專(zhuān)利名稱(chēng)：中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員全程速度監(jiān)測(cè)分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種速度測(cè)量和分析裝置，特別是一種中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員全程速度監(jiān) 測(cè)分析裝置。
背景技術(shù)：
在體育競(jìng)技場(chǎng)上，中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員無(wú)論是在訓(xùn)練場(chǎng)還是在一般的比賽場(chǎng)上，都是由 教練或者輔助人員在場(chǎng)邊用計(jì)時(shí)裝置計(jì)時(shí)，然后估算運(yùn)動(dòng)員的平均時(shí)速，并且需要有專(zhuān)人 計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)并書(shū)面記錄。然而，其不足之處在于，無(wú)論是訓(xùn)練還是比賽，上述對(duì)中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員 的各項(xiàng)體能數(shù)據(jù)的處理十分繁瑣，且計(jì)算參數(shù)有限，無(wú)法獲得運(yùn)動(dòng)員的即時(shí)數(shù)據(jù)，包括即時(shí) 速度，即時(shí)距離等，人工計(jì)算數(shù)據(jù)的精確度不夠，失誤率大，工作強(qiáng)度高。如果采用大型體育 競(jìng)技用的GPS系統(tǒng)進(jìn)行處理則成本高而精度低且GPS信號(hào)易被遮擋，實(shí)用效果差。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種計(jì)算精度高、準(zhǔn)確率 高、工作強(qiáng)度低、成本低的中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員全程速度監(jiān)測(cè)分析裝置。本實(shí)用新型是通過(guò)以下途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)的中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員全程速度監(jiān)測(cè)分析裝置，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)在于，包括有中心服務(wù)器、移動(dòng) 體和復(fù)數(shù)個(gè)固定體，復(fù)數(shù)個(gè)固定體安裝在跑道周?chē)?，移?dòng)體由運(yùn)動(dòng)員攜帶，中心服務(wù)器、移 動(dòng)體和每個(gè)固定體上均安裝有帶天線(xiàn)的射頻通訊模塊，形成中心服務(wù)器與固定體之間、固 定體之間以及移動(dòng)體與固定體之間的雙向通訊無(wú)線(xiàn)連接，每個(gè)射頻通訊模塊均包括有信號(hào) 發(fā)射裝置、信號(hào)接收裝置、時(shí)鐘系統(tǒng)、射頻控制裝置和控制CPU系統(tǒng)，控制CPU系統(tǒng)與時(shí)鐘系 統(tǒng)連接，并通過(guò)射頻控制裝置分別與信號(hào)發(fā)射裝置和信號(hào)接收裝置連接。由CPU負(fù)責(zé)整個(gè)模塊的信號(hào)處理，并透過(guò)發(fā)射接收裝置與外部交換數(shù)據(jù)。射頻通訊模塊是一種通訊用模塊，用于無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。本實(shí)用新型將射頻通訊模 塊用于測(cè)量定位，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下中心服務(wù)器的射頻通訊模塊發(fā)出起跑信號(hào)傳送給移動(dòng)體，同時(shí)發(fā)出控制信號(hào)傳送 給固定體；移動(dòng)體的射頻通訊模塊接收到該信號(hào)后，啟動(dòng)工作；固定體的射頻通訊模塊發(fā)送 射頻測(cè)距指令信號(hào)給移動(dòng)體，同時(shí)其時(shí)鐘系統(tǒng)開(kāi)始計(jì)時(shí)；移動(dòng)體的射頻通訊模塊收到該測(cè)距指令信號(hào)后，其時(shí)鐘系統(tǒng)以自己本身的時(shí)鐘計(jì) 時(shí)，當(dāng)移動(dòng)體處理完該測(cè)距指令后，時(shí)鐘停止計(jì)時(shí)，并將計(jì)時(shí)結(jié)果打包在應(yīng)答信號(hào)中回傳給 固定體；固定體的射頻通訊模塊在收到移動(dòng)體的應(yīng)答信號(hào)后，控制CPU系統(tǒng)將固定體的計(jì) 時(shí)總時(shí)間減去移動(dòng)體的計(jì)時(shí)時(shí)間，從而獲得電波在空中的雙程傳播時(shí)間，并換算成距離；之后由移動(dòng)體再對(duì)固定體做同樣的測(cè)距處理并將測(cè)距結(jié)果回傳給固定體，由其將 兩次測(cè)距結(jié)果求平均值，獲得最終結(jié)果再回傳中心服務(wù)器。[0013]上述測(cè)量定位是采用對(duì)稱(chēng)雙邊雙向空間傳輸時(shí)間測(cè)量定位原理，通訊雙方的時(shí)鐘 可分別計(jì)時(shí)，不必同步，也不要求信號(hào)處理時(shí)間嚴(yán)格一致，降低了電路設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也濾 除了時(shí)鐘漂移造成的測(cè)距誤差。這樣，在運(yùn)動(dòng)員的移動(dòng)過(guò)程中，其所攜帶的移動(dòng)體能夠不斷 與其附近的固定體之間進(jìn)行射頻通訊，測(cè)量距離，并最終傳送到中心服務(wù)器處理，獲得運(yùn)動(dòng) 員的實(shí)時(shí)移動(dòng)距離，實(shí)時(shí)移動(dòng)速度以及移動(dòng)時(shí)間。由于射頻通訊模塊中所用元件為市售產(chǎn) 品，將其制作成移動(dòng)體、固定體，并與中心服務(wù)器連接，成本低廉，卻能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)員實(shí)時(shí) 參數(shù)高準(zhǔn)確度、高精度的測(cè)量，降低了體育場(chǎng)工作人員的工作強(qiáng)度，實(shí)用性強(qiáng)。本實(shí)用新型可以進(jìn)一步具體為還包括有一移動(dòng)控制器，其包括有射頻通訊模塊、天線(xiàn)、輸入裝置和顯示裝置，射 頻通訊模塊的射頻控制輸入端和輸出端與天線(xiàn)連接，輸入裝置和顯示裝置分別與射頻通訊 模塊的控制CPU系統(tǒng)連接。上述的控制CPU系統(tǒng)中存儲(chǔ)有運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目、移動(dòng)體編號(hào)，使用時(shí)，其可通過(guò)射頻通訊 模塊與中心服務(wù)器的射頻通訊模塊通訊，實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)傳輸連接。使用者通過(guò)輸入裝置輸入或 者選擇運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目和移動(dòng)體編號(hào)發(fā)送到服務(wù)器，還可以輸入啟動(dòng)信號(hào)通知中心服務(wù)器發(fā)送起 跑指令，或者是停止記錄指令；顯示裝置根據(jù)控制CPU系統(tǒng)的處理顯示運(yùn)動(dòng)員的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。移動(dòng)控制器可以便于教練員或者工作人員手持，在設(shè)定距離內(nèi)能與中心服務(wù)器互 傳數(shù)據(jù)指令，這樣在訓(xùn)練或者比賽時(shí)，無(wú)需擔(dān)心起跑點(diǎn)與中心服務(wù)器的距離，而是隨時(shí)可以 啟動(dòng)整個(gè)監(jiān)測(cè)分析裝置，對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行測(cè)距、測(cè)速。射頻通訊模塊可以進(jìn)一步具體為射頻通訊模塊輸出MDMA的調(diào)幅-調(diào)頻-調(diào)相信號(hào)波，采用調(diào)相方式將數(shù)據(jù)調(diào)制在 載波上發(fā)送；不同移動(dòng)體、不同固定體之間的通訊采用了載波監(jiān)聽(tīng)防沖突機(jī)制和MAC地址 身份識(shí)別。這樣可以在最大輸出功率一定，帶寬固定條件下，通過(guò)調(diào)整信號(hào)幅度和調(diào)頻脈沖 數(shù)量來(lái)最大限度的提高傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號(hào)率，實(shí)現(xiàn)多機(jī)通訊，節(jié)約了寶貴的頻帶資源。移動(dòng)體可以具體為還包括有外接數(shù)據(jù)接口，其與射頻通訊模塊中的控制CPU系統(tǒng)連接。外接數(shù)據(jù)接口可以連接外部傳感器，如心跳檢測(cè)儀等，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)員的其 他身體數(shù)據(jù)，以便于調(diào)整訓(xùn)練模式，達(dá)到對(duì)運(yùn)動(dòng)員最佳的訓(xùn)練效果。移動(dòng)體的射頻通訊模塊外接電源為充電電池。移動(dòng)體的天線(xiàn)為全向片狀天線(xiàn)，能夠全方位接收和發(fā)射射頻信號(hào)。移動(dòng)體可以是臂掛式移動(dòng)體，也可以是腰掛式移動(dòng)體。固定體可以具體為固定體的天線(xiàn)為一種架高1. 8-2. 2米的八木定向天線(xiàn)，或者是一種全向棒狀天 線(xiàn)。八木定向天線(xiàn)可以減少多徑反射影響；而全向棒狀天線(xiàn)可以保證一個(gè)移動(dòng)體能同 時(shí)獲得多個(gè)固定體信號(hào)并與之通訊。固定體還包括外部接口，其與固定體的射頻通訊模塊連接。該外部接口可以用于連接其他設(shè)備，還可以對(duì)固定體中射頻通訊模塊的控制CPU 系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)。[0032]中心服務(wù)器和移動(dòng)控制器的天線(xiàn)均可采用全向棒狀天線(xiàn)。綜上所述，本實(shí)用新型提供了一種基于射頻通訊模塊的中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員全程速度監(jiān) 測(cè)分析裝置，由運(yùn)動(dòng)員攜帶移動(dòng)體，在跑道上安裝固定體，實(shí)現(xiàn)中心服務(wù)器與固定體之間、 固定體之間以及移動(dòng)體與固定體之間的雙向通訊無(wú)線(xiàn)連接，采用對(duì)稱(chēng)雙邊雙向空間傳輸時(shí) 間測(cè)量定位原理，實(shí)現(xiàn)成本低廉，卻能夠完成對(duì)運(yùn)動(dòng)員實(shí)時(shí)參數(shù)高準(zhǔn)確度、高精度的測(cè)量， 降低了體育場(chǎng)工作人員的工作強(qiáng)度，實(shí)用性強(qiáng)。

圖1所示為本實(shí)用新型所述中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員全程速度監(jiān)測(cè)分析裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為本實(shí)用新型所述的射頻通訊模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所示為本實(shí)用新型所述移動(dòng)體的電路框架示意圖；圖4所示為本實(shí)用新型所述固定體的電路框架示意圖；圖5所示為本實(shí)用新型所述中心服務(wù)器的電路框架示意圖；圖6所示為本實(shí)用新型所述移動(dòng)控制器的電路框架示意圖；圖7所示為本實(shí)用新型所述移動(dòng)體的工作流程示意圖；圖8所示為本實(shí)用新型所述固定體的工作流程示意圖；圖9所示為本實(shí)用新型所述中心服務(wù)器的工作流程示意圖；圖10所示為本實(shí)用新型所述移動(dòng)控制器的工作流程示意圖；下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。
具體實(shí)施例最佳實(shí)施例參照附圖1，并結(jié)合附圖3、4、5、6，中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員全程速度監(jiān)測(cè)分析裝置，包括有 中心服務(wù)器、移動(dòng)控制器、移動(dòng)體和復(fù)數(shù)個(gè)固定體，復(fù)數(shù)個(gè)固定體安裝在跑道周?chē)?，可以?裝在跑道外側(cè)或者是安裝在跑道內(nèi)側(cè)，移動(dòng)體由運(yùn)動(dòng)員攜帶，中心服務(wù)器、移動(dòng)體和每個(gè)固 定體上均安裝有帶天線(xiàn)的射頻通訊模塊，形成中心服務(wù)器與固定體之間、固定體之間以及 移動(dòng)體與固定體之間的雙向通訊無(wú)線(xiàn)連接，具體為參照附圖3，移動(dòng)體包括有全向片狀天線(xiàn)、射頻通訊模塊、電源和外接數(shù)據(jù)接口、按 鍵和工作指示燈，射頻通訊模塊的射頻輸入/輸出端與全向片狀天線(xiàn)連接，電源連接射頻 通訊模塊的電源接口，外接數(shù)據(jù)接口、按鍵和工作指示燈連接射頻通訊模塊的控制CPU系 統(tǒng)；參照附圖4，固定體包括一種架高1. 8-2. 2米的八木定向天線(xiàn)、射頻通訊模塊、電 源和外部數(shù)據(jù)接口，射頻通訊模塊的射頻輸入/輸出端與天線(xiàn)連接，電源連接射頻通訊模 塊的電源接口，外部數(shù)據(jù)接口連接射頻通訊模塊的控制CPU系統(tǒng)；參照附圖5，中心服務(wù)器包括全向棒狀天線(xiàn)、射頻通訊模塊和中心計(jì)算機(jī)，射頻通 訊模塊的射頻輸入/輸出端與天線(xiàn)連接，數(shù)據(jù)輸入/輸出端與中心計(jì)算機(jī)連接；參照附圖6，移動(dòng)控制器包括全向棒狀天線(xiàn)、射頻通訊模塊、輸入裝置和顯示裝置， 射頻通訊模塊的射頻輸入/輸出端與天線(xiàn)連接，輸入裝置和顯示裝置分別與射頻通訊模塊 的控制CPU系統(tǒng)連接。[0051 ] 參照附圖2，每個(gè)射頻通訊模塊均包括有信號(hào)發(fā)射裝置、信號(hào)接收裝置、電源接口、 微波集成電路和控制CPU系統(tǒng)，微波集成電路中包括射頻控制裝置、基帶控制裝置、數(shù)字輸 入/輸出口、由系統(tǒng)時(shí)鐘和實(shí)時(shí)時(shí)鐘組成的時(shí)鐘系統(tǒng)以及調(diào)頻序列存儲(chǔ)器、數(shù)字延遲線(xiàn)存 儲(chǔ)器、SPI控制裝置以及電源管理及保護(hù)裝置；控制CPU系統(tǒng)包括有程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、CPU 內(nèi)核、數(shù)字輸入/輸出口、CPU時(shí)鐘、SPI控制等。信號(hào)發(fā)射裝置和信號(hào)接收裝置由功放及 切換開(kāi)關(guān)、濾波器和射頻控制裝置、基帶控制裝置的接口組成?？刂艭PU系統(tǒng)與時(shí)鐘系統(tǒng)連 接，時(shí)鐘系統(tǒng)通過(guò)射頻控制裝置分別與信號(hào)發(fā)射裝置和信號(hào)接收裝置連接。以下結(jié)合上述內(nèi)容，參照附圖7、8、9、10描述中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員全程速度監(jiān)測(cè)分析裝 置的工作流程使用者通過(guò)移動(dòng)控制器選擇運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目和移動(dòng)體編號(hào)發(fā)送到中心服務(wù)器，啟動(dòng)控制 中心服務(wù)器發(fā)送起跑指令；中心服務(wù)器的射頻通訊模塊發(fā)出起跑信號(hào)傳送給移動(dòng)體，同時(shí)發(fā)出控制信號(hào)傳送 給固定體；移動(dòng)體的射頻通訊模塊接收到該信號(hào)后，啟動(dòng)工作；固定體的射頻通訊模塊發(fā)送 射頻測(cè)距指令信號(hào)給移動(dòng)體，同時(shí)其時(shí)鐘系統(tǒng)開(kāi)始計(jì)時(shí)；移動(dòng)體的射頻通訊模塊收到該射頻測(cè)距指令信號(hào)后，其時(shí)鐘系統(tǒng)以自己本身的時(shí) 鐘計(jì)時(shí)，當(dāng)移動(dòng)體處理完該射頻信號(hào)后，時(shí)鐘停止計(jì)時(shí)，并將計(jì)時(shí)結(jié)果打包在應(yīng)答信號(hào)中回 傳給固定體；固定體的射頻通訊模塊在收到移動(dòng)體的應(yīng)答信號(hào)后，控制CPU系統(tǒng)將固定體的計(jì) 時(shí)總時(shí)間減去移動(dòng)體的計(jì)時(shí)時(shí)間，從而獲得電波在空中的雙程傳播時(shí)間，并換算成距離；之后由移動(dòng)體再對(duì)固定體做同樣的測(cè)距處理并將測(cè)距結(jié)果回傳給固定體，由其將 兩次測(cè)距結(jié)果求平均值，獲得最終距離，并傳送到中心服務(wù)器處理，獲得運(yùn)動(dòng)員的實(shí)時(shí)移動(dòng) 距離，實(shí)時(shí)移動(dòng)速度以及移動(dòng)時(shí)間。本實(shí)用新型未述部分與現(xiàn)有技術(shù)相同。
權(quán)利要求1.中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員全程速度監(jiān)測(cè)分析裝置，其特征在于，包括有中心服務(wù)器、移動(dòng)體和復(fù) 數(shù)個(gè)固定體，復(fù)數(shù)個(gè)固定體安裝在跑道周?chē)?，移?dòng)體由運(yùn)動(dòng)員攜帶，中心服務(wù)器、移動(dòng)體和 每個(gè)固定體上均安裝有帶天線(xiàn)的射頻通訊模塊，形成中心服務(wù)器與固定體之間、固定體之 間以及移動(dòng)體與固定體之間的雙向通訊無(wú)線(xiàn)連接，每個(gè)射頻通訊模塊均包括有信號(hào)發(fā)射裝 置、信號(hào)接收裝置、時(shí)鐘系統(tǒng)、射頻控制裝置和控制CPU系統(tǒng)，控制CPU系統(tǒng)與時(shí)鐘系統(tǒng)連 接，并通過(guò)射頻控制裝置分別與信號(hào)發(fā)射裝置和信號(hào)接收裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員全程速度監(jiān)測(cè)分析裝置，其特征在于，還包括 有一移動(dòng)控制器，其包括有射頻通訊模塊、天線(xiàn)、輸入裝置和顯示裝置，射頻通訊模塊的射 頻輸入端和輸出端與天線(xiàn)連接，輸入裝置和顯示裝置分別與射頻通訊模塊的控制CPU系統(tǒng) 連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員全程速度監(jiān)測(cè)分析裝置，其特征在于，射頻通 訊模塊的通訊電波為一種調(diào)幅-調(diào)頻-調(diào)相信號(hào)波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員全程速度監(jiān)測(cè)分析裝置，其特征在于，移動(dòng)體 還包括有外接數(shù)據(jù)接口，其與射頻通訊模塊中的控制CPU系統(tǒng)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員全程速度監(jiān)測(cè)分析裝置，其特征在于，移動(dòng)體 的天線(xiàn)為全向片狀天線(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員全程速度監(jiān)測(cè)分析裝置，其特征在于，固定體 的天線(xiàn)為一種架高1. 8-2. 2米的八木定向天線(xiàn)，或者是一種全向棒狀天線(xiàn)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種速度測(cè)量和分析裝置，特別是一種中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員全程速度監(jiān)測(cè)分析裝置，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)在于，包括有中心服務(wù)器、移動(dòng)體和復(fù)數(shù)個(gè)固定體，復(fù)數(shù)個(gè)固定體安裝在跑道周?chē)?，移?dòng)體由運(yùn)動(dòng)員攜帶，中心服務(wù)器、移動(dòng)體和每個(gè)固定體上均安裝有帶天線(xiàn)的射頻通訊模塊，形成中心服務(wù)器與固定體之間、固定體之間以及移動(dòng)體與固定體之間的雙向通訊無(wú)線(xiàn)連接，采用對(duì)稱(chēng)雙邊雙向空間傳輸時(shí)間測(cè)量定位原理，實(shí)現(xiàn)成本低廉，卻能夠完成對(duì)運(yùn)動(dòng)員實(shí)時(shí)參數(shù)高準(zhǔn)確度、高精度的測(cè)量，降低了體育場(chǎng)工作人員的工作強(qiáng)度，實(shí)用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)H04B1/40GK201906448SQ20112002428
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者陳實(shí) 申請(qǐng)人:福州唯隆科技有限公司