一種智能運動監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種智能運動監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法，所述裝置通過定位和通信技術(shù)監(jiān)測運動場地內(nèi)運動目標(biāo)的運動狀態(tài)并反饋運動狀態(tài)，包括：定位標(biāo)簽，用于定位運動目標(biāo)；微基站組，安裝于運動場地內(nèi)，用于獲取定位標(biāo)簽的位置信息；交換機，用于接收位置信息；控制計算機，用于對位置信息進行處理、計算和統(tǒng)計分析，得到運動目標(biāo)的運動信息；移動終端，用于接收并顯示運動信息；所述方法包括：控制計算機標(biāo)定描繪運動場地的地圖并保存；定位標(biāo)簽在運動目標(biāo)運動的時間段內(nèi)隨著運動目標(biāo)移動；控制計算機計算并統(tǒng)計分析運動目標(biāo)的運動信息；移動終端接收并顯示運動目標(biāo)的運動信息。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有系統(tǒng)簡單、造價低廉以及定位精度高等優(yōu)點。
【專利說明】
一種智能運動監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及的運動監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及在運動場所內(nèi)運動監(jiān)測的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著體育運動的普及和智能硬件的發(fā)展，在很多高端專業(yè)賽事中通過利用紅外熱成像或人工輔助統(tǒng)計等方法對運動員的運動狀態(tài)進行監(jiān)測統(tǒng)計，再通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，來提高運動水平，或給媒體觀眾更直觀的數(shù)據(jù)統(tǒng)計。但是由于裝置系統(tǒng)復(fù)雜成本較高無法在大多數(shù)賽事或業(yè)余體育愛好者中普及。現(xiàn)有技術(shù)方法需要大量資金硬件投入和維護，無法在各類體育場所和業(yè)余愛好者中普及。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是針對上述問題提供一種系統(tǒng)簡單、造價低廉以及定位精度高的智能運動監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法。
[0004]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0005]—種智能運動監(jiān)測裝置，該裝置通過定位和通信技術(shù)監(jiān)測運動場地內(nèi)運動目標(biāo)的運動狀態(tài)并反饋運動狀態(tài)，該裝置包括:
[0006]定位標(biāo)簽，用于定位運動目標(biāo)；
[0007]微基站組，安裝于運動場地內(nèi)，用于獲取定位標(biāo)簽的位置信息；
[0008]交換機，用于接收微基站組傳輸?shù)奈恢眯畔ⅲ?br>[0009]控制計算機，用于對交換機接收的位置信息進行處理、計算和統(tǒng)計分析，得到運動目標(biāo)的運動信息；
[0010]移動終端，用于接收并顯示運動目標(biāo)的運動信息。
[0011 ]該裝置使用時，所述定位標(biāo)簽安裝于運動目標(biāo)上。
[0012]所述定位標(biāo)簽為定位卡或智能終端。
[0013]所述運動場地為室內(nèi)運動場或室外運動場。
[0014]所述微基站組包括多個微基站，所述微基站的數(shù)量至少為3個。
[0015]所述運動目標(biāo)的運動信息包括運動軌跡、運動速度、運動加速度和運動熱力圖。
[0016]—種利用上述智能運動監(jiān)測裝置實現(xiàn)的智能運動監(jiān)測方法，其特征在于，該方法包括下列步驟:
[0017]I)控制計算機標(biāo)定描繪運動場地的地圖并保存；
[0018]2)定位標(biāo)簽在運動目標(biāo)運動的時間段隨著運動目標(biāo)移動；
[0019]3)控制計算機根據(jù)微基站組獲取的定位標(biāo)簽的位置信息計算并統(tǒng)計分析運動目標(biāo)的運動信息；
[0020]4)移動終端接收并顯示運動目標(biāo)的運動信息。
[0021 ] 所述運動目標(biāo)的運動信息包括運動軌跡、運動速度、運動加速度和運動熱力圖。
[0022]所述步驟3)的具體步驟為:
[0023]31)選取運動目標(biāo)運動的時間段內(nèi)的初始時刻作為當(dāng)前時刻；
[0024]32)微基站組采用無線定位測量方法，測量并發(fā)送當(dāng)前時刻定位標(biāo)簽到各個微基站之間的距離信息；
[0025]33)交換機接收微基站組發(fā)送的距離信息，并將該距離信息傳輸給控制計算機；
[0026]34)控制計算機讀取距離信息，根據(jù)標(biāo)定描繪的運動場地的地圖計算出當(dāng)前時刻定位標(biāo)簽在運動場地上的位置，記錄當(dāng)前時刻運動目標(biāo)的位置信息，進入下一時刻；
[0027]35)將下一時刻作為當(dāng)前時刻并判斷其是否在運動目標(biāo)運動的時間段內(nèi)，若是則返回步驟32)，若否則進入步驟36);
[0028]36)根據(jù)記錄的運動目標(biāo)運動的時間段內(nèi)所有時刻運動目標(biāo)的位置信息，描繪出運動目標(biāo)的運動軌跡；
[0029]37)根據(jù)步驟36)中描繪的運動軌跡，計算得到運動目標(biāo)的速度和加速度，統(tǒng)計分析得到運動目標(biāo)的運動熱力圖。
[0030]所述無線定位測量方法包括基于信號強度的定位方法RSS、基于信號到達時間的定位方法Τ0Α、基于信號到達時間差的定位方法T0DA、基于信號到達角度的定位方法AOA或混合定位測量方法。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0032](I)整個裝置包括定位標(biāo)簽、微基站組、交換機、控制計算機和移動終端五部分，其中定位標(biāo)簽可以和移動終端合并共同安裝與智能終端裝備上，整個裝置的結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)。
[0033](2)高端賽事中的運動監(jiān)測裝置一般利用紅外熱成像或人工輔助，這種做法的成本過高，與之相比本發(fā)明裝置的各個組件造價都較為低廉，大大節(jié)省了成本。
[0034](3)本發(fā)明中采用了定位和通信技術(shù)，包括了超寬帶、紫蜂、線性調(diào)頻擴頻、藍牙、聲波和超聲波等技術(shù)，定位精度較高，誤差小于I米。
[0035](4)定位標(biāo)簽可以為定位卡也可以為智能終端如智能手機等設(shè)備，易于在各類體育場所中實現(xiàn)。
[0036](5)設(shè)置的微基站數(shù)量不少于3個，提高了定位精度。
[0037](6)記錄了運動目標(biāo)的運動軌跡、運動速度、運動加速度和運動熱力圖，更加詳細直觀的顯示了運動目標(biāo)的狀態(tài)，便于用戶觀察。
[0038](7)對運動目標(biāo)進行定位時采用了2種或2種以上的無線定位測量方法，定位精度尚O
[0039](8)設(shè)備簡單，安裝方便，微基站的數(shù)量也可以根據(jù)實際情況進行更改，因而整個裝置可適用的場合范圍大，適用人群廣。
【附圖說明】
[0040]圖1為本發(fā)明的運動監(jiān)測方法流程圖；
[0041 ]圖2為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖3為實施例1中智能運動場地示意圖；
[0043]圖4為實施例1中運動軌跡示意圖；
[0044]圖5為實施例2中智能運動場地示意圖；
[0045]其中，I為定位標(biāo)簽，2為微基站，3為交換機，4為控制計算機，5為移動終端。
【具體實施方式】
[0046]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0047]如圖2所示為本發(fā)明即智能運動監(jiān)測裝置，該裝置包括:定位標(biāo)簽1、微基站組、交換機3、控制計算機4和移動終端5等，以上裝置與運動場地合在一起組成一個智能運動場地。定位標(biāo)簽I通過運動目標(biāo)攜帶，可以是定位卡，或者是智能手機等其他智能設(shè)備;微基站組由至少3個微基站2組成，各微基站2事先安裝在運動場地內(nèi)，負責(zé)測量定位標(biāo)簽的位置，收集后反饋通過交換機反饋給控制計算機;交換機3負責(zé)將多個微基站數(shù)據(jù)反饋給控制計算機;控制計算機4處理并記錄所有微基站對定位標(biāo)簽所測得的數(shù)據(jù)，并記錄，最終獲得定位標(biāo)簽的實際位置，可以通過位置對應(yīng)時間的變化，計算出目標(biāo)的運動信息，如運動軌跡，運動速度，加速度等數(shù)據(jù)，還可以統(tǒng)計出目標(biāo)在運動場地內(nèi)的熱點圖分布等統(tǒng)計量。移動終端5如智能手機，智能平板電腦等，可以讀取所需的定位標(biāo)簽的所有運動信息，并能夠下載保存和分享到社交網(wǎng)絡(luò)。
[0048]如圖1所示為利用上述智能運動監(jiān)測裝置實現(xiàn)的智能運動監(jiān)測方法的流程，包括下列步驟:
[0049](Si)目標(biāo)攜帶定位標(biāo)簽；
[0050](s2)對進行目標(biāo)定位監(jiān)測；
[0051](s3)記錄在一定時間段內(nèi)目標(biāo)的位置；
[0052](s4)將記錄的結(jié)果計算并轉(zhuǎn)換成運動信息；
[0053](s5)統(tǒng)計現(xiàn)有運動信息；
[0054](s6)用戶在移動終端下載運動信息；
[0055]其中關(guān)于目標(biāo)位置的記錄，本發(fā)明利用了無線定位原理，包括基于信號強度的定位方法(RSS)，基于信號到達時間的定位方法(TOA)，基于信號到達時間差的定位方法(TODA)，基于信號到達角度的定位方法(AOA)，以及混合定位方法，即上述兩種或多種不同類型的信號特征測量值如Τ0Α/Α0Α、TD0A/A0A、TD0A/T0A進行定位估計。
[0056]基于以上定位原理可以采用以下定位和通信技術(shù):紅外線定位技術(shù)(Infrared)、聲波定位技術(shù)(Acoustic Wave)、超聲波定位技術(shù)(Ultra Son i c )、藍牙通信技術(shù)(Bluetooth)、射頻識別通信技術(shù)(RF)、超寬帶通信技術(shù)(UWB)、紫蜂通信技術(shù)(ZigBee)、線性調(diào)頻擴頻通信技術(shù)(CSS)、和無線局域網(wǎng)通信技術(shù)(WIFI)等，其中超寬帶通信技術(shù)、紫蜂通信技術(shù)、線性調(diào)頻擴頻通信技術(shù)、藍牙通信技術(shù)、聲波定位技術(shù)、超聲波定位技術(shù)相對定位精度較高，誤差<lm，更適用于在運動場地內(nèi)進行運動監(jiān)測。
[°°57]具體的實施例1如圖3?圖4所示:
[0058]如圖3所示，在一個智能運動場所內(nèi)，如一個小型5人制足球場。可以在地面草坪下安置有3個或3個以上微基站，微基站都處于同一個水平面。先標(biāo)定描繪出整個智能場地和實際場地一一對應(yīng)地圖。微基站依靠混合定位方法不斷測量定位標(biāo)簽I到微基站之間的距離，然后將距離信息發(fā)送交換機;控制計算機通過交換機讀取每個微基站的數(shù)據(jù)，再根據(jù)先前已經(jīng)標(biāo)定的地圖并計算出在該時間點定位標(biāo)簽在場地上的所在位置。完成第一個時間點I的記錄;如圖4所示，重復(fù)第一時間點記錄的步驟，記錄第二個時間點定位標(biāo)簽I在場地上的位置。重復(fù)以上步驟記錄時間點η定位標(biāo)簽在場地上的位置。最后描繪出在時間段η內(nèi)定位標(biāo)簽的運動軌跡。再根據(jù)某一時間段內(nèi)的運動點，控制計算機能夠計算定位標(biāo)簽在整個場地地圖上出現(xiàn)的總時間統(tǒng)計，從而描繪出該定位標(biāo)簽的運動熱力圖。
[0059]同樣如果在智能運動場地內(nèi)同時出現(xiàn)N個定位標(biāo)簽，系統(tǒng)可以重復(fù)定位標(biāo)簽I的運動監(jiān)測步驟，依次分別記錄定位標(biāo)簽I至N的運動軌跡，并分別描繪出定位標(biāo)簽I至N的運動熱力圖。
[0060]在監(jiān)測的過程中，根據(jù)定位標(biāo)簽的移動，能夠準確的計算出定位標(biāo)簽的速度，加速度等運動信息。
[0061]用戶的再通過智能設(shè)備上如智能手機，智能平板電腦等，可以讀取所需的定位標(biāo)簽的所有運動信息，并能夠下載保存和分享到社交網(wǎng)絡(luò)。
[0062I具體的實施例2如圖5所示，
[0063]當(dāng)運動場地變大時本發(fā)明也可以實現(xiàn)智能運動監(jiān)測，當(dāng)一個智能運動場所，場地很大，定位精度要求又較高，誤差要求〈0.5m時，如一個標(biāo)準11人制的足球場?？梢栽诘孛娌萜合掳仓糜蠳*N個微基站，即有N行，N列個組成矩陣的微基站組，微基站都處于同一個水平面。先標(biāo)定描繪出整個智能場地和實際場地一一對應(yīng)地圖。微基站依靠混合定位方法不斷測量定位標(biāo)簽I到微基站之間的距離，然后將距離信息發(fā)送交換機;控制計算機通過交換機讀取每個微基站的數(shù)據(jù)，再選取離定位標(biāo)簽最近的X個微基站的數(shù)據(jù)，來提高定位精度，再根據(jù)先前已經(jīng)標(biāo)定的地圖并計算出在該時間點定位標(biāo)簽在場地上的所在位置。完成第一個時間點的記錄；重復(fù)第一時間點記錄的步驟，記錄第二個時間點定位標(biāo)簽I在場地上的位置。重復(fù)以上步驟記錄時間點η定位標(biāo)簽在場地上的位置。最后描繪出在時間段η內(nèi)定位標(biāo)簽的運動軌跡。在根據(jù)某一時間段內(nèi)的運動點，控制計算機能夠計算定位標(biāo)簽在整個場地地圖上出現(xiàn)的總時間統(tǒng)計，從而描繪出該定位標(biāo)簽的運動熱力圖。
[0064]同樣如果在智能運動場地內(nèi)同時出現(xiàn)N個定位標(biāo)簽，系統(tǒng)可以重復(fù)定位標(biāo)簽I的運動監(jiān)測步驟，依次分別記錄定位標(biāo)簽I至N的運動軌跡，并分別描繪出定位標(biāo)簽I至N的運動熱力圖。
【主權(quán)項】
1.一種智能運動監(jiān)測裝置，其特征在于，該裝置通過定位和通信技術(shù)監(jiān)測運動場地內(nèi)運動目標(biāo)的運動狀態(tài)并反饋運動狀態(tài)，該裝置包括: 定位標(biāo)簽，用于定位運動目標(biāo)； 微基站組，安裝于運動場地內(nèi)，用于獲取定位標(biāo)簽的位置信息； 交換機，用于接收微基站組傳輸?shù)奈恢眯畔ⅲ?控制計算機，用于對交換機接收的位置信息進行處理、計算和統(tǒng)計分析，得到運動目標(biāo)的運動信息； 移動終端，用于接收并顯示運動目標(biāo)的運動信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能運動監(jiān)測裝置，其特征在于，該裝置使用時，所述定位標(biāo)簽安裝于運動目標(biāo)上。3.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的智能運動監(jiān)測裝置，其特征在于，所述定位標(biāo)簽為定位卡或智能終端。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能運動監(jiān)測裝置，其特征在于，所述運動場地為室內(nèi)運動場或室外運動場。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能運動監(jiān)測裝置，其特征在于，所述微基站組包括多個微基站，所述微基站的數(shù)量至少為3個。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能運動監(jiān)測裝置，其特征在于，所述運動目標(biāo)的運動信息包括運動軌跡、運動速度、運動加速度和運動熱力圖。7.—種利用如權(quán)利要求1所述的智能運動監(jiān)測裝置實現(xiàn)的智能運動監(jiān)測方法，其特征在于，該方法包括下列步驟: 1)控制計算機標(biāo)定描繪運動場地的地圖并保存； 2)定位標(biāo)簽在運動目標(biāo)運動的時間段隨著運動目標(biāo)移動； 3)控制計算機根據(jù)微基站組獲取的定位標(biāo)簽的位置信息計算并統(tǒng)計分析運動目標(biāo)的運動信息； 4)移動終端接收并顯示運動目標(biāo)的運動信息。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的智能運動監(jiān)測方法，其特征在于，所述運動目標(biāo)的運動信息包括運動軌跡、運動速度、運動加速度和運動熱力圖。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的智能運動監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟3)的具體步驟為: 31)選取運動目標(biāo)運動的時間段內(nèi)的初始時刻作為當(dāng)前時刻； 32)微基站組采用無線定位測量方法，測量并發(fā)送當(dāng)前時刻定位標(biāo)簽到各個微基站之間的距離信息； 33)交換機接收微基站組發(fā)送的距離信息，并將該距離信息傳輸給控制計算機； 3 4)控制計算機讀取距離信息，根據(jù)標(biāo)定描繪的運動場地的地圖計算出當(dāng)前時刻定位標(biāo)簽在運動場地上的位置，記錄當(dāng)前時刻運動目標(biāo)的位置信息，進入下一時刻； 35)將下一時刻作為當(dāng)前時刻并判斷其是否在運動目標(biāo)運動的時間段內(nèi)，若是則返回步驟32)，若否則進入步驟36)； 36)根據(jù)記錄的運動目標(biāo)運動的時間段內(nèi)所有時刻運動目標(biāo)的位置信息，描繪出運動目標(biāo)的運動軌跡； 37)根據(jù)步驟36)中描繪的運動軌跡，計算得到運動目標(biāo)的速度和加速度，統(tǒng)計分析得到運動目標(biāo)的運動熱力圖。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的智能運動監(jiān)測方法，其特征在于，所述無線定位測量方法包括基于信號強度的定位方法RSS、基于信號到達時間的定位方法TOA、基于信號到達時間差的定位方法TODA、基于信號到達角度的定位方法AOA或混合定位測量方法。
【文檔編號】H04W64/00GK105959382SQ201610394106
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】金諾, 金一諾, 張晸暐, 何潤宇, 何至偉
【申請人】上海論宇信息科技有限公司