一种重量测量鞋垫、鞋、系统以及重量测量方法
技术领域
本发明涉及体重采集计数领域，特别是涉及一种重量测量鞋垫、鞋、系统以及重量测量方法。
背景技术
随着社会进步，人们的生活质量也渐渐提高，越来越多的人开始关注自己的身体状态，希望获取更多关于自身的状态数据来评估自己的健康程度。对于医务人员来说，获取病人详细的体征数据可以帮助准确地诊断和治疗疾病。通常体重作为一个重要体征数据，体重的横向和纵向比较更能发现和说明健康和疾病问题，因此，如何准确、便捷地对体重进行测量尤其重要。
随着传感器技术越来越成熟，元器件体积越来越小，使得传感器更方便的集成到贴身穿戴的物件上成为可能，现有产品中出现了用于检测体征信息的可穿戴设备，如可测量体重的智能鞋垫或智能鞋，但是它们在测量体重时如公开号为CN203073057U和CN203011510U的中国专利中在测量人体重量时并未考虑人体当前的运动状态，而人体运动和静止时脚部对鞋的压力差异很大，因此不能准确测量出人体体重。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种重量测量鞋垫、鞋、系统以及重量测量方法。
为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种重量测量鞋垫，包括鞋垫本体、分布于所述鞋垫本体内部全部或部分区域的多个压力传感器、用于感测运动状态的运动传感器以及处理模块；所述处理模块接收并根据运动传感器的输出信号判断穿戴者是否静止，若穿戴者静止，则采集压力传感器输出的压力数据并根据所述压力数据获取体重信息。
上述技术方案的有益效果为：该鞋垫能够在穿戴者静止的状态下测量体重信息，并且通过多个压力传感器分布式测量，提高了体重测量的准确性和测量精度的稳定性，同时通过鞋垫的形式来测量体重，提高了体重测量的便捷性。
在本发明的一种优选实施方式中，所述压力传感器阵列分布于整个鞋垫本体内部。
上述技术方案的有益效果为：通过阵列式测量，大大提高了数据量，使测量精度大大提升，通过对阵列中每个传感器数值的分析还可以进一步得出人体的足底受力情况以及通过分析穴位了解人体的健康状况。
在本发明的一种优选实施方式中，所述处理模块包括A/D模块和处理单元，所述A/D模块的输入端分别与压力传感器的输出端连接，A/D模块的输出端与处理单元的压力输入端连接。
上述技术方案的有益效果为：采用专门的A/D模块来采集压力信号，而非单片机等自带的，有利于选择高精度的A/D模块来提高体重测量的精度。
在本发明的一种优选实施方式中，还包括提示单元，所述提示单元的输入端与处理模块的提示信号输出端连接。
上述技术方案的有益效果为：便于提示用户当前体重、测量时姿态是否正确等，提高人机交互体验。
在本发明的一种优选实施方式中，还包括第一无线通信模块，所述第一无线通信模块的输入端与处理模块的体重信息输出端连接，第一无线通信模块与外部通信设备无线连接。
上述技术方案的有益效果为：便于用户通过手机、电脑等通信设备及时了解用户体重信息。
在本发明的一种优选实施方式中，还包括第二无线通信模块，所述第二无线通信模块的输入端与处理模块的第一信息输出端连接，第二无线通信模块与其他重量测量鞋垫的第二无线通信模块无线连接。
上述技术方案的有益效果为：便于重量测量鞋垫之间的压力信号、运动状态等信息交互，以便基于这些信息联合判断用户是否静止，以及站立姿态是否正确等，进而提高体重测量的准确性。
为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种重量测量鞋，包括本发明所述的重量测量鞋垫。
上述技术方案的有益效果为：具有本发明所述的重量测量鞋垫的有益效果。
为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种重量测量鞋，包括鞋体，所述鞋体内设置有鞋垫，以及阵列分布于全部或部分所述鞋垫底部的多个压力传感器；所述重量测量鞋还包括用于感测运动状态的运动传感器以及处理模块；所述处理模块接收并根据运动传感器的输出信号判断穿戴者是否静止，若穿戴者静止，采集压力传感器输出的压力数据并根据所述压力数据获取体重信息。
上述技术方案的有益效果为：该重量测量鞋能够在穿戴者静止的状态下测量体重信息，并且通过多个压力传感器分布式测量，提高了体重测量的准确性和测量精度的稳定性，同时通过鞋垫的形式来测量体重，提高了体重测量的便捷性。
为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第四个方面，本发明提供了一种重量测量鞋，包括鞋体、阵列分布于全部或部分所述鞋体底部的多个压力传感器、以及用于感测运动状态的运动传感器以及处理模块；所述处理模块接收并根据运动传感器的输出信号判断穿戴者是否静止，若穿戴者静止，采集压力传感器输出的压力数据并根据所述压力数据获取体重信息。
上述技术方案的有益效果为：该重量测量鞋能够在穿戴者静止的状态下测量体重信息，并且通过多个压力传感器分布式测量，提高了体重测量的准确性和测量精度的稳定性，同时通过鞋的形式来测量体重，提高了体重测量的便捷性。
为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第五个方面，本发明提供了一种重量测量系统，包括穿戴于人体一只或两只脚部的如本发明所述的重量测量鞋，以及与重量测量鞋的第一无线通信模块无线通信的通信设备。
上述技术方案的有益效果为：该测量系统除具有本发明所述的重量测量鞋的有益效果外，还具有通过通信设备能够快速便捷获得用户体重信息的有益效果。
在本发明的一种优选实施方式中，当人体两只脚部分别穿戴有本发明所述的重量测量鞋时，两只重量测量鞋的第二无线通信模块之间无线通信。
上述技术方案的有益效果为：便于两只重量测量鞋之间交互压力信号、运动状态等信息，以便基于这些信息联合判断用户是否静止，以及站立姿态是否正确等，进而提高体重测量的准确性。
为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第六个方面，本发明提供了一种基于本发明所述重量测量鞋的重量测量方法，包括：
步骤S1，依次对重量测量鞋内的压力传感器进行编号；构建与重量值一一关联的多个标准数组，每一个标准数组中包括所有压力传感器的对应数值；
步骤S2，采集运动传感器的输出信号；
步骤S3，根据运动传感器的输出信号判断穿戴者是否静止：
若穿戴者为静止状态，采集重量测量鞋内压力传感器输出的压力信号，按照压力传感器的编号顺序将压力信号值构建为数组X，若所有压力信号均位于第一阈值范围内，进入步骤S4，若不是所有压力信号均位于第一阈值范围内，返回步骤S2；
若穿戴者不为静止状态，返回步骤S2；
步骤S4，分别计算数组X与不同标准数组的相关系数；
步骤S5,将参与计算数值最大的相关系数的标准数组所关联的重量值作为体重信息。
上述技术方案的有益效果为：该方法在判断穿戴者静止后才采集压力信号以及后续的数据处理，确保体重测量的准确性，减少处理模块的运算量，节省了电量；进一步地，在确定用户静止后对压力信号值进行了筛选，排除了用户虽静止但脚部未平放，或者处于坐姿、或者用户单脚独立等不利于准确测量体重的情况，以确保能准确测量出体重信息；在体重估计中，通过互相关算法，将参与计算数值最大的相关系数的标准数组所关联的重量值作为体重信息，避免了直接采用压力信号值与重力转换获得体重信息时出现的压力传感器在使用中老化、迟滞、漂移等系统误差对测量结果的影响，提高了体重测量的准确性，提高了测量精度的稳定性。
在本发明的一种优选实施方式中，所述标准数组建立的过程为：
步骤a，在重量测量鞋内放置大小匹配的假肢，将重量测量鞋平放静止；
步骤b，在假肢的上端放置重量块，将假肢和重量块重量之和的两倍记为第一重量值，要求第一重量值在预设的重量测量量程内，逐步递增重量块的重量，使得第一重量值从可测量的最小重量值开始逐步递增至可测量的最大重量值；
记录每次放置重量块后重量测量鞋内各压力传感器输出的压力信号值和第一重量值，按照压力传感器的编号顺序构建标准数组，并将构建的标准数组与第一重量值关联。
上述技术方案的有益效果为：通过假肢能够尽可能准确的模拟实际使用过程中各压力传感器的受力情况，增加重量测量的准确性；且通过单只重量测量鞋就能实现体重测量，这样可以不在另一只鞋设置重量测量部件，节省成本。
在本发明的一种优选实施方式中，设重量测量鞋内有n个压力传感器，利用当前n个压力传感器输出的压力信号值构建数组X，X＝{x1，x2，...,xi，...,xn}，xi表示当前第i个压力传感器的压力信号值；
构建了m个标准数组，第j个标准数组为：Yj＝{y1，y2，...,yi，...,yn}，yi表示在第j个标准数组中第i个压力传感器的压力信号值；1≤i≤n；1≤j≤m；
数组X与第j个标准数组Yj的相关系数pj为：
其中，
上述技术方案的有益效果为：公开了快速计算相关系数的公式。
在本发明的一种优选实施方式中，在所述步骤S3中，还包括当判断所有压力信号均位于第一阈值范围内时，还需执行以下步骤：
接收另一只重量测量鞋内的所有压力传感器输出的压力信号，并按照编号顺序构建数组X',判断|X'-X|是否小于等于差值阈值，若|X'-X|小于等于差值阈值，则进入步骤S4，若|X'-X|大于差值阈值，进行报警提示，返回步骤S2。
上述技术方案的有益效果为：通过判断两只重量测量鞋内压力传感器输出压力信号构建的数组的差值大小来判断人体站立重心是否位于两脚之间的中心位置，当两者差值过大认为重心不在两脚之间的中心位置时，通过提示用户改正，提高人机交互体验，当两者差值在允许范围内认为重心在两脚之间的中心位置时，才进行后续体重获取处理步骤，进一步地提高了体重测试的准确性。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式中重量测量鞋垫的结构示意图；
图2是本发明一具体实施方式中重量测量系统框图；
图3是本发明一具体实施方式中重量测量方法流程示意图；
图4是本发明一具体实施方式中重量测量方法一种应用场景示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明公开了一种重量测量鞋垫，在一种优选实施方式中，如图1所示，包括鞋垫本体、分布于鞋垫本体内部全部或部分区域的多个压力传感器1、用于感测运动状态的运动传感器以及处理模块；处理模块接收并根据运动传感器的输出信号判断穿戴者是否静止，若穿戴者静止，则采集压力传感器1输出的压力数据并根据压力数据获取体重信息。
在本实施方式中，鞋垫本体的形状优选但不限于脚形，也可为小于脚面宽度的方形、椭圆形，或者如图1所示的多边形。优选的，压力传感器1可均匀分布于鞋垫本体上，可分布于整个鞋垫本体，也可分布于分鞋垫本体的前部、中部、后部等，如当鞋垫本体为脚形时可阵列分布于整个鞋垫本体内；压力传感器1优选但不限于为应变片。
在本实施方式中，运动传感器优选但不限于为陀螺仪，或者三轴加速度传感器，或者为陀螺仪和三轴加速度传感器两者的结合。优选的，在处理模块中预存有运动阈值区间，若运动传感器输出的信号位于运动阈值区间内，则认为穿戴者是静止的，若运动传感器输出的信号位于运动阈值区间之外，则认为穿戴者是运动的，非静止的。
在本实施方式中，运动传感器和处理模块均可安装在上述重量测量鞋垫内部任意位置；优选的，在重量测量鞋垫内开设有运动传感器安装腔和处理模块安装腔；进一步优选的，在安装运动传感器和处理模块后，对运动传感器安装腔和处理模块安装腔进行防脚汗处理，如在与脚部接触的表面设置塑料隔水层。
在本实施方式中，处理模块优选但不限于带A/D模块的单片机、ARM等微处理器。
在一种优选实施方式中，如图1所示，压力传感器1阵列分布于整个鞋垫本体内部。
在本实施方式中，分布阵列优选为长方形阵列以匹配脚部形状，如图1所示，为4行2列阵列。
在一种优选实施方式中，如图2所示，处理模块包括A/D模块和处理单元，A/D模块的输入端分别与压力传感器1的输出端连接，A/D模块的输出端与处理单元的压力输入端连接。
在本实施方式中，A/D模块可选用现有的多通道或者单通道模数转换芯片，单通道时以轮询的方式逐个采集所有压力传感器1的输出信号。处理器可选择低成本的单片机，如51单片机等。
在一种优选实施方式中，如图2所示，还包括提示单元，提示单元的输入端与处理模块的提示信号输出端连接。
在本实施方式中，提示单元优选但不限于为喇叭和/或振动器，用于进行体重信息、用户误操作等提示。
在一种优选实施方式中，如图2所示，还包括第一无线通信模块，第一无线通信模块的输入端与处理模块的体重信息输出端连接，第一无线通信模块与外部通信设备无线连接。
在本实施方式中，第一无线通信模块与处理模块可通过片间串行接口或并行接口连接通信，处理模块通过第一无线通信模块可向外发送体重等信息，也可接收外部通信设备的指令。第一无线通信模块优选但不限于为蓝牙、4G、WIFI等无线通信模块。
在一种优选实施方式中，还包括第二无线通信模块，第二无线通信模块的输入端与处理模块的第一信息输出端连接，第二无线通信模块与其他重量测量鞋垫的第二无线通信模块无线连接。
在本实施方式中，第二无线通信模块优选但不限于为蓝牙、4G、WIFI等无线通信模块。第二无线通信模块与处理模块可通过片间串行接口或并行接口连接通信。处理模块通过第二无线通信模块可与其他重量测量鞋(尤其是穿戴者另一只脚上的重量测量鞋)的处理模块交互测得的体重信息、运动传感器输出信号、压力传感器输出信号等，便于更准确的评估穿戴者姿态，进而准确测得穿戴者的体重信息。
本发明还公开了一种重量测量鞋，在一种优选实施方式中，该重量测量鞋包括上述重量测量鞋垫。
在本实施方式中，可将重量测量鞋垫放在任意鞋子内，不影响用户穿戴习惯和风格，用户可在穿戴任意鞋子时均能进行体重测试，不限于某一双鞋，提高了用户体验。
本发明还公开了一种重量测量鞋，在一种优选实施方式中，包括鞋体，鞋体内设置有鞋垫，以及阵列分布于全部或部分鞋垫底部的多个压力传感器1；重量测量鞋还包括用于感测运动状态的运动传感器以及处理模块；处理模块接收并根据运动传感器的输出信号判断穿戴者是否静止，若穿戴者静止，采集压力传感器1输出的压力数据并根据压力数据获取体重信息。
在本实施方式中，运动传感器和处理模块可设置于鞋垫上，也可设置于鞋体上。
本发明还公开了一种重量测量鞋，在一种优选实施方式中，包括鞋体、阵列分布于全部或部分鞋体底部的多个压力传感器1、以及用于感测运动状态的运动传感器以及处理模块；处理模块接收并根据运动传感器的输出信号判断穿戴者是否静止，若穿戴者静止，采集压力传感器1输出的压力数据并根据压力数据获取体重信息。
在本实施方式中，运动传感器和处理模块可设置于鞋体底部，也可设置于鞋体其他部分上。优选的，在鞋体底部靠近脚部皮肤的表层下设置压力传感器1，以便提高脚部压力检测的灵敏性。
在一种优选实施方式中，如图2所示，还包括第一无线通信模块，第一无线通信模块的输入端与处理模块的体重信息输出端连接，第一无线通信模块与外部通信设备无线连接；和/或还包括第二无线通信模块，第二无线通信模块的输入端与处理模块的第一信息输出端连接，第二无线通信模块与其它重量测量鞋的第二无线通信模块无线连接；和/或还包括提示单元，提示单元的输入端与处理模块的提示信号输出端连接。
在本实施方式中，提示单元优选但不限于为喇叭、显示器、指示灯、振动器四者中的部分或全部，用于进行体重信息、用户误操作等提示，优选的，其可设置在鞋体的外表面。
本发明还公开了一种重量测量系统，在一种优选实施方式中，如图2所示，包括穿戴于人体一只或两只脚部的上述重量测量鞋，以及与重量测量鞋的第一无线通信模块无线通信的通信设备。
在本实施方式中，优选的，使重量测量鞋与普通鞋的外形一致，进一步优选的，穿戴者可仅穿戴一只重量测量鞋，以降低成本。优选的，通信设备可为智能手机。
在一种优选实施方式中，当人体两只脚部分别穿戴有上述重量测量鞋时，两只重量测量鞋的第二无线通信模块之间无线通信。
在本实施方式中，两只重量测量鞋之间可交互压力传感器信号、运动传感器信号等，便于提高体重测量准确性，避免穿戴者重心偏移时，单只脚穿戴有上述重量测量鞋进行体重测量时带来的测量误差。
本发明还公开了一种基于上述重量测量鞋的重量测量方法，在一种优选实施方式中，如图3所示，包括：
步骤S1，依次对重量测量鞋内的压力传感器1进行编号，设重量测量鞋内有n个压力传感器1，则压力传感器1的编号依次为1，2，……,n；构建与重量值一一关联的多个标准数组，每一个标准数组中包括所有压力传感器1的对应数值,即每个标准数组中均包含n个元素，第1个元素对应第1个压力传感器1的标准压力信号值，第2个元素对应第2个压力传感器1的标准压力信号值，……,第n个元素对应第n个压力传感器1的标准压力信号值；
步骤S2，采集运动传感器的输出信号；优选的，由处理模块直接采集运动传感器的输出信号；
步骤S3，根据运动传感器的输出信号判断穿戴者是否静止：
若穿戴者为静止状态，采集重量测量鞋内压力传感器1输出的压力信号，按照压力传感器1的编号顺序将压力信号值构建为数组X，若所有压力信号均位于第一阈值范围内，进入步骤S4，若不是所有压力信号均位于第一阈值范围内，返回步骤S2；
若穿戴者不为静止状态，返回步骤S2；
利用当前n个压力传感器1输出的压力信号值构建数组X，X＝{x1，x2，...,xi，...,xn}，xi表示当前第i个压力传感器1的压力信号值；
步骤S4，分别计算数组X与不同标准数组的相关系数；
设构建了m个标准数组，第j个标准数组为：Yj＝{y1，y2，...,yi，...,yn}，yi表示在第j个标准数组中第i个压力传感器1的压力信号值；1≤i≤n；1≤j≤m；
数组X与第j个标准数组Yj的相关系数pj为：
其中，
步骤S5,将参与计算数值最大的相关系数的标准数组所关联的重量值作为体重信息。
在本实施方式中，优选的，在步骤S2中，处理模块采集当前获得的运动传感器的输出信号，并计算其与上次采集到的运动传感器输出信号的差值，预设运动阈值范围，若该差值位于运动阈值范围内，认为穿戴者静止，若该差值位于运动阈值范围之外，认为穿戴者运动；若运动传感器为陀螺仪，其输出信号为3个角度值，可将当前的每个角度值与上一次的角度值进行差值，再将三个差值的标准差与运动阈值范围比较。
在本实施方式中，进一步优选的，通过第二无线通信模块，处理模块获取穿戴者另一只脚上的重量测量鞋发出的运动信号，并根据该运动信号判断另一只脚是否静止，或者处理模块获取另一只脚上的重量测量鞋传递的静止判断结果，当且仅当两只脚上的重量测量鞋均判断为穿戴者静止时，才进入后续采集压力传感器1的输出信号的步骤，这样能提高对穿戴者静止状态判断的准确性，进而提高体重测量准确性。
在本实施方式中，在步骤S3中，判断所有压力信号是否均位于第一阈值范围内，用以排除用户单脚站立、坐姿等脚部静止但不受力的情况，以避免给测量带来误差，第一阈值范围可根据鞋子的测量量程预设，如40码的鞋子的体重测量量程为40kg到100kg时，第一阈值范围可为鞋子受力为20kg时各压力传感器1输出信号中的最小值到鞋子受力为50kg时各压力传感器1输出信号中的最大值之间；每个尺码的鞋子预设不同的第一阈值范围，如40码鞋子的第一阈值范围中的最大值大于35码鞋子的第一阈值范围中的最大值，40码鞋子的第一阈值范围中的最小值大于35码鞋子的第一阈值范围中的最小值。
在本实施方式中，优选的，还包括对数组X进行数值分析判断足底受力是否正常的步骤，用于评估人体健康状态，该步骤优选但不限于包括如下执行过程：计算数组X与参与计算数值最大的相关系数的标准数组的差，获得差值数组，计算差值数组的标准差，计算参与计算数值最大的相关系数的标准数组的平均值，若标准差与平均值的比值大于比例阈值，认为足底受力异常，比例阈值的取值范围优选但不限于为1％-10％。
在一种优选实施方式中，标准数组建立的过程为：
步骤a，在重量测量鞋内放置大小匹配的假肢，将重量测量鞋平放静止；
步骤b，在假肢的上端放置重量块，将假肢和重量块重量之和的两倍记为第一重量值，要求第一重量值在预设的重量测量量程内，逐步递增重量块的重量，使得第一重量值从可测量的最小重量值开始逐步递增至可测量的最大重量值；
记录每次放置重量块后重量测量鞋内各压力传感器1输出的压力信号值和第一重量值，按照压力传感器1的编号顺序构建标准数组，并将构建的标准数组与第一重量值关联。
在本实施方式中，在步骤b中，优选的，重量块的重量递增步进量的取值范围为0.1kg到1kg。设40码鞋子的体重测量量程为40kg到100kg，在鞋上如图1所示阵列布设8个压力传感器1，设重量块的步进量为1kg，记录每一个重量步进值所对应的应变片的值，最后采集了8*61个数组的数据，即具有61个标准数组。优选的，每个尺码的鞋子均按照步骤a和步骤b建立标准数组，并存储于该尺码鞋子的处理模块中，以便提高体重测量的准确性。
在本实施方式的一种应用场景中，重量测量方法的流程示意图如图4所示，开始后，进行初始化，若还处于出厂前标准数组建立阶段，可选择学习模式，若出厂用户使用中可选择测量模式，学习模式主要完成标准数据库的建议，测量模式选择后，执行步骤S1到S5，完成体重测量。
在一种优选实施方式中，在步骤S3中，还包括当判断所有压力信号均位于第一阈值范围内时，还需执行以下步骤：
接收另一只重量测量鞋内的所有压力传感器1输出的压力信号，并按照编号顺序构建数组X',判断|X'-X|是否小于等于差值阈值，若|X'-X|小于等于差值阈值，则进入步骤S4，若|X'-X|大于差值阈值，进行报警提示，返回步骤S2。
在本实施方式中，另一只重量测量鞋为穿戴者另一只脚上的重量测量鞋。差值阈值可通过实验估计预设，也可为当前所有压力传感器1输出的压力信号中最大值的0.1％到10％。优选的，|X'-X|为两个数组的标准差，或者为取X'-X这个差值数组中绝对值最大的元素值。
在本实施方式中，报警提示优选但不限于为语音提示、震动提示或指示灯提示，可用于提示用户摆好站姿，重心不要左右偏移。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
