一種復合定位的運動實時監控終端的制作方法
【專利摘要】一種復合定位的運動實時監控終端，實現在室內、室外不同環境下體育運動時，實時采集并記錄運動員位置、加速度、角速度、方向、速度等信息,并通過無線將采集數據實時發射出去，從而方便教練員對運動員訓練或比賽信息進行分析，制定針對性訓練計劃，提高運動訓練效果。設備包括主處理模塊、存儲模塊、電源管理模塊、USB接口模塊、LTE模塊、GPS/北斗定位模塊、9軸傳感器定位模塊、藍牙定位/通信模塊和無線定位模塊。本實用新型優點：采用傳感器技術、無線傳輸技術、復合定位技術、時差定位技術等，能夠對運動員的運動訓練過程中的加速度、角速度、方向、速度、位置等信息進行實時監測，能夠適應各種環境下設備的定位、追蹤。
【專利說明】
一種復合定位的運動實時監控終端
技術領域
[0001]本實用新型屬于體育運動監控應用領域，具體是涉及一種復合定位的運動實時監控終端。
【背景技術】
[0002]在體育運動項目中，因各地位置差異及比賽或訓練原因，運動場地、運動距離存在不確定性，而體育運動往往具有高強度、大負荷的特點，要求運動員在比賽過程中，通過發揮個人或集體整體技戰術能力和水平，達到戰勝對手的目的。因此，如何通過科學的系統化訓練提尚整體技術能力，是提尚體育運動整體技戰術能力和運動員專項能力的關鍵。對于如何量化體育運動運動強度和負荷這個核心訓練問題，目前沒有有效合理的解決方法。
[0003]國際上，通過不同的專項設備對運動員的訓練進行量化和分析成為一種必然趨勢。在國內，由于早期國家在體育產業投入不足，廣泛的體育訓練往往靠教練員一雙眼睛一支筆進行分析判斷，無法準確判斷運動員當前實際狀態，不利于運動員能力提升和運動訓練效果評價;伴隨著體育產業的發展得到國家各個層面的高度重視，以及科學技術的快速發展，國內高技術體育設備的研發處于加速追趕狀態，特別是對運動員訓練信息采集、記錄及分析逐漸受到重視。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是通過研制一種復合定位的運動實時監控終端，實現在室內、室外不同環境下體育運動時，實時采集并記錄運動員位置、加速度、角速度、方向、速度等信息，并通過無線將采集數據實時發射出去，從而方便教練員對運動員訓練或比賽信息進行分析，制定針對性訓練計劃，提高運動訓練效果。
[0005]為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0006]—種復合定位的運動實時監控終端，它包括主處理模塊、存儲模塊、電源管理模塊、USB接口模塊、LTE模塊、GPS/北斗定位模塊、9軸傳感器定位模塊、藍牙定位/通信模塊和無線定位模塊;其中存儲模塊、電源管理模塊、USB接口模塊、LTE模塊、GPS/北斗定位模塊、9軸傳感器定位模塊、藍牙定位/通信模塊和無線定位模塊與主處理模塊相連接;藍牙定位/通信模塊、無線定位模塊與外部定位裝置相連接;USB接口模塊，在設備存儲數據導出或充電時，與多功能智能底座相連接;LTE模塊、藍牙定位/通信模塊通過無線方式與外部分析終端相連接；
[0007]所述的GPS/北斗定位模塊，用于獲取運動員的實時經度、瑋度和速度信息，同時獲取GPS/北斗時鐘信息，并傳輸至主處理模塊；
[0008]所述藍牙定位/通信模塊，用于室內或室外球場的設備定位；同時用于外部設備建立數據通信連接，并進行數據傳輸；
[0009]所述9軸傳感器定位模塊，用于采集運動員的加速度信息、角速度信息、方向信息并傳輸至主處理模塊；
[0010]所述無線定位模塊，用于向外部定位裝置發送實時定位脈沖信號；
[0011]所述主處理模塊，用于接收GPS/北斗定位模塊、藍牙模塊、9軸傳感器定位模塊、無線定位模塊發送的信號并進行處理，經處理后數據寫入存儲模塊，同時通過無線通信模塊或LTE模塊將采集到的信息發送至外部分析終端；
[0012]所述存儲模塊，用于存儲運動員運動過程中的采集原始數據和設備參數設置信息;
[0013]所述USB接口模塊，用于存儲數據導出及設備電源充電接口；
[0014]所述電源管理模塊，用于設備內部各模塊電源供電管理、電池充電；
[0015]所述LTE模塊，在長距離工作模式下，用于接收主處理模塊發送數據并傳輸至外部分析終端。
[0016]所述復合定位的運動實時監控終端，是一種便攜式穿戴設備，能夠通過臂帶或背帶固定在人體某個部位。
[0017]所述LTE模塊、GPS/北斗定位模塊、藍牙定位/通信模塊、無線定位模塊的天線均為內置天線;所述藍牙定位/通信模塊天線采用PCB布線，所述無線定位模塊采用陶瓷天線。
[0018]所述電源管理模塊，包含電池、電池充放電管理;其中電池用于設備各模塊供電，電池充放電管理用于設備電源放電控制和管理。
[0019]所述9軸傳感器定位模塊，采用三軸加速度傳感器、三軸陀螺儀、三軸磁感應傳感器;所述三軸加速度傳感器用于采集運動員加速度信息；所述三軸陀螺儀用于采集運動員角速度信息;所述磁感應傳感器用于采集運動員運動方向信息。
[0020]采用上述技術方案的本實用新型，它具有以下優點:
[0021](I)本實用新型采用傳感器技術、無線傳輸技術、復合定位技術、時差定位技術等，能夠對運動員的運動訓練過程中的加速度、角速度、方向、速度、位置等信息進行實時監測。
[0022](2)本實用新型采用復合定位技術，能夠適應各種環境下設備的定位、追蹤。
[0023](3)本實用新型采用穿戴設備，能夠通過臂帶或背帶固定在人體某個部位。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型的系統結構圖。
[0025]圖2為本實用新型的內部結構圖。
[0026]圖3為本實用新型的數據導出流程圖。
【具體實施方式】
[0027]以下結合附圖，對本實用新型的【具體實施方式】做進一步的詳細說明。但是本實用新型并不僅僅限于這些實施例。
[0028]除非上下文明確要求，否則整個說明書和權利要求書中的“包括”“包含”等類似詞語應當解釋為包含的含義，而不是排他或窮舉的含義；也就是說，是“包括但不限于”的含義。
[0029]在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0030]如圖1、圖2所示，一種復合定位的運動實時監控終端，它包括主處理模塊、存儲模塊、電源管理模塊、USB接口模塊、LTE模塊、GPS/北斗定位模塊、9軸傳感器定位模塊、藍牙定位/通信模塊和無線定位模塊;其中存儲模塊、電源管理模塊、USB接口模塊、LTE模塊、GPS/北斗定位模塊、9軸傳感器定位模塊、藍牙定位/通信模塊和無線定位模塊與主處理模塊相連接;藍牙定位/通信模塊、無線定位模塊與外部定位裝置相連接;USB接口模塊，在設備存儲數據導出或充電時，與多功能智能底座相連接;LTE模塊通過無線方式與外部分析終端相連接；
[0031]以GPS/北斗定位模塊獲取時間為基準，由9軸傳感器定位模塊采集運動員的加速度信息、角速度信息、方向信息并傳輸至主處理模塊；由無線定位模塊、藍牙定位/通信模塊獲取設備位置信息并傳輸至主處理模塊；經主處理模塊綜合處理后獲得設備準確位置信息，各種采集信息加上時間戳后寫入存儲模塊，同時通過藍牙定位/通信模塊或LTE模塊將采集到的信息發送至外部分析終端；
[0032]所述GPS/北斗定位模塊，用于獲取運動員的實時經度、瑋度和速度信息，同時獲取GPS/北斗時鐘信息，并傳輸至主處理模塊；
[0033]所述存儲模塊，用于存儲運動員運動過程中的采集原始數據和設備參數設置信息;
[0034]所述USB接口模塊，用于存儲數據導出及設備電源充電；
[0035]所述電源管理模塊，用于設備內部各模塊電源供電管理、電池充電；
[0036]所述LTE模塊，在長距離工作模式下，用于接收主處理模塊發送數據，并傳輸至外部分析終端。
[0037]所述復合定位的運動實時監控終端，是一種便攜式穿戴設備，能夠通過臂帶或背帶固定在人體某個部位。
[0038]所述LTE模塊、GPS/北斗定位模塊、藍牙定位/通信模塊、無線定位模塊的天線均為內置天線;所述LTE模塊、GPS/北斗定位模塊的天線采用有源螺旋全向天線;所述藍牙定位/通信模塊天線采用PCB布線，所述無線定位模塊采用陶瓷天線。
[0039]所述電源管理模塊，包含電池、電池充放電管理;其中電池用于設備各模塊供電，電池充放電管理用于設備電源放電控制和管理。
[0040]所述9軸傳感器定位模塊，采用三軸加速度傳感器、三軸陀螺儀、三軸磁感應傳感器;所述三軸加速度傳感器用于采集運動員加速度信息；所述三軸陀螺儀用于采集運動員角速度信息;所述磁感應傳感器用于采集運動員運動方向信息。
[0041 ] 一種復合定位的運動實時監控的方法，它包含如下步驟:
[0042]①、選擇不同工作模式，通過GPS/北斗定位模塊或藍牙定位/通信模塊、無線定位模塊獲取運動員運動過程初始定位信息；由9軸傳感器定位模塊采集運動員的加速度信息、角速度信息和運動方向信息并傳輸至主處理模塊；
[0043]②、由主處理模塊對采集加速度信息、角速度信息、運動方向信息和運動員位置信息進行綜合處理，獲取運動員運動過程準確位置信息；
[0044]③、主處理模塊以GPS/北斗定位模塊獲取設備時間為基準，對采集信息加上時間戳后寫入存儲模塊；同時主處理模塊處理后信息經藍牙定位/通信模塊傳輸至外部分析終端；
[0045]④、存儲在存儲模塊數據，通過USB接口導出至外部分析終端；
[0046]⑤、電源管理模塊，通過不同工作模式控制各模塊電源供電。
[0047]步驟I中，所述不同工作模式，指設備分為短距離和長距離兩種工作模塊，所述短距離工作模式，應用于球場、室內環境，以藍牙定位/通信模塊、無線定位模塊獲取信息為基礎進行定位;所述長距離工作模式，應用于長距離室外環境，以GPS/北斗定位模塊獲取位置信息為基礎，同時結合9軸傳感器定位模塊采集信息進行定位；
[0048]所述GPS/北斗定位模塊的定位，利用GPS/北斗定位模塊實時接收設備的經度、瑋度信息進行定位；
[0049]所述藍牙定位/通信模塊的定位，利用在設備周圍安裝的若干個藍牙局域網接入點，把網絡維持成基于多用戶的基礎網絡連接模式，并保證藍牙局域網接入點始終是這個微微網的主設備，然后通過測量信號強度對新加入的盲節點進行三角定位;所述藍牙局域網接入點為藍牙錨節點模塊，藍牙錨節點模塊內嵌在外部定位裝置中；所述藍牙錨節點模塊，用于測量周圍藍牙設備的RSSI值，并將測量數據發送至復合定位的運動實時監控終端；
[0050]所述無線定位模塊的定位，利用無線定位模塊發送高速脈沖，設備周圍外部定位裝置接收到高速脈沖信號后，記錄接收到脈沖的時間和脈沖發送過來的角度，通過周圍外部定位裝置接收到高速脈沖的時間差和到達的角度來計算無線定位模塊在3維空間中的坐標，外部定位裝置獲取信息經處理后發送至復合定位的運動實時監控終端；
[0051]所述外部定位裝置，同時集成高速脈沖信號接收模塊和藍牙錨節點模塊。
[0052]步驟2中，所述運動員運動過程準確位置信息獲取；
[0053]在短距離工作模式下，藍牙定位/通信模塊、無線定位模塊與外部定位裝置建立通信連接，通過最近兩個外部定位裝置測量的藍牙設備的RSSI值計算藍牙定位/通信模塊的位置信息，通過時差定位、信號到達角度測量獲取無線定位模塊的位置信息，然后將藍牙定位/通信模塊和無線定位模塊計算位置信息通過數據擬合、分析獲取設備準確位置，即運動員準確位置；
[0054]在長距離工作模式下，由GPS/北斗定位模塊實時獲取運動員經度、瑋度及時間信息，同時結合9軸傳感器定位模塊采集運動員加速度信息、角速度信息和運動方向信息，計算運動員準確位置。
[0055]步驟3中，所述主處理模塊，以GPS/北斗定位模塊獲取的時間為基準，按照設定的輪詢周期采集運動員的動作信息、位置信息，對采集信息加上時間戳后存入設備存儲模塊；在短距離模式下，經主處理模塊處理后采集信息經藍牙定位/通信模塊傳輸至外部分析終端；
[0056]在長距離模式下，經主處理模塊處理后采集信息經LTE模塊傳輸至外部分析終端。
[0057]步驟4中，所述存儲模塊，用于存儲主處理模塊寫入原始數據；當運動員訓練完畢或比賽結束后，復合定位的運動實時監控終端通過USB接口將數據導出至外部分析終端;如圖3所述，所述設備數據導出，將復合定位的運動實時監控終端插入多功能智能底座并建立數據通信連接，多功能智能底座通過wifi與外部分析終端建立通信連接，外部分析終端通過多功能智能底座向復合定位的運動實時監控終端下發讀取數據指令，復合定位的運動實時監控終端USB接口模塊收到讀取數據指令并轉發主處理模塊，主處理模塊進行判斷，通過后從存儲模塊讀取數據并通過USB接口模塊傳輸至多功能智能底座，多功能智能底座將接收數據轉發至外部分析終端。
[0058]步驟5中，所述電源管理模塊，包括電池和電池充放電管理;所述電池用于設備的供電；
[0059]所述電池充電管理，通過USB接口進行電池充電，同時檢測電池電量，當檢測電池電量充滿時，關閉電池充電輸入，以保護電池壽命；
[0060]所述電池放電管理，根據設備工作模式，控制電源模塊的各路電源輸出；當設備處于長距離模式時，電源管理模塊關閉無線定位模塊的輸出供電；當設備處于短距離模式時，電源管理模塊關閉LTE模塊的輸出供電；同時，電源管理模塊實時監測電池電量信息，當電池電量信息低于設定告警下限值，自動提示聲光告警，低于極限值時自動切斷電源輸出。
[0061]本實用新型采用傳感器技術、無線傳輸技術、復合定位技術、時差定位技術等，能夠對運動員的運動訓練過程中的加速度、角速度、方向、速度、位置等信息進行實時監測。
[0062]本實用新型采用復合定位技術，能夠適應各種環境下設備的定位、追蹤。
[0063]本實用新型采用穿戴設備，能夠通過臂帶或背帶固定在人體某個部位。
[0064]以上所述僅為本實用新型的優選實施例，并不用于限制本實用新型，對于本領域技術人員而言，本實用新型可以有各種改動和變化。凡在本實用新型的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種復合定位的運動實時監控終端，其特征在于，它包括主處理模塊、存儲模塊、電源管理模塊、USB接口模塊、LTE模塊、GPS/北斗定位模塊、9軸傳感器定位模塊、藍牙定位/通信模塊和無線定位模塊;其中存儲模塊、電源管理模塊、USB接口模塊、LTE模塊、GPS/北斗定位模塊、9軸傳感器定位模塊、藍牙定位/通信模塊和無線定位模塊與主處理模塊相連接;藍牙定位/通信模塊、無線定位模塊與外部定位裝置相連接;USB接口模塊，在設備存儲數據導出或充電時，與多功能智能底座相連接;LTE模塊、藍牙定位/通信模塊通過無線方式與外部分析終端相連接； 所述的GPS/北斗定位模塊，用于獲取運動員的實時經度、瑋度和速度信息，同時獲取GPS/北斗時鐘信息，并傳輸至主處理模塊； 所述藍牙定位/通信模塊，用于室內或室外球場的設備定位；同時用于外部設備建立數據通信連接，并進行數據傳輸； 所述9軸傳感器定位模塊，用于采集運動員的加速度信息、角速度信息、方向信息并傳輸至主處理模塊； 所述無線定位模塊，用于向外部定位裝置發送實時定位脈沖信號； 所述主處理模塊，用于接收GPS/北斗定位模塊、藍牙模塊、9軸傳感器定位模塊、無線定位模塊發送的信號并進行處理，經處理后數據寫入存儲模塊，同時通過無線通信模塊或LTE模塊將采集到的信息發送至外部分析終端； 所述存儲模塊，用于存儲運動員運動過程中的采集原始數據和設備參數設置信息； 所述USB接口模塊，用于存儲數據導出及設備電源充電接口 ； 所述電源管理模塊，用于設備內部各模塊電源供電管理、電池充電； 所述LTE模塊，在長距離工作模式下，用于接收主處理模塊發送數據并傳輸至外部分析終端。2.根據權利要求1所述一種復合定位的運動實時監控終端，其特征在于:所述一種復合定位的運動實時監控終端，是一種便攜式穿戴設備，能夠通過臂帶或背帶固定在人體某個部位。3.根據權利要求1所述一種復合定位的運動實時監控終端，其特征在于:所述LTE模塊、GPS/北斗定位模塊、藍牙定位/通信模塊、無線定位模塊的天線均為內置天線;所述藍牙定位/通信模塊天線采用PCB布線，所述無線定位模塊采用陶瓷天線。4.根據權利要求1所述一種復合定位的運動實時監控終端，其特征在于:所述電源管理模塊，包含電池、電池充放電管理;其中電池用于設備各模塊供電，電池充放電管理用于設備電源放電控制和管理。5.根據權利要求1所述一種復合定位的運動實時監控終端，其特征在于:所述9軸傳感器定位模塊，采用三軸加速度傳感器、三軸陀螺儀、三軸磁感應傳感器;所述三軸加速度傳感器用于采集運動員加速度信息;所述三軸陀螺儀用于采集運動員角速度信息;所述磁感應傳感器用于采集運動員運動方向信息。
【文檔編號】G05B19/048GK205692014SQ201620569424
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月13日 公開號201620569424.4, CN 201620569424, CN 205692014 U, CN 205692014U, CN-U-205692014, CN201620569424, CN201620569424.4, CN205692014 U, CN205692014U
【發明人】馮勇, 常智杰, 郭遠龍, 張賀輝, 孫贊峰
【申請人】北京動量科技有限責任公司