本發(fā)明屬于運動評估系統(tǒng)，尤其涉及一種基于RFID的跑步訓(xùn)練監(jiān)督與評估系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，在校學(xué)生跑步考核存在管理混亂、評估不科學(xué)等問題，具體表現(xiàn)為：在考核方面，考核設(shè)備非常匱乏，只有簡單的計時器，無法實時給出考核人員的速度、時間等信息，不能全面掌握考核人員的實時動態(tài)和身體素質(zhì)。在計圈上，靠他人數(shù)圈來計圈，這樣出錯的幾率很大，同時浪費人力。在訓(xùn)練方面，學(xué)生訓(xùn)練時存在不科學(xué)、不合理等現(xiàn)象，訓(xùn)練量時大時小，沒有規(guī)律性。學(xué)生自身也不了解訓(xùn)練中自身體能分配、速度快慢情況，訓(xùn)練沒有針對性，花費大量的時間而身體素質(zhì)卻沒有得到很好的提高，甚至導(dǎo)致在訓(xùn)練中傷病的發(fā)生。因此針對在校學(xué)生特別是需要經(jīng)常性開展五公里考核的軍校學(xué)員而言，設(shè)計一個既能指導(dǎo)日常訓(xùn)練又能用來考核測試的系統(tǒng)就顯得非常必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于RFID的跑步訓(xùn)練監(jiān)督與評估系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對考核人員的監(jiān)控，并且考核結(jié)束后，可對數(shù)據(jù)進行評估，指導(dǎo)下次訓(xùn)練。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種基于RFID的跑步訓(xùn)練監(jiān)督與評估系統(tǒng)，包括：移動端和監(jiān)控端，所述移動端和所述監(jiān)控端無線連接；

所述移動端包括至少一個定位模塊和至少一個無線發(fā)送模塊，所述定位模塊與所述無線發(fā)送模塊電連接；

所述監(jiān)控端包括無線接收模塊和遠程監(jiān)控設(shè)備，所述無線接收模塊與所述遠程監(jiān)控設(shè)備電連接。

進一步，所述定位模塊為設(shè)有GPS定位模塊或北斗定位模塊。

進一步，所述定位模塊的個數(shù)與所述無線發(fā)送模塊的個數(shù)相同。

進一步，所述移動端由運動員攜帶。

進一步，所述遠程監(jiān)控設(shè)備為手機或筆記本電腦。

進一步，還包括系統(tǒng)檢測程序，所述系統(tǒng)檢測程序包括以下步驟：

1)定位模塊開始接收數(shù)據(jù)，并驗證系統(tǒng)信號是否傳輸正常；

2)開始計時點的判斷：裁判下達起跑指令時點擊開始，并用點擊“開始”后收到的第一個數(shù)據(jù)作為開始計時點，通過Timer控件實現(xiàn)計時功能；

3)計圈：以開始計時位置點為圓心，作一適當大小的圓，當運動員位置點進入該圓，且與上一次進入該圓的時間間隔大于一個時間閥值，即滿足計圈條件，計圈判斷成功；

4)終點的判斷：當圈數(shù)達到預(yù)設(shè)的數(shù)值時立即停止計時；

5)單圈計時：在單圈計數(shù)判斷成功觸發(fā)的那一刻讀取計時器的數(shù)值，與上一次讀取的數(shù)值做差，得到該圈的用時，其中，默認第一次讀取計時器數(shù)據(jù)為零；

6)運動軌跡生成：從接收到的原始數(shù)據(jù)中提取經(jīng)緯度，并以此為橫縱坐標通過Picture控件在地圖上逐點標注；

7)速度的計算：達到預(yù)定圈數(shù)時，即跑過終點，利用總?cè)?shù)與總用時，計算出整個過程的平均速度；利用單圈用時與操場單圈長度計算單圈平均速度；從接收到的數(shù)據(jù)中提取速度信息得到瞬時速度；

8)評估：利用MSChart控件生成單圈用時條形圖，MSHFlexGrid控件生成運動員測試數(shù)據(jù)表，通過圖形和數(shù)據(jù)綜合評估運動員的身體素質(zhì)。

本發(fā)明的有益效果為：通過高精度的定位模塊實現(xiàn)對訓(xùn)練、考核人員的跟蹤，訓(xùn)練、考核人員的動態(tài)信息借助無線發(fā)送模塊和無線接收模塊實時發(fā)送到遠程監(jiān)控設(shè)備顯示，實現(xiàn)對考核人員監(jiān)控。訓(xùn)練、考核結(jié)束后，可對數(shù)據(jù)進行處理，評估訓(xùn)練、考核結(jié)果，對下次訓(xùn)練進行指導(dǎo)，使訓(xùn)練更加科學(xué)合理，使考核更加公平有效。

1)充分利用RFID高精度、全方位、實時定位測速的特點，拓展了RFID在跑步訓(xùn)練中的應(yīng)用；

2)通過頻分多址的方式實現(xiàn)多對一通訊，能夠同時監(jiān)督和評估40名考核人員；

3)系統(tǒng)改進了傳統(tǒng)的跑步考核監(jiān)督方式，無需計時、計圈和監(jiān)督人員，大大節(jié)約了人力，提高了考核效率；

4)充分利用定位模塊提供的定位測速信息，分析得到運動員的體能分配情況，從而指導(dǎo)日常訓(xùn)練，使訓(xùn)練更高效、更科學(xué)。

附圖說明

圖1為一種基于RFID的跑步訓(xùn)練監(jiān)督與評估系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為單圈用時條形圖；

圖3為單圈數(shù)據(jù)生成表格圖；

其中，1、定位模塊；2、無線發(fā)送模塊；3、無線接收模塊；4、遠程監(jiān)控設(shè)備。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

一種基于RFID的跑步訓(xùn)練監(jiān)督與評估系統(tǒng)，如圖1所示，包括：移動端和監(jiān)控端，移動端和監(jiān)控端無線連接；

移動端包括至少一個定位模塊1和至少一個無線發(fā)送模塊2，定位模塊1與無線發(fā)送模塊2電連接；其中，有多少位運動員參加，需配備多少定位模塊1，定位模塊1的個數(shù)與無線發(fā)送模塊2的個數(shù)一致。

每個定位模塊1與每個無線發(fā)送模塊2通過RS232連接，定位模塊1對運動員的跑步信息進行監(jiān)控，并將此跑步信息傳送給無線發(fā)送模塊2；

監(jiān)控端包括無線接收模塊3和遠程監(jiān)控設(shè)備4，無線接收模塊3與遠程監(jiān)控設(shè)備4電連接。

無線接收模塊3與遠程監(jiān)控設(shè)備4通過RS232連接，無線接收模塊3接收無線發(fā)送模塊2所發(fā)出的運動員的跑步信息，并將運動員的跑步信息發(fā)送給遠程監(jiān)控設(shè)備4。

定位模塊1為設(shè)有GPS定位模塊或北斗定位模塊。

移動端由運動員攜帶。運動員只要攜帶移動端，其運動軌跡，運動狀態(tài)都能在遠程監(jiān)控設(shè)備上實時顯示出來，可對運動員的跑步訓(xùn)練、考核進行動態(tài)監(jiān)控。

遠程監(jiān)控設(shè)備4為手機或筆記本電腦。其中，遠程監(jiān)控設(shè)備4上利用VB設(shè)計監(jiān)控主界面，通過MSComm控件，設(shè)定相應(yīng)的波特率和串口，實現(xiàn)串口與定位模塊的實時傳輸與接收，得到定位模塊所提供的運動員的位置、速度及時間等信息，對這些信息進行篩選和處理，并在界面中顯示出來，通過直觀的運動軌跡圖對運動員的實時運動狀態(tài)進行監(jiān)控，同時實時記錄運動員的各項數(shù)據(jù)，對運動員的體能進行評估，分析得出運動員的考核成績。

遠程監(jiān)控設(shè)備4可對接收的數(shù)據(jù)進行處理，對運動狀態(tài)進行綜合評估，軟件可實現(xiàn)：實時監(jiān)控、單圈計時、違規(guī)記錄、自動計圈。自動計圈促使考核公平化和正規(guī)化，單圈計時得到單圈用時條形圖，對每圈的所用時間進行分析，找到自身的問題所在，從而進行針對性的訓(xùn)練。

無線接收模塊3和無線發(fā)送模塊2具有收發(fā)運動員運動信息的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)移動端與監(jiān)控端的數(shù)據(jù)傳輸。

無線接收模塊3和無線發(fā)送模塊2，提供了多頻段多信道以及網(wǎng)絡(luò)ID來降低傳輸過程中的干擾以提高傳輸性能，用戶可以通過PC軟件或在線修改設(shè)置串口以及RF的相關(guān)參數(shù)，其體積小、傳輸遠、工作電壓范圍寬，性能優(yōu)越。

一種基于RFID的跑步訓(xùn)練監(jiān)督與評估系統(tǒng)，還包括系統(tǒng)檢測程序，系統(tǒng)檢測程序包括以下步驟：

1)定位模塊開始接收數(shù)據(jù)，并驗證系統(tǒng)信號是否傳輸正常；

2)開始計時點的判斷：裁判下達起跑指令時點擊開始，并用點擊“開始”后收到的第一個數(shù)據(jù)作為開始計時點，通過Timer控件實現(xiàn)計時功能；

3)計圈：以開始計時位置點為圓心，作一適當大小的圓，當運動員位置點進入該圓，且與上一次進入該圓的時間間隔大于一個時間閥值，即滿足計圈條件，計圈判斷成功；

4)終點的判斷：當圈數(shù)達到預(yù)設(shè)的數(shù)值時立即停止計時；

5)單圈計時：在單圈計數(shù)判斷成功觸發(fā)的那一刻讀取計時器的數(shù)值，與上一次讀取的數(shù)值做差，得到該圈的用時，其中，默認第一次讀取計時器數(shù)據(jù)為零；

6)運動軌跡生成：從接收到的原始數(shù)據(jù)中提取經(jīng)緯度，并以此為橫縱坐標通過Picture控件在地圖上逐點標注；

7)速度的計算：達到預(yù)定圈數(shù)時，即跑過終點，利用總?cè)?shù)與總用時，計算出整個過程的平均速度；利用單圈用時與操場單圈長度計算單圈平均速度；從接收到的數(shù)據(jù)中提取速度信息得到瞬時速度；

8)評估：利用MSChart控件生成單圈用時條形圖，MSHFlexGrid控件生成運動員測試數(shù)據(jù)表，通過圖形和數(shù)據(jù)綜合評估運動員的身體素質(zhì)。

以軍校的5000米考核為例，考核人員的身體素質(zhì)可以用以下幾個指標體現(xiàn)：總用時、違規(guī)記錄、單圈用時、單圈最大速度與最小速度?？傆脮r是關(guān)鍵性指標，其他作為輔助指標，共同評估考核人員的體能情況。

在考核開始時，打開軟件界面，配置好串口選擇、波特率、校驗位、停止位、數(shù)據(jù)位的接口協(xié)議。打開串口，在接收區(qū)就會接收到北斗模塊發(fā)送的RMC語句。打開界面右下角的開始鍵，考核人員的實時動態(tài)即可顯示在監(jiān)控區(qū)，其經(jīng)度、緯度、瞬時速度、考核時間、圈數(shù)都能實時顯示。考核結(jié)束后，點擊評估按鈕，會彈出系統(tǒng)對此次考核的整體評估。

一種基于RFID的跑步訓(xùn)練監(jiān)督與評估系統(tǒng)的系統(tǒng)測試的驗證：

1)子模塊性能驗證

系統(tǒng)功能的正常實現(xiàn)，需要硬件子模塊的性能達到系統(tǒng)需求。因此對北斗模塊的定位精度、無線模塊的實際傳輸距離進行試驗測試。

北斗模塊定位精度的驗證：將北斗模塊安裝好，將貼片天線放在汽車車頂。通過RS232串口將其與計算機連接。發(fā)動汽車，慢速(小于10公里每小時)繞操場外跑一圈，快速(大于20小于30公里每小時)繞操場外跑兩圈。

從數(shù)據(jù)處理得到的圖像上可以得到，該北斗模塊得到的動態(tài)數(shù)據(jù)還是十分可靠的，所畫的圖形與地圖結(jié)合的較好，滿足整個系統(tǒng)的要求。

2)無線接收模塊和無線發(fā)送模塊傳輸距離驗證

安裝無線接收模塊和無線發(fā)送模塊，將一無線發(fā)送模塊固定在車頂，通過串口連接到計算機，另一無線接收模塊連接到另一臺計算機，放在空曠處。打開串口調(diào)試助手進行配置。汽車繞操場外跑兩圈，仔細觀察接收到的數(shù)據(jù)，是否出現(xiàn)錯誤。在串口接收數(shù)據(jù)框中，接收的數(shù)據(jù)均正常。實驗中接收端與汽車運動的最遠距離超過三公里，因此表明無線接收模塊和無線發(fā)送模塊三公里內(nèi)傳輸無差錯，滿足設(shè)計系統(tǒng)的要求。

3)系統(tǒng)功能驗證

設(shè)計系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)實時監(jiān)控、單圈計時、違規(guī)記錄、自動計圈的功能。對于系統(tǒng)功能能否實現(xiàn)，是否與實際情況有較大偏差，進行了一次跑圈測試，對系統(tǒng)功能進行驗證。

在界面上可清楚的觀測到運動員的位置、瞬時速度、開始時間、圈數(shù)的實時信息。測試結(jié)束后，點擊評估，就會顯示出如圖2所示的單圈用時條形圖和如圖3所示的單圈數(shù)據(jù)生成表格。

綜合圖2和圖3，可以得到以下結(jié)論:該名運動員在考核過程中存在違規(guī)現(xiàn)象，即在第四圈和第五圈轉(zhuǎn)彎處抄近道，并且在運動員測試數(shù)據(jù)表中有犯規(guī)記錄。測試的總?cè)?shù)為12圈，總用時是23分04秒。從單圈數(shù)據(jù)分析來看，該名運動員在整個跑步過程中每圈用時差距并不大，表現(xiàn)的相當平穩(wěn)，但每圈用時過多，若5000米及格成績是23分，平均下來每圈至少要110秒，而運動員只有在第二圈和第五圈在110秒以內(nèi)，其余的都在110秒以外，所以運動員的體能素質(zhì)還有所欠缺，適當提高訓(xùn)練量。

系統(tǒng)技術(shù)指標

1)一次性測試人數(shù)：40人；

2)跑步人員定位精度：＜2.5m；

3)跑步人員測速精度：0.1m/s；

4)監(jiān)控范圍：以監(jiān)控端為中心，半徑3km的圓形區(qū)域內(nèi)；

5)跑步人員考核成績精度：＜1s。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。