的系統(tǒng)函數(shù)來終止，例如響應(yīng)于檢測到按壓了移動終端的小鍵盤上的 “停止”鍵而終止。圖6是示出了特別適用于Symbian 平臺的一個實(shí)施例的流程圖。相應(yīng)地，圖6中的流程圖適用于在其中通過移動終端執(zhí)行速度相關(guān)計(jì)算的實(shí)施例。步驟602包括初始化音頻輸入流并開啟該輸入流。Symbian類CMdaAudioInputMream可以用于這一目的。該初始化包括為音頻輸入流設(shè)置緩沖。步驟604包括對音頻輸入流調(diào)用ReadL函數(shù)。步驟606 包括等待MaiscBufferCopied回調(diào)函數(shù)(其跟隨對CMdaAudioInputStream的ReadL函數(shù)的調(diào)用)。該回調(diào)函數(shù)指示音頻輸入緩沖保有足夠的用于處理的數(shù)據(jù)。步驟608包括執(zhí)行波形檢測，其可以類似于圖5的步驟510來執(zhí)行。步驟610包括檢查在波形檢測過程中是否達(dá)到音頻輸入緩沖的末端。達(dá)到音頻輸入緩沖的末端意味著第一波形210或第二波形 212(見圖幻未被正確檢測，在這種情況下過程將返回步驟606。如果波形檢測過程完成而未達(dá)到音頻輸入緩沖的末端，這意味著第一波形210與第二波形212被正確檢測，在這種情況下過程將繼續(xù)到步驟612，在步驟612中確定速度，并且輸出和/或存儲確定的速度。圖 6的步驟612對應(yīng)于圖5的步驟514到522。圖7是示出了特別適用于基于Java的平臺的一個實(shí)施例的流程圖。圖5中所示的通用流程圖可能在具有低功耗處理器的移動終端上并不容易實(shí)現(xiàn)。這種移動終端的殘留問題在于低功耗微處理器缺少實(shí)時執(zhí)行波形檢測處理(見圖2以及圖5中的步驟506及 510)的足夠的處理能力。圖7所示的流程圖通過僅在預(yù)定時間段內(nèi)實(shí)時捕捉音頻采樣，并在捕捉處理后對音頻采樣進(jìn)行波形檢測而解決了這個殘留的問題。圖7的流程圖可以通過在移動終端的存儲器中安裝適當(dāng)?shù)腏ava小程序(或“移動信息設(shè)備小程序”)來實(shí)現(xiàn)。備選地，移動終端可以被配置為向外部速度計(jì)算服務(wù)器發(fā)送用于處理的音頻采樣。如圖7中所示，基于Java平臺的流程圖與結(jié)合圖5所示并描述的流程圖共用若干步驟，這些步驟不再贅述。具體地，圖5的流程圖的步驟502至510被步驟702至716所替代，而這之后的步驟與圖5步驟512至522所說明的步驟類似。流程圖以參數(shù)查詢步驟702 開始，其類似于步驟502，不再贅述。在步驟704中，在Java小程序的控制下，移動終端等待經(jīng)由移動終端的用戶接口的某一觸發(fā)行動。例如，觸發(fā)行動可以是按鍵按壓或超過預(yù)定強(qiáng)度閾值的發(fā)聲。在步驟706中，移動終端初始化其音頻緩沖區(qū)和音頻處理電路。在步驟 708中，觸發(fā)行動還觸發(fā)短暫的等待時間，在該等待時間期間用戶可以移動到距移動終端的安全距離。對于在其中將移動終端留下來用以檢測諸如網(wǎng)球或冰球之類的硬的、重的或快速的物體的情況，這是很有用的。在步驟710中，在安全時間期滿后，移動終端發(fā)出音頻捕捉期開始的信號。例如，移動終端可以輸出聲音和/或在顯示屏上閃光，以指示音頻捕捉期開始。在步驟712中，移動終端在預(yù)定捕捉期期間對音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行捕捉。正如之前所述，移動終端的應(yīng)用編程接口(API)可能不提供用于以足夠的精度測量時間的編程功能。因此，可以間接地確定比如音頻捕捉期之類的時間相關(guān)量。例如，本發(fā)明的Java小程序可以指使移動終端的處理器捕捉預(yù)定數(shù)量的音頻采樣。備選地，可以為捕捉緩沖區(qū)分配適當(dāng)?shù)淖畲箝L度，其中該最大長度可以被定義為捕捉緩沖區(qū)可以保存的音頻采樣的數(shù)量。于是捕捉緩沖區(qū)溢出的情況可以作為音頻捕捉期期滿的指示。步驟714的執(zhí)行涉及解決典型移動終端的另一殘留問題的操作，即事實(shí)上，在捕捉緩沖區(qū)的開始階段，也就是一些第一音頻采樣，經(jīng)常有噪聲。這個現(xiàn)象可能是由于音頻處理電路中各種部件有限長的穩(wěn)定時間所引起的。例如，如果使用了自動增益控制(AGC)， 則該AGC電路可能需要一段時間來穩(wěn)定。因此，音頻捕捉緩沖區(qū)中含有噪聲的開始階段應(yīng)當(dāng)被忽略，而且步驟716中的波形檢測操作應(yīng)僅對音頻捕捉緩沖區(qū)的相對不嘈雜的部分進(jìn)行。在一種實(shí)現(xiàn)實(shí)施方式中，Java小程序要求移動終端的用戶將移動終端放置在安靜處， 在這之后，Java小程序捕捉確定相對安靜并檢測緩沖開始階段中的噪聲音頻采樣的數(shù)量， 借此Java小程序可以自動確定應(yīng)被忽略的適當(dāng)時長(音頻采樣的數(shù)量)。由于這是一種針對終端的校準(zhǔn)操作，對每個終端(或終端類型)其僅需要執(zhí)行一次，并存儲為一個操作運(yùn)行參數(shù)(見圖3中的項(xiàng)360)。步驟716中的波形檢測處理非常類似于結(jié)合圖5(步驟510)描述中所述的處理步驟(步驟510)，這里略去具體說明。圖7的步驟716與圖5的步驟510 有兩處區(qū)別。一個區(qū)別是，步驟716的波形檢測操作是對被捕捉并緩沖(暫時存儲)的一組音頻采樣執(zhí)行進(jìn)行的，而步驟510的操作是對實(shí)時音頻流執(zhí)行進(jìn)行的。這意味著，至少在理論上，結(jié)合圖5描述的處理可以無限期度地等待對應(yīng)于物體運(yùn)動的起始的第一波形(圖2 中的項(xiàng)210)，而第二波形的檢測(項(xiàng)21 可以觸發(fā)捕捉處理的終止。相反，有關(guān)結(jié)合圖7 描述的處理必須捕捉針對整個捕捉緩沖區(qū)的全部長度的音頻采樣，并且僅在之后在捕捉緩沖區(qū)中搜索第一波形及第二波形210、212，該第一波形及第二波形210、212分別對應(yīng)于物體穿越跨度長度SL的起始時間及結(jié)束時間Tl、T2。圖5與圖7的波形檢測操作間的另一區(qū)別是，圖7的步驟716應(yīng)當(dāng)該忽略捕捉緩沖區(qū)嘈雜的開始階段。圖7示出了部分的流程圖，因?yàn)樵诓襟E716之后，可以以類似圖5所示的處理來繼續(xù)進(jìn)行處理，因而步驟716后接著是測試718以及速度確定過程720。測試718可以類似于結(jié)合圖5所述的測試512，而速度確定過程720可以類似于步驟514到522的一系列步驟。 關(guān)于這些步驟的具體說明，可以參考圖5中對應(yīng)步驟的說明。圖7示出了流程圖的變化形式，在其中緊隨每個速度確定過程之后的是返回到步驟704，在步驟704中移動終端等待經(jīng)由移動終端用戶接口的單獨(dú)的觸發(fā)動作。備選地，還可以返回到步驟706，如就在步驟706上方的虛線所示。在此情況下本發(fā)明的小程序使得移動終端工作于連續(xù)模式，在該連續(xù)模式中每個速度確定過程后自動地接著進(jìn)行下一個過程，而沒有經(jīng)由用戶接口的明確觸發(fā)動作。對單動作模式(返回到步驟704)或連續(xù)動作模式(返回到步驟706)進(jìn)行的選擇可以通過移動終端的用戶接口被請求以作為步驟702的一部分。圖8是示出了增強(qiáng)波形檢測算法的流程圖，該增強(qiáng)波形檢測算法提供了針對背景噪聲的改善的魯棒性。根據(jù)需要，該算法可以通過移動終端MT或速度計(jì)算服務(wù)器VS來執(zhí)行。結(jié)合圖8，執(zhí)行波形檢測算法的單元稱為數(shù)據(jù)處理器。首先，在步驟802中，數(shù)據(jù)處理器計(jì)算N個最近采樣的均方根(RMS)值。這N個采樣構(gòu)成了采樣的滑動時間窗口。在步驟 804中該RMS值存儲為A。在步驟806中數(shù)據(jù)處理器等待K個采樣，其中這K個采樣構(gòu)成了兩個時間窗口間的重疊。在步驟808與810中，數(shù)據(jù)處理器計(jì)算具有N個采樣的當(dāng)前窗口的RMS值并存儲該RMS值B。步驟812是關(guān)于B-A的差值是否超過預(yù)定閾值的測試。如果不是，該過程跳過接下來的兩個步驟并繼續(xù)進(jìn)行步驟818。另一方面，如果B-A的差值超過預(yù)定閾值，數(shù)據(jù)處理器確定發(fā)生了撞擊，也就是，與物體運(yùn)動跨度長度SL(見圖1)的起始時間Tl或結(jié)束時間T2在時間上重合的有效波形。接著，在步驟814中，數(shù)據(jù)處理器在最近的H個采樣中搜索音頻信號的起始，其中數(shù)量H可以例如是N+K。換言之，處理器在包含當(dāng)前重疊K個以及窗口長度N個的過去的采樣中搜索音頻信號的起始。在步驟816中，該時刻，即對應(yīng)于信號起始的采樣序數(shù)，在被轉(zhuǎn)換為時間單位后，被存儲為第一波形或第二波形發(fā)生的時間(參見圖2中的項(xiàng)210、212)。在此所述的算法的優(yōu)點(diǎn)在于，任意固定水平的背景噪聲都可以被忽略，只要背景噪聲保持低于跨度長度行程的起始及結(jié)束時音頻信號的強(qiáng)度。只要背景噪聲保持低于音頻信號的強(qiáng)度，可以通過下述算法確定自適應(yīng)閾值首先計(jì)算信號緩沖中的RMS值，該信號緩沖包括跨度長度行程的起始與結(jié)束。最理想的閾值水平應(yīng)位于最大強(qiáng)度值(其對應(yīng)于物體運(yùn)動的起始與結(jié)束)與通過信號緩沖計(jì)算的RMS值之間的某處。例如，該閾值可以被設(shè)置在兩個極值水平之間的中點(diǎn)，其中一個極值水平代表通過一些最近緩沖計(jì)算的平均RMS值，而另一個極值水平為在一些最近緩沖中檢測的幾個最大值的平均RMS值。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，類似平均值或RMS值的函數(shù)沒有必要以嚴(yán)格的數(shù)學(xué)觀念進(jìn)行解釋。平均值或RMS值是簡潔的數(shù)學(xué)概念，但是這些概念的很多近似值可以替代這種數(shù)學(xué)上精確的值。事實(shí)上，本文所述的算法可以通過如下陳述來進(jìn)行歸納，即對在時間上與物體穿越跨度長度的起始和結(jié)束相重疊的第一波形和/或第二波形的檢測包括保持兩個互相部分重疊的滑動窗口。第一波形和/或第二波形在該部分重疊的窗口內(nèi)的存在通過確定一個滑動窗口的fA(INT)超過另一個滑動窗口的& (INT)某一預(yù)定裕度而被指示出來。此處INT表示音頻信號的強(qiáng)度或其導(dǎo)數(shù)，比如圖8中所示的算法中使用的RMS函數(shù)，而 f代表任何在統(tǒng)計(jì)上有代表性的函數(shù)，比如平均值、中數(shù)、百分比等。該檢測通過在至少兩個部分重疊的窗口中搜索音頻信號的起始來完成。圖9示出了一個實(shí)施例，在其中速度計(jì)算服務(wù)器配備有附加邏輯部分，該附加邏輯部分提供附加的功能。參考數(shù)字900表示被配置為提供此種附加功能的服務(wù)器系統(tǒng)。為了支持大量的移動終端及用戶，服務(wù)器系統(tǒng)理想地包括復(fù)數(shù)個處理器、快速數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以及負(fù)載分擔(dān)系統(tǒng)(未單獨(dú)示出)。服務(wù)器系統(tǒng)900包括若干邏輯部分。這些邏輯部分中的由參考數(shù)字910所表示的一個邏輯部分，至少為缺少用于執(zhí)行速度計(jì)算的足夠的處理能力的那些移動終端執(zhí)行速度計(jì)算。速度計(jì)算部分910 —般對應(yīng)于圖:3B中所示的速度計(jì)算服務(wù)器VS，并且其執(zhí)行結(jié)合圖1、圖2、圖4和圖8所述的計(jì)算或者執(zhí)行這些計(jì)算中的一些計(jì)笪弁。服務(wù)器系統(tǒng)900的規(guī)模被設(shè)置成使得其能夠服務(wù)于大量的移動終端MT及移動終端MT的用戶。用戶可以成為一個或更多個社團(tuán)的成員。例如，足球運(yùn)動員可以注冊為足球社團(tuán)的成員，網(wǎng)球運(yùn)動員可以注冊為網(wǎng)球社團(tuán)的成員，等等。一個國家或地區(qū)內(nèi)的運(yùn)動員可以組成子社團(tuán)。正如這里所使用的，“運(yùn)動員”或“成員”很大程度上可以和“移動終端用戶” 互換，但是“運(yùn)動員”還意味著此人是在本實(shí)施例的意義內(nèi)的社團(tuán)的成員。社團(tuán)維護(hù)部分912記錄運(yùn)動員(作為特定社團(tuán)成員的移動終端用戶)。社團(tuán)維護(hù)部分912可以為每個注冊運(yùn)動員分配虛擬運(yùn)動員卡。運(yùn)動員可以經(jīng)由他們的移動終端MT 和/或經(jīng)由因特網(wǎng)瀏覽器(未單獨(dú)示出)來注冊。運(yùn)動員注冊步驟創(chuàng)建了社團(tuán)成員資格，
15以及該運(yùn)動員/成員的標(biāo)識與密碼。該標(biāo)識與密碼為后續(xù)的登錄步驟所需。社團(tuán)維護(hù)部分 912記錄每個運(yùn)動員的最高成績以及，可選地，他們的歷史記錄。在一個有益的實(shí)現(xiàn)方式中，服務(wù)器系統(tǒng)900為一些運(yùn)動員指定可信用戶狀態(tài)。例如，社團(tuán)維護(hù)部分912可以記錄可信用戶?？尚庞脩魻顟B(tài)被要求報(bào)告或確認(rèn)可稱得上是“正式”的成績。倘若沒有可信運(yùn)動員的確認(rèn)，任何運(yùn)動員的移動終端可以上傳成績或生成成績的聲音采樣，但這種成績?nèi)鄙僬綘顟B(tài)。這意味著可以將成績輸入、存儲在用戶的歷史日志中并展示給其他社團(tuán)成員，但是這些成績的可信度由其他用戶來決定。由可信用戶確認(rèn)的報(bào)告具有正式的狀態(tài)，并且其他社區(qū)成員可能較容易相信所考慮的成績是在可比條件下取得的。換言之，有關(guān)于可信用戶的邏輯部分減少了運(yùn)動員所取得的成績(速度)可能是在不可比較的條件下得來的這一技術(shù)問題?？梢源嬖诳尚庞脩舻膶蛹壱约罢綘顟B(tài)等級。例如，最低等級的信賴可以通過足夠長時間地作為社團(tuán)成員和/或取得一定數(shù)量社團(tuán)成員的支持來獲得，而最高等級的信賴可能需要來自于所討論運(yùn)動項(xiàng)目的全國性組織的認(rèn)證。在一個實(shí)現(xiàn)方式中，可信用戶可以按照下述方式來確認(rèn)成績。速度計(jì)算邏輯910根據(jù)運(yùn)動員表現(xiàn)計(jì)算速度，并將其報(bào)告給社團(tuán)維護(hù)部分912用于記錄保存。社團(tuán)維護(hù)部分912檢測該速度是否值得錄入在一個或更多個的日志中。此時社團(tuán)維護(hù)部分912可以向移動終端MT發(fā)送請求來確認(rèn)該成績?？尚庞脩艨梢允褂盟麄兊挠脩魳?biāo)識及密碼來確認(rèn)成績。如果社團(tuán)維護(hù)部分912接收到經(jīng)由可信用戶的標(biāo)識及密碼的確認(rèn)，則該成績被記錄為正式成績。否則其被記錄為非正式成績。在一個備選的實(shí)現(xiàn)方式中，可信用戶狀態(tài)被關(guān)聯(lián)到可信用戶的移動終端的標(biāo)識或移動訂閱。IMEI (國際移動設(shè)備識別)或IMSI (國際移動用戶識別)碼可以被用于該目的?？尚庞脩舻亩鄬訉蛹夡w系以及正式狀態(tài)層級可以結(jié)合不同的結(jié)果確認(rèn)技術(shù)使用。例如，只使用可信用戶的移動終端來輸入成績可能僅滿足低層級的信賴，而高層級的信賴可能需要單獨(dú)的通過密碼的驗(yàn)證。廣告部分914可以被用于使得服務(wù)器系統(tǒng)900的維護(hù)在經(jīng)濟(jì)上可行。例如，廣告部分914可以回應(yīng)于運(yùn)動員新成績的指示，或者回應(yīng)于運(yùn)動員成績歷史記錄的一般提高。廣告部分914可以通過為對應(yīng)于運(yùn)動員新表現(xiàn)水平的器材做廣告而響應(yīng)于運(yùn)動員新成績的指示。服務(wù)器系統(tǒng)900的運(yùn)營者可以通過針對每條被發(fā)送的廣告向登廣告者收取費(fèi)用的方式來為系統(tǒng)維護(hù)提供資金支持。就技術(shù)上而言，服務(wù)器系統(tǒng)900的各個部分可以按照下述方式協(xié)作。參考數(shù)字920 表示一組來自于移動終端MT的音頻采樣，更具體地，來自于被配置為向服務(wù)器系統(tǒng)900發(fā)送所記錄音頻采樣的程序3M的音頻采樣。音頻采樣被傳輸至速度計(jì)算部分910，該速度計(jì)算部分計(jì)算速度并將其報(bào)告給社團(tuán)維護(hù)部分912。這樣的報(bào)告如箭頭922所示。社團(tuán)維護(hù)部分912可以檢測成績對于運(yùn)動員而言是否為好成績或最高成績并向廣告部分914報(bào)告這一情況，如箭頭擬4所示。廣告部分914可以選擇與運(yùn)動項(xiàng)目及成績相關(guān)的廣告，并發(fā)送被選擇的廣告，如箭頭擬6所示。除了由廣告部分914所選擇的廣告外，速度計(jì)算部分910將運(yùn)動員的實(shí)際成績報(bào)告給運(yùn)動員，而社團(tuán)維護(hù)部分912可以報(bào)告運(yùn)動員的進(jìn)步、統(tǒng)計(jì)或其他一些有用信息。在運(yùn)動員的移動終端具有比如GPS系統(tǒng)之類的相關(guān)定位設(shè)備的情況下，移動終端的位置可以被傳輸給服務(wù)器系統(tǒng)900。服務(wù)器系統(tǒng)900可以通過幾種方式來使用運(yùn)動員的位置。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，服務(wù)器系統(tǒng)900可以使用運(yùn)動員的位置和三維地圖來確定運(yùn)動員的海拔高度。該高度轉(zhuǎn)而對應(yīng)于氣壓，氣壓可以被用于從直接得出平均速度的數(shù)據(jù)(跨度長度及行程時間)推導(dǎo)出用于確定初始速度的適當(dāng)修正。附加地或備選地，服務(wù)器系統(tǒng)可以記錄運(yùn)動員成績的位置和/或基于運(yùn)動員的當(dāng)前位置選擇廣告。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，隨著技術(shù)的發(fā)展，本發(fā)明的概念可以以多種方式來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明及其實(shí)施例并不限于以上所述的示例，而是可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化。
權(quán)利要求
1.一種用于確定物體(0)的速度的方法，包括-由操作地耦合到移動終端(MT)的至少一個麥克風(fēng)(MP)接收音頻信號(AS)，其中所述移動終端連接到無線網(wǎng)絡(luò)(AN)；-處理所接收的音頻信號(AQ，其中對所述音頻信號的處理包括將所述音頻信號轉(zhuǎn)換為一系列音頻采樣O02)，其中的每個音頻采樣具有強(qiáng)度值與持續(xù)時間，以及將所述一系列音頻采樣傳輸?shù)剿俣扔?jì)算單元(352，VS)；由所述速度計(jì)算單元(352，VS)執(zhí)行下列步驟 -確定將要由所述物體穿越的跨度長度(SL)，其中所述跨度長度(SL)從跨度起點(diǎn)(SS) 延伸到跨度終點(diǎn)(SE)；-確定所述物體(0)穿越從所述跨度起點(diǎn)(SQ到所述跨度終點(diǎn)(SE)的跨度長度(SL) 的近似行程時間(TT)，其中對所述近似行程時間(TT)的確定包括-處理所述一系列音頻采樣O02)并檢測第一波形O10)與第二波形012)，該第一波形OlO)與第二波形012)分別對應(yīng)于所述行程的近似起始時間(Tl)與近似結(jié)束時間 (T2)；-通過確定所檢測的第一波形OlO)與第二波形012)間音頻采樣的組合持續(xù)時間來確定所述近似行程時間(TT)；-基于所述跨度長度(SL)和近似行程時間(TT)確定所述物體的速度；以及 -將關(guān)于所述物體速度的信息從所述速度計(jì)算單元(352，VS)傳輸?shù)剿鲆苿咏K端 (MT)的用戶接口(315)；以及-經(jīng)由所述移動終端的所述用戶接口輸出所述物體的速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對所述速度的確定包括確定平均速度并對所述平均速度應(yīng)用修正以確定初始速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中對所述速度的確定包括通過將所述跨度長度 (SL)及行程時間(TT)應(yīng)用到函數(shù)或查找表來確定初始速度。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中對所述行程時間(TT)的確定包括補(bǔ)償從跨度起點(diǎn)(SS)和跨度終點(diǎn)(SE)到所述麥克風(fēng)(MP)的不相等距離(dl、d2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中對所述第一波形(210)和/或第二波形012)的檢測包括檢測強(qiáng)度超過預(yù)定閾值(208)的采樣016、218)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中對所述第一波形(210)和/或第二波形012)的檢測包括檢測一組連續(xù)的采樣，其中該組中最后的采樣的強(qiáng)度超出該組中第一采樣的強(qiáng)度預(yù)定裕度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中對所述第一波形(210)和/或第二波形012)的檢測包括-保持至少兩個滑動窗口 A與B，這兩個滑動窗口 A與B互相部分重疊； -通過確定一個滑動窗口的fA(INT)超過另一個滑動窗口的& (INT)預(yù)定裕度來檢測所述第一波形和/或第二波形在所述至少兩個部分重疊的窗口內(nèi)的存在，其中INT代表所述音頻信號的強(qiáng)度或該強(qiáng)度的導(dǎo)數(shù)，而f代表在統(tǒng)計(jì)上有代表性的函數(shù)；以及 -在所述至少兩個部分重疊的窗口內(nèi)搜索所述音頻信號的起始。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在檢測后續(xù)波形之前，跳過所檢測的第一波形(210)和/或第二波形(21 后預(yù)定數(shù)量的采樣或毫秒020、222)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括如果所檢測的第一波形(210)與第二波形012)間的音頻采樣的組合持續(xù)時間低于預(yù)定的最小時間，則舍棄該系列音頻采樣 (202)。
10.一種移動終端(MT)，包括-用于連接到無線網(wǎng)絡(luò)(AN)的裝置；-軟件程序產(chǎn)品，其中所述移動終端中所述軟件程序產(chǎn)品的執(zhí)行使得所述移動終端執(zhí)行下列動作-由操作地耦合到所述移動終端(MT)的麥克風(fēng)(MP)接收音頻信號(AS)； -處理所接收的音頻信號(AQ，其中對所述音頻信號的處理包括將所述音頻信號轉(zhuǎn)換為一系列音頻采樣O02)，其中的每個音頻采樣具有強(qiáng)度值和持續(xù)時間，以及其中該系列音頻采樣在物體(0)穿越從跨度起點(diǎn)(SQ到跨度終點(diǎn)(SE)的跨度長度(SL)的行程時間(TT) 期間延伸；-經(jīng)由所述無線網(wǎng)絡(luò)(AN)向服務(wù)器(VS)發(fā)送該系列音頻采樣； -接收來自于所述服務(wù)器(VS)的關(guān)于所述物體速度的信息；以及 -視覺地和/或聽覺地輸出所述物體的速度。
11.一種軟件程序產(chǎn)品(350)，可執(zhí)行于移動終端(MT)之中，其中所述移動電話中所述軟件程序產(chǎn)品的執(zhí)行使得所述移動終端執(zhí)行權(quán)利要求1中確定的動作。
12.—種操作地耦合到無線網(wǎng)絡(luò)(AN)的服務(wù)器系統(tǒng)(VS，900)，該無線網(wǎng)絡(luò)(AN)支持所述服務(wù)器與移動終端(MT)間的雙向通信，所述服務(wù)器包括-用于確定將要由物體(0)穿越的跨度長度(SL)的裝置，其中所述跨度長度(SL)從跨度起點(diǎn)(SS)延伸到跨度終點(diǎn)(SE)；-用于從所述移動終端(MT)接收一系列音頻采樣O02)的裝置，其中的每個音頻采樣具有強(qiáng)度值和持續(xù)時間，并且其中所述一系列音頻采樣在物體(0)穿越跨度長度(SL)的行程時間(TT)期間延伸；-用于確定所述物體(0)穿越從跨度起點(diǎn)(SQ到跨度終點(diǎn)(SE)的跨度長度(SL)的行程時間(TT)的時間確定裝置，其中所述時間確定裝置包括-用于處理所述一系列音頻采樣(202)并且用于檢測第一波形(210)和第二波形 (212)的裝置，該第一波形O10)和第二波形012)分別對應(yīng)于所述行程的近似起始時間 (Tl)和近似結(jié)束時間(T2)；-用于通過確定所檢測的第一波形(210)與第二波形012)間音頻采樣的組合持續(xù)時間來確定所述近似行程時間(TT)的裝置；-用于基于所述跨度長度(SL)和近似行程時間(TT)確定所述物體的速度的裝置；以及-用于將關(guān)于所述物體速度的信息從所述服務(wù)器(VS)發(fā)送至所述移動終端(MT)的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的服務(wù)器系統(tǒng)(VS，900)，還包括-社團(tuán)維護(hù)裝置(912)，用于作為社團(tuán)成員的移動終端用戶的注冊、登錄和記錄保存， 其中社團(tuán)成員的所述記錄至少表明由所述社團(tuán)成員獲得的標(biāo)識、運(yùn)動項(xiàng)目和最高速度； -廣告裝置(914)，用于選擇并傳送廣告給社團(tuán)成員，其中所述對廣告的選擇至少是基于所述社團(tuán)成員的相應(yīng)運(yùn)動項(xiàng)目。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的服務(wù)器系統(tǒng)(VS，900)，其中所述社團(tuán)維護(hù)裝置(912)包括-用于注冊并登錄多個可信用戶的裝置；-用于接收來自于一個或更多個可信用戶的關(guān)于社團(tuán)成員所獲速度的確認(rèn)的裝置；-用于將社團(tuán)成員所獲速度顯示給其他社團(tuán)成員的裝置；以及-用于表明社團(tuán)成員所獲速度是否已由至少一個可信社團(tuán)成員確認(rèn)的裝置。
全文摘要
一種用于確定比如球體之類的物體(O)在從跨度起點(diǎn)(SS)延伸至跨度終點(diǎn)(SE)的跨度長度(SL)上的速度的方法。音頻信號(AS)由移動終端(MT)的麥克風(fēng)(MP)所接收。該物體(O)穿越跨度長度(SL)的近似行程時間(TT)被確定，該動作時間包括處理音頻信號(AS)并檢測分別對應(yīng)于穿越的近似起始時間(T1)和近似結(jié)束時間(T2)的第一波形(210)和第二波形(212)，并基于所檢測的第一波形(210)和第二波形(212)來確定近似行程時間(TT)。物體的速度是基于跨度長度(SL)和近似行程時間(TT)來確定的。該速度可以通過移動終端或通過外部服務(wù)器來確定。
文檔編號G01P3/64GK102203623SQ200980142516
公開日2011年9月28日 申請日期2009年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月17日
發(fā)明者勞里·伊爾瓦斯, 安西·隆瑪蘭塔, 托米·薩爾米, 米卡·蒂康德, 蒂莫·薩爾米 申請人:恩特助訓(xùn)公司