CN113633953A - 一种集成了定位模块的接力棒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种集成了定位模块的接力棒，属于体育装备技术领域。所述接力棒，包含定位模块、I MU模块、微处理器和数传模块，教练员通过数据接收装置接收接力棒中数传模块发送的接力棒的位置、加速度和角速度信息，从而估计出运动员在持握接力棒进行运动时的位置、速度、加速度及角度信息，将运动员的运动信息数字化，接力棒还包括两个感应电极，第一感应电极和第二感应电极，且第一感应电极与第二感应电极分别设置在接力棒的两端。感应电极可以检测到该电极是否被握持，并将是否被握持的状态信息提供给微处理器。所述接力棒集成了定位模块，能实时采集接力棒的运动状态，实现接力赛跑训练的量化。

Description

一种集成了定位模块的接力棒
技术领域
本公开涉及一种集成了定位模块的接力棒，属于体育装备技术领域。
背景技术
接力赛跑是田径运动中最引人注目的项目之一，接力棒交接棒的时机和交接时运动员运动的速度等都是影响成绩的重要因素。现有的接力棒一般为表面光滑的木质棒，教练员和运动员在训练时，一般根据经验配合简单的时间计量设备进行培训，难以实现对训练过程和训练结果的量化分析。
本发明提出一种集成了定位模块的接力棒，可以实时采集接力棒的运动数据，测量交接棒的时间差、速度差和位置，以及运动员摆臂频次及其变化，实现接力赛跑训练效果的量化评价，为训练决策服务。
发明内容
本发明的目的在于克服现有接力棒无法实时采集接力棒的运动状态，进而实现接力赛跑训练的量化，提出了一种集成了定位模块的接力棒。
为了达到上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种集成了定位模块的接力棒，包括定位模块，IMU模块，微处理器，数传模块，其中：
所述微处理器接收所述定位模块提供的定位信息；
所述微处理器接收所述IMU模块发送的3自由度加速度信息和3自由度角速度信息；
所述微处理器通过所述数传模块，发送所述定位信息、3自由度加速度信息和3自由度角速度信息。
根据本发明的至少一个实施方式，还包括：第一感应电极和第二感应电极,
所述第一感应电极和所述第二感应电极分别设置在所述接力棒的两端，所述第一感应电极和所述第二感应电极用于检测电极所处的接力棒的一端是否被握持。
据本发明的至少一个实施方式，所述定位模块为卫星导航模块；
所述卫星导航模块还向所述微处理器提供同步脉冲；
所述微处理器根据所述同步脉冲向所述IMU模块发送触发信号；
所述IMU模块根据所述触发信号向所述微处理器发送3自由度加速度信息和3自由度角速度信息。
据本发明的至少一个实施方式，所述定位模块为超宽带定位模块；
所述微处理器向所述超宽带定位模块发送同步触发信号；
所述超宽带定位模块根据所述同步触发信号，向所述微处理器发送定位信息；
所述微处理器根据所述定位信息向所述IMU模块发送同步触发信号；
所述IMU模块根据所述同步触发信号向所述微处理器发送3自由度加速度信息和3自由度角速度信息。
据本发明的至少一个实施方式，所述微处理器根据所述第一感应电极和所述第二感应电极判断所述接力棒的换手时刻，当所述微处理器确定换手时刻后的第一时间段内，以第一采样率向所述超宽带定位模块和IMU模块发送同步触发信号；
超出所述第一时间段后的第二时间段内，以第二采样率向所述超宽带定位模块和IMU模块发送同步触发信号；
其中，所述第一采样率高于所述第二采样率。
据本发明的至少一个实施方式，所述数传模块在所述第一时间段内的无线电发射功率高于所述第二时间段内的无线电发射功率。
据本发明的至少一个实施方式，所述微处理器根据3自由度加速度信息和3自由度角速度信息，确定所述接力棒的挥舞频率；
所述微处理器通过所述数传模块发送所述挥舞频率信息。
根据本发明提出的技术方案，教练员可以获得运动员在进行接力赛跑时的量化数据，这些数据包括但不限于交接棒的时间差、速度差和位置，以及运动员摆臂频次及其变化，以支持接力赛跑训练效果的量化评价，为训练决策服务。
有益效果：与现有接力棒相比，具有如下有益效果：
1.实时采集接力棒的运动状态；
2.实现接力赛跑训练的量化。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是本发明一种集成了定位模块的接力棒及实施例中提出的一种接力棒示意图；
图2是本发明一种集成了定位模块的接力棒实施例一种接力棒各个部件的工作流程图；
图3是本发明一种集成了定位模块的接力棒的实施例提出的接力棒两个感应电极示意图；
图示说明：110-定位模块；120-IMU模块；130-微处理器；140-数传模块；151-第一感应电极；152-第二感应电极。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明一种集成了定位模块的接力棒做进一步说明和详细描述。
实施例1
具体实施时，图1中为一种集成了定位模块的接力棒，包括定位模块110、IMU模块120、微处理器130以及数传模块140。
图1示出了本发明实施例提出的一种集成了定位模块的接力棒，接力棒的棒体内集成了定位模块110，IMU模块120，微处理器模块130和数传模块140，其中各个部件的工作流程由图2示出，包括：
步骤210，微处理器模块130接收定位模块110发送的定位信息；
步骤220，微处理器模块130接收IMU模块120发送的3自由度加速度信息和3自由度角速度信息；
步骤230，微处理器130通过数传模块140发送所述定位信息、3自由度加速度信息和3自由度角速度信息。
根据本发明实施例提出的方法，教练员可以通过数据接收装置，接收接力棒中数传模块140发送的接力棒的位置、加速度和角速度信息，从而估计出运动员在持握接力棒进行运动时的位置、速度、加速度以及角度等数据，这些数据可以支持教练员进一步分析得出交接棒的时间差、速度差和位置，以及运动员摆臂频次及其变化。这些信息可以支持接力赛跑训练效果的量化评价，为训练决策服务可将运动员的运动信息数字化，以支持科学训练工作。
实施例2
在实施本发明实施例1的过程中，为了检测两位运动员交接棒动作发生的时刻，本发明实施例提出的接力棒还包括两个感应电极，分别为第一感应电极151和第二感应电极152，第一感应电极151与第二感应电极152分别设置在接力棒的两端。感应电极可以检测到该电极是否被握持，并将是否被握持的状态信息提供给微处理器130。
在具体的实施过程中，运动员甲握持接力棒的一端，在交接棒时，运动员甲将接力棒递交给运动员乙，运动员乙往往会接住接力棒的另一端，实现接力棒的交接。因此，微处理器130可以根据第一感应电极151和第二感应电极152的状态信息，判断出交接棒动作发生的时机。
实施例3
在实施本发明实施例1或实施例2的过程中，一种具体的实施方案可以细化为：
定位模块110为卫星导航模块，可选的，定位模块为支持GPS、北斗和/或GLONASS等卫星导航定位系统的定位模块；
定位模块110还向微处理器130提供同步脉冲，具体的，该同步脉冲用于指示卫星导航模块随后提供的位置信息的有效时刻；
微处理器130根据上述同步脉冲，向IMU模块120发送触发信号；
IMU模块120根据上述触发信号向微处理器130发送3自由度加速度信息和3自由度角速度信息。
根据本发明实施例描述的方法，微处理器获得的位置信息、3自由度加速度信息和3自由度角速度信息之间有明确的时间对应关系，便于微处理器130或者接收了这些信息的终端或者设备进行数据融合算法，提高定位测速的精度。
实施例4
在实施本发明实施例1或实施例2的过程中，一种具体的实施方案可以细化为：
定位模块110为超宽带模块，可选的，定位模块为Decawave公司生产的DWM1000超宽带定位模块；
微处理器130向所述超宽带模块发送同步触发信号；
上述超宽带定位模块根据上述同步触发信号，向微处理器130发送定位信息；
微型处理器130向IMU模块120发送同步触发信号，可选的，微处理130向IMU模块120发送的同步触发信号与向超宽带模块发送的同步触发信号可以是同一信号，也可以是相对延迟可以知道的两个不同信号，本发明实施例对此不作限定；
上述IMU模块120根据上述同步触发信号向微处理器130发送3自由度加速度信息和3自由度角速度信息。
根据本发明实施例描述的方法，微处理器获得的位置信息、3自由度加速度信息和3自由度角速度信息之间有明确的时间对应关系，便于微处理器130或者接收了这些信息的终端或者设备进行数据融合算法，提高定位测速的精度。
实施例5
在实施本发明实施例2与4组合的技术方案过程中，一种进一步可行的技术方案包括：
接力棒的微处理器130根据所述第一感应电极151和所述第二感应电极152判断所述接力棒的换手时刻，微处理器130在检测到换手时刻后第一时间段内，以第一采样率向超宽带定位模块和IMU模块发送同步触发信号；
超出所述第一时间段后，微处理器130以第二采样率发送同步触发信号，其中，所述第一采样率高于所述第二采样率。
根据本发明实施例提出的方法，微处理器130可以在交接棒时刻发送后的第一时间段内，已更高的采样率获取位置信息和IMU模块提供的数据，有利于微处理器130或者接收了这些信息的终端或者设备进行数据融合算法，提高对第一时间段内定位测速的精度。
在本发明实施例实施的过程中，可选的，数传模块140在第一时间段内的无线电发射功率高于第二时间段内的发射功率。由此可以使得在第一时间段内微处理器130采集的位置、加速度和角速度信息以更高的可靠性被传输至接收信息的终端或者设备。
在本发明实施例实施的过程中，可选的，微处理器130可以根据3自由度加速度计模块提供的3自由度加速度信息，估计出接力棒的挥舞周期或挥舞频率。具体的，微处理器130可以对接收到的3自由度加速度信息进行频率分析计算，在预设的阈值范围内，选择能量最高的频率作为接力棒挥舞频率的估计值。微处理器130将该挥舞频率信息通过数传模块140发送出去。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种集成了定位模块的接力棒，其特征在于，包括定位模块，IMU模块，微处理器，数传模块，其中：
所述微处理器接收所述定位模块提供的定位信息；
所述微处理器接收所述IMU模块发送的3自由度加速度信息和3自由度角速度信息；
所述微处理器通过所述数传模块，发送所述定位信息、3自由度加速度信息和3自由度角速度信息。
2.根据权利要求1所述的接力棒，其特征在于，还包括：第一感应电极和第二感应电极,
所述第一感应电极和所述第二感应电极分别设置在所述接力棒的两端，所述第一感应电极和所述第二感应电极用于检测电极所处的接力棒的一端是否被握持。
3.根据权利要求2所述的接力棒，其特征在于，
所述定位模块为卫星导航模块；
所述卫星导航模块还向所述微处理器提供同步脉冲；
所述微处理器根据所述同步脉冲向所述IMU模块发送触发信号；
所述IMU模块根据所述触发信号向所述微处理器发送3自由度加速度信息和3自由度角速度信息。
4.根据权利要求2所述的接力棒，其特征在于，所述定位模块为超宽带定位模块；
所述微处理器向所述超宽带定位模块发送同步触发信号；
所述超宽带定位模块根据所述同步触发信号，向所述微处理器发送定位信息；
所述微处理器根据所述定位信息向所述IMU模块发送同步触发信号；
所述IMU模块根据所述同步触发信号向所述微处理器发送3自由度加速度信息和3自由度角速度信息。
5.根据权利要求4所述的接力棒，其特征在于，所述微处理器根据所述第一感应电极和所述第二感应电极判断所述接力棒的换手时刻，当所述微处理器确定换手时刻后的第一时间段内，以第一采样率向所述超宽带定位模块和IMU模块发送同步触发信号；
超出所述第一时间段后的第二时间段内，以第二采样率向所述超宽带定位模块和IMU模块发送同步触发信号；
其中，所述第一采样率高于所述第二采样率。
6.根据权利要求5所述的接力棒，其特征在于，所述数传模块在所述第一时间段内的无线电发射功率高于所述第二时间段内的无线电发射功率。
7.根据权利要求1所述的接力棒，其特征在于，所述微处理器根据3自由度加速度信息和3自由度角速度信息，确定所述接力棒的挥舞频率；
所述微处理器通过所述数传模块发送所述挥舞频率信息。
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