CN107182024A - 一种用于马拉松赛事的选手定位系统及方法 - Google Patents

一种用于马拉松赛事的选手定位系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于马拉松赛事的选手定位系统及方法，所述选手定位系统包括：佩戴设备，设有唯一的ID号，并佩戴于运动员身上，用于在定期获取并存储GPS定位数据；蓝牙网关设备，沿赛道按预设规则部署，用于与所述佩戴设备通讯获取该佩戴设备最新获取到的N次GPS定位数据及该佩戴设备的ID号，以及根据所述GPS数据解析出GPS轨迹点，并定期将所述GPS轨迹点回传至服务器；服务器，用于解析并存储所述GPS数据。本发明通过物理组网为移动基站的数据并发分流，不会给现有移动网络造成额外负担。

Description

一种用于马拉松赛事的选手定位系统及方法
技术领域
本发明涉及一种用于马拉松赛事的选手定位系统及方法。
背景技术
马拉松赛事全程（简称全马）近年来成为了一项全民广泛参与的运动，参赛选手经常能够达到上万人，如何让每位参赛选手的运动状态（包括位置、运动轨迹、图像和视频）被实时地捕获和记录，既保障参赛选手的安全，又能为多方及参赛选手个人提供视频内容，是赛事承办方及参赛者的迫切需求。
然而现有技术对该需求的支撑极为有限，主要体现在：
（1）参赛者在赛道全程的位置轨迹（全马赛程约为42km）难以实时获取（移动基站信号覆盖不佳）；
（2）大量用户在赛道局部区域进行数据回传极易造成4G网络拥塞，为此赛事承办方不得不向运营商临时租用信道或移动通信车，从而产生较高的成本；
（3）赛道全程架设高清视频摄像头或直播车跟拍的成本过高，且难以精准拍摄和识别到个人；
（4）基于实时位置信息与视频技术配合的整体方案目前业内没有相关配套技术。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种于马拉松赛事的选手定位系统及方法，通过物理组网为移动基站的数据并发分流，不会给现有移动网络造成额外负担。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于马拉松赛事的选手定位系统，包括：
佩戴设备，设有唯一的ID号，并佩戴于运动员身上，用于在定期获取并存储GPS定位数据；
蓝牙网关设备，沿赛道按预设规则部署，用于与所述佩戴设备通讯获取该佩戴设备最新获取到的N次GPS定位数据及该佩戴设备的ID号，以及根据所述GPS数据解析出GPS轨迹点，并定期将所述GPS轨迹点回传至服务器；
服务器，用于解析并存储所述GPS数据。
优选的，所述佩戴设备包括：
定位模块，用于在所述佩戴设备启动后自动进入搜星模式，并定期获取所述GPS定位数据；
指示模块，用于在搜星完成前进行闪烁，以及在搜星完成后切换为常亮状态；
蓝牙通讯模块，用于与所述蓝牙网关设备建立通讯连接；
第一存储模块，用于存储所述GPS定位数据；
第一主控模块，用于将所述GPS定位数据存储至第一存储模块，以及在成功建立通讯连接后将定位模块最新获取到的N次GPS定位数据及该佩戴设备的ID号传输至所述蓝牙网关设备。
所述佩戴设备还包括第一参数设置模块，用于设置所述定位模块获取GPS定位数据的时间间隔。
优选的，所述蓝牙网关设备包括：
蓝牙探针模块，用于与所述佩戴设备建立通讯连接；
4G模块，用于与所述服务器建立通讯连接；
第二存储模块，用于存储所述GPS数据和所述GPS轨迹点；
第二主控模块，用于在成功建立通讯连接后获取所述佩戴设备最新获取到的N次GPS定位数据及佩戴设备的ID号，并根据所述GPS数据解析出GPS轨迹点；以及将所述GPS轨迹点定期回传至所述4G模块。
优选的，所述蓝牙网关设备还包括第二参数设置模块，用于设置所述第二主控模块向服务器回传GPS轨迹点的时间间隔。
优选的，所述预设规则为所述蓝牙网关设备沿所述赛道等距设置或不等距设置。
优选的，所述蓝牙网关设备包括主蓝牙网关设备和备份蓝牙网关设备。
一种如上述用于马拉松赛事的选手定位系统的定位方法，包括：
佩戴设备定期获取并存储GPS定位数据；
蓝牙网关设备与所述佩戴设备通讯获取该佩戴设备最新获取到的N次GPS定位数据及该佩戴设备的ID号；
蓝牙网关设备根据所述GPS数据解析出GPS轨迹点；
蓝牙网关设备定期将所述GPS轨迹点回传至服务器。
优选的，所述佩戴设备采用相对位置算法存储所述GPS定位数据。
优选的，所述定位方法还包括：
获取运动员的视频数据；
获取该运动员的GPS轨迹点及GPS轨迹点的对应时间；
根据所述GPS轨迹点及其对应时间生成带有时间的位置数据，并将所述待有时间的位置数据与所述视频数据的时间轴进行匹配。
本发明的有益效果是：
（1）通过物理组网为移动基站的数据并发分流，不会给现有移动网络造成额外负担；
（2）能够实时准确采集选手的位置数据；
（3）在局部高人流量区域设置多个蓝牙网关设备，高并发解决数据回传；
（4）与视频图像结合，实现视频区间定位，最终实现基于个人位置轨迹的视频数据获取。
附图说明
图1为本发明中定位系统的结构框图；
图2为蓝牙网关设备沿赛道部署的示意图；
图3为本发明中定位方法的流程图；
图4为存储GPS定位数据的流程一个示意图；
图5为佩戴设备存储的GPS定位数据的一个是示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1和图2所示，一种用于马拉松赛事的选手定位系统，包括佩戴在各运动员身上的佩戴设备、多个沿赛道按预设规则设置的蓝牙网关设备、以及位于后端的服务器。
优选的，所述预设规则为所述蓝牙网关设备沿所述赛道等距设置或不等距设置。
所述佩戴设备，设有唯一的ID号，用于在定期获取并存储GPS定位数据。由于每个佩戴设备的ID号是唯一的，可以方便的区分各运动员的数据。
所述佩戴设备包括定位模块、指示模块、蓝牙通讯模块、第一存储模块和第一主控模块。定位模块用于在所述佩戴设备启动后自动进入搜星模式，并定期获取所述GPS定位数据；指示模块用于在搜星完成前进行闪烁，以及在搜星完成后切换为常亮状态；蓝牙通讯模块用于与所述蓝牙网关设备建立通讯连接；第一存储模块用于存储所述GPS定位数据；第一主控模块，用于将所述GPS定位数据存储至第一存储模块，以及在成功建立通讯连接后将定位模块最新获取到的N次GPS定位数据及该佩戴设备的ID号传输至所述蓝牙网关设备。此处N的取值可以为60次，相邻蓝牙网关设备之间的间隙不超过7公里。
所述佩戴设备还包括第一参数设置模块，用于设置所述定位模块获取GPS定位数据的时间间隔。例如，可以将获取GPS定位数据的时间间隔设置为1分钟，即每分钟都获取GPS定位数据，马拉松赛道全程约获取400-500个GPS点位，佩戴设备全部存储该数据。
优选的，所述佩戴设备采用蓝牙BLE4.2芯片，nRF51822基础架构，延展了GPS模块，并预留了多路传感器接口供运动数据采集需要。同现在主流实用的BLE4.0协议相比，BLE4.2的包净荷更大，携带数据量更多，而链路稳定性较4.0有明显提升。
所述蓝牙网关设备，用于与所述佩戴设备通讯获取该佩戴设备最新获取到的N次GPS定位数据及该佩戴设备的ID号，以及根据所述GPS数据解析出GPS轨迹点，并定期将所述GPS轨迹点回传至服务器。
所述蓝牙网关设备包括蓝牙探针模块、4G模块、第二存储模块和第二主控模块。蓝牙探针模块用于与所述佩戴设备建立通讯连接；4G模块用于与所述服务器建立通讯连接；第二存储模块用于存储所述GPS数据和所述GPS轨迹点；第二主控模块用于在成功建立通讯连接后获取所述佩戴设备最新获取到的N次GPS定位数据及佩戴设备的ID号，并根据所述GPS数据解析出GPS轨迹点；以及将所述GPS轨迹点定期回传至所述4G模块。
当运动员跑步进入蓝牙网关设备的覆盖范围（如50米）内时，蓝牙网关设备将自动获取该运动员的佩戴设备中存储的数据，数据量小于等于60个GPS定位数据及该佩戴设备的ID号，相关数据的获取时间小于200ms。每个蓝牙网关设备可以在7～10秒内获取大于等于200个佩戴设备的数据（以运动员经过该蓝牙网关设备覆盖范围的时间为7～10秒计算）。优选的，蓝牙网关设备不会对佩戴设备中某个GPS数据进行重复采集。
所述蓝牙探针模块包括6个蓝牙探针，每个蓝牙探针负责大于等于5000个ID号的GPS定位数据获取，设置6个蓝牙探针即可支持大于等于3万人的赛事活动；此外，还可以根据实际情况增加蓝牙探针的数量，例如在起跑点、赛道前段等人员密集处增设蓝牙探针模块。
所述蓝牙网关设备还包括第二参数设置模块，用于设置所述第二主控模块向服务器回传GPS轨迹点的时间间隔。
所述服务器，用于解析并存储所述GPS数据。
所述蓝牙网关设备包括主蓝牙网关设备和备份蓝牙网关设备。通过设置主蓝牙网关设备和备份蓝牙网关设备的方式降低了佩戴设备的数据遗漏，特别是对于运动员过于密集、系统并发量大的路段，同时也提升了系统的可靠性。
如图3所示，一种如上述用于马拉松赛事的选手定位系统的定位方法，包括：
S1.佩戴设备定期获取并存储GPS定位数据；
S2.蓝牙网关设备与所述佩戴设备通讯获取该佩戴设备最新获取到的N次GPS定位数据及该佩戴设备的ID号；
S3.蓝牙网关设备根据所述GPS数据解析出GPS轨迹点；
S4.蓝牙网关设备定期将所述GPS轨迹点回传至服务器。
优选的，所述佩戴设备采用相对位置算法存储所述GPS定位数据：对于一段时间内的多个GPS点，只记录一个GPS点的完整定位数据并存储，该GPS点定位基准点（打孔点），该段时间内的存储的其他GPS点的定位数据为该GPS点与该段时间内的基准点的经纬度偏移量。图4为存储GPS定位数据的流程一个示意图，图5为佩戴设备存储的GPS定位数据的一个是示意图。
每个GPS点的经纬度偏移量都会根据由采集频率确定的飞点校正边界进行校准，即偏移量超出某范围会被认为是无效点，系统会立即再采集一次GPS坐标，这种方式对GPS的数据有效性是极大的保证，判定有效、无效点的依据由采样频率、赛道线路和配速设置共同决定。
优选的，所述定位方法还包括：
获取运动员的视频数据；
获取该运动员的GPS轨迹点及GPS轨迹点的对应时间；
根据所述GPS轨迹点及其对应时间生成带有时间的位置数据，并将所述待有时间的位置数据与所述视频数据的时间轴进行匹配。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于马拉松赛事的选手定位系统，其特征在于，包括：
佩戴设备，设有唯一的ID号，并佩戴于运动员身上，用于在定期获取并存储GPS定位数据；
蓝牙网关设备，沿赛道按预设规则部署，用于与所述佩戴设备通讯获取该佩戴设备最新获取到的N次GPS定位数据及该佩戴设备的ID号，以及根据所述GPS数据解析出GPS轨迹点，并定期将所述GPS轨迹点回传至服务器；
服务器，用于解析并存储所述GPS数据。
2.根据权利要求1所述的一种用于马拉松赛事的选手定位系统，其特征在于，所述佩戴设备包括：
定位模块，用于在所述佩戴设备启动后自动进入搜星模式，并定期获取所述GPS定位数据；
指示模块，用于在搜星完成前进行闪烁，以及在搜星完成后切换为常亮状态；
蓝牙通讯模块，用于与所述蓝牙网关设备建立通讯连接；
第一存储模块，用于存储所述GPS定位数据；
第一主控模块，用于将所述GPS定位数据存储至第一存储模块，以及在成功建立通讯连接后将定位模块最新获取到的N次GPS定位数据及该佩戴设备的ID号传输至所述蓝牙网关设备。
3.根据权利要求2所述的一种用于马拉松赛事的选手定位系统，其特征在于，所述佩戴设备还包括第一参数设置模块，用于设置所述定位模块获取GPS定位数据的时间间隔。
4.根据权利要求1所述的一种用于马拉松赛事的选手定位系统，其特征在于，所述蓝牙网关设备包括：
蓝牙探针模块，用于与所述佩戴设备建立通讯连接；
4G模块，用于与所述服务器建立通讯连接；
第二存储模块，用于存储所述GPS数据和所述GPS轨迹点；
第二主控模块，用于在成功建立通讯连接后获取所述佩戴设备最新获取到的N次GPS定位数据及佩戴设备的ID号，并根据所述GPS数据解析出GPS轨迹点；以及将所述GPS轨迹点定期回传至所述4G模块。
5.根据权利要求4所述的一种用于马拉松赛事的选手定位系统，其特征在于，所述蓝牙网关设备还包括第二参数设置模块，用于设置所述第二主控模块向服务器回传GPS轨迹点的时间间隔。
6.根据权利要求1所述的一种用于马拉松赛事的选手定位系统，其特征在于，所述预设规则为所述蓝牙网关设备沿所述赛道等距设置或不等距设置。
7.根据权利要求1所述的一种用于马拉松赛事的选手定位系统，其特征在于，所述蓝牙网关设备包括主蓝牙网关设备和备份蓝牙网关设备。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的用于马拉松赛事的选手定位系统的定位方法，其特征在于，包括：
佩戴设备定期获取并存储GPS定位数据；
蓝牙网关设备与所述佩戴设备通讯获取该佩戴设备最新获取到的N次GPS定位数据及该佩戴设备的ID号；
蓝牙网关设备根据所述GPS数据解析出GPS轨迹点；
蓝牙网关设备定期将所述GPS轨迹点回传至服务器。
9.根据权利要求8所述的一种用于马拉松赛事的选手定位系统的定位方法，其特征在于，所述佩戴设备采用相对位置算法存储所述GPS定位数据。
10.根据权利要求8所述的一种用于马拉松赛事的选手定位系统的定位方法，其特征在于，所述定位方法还包括：
获取运动员的视频数据；
获取该运动员的GPS轨迹点及GPS轨迹点的对应时间；
根据所述GPS轨迹点及其对应时间生成带有时间的位置数据，并将所述待有时间的位置数据与所述视频数据的时间轴进行匹配。
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