CN106803291A - 一种基于rfid的跑步训练监督与评估系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于RFID的跑步训练监督与评估系统，包括：移动端和监控端，所述移动端和所述监控端无线连接；所述移动端包括至少一个定位模块和至少一个无线发送模块，所述定位模块与所述无线发送模块电连接；所述监控端包括无线接收模块和远程监控设备，所述无线接收模块与所述远程监控设备电连接；通过高精度的定位模块实现对训练、考核人员的跟踪，训练、考核人员的动态信息借助无线发送模块和无线接收模块实时发送到远程监控设备显示，实现对考核人员监控。

Description

一种基于RFID的跑步训练监督与评估系统

技术领域

本发明属于运动评估系统，尤其涉及一种基于RFID的跑步训练监督与评估系统。

背景技术

目前，在校学生跑步考核存在管理混乱、评估不科学等问题，具体表现为：在考核方面，考核设备非常匮乏，只有简单的计时器，无法实时给出考核人员的速度、时间等信息，不能全面掌握考核人员的实时动态和身体素质。在计圈上，靠他人数圈来计圈，这样出错的几率很大，同时浪费人力。在训练方面，学生训练时存在不科学、不合理等现象，训练量时大时小，没有规律性。学生自身也不了解训练中自身体能分配、速度快慢情况，训练没有针对性，花费大量的时间而身体素质却没有得到很好的提高，甚至导致在训练中伤病的发生。因此针对在校学生特别是需要经常性开展五公里考核的军校学员而言，设计一个既能指导日常训练又能用来考核测试的系统就显得非常必要。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于RFID的跑步训练监督与评估系统，能够实现对考核人员的监控，并且考核结束后，可对数据进行评估，指导下次训练。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于RFID的跑步训练监督与评估系统，包括：移动端和监控端，所述移动端和所述监控端无线连接；

所述移动端包括至少一个定位模块和至少一个无线发送模块，所述定位模块与所述无线发送模块电连接；

所述监控端包括无线接收模块和远程监控设备，所述无线接收模块与所述远程监控设备电连接。

进一步，所述定位模块为设有GPS定位模块或北斗定位模块。

进一步，所述定位模块的个数与所述无线发送模块的个数相同。

进一步，所述移动端由运动员携带。

进一步，所述远程监控设备为手机或笔记本电脑。

进一步，还包括系统检测程序，所述系统检测程序包括以下步骤：

1)定位模块开始接收数据，并验证系统信号是否传输正常；

2)开始计时点的判断：裁判下达起跑指令时点击开始，并用点击“开始”后收到的第一个数据作为开始计时点，通过Timer控件实现计时功能；

3)计圈：以开始计时位置点为圆心，作一适当大小的圆，当运动员位置点进入该圆，且与上一次进入该圆的时间间隔大于一个时间阀值，即满足计圈条件，计圈判断成功；

4)终点的判断：当圈数达到预设的数值时立即停止计时；

5)单圈计时：在单圈计数判断成功触发的那一刻读取计时器的数值，与上一次读取的数值做差，得到该圈的用时，其中，默认第一次读取计时器数据为零；

6)运动轨迹生成：从接收到的原始数据中提取经纬度，并以此为横纵坐标通过Picture控件在地图上逐点标注；

7)速度的计算：达到预定圈数时，即跑过终点，利用总圈数与总用时，计算出整个过程的平均速度；利用单圈用时与操场单圈长度计算单圈平均速度；从接收到的数据中提取速度信息得到瞬时速度；

8)评估：利用MSChart控件生成单圈用时条形图，MSHFlexGrid控件生成运动员测试数据表，通过图形和数据综合评估运动员的身体素质。

本发明的有益效果为：通过高精度的定位模块实现对训练、考核人员的跟踪，训练、考核人员的动态信息借助无线发送模块和无线接收模块实时发送到远程监控设备显示，实现对考核人员监控。训练、考核结束后，可对数据进行处理，评估训练、考核结果，对下次训练进行指导，使训练更加科学合理，使考核更加公平有效。

1)充分利用RFID高精度、全方位、实时定位测速的特点，拓展了RFID在跑步训练中的应用；

2)通过频分多址的方式实现多对一通讯，能够同时监督和评估40名考核人员；

3)系统改进了传统的跑步考核监督方式，无需计时、计圈和监督人员，大大节约了人力，提高了考核效率；

4)充分利用定位模块提供的定位测速信息，分析得到运动员的体能分配情况，从而指导日常训练，使训练更高效、更科学。

附图说明

图1为一种基于RFID的跑步训练监督与评估系统的结构示意图；

图2为单圈用时条形图；

图3为单圈数据生成表格图；

其中，1、定位模块；2、无线发送模块；3、无线接收模块；4、远程监控设备。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种基于RFID的跑步训练监督与评估系统，如图1所示，包括：移动端和监控端，移动端和监控端无线连接；

移动端包括至少一个定位模块1和至少一个无线发送模块2，定位模块1与无线发送模块2电连接；其中，有多少位运动员参加，需配备多少定位模块1，定位模块1的个数与无线发送模块2的个数一致。

每个定位模块1与每个无线发送模块2通过RS232连接，定位模块1对运动员的跑步信息进行监控，并将此跑步信息传送给无线发送模块2；

监控端包括无线接收模块3和远程监控设备4，无线接收模块3与远程监控设备4电连接。

无线接收模块3与远程监控设备4通过RS232连接，无线接收模块3接收无线发送模块2所发出的运动员的跑步信息，并将运动员的跑步信息发送给远程监控设备4。

定位模块1为设有GPS定位模块或北斗定位模块。

移动端由运动员携带。运动员只要携带移动端，其运动轨迹，运动状态都能在远程监控设备上实时显示出来，可对运动员的跑步训练、考核进行动态监控。

远程监控设备4为手机或笔记本电脑。其中，远程监控设备4上利用VB设计监控主界面，通过MSComm控件，设定相应的波特率和串口，实现串口与定位模块的实时传输与接收，得到定位模块所提供的运动员的位置、速度及时间等信息，对这些信息进行筛选和处理，并在界面中显示出来，通过直观的运动轨迹图对运动员的实时运动状态进行监控，同时实时记录运动员的各项数据，对运动员的体能进行评估，分析得出运动员的考核成绩。

远程监控设备4可对接收的数据进行处理，对运动状态进行综合评估，软件可实现：实时监控、单圈计时、违规记录、自动计圈。自动计圈促使考核公平化和正规化，单圈计时得到单圈用时条形图，对每圈的所用时间进行分析，找到自身的问题所在，从而进行针对性的训练。

无线接收模块3和无线发送模块2具有收发运动员运动信息的功能，能够实现移动端与监控端的数据传输。

无线接收模块3和无线发送模块2，提供了多频段多信道以及网络ID来降低传输过程中的干扰以提高传输性能，用户可以通过PC软件或在线修改设置串口以及RF的相关参数，其体积小、传输远、工作电压范围宽，性能优越。

一种基于RFID的跑步训练监督与评估系统，还包括系统检测程序，系统检测程序包括以下步骤：

1)定位模块开始接收数据，并验证系统信号是否传输正常；

2)开始计时点的判断：裁判下达起跑指令时点击开始，并用点击“开始”后收到的第一个数据作为开始计时点，通过Timer控件实现计时功能；

3)计圈：以开始计时位置点为圆心，作一适当大小的圆，当运动员位置点进入该圆，且与上一次进入该圆的时间间隔大于一个时间阀值，即满足计圈条件，计圈判断成功；

4)终点的判断：当圈数达到预设的数值时立即停止计时；

5)单圈计时：在单圈计数判断成功触发的那一刻读取计时器的数值，与上一次读取的数值做差，得到该圈的用时，其中，默认第一次读取计时器数据为零；

6)运动轨迹生成：从接收到的原始数据中提取经纬度，并以此为横纵坐标通过Picture控件在地图上逐点标注；

7)速度的计算：达到预定圈数时，即跑过终点，利用总圈数与总用时，计算出整个过程的平均速度；利用单圈用时与操场单圈长度计算单圈平均速度；从接收到的数据中提取速度信息得到瞬时速度；

8)评估：利用MSChart控件生成单圈用时条形图，MSHFlexGrid控件生成运动员测试数据表，通过图形和数据综合评估运动员的身体素质。

以军校的5000米考核为例，考核人员的身体素质可以用以下几个指标体现：总用时、违规记录、单圈用时、单圈最大速度与最小速度。总用时是关键性指标，其他作为辅助指标，共同评估考核人员的体能情况。

在考核开始时，打开软件界面，配置好串口选择、波特率、校验位、停止位、数据位的接口协议。打开串口，在接收区就会接收到北斗模块发送的RMC语句。打开界面右下角的开始键，考核人员的实时动态即可显示在监控区，其经度、纬度、瞬时速度、考核时间、圈数都能实时显示。考核结束后，点击评估按钮，会弹出系统对此次考核的整体评估。

一种基于RFID的跑步训练监督与评估系统的系统测试的验证：

1)子模块性能验证

系统功能的正常实现，需要硬件子模块的性能达到系统需求。因此对北斗模块的定位精度、无线模块的实际传输距离进行试验测试。

北斗模块定位精度的验证：将北斗模块安装好，将贴片天线放在汽车车顶。通过RS232串口将其与计算机连接。发动汽车，慢速(小于10公里每小时)绕操场外跑一圈，快速(大于20小于30公里每小时)绕操场外跑两圈。

从数据处理得到的图像上可以得到，该北斗模块得到的动态数据还是十分可靠的，所画的图形与地图结合的较好，满足整个系统的要求。

2)无线接收模块和无线发送模块传输距离验证

安装无线接收模块和无线发送模块，将一无线发送模块固定在车顶，通过串口连接到计算机，另一无线接收模块连接到另一台计算机，放在空旷处。打开串口调试助手进行配置。汽车绕操场外跑两圈，仔细观察接收到的数据，是否出现错误。在串口接收数据框中，接收的数据均正常。实验中接收端与汽车运动的最远距离超过三公里，因此表明无线接收模块和无线发送模块三公里内传输无差错，满足设计系统的要求。

3)系统功能验证

设计系统应实现实时监控、单圈计时、违规记录、自动计圈的功能。对于系统功能能否实现，是否与实际情况有较大偏差，进行了一次跑圈测试，对系统功能进行验证。

在界面上可清楚的观测到运动员的位置、瞬时速度、开始时间、圈数的实时信息。测试结束后，点击评估，就会显示出如图2所示的单圈用时条形图和如图3所示的单圈数据生成表格。

综合图2和图3，可以得到以下结论:该名运动员在考核过程中存在违规现象，即在第四圈和第五圈转弯处抄近道，并且在运动员测试数据表中有犯规记录。测试的总圈数为12圈，总用时是23分04秒。从单圈数据分析来看，该名运动员在整个跑步过程中每圈用时差距并不大，表现的相当平稳，但每圈用时过多，若5000米及格成绩是23分，平均下来每圈至少要110秒，而运动员只有在第二圈和第五圈在110秒以内，其余的都在110秒以外，所以运动员的体能素质还有所欠缺，适当提高训练量。

系统技术指标

1)一次性测试人数：40人；

2)跑步人员定位精度：＜2.5m；

3)跑步人员测速精度：0.1m/s；

4)监控范围：以监控端为中心，半径3km的圆形区域内；

5)跑步人员考核成绩精度：＜1s。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种基于RFID的跑步训练监督与评估系统，其特征在于，包括：移动端和监控端，所述移动端和所述监控端无线连接；

所述移动端包括至少一个定位模块和至少一个无线发送模块，所述定位模块与所述无线发送模块电连接；

所述监控端包括无线接收模块和远程监控设备，所述无线接收模块与所述远程监控设备电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于RFID的跑步训练监督与评估系统，其特征在于：所述定位模块为设有GPS定位模块或北斗定位模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于RFID的跑步训练监督与评估系统，其特征在于：所述定位模块的个数与所述无线发送模块的个数相同。

4.根据权利要求1所述的一种基于RFID的跑步训练监督与评估系统，其特征在于：所述移动端由运动员携带。

5.根据权利要求1所述的一种基于RFID的跑步训练监督与评估系统，其特征在于：所述远程监控设备为手机或笔记本电脑。

6.根据权利要求1所述的一种基于RFID的跑步训练监督与评估系统，其特征在于，还包括系统检测程序，所述系统检测程序包括以下步骤：

1)定位模块开始接收数据，并验证系统信号是否传输正常；

2)开始计时点的判断：裁判下达起跑指令时点击开始，并用点击“开始”后收到的第一个数据作为开始计时点，通过Timer控件实现计时功能；

3)计圈：以开始计时位置点为圆心，作一适当大小的圆，当运动员位置点进入该圆，且与上一次进入该圆的时间间隔大于一个时间阀值，即满足计圈条件，计圈判断成功；

4)终点的判断：当圈数达到预设的数值时立即停止计时；

5)单圈计时：在单圈计数判断成功触发的那一刻读取计时器的数值，与上一次读取的数值做差，得到该圈的用时，其中，默认第一次读取计时器数据为零；

6)运动轨迹生成：从接收到的原始数据中提取经纬度，并以此为横纵坐标通过Picture控件在地图上逐点标注；

7)速度的计算：达到预定圈数时，即跑过终点，利用总圈数与总用时，计算出整个过程的平均速度；利用单圈用时与操场单圈长度计算单圈平均速度；从接收到的数据中提取速度信息得到瞬时速度；

8)评估：利用MSChart控件生成单圈用时条形图，MSHFlexGrid控件生成运动员测试数据表，通过图形和数据综合评估运动员的身体素质。