CN108414009B - 可替换节点身体传感器网络中基于分压自动感知节点位置的结构与方法 - Google Patents

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Abstract

一种可替换节点身体传感器网络中基于分压自动感知节点位置的结构，包括智能模块，智能模块包括外壳，在外壳上设置有Pogo母座，在穿戴位置设置有卡件，卡件上设置有与Pogo母座匹配的Pogo公座，其特征在于，Pogo母座的插孔一接GND，插孔二连接电阻R1的一端和ADC的输入端，电阻R1的另一端接VCC，ADC的输入端的输出端接MCU，Pogo公座的插针一与插针二之间连接电阻R2，智能模块和卡件通过Pogo母座和Pogo公座实现连接，连接时，插针一与插孔一匹配，插针二与插孔二匹配，其中，各个穿戴位置设置的卡件中，电阻R2的阻值各不相同，各个智能模块中的R1的阻值相同；本发明还提供了相应的自动感知方法，完全解决了需要人为指定模块穿戴位置的问题。

Description

可替换节点身体传感器网络中基于分压自动感知节点位置的 结构与方法
技术领域
本发明属于智能穿戴技术领域，特别涉及一种可替换节点身体传感器网络中基于分压自动感知节点位置的结构与方法。
背景技术
在人体动作捕捉体系里，需要一个身体传感器网络，如图1所示。也就是将含有运动传感器的智能模块附着在人体各个部位，以达到追踪身体各部位运动数据的目的。
身体传感器网络的穿戴形式一般是：以运动服或运动护具方式穿戴在身体上，各个智能模块镶嵌在运动服或运动护具的对应位置上，如图2所示。
此方式的优点是穿戴简洁，每个节点对应的身体部位是固定的。但缺点是结构复杂，不易水洗，容易损坏，并且很困难对每个节点进行磁力传感器的校准。整个体系的易用性降低。
一个更灵活的穿戴方式是：将含有运动传感器的智能模块与运动服/运动护具分离，需要使用时，再将智能模块附着到运动服/运动护具上。在智能模块的背面是魔术贴勾面，运动服/运动护具的模块位置处是魔术贴毛面。这样智能模块可方便的附着到运动服/运动护具上，也可方便的取下来。例如，专利CN2018201802997所涉及的节点结构。
此方式解决了上述方式的缺点。但带来一个问题，即每个节点实际附着到身体什么部位，需要用户在使用时指定，这是一个繁琐的过程。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可替换节点身体传感器网络中基于分压自动感知节点位置的结构与方法，可以让智能模块自动感知实际的身体部位，而无需用户指定。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种可替换节点身体传感器网络中基于分压自动感知节点位置的结构，包括智能模块1，智能模块1包括外壳，在外壳上设置有Pogo母座11，在穿戴位置设置有卡件2，卡件2上设置有与所述Pogo母座11匹配的Pogo公座21，其特征在于，所述Pogo母座11的插孔一111接GND，插孔二112连接电阻R1的一端和ADC的输入端，电阻R1的另一端接VCC，所述ADC的输出端接MCU，所述Pogo公座21的插针一与插针二之间连接电阻R2，智能模块1和卡件2通过Pogo母座11和Pogo公座21实现连接，连接时，插针一与插孔一111匹配，插针二与插孔二112匹配，其中，各个所述穿戴位置设置的卡件2中，电阻R2的阻值各不相同，各个智能模块1中的电阻R1的阻值相同
所述智能模块1的外壳中集成设置有电源模块、数据采集功能模块及传输功能模块。
所述数据采集功能模块包括加速度传感器、角速度传感器和磁力传感器，传输功能模块为蓝牙芯片。
所述插孔一111与MCU共地，电阻R1与MCU共VCC。
本发明还提供了利用所述可替换节点身体传感器网络中基于分压自动感知节点位置的结构的自动感知方法，包括如下步骤：
将智能模块1放入到卡件2内，Pogo母座11与Pogo公座21接触，电路接通，插孔二112处为分压点；
利用ADC测量出分压点处的电压VD；
根据分压公式计算出电阻R2的阻值；
根据不同阻值对应身体的不同位置，实现自动感知被穿戴的身体位置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
对于身体传感器网络，需要明确每个模块的穿戴位置才能正常使用。目前确定身体传感器网络中各个模块的穿戴位置的方法，普遍是需要用户人为设定每一个模块穿戴位置。这个过程非常繁琐，而且容易出错。对于用户来说，也是不能接受的用户体验。本发明的方法完全解决了需要人为指定模块穿戴位置的问题。
附图说明
图1是身体传感器网络示意图。
图2是身体传感器网络的穿戴形式示意图，图中矩形表示智能模块附着的位置。
图3是智能模块结构示意图。
图4是卡件结构示意图。
图5是穿戴安装示意图。
图6是分压电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
本发明一种可替换节点身体传感器网络中基于分压自动感知节点位置的结构，包括智能模块1。
如图3所示，智能模块1包括外壳，外壳中集成设置有电源模块、数据采集及传输功能模块。数据采集功能模块包括加速度传感器、角速度传感器和磁力传感器，传输功能模块为蓝牙芯片。
在外壳上设置有Pogo母座11，Pogo母座11的插孔一111接MCU的GND，插孔二112连接电阻R1的一端和ADC的输入端，电阻R1的另一端接MCU的VCC，ADC的输出端接MCU。各个智能模块1中的电阻R1的阻值相同。
如图4所示，卡件2设置在穿戴位置，卡件2上有与Pogo母座11匹配的Pogo公座21，Pogo公座21的插针一与插针二之间连接电阻R2。各个穿戴位置设置的卡件2中，电阻R2的阻值各不相同。
如图5所示，智能模块1和卡件2通过Pogo母座11和Pogo公座21实现连接，连接时，插针一与插孔一111匹配，插针二与插孔二112匹配。
利用该结构的自动感知方法，包括如下步骤：
将智能模块1放入到卡件2内，Pogo母座11与Pogo公座21接触，电路接通，电路示意如图6所示，插孔二112处为分压点D；
利用ADC测量出分压点D处的电压VD；
根据分压公式计算出电阻R2的阻值；分压公式为：
Figure GDA0002381864240000041
由于在运动服/运动护具的每一个穿戴位置上，都安装有一个卡件2，每个卡件2内电阻R2的电阻值都不一样。因此利用不同的电阻值对应不同的身体位置，即可自动感知被穿戴的身体位置。
本发明中，MCU(Main Control Unit)是智能模块1里的主控制器单元，ADC是集成在MCU内的功能组件。

Claims (5)

1.一种可替换节点身体传感器网络中基于分压自动感知节点位置的结构，包括智能模块(1)，智能模块(1)包括外壳，在外壳上设置有Pogo母座(11)，在穿戴位置设置有卡件(2)，卡件(2)上设置有与所述Pogo母座(11)匹配的Pogo公座(21)，其特征在于，所述Pogo母座(11)的插孔一(111)接GND，插孔二(112)连接电阻R1的一端和ADC的输入端，电阻R1的另一端接VCC，所述ADC的输出端接MCU，所述Pogo公座(21)的插针一与插针二之间连接电阻R2，智能模块(1)和卡件(2)通过Pogo母座(11)和Pogo公座(21)实现连接，连接时，插针一与插孔一(111)匹配，插针二与插孔二(112)匹配，其中，各个所述穿戴位置设置的卡件(2)中，电阻R2的阻值各不相同，各个智能模块(1)中的电阻R1的阻值相同。
2.根据权利要求1所述可替换节点身体传感器网络中基于分压自动感知节点位置的结构，其特征在于，所述智能模块(1)的外壳中集成设置有电源模块、数据采集功能模块及传输功能模块。
3.根据权利要求2所述可替换节点身体传感器网络中基于分压自动感知节点位置的结构，其特征在于，所述数据采集功能模块包括加速度传感器、角速度传感器和磁力传感器，传输功能模块为蓝牙芯片。
4.根据权利要求1所述可替换节点身体传感器网络中基于分压自动感知节点位置的结构，其特征在于，所述插孔一(111)与MCU共地，电阻R1与MCU共VCC。
5.利用权利要求1所述可替换节点身体传感器网络中基于分压自动感知节点位置的结构的自动感知方法，其特征在于，包括如下步骤：
将智能模块(1)放入到卡件(2)内，Pogo母座(11)与Pogo公座(21)接触，电路接通，插孔二(112)处为分压点；
利用ADC测量出分压点处的电压VD；
根据分压公式计算出电阻R2的阻值；
根据不同阻值对应身体的不同位置，实现自动感知被穿戴的身体位置。
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