CN110687833A - 内置芯片智能滑雪监测系统和滑雪数据监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内置芯片智能滑雪监测系统和滑雪数据监测方法，内置芯片智能滑雪监测系统具有安装了GPS和陀螺仪的芯片的滑雪板或固定器、能够与滑雪板连接的移动终端和服务器，本发明能应用在滑雪过程中，其中芯片采集滑雪的原始数据并在滑雪结束后将该原始数据发送给服务器，服务器对原始数据进行分析计算，提取滑雪参数并利用提取出的滑雪参数形成滑雪数据和/或计算得到滑雪得分，并将滑雪数据和/或滑雪得分发送给与滑雪板关联的移动终端，从而能从专业的技术与数据分析的角度有效帮助滑雪者进行滑雪指导与姿态校准。

Description

内置芯片智能滑雪监测系统和滑雪数据监测方法

技术领域

本发明涉及一种能够向滑雪者提供滑雪数据的内置芯片智能滑雪监测系统和滑雪数据监测方法。

背景技术

当前广为使用的滑雪板是传统的滑雪板，即由底板、板芯、面板以及玻璃纤维等各种材料形成为多层结构后压制而成的滑雪板。滑雪板上还安装有用于固定雪鞋的固定器。

除了上述传统的滑雪板，还出现了所谓的智能滑雪板。例如专利文献CN205281175U记载了一种安装智能配件而做成的智能滑雪板。智能配件是将各种传感器装在外壳内而构成的，智能配件被安装在现有的滑雪板上而能够获得滑雪过程中的各种数据，对数据进行计算而获得运动状态、姿势后通过蓝牙或GPRS将结果从智能配件传输给手机。

在上述专利文献中，提供了一种滑雪板智能化的方案，但是还存在众多不足。

例如，由于数据的采集和计算都是由智能配件进行的，所以智能配件需要足够强大的运算能力。而因为要获得足够强大的运算能力，所以智能配件难以小型化且耗电较大而使得供电的电池也较大。

正因为如此，在上述专利文献中，智能配件要安装在滑雪板的表面上。而滑雪板是在较为恶劣的环境下高强度使用的工具，本身具有厚度较薄且所需强度、弹性要求高的特性。在上述专利文献中，将智能配件安装在滑雪板上时通过胶固定，由于智能配件较大而滑雪板长期处于剧烈运动的状态，因此难以将智能配件稳定地固定在滑雪板上。并且，智能配件需要较强的防水特性，而智能配件一直裸露在外且在有水的环境中使用，难以做到总是防水，从而智能配件的寿命较短。而且，将智能配件固定在滑雪板上，破坏了滑雪板原本的平衡，不易为滑雪者所接受。

发明内容

鉴于上述现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种内置芯片智能滑雪监测系统和滑雪数据监测方法。

本发明的第一方面的内置芯片智能滑雪监测系统包括：滑雪所使用的、具有安装了GPS和陀螺仪的芯片的滑雪板或固定器；能够与所述滑雪板连接的移动终端；和经由网络与所述芯片和所述移动终端进行数据传输，并能够关联地登记所述芯片和所述移动终端的服务器，在滑雪的过程中，所述芯片的所述GPS和所述陀螺仪采集滑雪的原始数据，并在滑雪结束后由所述芯片将该原始数据发送给所述服务器，所述服务器对所述芯片发送来的所述原始数据进行分析计算，提取滑雪参数并利用提取出的所述滑雪参数形成滑雪数据和/或计算得到滑雪得分，将所得到的滑雪数据和/或滑雪得分发送给与所述滑雪板关联的所述移动终端。

本发明的第二方面的内置芯片智能滑雪监测系统，是在第一方面的内置芯片智能滑雪监测系统中，所述原始数据包括：所述GPS采集到的位置信息和海拔信息，所述陀螺仪检测到的滑雪板旋转角度、滑雪板翻转角度、滑雪板与滑行方向的角度；所述服务器通过对所述原始数据进行分析计算，来得到包括最大坡度、立刃角度、走刃比例、最大速度、平均速度、滑行时长、滑雪里程、反脚比例、滑行趟数、搓雪比例和摔跤次数的参数。

本发明的第三方面的内置芯片智能滑雪监测系统，是在第一或第二方面的内置芯片智能滑雪监测系统中，所述芯片被内置在所述滑雪板或固定器内。

本发明的第四方面的内置芯片智能滑雪监测系统，是在第一至第三方面的内置芯片智能滑雪监测系统中，所述移动终端是智能手机，利用手机号将所述智能手机登记于所述服务器。

本发明的第五方面的内置芯片智能滑雪监测系统，是在第四方面的内置芯片智能滑雪监测系统中，所述智能手机通过蓝牙与所述滑雪板建立连接，从而与所述滑雪板关联地登记于所述服务器。

本发明的第六方面的内置芯片智能滑雪监测系统，是在第一至第五方面的内置芯片智能滑雪监测系统中，所述智能手机安装有滑雪应用程序，所述智能手机利用所述滑雪应用程序与所述滑雪板或固定器进行连接并接收和显示由所述服务器分析计算所得到的滑雪数据和/或滑雪得分。

本发明的第七方面的内置芯片智能滑雪监测系统，是在第一至第六方面的内置芯片智能滑雪监测系统中，所述滑雪板包括从下至上依次堆叠并压制成一体的底板、板芯和面板，所述板芯开设有槽，所述芯片置于槽内，所述板芯被所述底板和面板覆盖，由此所述芯片被内置在所述滑雪板中。

本发明的第八方面的内置芯片智能滑雪监测系统，是在第一至第六方面的内置芯片智能滑雪监测系统中，所述固定器包括与滑雪板连接的固定板，所述固定板开设有槽，所述芯片置于槽内并被覆盖，由此所述芯片被内置在所述固定器中。

本发明的第九方面的滑雪数据监测方法，在上述第一至第八方面的内置芯片智能滑雪监测系统中使用，将所述芯片和所述移动终端关联地登记于所述服务器，利用所述芯片的所述GPS和所述陀螺仪采集滑雪过程中的原始数据，在滑雪结束后将所述原始数据发送给所述服务器，由所述服务器对发送来的所述原始数据进行分析计算，提取滑雪参数并利用提取出的所述滑雪参数形成滑雪数据和/或计算得到滑雪得分，将所得到的滑雪数据和/或滑雪得分作为监测数据发送给所述移动终端。

本发明的第十方面的滑雪数据监测方法，是在第九方面的滑雪数据监测方法中，所述滑雪得分通过下式计算得出：滑雪得分＝20×最大坡度+3×最大速度+3×平均速度+1×(480-滑行时长)+2×滑雪里程+3×反脚比例+2×滑行趟数+10×走刃比例+3×搓雪比例+10×立刃角度-5×摔跤次数，其中，最大坡度为坡度的度数值，最大速度为最高时速的值，平均速度为平均速度的值，滑行时长为滑行的分钟数，滑雪里程为滑雪的公里数，反脚比例为反脚的百分比的分子的值，滑行趟数为滑行的趟数，走刃比例为走刃的百分比的分子的值，搓雪比例为搓雪的百分比的分子的值，立刃角度为立刃的角度值，摔跤次数为摔跤的次数。

根据本发明的智能滑雪监测系统和滑雪数据监测方法，由滑雪板中的芯片采集滑雪的原始数据并将其发送至服务器，对原始数据的分析和计算由服务器完成。因此，滑雪板中的传感器芯片只需具有数据采集和传输的功能即可，能够小型化，并且对其供电的电池也能够小型化。并且，服务器能够提供强大的运算能力，对滑雪板中的传感器芯片所采集到的原始数据进行分析计算，提取对应参数并利用提取的所述参数能够计算得到所述滑雪者的滑雪数据和滑雪得分，能够从专业的技术与数据分析的角度上有效的帮助滑雪者进行滑雪指导与姿态校准，从而让滑雪者更加热爱滑雪运动。并且，由于传感器芯片小型化，所以能够内置在滑雪板中，从而具有稳固、防水、使用寿命长的优点。

附图说明

图1是本发明的智能滑雪监测系统的系统架构图。

图2是现有传统滑雪板的整体结构图。

图3是现有传统滑雪板的板腰部分的层状结构分解示意图。

图4是本发明的智能滑雪板的优化实施例的板腰部分的层状结构分解示意图。

图5是表示本发明的芯片的结构框图。

图6是表示利用本发明的智能滑雪监测系统进行滑雪数据监测的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种内置芯片智能滑雪监测系统和滑雪数据监测方法。首先说明本发明的智能滑雪监测系统的系统架构。

图1是表示本发明的智能滑雪监测系统100的系统架构图。如图1所示，本发明的智能滑雪监测系统100主要包括：安装有芯片的智能滑雪板101(以滑雪板为例说明，同样适用于滑雪板上的固定器)、使用智能滑雪板101的滑雪者所持有的移动终端102和作为云端服务器的服务器104。智能滑雪板101与滑雪者的移动终端102之间能够通过有线或无线通信来连接而进行数据的交互，作为无线通信的例子，有Bluetooth(蓝牙)、WIFI、NFC(近场通信)、Zigbee等。智能滑雪板101和移动终端102都能够通过网络103与服务器104进行数据的交互。其中，智能滑雪板101将采集到的滑雪者的滑雪数据经由网络发送至服务器104，服务器104对智能滑雪板101发送来的滑雪数据进行分析、计算，并将分析、计算的结果发送至移动终端102。

在本实施方式中，智能滑雪板101是具有安装了传感器的芯片的滑雪板。滑雪板的主体结构与常规的滑雪板相同。芯片作为内置部件安装在滑雪板中，而不是作为外置配件安装在滑雪板上。

以下结合智能滑雪板101的结构详细说明。

已有滑雪板的整体形状一般如图2所示，包括板腰1011以及位于板腰头部的上翘板头1012和位于板腰尾部的上翘板尾1013，板腰1011与板头1012、板尾1013通常拼接而成，其中，Camber(弓形)板型的滑雪板在板腰1011到板头1012、板尾1013之间有一个明显的过渡区1014，可以有效提高滑雪板的入弯能力和粉雪的浮力。板腰1011的横剖面通常呈拱形而非水平，主要是为了在滑雪过程中躲过障碍物，且利于提高滑行速度。

滑雪板有多种类型，以传统层状结构(如图3所示)的滑雪板为例，滑雪板板腰1011部分的层状结构包括位于中部的板芯101-1、位于顶部的面板101-4、位于底部的底板101-3以及位于板芯101-1、面板101-4之间的第一玻璃纤维层21和位于板芯101-1、底板101-3之间的第二玻璃纤维层22，各层通过压制方式一体成型。

本发明所称的智能滑雪板101是在现有滑雪板基础上在板芯101-1内置芯片并经高温叠压工艺处理而成型。在板芯101-1中开设槽，通过将芯片设置在槽内来将芯片内置。或者，所述固定器包括与滑雪板连接的固定板，所述固定板开设有槽，所述芯片置于槽内并被覆盖，由此所述芯片被内置在所述固定器中。

板芯101-1是滑雪板最重要的部分，是滑雪板纵向力量和强度的来源，通常是由多层木材通过压制粘合在一起，除木材外也可以采用玻璃纤维、碳纤维等其他材料，通常由数控机床精确切割成所需要的形状。参照图4，板芯101-1的板体11厚度一般在8mm-13mm之间，宽度在42mm-45mm之间，在板体11较厚处(一般位于滑雪板固定器的前部)开设凹槽12，槽深不大于7mm，以保证凹槽12的槽底有一定厚度。芯片及其附属结构(例如给芯片供电的电池)的尺寸与凹槽12的尺寸相匹配，相应的，芯片及其附属结构的深度一般不超过6mm、宽度不超过40mm。同时，为了弥补板芯101-1开槽而造成对滑雪板性能的影响，制作时，在芯片与第一玻璃纤维层21之间增加一层加强玻璃纤维板23，加强玻璃纤维板23尺寸根据芯片的尺寸制作，用以覆盖芯片，加强滑雪板在受力弯曲时开槽处的结构强度。

在本实施方式中，第一玻璃纤维层21、第二玻璃纤维层22和加强玻璃纤维板23形成的纤维层对滑雪板进行结构上的加固，能够加强滑雪板在受力弯曲时的结构强度，同时防止水浸入滑雪板。

如上所述，芯片内置在智能滑雪板101中。在确保能够采集到所要采集的数据并能够与外部进行数据的收发的情况下，芯片内置的位置可以是智能滑雪板101的任意位置。

智能滑雪板101可以是单板也可以是双板，在双板的情况下，仅在一个滑雪板中内置芯片即可。

内置的方式可以如上所述，在滑雪板板芯中开设有用于安装芯片的槽，将芯片置入槽内，在板芯的正反两面分别覆盖有面板和底板，由此芯片被内置在滑雪板中。但是芯片并不限于内置这一种装配方式，例如也可以是半内置，即嵌入式装配，也能够发挥与内置一样的作用。

除了芯片之外，给芯片供电的电池也一起内置或嵌入在滑雪板中。当然电池也可以不与芯片一起安装，而是分开内置或嵌入在不同位置，用埋设在智能滑雪板内的导线将它们连接。

这样的结构使得本发明的智能滑雪板不但能将芯片及为其供电的电池隐藏在滑雪板内，还能达到常规滑雪板所具有的强度、弹性和可靠性，更具有稳固、防水、使用寿命长的优点。

同样，芯片也可以安装在用于固定雪鞋的固定器上。常规固定器会设有与滑雪板连接的固定板，可以在固定板开设与上述凹槽12类似的槽，所述芯片置于该槽内并被覆盖(例如使用加强玻璃纤维板23或与固定板材料相同的盖板)，由此所述芯片被内置在固定器中。

接着说明安装有传感器的芯片1010的结构。

图5是表示本发明的芯片1010的结构框图。如图5所示，本发明的芯片1010包括：微控制单元2000作为芯片的运算控制单元的MCU、存储各种数据的存储器2001、通信单元2002、各传感器，包括：用于定位的全球定位系统即GPS 2003、用于检测角运动和加速度等的陀螺仪2004，以及指示灯2007。

微控制单元2000是芯片1010的运算控制单元，能够与芯片内的各单元进行数据和信号的交互，接收各单元发送来的数据并向各单元发送控制指令。

存储器2001存储各种数据，包括各检测单元检测到的原始滑雪数据和微控制单元2000在运算过程中产生和使用的数据。存储器2001可以是各种类型的存储器，考虑到集成在芯片中且需要具有一定的存储容量，优选为闪存。

通信单元2002例如可以采用蓝牙技术、Wi-Fi技术、ZigBee技术等。智能滑雪板滑雪者能够利用移动终端102与芯片1010的通信单元2002连接来进行数据的交互。

GPS 2003和陀螺仪2004用于采集智能滑雪板滑雪者滑雪时的各种数据，将采集到的数据发送给微控制单元2000，由微控制单元2000发送至服务器104。

指示灯2007被微控制单元2000控制，用于显示智能滑雪板的状态，例如在滑雪者滑雪时指示灯2007常亮，以让滑雪者知道智能滑雪板在正常工作，而在传输数据时可慢速闪烁，通信单元与移动终端连接时可快速闪烁，连接成功后常亮。对于指示灯2007的结构没有特别限制，例如可以是可编程LED灯等用作指示的灯。

如上所述，芯片101仅包括控制芯片整体的运行的微控制单元2000、数据存储所需的存储器2001、用于传输数据的通信单元2002和采集数据的传感器，并不具有用于计算所采集到的数据的处理器，因此能够小型化并且耗电低而使得用于对芯片供电的电池也能够小型化。

图1所示的构成本发明的智能滑雪监测系统的移动终端102，是指使用本发明的智能滑雪板101来滑雪的滑雪者所持有的移动终端，例如可以是智能手机、平板电脑、个人数字助理等各种终端。该移动终端中能够安装后述的滑雪应用程序，来接收并显示服务器104发送来的本次滑雪过程算法分析后的数据结果，也可以不安装应用程序而通过例如浏览器来接收并显示本次滑雪过程算法分析后的数据结果。

网络103可是以太网、移动互联网等公众无线网络，也可以是专用的局域网络，还可以是通过线缆连接的网络，只要是能够将需要联网的组成部分联接起来并能够传输所要传输的数据的网络即可。

服务器104可以是个人计算机，也可以是服务器或基于云端服务的虚拟服务器，只要能够接收来自本发明的智能滑雪板101的数据并对其进行分析、计算，将分析、计算的结果发送给移动终端102即可。

在滑雪者使用本发明的智能滑雪监测系统之前，首先将移动终端102与智能滑雪板101连接。例如在移动终端102为智能手机的情况下，可通过手机号在服务器104中登记注册，在将智能手机与智能滑雪板101连接后，智能手机将本智能手机的信息和表示智能滑雪板101的标识一起发送至服务器104，在服务器104端将二者关联起来。或者，在移动终端102为平板电脑的情况下，移动终端102以其设备ID在服务器104中登记注册，在将平板电脑与智能滑雪板101连接后，平板电脑将本平板电脑的信息和表示本智能滑雪板的标识一起发送至服务器104，在服务器104端将二者关联起来。这样，滑雪者持有的移动终端102与智能滑雪板101关联起来，滑雪者在滑雪完成之后能够通过移动终端102取得由关联的智能滑雪板101采集并由服务器104处理后的滑雪数据。

下面说明利用本发明的芯片101能够采集的滑雪数据。

如上所述，本发明的芯片101包括微控制单元2000、存储器2001、通信单元2002、GPS 2003、陀螺仪2004和指示灯2007，其中用于采集数据的传感器为GPS 2003和陀螺仪2004，但不限于这些传感器，也可以包括其它可用于采集滑雪数据的传感器。

微控制单元2000控制所有传感器的动作，包括各传感器采集数据的频率、数据的存储和发送、与外部单元的通信等。

GPS 2003能够采集滑雪过程中的经度和纬度即位置信息。通过将时间上连续的位置信息连接起来，能够获得滑雪轨迹。

并且，GPS2003能够采集的海拔高度数据。利用采集到的海拔高度的变化，能够计算得出是处于滑雪过程还是乘坐缆车准备去滑雪的过程。

陀螺仪2004能够测量滑雪板的翻转角度，并检测滑雪板的偏航角、俯仰角、加速度等参数。这里的翻转角度是指相对于水平方向的翻转角度，再结合计算得出的雪坡的倾斜角度即坡度，能够获得立刃角度。还能够通过计算来判断出滑雪过程中的走刃、搓雪、是否摔倒等滑雪参数。

GPS 2003和陀螺仪2004采集数据是按照规定的频率进行的，例如每秒采集N次，N是大于0整数，例如N＝10。通过以这样规定的频率采集数据，能够通过数据的数量来确定时间，减少运算过程中的运算量。

由上述各传感器采集到的滑雪数据是原始数据，首先存储到存储器2001中。到滑雪结束后，芯片101通过通信单元2002将存储在存储器2001中的原始滑雪数据上传到服务器104，由服务器104对原始滑雪数据进行分析、计算，获得对滑雪者有用的滑行数据。

接下来说明服务器104进行分析、计算来获得滑行数据的过程。

在接收到从芯片101发送来的原始滑雪数据后，服务器104开始对原始滑雪数据进行分析、计算。

对滑雪者有用的滑行数据主要包括：包括滑雪里程、平均滑行速度和最大滑行速度、滑行运动的时间长度、有效滑行的轨迹和非滑雪状态的滑行轨迹、滑行的趟数、滑行过程中的平均坡度、作为滑雪姿态数据的立刃角度、走刃角度、走刃比例和走刃时间、搓雪比例、搓雪时间、以及摔跤等的判断。并且，基于以上运算分析得到的数据，能够对滑雪者的滑雪水平进行打分并找到得分较低的项目，帮助滑雪者提高滑雪水平。

一般一次完整的滑雪过程是滑雪者乘坐缆车去到雪坡的顶部，然后从雪坡顶部滑来，从而完成一次滑雪。完成一次滑雪后，滑雪者可能退出雪道，也可能再次乘坐缆车去雪坡顶部开始滑雪。

服务器104首先要区分有效的滑行数据和非滑行数据并提取有效的滑行数据。有效的滑行数据为滑雪者滑雪的数据，不包括在滑雪过程中休息和行走等非滑雪行程的数据。非滑行数据包括休息和行走等非滑雪行程的数据以及乘坐缆车等行程的数据。要提取有效的滑行数据，首先要找出滑雪起始点和结束点。

在滑雪起始点，滑雪者要开始滑雪，所以速度是从0开始逐渐增大的，而且海拔高度逐渐降低。服务器104对芯片101发送来的数据进行分析，找出以上述规定的频率连续采集的各数据点中速度从0开始逐渐增大、并且海拔高度逐渐降低的点，将该点作为滑雪起始点。而在滑雪结束点，滑雪者要停止滑行，所以速度是逐渐减少直到为0，而且海拔高度相对最低且几乎没有变化。同样，服务器104对芯片101发送来的数据进行分析，找出以上述规定的频率连续采集的各数据点中速度逐渐减少直到为0、并且海拔高度相对最低且几乎再没有变化的点，将该点作为滑雪结束点。其中速度的计算后述，海拔高度是由GPS 2003测量得到的。

此外，滑雪者在雪道上行走、休息时，速度会降低至接近0。因此，在后述计算出的滑雪速度低于事先设定的阈值时，视为滑雪者在雪道上行走、休息，将这一段时间和距离视为非滑雪行程。

通过以上分析、计算，能够提取从滑雪起始点到滑雪结束点之间的滑雪行程作为滑雪行程，在该行程中的数据作为有效的滑行数据，并且将在此之外的行程作为非滑雪行程，在非滑雪行程中的数据为非滑雪行程数据。

服务器104提取有效的滑行数据并非要删除非滑行数据，而是主要提供有效的滑行数据，在需要的情况下也能够一并提供非滑雪行程数据。

一个滑雪行程对应一次完整的滑雪，即滑雪一趟。而滑雪者有可能不只滑行一趟。此时，要判断滑雪者滑雪的趟数，只需要连续找到滑雪起始点和滑雪结束点即可。对于每一趟，各自独立地采集数据而能够对比各趟滑雪行程之间的数据。

由GPS 2003能够获得每个数据采集点的位置信息，服务器104计算相邻的数据采集点所示的位置之间的距离，并对计算出的从滑雪起始点到滑雪结束点之间的所有距离进行求和，能够获得该次滑雪行程的总里程。对于非滑雪行程，也能够以同样的方法获得各段非滑雪行程的里程。

或者，服务器104也可以将从GPS 2003获得的若干个数据采集点的位置显示于地图中，来形成连续的轨迹图。将轨迹图显示于地图上提供给滑雪者，能够让滑雪者了解本次滑雪的路线。并且，通过对轨迹图进行图像处理，计算显示于地图的若干个数据采集点中相邻的两个数据采集点之间的距离并将其相加，也能够获得该次滑雪行程的总里程。其中，为了确保所形成的轨迹图的连续性，需要上述若干个数据采集点在时间或者距离上分开较近，而为了减小形成的轨迹图所需的数据量，需要上述若干个数据采集点在时间或者距离上分开较远，在兼顾二者的情况下，例如以距离为基准选择数据采集点时优选每5米设定一个数据采集点，而在以时间为基准选择数据采集点时优选每0.5秒设定一个数据采集点。当然并不一定要以上述距离或时间设定数据采集点，例如在服务器104的数据处理能力足够的情况下，也可以更密集地设定数据采集点，相应地，在服务器104的数据处理能力不足的情况下，也可以更稀疏地设定数据采集点。

由于数据的采集是以规定的时间间隔(例如每秒采集10次)进行的，所以利用GPS2003测量相邻两个数据采集点之间的实际距离，再由服务器104将测量到的距离除以时间间隔，能够得到该时间间隔内的实时速度。对所有相邻的数据点进行速度计算，即能够找出最大速度并计算出平均速度。

滑行运动的时间可以由芯片101所具有的微控制单元2000来计时，也可以由GPS2003来计时，还可以通过对采集到的滑行数据的个数进行计数来计算。

在滑行过程中，滑雪者有可能停留在雪道上休息。此时一般滑雪速度很低或为0。因此，为了获得滑雪者实际滑行的时间，优选通过对采集到的滑行数据的个数进行计数来计算滑行时间，将其中滑雪速度低于规定的阈值的连续的数据采集点除去，由此能够得到滑雪者实际滑行的时间。

关于滑行轨迹，如上所述，将通过GPS 2003获得的若干个数据采集点的位置显示于地图中而能够形成连续的轨迹图。轨迹图可显示在滑雪者所持有的便携终端102上。

对于滑雪路线，也能够通过GPS 2003计算雪道的坡度。从GPS 2003所采集到的数据中，每M米，例如每10米采样取得一个数据。同时，获取相应的海拔高度，即从GPS 2003每10米获得一个包括位置信息和海拔高度信息的数据，基于相邻的两个采样点的水平距离和海拔高度差，能够计算这10米距离间的采样坡度。对所有相邻的采样点进行同样的计算，能够计算平均坡度。

此处将采样距离设为10米，但是不限于10米，也可以根据芯片101的数据存储容量和服务器104的计算能力来确定采样距离。在坡度急剧变化的情况下可以减小采样距离以提高精度性，而在坡度变化平缓的情况下可以增大采样距离以减少数据量并提高数据处理速度。

以上说明的是滑雪的基本数据，下面说明如何从GPS 2003和陀螺仪2004采集到的原始数据判断滑雪姿态。作为滑雪姿态的数据包括立刃角度、走刃比例和走刃时间、搓雪比例、搓雪时间、以及摔跤等的判断。下面一一说明。

在滑雪者滑雪时，立刃能够使滑雪者在滑雪过程中保持平衡，并引导身体转弯。而立刃角度是指滑雪板一侧的板刃与雪面所成的角度，是评价立刃的重要参数。在本发明中，利用陀螺仪2004检测滑雪板翻转角度，并结合由上述GPS 2003测得的数据计算出的坡度，能够计算出立刃角度。具体计算如下。

由陀螺仪2004检测滑雪板翻转角度，该滑雪板翻转角度是滑雪板与水平面的夹角的角度，大小范围在0至360度之间。同时基于GPS 2003测得的数据，如上所述计算坡度。为便于计算，坡度可以采用在每个数据采集点采集到的数据来计算，也可以如上所述以采样距离一定的方式来计算水平距离，并测量与采样距离相应的海拔高度来计算坡度。如果以采样距离一定的方式计算坡度，则优选该坡度是以较小的采样距离计算的坡度，例如采样距离为5米以下，这样能够计算出较为准确的坡度。一般滑雪场的坡度在44度以内。

在滑雪板翻转角度为0至180度，即0≤滑雪板翻转角度≤180的情况下，通过将计算得出的坡度与测得的滑雪板翻转角度相加来得到立刃角度。而在滑雪板翻转角度为180至360度，即180＜滑雪板翻转角度＜360的情况下，通过将计算得出的坡度减去测得的滑雪板翻转角度来得到立刃角度。

在计算出立刃角度后，能够进一步计算走刃时间和走刃比例。

走刃是指滑雪板立刃角度大于15度且与滑行方向的夹角小于15度时的状态。在计算出每个数据采集点的立刃角度的情况下，服务器104提取出滑雪板立刃角度大于15度的滑行数据，再在其中提取由陀螺仪2004测量出的滑雪板与滑行方向的夹角小于15度的滑行数据，由此最终提取出的滑行数据即为走刃的数据。

走刃时间为所有走刃数据所对应的时间相加后的时间和。由于数据采集点的采集间隔时间是事先规定的，所以能够对提取出的走刃数据的数量进行计数来确定走刃时间。

走刃比例是走刃的时间占整个滑雪时间的比例。以如上所述确定的走刃时间来除以整个滑雪时间，由此计算得出走刃比例。

在走刃时滑雪板与滑行方向的夹角小于15度，而在滑雪板与滑行方向的夹角大于15度时，滑雪处于搓雪状态。

服务器104提取由陀螺仪2004测量出的滑雪板与滑行方向的夹角大于15度的滑行数据，即为搓雪数据。并且，以所确定的搓雪时间来除以整个滑雪时间，由此计算得出搓雪比例。

关于搓雪时间和比例，与走刃时间和比例的计算大致相同，所以省略具体说明。

对于滑雪者在滑行过程中摔跤，通过翻转角度和滑雪速度来判断。具体是，服务器104分析陀螺仪2004和GPS 2003测量的数据。在规定个数的连续的采集点期间(即规定的时间长度内)，判断陀螺仪2004所测得的翻转角度是否大于90度，同时判断在采集点期间，基于GPS 2003测量的数据而计算得出的滑雪速度是否降为0。对于同时满足翻转角度大于90度且滑雪速度降为0的数据，将其所属的采集点期间判断为滑雪者摔跤。对整个滑雪行程进行相同的分析计算，能够得到在整个滑雪过程中摔跤的次数。

以上所述滑雪轨迹、滑雪里程、滑行趟数等可作为滑雪数据发送给移动终端。这些滑雪数据能够在曲线、表格、数字等形式显示于移动终端，是描述滑雪者滑行的数据。

在分析、计算得到上述各参数之后，能够对利用这些参数计算滑雪者的滑雪得分，来对滑雪者的滑雪水平进行评价，从而促进滑雪者练习滑雪技术。

利用计算得到的最大坡度、最大速度、平均速度、滑行时长、滑雪里程、滑行趟数、走刃比例(％)、搓雪比例、立刃角度和摔跤次数这些参数，例如能够如下计算滑雪得分。

滑雪得分＝20×最大坡度+3×最大速度+3×平均速度+1×(480-滑行时长(分钟))+2×滑雪里程(km)+2×滑行趟数+10×走刃比例(％)+3×搓雪比例(％)+10×立刃角度-5×摔跤次数。

其中，上述参数均为无量纲量。其中最大坡度为坡度的度数值，最大速度为最高时速的值，平均速度为平均速度的值，滑行时长为滑行的分钟数，滑雪里程为滑雪的公里数，滑行趟数为滑行的趟数，走刃比例为走刃的百分比的分子的值，搓雪比例为搓雪的百分比的分子的值，立刃角度为立刃的角度值，摔跤次数为摔跤的次数。

上述计算滑雪得分的基本思想是根据参与得分计算的各个参数的难度与滑雪水平来分配权重。例如，最大坡度是反映一个滑雪者滑雪水平的重要参数，挑战的滑雪坡度越大，滑雪水平越高。走刃比例反映滑雪水平，走刃越多、立刃角度越大，也可认为滑雪水平很高。

对于上述滑雪得分的算式，各参数的系数是可以调整的。例如，如果滑雪场只有一条雪道，则各种水平的滑雪者在“最大坡度”这一项都相同而无法通过这一参数区分滑雪的水平，但是这一项权重最大，对滑雪得分的影响最大。在此情况下，可以适当调整例如走刃比例和立刃角度的权重，而减小(直至减少为0)最大坡度的权重，从而能够更明显地区分滑雪水平的高低。

并且，各参数也不限于上述算式中的大小。例如在上述算式中走刃比例的权重为10，搓雪比例的权重为3，也可以将立刃角度的权重设为15，而将摔跤次数的权重为2。

在分析、计算各种数据的同时，服务器104还能够为每一个滑雪者存储其滑雪的历史数据。由于滑雪者已在服务器104中注册，所以服务器104将滑雪者信息与每一次的滑雪数据关联地存储，由此能够对滑雪者提供滑雪历史数据以供参考。

以上说明了服务器104对从芯片101发送来的数据进行分析、计算而得到各种数据的过程。由服务器104得到数据是用于供滑雪者参考的，所以要将这些数据呈现给滑雪者。

在本发明中，滑雪者所持有的移动终端102用于显示由显示服务器104分析、计算得到数据。

服务器104通过网络将要显示的数据发送给移动终端102，移动终端102以各种方式显示这些数据。

例如，移动终端102可以显示雪道的地图，在地图上显示每一次滑行的轨迹，并标注最大滑行速度、在何处摔跤等。对于其它各数据，可以以各种不同的形式显示出来。

其中，用移动终端102显示数据的方式可以是任意方式，例如可以在移动终端102中安装应用程序，由滑雪者经由网络连接服务器104来获取数据进而呈现，也可以用移动终端102例如通过点击链接而利用浏览器访问服务器来获取数据。

参照图6说明利用本发明的智能滑雪监测系统进行滑雪数据监测的步骤。

如图6所示，首先在步骤S1中，滑雪者将移动终端102登记于服务器104，即注册。

接着，在步骤S2中，滑雪者拿到智能滑雪板并与移动终端102进行连接，从而关联地登记于服务器104。

然后，在步骤S3中，滑雪者开始滑雪，智能滑雪板中的芯片101开始采集滑雪原始数据。

在步骤S4中，滑雪完成，智能滑雪板将采集到的原始数据发送给服务器104。

在步骤S5中，服务器104对原始数据进行分析计算。

在步骤S6中，服务器104将分析计算的结果发送给滑雪者的移动终端102，滑雪者的移动终端102显示分析计算的结果。

实施例

下面说明应用本发明的智能滑雪监测系统的实施例。

某滑雪场采用了本发明的智能滑雪监测系统，在滑雪场内安装有作为服务器的服务器104，并且将装有芯片1010的智能滑雪板101租赁给滑雪者用于滑雪。

由于滑雪者没有注册本智能滑雪监测系统，所以滑雪者首先用手机下载安装适用于本发明的智能滑雪系统的滑雪应用程序，在下载的滑雪应用程序中利用手机号进行注册，由此该手机号所对应的智能手机被登记注册在服务器104中。

滑雪者拿到要租赁的智能滑雪板101，并在滑雪应用中利用蓝牙扫描到所拿到的智能滑雪板101，与该智能滑雪板101建立连接。在连接成功之后，智能手机已与该智能滑雪板101连接的信息被滑雪应用程序发送至服务器104，从而在服务器104中完成智能手机与该智能滑雪板的关联。

完成关联之后，滑雪者乘坐缆车去往雪道的顶部，到达顶部后开始滑雪。在滑雪的过程中，智能滑雪板101的芯片1010的各传感器按每秒10个点的频率各自采集原始数据并存储在存储器2001中。

到滑雪者滑雪结束后，芯片1010通过通信单元2002将原始数据传输给服务器104。服务器104对原始数据进行分析、计算，得到滑雪里程和非滑雪里程的滑行里程、平均滑行速度和最大滑行速度、滑行运动的时间长度、滑行的轨迹、滑行的趟数、滑行过程中的平均坡度、立刃角度、走刃角度、走刃比例和走刃时间、搓雪比例、搓雪时间、摔跤这些参数。并且，基于这些参数，利用事先规定的滑雪得分计算算式计算滑雪者的滑雪得分。

在分析、计算完各参数并计算出滑雪得分后，服务器104应来自滑雪者所持有的智能手机(滑雪应用程序)的请求，将各参数和滑雪得分发送给滑雪者的智能手机并显示在其上。

由此，能够让滑雪者直观地查看滑行的数据，从专业的技术与数据分析的角度有效地帮助滑雪者，对滑雪者进行滑雪指导和姿态校准以提高其滑雪的技能。并且，也让滑雪者通过数据看到自己的进步时更有信心，更喜欢滑雪这项运动。

并且，由内置在智能滑雪板101中的芯片1010采集滑雪的原始数据并将其发送至服务器104，对原始数据的分析和计算由服务器104完成。因此，智能滑雪板101中的芯片1010只需具有数据采集和传输的功能即可，能够小型化，并且对其供电的电池也能够小型化。并且，由于芯片小型化，所以能够内置在滑雪板中，从而具有稳固、防水、使用寿命长的优点。

以上所述仅是本发明的优选的实施例，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理和基础的前提下，还可以做出若干改进、润饰、更换步骤组合等，这些改进、润饰、更换步骤组合等也应该是本发明的保护范围。本领域技术人员应明白，本发明能够提供为系统、方法或计算机程序产品。本发明能够完全由硬件实现、完全由软件实现、或结合软件和硬件来实现。

Claims (10)

1.一种内置芯片智能滑雪监测系统，其特征在于，包括：

滑雪所使用的、具有安装了GPS和陀螺仪的芯片的滑雪板或固定器；

能够与所述滑雪板连接的移动终端；和

经由网络与所述芯片和所述移动终端进行数据传输，并能够关联地登记所述芯片和所述移动终端的服务器，

在滑雪的过程中，所述芯片的所述GPS和所述陀螺仪采集滑雪的原始数据，并在滑雪结束后由所述芯片将该原始数据发送给所述服务器，

所述服务器对所述芯片发送来的所述原始数据进行分析计算，提取滑雪参数并利用提取出的所述滑雪参数形成滑雪数据和/或计算得到滑雪得分，将所得到的滑雪数据和/或滑雪得分发送给与所述滑雪板关联的所述移动终端。

2.如权利要求1所述的内置芯片智能滑雪监测系统，其特征在于：

所述原始数据包括：所述GPS采集到的位置信息和海拔信息，所述陀螺仪检测到的滑雪板旋转角度、滑雪板翻转角度、滑雪板与滑行方向的角度；

所述服务器通过对所述原始数据进行分析计算，来得到包括最大坡度、立刃角度、走刃比例、最大速度、平均速度、滑行时长、滑雪里程、反脚比例、滑行趟数、搓雪比例和摔跤次数的参数。

3.如权利要求1或2所述的内置芯片智能滑雪监测系统，其特征在于：

所述芯片被内置在所述滑雪板或固定器内。

4.如权利要求1至3中任一项所述的内置芯片智能滑雪监测系统，其特征在于：

所述移动终端是智能手机，利用手机号将所述智能手机登记于所述服务器。

5.如权利要求4所述的内置芯片智能滑雪监测系统，其特征在于：

所述智能手机通过蓝牙与所述滑雪板建立连接，从而与所述滑雪板关联地登记于所述服务器。

6.如权利要求1至5中任一项所述的内置芯片智能滑雪监测系统，其特征在于：

所述智能手机安装有滑雪应用程序，所述智能手机利用所述滑雪应用程序与所述滑雪板或固定器进行连接并接收和显示由所述服务器分析计算所得到的滑雪数据和/或滑雪得分。

7.如权利要求1至6中任一项所述的内置芯片智能滑雪监测系统，其特征在于：

所述滑雪板包括从下至上依次堆叠并压制成一体的底板、板芯和面板，

所述板芯开设有槽，所述芯片置于槽内，所述板芯被所述底板和面板覆盖，由此所述芯片被内置在所述滑雪板中。

8.如权利要求1至6中任一项所述的内置芯片智能滑雪监测系统，其特征在于：

所述固定器包括与滑雪板连接的固定板，所述固定板开设有槽，所述芯片置于槽内并被覆盖，由此所述芯片被内置在所述固定器中。

9.一种滑雪数据监测方法，在权利要求1至8中任一项所述的内置芯片智能滑雪监测系统中使用，其特征在于：

将所述芯片和所述移动终端关联地登记于所述服务器，

利用所述芯片的所述GPS和所述陀螺仪采集滑雪过程中的原始数据，

在滑雪结束后将所述原始数据发送给所述服务器，

由所述服务器对发送来的所述原始数据进行分析计算，提取滑雪参数并利用提取出的所述滑雪参数形成滑雪数据和/或计算得到滑雪得分，

将所得到的滑雪数据和/或滑雪得分作为监测数据发送给所述移动终端。

10.如权利要求9所述的滑雪数据监测方法，其特征在于：

所述滑雪得分通过下式计算得出：

滑雪得分＝20×最大坡度+3×最大速度+3×平均速度+1×(480-滑行时长)+2×滑雪里程+3×反脚比例+2×滑行趟数+10×走刃比例+3×搓雪比例+10×立刃角度-5×摔跤次数，

其中，最大坡度为坡度的度数值，最大速度为最高时速的值，平均速度为平均速度的值，滑行时长为滑行的分钟数，滑雪里程为滑雪的公里数，反脚比例为反脚的百分比的分子的值，滑行趟数为滑行的趟数，走刃比例为走刃的百分比的分子的值，搓雪比例为搓雪的百分比的分子的值，立刃角度为立刃的角度值，摔跤次数为摔跤的次数。

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