CN107433030B - 一种球类运动训练系统、球类及运动追踪智能装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于运动训练技术领域，公开了一种球类运动训练系统、球类及运动追踪智能装置。在本发明中，通过采用包括参数获取模块、电源模块、处理模块以及无线发送模块的运动追踪智能装置，以及包括内置有该运动追踪智能装置球类与终端设备的球类运行训练系统，使得电源模块为处理模块供电，当球类受力运动时，参数获取模块获取球类的运动参数，并将运动参数发送至处理模块，处理模块根据运动参数获取球类的运动状况信息，并通过无线发送模块实时发送运动状况信息至外部的终端设备以进行信息显示与数据统计，进而使得球类运动训练系统无需受限于场地，并且成本低、误差小，解决了现有的球类运动检测方法存在误差大、成本高且容易受环境影响的问题。

Description

一种球类运动训练系统、球类及运动追踪智能装置

技术领域

本发明属于运动训练技术领域，尤其涉及一种球类运动训练系统、球类及运动追踪智能装置。

背景技术

在足球、篮球、网球、羽毛球等球类运动中，为了了解个人的训练程度，现有技术主要通过球类运动检测系统检测球类的运动，以使个人实时了解其击球时球的运动状况，从而根据运动状况调整个人的训练程度，并为个人提供更好的训练方法。

以网球运动为例，现有技术主要通过两种方法检测网球运动：(一)、在球场内安装高速摄像头，并使用专业的图像处理软件，通过分析录像得到网球的运动信息，但是该方法需要在运动场上安装摄像头和计算机，对场地要求高，且容易受天气等环境因素影响，此外，高速摄像头的成本非常昂贵，而且需要专业的技术人员操作；(二)、在球拍上安装运动传感器，通过分析球拍的受力、挥拍速度等参数，推算出网球的运动情况，但是该方法通过球拍推算网球的运动，属于间接测量，存在较大误差，并且只能估算网球与球拍接触瞬间的运动情况，网球在飞行过程中的运动情况无法测量。

综上所述，现有的球类运动检测方法存在误差大、成本高且容易受环境影响的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种运动追踪智能装置，旨在解决现有的球类运动检测方法存在误差大、成本高且容易受环境影响的问题。

本发明是这样实现的，一种运动追踪智能装置，其内置于球类中，所述运动追踪智能装置包括参数获取模块、电源模块、处理模块以及无线发送模块；

所述参数获取模块的信号输出端与所述处理模块的信号输入端连接，所述电源模块的电压输出端与所述处理模块的电压输入端连接，所述处理模块的数据输出端与所述无线发送模块的数据输入端连接；

所述电源模块为所述处理模块供电，当所述球类受力运动时，所述参数获取模块获取所述球类的运动参数，并将所述运动参数发送至所述处理模块，所述处理模块根据所述运动参数获取所述球类的运动状况信息，并通过所述无线发送模块实时发送所述运动状况信息至外部的终端设备以进行信息显示与数据统计。

本发明的另一目的在于提供一种球类，所述球类内置有上述的运动追踪智能装置。

本发明的又一目的在于提供一种球类运动训练系统，所述球类运动训练系统包括终端设备和上述的球类。

在本发明中，通过采用包括参数获取模块、电源模块、处理模块以及无线发送模块的运动追踪智能装置，以及包括内置有该运动追踪智能装置球类与终端设备的球类运行训练系统，使得电源模块为处理模块供电，当球类受力运动时，参数获取模块获取球类的运动参数，并将运动参数发送至处理模块，处理模块根据运动参数获取球类的运动状况信息，并通过无线发送模块实时发送运动状况信息至外部的终端设备以进行信息显示与数据统计，进而使得个人通过终端设备随时查看运动数据，并通过数据有效的提高训练效率和运动水平，无需在球场安装高速摄像头与计算机，降低了成本；此外，运动追踪智能装置直接获取运动数据，减小了误差，进而解决了现有的球类运动检测方法存在误差大、成本高且容易受环境影响的问题。

附图说明

图1是本发明一实施例所提供的运动追踪智能装置的模块结构示意图；

图2是本发明另一实施例所提供的运动追踪智能装置的模块结构示意图；

图3是本发明又一实施例所提供的运动追踪智能装置的模块结构示意图；

图4是本发明一实施例所提供的运动追踪智能装置的电路结构示意图；

图5是本发明一实施例所提供的球类运动训练系统的模块结构示意图。

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，以下结合附图及实施例，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述：

图1示出了本发明一实施例所提供的运动追踪智能装置的模块结构，为了便于说明，仅示出与本实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，本实施例所提供的运动追踪智能装置10包括参数获取模块100、电源模块101、处理模块102以及无线发送模块103。其中，参数获取模块100、电源模块101、处理模块102以及无线发送模块103可设置在柔性电路板上，而该柔性电路板与球类内壁贴合；此外，当球类为羽毛球时，该运动追踪智能装置10设置在羽毛球头部。

进一步地，参数获取模块100的信号输出端与处理模块102的信号输入端连接，电源模块101的电压输出端与处理模块102的电压输入端连接，处理模块102的数据输出端与无线发送模块103的数据输入端连接。

具体的，电源模块101为处理模块102供电；当球类受力运动时，参数获取模块100获取球类的运动参数，并将运动参数发送至处理模块102，处理模块102根据运动参数获取球类的运动状况信息，并通过无线发送模块103实时发送运动状况信息至外部的终端设备进行信息显示与数据统计。

进一步地，参数获取模块100获取的运动参数包括加速度与角速度；处理模块102获取球类的运动状况信息包括球类的飞行速度、冲击力、旋转速度、受力点、飞行路径等。

进一步地，作为本发明一优选实施例，如图2所示，参数获取模块100包括加速度获取模块100a与角速度获取模块100b，加速度获取模块100a的信号输出端与角速度获取模块100b的信号输出端组成参数获取模块100的信号输出端，加速度获取模块100a用于获取球类运动时的加速度，角速度获取模块100b用于获取球类运动时的角速度。需要说明的是，在本实施例中，如图4所示，参数获取模块100由型号为MPU6500的集成传感器芯片实现。

进一步地，作为本发明一优选实施例，加速度获取模块100a为三轴加速度传感器，其用于获取球类运动时的三轴加速度；角速度获取模块100b为三轴陀螺仪传感器，其用于获取球类运动时的三轴角速度。

具体的，当集成传感器芯片的三轴加速度传感器获取了球类运动时的三轴加速度，集成传感器芯片的三轴陀螺仪传感器获取了球类运动时的三轴角速度后，集成传感器芯片将该球类的三轴加速度与三轴角速度发送至处理模块102；当处理模块102接收到球类运动的三轴角速度与三轴加速度后，首选对三轴加速度和三轴角速度进行姿态融合算法以获取球类的姿态，然后再结合球类的姿态与三轴角速度获取球类的受力点。

例如，当处理模块102获取到现在的球类的姿态是Z轴向上，并同时检测到Z轴加速度的方向为Z轴负方向时，则说明击球点在上方，即球类的受力点在上方；当处理模块102获取到现在的球类的姿态是Z轴向上，并同时检测到Z轴加速度的方向为Z轴正方向时，则说明击球点在下方，即球类的受力点在下方；当处理模块102获取到现在的球类的姿态是Z轴向下，并同时检测到Z轴加速度的方向为Z轴负方向时，则说明击球点在下方，即球类的受力点在下方；当处理模块102获取到现在的球类的姿态是Z轴向下，并同时检测到Z轴加速度的方向为Z轴正方向时，则说明击球点在上方，即球类的受力点在上方。此外，由于三轴加速度传感器可以同时获取球类运动的X、Y、Z三轴的加速度，因此，处理模块102还可以获取根据加速度传感器获取的加速度方向获取球类的左方受力点或者右方受力点，具体方法与上方受力点和下方受力点原理相同，此处不再赘述。

进一步地，处理模块102还可以根据加速度与时间得到球类沿X、Y、Z三轴运动的距离(Sx，Sy，Sz)。具体的，处理模块102根据公式得到球类运动的在时刻t的三轴运动的距离S，其中，V0为球类在时刻t的初始速度，a为球类在时刻t时的加速度。此外，假设在时刻t1时，处理模块102获取到球类的当前位置是(x1，y1，z1)，当时刻t2时，处理模块102获取的球类的位置是(x2，y2，z2)，则x2＝x1+Sx、y2＝y1+Sy、z2＝z1+Sz，并且处理模块102可以根据公式/>获取球类的运动路径，并根据公式/>计算出球类的飞行速度。

进一步地，处理模块102在获取到球类运动的三轴加速度后，还可以根据公式F＝Ma计算出球类的冲击力，其中，F为球类所受的冲击力，M为球类的质量，a为球类的加速度。

进一步地，作为本发明一优选实施例，处理模块102为RAM处理器、单片机、现场可编程门阵列处理器或者其他具有数据逻辑处理能力的处理器。需要说明的是，在本实施例中，如图4所示，处理模块102由型号为STM32F103TB的高速处理器实现。具体的，该高速处理器STM32F103TB的第一数据端34与集成传感器芯片MPU6500的数据端24连接；高速处理器STM32F103TB的时钟信号端33与集成传感器芯片MPU6500的时钟信号端23连接；高速处理器STM32F103TB的中断功能端31与集成传感器芯片MPU6500的中断功能端12连接。

进一步地，作为本发明一优选实施例，无线发送模块103为蓝牙无线通信模块或WIFI无线通信模块，其中，蓝牙无线通信模块与WIFI无线通信模块均可采用现有的蓝牙无线通信模块与WIFI无线通信模块实现。需要说明的是，在本实施例中，无线发送模块103由型号为RF-BM-S02A的蓝牙智能模块实现。具体的，蓝牙智能模块RF-BM-S02A的数据发射端16与高速处理器STM32F103TB的第二数据端22连接；蓝牙智能模块RF-BM-S02A的数据接收端17与高速处理器STM32F103TB的第三数据端21连接；蓝牙智能模块RF-BM-S02A的使能端6与高速处理器STM32F103TB的第四数据端8连接；蓝牙智能模块RF-BM-S02A的状态端4与高速处理器STM32F103TB的第五数据端9连接；蓝牙智能模块RF-BM-S02A的复位端10与高速处理器STM32F103TB的第六数据端32连接。

进一步地，在本实施例中，电源模块101可由现有的低功耗电源电路组成，优选的，该低功耗电源电路可使用无线充电方式进行充电，当需要供电时可将内置有该运动追踪智能装置10的球类放在无线充电座上，即可完成充电。

进一步地，如图3所示，本发明实施例所提供的运动追踪智能装置10还包括存储模块104，该存储模块104的数据端与处理模块102的数据端连接，并且该存储模块104用于存储处理模块102获取的球类的运动状况信息。

进一步地，作为本发明一优选实施例，存储模块104为闪存或者存储卡。需要说明的是，在本实施例中，存储模块104由型号为S25FL004D的存储芯片实现。具体的，该存储芯片S25FL004D的片选端1与高速处理器STM32F103TB的第七数据端11连接；该存储芯片S25FL004D的数据输出端2与高速处理器STM32F103TB的第八数据端13连接；该存储芯片S25FL004D的数据输入端5与高速处理器STM32F103TB的第九数据端14连接；该存储芯片S25FL004D的时钟信号端6与高速处理器STM32F103TB的第十数据端12连接。

在本实施例中，通过采用包括参数获取模块100、电源模块101、处理模块102以及无线发送模块103的运动追踪智能装置10，使得球类受力运动时，参数获取模块100获取球类的运动参数，并将运动参数发送至处理模块102，处理模块102根据运动参数获取球类的运动状况信息，并通过无线发送模块103实时发送运动状况信息至外部的终端设备进行信息显示与数据统计，使得球类可直接向终端设备发送个人训练时的运动状况信息，无需在球场设置高速摄像头与计算机，并且不受天气、环境等因素影响，降低了成本；此外，由于时球类内部的运动追踪智能装置10直接向终端设备发送个人训练时的运动状况信息，而运动追踪智能装置10获取运动状况信息属于直接测量，降低了测量误差，并且该运动追踪智能装置10不但可以获取球类在受力瞬间的运动情况，还可以获取球类在飞行过程的运动情况。

进一步地，本发明实施例提供一种球类，该球类内置有上述的运动追踪智能装置10。需要说明的是，在本实施例中，球类包括但不限于网球、羽毛球、乒乓球、篮球、足球等。

图5示出了本发明一实施例所提供的球类运动训练系统200，为了便于说明，仅示出与本实施例相关的部分，详述如下：

如图5所示，本发明实施例所提供的球类运动训练系统200包括上述的球类(图中未示出)与终端设备20，终端设备20用于接收球类中的运动追踪智能装置10中的无线发送模块103实时发送的处理模块102获取的球类的运动状况信息，并对运动状况信息进行信息显示与数据统计，以便于个人根据终端设备20随时查看运动状况信息，并通过运动状况信息提高训练效率与运动水平。例如，当个人通过终端设备20查看到击球的冲击力小时，则说明该个人需要加强力量训练。需要说明的是，在本实施例中，终端设备20包括但不限于手机、掌上电脑、笔记本等电子设备。

进一步地，当运动追踪智能装置10中包含存储模块104时，个人还可以通过终端设备20读取存储模块104中存储的运动状况信息。

具体的，处理模块102会记录下球类每一时刻的运动状态，并通过无线发送模块103发送至终端设备20，例如：2016/05/20，17：30：10，被击中，受力点球下方，速度100，冲击力20；2016/05/20，17：30：13，被击中，受力点球下方，速度110，冲击力30；2016/05/20，17：30：20，被击中，受力点球下方，速度120，冲击力10；2016/05/20，17：31：10，被击中，受力点球下方，速度100，冲击力20；当终端设备20接收到上述信息后，终端设备20可以对个人的打球时间进行统计，并统计个人一分钟内的击球次数，且根据每分钟击球的次数获取个人此次打球的激烈程度。例如，当终端设备20获取到个人此次训练一分钟内击球30次，则表明个人此次训练运动激烈；当终端设备20获取到个人此次训练一分钟内击球20次，则表明个人此次训练运动的激烈程度比较轻；当终端设备20获取到个人此次训练一分钟内击球10次，则表明个人此次训练运动的激烈程度很轻松。需要说明的是，上述激烈程度的判断标准可根据用户需要人为进行设置。

进一步地，终端设备20还可以计算个人运行所消耗的卡路里。具体的，终端设备20根据公式消耗的卡路里＝激烈程度系数*运动时间*人体基本热量，其中，激烈程度系数是预先设定的，人体基本热量可根据现有的人体基础代谢需要基本热量的公式计算，此处不再赘述。

在本发明中，通过采用内置有包括参数获取模块100、电源模块101、处理模块102以及无线发送模块103的运动追踪智能装置10的球类与终端设备20的球类运行训练系统200，使得电源模块101为处理模块102供电，并当球类受力运动时，参数获取模块获取100球类的运动参数，并将运动参数发送至处理模块102，处理模块102根据运动参数获取球类的运动状况信息，并通过无线发送模块103实时发送运动状况信息至外部的终端设备20进行信息显示与数据统计，进而使得个人通过终端设备20随时查看运动数据，并通过数据有效的提高训练效率和运动水平，无需在球场安装高速摄像头与计算机，降低了成本；此外，球类中的运动追踪智能装置10可直接获取运动数据，减小了误差，进而解决了现有的球类运动检测方法存在误差大、成本高且容易受环境影响的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种运动追踪智能装置，内置于球类中，其特征在于，所述运动追踪智能装置包括：

参数获取模块、电源模块、处理模块以及无线发送模块；

所述参数获取模块的信号输出端与所述处理模块的信号输入端连接，所述电源模块的电压输出端与所述处理模块的电压输入端连接，所述处理模块的数据输出端与所述无线发送模块的数据输入端连接；

所述电源模块为所述处理模块供电，当所述球类受力运动时，所述参数获取模块获取所述球类的运动参数，并将所述运动参数发送至所述处理模块，所述处理模块根据所述运动参数获取所述球类的运动状况信息，并通过所述无线发送模块实时发送所述运动状况信息至外部的终端设备以进行信息显示与数据统计；

所述参数获取模块包括加速度获取模块和角速度获取模块；所述处理模块获取球类的运动状况信息包括球类的受力点；所述加速度获取模块为三轴加速度传感器，所述角速度获取模块为三轴陀螺仪传感器；当获取到球类运动时的三轴加速度和三轴角速度后，将所述球类的所述三轴加速度与所述三轴角速度发送至所述处理模块，当所述处理模块接收到球类运动的所述三轴角速度与所述三轴加速度后，对三轴加速度和三轴角速度进行姿态融合算法以获取球类的姿态，然后再结合球类的姿态与三轴角速度获取球类的受力点。

2.根据权利要求1所述的运动追踪智能装置，其特征在于，所述运动追踪智能装置还包括存储模块，所述存储模块的数据端与所述处理模块的数据端连接，所述存储模块存储所述处理模块获取的所述球类的运动状况信息。

3.根据权利要求1所述的运动追踪智能装置，其特征在于，所述加速度获取模块的信号输出端与所述角速度获取模块的信号输出端组成所述参数获取模块的信号输出端；

所述加速度获取模块获取所述球类运动时的加速度，所述角速度获取模块获取所述球类运动时的角速度。

4.根据权利要求1所述的运动追踪智能装置，其特征在于，所述处理模块为ARM处理器、单片机或者现场可编程门阵列处理器。

5.根据权利要求1所述的运动追踪智能装置，其特征在于，所述无线发送模块为蓝牙无线通信模块或WIFI无线通信模块。

6.根据权利要求2所述的运动追踪智能装置，其特征在于，所述存储模块为闪存或者存储卡。

7.一种球类，其特征在于，所述球类内置有如权利要求1-6任一项所述的运动追踪智能装置。

8.一种球类运动训练系统，其特征在于，所述球类运行训练系统包括终端设备和如权利要求7所述的球类。