一种复合定位的运动实时监控终端的制作方法
【专利摘要】一种复合定位的运动实时监控终端，实现在室内、室外不同环境下体育运动时，实时采集并记录运动员位置、加速度、角速度、方向、速度等信息,并通过无线将采集数据实时发射出去，从而方便教练员对运动员训练或比赛信息进行分析，制定针对性训练计划，提高运动训练效果。设备包括主处理模块、存储模块、电源管理模块、USB接口模块、LTE模块、GPS/北斗定位模块、9轴传感器定位模块、蓝牙定位/通信模块和无线定位模块。本实用新型优点：采用传感器技术、无线传输技术、复合定位技术、时差定位技术等，能够对运动员的运动训练过程中的加速度、角速度、方向、速度、位置等信息进行实时监测，能够适应各种环境下设备的定位、追踪。
【专利说明】
一种复合定位的运动实时监控终端
技术领域
[0001]本实用新型属于体育运动监控应用领域，具体是涉及一种复合定位的运动实时监控终端。
【背景技术】
[0002]在体育运动项目中，因各地位置差异及比赛或训练原因，运动场地、运动距离存在不确定性，而体育运动往往具有高强度、大负荷的特点，要求运动员在比赛过程中，通过发挥个人或集体整体技战术能力和水平，达到战胜对手的目的。因此，如何通过科学的系统化训练提尚整体技术能力，是提尚体育运动整体技战术能力和运动员专项能力的关键。对于如何量化体育运动运动强度和负荷这个核心训练问题，目前没有有效合理的解决方法。
[0003]国际上，通过不同的专项设备对运动员的训练进行量化和分析成为一种必然趋势。在国内，由于早期国家在体育产业投入不足，广泛的体育训练往往靠教练员一双眼睛一支笔进行分析判断，无法准确判断运动员当前实际状态，不利于运动员能力提升和运动训练效果评价;伴随着体育产业的发展得到国家各个层面的高度重视，以及科学技术的快速发展，国内高技术体育设备的研发处于加速追赶状态，特别是对运动员训练信息采集、记录及分析逐渐受到重视。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是通过研制一种复合定位的运动实时监控终端，实现在室内、室外不同环境下体育运动时，实时采集并记录运动员位置、加速度、角速度、方向、速度等信息，并通过无线将采集数据实时发射出去，从而方便教练员对运动员训练或比赛信息进行分析，制定针对性训练计划，提高运动训练效果。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0006]—种复合定位的运动实时监控终端，它包括主处理模块、存储模块、电源管理模块、USB接口模块、LTE模块、GPS/北斗定位模块、9轴传感器定位模块、蓝牙定位/通信模块和无线定位模块;其中存储模块、电源管理模块、USB接口模块、LTE模块、GPS/北斗定位模块、9轴传感器定位模块、蓝牙定位/通信模块和无线定位模块与主处理模块相连接;蓝牙定位/通信模块、无线定位模块与外部定位装置相连接;USB接口模块，在设备存储数据导出或充电时，与多功能智能底座相连接;LTE模块、蓝牙定位/通信模块通过无线方式与外部分析终端相连接；
[0007]所述的GPS/北斗定位模块，用于获取运动员的实时经度、玮度和速度信息，同时获取GPS/北斗时钟信息，并传输至主处理模块；
[0008]所述蓝牙定位/通信模块，用于室内或室外球场的设备定位；同时用于外部设备建立数据通信连接，并进行数据传输；
[0009]所述9轴传感器定位模块，用于采集运动员的加速度信息、角速度信息、方向信息并传输至主处理模块；
[0010]所述无线定位模块，用于向外部定位装置发送实时定位脉冲信号；
[0011]所述主处理模块，用于接收GPS/北斗定位模块、蓝牙模块、9轴传感器定位模块、无线定位模块发送的信号并进行处理，经处理后数据写入存储模块，同时通过无线通信模块或LTE模块将采集到的信息发送至外部分析终端；
[0012]所述存储模块，用于存储运动员运动过程中的采集原始数据和设备参数设置信息;
[0013]所述USB接口模块，用于存储数据导出及设备电源充电接口；
[0014]所述电源管理模块，用于设备内部各模块电源供电管理、电池充电；
[0015]所述LTE模块，在长距离工作模式下，用于接收主处理模块发送数据并传输至外部分析终端。
[0016]所述复合定位的运动实时监控终端，是一种便携式穿戴设备，能够通过臂带或背带固定在人体某个部位。
[0017]所述LTE模块、GPS/北斗定位模块、蓝牙定位/通信模块、无线定位模块的天线均为内置天线;所述蓝牙定位/通信模块天线采用PCB布线，所述无线定位模块采用陶瓷天线。
[0018]所述电源管理模块，包含电池、电池充放电管理;其中电池用于设备各模块供电，电池充放电管理用于设备电源放电控制和管理。
[0019]所述9轴传感器定位模块，采用三轴加速度传感器、三轴陀螺仪、三轴磁感应传感器;所述三轴加速度传感器用于采集运动员加速度信息；所述三轴陀螺仪用于采集运动员角速度信息;所述磁感应传感器用于采集运动员运动方向信息。
[0020]采用上述技术方案的本实用新型，它具有以下优点:
[0021](I)本实用新型采用传感器技术、无线传输技术、复合定位技术、时差定位技术等，能够对运动员的运动训练过程中的加速度、角速度、方向、速度、位置等信息进行实时监测。
[0022](2)本实用新型采用复合定位技术，能够适应各种环境下设备的定位、追踪。
[0023](3)本实用新型采用穿戴设备，能够通过臂带或背带固定在人体某个部位。
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型的系统结构图。
[0025]图2为本实用新型的内部结构图。
[0026]图3为本实用新型的数据导出流程图。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图，对本实用新型的【具体实施方式】做进一步的详细说明。但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。
[0028]除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”“包含”等类似词语应当解释为包含的含义，而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
[0029]在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0030]如图1、图2所示，一种复合定位的运动实时监控终端，它包括主处理模块、存储模块、电源管理模块、USB接口模块、LTE模块、GPS/北斗定位模块、9轴传感器定位模块、蓝牙定位/通信模块和无线定位模块;其中存储模块、电源管理模块、USB接口模块、LTE模块、GPS/北斗定位模块、9轴传感器定位模块、蓝牙定位/通信模块和无线定位模块与主处理模块相连接;蓝牙定位/通信模块、无线定位模块与外部定位装置相连接;USB接口模块，在设备存储数据导出或充电时，与多功能智能底座相连接;LTE模块通过无线方式与外部分析终端相连接；
[0031]以GPS/北斗定位模块获取时间为基准，由9轴传感器定位模块采集运动员的加速度信息、角速度信息、方向信息并传输至主处理模块；由无线定位模块、蓝牙定位/通信模块获取设备位置信息并传输至主处理模块；经主处理模块综合处理后获得设备准确位置信息，各种采集信息加上时间戳后写入存储模块，同时通过蓝牙定位/通信模块或LTE模块将采集到的信息发送至外部分析终端；
[0032]所述GPS/北斗定位模块，用于获取运动员的实时经度、玮度和速度信息，同时获取GPS/北斗时钟信息，并传输至主处理模块；
[0033]所述存储模块，用于存储运动员运动过程中的采集原始数据和设备参数设置信息;
[0034]所述USB接口模块，用于存储数据导出及设备电源充电；
[0035]所述电源管理模块，用于设备内部各模块电源供电管理、电池充电；
[0036]所述LTE模块，在长距离工作模式下，用于接收主处理模块发送数据，并传输至外部分析终端。
[0037]所述复合定位的运动实时监控终端，是一种便携式穿戴设备，能够通过臂带或背带固定在人体某个部位。
[0038]所述LTE模块、GPS/北斗定位模块、蓝牙定位/通信模块、无线定位模块的天线均为内置天线;所述LTE模块、GPS/北斗定位模块的天线采用有源螺旋全向天线;所述蓝牙定位/通信模块天线采用PCB布线，所述无线定位模块采用陶瓷天线。
[0039]所述电源管理模块，包含电池、电池充放电管理;其中电池用于设备各模块供电，电池充放电管理用于设备电源放电控制和管理。
[0040]所述9轴传感器定位模块，采用三轴加速度传感器、三轴陀螺仪、三轴磁感应传感器;所述三轴加速度传感器用于采集运动员加速度信息；所述三轴陀螺仪用于采集运动员角速度信息;所述磁感应传感器用于采集运动员运动方向信息。
[0041 ] 一种复合定位的运动实时监控的方法，它包含如下步骤:
[0042]①、选择不同工作模式，通过GPS/北斗定位模块或蓝牙定位/通信模块、无线定位模块获取运动员运动过程初始定位信息；由9轴传感器定位模块采集运动员的加速度信息、角速度信息和运动方向信息并传输至主处理模块；
[0043]②、由主处理模块对采集加速度信息、角速度信息、运动方向信息和运动员位置信息进行综合处理，获取运动员运动过程准确位置信息；
[0044]③、主处理模块以GPS/北斗定位模块获取设备时间为基准，对采集信息加上时间戳后写入存储模块；同时主处理模块处理后信息经蓝牙定位/通信模块传输至外部分析终端；
[0045]④、存储在存储模块数据，通过USB接口导出至外部分析终端；
[0046]⑤、电源管理模块，通过不同工作模式控制各模块电源供电。
[0047]步骤I中，所述不同工作模式，指设备分为短距离和长距离两种工作模块，所述短距离工作模式，应用于球场、室内环境，以蓝牙定位/通信模块、无线定位模块获取信息为基础进行定位;所述长距离工作模式，应用于长距离室外环境，以GPS/北斗定位模块获取位置信息为基础，同时结合9轴传感器定位模块采集信息进行定位；
[0048]所述GPS/北斗定位模块的定位，利用GPS/北斗定位模块实时接收设备的经度、玮度信息进行定位；
[0049]所述蓝牙定位/通信模块的定位，利用在设备周围安装的若干个蓝牙局域网接入点，把网络维持成基于多用户的基础网络连接模式，并保证蓝牙局域网接入点始终是这个微微网的主设备，然后通过测量信号强度对新加入的盲节点进行三角定位;所述蓝牙局域网接入点为蓝牙锚节点模块，蓝牙锚节点模块内嵌在外部定位装置中；所述蓝牙锚节点模块，用于测量周围蓝牙设备的RSSI值，并将测量数据发送至复合定位的运动实时监控终端；
[0050]所述无线定位模块的定位，利用无线定位模块发送高速脉冲，设备周围外部定位装置接收到高速脉冲信号后，记录接收到脉冲的时间和脉冲发送过来的角度，通过周围外部定位装置接收到高速脉冲的时间差和到达的角度来计算无线定位模块在3维空间中的坐标，外部定位装置获取信息经处理后发送至复合定位的运动实时监控终端；
[0051]所述外部定位装置，同时集成高速脉冲信号接收模块和蓝牙锚节点模块。
[0052]步骤2中，所述运动员运动过程准确位置信息获取；
[0053]在短距离工作模式下，蓝牙定位/通信模块、无线定位模块与外部定位装置建立通信连接，通过最近两个外部定位装置测量的蓝牙设备的RSSI值计算蓝牙定位/通信模块的位置信息，通过时差定位、信号到达角度测量获取无线定位模块的位置信息，然后将蓝牙定位/通信模块和无线定位模块计算位置信息通过数据拟合、分析获取设备准确位置，即运动员准确位置；
[0054]在长距离工作模式下，由GPS/北斗定位模块实时获取运动员经度、玮度及时间信息，同时结合9轴传感器定位模块采集运动员加速度信息、角速度信息和运动方向信息，计算运动员准确位置。
[0055]步骤3中，所述主处理模块，以GPS/北斗定位模块获取的时间为基准，按照设定的轮询周期采集运动员的动作信息、位置信息，对采集信息加上时间戳后存入设备存储模块；在短距离模式下，经主处理模块处理后采集信息经蓝牙定位/通信模块传输至外部分析终端；
[0056]在长距离模式下，经主处理模块处理后采集信息经LTE模块传输至外部分析终端。
[0057]步骤4中，所述存储模块，用于存储主处理模块写入原始数据；当运动员训练完毕或比赛结束后，复合定位的运动实时监控终端通过USB接口将数据导出至外部分析终端;如图3所述，所述设备数据导出，将复合定位的运动实时监控终端插入多功能智能底座并建立数据通信连接，多功能智能底座通过wifi与外部分析终端建立通信连接，外部分析终端通过多功能智能底座向复合定位的运动实时监控终端下发读取数据指令，复合定位的运动实时监控终端USB接口模块收到读取数据指令并转发主处理模块，主处理模块进行判断，通过后从存储模块读取数据并通过USB接口模块传输至多功能智能底座，多功能智能底座将接收数据转发至外部分析终端。
[0058]步骤5中，所述电源管理模块，包括电池和电池充放电管理;所述电池用于设备的供电；
[0059]所述电池充电管理，通过USB接口进行电池充电，同时检测电池电量，当检测电池电量充满时，关闭电池充电输入，以保护电池寿命；
[0060]所述电池放电管理，根据设备工作模式，控制电源模块的各路电源输出；当设备处于长距离模式时，电源管理模块关闭无线定位模块的输出供电；当设备处于短距离模式时，电源管理模块关闭LTE模块的输出供电；同时，电源管理模块实时监测电池电量信息，当电池电量信息低于设定告警下限值，自动提示声光告警，低于极限值时自动切断电源输出。
[0061]本实用新型采用传感器技术、无线传输技术、复合定位技术、时差定位技术等，能够对运动员的运动训练过程中的加速度、角速度、方向、速度、位置等信息进行实时监测。
[0062]本实用新型采用复合定位技术，能够适应各种环境下设备的定位、追踪。
[0063]本实用新型采用穿戴设备，能够通过臂带或背带固定在人体某个部位。
[0064]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种复合定位的运动实时监控终端，其特征在于，它包括主处理模块、存储模块、电源管理模块、USB接口模块、LTE模块、GPS/北斗定位模块、9轴传感器定位模块、蓝牙定位/通信模块和无线定位模块;其中存储模块、电源管理模块、USB接口模块、LTE模块、GPS/北斗定位模块、9轴传感器定位模块、蓝牙定位/通信模块和无线定位模块与主处理模块相连接;蓝牙定位/通信模块、无线定位模块与外部定位装置相连接;USB接口模块，在设备存储数据导出或充电时，与多功能智能底座相连接;LTE模块、蓝牙定位/通信模块通过无线方式与外部分析终端相连接； 所述的GPS/北斗定位模块，用于获取运动员的实时经度、玮度和速度信息，同时获取GPS/北斗时钟信息，并传输至主处理模块； 所述蓝牙定位/通信模块，用于室内或室外球场的设备定位；同时用于外部设备建立数据通信连接，并进行数据传输； 所述9轴传感器定位模块，用于采集运动员的加速度信息、角速度信息、方向信息并传输至主处理模块； 所述无线定位模块，用于向外部定位装置发送实时定位脉冲信号； 所述主处理模块，用于接收GPS/北斗定位模块、蓝牙模块、9轴传感器定位模块、无线定位模块发送的信号并进行处理，经处理后数据写入存储模块，同时通过无线通信模块或LTE模块将采集到的信息发送至外部分析终端； 所述存储模块，用于存储运动员运动过程中的采集原始数据和设备参数设置信息； 所述USB接口模块，用于存储数据导出及设备电源充电接口 ； 所述电源管理模块，用于设备内部各模块电源供电管理、电池充电； 所述LTE模块，在长距离工作模式下，用于接收主处理模块发送数据并传输至外部分析终端。2.根据权利要求1所述一种复合定位的运动实时监控终端，其特征在于:所述一种复合定位的运动实时监控终端，是一种便携式穿戴设备，能够通过臂带或背带固定在人体某个部位。3.根据权利要求1所述一种复合定位的运动实时监控终端，其特征在于:所述LTE模块、GPS/北斗定位模块、蓝牙定位/通信模块、无线定位模块的天线均为内置天线;所述蓝牙定位/通信模块天线采用PCB布线，所述无线定位模块采用陶瓷天线。4.根据权利要求1所述一种复合定位的运动实时监控终端，其特征在于:所述电源管理模块，包含电池、电池充放电管理;其中电池用于设备各模块供电，电池充放电管理用于设备电源放电控制和管理。5.根据权利要求1所述一种复合定位的运动实时监控终端，其特征在于:所述9轴传感器定位模块，采用三轴加速度传感器、三轴陀螺仪、三轴磁感应传感器;所述三轴加速度传感器用于采集运动员加速度信息;所述三轴陀螺仪用于采集运动员角速度信息;所述磁感应传感器用于采集运动员运动方向信息。
【文档编号】G05B19/048GK205692014SQ201620569424
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月13日 公开号201620569424.4, CN 201620569424, CN 205692014 U, CN 205692014U, CN-U-205692014, CN201620569424, CN201620569424.4, CN205692014 U, CN205692014U
【发明人】冯勇, 常智杰, 郭远龙, 张贺辉, 孙赞峰
【申请人】北京动量科技有限责任公司