CN110920830A - 陀螺仪船桨空间姿态感知系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陀螺仪船桨空间姿态感知系统，包括一姿态传感系统和一船载移动终端。所述姿态传感系统绑定于船桨，使得姿态传感系统与船桨同步运动，所述姿态传感系统在随船桨的同步运动过程中生成划桨空间姿态数据。本发明专利申请公开的陀螺仪船桨空间姿态感知系统，通过在船桨绑定姿态传感系统，通过无线通讯方式发送划桨空间姿态数据，划桨空间姿态数据包括但不限于划桨角度数据和加速度数据，从而实时地将划桨空间姿态数据上传至船载移动终端，进而利用位于船载移动终端的相关软件对于划桨空间姿态数据进行数据计算后，将船桨的运动数据打包上传至网络平台，供后续的船桨的运动数据的综合信息分析。

Description

陀螺仪船桨空间姿态感知系统

技术领域

本发明属于皮划艇船桨姿态感知技术领域，具体涉及一种陀螺仪船桨空间姿态感知系统。

背景技术

公开号为CN205971775U，主题名称为船桨的角度和高度定位装置的实用新型专利，其技术方案公开了“包括：一基座，与基座一体设置突出的舌片，舌片上设置有防滑轨；可旋转横拉杆与基座连接，基座上设置有控制角度旋转的凹槽，可旋转横拉杆通过旋转机构固定在基座上的凹槽内，所述旋转机构包含固定在基座上的滑块以及与可旋转横拉杆连接的螺栓，所述可旋转横拉杆连接垂直高度杆，垂直高度杆上带有标尺，标识套环套在垂直高度杆上，标识套随船桨往复拉推在垂直高度杆上纵向运动，以标注位置”。

以“船桨/陀螺仪/姿态传感器/定位/感知/测试”等关键词交叉检索，注意到上述实用新型专利具有一定的相似度。经过分析，我们认为：其一，技术领域存在区别。上述实用新型专利明确限定于“快艇比赛用具”，即用于快艇比赛的船桨，而本发明则是皮划艇用船桨。由于船桨本身的结构、握持方式、发力方式等均存在区别，因此不能将快艇用船桨的技术方案直接应用于皮划艇用船桨。其二，技术方案不同。上述实用新型专利尽管可以实现“角度和高度定位”，但是工作原理存在区别。首先，上述实用新型专利通过基座、舌片、可旋转横拉杆等一系列纯机械结构，才能实现角度和高度的定位，本质上是间接测量的一种具体方式。此外，上述实用新型专利没有充分利用陀螺仪等可直接反映船桨空间姿态的感知手段，也不具备将感知结果与外部(例如，上位机等处理、分析器械)进行交互的能力，需要予以进一步改进。

发明内容

本发明针对现有技术的状况，克服以上缺陷，提供一种陀螺仪船桨空间姿态感知系统。

本发明专利申请公开的陀螺仪船桨空间姿态感知系统，其主要目的在于，通过在船桨绑定姿态传感系统，通过无线通讯方式发送划桨空间姿态数据，划桨空间姿态数据包括但不限于划桨角度数据和加速度数据，从而实时地将划桨空间姿态数据上传至船载移动终端(包括终端处理器)，进而利用位于船载移动终端的相关软件对于划桨空间姿态数据进行数据计算后，将船桨的运动数据打包上传至网络平台，供后续的船桨的运动数据的综合信息分析。

本发明专利申请公开的陀螺仪船桨空间姿态感知系统，其另一目的在于，姿态传感系统实时且高频地向船载移动终端发送划桨空间姿态数据，发送频率可达每秒百次以上，划桨角度数据的精度可达±1°之间，有助于实现慢动作分析。

本发明专利申请公开的陀螺仪船桨空间姿态感知系统，其另一目的在于，在划桨角度数据和加速度数据的基础上，可进一步分析得到的相关信息包括但不限于距离、时间、时速、百米时速、桨频、左右桨划距和左右桨的发力值。

本发明专利申请公开的陀螺仪船桨空间姿态感知系统，其另一目的在于，网络平台的数据库可完整保存每次上传的每位运动员的运动数据，具备大数据分析功能和数据回放功能，教练员和运动员可通过网络平台分析划桨的运动数据，以便对于不同的运动员的技术提供科学的评价和诊断，分析运动员的训练机能状态和单人技术诊断，从而针对每个运动员制定有针对性的训练和技术改进方案。

本发明专利申请公开的陀螺仪船桨空间姿态感知系统，其另一目的在于，在大数据分析提供单人技术诊断的基础上，通过每个运动员的数据累计分析，可实现多人艇配合的分析与选拔。

本发明采用以下技术方案，所述陀螺仪船桨空间姿态感知系统包括：

一姿态传感系统，所述姿态传感系统绑定于船桨，使得姿态传感系统与船桨同步运动，所述姿态传感系统在随船桨的同步运动过程中生成划桨空间姿态数据；

一船载移动终端，所述姿态传感系统通过无线通讯方式实时且高频地向船载移动终端发送划桨空间姿态数据，所述船载移动终端将划桨空间姿态数据与由船载移动终端自身获取的数据相互结合，以生成船桨的运动数据。

根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述划桨空间姿态数据包括划桨角度数据和加速度数据。

根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述姿态传感系统包括一陀螺仪，所述船载移动终端包括一终端处理器。

根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述由船载移动终端自身获取的数据包括地理位置数据、授时数据。

根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述由船载移动终端生成船桨的运动数据包括桨频数据、左右桨划距数据、左右桨发力值数据、左右桨时间差数据、左右桨距离差数据。

根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述船载移动终端生成的船桨的运动数据上传至网络平台，网络平台的数据库预置有设备编号、运动员信息、历史数据。

根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述船载移动终端生成的船桨的运动数据上传至网络平台，网络平台根据每位运动员的实时的船桨的运动数据和历史记录的船桨的运动数据做出大数据分析。

本发明专利申请还公开了一种陀螺仪船桨空间姿态感知系统，包括：

一姿态传感系统，所述姿态传感系统绑定于船桨，使得姿态传感系统与船桨同步运动，所述姿态传感系统在随船桨的同步运动过程中生成划桨空间姿态数据；

一船载移动终端，所述姿态传感系统通过无线通讯方式实时且高频地向船载移动终端发送划桨空间姿态数据，所述船载移动终端将划桨空间姿态数据与由船载移动终端自身获取的数据相互结合，以生成船桨的运动数据；

一网络平台，所述网络平台获取由船载移动终端生成的船桨的运动数据。

本发明专利申请公开的陀螺仪船桨空间姿态感知系统，其有益效果在于：

1.桨运动姿态角度数据可采集；

2.船运动时间和速度可采集；

3.每秒百次的高频率数据采集，实现慢动作分析；

4.划桨数据实时上传、实时分析；

5.数据完整上传服务器，每次运动数据完整保存；

6.强大的数据库分析平台，可根据专业需求进行数据回放分析。

附图说明

图1是本发明的流程示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种陀螺仪船桨空间姿态感知系统，下面结合优选实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。

参见附图的图1，图1示出了所述发明专利动作流程的相关示意。

优选实施例(核心的技术方案隐含涉及网络平台)。

优选地，所述陀螺仪船桨空间姿态感知系统包括：

一姿态传感系统，所述姿态传感系统绑定于(皮划艇用)船桨，使得姿态传感系统与船桨同步运动，所述姿态传感系统在随船桨的同步运动过程中生成划桨空间姿态数据；

一船载移动终端，所述姿态传感系统通过无线通讯方式实时且高频地向船载移动终端发送划桨空间姿态数据，所述船载移动终端将划桨空间姿态数据与由船载移动终端自身获取的数据相互结合，以生成(单个运动员的)船桨的运动数据。

值得一提的是，姿态传感系统实时且高频地向船载移动终端发送划桨空间姿态数据，发送频率可达每秒百次以上，划桨角度数据的精度可达±1°之间，有助于实现慢动作分析。

进一步地，所述船载移动终端生成的船桨的运动数据可供上传至网络平台。

进一步地，所述划桨空间姿态数据包括(但不限于)划桨角度数据和加速度数据。

进一步地，所述姿态传感系统包括一陀螺仪，划桨角度数据和加速度数据可由陀螺仪生成。

进一步地，所述船载移动终端包括一终端处理器，终端处理器可用于划桨空间姿态数据与由船载移动终端自身获取的数据结合计算。

进一步地，所述由船载移动终端自身获取的数据包括地理位置数据，以较为精确地获取船桨在运动过程中的每一桨的任一时刻的精确地理位置，进而计算距离数据。

其中，地理位置数据优选通过船载移动终端获取GPS信号实现。当然，本领域技术人员应注意，地理位置数据的实现方式并不仅局限于获取GPS信号，还可利用北斗信号等其他同类方式。对应地，也意味着船载移动终端还包括地理位置模块，该地理位置模块可以是与终端处理器相对独立的器件，也可以是与终端处理器相互集成的器件。

进一步地，所述由船载移动终端自身获取的数据还包括授时数据，以实现网络实时时间同步功能，提高距离数据的精度。

进一步地，所述由船载移动终端自身获取的数据还包括时速数据，可通过地理位置的位移速度获取(例如，借助GPS信号)。

进一步地，所述由船载移动终端自身获取的数据还包括百米时速数据，可通过地理位置的定位信息累计分段实现。

进一步地，所述船载移动终端可拆卸地安装于靠近船桨的位置，例如划桨训练所在的皮划艇处。

需要说明的是，本实施例涉及的船载移动终端，优选被具体实施为具有三防性能的定制机(例如，已安装分析软件的安卓手机)，以便适应较为恶劣的工作环境。

进一步地，所述由船载移动终端生成的供上传至网络平台的(单个运动员的)船桨的运动数据，包括桨频数据。

具体地，桨频数据通过姿态传感系统发送的划桨角度数据(具体为船桨空间夹角)，船载移动终端根据预设的指标参数来判断其桨频。

作为举例：当船桨空间Z轴夹角在-45°时，我们判断为右桨船桨切入水面，当船桨整体完成Z轴-90°至+45°区段，我们认为船桨完成了整个右桨滑行过程，从而判断为右桨完成一次划桨动作。

进一步地，所述(由船载移动终端)生成的供上传至网络平台的(单个运动员的)船桨的运动数据，包括左右桨划距数据。

具体地，左右桨划距数据通过高频率角度采集，实时掌握船桨运动过程。当其夹角达到专业划距区段，我们进行该区段的时间累积分析。如：Z轴在+85°，XY轴在-85°和+70°间进入左桨有效划距区段，当Z轴+85°至-85°之间的20°夹角我们判断为划距行程，那么在此行程中的时间长度乘以系数或GPS距离参数。

进一步地，所述(由船载移动终端)生成的供上传至网络平台的(单个运动员的)船桨的运动数据，包括左右桨发力值数据、左右桨时间差数据、左右桨距离差数据。

具体地，左右桨发力值数据可被理解为，当我们拥有了船桨的空间夹角行程时间，在此时间段中同时上传加速度信息来作为发力值判断。

值得一提的是，当分析得到左右桨划距数据与左右桨发力值数据等相关信息时，即当拥有了实时的划桨角度数据和加速度数据采集，通过数据标准化定义来分析划桨行程中入水角度、划距、划桨的速率与力量参数。我们可以通过上传数据来进行分析与比对，从而获得单人技术诊断，每个运动员的数据累计分析，可实现多人艇配合的分析与选拔。

进一步地，所述网络平台除了可以获取由船载移动终端上传的(单个运动员的)船桨的运动数据，网络平台的数据库还可以预置设备编号(以便匹配和记录不同的船桨)、运动员信息(以便匹配和记录不同的运动员)，网络平台的数据库还可以存储历史数据，例如在数据库中已经有过记录的运动员的历次划桨数据。

进一步地，所述网络平台的数据库可完整保存每次上传的每位运动员的运动数据，具备大数据分析功能和数据回放功能，教练员和运动员可通过网络平台分析划桨的运动数据，以便对于不同的运动员的技术提供科学的评价和诊断，分析运动员的训练机能状态和单人技术诊断，从而针对每个运动员制定有针对性的训练和技术改进方案。

进一步地，所述网络平台还可以在大数据分析提供单人技术诊断的基础上，通过每个运动员的数据累计分析，可实现多人艇配合的分析与选拔。

进一步地，姿态传感系统与船载移动终端之间的实时且高频的无线通讯方式，优选可通过蓝牙等近场通讯协议。当然，本领域技术人员应注意，近场通讯协议的实现方式并不仅局限于蓝牙，还可利用ZigBee等其他同类方式。

进一步地，船载移动终端与网络平台之间的无线通讯方式，优选可通过4G等远距离通讯协议。当然，本领域技术人员应注意，远距离通讯协议的实现方式并不仅局限于4G，还可利用5G等其他同类方式。

第一实施例(核心的技术方案直接涉及网络平台)。

优选地，所述陀螺仪船桨空间姿态感知系统包括：

一姿态传感系统，所述姿态传感系统绑定于(皮划艇用)船桨，使得姿态传感系统与船桨同步运动，所述姿态传感系统在随船桨的同步运动过程中生成划桨空间姿态数据；

一船载移动终端，所述姿态传感系统通过无线通讯方式实时且高频地向船载移动终端发送划桨空间姿态数据，所述船载移动终端将划桨空间姿态数据与由船载移动终端自身获取的数据相互结合，以生成(单个运动员的)船桨的运动数据；

一网络平台，所述网络平台获取由船载移动终端生成的(单个运动员的)船桨的运动数据。

值得一提的是，姿态传感系统实时且高频地向船载移动终端发送划桨空间姿态数据，发送频率可达每秒百次以上，划桨角度数据的精度可达±1°之间，有助于实现慢动作分析。

进一步地，所述划桨空间姿态数据包括(但不限于)划桨角度数据和加速度数据。

进一步地，所述姿态传感系统包括一陀螺仪，划桨角度数据和加速度数据可由陀螺仪生成。

进一步地，所述船载移动终端包括一终端处理器，终端处理器可用于划桨空间姿态数据与由船载移动终端自身获取的数据结合计算。

进一步地，所述由船载移动终端自身获取的数据包括地理位置数据，以较为精确地获取船桨在运动过程中的每一桨的任一时刻的精确地理位置，进而计算距离数据。

其中，地理位置数据优选通过船载移动终端获取GPS信号实现。当然，本领域技术人员应注意，地理位置数据的实现方式并不仅局限于获取GPS信号，还可利用北斗信号等其他同类方式。对应地，也意味着船载移动终端还包括地理位置模块，该地理位置模块可以是与终端处理器相对独立的器件，也可以是与终端处理器相互集成的器件。

进一步地，所述由船载移动终端自身获取的数据还包括授时数据，以实现网络实时时间同步功能，提高距离数据的精度。

进一步地，所述由船载移动终端自身获取的数据还包括时速数据，可通过地理位置的位移速度获取(例如，借助GPS信号)。

进一步地，所述由船载移动终端自身获取的数据还包括百米时速数据，可通过地理位置的定位信息累计分段实现。

进一步地，所述船载移动终端可拆卸地安装于靠近船桨的位置，例如划桨训练所在的皮划艇处。

需要说明的是，本实施例涉及的船载移动终端，优选被具体实施为具有三防性能的定制机(例如，已安装分析软件的安卓手机)，以便适应较为恶劣的工作环境。

进一步地，所述由船载移动终端生成的供上传至网络平台的(单个运动员的)船桨的运动数据，包括桨频数据。

具体地，桨频数据通过姿态传感系统发送的划桨角度数据(具体为船桨空间夹角)，船载移动终端根据预设的指标参数来判断其桨频。

作为举例：当船桨空间Z轴夹角在-45°时，我们判断为右桨船桨切入水面，当船桨整体完成Z轴-90°至+45°区段，我们认为船桨完成了整个右桨滑行过程，从而判断为右桨完成一次划桨动作。

进一步地，所述(由船载移动终端)生成的供上传至网络平台的(单个运动员的)船桨的运动数据，包括左右桨划距数据。

具体地，左右桨划距数据通过高频率角度采集，实时掌握船桨运动过程。当其夹角达到专业划距区段，我们进行该区段的时间累积分析。如：Z轴在+85°，XY轴在-85°和+70°间进入左桨有效划距区段，当Z轴+85°至-85°之间的20°夹角我们判断为划距行程，那么在此行程中的时间长度乘以系数或GPS距离参数。

进一步地，所述(由船载移动终端)生成的供上传至网络平台的(单个运动员的)船桨的运动数据，包括左右桨发力值数据、左右桨时间差数据、左右桨距离差数据。

具体地，左右桨发力值数据可被理解为，当我们拥有了船桨的空间夹角行程时间，在此时间段中同时上传加速度信息来作为发力值判断。

值得一提的是，当分析得到左右桨划距数据与左右桨发力值数据等相关信息时，即当拥有了实时的划桨角度数据和加速度数据采集，通过数据标准化定义来分析划桨行程中入水角度、划距、划桨的速率与力量参数。我们可以通过上传数据来进行分析与比对，从而获得单人技术诊断，每个运动员的数据累计分析，可实现多人艇配合的分析与选拔。

进一步地，所述网络平台除了可以获取由船载移动终端上传的(单个运动员的)船桨的运动数据，网络平台的数据库还可以预置设备编号(以便匹配和记录不同的船桨)、运动员信息(以便匹配和记录不同的运动员)，网络平台的数据库还可以存储历史数据，例如在数据库中已经有过记录的运动员的历次划桨数据。

进一步地，所述网络平台的数据库可完整保存每次上传的每位运动员的运动数据，具备大数据分析功能和数据回放功能，教练员和运动员可通过网络平台分析划桨的运动数据，以便对于不同的运动员的技术提供科学的评价和诊断，分析运动员的训练机能状态和单人技术诊断，从而针对每个运动员制定有针对性的训练和技术改进方案。

进一步地，所述网络平台还可以在大数据分析提供单人技术诊断的基础上，通过每个运动员的数据累计分析，可实现多人艇配合的分析与选拔。

进一步地，姿态传感系统与船载移动终端之间的实时且高频的无线通讯方式，优选可通过蓝牙等近场通讯协议。当然，本领域技术人员应注意，近场通讯协议的实现方式并不仅局限于蓝牙，还可利用ZigBee等其他同类方式。

进一步地，船载移动终端与网络平台之间的无线通讯方式，优选可通过4G等远距离通讯协议。当然，本领域技术人员应注意，远距离通讯协议的实现方式并不仅局限于4G，还可利用5G等其他同类方式。

值得一提的是，本发明专利申请涉及的蓝牙通讯协议等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。

对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种陀螺仪船桨空间姿态感知系统，其特征在于，包括：

一姿态传感系统，所述姿态传感系统绑定于船桨，使得姿态传感系统与船桨同步运动，所述姿态传感系统在随船桨的同步运动过程中生成划桨空间姿态数据；

一船载移动终端，所述姿态传感系统通过无线通讯方式实时且高频地向船载移动终端发送划桨空间姿态数据，所述船载移动终端将划桨空间姿态数据与由船载移动终端自身获取的数据相互结合，以生成船桨的运动数据。

2.根据权利要求1所述的陀螺仪船桨空间姿态感知系统，其特征在于，所述划桨空间姿态数据包括划桨角度数据和加速度数据。

3.根据权利要求1所述的陀螺仪船桨空间姿态感知系统，其特征在于，所述姿态传感系统包括一陀螺仪，所述船载移动终端包括一终端处理器。

4.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的陀螺仪船桨空间姿态感知系统，其特征在于，所述由船载移动终端自身获取的数据包括地理位置数据、授时数据。

5.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的陀螺仪船桨空间姿态感知系统，其特征在于，所述由船载移动终端生成船桨的运动数据包括桨频数据、左右桨划距数据、左右桨发力值数据、左右桨时间差数据、左右桨距离差数据。

6.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的陀螺仪船桨空间姿态感知系统，其特征在于，所述船载移动终端生成的船桨的运动数据上传至网络平台，网络平台的数据库预置有设备编号、运动员信息、历史数据。

7.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的陀螺仪船桨空间姿态感知系统，其特征在于，所述船载移动终端生成的船桨的运动数据上传至网络平台，网络平台根据每位运动员的实时的船桨的运动数据和历史记录的船桨的运动数据做出大数据分析。

8.一种陀螺仪船桨空间姿态感知系统，其特征在于，包括：

一姿态传感系统，所述姿态传感系统绑定于船桨，使得姿态传感系统与船桨同步运动，所述姿态传感系统在随船桨的同步运动过程中生成划桨空间姿态数据；

一船载移动终端，所述姿态传感系统通过无线通讯方式实时且高频地向船载移动终端发送划桨空间姿态数据，所述船载移动终端将划桨空间姿态数据与由船载移动终端自身获取的数据相互结合，以生成船桨的运动数据；

一网络平台，所述网络平台获取由船载移动终端生成的船桨的运动数据。

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