无线可定制裁判寻呼系统
阅读说明：本技术 无线可定制裁判寻呼系统 (Wireless customizable referee paging system ) 是由 塞缪尔·W·拉尔 于 2020-03-09 设计创作，主要内容包括：公开了一种无线可定制裁判寻呼系统。该系统包括至少两个标志信号传递组件,每个标志信号传递组件具有电子签名以基于标志用户对该标志信号传递组件的输入发送唯一标志信号。该系统包括中央接收组件,其从每个标志信号传递组件接收唯一标志信号,然后提醒中央用户接收到唯一标志信号。标志信号传递组件和中央接收组件各自具有无线电电路,从而标志信号传递组件基本上仅经由技术与中央接收组件通信。标志信号传递组件和中央接收组件各自具有配对模式和信号传递模式。配对模式唯一地将每个标志信号传递组件与中央接收组件配对。信号传递模式限制与中央接收组件通信的每个标志信号传递组件。(A wireless customizable referee paging system is disclosed. The system includes at least two token signaling components, each having an electronic signatureTo transmit a unique token signal based on a token user input to the token signaling component. The system includes a central receiving component that receives the unique identification signal from each of the identification signal delivery components and then alerts a central user of the receipt of the unique identification signal. The flag signal transmitting component and the central receiving component are respectively provided with Radio circuits whereby the flag signal conveying component is substantially exclusively passed through The technology communicates with a central receiving component. The flag signaling component and the central receiving component each have a pairing mode and a signaling mode. The pairing mode uniquely pairs each tag signaling component with the central receiving component. The signaling mode restricts each tag signaling component in communication with the central receiving component.)
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年12月6日提交的题为“WIRELESS CUSTOMIZABLE REFEREEPAGING SYSTEM”的美国非临时申请No.16/705,410的权益，该申请要求于2019年3月20日提交的题为“REFEREE PAGING SYSTEM”的美国临时申请No.62/821,344的权益。
技术领域
本发明涉及射频(RF)通信，更具体地，涉及用于由一名比赛官员向另一名比赛官员对在比赛场地上已经发生的犯规或其他行为进行信号传递或确认的系统、方法、设备、计算机可读介质和其他装置。
背景技术
对于每场足球比赛，场上通常有三名裁判负责执行比赛规则：裁判和两名助理裁判(即AR)。裁判直接在场上与球员一起奔跑，跟上比赛，以便他们处于最佳位置进行判罚。配备标志的AR与球员一起在边线上下奔跑，并且也负有执行规则的具体职责。当AR发现违规时，他们会举起标志提醒裁判，一旦发现，裁判就会鸣哨停止比赛并执行违规。裁判之间的这种通信系统至关重要：因为如果裁判未能发现AR的标志，在这种情况下执行规则会立刻变得非常困难，结果几乎总是对一方或双方不利。由于在纯粹的人与人通信过程中遇到的挑战，已经引入了电子通信装置和系统。
现有的电子装置和系统通常包括用于挥动以在视觉上指示已经观察到情况的标志、其上松散地附接该标志的轴杆、支撑轴杆并与其成一体的手柄、以及包含在手柄中以用于通过天线发送电磁信号的电子装置。由标志的用户启动的开关使辐射装置通电，从而使电磁信号从天线广播到由另一位执法这场比赛的裁判携带的接收装置。当前技术包括这些电子装置，当按下标志轴杆上的按钮时，这些电子装置采用低频无线电通信来提醒接收装置。还存在用于训练球员和识别球员在场上的位置的系统。
不幸的是，现有装置的组装中所需部件的成本非常高。这导致将产品投放到市场的该系统的消费者价格仅适用于半专业和专业比赛的裁判。例如，现有技术的装置的模拟性质需要若干昂贵的部件和设计实践，这导致相当少的可负担得起的现成产品。现有技术的特征在于几个组件，其需要大量的电力，这些电力必须由安装在裁判的标志的手柄内的电池提供。为了设计出能够在容纳在手持移动装置中的同时使用这么多电力的产品，需要高性能且昂贵的电池。
此外，现有系统通常作为包含所有三个组件的单元出售，这些组件不能与其他类似系统的组件互换。也就是说，不具有互换性的现有技术以成组的系统出售，其组件必须在产品的整个生命周期内在同一系统内使用。这降低了产品的可负担性，因为一个组件的故障需要对该系统的更换。其他限制包括当两个AR同时按下按钮时可能会取消信号。这种情况的结果是裁判根本没有收到信号并且两名助理可能都没有注意到。
因此，需要新的装置和系统来解决这些缺点，以及带来以前不可能的其他优点。
发明内容
由于裁判实际目睹其助理的标志的重要性，因此开发了一种手持电子装置的系统，以便助理可以简单地按下标志轴杆的手柄上的按钮并提醒裁判，裁判将通过例如经由固定在他们身上(通常是在他们的手臂上)的模块的感官振动或可听见的哔哔声来被通知。甚至更具体地，通过本发明，本裁判寻呼系统利用(BT)技术，一种用于多种数据形式的更可靠和稳健的无线协议，而不是低频无线电。例如，BT是一种数字无线通信系统，它依靠统一的定时系统在两个或多个装置之间发送和接收数字数据包。BT发射器和接收器使用超高频(UHF)无线电波在2.4～2.485GHz频段内传输。该频段称为工业、科学和医疗(ISM)频段，无需许可，但并非不受监管。正在传输的数据被分解成数字分组，这些分组以每个单独的BT系统定义的特定时间间隔发送或接收。大多数BT系统通过中央-外围架构操作，其中中央装置规定时间间隔，并可以在多个相连的外围装置之间发送和接收分组。与其他RF传输协议相比，本发明的BT通信的可靠性源于采用跳频扩频技术。这意味着正在传输的每个数据分组可能不一定以与前一个或下一个数据分组相同的频率传输。频率的“跳跃”允许每个装置遵循极其复杂的模式，从而实现更好的通信和更少的干扰。
为了比较，使用较旧技术并调谐到相同“频道”的两个晶体管收音机将能够进行通信。然而，与原始两个收音机分开的调谐到同一频道的任何其他收音机也将能够收听并可能中断该频道上的通信，并带有预期或非预期的噪音。对于本发明，BT可以通过以一种非常复杂的模式在不同频道之间“跳跃”来解决这个问题，这种模式仅由预期的装置达成一致并遵循，从而仅允许这些预期的装置接收和传输整个的、不间断的信号，该信号是完全完整的。更进一步，BT技术自其发明以来通过使用软件和硬件架构的不同组合进行了修订和更新。例如，BT 5由蓝牙技术联盟(SIG)于2016年6月发布，其包括一种利用更长数据分组长度的新软件架构。这种变化的结果特征包括更长距离、更强传输信号、更快通信速率和更低功耗的不同组合。此外，我的发明能够结合BT 4和BT 5的期望能力，以实现低成本、简单且按需提供的裁判寻呼系统，该系统可供所有范围的用户使用，而不仅仅是财务状况良好的或专业类型的用户。
在一些实施例中，本发明是具有通用和可互换组件的无线可定制裁判寻呼系统。该系统包括至少两个标志信号传递(signaling)组件。每个标志信号传递组件具有电子签名，以基于标志用户对该标志信号传递组件的输入发送唯一标志信号。中央接收组件从每个标志信号传递组件接收唯一标志信号，然后提醒中央用户接收到唯一标志信号。标志信号传递组件和中央接收组件各自具有无线电电路，从而标志信号传递组件基本上仅经由技术与中央接收组件通信。标志信号传递组件和中央接收组件各自具有配对模式和信号传递模式。在配对模式中，每个标志信号传递组件基于标志信号传递组件的电子签名与中央接收组件唯一配对。在信号传递模式中，只要标志信号传递组件与中央接收组件配对，每个标志信号传递组件基本上只和与标志信号传递组件配对的中央接收组件通信。
在本发明的其他实施例中，存在具有通用和可互换组件的无线可定制裁判寻呼系统。该系统包括至少两个标志信号传递组件。每个标志信号传递组件具有电子签名以基于标志用户对该标志信号传递组件的输入发送唯一标志信号，并且每个标志信号传递组件具有用于执法体育赛事的从标志信号传递组件的末端伸出的标志。理想情况下，虽然不是必需的，但用户使用同一只手来执法体育赛事和发送唯一标志信号。中央接收组件从每个标志信号传递组件接收唯一标志信号，然后提醒中央用户接收到唯一标志信号，并且每个标志信号传递组件具有与唯一标志信号结合激活的标志警报。标志信号传递组件和中央接收组件各自具有无线电电路，从而标志信号传递组件基本上仅经由技术与中央接收组件通信。中央接收组件基本上可以由以下电子子组件组成——与以下中的每一个通信的微处理器：模式按钮、振动(rumble)电机、指示灯、充电端口、电池、开/关开关和无线电电路。标志信号传递组件和中央接收组件各自具有配对模式和信号传递模式。在配对模式中，每个标志信号传递组件基于标志信号传递组件的电子签名与中央接收组件唯一配对。在信号传递模式中，只要标志信号传递组件与中央接收组件配对，每个标志信号传递组件基本上只和与标志信号传递组件配对的中央接收组件通信。
本文还描述了涉及组件的配置、如何在组件之间传送信号以及使组件的用户知道信号的方式的实施例。
其他实施例特定于子组件的配置和类型，或组件如何配对在一起，所有这些都有益于该系统的简单性和成本有效的构造。
附图说明
考虑以下结合附图对本发明的各种实施例的详细描述，可以更全面地理解本发明，其中：
图1是本发明的标志信号传递组件的前视图；
图2是图1的后视立体分解图。
图3是图1的端视图；
图4是本发明的中央接收组件的透视图；
图5是图4的前视图；
图6是图4的俯视图；
图7是图1所示的标志信号传递组件的标志电子子组件示意图；
图8是图4所示的中央接收组件的中央组件子组件示意图；
图9是图1和图4所示组件的配对模式的流程图；
图10是图1和图4所示组件的替代配对模式的流程图；以及
图11是图1和图4中所见组件配对后的信号传递模式的流程图。
附图示出了一些但不是所有的实施例。附图中描绘的元件是说明性的并且不一定按比例绘制，并且贯穿附图相同(或相似)的附图标记表示相同(或相似)的特征。
具体实施方式
根据本发明的至少一个实施例的实践，例如如图1-8所示，存在具有通用和可互换组件100和200的无线可定制裁判寻呼系统。该系统包括至少两个标志信号传递组件，如100。每个标志信号传递组件具有电子签名(在下文将解释)以基于标志用户(未具体示出)对该标志信号传递组件的输入(例如，用户按下信号按钮103)来发送唯一的标志信号。在物理结构和操作中，优选地但不是必需的，每个标志信号传递组件具有用于执法体育赛事的从标志信号传递组件的末端伸出的标志102。更进一步地，用户可以使用与发送唯一标志信号相同的手来执法体育赛事，例如通过按下按钮103。
中央接收组件200从每个标志信号传递组件接收唯一标志信号，然后提醒中央用户(未具体示出)接收到唯一标志信号。标志信号传递组件100和中央接收组件200分别具有无线电电路301、401，作为其电子子组件的一部分，从而标志信号传递组件经由技术与中央接收组件通信，并且优选地，基本上完全经由BT技术来这样做。
标志信号传递组件和中央接收组件各自具有配对模式和信号传递模式。在配对模式中，每个标志信号传递组件100基于标志信号传递组件的电子签名与中央接收组件200唯一地配对。在信号传递模式中，只要标志信号传递组件100与中央接收组件200配对，每个标志信号传递组件100基本上仅和与标志信号传递组件配对的中央接收组件200通信。
不限于理解理论，并且通常由于使用了如本文所教导的BT技术，本发明的特征使得本发明如此简单且迅速地确认体育场赛事中的情况的发生，以使得裁判们不需要将目光从比赛中移开。即，在中央接收组件和中央用户之间离散地向中央用户发出警报。例如，这可以通过作为对中央用户的振动警报的警报来实现，即，对他们的附接有组件200的手臂的警报。可替代地，它可以是来自组件200的低音量蜂鸣声，其水平只能由中央用户明显检测到。此外，可以将额外的触觉反馈并入系统中，使得每个标志信号传递组件包括与唯一标志信号结合激活的标志警报。例如，标志警报可以是对标志用户的标志振动警报，或者它可以是来自组件100的低音量蜂鸣声，其水平只能由标志用户明显检测到。
参考图1-3，具体地，根据示例性实施例，存在标志信号传递组件100。基本形式是长约6-8英寸、直径约1-2英寸的圆柱体形式的细长手柄101，设计为用于长时间舒适地手持。这是一个非限制性示例，因为可以使用具有腔体107以适当地容纳电子子组件并且连接到标志102的任何手柄形式。该组件100应该是防水的、可充电的并且长时间保持舒适。它包括信号按钮103和指示灯104，诸如LED。手柄101还包括开/关开关105和充电端口106，诸如USB。应当注意，这不应被视为限制性示例。可以添加或改变其他部件以完成作为本发明描述的基本功能。例如，本发明可以使用其他类型的充电。可以通过感应充电、无线充电、接触充电或通过任何其他合适的方式执行充电。应当注意的是，防水装置可以使用感应充电或无线充电。根据充电类型，可能会提供对接装置或充电线。
转到图4-6，具体地，根据示例性实施例，存在中央接收组件200。基本形式是一个长约4-6英寸、宽4-6英寸、深0.5-1.5英寸的小盒子。该组件也应该是可充电和防水的。模块200包括LED指示器204、模式按钮203和用于钩环的法兰202、用于将模块固定到裁判身上的VelcroTM型带子。位于中央接收组件模块外壳201内的是电子装置和电机，其功能是接收来自其他组件的蓝牙信号并提醒裁判。应当注意，这不应被视为限制性示例。可以添加或改变其他部件以完成本发明的基本功能。与标志信号传递组件一样，本发明可以使用其他类型的充电。可以通过感应充电、无线充电、接触充电或通过任何其他合适的方式执行充电。应当注意的是，防水装置可以使用感应充电或无线充电。根据充电类型，可能会提供对接装置或充电线。
本发明带来的额外好处是一种在使用时不需要大量培训的系统以及组件100和200，因为它们的配置和操作简单，这将提高准确性，从而提高现场体育赛事及其裁判的体育基础，以便在情况发生时可以适当地中断比赛并采取适当的行动，而不会有裁判的不当示范。系统200还能够在足球场的整个长度上(大约最大170米)与组件100通信，并且不用担心由于可能在组件100,200之间的视线路径中的球员而影响系统性能。除了如本文所讨论的BT技术的使用之外，为了获得期望的传输范围，使用BT天线并且优选地例如使用BT 4.1协议和长距离BT天线可能是有利的。如本领域普通技术人员结合本文实践本发明的特征的教导已知的，也可能有帮助的是使用其他BT协议，尤其是BT协议的混合，例如BT 4和BT 5协议。
本发明的其他优点是其子组件和程序以特定方式利用电磁能量的方式，该方式不会干扰其他人在现场体育赛事或其他系统中使用无线电和电磁波。因此，系统200非常能够在其他系统附近运行而不向非预期接收器发送传输。并且，系统200对会导致错误或阻塞信号的电磁噪声和干扰是极其有抵抗力的。此外，系统200可以提供一定水平的信号加密并更好地消除信号抵消的风险。为了实现这些特征，本发明使用BT技术，即BT 4和BT 5的组合，如本领域普通技术人员根据本文的教导将知道的。此外，如前所述，因为BT是一种数字技术，所以本发明可以采用写入到每个标志信号传递组件100的BT无线电电路(称为片上软件(SoC)架构)中的唯一代码。因此，由于每个标志信号传递组件的唯一电子签名，从而产生每个标志信号传递组件的唯一标志信号，每个BT无线电电路都被设计为允许中央接收组件识别多个标志信号传递组件并将其添加到整个系统中，而不会相互冲突。此外，例如，这可以确保在两个AR同时向裁判发送信号的情况下，信号不会被取消，并且该过程以电子方式进行适当处理。嵌入BT无线电电路的独特软件代码还为系统配备了加密级别，其对于现有手持电子装置原本无法通过模拟系统实现。因此，当唯一标志信号在标志信号传递组件和中央接收组件之间传送时可以被加密，以增加裁判寻呼系统的安全性和不妥协的性能。进一步与这种安全性和一致的性能相关而没有给出或接收干扰的是信号传递模式，因此中央接收组件基本上只识别与其配对的标志信号传递组件，只要这些标志信号传递组件与中央接收组件配对。
不言而喻，本发明也不同于现有技术，因为它不依赖于复杂且精心设计的模拟无线电传输协议。通过使用本文教导的BT技术，裁判寻呼系统提供了一种显着更经济的产品，其性能与现有技术一样好，并且在许多方面比现有技术更好。采用BT技术进行长距离信号传输需要更少的电子组件，这些组件比现有技术更小、更轻、更便宜。BT无线电传输主要是一种数字传输协议，因此不需要像模拟传输那样强烈的信号调节和电子功率。因此，本发明的每个标志信号传递组件优选地基本上由以下电子子组件组成——与以下中的每一个通信的微处理器300：信号按钮303、振动电机302、指示灯304(例如，LED)、充电端口306(例如，用于USB)、电池307、开/关开关305和无线电电路301。在类似方面，并且作为独立特征或与标志信号传递组件100的子组件特征组合，中央接收组件200优选地基本上由以下电子子组件组成——微处理器400与以下中的每一个通信：模式按钮403、振动电机402、指示灯404(例如，LED)、充电端口406(例如，USB)、电池407、开/关开关405和无线电电路401。甚至更优选地，裁判寻呼系统10的每个标志信号传递组件基本上由与中央接收组件相同类型的电子子组件组成。
参考图9-11，描绘了裁判寻呼系统的示例性操作。一旦组件100和200如本文所教导的那样组装，包括本领域普通技术人员已知的适当软件与教导相结合以实现本发明的期望特征，特别是电子签名以向每个信号传递组件100提供唯一标志信号，组件100通过“配对”被添加到期望组件200，从而形成裁判寻呼系统。如裁判和AR所期望的，系统可以具有2、3或更多个标志信号传递组件。有多种方式可以将组件100和200配对，并且对于本领域普通技术人员来说结合教导来实现本发明的期望特征是已知的。
具体参考图9，近场通信(NFC)技术用于对标志信号传递组件和中央接收组件进行配对。这可以使用以下步骤发生。每个标志信号传递组件在500开启。标志信号传递组件进入配对模式501。中央接收组件在505开启。中央接收组件进入配对模式并等待组件100与组件200配对。通过按下模式按钮203(图4)，中央接收组件进入配对模式，并通过指示灯204(图4)指示。在502，第一标志被放置在中央接收组件上。也就是说，当处于配对模式501时，每个组件100被物理地放置在中央接收组件上，并且在502通过NFC技术，该特定组件的唯一识别号码被发送到中央接收组件。在507，中央接收组件识别第一标志。中央接收组件200被编程以将该唯一ID或电子签名添加到已接受装置的列表以形成裁判寻呼系统。在506，第一标志被添加到中央接收组件。第一标志信号传递组件在503被配对。第一标志在504进入正常功能模式。可以根据需要对附加组件100重复该过程。然后，中央接收组件上的模式按钮被按下，指示在508已添加了所有预期组件100。中央接收组件在509进入正常功能模式。该配对的确切过程可根据所采用的BT技术而变化，如结合教导来实现本发明的期望特征，对于本领域普通技术人员来说将是已知的。
一旦在504、509处再次进入信号传递模式，中央接收组件只接受来自“配对”装置列表中的装置的BT信号并拒绝所有其他信号。需要注意的是，NFC不能取代系统中的BT技术。本发明的组件的通信范围、速度和强度远远超出了NFC能力的范围。本发明仅配对过程利用NFC技术。一旦组件配对后，它们将使用BT技术进行通信。
NFC在大约4cm的无线连接范围内起作用。然而，在NFC中从一个装置发送到另一个装置的预期数据是短数据包，与BT技术相比，传输速度相对较慢。在大多数应用中，通过NFC发送的数据往往足够小，因此传输速度不会成为问题。数字串、字母和其他小数据包几乎可以通过NFC即时发送。伴随着这种强度，用户对通过NFC的两个装置之间的连接感到确信，因为在4厘米的短距离内，两个装置可以在短时间内直接进行物理接触，数据要么可以按预期传输，要么不传输(在这种情况下，用户会立即意识到另一个问题)。NFC几乎不包含任何软件，并且可以通过一台或两台装置提供的少量能量操作。
参考图10，可以使用本发明的组件与BT技术“配对”的动作，尽管通常这比NFC配对更不优选。这可以使用以下步骤发生。标志信号传递组件在600开启。组件100在601进入配对模式。中央接收组件在605开启。中央接收组件在606进入配对模式并等待组件配对。在该实施例中，中央接收组件200以这样的方式被编程，使得它可以在606被设置为配对模式并且由指示灯204(图4)指示。在602，组件100被放置在中央接收组件附近。被(用户)认为是系统的一部分的组件100也在601被设置为配对模式并且被放置在中央接收组件附近。在607，中央接收组件识别标志信号传递组件。中央接收组件然后“找到”预期组件100并将它们的唯一ID(又名电子签名)添加到“已连接”装置的列表。组件100被添加到系统中。标志信号传递组件在603配对。组件100在604进入信号传递模式。中央接收组件上的模式按钮203(图4)被按下，指示在608已添加所有预期组件100。中央接收组件在609进入信号传递模式。一旦在603处连接了所有预期组件100，中央接收组件将仅从所述组件接收BT信号并且将忽略来自任何其他源的信号。将配对过程留给BT技术将只需要这一种形式的无线通信，但还有其他缺点。但是，这可以减少组装此类系统所需的子组件，因为配对过程的编程和系统的实际性能将包含在同一个SoC中。除了部件，它还可以减少编程和组装系统所需的工程。使用相同的无线通信协议将提供一种制造流动性，而当BT技术和NFC都用于同一裁判寻呼系统时，两种不同的技术不会提供这种流动性。
为了更加清楚，图11作为当配对系统内的所有组件都处于信号传递模式时操作系统的步骤的参考。当任何助理裁判在703处按下信号按钮(按钮103，参见图1)时，手柄101(图1)内的振动电机302(图7)被激活，向用户提供触觉反馈。该事件还在700触发由中央接收组件在704接收的BT信号的传输。这会激活中央接收组件内的振动电机407(图8)，从而提醒执行裁判。相反，当信号按钮103在701、702没有被按下时，则没有信号或电机被激活。
本申请中引用的每一份文件，包括任何交叉引用或相关的专利或申请，除非明确排除或以其他方式限制，否则通过引用将其整体并入本申请。任何文件的引用并非承认其是关于本申请中公开的任何实施例的现有技术，或者其单独或与任何其他参考或参考文献的任何组合教导、建议或公开任何此类实施例。此外，如果本申请中术语的任何含义或定义与通过引用并入的文件中相同术语的任何含义或定义相冲突，则以本申请中赋予该术语的含义或定义为准。
本发明包括所公开的描述、示例、实施例和附图；但不限于这样的描述、示例、实施例或附图。如上所述，读者应该假设一个公开的实施例的特征也可以应用于所有其他公开的实施例，除非明确指出相反。除非明确指出相反，否则本申请中阐述的数值参数是近似值，其可根据本领域普通技术人员使用本申请中公开的教导在不进行过度实验的情况下寻求获得的期望特性而变化。修改和其他实施例对于包装领域的普通技术人员将是显而易见的，并且所有这些修改和其他实施例旨在并且被认为在本发明的范围内。