一種跑步計(jì)量設(shè)備及其軟件系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及跑步訓(xùn)練計(jì)時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域，具體而言，涉及一種跑步計(jì)量設(shè)備及其軟件系統(tǒng)。用于多人跑步計(jì)時(shí)和分段成績計(jì)量。跑步計(jì)量設(shè)備由外殼、閱讀器、移動(dòng)通信模塊、移動(dòng)電源、電子標(biāo)簽構(gòu)成。軟件系統(tǒng)由閱讀器控制系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)配置系統(tǒng)、用戶注冊(cè)系統(tǒng)、業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)構(gòu)成。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員佩戴電子標(biāo)簽經(jīng)過跑步計(jì)量設(shè)備時(shí)，軟件系統(tǒng)即可通過跑步計(jì)量設(shè)備接收到閱讀器ID、電子標(biāo)簽ID、時(shí)間戳等數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，從而實(shí)現(xiàn)多人跑步計(jì)時(shí)、分段成績計(jì)量等功能。
【專利說明】一種跑步計(jì)量設(shè)備及其軟件系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及跑步訓(xùn)練計(jì)時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域，具體而言，涉及一種跑步計(jì)量設(shè)備及其軟件系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于非專業(yè)級(jí)跑步訓(xùn)練計(jì)時(shí)領(lǐng)域，以往通常使用秒表計(jì)時(shí)等人工方式來獲取運(yùn)動(dòng)員跑步成績，人工操作存在易錯(cuò)性和結(jié)果不易彌補(bǔ)的風(fēng)險(xiǎn)。而對(duì)于運(yùn)動(dòng)員跑步里程實(shí)時(shí)查看和分段式統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)則通常由運(yùn)動(dòng)員攜帶智能設(shè)備，通過智能設(shè)備上的應(yīng)用軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如Nike出品的基于智能手機(jī)上的Nike+應(yīng)用軟件，或通過專業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行測(cè)量和統(tǒng)計(jì)。佩戴智能設(shè)備方式需要運(yùn)動(dòng)員在跑步時(shí)攜帶該智能設(shè)備，為跑步活動(dòng)增加不便。且僅能統(tǒng)計(jì)運(yùn)動(dòng)員自身數(shù)據(jù)，無法同時(shí)獲得多名運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，難以進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)和分析。如需對(duì)多名運(yùn)動(dòng)員成績進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，則需要事后進(jìn)行大量數(shù)據(jù)匯總等人工操作，增加成本之余也會(huì)引入過多的出錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)。使用專業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備可以獲得較為理想的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，但成本高昂，對(duì)于非專業(yè)級(jí)別應(yīng)用場(chǎng)景并不適用。
[0003]射頻識(shí)別(RFID)是一種無線通信技術(shù)，可以通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需在識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或者光學(xué)接觸。
[0004]RFID技術(shù)通常由三部分組成，應(yīng)答器、閱讀器和軟件系統(tǒng)。應(yīng)答器由天線、射頻元件和芯片組成，一般來說都是用標(biāo)簽作為應(yīng)答器容器，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上用來標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。閱讀器也稱讀寫器，由天線、射頻元件和芯片組成，是一種讀取或?qū)懭霕?biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式。軟件系統(tǒng)是應(yīng)用層軟件，主要是把閱讀器收集的數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理，并為人們所用。
[0005]應(yīng)用于非專業(yè)級(jí)跑步訓(xùn)練計(jì)時(shí)領(lǐng)域，RFID識(shí)別設(shè)備和應(yīng)答器體積應(yīng)該較小，識(shí)別設(shè)備的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到其適用性，較小的體積便于移動(dòng)，由此可以適用于更多的跑步場(chǎng)地。應(yīng)答器是運(yùn)動(dòng)員所佩戴，因此小巧的設(shè)計(jì)不會(huì)影響到運(yùn)動(dòng)員跑步體驗(yàn)，且為滿足多人情況，應(yīng)答器應(yīng)具備防沖撞性強(qiáng)、成本低、壽命長等特性。
[0006]專利號(hào)2014103737024，“電子標(biāo)簽”，包括:標(biāo)簽天線、電子芯片和金屬屏蔽層；所述標(biāo)簽天線與所述電子芯片電氣連接；所述金屬屏蔽層置于所述標(biāo)簽天線的內(nèi)側(cè)。此發(fā)明所述的電子標(biāo)簽為無源電子標(biāo)簽，其天線為表面帶有微帶天線的陶瓷天線，且在天線內(nèi)側(cè)設(shè)置有金屬屏蔽層，以達(dá)到防止人體對(duì)天線性能的影響，使得所述電子標(biāo)簽具有可接觸皮膚、小型化、成本低、壽命長等特性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為改善上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的一目的在于提供一種跑步計(jì)量設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)的、無需人工計(jì)時(shí)操作、自動(dòng)獲取多人跑步數(shù)據(jù)等功能。
[0008]為改善上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的又一目的在于提供一種跑步計(jì)量軟件系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作設(shè)備、無需人工計(jì)時(shí)、自動(dòng)獲取多人跑步數(shù)據(jù)并能對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析等功能。
[0009]為達(dá)到本發(fā)明上述目的，請(qǐng)參考圖1，所述的跑步計(jì)量設(shè)備由外殼1、閱讀器2、移動(dòng)通信模塊6、移動(dòng)電源7和電子標(biāo)簽五部分組成，外殼可采用適合的材質(zhì)設(shè)計(jì)制作。閱讀器由天線3、控制電路4和RS232串行接口 5組成，其中天線采用圓極化設(shè)計(jì)，使之可向外發(fā)出電磁波，形成有效范圍約為1.5米寬、有效長度約為5米的扇形電磁場(chǎng)?？刂齐娐房赏ㄟ^程序在標(biāo)稱范圍內(nèi)調(diào)節(jié)其工作頻率和功率，從而可以根據(jù)不同跑步運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景需求調(diào)節(jié)閱讀器檢測(cè)頻率和電磁場(chǎng)覆蓋區(qū)域。RS232串行接口將控制電路與移動(dòng)通信模塊相連，移動(dòng)通信模塊可根據(jù)實(shí)際跑步場(chǎng)地是否有無線WIFI覆蓋而選擇RS232串行接口轉(zhuǎn)WIFI模式或RS232串行接口轉(zhuǎn)移動(dòng)通信模式。移動(dòng)電源與閱讀器、移動(dòng)通信模塊電氣相連，為其供電。
[0010]電子標(biāo)簽采用所述專利號(hào)為2014103737024的無源電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽的天線采用帶有微帶天線的陶瓷天線，并在天線內(nèi)側(cè)設(shè)置有金屬屏蔽層，可以防止人體對(duì)天線性能的影響，使得電子標(biāo)簽具有可接觸皮膚、小型化、低成本、壽命長等特性。
[0011]當(dāng)運(yùn)動(dòng)員佩戴電子標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器天線發(fā)出的電磁波場(chǎng)時(shí)，電子標(biāo)簽內(nèi)部形成感應(yīng)電流并將電子標(biāo)簽ID載波發(fā)出電磁波，天線收到后傳至閱讀器，閱讀器將閱讀器ID、電子標(biāo)簽ID、時(shí)間戳等信息通過移動(dòng)通信模塊無線傳送至計(jì)算機(jī)。閱讀器中的天線發(fā)出電磁波的工作周期約為25ms，按照世界百米記錄，通過1.5米需耗費(fèi)時(shí)間極限值為144ms，因此當(dāng)運(yùn)動(dòng)員佩戴電子標(biāo)簽以百米速度通過天線的電磁場(chǎng)時(shí)，至少可被檢測(cè)5?6次，如運(yùn)動(dòng)員以普通速度通過，則檢測(cè)次數(shù)可達(dá)到10?20次。由于閱讀器天線發(fā)出電磁波的工作周期為毫秒級(jí)數(shù)值，因此在計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度上可以達(dá)到十分之一秒。由于在跑道路徑上可以設(shè)置多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，因此也可以獲得運(yùn)動(dòng)員的分段跑步數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員成績記錄統(tǒng)計(jì)、分段數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、多人數(shù)據(jù)對(duì)比分析等功能。綜上所述，基于RFID技術(shù)用于跑步數(shù)據(jù)采集和計(jì)量是可行的。
[0012]為達(dá)到本發(fā)明上述又一目的，所述的軟件系統(tǒng)由閱讀器控制系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)配置系統(tǒng)、用戶注冊(cè)系統(tǒng)、業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)組成。閱讀器控制系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)Socket端口與閱讀器進(jìn)行通信，管理閱讀器ID、工作頻率和功率。監(jiān)測(cè)點(diǎn)配置系統(tǒng)用于管理跑步計(jì)量設(shè)備與監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的映射關(guān)系、管理監(jiān)測(cè)點(diǎn)以及監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的距離數(shù)據(jù)。用戶注冊(cè)系統(tǒng)用于管理電子標(biāo)簽與運(yùn)動(dòng)員身份之間的映射關(guān)系，系統(tǒng)得到電子標(biāo)簽ID即可查詢得到運(yùn)動(dòng)員身份。業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)用于計(jì)算機(jī)與跑步計(jì)量設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，發(fā)送工作命令以及接收返回?cái)?shù)據(jù)，并按照特定算法進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和管理軟件系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)。
[0013]軟件系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)有定時(shí)保障系統(tǒng)，以保證軟件系統(tǒng)與跑步計(jì)量設(shè)備之間數(shù)據(jù)鏈的連續(xù)性，避免因?yàn)榕既怀霈F(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)問題或接口干擾問題而導(dǎo)致數(shù)據(jù)鏈出錯(cuò)，定時(shí)保障系統(tǒng)會(huì)定時(shí)檢查計(jì)算機(jī)與跑步計(jì)量設(shè)備之間的工作命令和接收數(shù)據(jù)是否正常，如遇到不正常情況，則由計(jì)算機(jī)再次發(fā)出工作命令，如依然不能得到正常的數(shù)據(jù)傳輸，則重啟計(jì)算機(jī)與跑步計(jì)量設(shè)備的Socket連接，恢復(fù)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程，以保證數(shù)據(jù)鏈的連續(xù)性。
[0014]如圖2所示，本發(fā)明所述跑步計(jì)量設(shè)備中的天線與電子標(biāo)簽之間是無線數(shù)據(jù)傳輸模式，計(jì)算機(jī)通過無線網(wǎng)關(guān)與跑步計(jì)量設(shè)備的移動(dòng)通信模塊進(jìn)行通訊，發(fā)送工作命令以及接受返回?cái)?shù)據(jù)。在WIFI無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)可采用串行端口轉(zhuǎn)WIFI模塊，沒有WIFI無線覆蓋情況下可采用串行端口轉(zhuǎn)移動(dòng)通信模塊，因此所述設(shè)備具有較為廣泛的可移動(dòng)特性，可滿足在正規(guī)跑道和戶外不規(guī)則跑道跑步計(jì)量數(shù)據(jù)所需。
[0015]如圖3所示，在跑步活動(dòng)開始之前，需在閱讀器控制系統(tǒng)中設(shè)定閱讀器ID、閱讀器工作頻率和功率S10，在監(jiān)控點(diǎn)配置系統(tǒng)中添加跑道路徑上的監(jiān)控點(diǎn)并將監(jiān)控點(diǎn)與閱讀器ID綁定S20，在用戶注冊(cè)系統(tǒng)中將運(yùn)動(dòng)員身份與電子標(biāo)簽ID綁定S30。開始跑步活動(dòng)后，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員佩戴電子標(biāo)簽經(jīng)過監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)S40，業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)讀取跑步計(jì)量設(shè)備傳給計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)S50，每條數(shù)據(jù)包括閱讀器ID、電子標(biāo)簽ID、時(shí)間戳。將數(shù)據(jù)用特定算法進(jìn)行清洗后S60存入數(shù)據(jù)庫S70，并對(duì)清洗后的數(shù)據(jù)進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯處理S80。
[0016]由于電子標(biāo)簽從進(jìn)入閱讀器天線發(fā)出的電磁波場(chǎng)到離開期間，會(huì)先后被檢測(cè)到多次，即同一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)會(huì)有多條時(shí)間戳不同的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)，而實(shí)際需要計(jì)量運(yùn)動(dòng)員通過此監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)間戳數(shù)據(jù)應(yīng)只有一個(gè)，因此軟件系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)會(huì)對(duì)同一監(jiān)測(cè)點(diǎn)一個(gè)或多個(gè)跑步計(jì)量設(shè)備傳回的多條數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，利用動(dòng)態(tài)中值濾波算法，對(duì)以時(shí)間為序列的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和計(jì)算，從而計(jì)算出運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過此監(jiān)測(cè)點(diǎn)最確切的時(shí)間。業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)根據(jù)所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最終的數(shù)據(jù)即可根據(jù)需要計(jì)算運(yùn)動(dòng)員的跑步成績、特定距離內(nèi)的分段統(tǒng)計(jì)以及對(duì)多人數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比統(tǒng)計(jì)分析。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1跑步計(jì)量設(shè)備內(nèi)部元件示意圖。
[0018]圖2跑步計(jì)量設(shè)備及其軟件系統(tǒng)工作示意圖。
[0019]圖3跑步計(jì)量軟件系統(tǒng)流程圖。
[0020]圖4跑步計(jì)量設(shè)備實(shí)施示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖4所示，使用者在跑道路徑起點(diǎn)和終點(diǎn)各設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并沿跑道路徑每隔特定距離設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處跑道路徑兩側(cè)放置所述的跑步計(jì)量設(shè)備，并保持閱讀器的天線水平朝向跑道。
[0022]在軟件系統(tǒng)中，通過閱讀器控制程序設(shè)定所有設(shè)備中閱讀器的ID以及工作頻率和功率。
[0023]在監(jiān)測(cè)點(diǎn)配置系統(tǒng)中添加跑道路徑所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)并設(shè)定監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的距離，并將跑步計(jì)量設(shè)備的閱讀器ID與監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行映射綁定，以保證同一監(jiān)測(cè)點(diǎn)的兩個(gè)跑步計(jì)量設(shè)備返回?cái)?shù)據(jù)映射為同一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
[0024]在用戶注冊(cè)系統(tǒng)中，將運(yùn)動(dòng)員身份映射為電子標(biāo)簽ID。
[0025]設(shè)備正常工作時(shí)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員佩戴電子標(biāo)簽經(jīng)過所述跑步計(jì)量設(shè)備，閱讀器將閱讀器ID、電子標(biāo)簽ID、時(shí)間戳通過移動(dòng)通信模塊發(fā)送至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)中的軟件系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和計(jì)算，并將其存入數(shù)據(jù)庫。依據(jù)數(shù)據(jù)即可根據(jù)業(yè)務(wù)需要計(jì)算出運(yùn)動(dòng)員的跑步成績、分段距離速度等指標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0026]本發(fā)明所述的跑步計(jì)量設(shè)備及其軟件系統(tǒng)不僅適用于正規(guī)跑道，也適用于戶外跑步路徑不規(guī)則情況，且運(yùn)動(dòng)員無需攜帶其他設(shè)備，僅需佩戴一個(gè)輕巧便攜的電子標(biāo)簽即可，不會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)員跑步動(dòng)作造成干擾。
[0027]本發(fā)明還可根據(jù)實(shí)際需求存在其他實(shí)施例，在不違背發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，數(shù)據(jù)本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種跑步計(jì)量設(shè)備，其特征在于，由外殼、閱讀器(含有天線、控制電路、RS232串行接口)、移動(dòng)通信模塊、移動(dòng)電源和電子標(biāo)簽組成；所述閱讀器通過RS232串行接口與移動(dòng)通信模塊相連，移動(dòng)電源為閱讀器和移動(dòng)通信模塊供電；所述電子標(biāo)簽采用無源方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跑步計(jì)量設(shè)備，其特征在于，所述閱讀器中的天線采用圓極化設(shè)計(jì)，能夠在特定方向形成扇形電磁波場(chǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跑步計(jì)量設(shè)備，其特征在于，所述閱讀器中的控制電路可通過程序調(diào)節(jié)工作頻率和功率，使之可以適用于不同的跑步運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跑步計(jì)量設(shè)備，其特征在于，所述移動(dòng)通信模塊與計(jì)算機(jī)之間是無線連接，移動(dòng)通信模塊可選擇: A.串行口轉(zhuǎn)WIFI模塊，可在WIFI網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸； B.串行口轉(zhuǎn)移動(dòng)通信模塊，可在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，如串行口轉(zhuǎn)3G模塊。
5.一種跑步計(jì)量設(shè)備軟件系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)包括: A.閱讀器控制系統(tǒng)，用于管理閱讀器ID、工作頻率和功率； B.監(jiān)測(cè)點(diǎn)配置系統(tǒng)，用于管理跑步計(jì)量設(shè)備與監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的映射關(guān)系、管理監(jiān)測(cè)點(diǎn)以及監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的距離； C.用戶注冊(cè)系統(tǒng)，用于管理運(yùn)動(dòng)員身份與電子標(biāo)簽ID之間的映射關(guān)系； D.業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)，用于計(jì)算機(jī)與跑步計(jì)量設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理； E.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，用于存儲(chǔ)和管理所有數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的跑步計(jì)量設(shè)備軟件系統(tǒng)，其特征在于，利用動(dòng)態(tài)中值濾波算法對(duì)來自于同一監(jiān)測(cè)點(diǎn)的跑步計(jì)量設(shè)備傳回計(jì)算機(jī)的運(yùn)動(dòng)員跑步數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和計(jì)算。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的跑步計(jì)量設(shè)備軟件系統(tǒng)，其特征在于，有定時(shí)保障程序，當(dāng)遇到偶然出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)問題或接口干擾問題而導(dǎo)致數(shù)據(jù)鏈出錯(cuò)時(shí)，可迅速重啟系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程，保證數(shù)據(jù)鏈的連續(xù)性。
【文檔編號(hào)】G06K17/00GK104200250SQ201410460203
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】謝崢 申請(qǐng)人:謝崢