CN105744420A - 智能运动耳机及智能运动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了提供一种智能运动耳机及智能运动系统，其包括耳机和主体单元，耳机包括传感器单元和数据传播单元，该传感器单元用于检测用户的运动数据和/或生理数据，该数据传播单元用于接收音频数据并播放该音频数据、该运动数据和/或该生理数据；主体单元与该耳机连接，用于存储该音频数据并发送至该数据传播单元，同时用于接收、存储并处理该运动数据和/或该生理数据。本发明的智能运动耳机可实时监测与监听用户运动时身体状态数据和听取音乐，携带方便，提升用户体验。

Description

智能运动耳机及智能运动系统

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，特别是涉及智能运动耳机及智能运动系统。

背景技术

近年来，人们对健康的关注度越来越高，越来越多的用户会在运动时记录自己的运动状态，同时也希望能实时监测自己在运动时身体状态，从而更方便地指导自己运动，并且能实时听音乐。但现有技术中，设备的功能较单一，要实现上述需求，用户一般要选择耳机连接MP3或手机来听音乐，选择运动监测装备来检测当前运动身体状态以满足上述的边监测运动身体状态边听音乐的需求，携带设备较多使用户运动不方便。

发明内容

本发明提供一种智能运动耳机及智能运动系统，能够解决现有技术存在的设备的功能较单一，用户需边监测运动身体状态边听音乐时，需携带较多设备，使用户运动不方便的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种智能运动耳机，其包括耳机和主体单元，耳机包括传感器单元和数据传播单元，该传感器单元用于检测用户的运动数据和/或生理数据，该数据传播单元用于接收音频数据并播放该音频数据、该运动数据和/或该生理数据；主体单元与该耳机连接，用于存储该音频数据并发送至该数据传播单元，同时用于接收、存储并处理该运动数据和/或该生理数据。

其中，该智能运动耳机还包括线控，该线控将该主体单元与该耳机连接，该线控设有操控部。

其中，该传感器单元包括生理监测模块和加速度运动感知模块，生理监测模块用于检测用户的心率数据和血氧数据；加速度运动感知模块用于检测用户的运动速度、步数以及距离。

其中，该数据传播单元包括耳机接收模块、数据播放模块以及耳机发送模块，耳机接收模块用于接收该音频数据；数据播放模块用于播放该音频数据、该运动数据和/或该生理数据；耳机发送模块用于向该主体单元发送该运动数据和/或生理数据。

其中，该主体单元包括：主体接收模块、存储模块、主体发送模块以及处理器模块，主体接收模块用于接收该运动数据和/或该生理数据；存储模块用于存储该音频数据、该运动数据和/或该生理数据；主体发送模块用于将该音频数据发送至该数据播放模块；处理器模块用于管理和控制该主体接收模块、该存储模块以及该主体发送模块按运算执行工作。

其中，该主体单元还包括音频处理模块，用于识别该音频数据的节奏并根据该生理数据搜索对应节奏的音频数据以通过该主体发送模块发送至该数据播放模块播放。

其中，该主体单元还包括无线通讯模块和GPS定位模块，无线通讯模块用于与移动终端配对连接以发送所述运动数据和/或所述生理数据至该移动终端显示；GPS定位模块与所述加速度运动感知模块连接，用于记录用户的运动轨迹。

其中，该无线通讯模块为蓝牙模块或wifi模块。

其中，该线控还包括设于该操控部的音频输入模块，用于采集用户的音频数据并对环境噪音进行过滤。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种智能运动系统，其包括上述的智能运动耳机、移动终端和/或者云端服务器，智能运动耳机用于存储该运动数据和/或该生理数据；移动终端与该智能运动耳机蓝牙连接，用于接收并显示该运动数据和/或该生理数据，且向该智能运动耳机发送该音频数据；和/或云端服务器通过无线网络与该移动终端连接，用于接收并备份该移动终端的该运动数据和/或该生理数据。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的智能运动耳机及智能运动系统包括传感器单元和数据传播单元，该传感器单元用于检测用户的运动数据和/或生理数据，该数据传播单元用于接收音频数据并播放音频数据、该运动数据和/或该生理数据；主体单元与该耳机连接，用于存储该音频数据并发送至该数据传播单元，同时用于接收、存储并处理该运动数据和/或该生理数据。本发明的智能运动耳机可实时监测与监听用户运动时身体状态数据和听取音乐，携带方便，提升用户体验。

附图说明

图1是本发明智能运动耳机的结构示意图；

图2是图1中智能运动耳机的线控的结构示意简图；

图3是图1中耳机的模块示意图；

图4是图1中智能运动耳机的主体单元的模块示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1是本发明智能运动耳机的结构示意图。本发明智能运动耳机1包括耳机10和主体单元20。

耳机10包括传感器单元11和数据传播单元12，该传感器单元11用于检测用户的运动数据和生理数据，该数据传播单元12用于接收音频数据并播放该音频数据、该运动数据和该生理数据，以便提醒用户当前的运动信息及音频数据。该音频数据包括快节奏的音乐、慢节奏的音乐。主体单元20与该耳机10连接，用于存储该音频数据并发送至该数据传播单元12，同时用于接收、存储并处理该运动数据和该生理数据。

本发明的音频数据可以是语音命令、音乐数据等，运动数据可以是心率数据、血氧数据等，运动数据可以是运动速度、步数、时间、距离、运动角度(这里可以指爬坡的角度或爬山的角度)等。

主体单元20可以设于耳机10内，也可以为一单独的装置，优选为一单独的主体盒，以减少耳机的重量和体积，方便用户将耳机塞入耳朵中。该主体盒的规格可以为3cm×3cm、2.5cm×2.5cm或者1cm×1cm，当然也可为其它规格，可根据实际需要对其规格进行设计，只要满足便于别于衣物或手臂即可。

请一并参阅图2，图2是图1中智能运动耳机的线控的结构示意简图。耳机10与主体单元20可以通过无线传输数据，也可以通过线控30传输数据，具体地，无线可以为蓝牙、wifi、NFC(NearFieldCommunication，近距离无线通讯)等，该线控30将该主体单元20与该耳机10连接，该线控30包括数据线31和设于数据线31上的操控部32。操控部32设有多功能按键321、音量键322，其基本操作如：开关机、音量调节，其中音量调节可通过单键操作完成，更多复杂的操作可通过组合键来实现。线控30进一步包括设于操控部32的音频输入模块33，其用于采集用户的音频数据并对环境噪音进行过滤，音频输入模块33可以为双环绕麦克风，主要对用户的语音输入采集及其环境噪音进行过滤。

请一并参阅图3，图3是图1中耳机的模块示意图，该传感器单元11包括生理监测模块111和加速度运动感知模块112，生理监测模块111用于检测用户的心率数据和血氧数据，生理监测模块111可以为PPG(photoplethysmography，光电容积脉搏波描记)光学心率传感，该PPG光学心率传感是利用光电容积脉搏波描记的技术进行检测，主要是将光线照至皮肤，藉由撷取被血液流动变化所折射的不同光线量，量测真皮与皮下组织的血液灌流量来得到心率、血氧和能量消耗等测量结果。本实施例的光学心率传感体积较小，内置于耳机10，在用户佩戴耳机10并使其紧贴耳朵内皮肤，以通过PPG光学心率传感完成耳廓内皮下血管的心率、血氧和能量消耗等测量。值得说明的是，本发明的耳机10优选入耳的结构，耳机10须进入外耳道，以使得光学心率感应器置入耳屏后方的同时旋转耳机10至水平位，如果光学心率感应器被耳廓内突起结构顶起，未能接触对应的皮肤或耳机10未能保持水平位，会导致接触不良，将会影响测量精度。

本实施例中的加速度运动感知模块112用于检测用户的运动速度、步数以及距离。加速度运动感知模块112为加速度传感器，其可在用户运动时进行计步、速度检测，还可以对PPG光学心率传感器信号进行过滤。

该数据传播单元12包括耳机接收模块121、数据播放模块122以及耳机发送模块123，耳机接收模块121用于接收来自于主体单元20或音频输入模块的音频数据。数据播放模块122用于播放来自于主体单元20或音频输入模块的音频数据、来自于加速度运动感知模块112的运动数据、来自于生理监测模块111生理数据等。耳机发送模块123用于向主体单元发送运动数据和生理数据。

请一并参阅图4，图4是图1中智能运动耳机的主体单元的模块示意图，该主体单元20包括主体接收模块21、存储模块22、主体发送模块23、处理器模块24以及音频处理模块25。主体接收模块21用于接收该音频数据、该运动数据和该生理数据。存储模块22用于存储该音频数据、该运动数据和该生理数据，存储模块22具有1GB、2GB、8GB或16GB的存储空间。主体发送模块23用于将该音频数据发送至该数据播放模块122。处理器模块24用于管理和控制该主体接收模块21、该存储模块22、该主体发送模块23等主体单元20中所有模块按运算执行工作，该处理器模块24可以为MCU(MicroControllerUnit，微控制单元)。音频处理模块25用于识别该音频数据的节奏并根据该生理数据搜索对应节奏的音频数据以通过该主体发送模块23发送至该数据播放模块123播放，具体地，音频处理模块25支持主流的音频文件的解码，并提供相关的音效设定工具，同时根据用户运动时生理数据的强度(比如心率快慢)选择对应节奏的音乐，心率慢时选择节奏快的音乐以激励用户加油跑步，心率快时选择节奏慢的音乐以调节用户的激烈的心率。当然，在其它实施例中，音频处理模块25也可以根据该运动数据搜索对应节奏的音频数据，具体地，音频处理模块25根据用户运动时运动角度的大小选择对应节奏的音乐，用户爬坡或山的角度较大时选择节奏快的音乐以激励用户加油跑步，用户爬坡或山的角度较小时选择节奏慢的音乐以使用户平稳前进。

进一步地，主体单元20还包括无线通讯模块26、GPS定位模块27、电源模块28以及USB接口29，无线通讯模块26用于与移动终端2配对连接以发送运动数据和生理数据至移动终端2显示。该无线通讯模块26为蓝牙模块或wifi模块。本发明的智能运动耳机1可通过无线通讯模块26以使得移动终端2对其进行管理，该管理例如：数据同步、存储和显示以及个人历史数据的查看和分享，并将数据同步到云端服务器3备份等等。当然，主体单元20也可以通过无线通讯模块26直接与云端服务器3连接，可使得主体单元20的运动数据和该生理数据直接无线传输至云端服务器3备份和同步，使无线通讯模块26直接通过音频处理模块25识别并搜索存储于云端服务器3的不同节奏的音频数据。GPS定位模块27与该加速度运动感知模块112连接，用于记录用户的运动轨迹。电源模块28用于对该主体接收模块21、该存储模块22、主体发送模块23以及该处理器模块24等主体单元20中的各模块提供电源。USB接口29与电源模块28连接，以对电源模块28进行充电。同时该USB接口29与存储模块22连接，用于将外设的音频数据传输至存储模块22。

本发明的主体单元20还进一步包括计时模块50、运动设置模块51、判断模块52、提醒模块53以及语音转换模块54，计时模块50用于使数据播放模块122在预设的时间内播放用户的运动数据和该生理数据，具体地，可以使数据播放模块122在5分钟或10分钟播放一次运动数据和该生理数据。运动设置模块51用于预置用户的目标运动数据，该运动目标可以设置运动速度、步数、时间、距离等参数，其可以设置多个模式，比如耐力运动模块、减肥运动模式等等，不同的模块对应的运动速度、步数、时间、距离等参数不尽相同。判断模块52用于判断用记当前的运动数据或生理数据是否超过目标运动数据。提醒模块53用于在用户当前的运动数据或生理数据超过该预置目标时使数据播放模块122发出提醒语音，该提醒可以是语音“您已经超出目标”、“请减速”、“请休息”等。该运动模块语音转换模块54用于对用户的语音命令转换成机器人语音以发送至数据播放模块122播放。

如图1所示，本发明还提供一种智能运动系统，其包括上述的智能运动耳机1、移动终端2以及云端服务器3，智能运动耳机1用于存储运动数据和生理数据。移动终端2与智能运动耳机1蓝牙连接，用于接收并显示运动数据和理数据，且向智能运动耳机1发送音频数据；云端服务器3通过无线网络与移动终端连接，用于接收并备份移动终端的运动数据和生理数据。

在其它实施例中，本发明的智能运动耳机1也可以通过无线通讯模块26直接与云端服务器3连接，可使得智能运动耳机1的运动数据和该生理数据直接无线传输至云端服务器3备份和同步，使无线通讯模块26直接通过音频处理模块25识别并搜索存储于云端服务器3的不同节奏的音频数据。

上面简单介绍了智能运动系统耳机1的各模块，现进一步阐述智能运动系统的工作过程，即智能运动耳机1与移动终端2、云端服务器3等配合使用情况下的工作过程，现以用户运动、智能导航为例进行阐述。

在用户运动时，智能运动耳机1与移动终端2配合使用的工作过程如下：

S10：主体单元20通过蓝牙模块与安装有耳机App(Application，应用程序)的移动终端2配对连接；

具体地，主体单元20与移动终端2均具有蓝牙模块，以便蓝牙配对传输数据，当然，主体单元20与移动终端2也可以通过NFC、wifi等进行连接。值得注意的是，在使用主体单元20与移动终端2传输数据时，需先打开移动终端2中与智能运动耳机1对应的耳机App。

S20：通过蓝牙模块将移动终端2的音频数据发送至主体单元20；

S30：用户准备起跑时，通过线控30启动耳机10；

具体地，该启动可以是当线控30插入主体单元20时便启动耳机10，也可以是通过语音启动耳机10。值得说明的是，在启动时，需要先将耳机10佩戴至用户耳朵，主体单元20别于用户衣物上，耳机10须进入外耳道，以使得光学心率感应器置入耳屏后方的同时旋转耳机10至水平位，以方便光学心率感检测用户的心率和血氧。

S40：传感器单元11检测用户的运动数据和生理数据以定时播放；

具体地，在运动过程中，生理监测模块111检测用户的心率数据和血氧数据，加速度运动感知模块112检测用户的运动速度、步数以及距离。音频处理模块25根据用户的心率数据搜索对应节奏的音频数据并通过该主体发送模块23发送至该数据播放模块122播放。其中，计时模块50使数据播放模块122在预设的时间内播放用户的运动数据和该生理数据。当然，也可以通过语音命令随时随地主动查询并播放存储模块22中用户的运动数据和该生理数据。进一步地，在用户的运动数据或生理数据超过运动设置模块51的预置目标时，提醒模块53使数据播放模块122发出提醒语音。“您已经超出目标”、“请减速”、“请休息”等。

S50：主体单元20再次与移动终端2通过蓝牙模块配对连接以将该次运动的运动数据发送至移动终端2。

具体地，该步骤在运动完成后进行操作，用户可通过耳机10App查看到该次运动图表信息(包括心率曲线和运动轨迹)和历史信息，该运动数据也可通过耳机10App同步至Cloud端以备份。

在用户开车、运动、拎着包或做饭需查看导航路线时，智能运动耳机1与移动终端2配合使用的工作过程如下：

S11：主体单元20通过蓝牙模块与安装有耳机App的移动终端2配对连接；

具体地，主体单元20与移动终端2均具有蓝牙模块，以便蓝牙配对传输数据，当然，主体单元20与移动终端2也可以通过NFC、wifi等进行连接。值得注意的是，在使用主体单元20与移动终端2传输数据时，需先打开移动终端2中与智能运动耳机1对应的耳机App。

S12：用户对音频输入模块33说“打开地图”的打开语音命令；

S13：主体接收模块21接收该打开语音命令；

S14：主体发送模块23将打开该语音命令通过蓝牙发送至移动终端2的耳机App以使得耳机App将地图App打开；

S15：用户对音频输入模块33说某地语音命令；

具体地，主体单元20因具有GPS定位模块27，会时时对用户当前的位置进行定位，故无须用户手动或语音输入当前的位置，输入目标地址即可。用户对音频输入模块33说的某地语音命令可以为如“北京”、“深大地铁站”、“地王大厦”等地名、交通站点、建筑名。

S16：主体接收模块21接收该某地语音命令；

S17：语音转换模块54将该某地语音命令转换成机器人语音；

具体地，主体接收模块21接到该某地语音命令的文本意思后，通过语音转换模块54转换成机器人发音，即重复该某地语音命令以供用户确认；

S18：主体发送模块23将机器人语音发送至数据播放模块122播放以便用户确认该机器人语音是否正确；

S19：当用户对音频输入模块33说确认语音命令，主体发送模块23将该机器人语音发送到移动终端2的耳机App；

具体地，该确认语音命令可以是“正确”或“OK”之类的确认语音。

S21：移动终端2的地图App根据耳机App传输的机器人语音进行路径规划；

S22：移动终端2通过蓝牙模块将路径规划转换成导航语音信息并发送至主体单元20以使主体发送模块23将该导航语音信息发送至数据播放模块122播放。

进一步地，当用户进一步的语音命令为“附近的餐馆”时，主体单元20将当前用户的位置信息和语音信息通过移动终端2发送到后台云端服务器进行搜索，后台云端服务器识别出语音内容后，结合地理位置信息，将其附近综合排名较高的几家餐馆信息传回给移动终端2，移动终端2再传至主体单元20，以发送至播放模块播放告知用户。

当然，本发明的智能运动耳机1还可以完成更多的智能操作，例如：语音控制点歌、电话接听、电话拨号等。

本发明的智能运动耳机1及智能运动系统包括传感器单元11和数据传播单元12，该传感器单元11用于检测用户的运动数据和生理数据，该数据传播单元12用于接收音频数据并播放音频数据、该运动数据和该生理数据；主体单元20与该耳机10连接，用于存储该音频数据并发送至该数据传播单元12，同时用于接收、存储并处理该运动数据和该生理数据。本发明的智能运动耳机可实时监测与监听用户运动时身体状态数据和听取音乐，携带方便，提升用户体验。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能运动耳机，其特征在于，所述智能运动耳机包括：

耳机，包括传感器单元和数据传播单元，所述传感器单元用于检测用户的运动数据和/或生理数据，所述数据传播单元用于接收音频数据并播放所述音频数据、所述运动数据和/或所述生理数据；

主体单元，与所述耳机连接，用于存储所述音频数据并发送至所述数据传播单元，同时用于接收、存储并处理所述运动数据和/或所述生理数据。

2.据权利要求1所述的智能运动耳机，其特征在于，所述智能运动耳机还包括线控，所述线控将所述主体单元与所述耳机连接，所述线控设有操控部。

3.据权利要求1所述的智能运动耳机，其特征在于，所述传感器单元包括：

生理监测模块，用于检测用户的心率数据和血氧数据；

加速度运动感知模块，用于检测用户的运动速度、步数以及距离。

4.据权利要求1所述的智能运动耳机，其特征在于，所述数据传播单元包括：

耳机接收模块，用于接收所述音频数据；

数据播放模块，用于播放所述音频数据、所述运动数据和/或所述生理数据；

耳机发送模块，用于向所述主体单元发送所述运动数据和/或所述生理数据。

5.据权利要求4所述的智能运动耳机，其特征在于，所述主体单元包括：

主体接收模块，用于接收所述运动数据和/或所述生理数据；

存储模块，用于存储所述音频数据、所述运动数据和/或所述生理数据；

主体发送模块，用于将所述音频数据发送至所述数据播放模块；

处理器模块，用于管理和控制所述主体接收模块、所述存储模块以及所述主体发送模块按运算执行工作。

6.据权利要求4所述的智能运动耳机，其特征在于，所述主体单元还包括音频处理模块，用于识别所述音频数据的节奏并根据所述生理数据搜索对应节奏的音频数据以通过所述主体发送模块发送至所述数据播放模块播放。

7.据权利要求1所述的智能运动耳机，其特征在于，所述主体单元还包括：

无线通讯模块，用于与移动终端配对连接以发送所述运动数据和/或所述生理数据至所述移动终端显示；

GPS定位模块，与所述加速度运动感知模块连接，用于记录用户的运动轨迹。

8.据权利要求8所述的智能运动耳机，其特征在于，所述无线通讯模块为蓝牙模块或wifi模块。

9.据权利要求3所述的智能运动耳机，其特征在于，所述线控部包括音频输入模块，设于所述线控，用于采集用户的音频数据并对环境噪音进行过滤。

10.一种智能运动系统，其特征在于，所述智能运动系统包括：

权利要求1-9任意一项所述的智能运动耳机，用于存储音频数据、运动数据和/或生理数据；

移动终端，与所述智能运动耳机蓝牙连接，用于接收并显示所述运动数据和/或所述生理数据，且向所述智能运动耳机发送所述音频数据；和/或

云端服务器，通过无线网络与所述移动终端连接，用于接收并备份所述移动终端的所述运动数据和/或所述生理数据。