CN104957844A - 一种智能户外运动手环 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能户外运动手环，主要包括环境检测与计步模块、定位模块和手势检测模块。每次使用时，智能户外运动手环除检测用户的心率外，还通过定位模块获取用户的位置和速度，以及通过环境检测与计步模块感知用户所在位置的气压、高度和温度，并执行计步、指南针以及天气预报功能。中央处理器根据心率和计步结果计算用户的运动里程和消耗的卡路里，控制显示模块实时显示用户的实时速度、实时海拔、指南针偏转方向、实时心率、当前累积步数、天气预报、里程及当前消耗的卡路里等，用户通过手势检测模块实现显示数据的切换，中央处理器还将上述信息的最大值、最小值和平均值通过无线传输模块发送至外部通信终端。

Description

一种智能户外运动手环

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，具体涉及一种智能户外运动手环。

背景技术

智能手环是一种穿戴式智能设备，可以记录日常生活中的运动、睡眠、饮食等实时数据，将数据与手机、平板等同步，使人们在日常生活或者运动中能够了解自己的运动总量信息、作息数据信息和身体生理机能的基本信息，用户通过手环设置提醒，督促用户及时运动，智能手环的使用有益于提高用户的生活质量和保持用户的身体健康。针对户外运动，通常具有计步、测量距离、卡路里、脂肪等功能，还可以给出建议的运动路径、消耗的卡路里，用户还可以设置运动目标，如走多少步、消耗多少卡路里，实时显示运动的完成率，其存在的问题为给出运动参数种类少、不全面，因为运动计划的制定需要考虑实时的、汇总的数据，除此之外，用户的运动环境也应当在考虑的范围之内。有的智能运动手环不提供显示界面，这不便于用户在运动过程中了解自己的运动情况，或者具有显示功能，却通过功能键实现数据显示的切换，智能化低、效率低、操作繁琐。

发明内容

本发明提供一种智能户外运动手环，解决现有智能户外运动手环检测数据少、查看数据不方便的问题。

本发明通过以下技术方案解决上述问题：

一种智能户外运动手环，包括手环带、智能装置、锁头和锁孔，手环带的一端设有锁头，另一端设有与锁头配合使用的锁孔，智能装置安装在手环带上，包括中央处理器模块、心率检测模块以及显示模块，心率检测模块的输出端与中央处理器模块相连，显示模块的输入端与中央处理器模块相连；

所述智能装置进一步还包括环境检测与计步模块、定位模块以及手势检测模块；

所述环境检测与计步模块，主要由气压高度检测子模块、温度检测子模块、3D计步子模块以及指南针子模块组成，所述气压高度检测子模块、温度检测子模块、3D计步子模块以及指南针子模块的输出端与中央处理器模块相连；所述定位模块的输出端与中央处理器模块相连，所述手势检测模块的输出端与中央处理器模块相连。

上述方案中，进一步还包括无线通信模块，所述无线通信模块与中央处理器模块相连，所述无线通信模块与外部通信终端相连。

上述方案中，所述无线通信模块为蓝牙，所述蓝牙与中央处理器模块相连，所述蓝牙与外部通信终端相连。

上述方案中，所述环境检测与计步模块为SPC02。

上述方案中，所述定位模块为北斗和/或GPS定位模块，所述北斗和/或GPS定位模块与中央处理器模块相连，所述北斗和/或GPS定位模块与外部通信终端相连。

本发明构建了一种包括环境检测与计步模块、定位模块和手势检测模块的智能户外运动手环。每次使用时，智能户外运动手环除检测用户的心率外，还通过定位模块获取用户的位置和速度，以及通过环境检测与计步模块感知用户所在位置的气压、高度和温度，并执行计步、指南针以及天气预报功能。中央处理器根据心率和计步结果计算用户的运动里程和消耗的卡路里，控制显示模块实时显示用户的实时速度、实时海拔、指南针偏转方向、实时心率、当前累积步数、天气预报、里程及当前消耗的卡路里等，用户通过手势检测模块实现显示数据的切换，中央处理器还将上述信息的最大值、最小值和平均值通过无线传输模块发送至外部通信终端。

与现有技术相比，具有如下特点：

1、针对户外运动的实际需求，采用SPC02感测用户所处位置的气压、温度，并执行计步、指南针、天气预报功能；气压和温度用于计算用户所处的海拔，利用现有定位装置提供的定位数据，往往存在十米左右的误差，且定位信号的接收得不到全面保障，SPC02测出的高度，能将误差降低到1米；

2、设置了手势检测模块，以非接触的方式实现数据切换，便于用户查看数据。

附图说明

图1为本发明一种智能户外运动手环的结构原理框图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。

一种智能户外运动手环，与现有技术相同，包括手环带、智能装置、锁头和锁孔，手环带的一端设有锁头，另一端设有与锁头配合使用的锁孔，智能装置安装在手环带上，包括中央处理器模块、心率检测模块以及显示模块，心率检测模块的输出端与中央处理器模块相连，显示模块的输入端与中央处理器模块相连，不同之处在于：

智能装置进一步还包括环境检测与计步模块、定位模块以及手势检测模块；环境检测与计步模块的输出端、定位模块及手势检测模块的输出端与中央处理器模块相连。

环境检测与计步模块为SPC02，主要由气压高度检测子模块、温度检测子模块、3D计步子模块以及指南针子模块组成，气压高度检测子模块、温度检测子模块、3D计步子模块以及指南针子模块的输出端与中央处理器模块相连。SPC02是应市场需求制定的多功能模块，具有气压、高度、温度、3D计步、指南针以及天气预报功能，使用I²C接口,能尽可能地节省系统资源和开发时间，具有高集成、小体积、数据精度高等特点，适用于本发明智能户外运动手环。

气压高度检测子模块为气压高度传感器，用气压变化测量高度，测量过程不受障碍物的影响，测量高度范围广，方便移动，可以进行绝对海拔和相对海拔的测量；温度检测子模块为温度传感器，用于检测用户位置的温度。仅根据气压值计算高度，误差相对较大，特别是在近地面测量时，风、湿度、粉尘颗粒对海拔的精度产生很大影响，因此，通过气压值计算海拔的同时根据温度数据进行修正，以得到更精确的高度数据。之所以采用气压高度传感器进行海拔的计算，是因为现有定位装置提供的定位数据精度低、容易受障碍物影响，存在10米左右的误差，而本发明采用SPC02测出的海拔，能将误差降低到1米，用户的户外运动，可能在楼宇之间，也可能在野外，无论是哪种情况，都不会影响海拔的计算精度。

3D计步子模块为三轴加速度传感器，较之于两轴加速度传感器，能全方位感受人体震动，不再受限于垂直地面佩戴，能精确计步，用于提供计步数据，便于结合心率检测模块提供的心率数据计算用户消耗的卡路里及里程，具有计步更精确、体积更小的特点，其计步分辨率达1步，计步误差达±3％。

指南针子模块为电子指南针，含磁感应器和倾角传感器，磁感应器通过磁场效应把磁场的变换转换成对应的电信号，倾角传感器用于测量指南针的倾角状态，二者结合，用于精确测量地球磁场北极与前进方向的夹角，给用户一个方位上的指引。

定位模块为北斗和/或GPS定位模块，北斗和/或GPS定位模块与中央处理器模块相连，北斗和/或GPS定位模块与外部通信终端相连。本发明的定位模块为HX6412，HX6412为北斗、GPS双模高精度定位模块，具有单北斗定位、单GPS定位或BD/GPS双模定位三种定位模式，支持BD2B1和GPS L1单系统但系统定位和多系统联合定位，集成DSP核、CPU、ROM/SRAM、数字控制及电源管理电路等模块，具有低功耗、高灵敏度、高精度等优点，具备BD/GPS查分功能和A-BD/A-GPS功能，支持SBAS。该定位模块用于给提供用户位置和速度信息。

手势检测模块为APDS-9960，APDS-9960是集成环境亮度感测、红外LED和接近传感器的环境亮度传感器，具有高达16位的分辨率，能非接触的方式实现数据显示的切换功能，即使在深色玻璃后也能高灵活运作，接近传感器经过完全调校可进行100毫米物体检测，免除终端设备和次组件的工厂校准需求。环境光动态范围从之前的10K lux增大到30K lux，太阳光校准大增至50K lux，大大提升了灵敏度并避免了强光干扰。可以在大1.0mm的气隙下精准工作，不用做外部隔离处理。

心率检测模块含有至少一个心率传感器，为光电式心率传感器SON1303，这种反射式光电传感器使测量方式更自由，可放置于人体各部位测试人体的心率和脉搏，内部集成高科技纳米涂层环境光检测传感器，过滤不需要的光源，减少由其他光源干扰的误判动作。准确度高，且采用70nm发光波长的绿光，与红外光相比反射率更高，测量感度更高，同时提高了S/N比特性。

中央处理器模块根据接收到的位置、速度、心率、步数、气压、高度和温度，计算用户的实时速度、平均速度、最大速度、最小速度、实时海拔、平均海拔、最高海拔、最低海拔、指南针偏转角度、实时心率、平均心率、最大心率、最小心率、当前累积步数、里程以及当前消耗的卡路里，并进行实时更新。

显示模块为OLED显示屏，有机电激发光二极管由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性。OLED显示屏在中央处理器模块的控制下显示实时速度、实时海拔、指南针偏转角度、实时心率、当前累积步数、里程、当前消耗的卡路里以及天气预报。

无线通信模块为蓝牙，蓝牙与中央处理器模块相连，与外部通信终端相连。中央处理器控制蓝牙将平均速度、最大速度、最小速度、平均海拔、最高海拔、最低海拔、实时心率、平均心率、最大心率、最小心率、当前累积步数、里程以及当前消耗的卡路里传输至外部通信终端。外部通信终端自带蓝牙功能，并安装APP程序，用于查看上述数据，APP程序根据上述数据以及用户提供的年龄、体重，给出建议的运动计划，为用户合理、有效安排运动量提供数据基础。APP程序可以将运动计划相关的数据发送至运动手环，用户在运动过程中通过OLED显示屏查看运动进度，进度信息也会反馈给APP程序。

本发明的工作过程如下：用户运动过程中，环境检测与计步模块实时检测用户所处位置的气压、高度、温度、步数、指南针偏转角度，并根据气压进行天气预测，定位模块采集用户运动速度以及所处的位置，心率检测模块采集用户的实时心率，中央处理器模块根据上述数据，更新用户的实时速度、平均速度、最大速度、最小速度、实时海拔、平均海拔、最高海拔、最低海拔、指南针偏转角度、实时心率、平均心率、最大心率、最小心率、当前累积步数、里程以及当前消耗的卡路里等，中央处理器模块控制OLED显示屏显示实时速度、实时海拔、指南针偏转角度、实时心率、当前累积步数、里程、当前消耗的卡路里以及天气预报，中央处理器控制将其处理好的数据通过无线通信模块传输至外部通信终端。外部通信终端的APP程序可以根据数据提供建议的运动计划，中央处理器模块可以根据运动计划与当前实际的运动情况做对比，给出运动进度，便于用户查看和了解。

Claims (5)

1.一种智能户外运动手环，包括手环带、智能装置、锁头和锁孔，手环带的一端设有锁头，另一端设有与锁头配合使用的锁孔，智能装置安装在手环带上，包括中央处理器模块、心率检测模块以及显示模块，心率检测模块的输出端与中央处理器模块相连，显示模块的输入端与中央处理器模块相连，其特征在于：

所述智能装置进一步还包括环境检测与计步模块、定位模块以及手势检测模块；

所述环境检测与计步模块，主要由气压高度检测子模块、温度检测子模块、3D计步子模块以及指南针子模块组成，所述气压高度检测子模块、温度检测子模块、3D计步子模块以及指南针子模块的输出端与中央处理器模块相连；所述定位模块的输出端与中央处理器模块相连，所述手势检测模块的输出端与中央处理器模块相连。

2.根据权利要求1所述的一种智能户外运动手环，其特征在于：

进一步还包括无线通信模块，所述无线通信模块与中央处理器模块相连，所述无线通信模块与外部通信终端相连。

3.根据权利要求2所述的一种智能户外运动手环，其特征在于：所述无线通信模块为蓝牙，所述蓝牙与中央处理器模块相连，所述蓝牙与外部通信终端相连。

4.根据权利要求1所述的一种智能户外运动手环，其特征在于：所述环境检测与计步模块为SPC02。

5.根据权利要求1所述的一种智能户外运动手环，其特征在于：所述定位模块为北斗和/或GPS定位模块，所述北斗和/或GPS定位模块与中央处理器模块相连，所述北斗和/或GPS定位模块与外部通信终端相连。