CN112600632A - 利用信号分析的无线数据通信平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用信号分析的无线数据通信平台，包括：底部采集机构，嵌入在跳伞运动员的鞋体的底部，包括气压检测设备和嵌入式摄像头，所述气压检测设备用于测量所述鞋体所在环境的气压，并将测量到的气压转换为空域高度输出，所述嵌入式摄像头与所述气压检测设备连接，用于在接收到的空域高度大于预设高度阈值时，从休眠状态转换为工作状态；所述嵌入式摄像头包括深度传感器和图像传感器，用于在工作状态分别输出图像数据和深度数据。本发明的利用信号分析的无线数据通信平台数据可靠、报警及时。由于能够在对下方人员的降落伞是否完全打开进行辨识，并基于无线信号的强弱进行现场的无线通知，从而实现了跳伞运动中的定向报警。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种利用信号分析的无线数据通信平台。
背景技术
无线通信是指多个节点间不经由导体或缆线传播进行的远距离传输通讯，利用收音机、无线电等都可以进行无线通讯。无线通讯包括各种固定式、移动式和便携式应用，例如双向无线电、手机、个人数码助理及无线网络。其他无线电无线通讯的例子还有GPS、车库门遥控器、无线鼠标等。大部分无线通讯技术会用到无线电，包括距离只到数米的Wi-fi，也包括和航海家1号通讯、距离超过数百万公里的深空网络。但有些无线通讯的技术不使用无线电，而是使用其他的电磁波无线技术，例如光、磁场、电场等。
世界上第一次无线电话对话出现在1880年，当时使用的是光电话，由亚历山大·格拉汉姆·贝尔及查尔斯·萨姆纳·天特发明，并且申请专利。光电话借由调变的光束来传递语音讯号。在那个年代，还没有设备可以提供电力，甚至连科幻小说中也还没提到激光，他们的发明在当时看来并没有实用价值，而且通话的效果还会受到阳光及天气的限制。光电话和自由空间光通信系统一样，在传送器及发射器之间不能有阻隔光束的物体。数十年后，光电话才应用到了军事通讯领域。
现有技术中，作为一种高危运动项目，跳伞运动员的人身安全在缺乏各种有效的数据监控、现场报警以及紧急应对的机制和设施时，难以得到有效保障。例如，因为降落伞的不当折叠、降落伞的操控不当或者降落伞的产品问题，导致在使用时无法完全打开，而使用者因为视野受限，无法及时发觉，从而对使用者的人身安全造成隐患。
发明内容
为了解决现有技术中的技术问题，本发明提供了一种利用信号分析的无线数据通信平台，能够在对下方人员的降落伞是否完全打开进行辨识，并基于无线信号的强弱进行现场的无线通知，从而实现了跳伞运动中的定向报警。
为此，本发明至少需要具备以下两处关键的发明点：
(1)对最接近的下方人员的降落伞的伞体打开状态进行辨别，以在辨别到未完全打开时，及时对最接近的下方人员执行无线报警操作；
(2)引入为跳伞运动员所佩戴的强度检测设备，用于检测周围各个跳伞运动员佩戴的无线通信机构的无线信号的强弱，以将无线信号最强的无线通信机构作为最接近的下方人员所佩戴的无线通信机构。
根据本发明的一方面，提供了一种利用信号分析的无线数据通信平台，所述平台包括：
底部采集机构，嵌入在跳伞运动员的鞋体的底部，包括气压检测设备和嵌入式摄像头；
其中，所述气压检测设备用于测量所述鞋体所在环境的气压，并将测量到的气压转换为空域高度输出。
更具体地，根据本发明的利用信号分析的无线数据通信平台中：
所述嵌入式摄像头与所述气压检测设备连接，用于在接收到的空域高度大于预设高度阈值时，从休眠状态转换为工作状态。
更具体地，根据本发明的利用信号分析的无线数据通信平台中，还包括：
所述嵌入式摄像头包括深度传感器和图像传感器，所述图像传感器用于在工作状态下对鞋体的底部的下方执行光电感应以获得对应的底部下方图像，所述深度传感器用于在工作状态下对鞋体的底部的下方执行深度数据检测，以获得所述底部下方图像中各个目标的各个景深值；
现场变换设备，与所述嵌入式摄像头连接，用于对接收到的底部下方图像执行仿射变换处理，以获得并输出相应的现场变换图像；
降噪处理机构，与所述现场变换设备连接，用于对接收到的现场变换图像执行基于图像信号噪声最大幅值的自适应降噪处理，以获得降噪处理图像；
颜色鉴别机构，与所述降噪处理机构连接，用于基于降落伞涂有的固定颜色对所述降噪处理图像执行降落伞检测，以获得各个降落伞目标的各个成像子图像；
目标筛选设备，分别与所述颜色鉴别机构和所述深度传感器连接，用于将所述降噪处理图像中位于中心像素附近且景深值小于预设景深阈值的降落伞目标作为代表性目标筛选并输出；
外形分析机构，与所述目标筛选设备连接，用于将所述代表性目标的外形轮廓与完全打开状态下的标准降落伞轮廓进行外形匹配，并在匹配度低于预设百分比阈值时，发出伞体未打开指令；
强度检测设备，为跳伞运动员所佩戴，用于检测周围各个跳伞运动员佩戴的无线通信机构的无线信号的强弱，以将无线信号最强的无线通信机构作为目标通信机构；
现场通信机构，分别与所述外形分析机构和所述强度检测设备连接，用于在接收到所述伞体未打开指令时，将所述伞体未打开指令无线发送给所述目标通信机构对应的IP地址。
根据本发明的另一方面，还提供了一种利用信号分析的无线数据通信方法，所述方法包括使用一种如上述的利用信号分析的无线数据通信平台，用于基于下方人员的降落伞的外形以及佩戴通信设备的信号强弱执行跳伞运动的定向报警。
本发明的利用信号分析的无线数据通信平台数据可靠、报警及时。由于能够在对下方人员的降落伞是否完全打开进行辨识，并基于无线信号的强弱进行现场的无线通知，从而实现了跳伞运动中的定向报警。
具体实施方式
下面将对本发明的利用信号分析的无线数据通信平台的实施方案进行详细说明。
人们为了利用信号，就要对他进行处理。例如，电信号弱小时，需要对他进行放大；混有噪声时，需要对他进行滤波；当频率不适应于传输时，需要进行调制以及解调；信号遇到失真畸变时，需要对他均衡；当信号类型很多时，需要进行识别等。
数字信号处理是20世纪60年代才开始发展起来的，开始是贝尔实验室及麻省理工学院用电子计算机对电路与滤波器设计进行仿真，奠定了数字滤波器的发展基础。60年代中期，发明了快速傅里叶变换，使频谱分析的傅里叶分析的计算速度提高了百倍以上，从而达到了可以利用电子计算机进行谱分析的目的，奠定了信号与系统分析的实用基础，形成了以数字滤波及快速傅里叶变换为中心内容的数字信号处理的基本方法与概念。70年代开始，数字信号处理这个专用名词在科技领域问世。数字信号处理在实际应用中能够高精度地解决各项技术问题。
现有技术中，作为一种高危运动项目，跳伞运动员的人身安全在缺乏各种有效的数据监控、现场报警以及紧急应对的机制和设施时，难以得到有效保障。例如，因为降落伞的不当折叠、降落伞的操控不当或者降落伞的产品问题，导致在使用时无法完全打开，而使用者因为视野受限，无法及时发觉，从而对使用者的人身安全造成隐患。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种利用信号分析的无线数据通信平台，能够有效解决相应的技术问题。
根据本发明实施方案示出的利用信号分析的无线数据通信平台包括：
底部采集机构，嵌入在跳伞运动员的鞋体的底部，包括气压检测设备和嵌入式摄像头，所述气压检测设备用于测量所述鞋体所在环境的气压，并将测量到的气压转换为空域高度输出，所述嵌入式摄像头与所述气压检测设备连接，用于在接收到的空域高度大于预设高度阈值时，从休眠状态转换为工作状态；
所述嵌入式摄像头包括深度传感器和图像传感器，所述图像传感器用于在工作状态下对鞋体的底部的下方执行光电感应以获得对应的底部下方图像，所述深度传感器用于在工作状态下对鞋体的底部的下方执行深度数据检测，以获得所述底部下方图像中各个目标的各个景深值；
现场变换设备，与所述嵌入式摄像头连接，用于对接收到的底部下方图像执行仿射变换处理，以获得并输出相应的现场变换图像；
降噪处理机构，与所述现场变换设备连接，用于对接收到的现场变换图像执行基于图像信号噪声最大幅值的自适应降噪处理，以获得降噪处理图像；
颜色鉴别机构，与所述降噪处理机构连接，用于基于降落伞涂有的固定颜色对所述降噪处理图像执行降落伞检测，以获得各个降落伞目标的各个成像子图像；
目标筛选设备，分别与所述颜色鉴别机构和所述深度传感器连接，用于将所述降噪处理图像中位于中心像素附近且景深值小于预设景深阈值的降落伞目标作为代表性目标筛选并输出；
外形分析机构，与所述目标筛选设备连接，用于将所述代表性目标的外形轮廓与完全打开状态下的标准降落伞轮廓进行外形匹配，并在匹配度低于预设百分比阈值时，发出伞体未打开指令；
强度检测设备，为跳伞运动员所佩戴，用于检测周围各个跳伞运动员佩戴的无线通信机构的无线信号的强弱，以将无线信号最强的无线通信机构作为目标通信机构；
现场通信机构，分别与所述外形分析机构和所述强度检测设备连接，用于在接收到所述伞体未打开指令时，将所述伞体未打开指令无线发送给所述目标通信机构对应的IP地址。
接着，继续对本发明的利用信号分析的无线数据通信平台的具体结构进行进一步的说明。
所述利用信号分析的无线数据通信平台中：
所述外形分析机构还用于在匹配度高于等于所述预设百分比阈值时，发出伞体打开指令。
所述利用信号分析的无线数据通信平台中：
所述现场通信机构还用于在接收到所述伞体打开指令时，停止执行对所述目标通信机构对于的IP地址的无线数据的发送。
所述利用信号分析的无线数据通信平台中：
所述嵌入式摄像头还用于在接收到的空域高度小于等于所述预设高度阈值时，从工作状态切换到休眠状态。
所述利用信号分析的无线数据通信平台中还可以包括：
数据压缩设备，分别与所述现场通信机构和所述外形分析机构连接，用于对所述代表性目标的外形轮廓对应的图案进行图像压缩以获得压缩后的数据。
所述利用信号分析的无线数据通信平台中：
对所述代表性目标的外形轮廓对应的图案进行图像压缩以获得压缩后的数据包括：基于MPEG-4压缩标准对所述代表性目标的外形轮廓对应的图案进行图像压缩以获得压缩后的数据。
所述利用信号分析的无线数据通信平台中：
所述现场通信机构在将所述伞体未打开指令无线发送给所述目标通信机构对应的IP地址的同时，将所述代表性目标的外形轮廓对应的图案进行图像压缩后的数据发送给所述目标通信机构对应的IP地址。
所述利用信号分析的无线数据通信平台中还可以包括：
第一传感机构，为跳伞运动员所佩戴，用于感应跳伞运动员所在环境的实时湿度；
第二传感机构，为跳伞运动员所佩戴，用于感应跳伞运动员所在环境的实时温度。
所述利用信号分析的无线数据通信平台中还可以包括：
LCD显示屏幕，为跳伞运动员所佩戴，分别与所述第一传感机构和所述第二传感机构连接，用于向所述跳伞运动员显示所述实时湿度和所述实时温度。
同时，为了克服上述不足，本发明还搭建了一种利用信号分析的无线数据通信方法，所述方法包括使用一种如上述的利用信号分析的无线数据通信平台，用于基于下方人员的降落伞的外形以及佩戴通信设备的信号强弱执行跳伞运动的定向报警。
另外，所述LCD显示屏幕中，LCD(LiquidCrystalDisplay的简称)即液晶显示器。LCD的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置TFT(薄膜晶体管)，上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。LCD已经替代CRT成为主流，价格也已经下降了很多，并已充分普及。市面上所说的LED显示屏并不是真正意义上的LED显示屏，准确的说就是LED背光型液晶显示器，液晶面板依然是传统的LCD显示屏，从某种意义上来说，这多少含有欺诈的性质。韩国三星公司就曾被英国广告协会组织判为违反了该国的广告法，原因就在于其“LEDTV”液晶电视有误导消费者之嫌。对于液晶显示器来说，最重要的关键是其液晶面板和背光类型，而市面上的显示器的液晶面板一般采用TFT面板，是一样的，LED和LCD的区别仅仅是它们的背光类型不一样：LED背光和CCFL背光(也就是荧光灯)，分别是二极管和冷阴极灯管。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
虽然本发明已以实施例揭示如上，但其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可以做出适当的改动和同等替换。因此本发明的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种利用信号分析的无线数据通信平台，其特征在于，所述平台包括：
底部采集机构，嵌入在跳伞运动员的鞋体的底部，包括气压检测设备和嵌入式摄像头；
其中，所述气压检测设备用于测量所述鞋体所在环境的气压，并将测量到的气压转换为空域高度输出。
2.如权利要求1所述的利用信号分析的无线数据通信平台，其特征在于：
所述嵌入式摄像头与所述气压检测设备连接，用于在接收到的空域高度大于预设高度阈值时，从休眠状态转换为工作状态。
3.如权利要求2所述的利用信号分析的无线数据通信平台，其特征在于，所述平台还包括：
所述嵌入式摄像头包括深度传感器和图像传感器，所述图像传感器用于在工作状态下对鞋体的底部的下方执行光电感应以获得对应的底部下方图像，所述深度传感器用于在工作状态下对鞋体的底部的下方执行深度数据检测，以获得所述底部下方图像中各个目标的各个景深值；
现场变换设备，与所述嵌入式摄像头连接，用于对接收到的底部下方图像执行仿射变换处理，以获得并输出相应的现场变换图像；
降噪处理机构，与所述现场变换设备连接，用于对接收到的现场变换图像执行基于图像信号噪声最大幅值的自适应降噪处理，以获得降噪处理图像；
颜色鉴别机构，与所述降噪处理机构连接，用于基于降落伞涂有的固定颜色对所述降噪处理图像执行降落伞检测，以获得各个降落伞目标的各个成像子图像；
目标筛选设备，分别与所述颜色鉴别机构和所述深度传感器连接，用于将所述降噪处理图像中位于中心像素附近且景深值小于预设景深阈值的降落伞目标作为代表性目标筛选并输出；
外形分析机构，与所述目标筛选设备连接，用于将所述代表性目标的外形轮廓与完全打开状态下的标准降落伞轮廓进行外形匹配，并在匹配度低于预设百分比阈值时，发出伞体未打开指令；
强度检测设备，为跳伞运动员所佩戴，用于检测周围各个跳伞运动员佩戴的无线通信机构的无线信号的强弱，以将无线信号最强的无线通信机构作为目标通信机构；
现场通信机构，分别与所述外形分析机构和所述强度检测设备连接，用于在接收到所述伞体未打开指令时，将所述伞体未打开指令无线发送给所述目标通信机构对应的IP地址；
其中，所述外形分析机构还用于在匹配度高于等于所述预设百分比阈值时，发出伞体打开指令；
其中，所述现场通信机构还用于在接收到所述伞体打开指令时，停止执行对所述目标通信机构对于的IP地址的无线数据的发送。
4.如权利要求3所述的利用信号分析的无线数据通信平台，其特征在于：
所述嵌入式摄像头还用于在接收到的空域高度小于等于所述预设高度阈值时，从工作状态切换到休眠状态。
5.如权利要求4所述的利用信号分析的无线数据通信平台，其特征在于，所述平台还包括：
数据压缩设备，分别与所述现场通信机构和所述外形分析机构连接，用于对所述代表性目标的外形轮廓对应的图案进行图像压缩以获得压缩后的数据。
6.如权利要求5所述的利用信号分析的无线数据通信平台，其特征在于：
对所述代表性目标的外形轮廓对应的图案进行图像压缩以获得压缩后的数据包括：基于MPEG-4压缩标准对所述代表性目标的外形轮廓对应的图案进行图像压缩以获得压缩后的数据。
7.如权利要求6所述的利用信号分析的无线数据通信平台，其特征在于：
所述现场通信机构在将所述伞体未打开指令无线发送给所述目标通信机构对应的IP地址的同时，将所述代表性目标的外形轮廓对应的图案进行图像压缩后的数据发送给所述目标通信机构对应的IP地址。
8.如权利要求7所述的利用信号分析的无线数据通信平台，其特征在于，所述平台还包括：
第一传感机构，为跳伞运动员所佩戴，用于感应跳伞运动员所在环境的实时湿度；
第二传感机构，为跳伞运动员所佩戴，用于感应跳伞运动员所在环境的实时温度。
9.如权利要求7所述的利用信号分析的无线数据通信平台，其特征在于，所述平台还包括：
LCD显示屏幕，为跳伞运动员所佩戴，分别与所述第一传感机构和所述第二传感机构连接，用于向所述跳伞运动员显示所述实时湿度和所述实时温度。
10.一种利用信号分析的无线数据通信方法，所述方法包括提供一种如权利要求1-9任一所述的利用信号分析的无线数据通信平台，用于基于下方人员的降落伞的外形以及佩戴通信设备的信号强弱执行跳伞运动的定向报警。
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