CN115554680A - 基于用户数据的人机实时互动方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能划船器技术领域，本发明提出了一种基于用户数据的人机实时互动方法及系统，包括：在用户使用划船机时确定用户的使用场景；根据确定的用户的使用场景，采集划船机的拉绳位移数据以及用户的运动状态数据上传至服务器；将采集拉绳位移数据和运动状态数据进行同步，并对同步后的数据进行数据处理后，输出反馈数据和显示数据；使用场景包括多人同艇划行模式、单人赛艇训练模式、运动数据分析模式和用户竞技模式。通过在不同场景下，将用户的运动数据进行同步，并在不同设备之间进行同步的反馈和显示，能够使得用户之间在使用划船器能够及时的进行互动，以极大的提高用户的互动性，并能够有效地满足用户在使用划船器时的社交需求。

Description

基于用户数据的人机实时互动方法及系统

技术领域

本发明涉及智能划船器技术领域，具体而言，涉及一种基于用户数据的人机实时互动方法及系统。

背景技术

现有划船机产品大多无法通过进行模拟多人同艇（双人艇或四人艇）划行体验的操作，导致用户使用过程中无法对协同性，划行节奏感展开训练和提升。

个别现有划船机产品可以通过物理连接方式进行多人艇划行模拟，但存在需要搬运，连接操作繁琐，需要额外物理连接设备（如连接轨道等）缺点，同时对设备数量及场地面积均有限制和要求。

随着划船运动和划船机产品的普及，用户对模拟多人同艇划行体验的需求也越来越高，多人同艇划行体验不仅可以训练队友间的配合度，团队感，更增强了划船机的功能性，趣味性。

同时，目前市面上的划船机虽然有简单的数据展示，但是与用户的交互界面较为简单且并不友好，缺乏图表化的可视化展现。

随着用户生活节奏的加快以及对自身运动效率的关注，越来越多的用户需要用更精细化的数据来管理自己的运动，从而进一步提升自身的运动表现，巩固运动的效果。

因此，急需一种智能划船器的互动方法及系统，已解决现有技术中智能划船器互动性较差的问题。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种基于用户数据的人机实时互动方法及系统，旨在解决现有智能划船器的互动性较差，如何提高用户在使用智能划船器时，使得用户间能够有效地进行互动的问题。

一个方面，本发明提出了一种基于用户数据的人机实时互动方法，包括：

在用户使用划船机时，确定所述用户的使用场景；

根据确定的所述用户的使用场景，采集划船机的拉绳位移数据以及用户的运动状态数据，上传至服务器；

将采集拉绳位移数据和运动状态数据进行同步，并对同步后的数据进行数据处理后，输出反馈数据和显示数据；其中，

所述使用场景包括多人同艇划行模式、单人赛艇训练模式、运动数据分析模式和用户竞技模式。

进一步地，当所述使用场景为多人同艇划行模式时，将若干个用户的划船机数据模拟到同一赛艇上，包括以下步骤：

获取若干个用户的实时拉绳位移数据，同步若干个用户的实时拉绳位移数据，并将若干个用户的实时拉绳位移数据模拟到同一赛艇上，判断所述同一赛艇的各个浆位的桨叶是否同步以及是否打桨；

将判断结果输出至显示设备进行显示，并提示用户调整运动姿态。

进一步地，在获取若干个用户的实时拉绳位移数据，同步若干个用户的实时拉绳位移数据，并将若干个用户的实时拉绳位移数据模拟到同一赛艇上，判断所述同一赛艇的各个浆位的桨叶是否同步以及是否打桨时，包括以下步骤：

根据用户的数量选定帧同步或者状态同步的方式进行数据处理以及判断各个浆位的桨叶是否同步和是否打桨：

当用户数量小于阈值时，则通过帧同步的方式进行数据处理以及判断各个浆位的桨叶是否同步和是否打桨；

当用户数量大于等于阈值时，则通过状态同步的方式进行数据处理以及判断各个浆位的桨叶是否同步和是否打桨。

进一步地，当用户数量小于阈值时，通过帧同步的方式进行数据处理以及判断各个浆位的桨叶是否同步和是否打桨时，包括以下步骤：

各个划船机的上位机将用户拉绳位移数据上传至服务器，服务器同时接收到参与多人同艇划行的多个划船机的拉绳位移数据，服务器将接收到的所有拉绳位移数据分别下发给参与多人同艇划行的每一个划船机的上位机，各个上位机根据收集到的拉绳位移数据，分别将各个桨位的划船机的拉绳位移数据模拟转换成真实水面上赛艇的桨叶位置，再根据桨叶位置判断各桨位是否同步以及是否互相打桨。

进一步地，当用户数量大于等于阈值时，通过状态同步的方式进行数据处理以及判断各个浆位的桨叶是否同步和是否打桨时，包括以下步骤：

各个划船机的上位机将用户拉绳位移数据上传至服务器，服务器同时接收到参与多人同艇划行的多个划船机的拉绳位移数据，服务器根据收集到的所有拉绳位移数据，分别将各个桨位的划船机的拉绳位移数据模拟转换成真实水面上赛艇的桨叶位置，再根据桨叶位置判断各桨位是否同步以及是否互相打桨，服务器将判断结果分别下发给参与多人同艇划行的每一个划船机的上位机。

进一步地，当所述使用场景为单人赛艇训练模式时，包括以下步骤：

在采集划船机的拉绳位移数据以及用户的运动状态数据之前，建立虚拟赛道和虚拟场景，同时建立用户的虚拟形象以及用户所使用的虚拟装备；

划船机的下位机实时监测用户的拉绳位移数据和运动状态数据，并反馈至划船机的上位机；

所述划船机的上位机实时模拟用户的虚拟形象的位置和动作，并通过显示设备进行显示。

进一步地，当所述使用场景为运动数据分析模式时，包括以下步骤：

划船机的下位机采集用户的拉绳位移数据，并上传至划船机的上位机；

采集用户的心率数据，并传输至所述上位机；

所述上位机将所述拉绳位移数据和心率数据进行分析后，将分析结果以数据和图表的方式实时显示在显示设备上；其中，

所述分析结果包括用户的运动表现的最佳值、平均值、分段值、累计值、排名和系统打分。

进一步地，当所述使用场景为用户竞技模式时，包括以下步骤：

第一用户使用划船机进行锻炼，并在结束锻炼后生成第一训练记录；

第二用户在发现并阅读了第一用户的第一训练记录后，向第一用户的第一训练记录发出了挑战；

第二用户以相同的时间或距离，配备相同的阻力模式，完成相同的距离或时间的锻炼，生成第二训练记录；

服务器根据第一训练记录和第二训练记录判断所述第一用户和第二用户的胜负，并输出胜负结果。

进一步地，所述服务器在根据第一训练记录和第二训练记录判断所述第一用户和第二用户的胜负时，包括：

若被挑战的训练记录是固定时长的，则所述第一用户和第二用户划行距离更长者获胜；

若被挑战的训练记录是固定距离的，则所述第一用户和第二用户划行时间更短的获胜。

另一方面，本发明还提出了一种基于用户数据的人机实时互动系统，用于执行上述基于用户数据的人机实时互动方法，包括：

场景确定单元，用于在用户使用划船机时，确定所述用户的使用场景；

数据采集单元，用于根据确定的所述用户的使用场景，采集划船机的拉绳位移数据以及用户的运动状态数据，上传至服务器；

数据同步单元，用于将采集的拉绳位移数据和运动状态数据进行同步，并对同步后的数据进行数据处理后，输出反馈数据和显示数据；其中，

所述使用场景包括多人同艇划行模式、单人赛艇训练模式、运动数据分析模式和用户竞技模式。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，在用户使用划船机时确定用户的使用场景，根据确定的使用场景，采集划船机的拉绳位移数据以及用户的运动状态数据，上传至服务器；将采集拉绳位移数据和运动状态数据进行同步，并对同步后的数据进行数据处理后，输出反馈数据和显示数据。通过在不同场景下，将用户的运动数据进行同步，并在不同设备之间进行同步的反馈和显示，能够使得用户之间在使用划船器能够及时的进行互动，以极大的提高用户的互动性，并能够有效地满足用户在使用划船器时的社交需求。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的划船机的数据处理示意图；

图2为本发明实施例提供的基于用户数据的人机实时互动方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的多人同艇划行模式的功能框图；

图4为本发明实施例提供的单人赛艇训练模式的功能框图；

图5为本发明实施例提供的运动数据分析模式的功能框图；

图6为本发明实施例提供的用户竞技模式的功能框图；

图7为本发明实施例提供的基于用户数据的人机实时互动系统的功能框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

划船机，又名划船器、划艇机、划艇器、赛艇器、测功仪、陆上划船器、室内划船器。划船机是以训练为目的，用来模拟水上赛艇运动的机器。室内赛艇比赛已经成为一项专业的比赛。室内划船器也通常被称为测功仪（在国外通常俗称尔格或ERGO），测量运动者在运动中消耗的力量。

划船机对腿部、腰部、上肢、胸部、背部的肌肉增强有较好的作用。每划一次，上肢、下肢、腰腹部、背部在过程中都会完成一次完整的收缩与伸展，可以达到一个全身肌肉有氧练习效果。尤其对腰腹部和上臂部脂肪较多的人群，划船器运动给您带来意想不到的塑身效果。

参阅图1所示，划船机包括下位机和上位机，下位机采集用户的运动数据，并上传至上位机，上位机能够进行数据处理，同时还将数据传输至后台的服务器内，后台服务器能够对上位机上传的数据进行处理，同时，还能够将多个上位机之间的数据进行同步处理，以使得各个上位机之间能够进行数据交互。

本申请的实施例中划船机包括下位机硬件控制模块、上位机硬件数据接收模块、上位机数据收发模块、上位机数据计算模块和上位机显示输出模块。服务器则包括服务器端数据同步收发模块和服务器端数据计算模块。

参阅图2所示，本申请的实施例提供一种基于用户数据的人机实时互动方法，包括：

步骤S100：在用户使用划船机时，确定所述用户的使用场景；

步骤S200：根据确定的所述用户的使用场景，采集划船机的拉绳位移数据以及用户的运动状态数据，上传至服务器；

步骤S300：将采集拉绳位移数据和运动状态数据进行同步，并对同步后的数据进行数据处理后，输出反馈数据和显示数据；其中，

所述使用场景包括多人同艇划行模式、单人赛艇训练模式、运动数据分析模式和用户竞技模式。

可以看出，本申请的实施例在用户使用划船机时确定用户的使用场景，根据确定的使用场景，采集划船机的拉绳位移数据以及用户的运动状态数据，上传至服务器；将采集拉绳位移数据和运动状态数据进行同步，并对同步后的数据进行数据处理后，输出反馈数据和显示数据。通过在不同场景下，将用户的运动数据进行同步，并在不同设备之间进行同步的反馈和显示，能够使得用户之间在使用划船器能够及时的进行互动，以极大的提高用户的互动性，并能够有效地满足用户在使用划船器时的社交需求。

具体而言，当所述使用场景为多人同艇划行模式时，将若干个用户的划船机数据模拟到同一赛艇上，包括以下步骤：

获取若干个用户的实时拉绳位移数据，同步若干个用户的实时拉绳位移数据，并将若干个用户的实时拉绳位移数据模拟到同一赛艇上，判断所述同一赛艇的各个浆位的桨叶是否同步以及是否打桨；

将判断结果输出至显示设备进行显示，并提示用户调整运动姿态。

具体而言，本申请的实施例通过模拟多人同艇划行体验，实现划船机功能的提升及拓展。通过进行划船机拉绳数据收集，对数据分析计算，同时，后台服务器进行通讯及信号反馈，具体为：

划船机下位机取得用户拉绳位移的实时数据，并将数据上传至上位机；

同步同艇的多个划船机的拉绳位移；

计算各桨位的桨叶是否同步、是否打桨；

划船机上位机将判断结果实时的显示在设备终端上；

用户根据提示及时调整自己的运动姿态，以保持多人艇划行的同步体验。

具体而言，在获取若干个用户的实时拉绳位移数据，同步若干个用户的实时拉绳位移数据，并将若干个用户的实时拉绳位移数据模拟到同一赛艇上，判断所述同一赛艇的各个浆位的桨叶是否同步以及是否打桨时，包括以下步骤：

根据用户的数量选定帧同步或者状态同步的方式进行数据处理以及判断各个浆位的桨叶是否同步和是否打桨：

当用户数量小于阈值时，则通过帧同步的方式进行数据处理以及判断各个浆位的桨叶是否同步和是否打桨；

当用户数量大于等于阈值时，则通过状态同步的方式进行数据处理以及判断各个浆位的桨叶是否同步和是否打桨。

具体而言，当用户数量小于阈值时，通过帧同步的方式进行数据处理以及判断各个浆位的桨叶是否同步和是否打桨时，包括以下步骤：

各个划船机的上位机将用户拉绳位移数据上传至服务器，服务器同时接收到参与多人同艇划行的多个划船机的拉绳位移数据，服务器将接收到的所有拉绳位移数据分别下发给参与多人同艇划行的每一个划船机的上位机，各个上位机根据收集到的拉绳位移数据，分别将各个桨位的划船机的拉绳位移数据模拟转换成真实水面上赛艇的桨叶位置，再根据桨叶位置判断各桨位是否同步以及是否互相打桨。

具体而言，在执行帧同步模式时，上位机将用户拉绳位移数据上传到后台服务器，服务器同时接收到参与多人同艇划行的多个划船机的拉绳位移数据。服务器将这些数据分别下发给参与的每一个划船机的上位机。每个上位机的软件根据收集到的数据，分别将各个桨位划船机的拉绳位移模拟转换成真实水面上赛艇的桨叶位置。然后再根据桨叶位置判断各桨位是否同步、是否互相打桨。

可以看出，帧同步模式适合用户数量较少的场景，实时性好，对服务器性能要求低，能够有效地降低硬件成本投入。

具体而言，当用户数量大于等于阈值时，通过状态同步的方式进行数据处理以及判断各个浆位的桨叶是否同步和是否打桨时，包括以下步骤：

各个划船机的上位机将用户拉绳位移数据上传至服务器，服务器同时接收到参与多人同艇划行的多个划船机的拉绳位移数据，服务器根据收集到的所有拉绳位移数据，分别将各个桨位的划船机的拉绳位移数据模拟转换成真实水面上赛艇的桨叶位置，再根据桨叶位置判断各桨位是否同步以及是否互相打桨，服务器将判断结果分别下发给参与多人同艇划行的每一个划船机的上位机。

具体而言，在执行状态同步模式时，上位机将用户拉绳位移数据上传到后台服务器，服务器同时接收到参与多人同艇划行的多个划船机的拉绳位移数据。服务器软件根据收集到的数据，分别将各个桨位划船机的拉绳位移模拟转换成真实水面上赛艇的桨叶位置。然后再根据桨叶位置判断各桨位是否同步、是否互相打桨。服务器将判断结果分别下发给参与的每一个划船机的上位机。

可以看出，状态同步模式适合用户数量较多的场景，通过服务器进行数据处理与输出，能够有效地提高数据的处理速度，保证数据的技术输出，提高用户体验。

参阅图3所示，具体而言，上述帧同步模式下，下位机硬件控制模块连接到划船机硬件上，读取事件消息，并通过上位机硬件数据接收模块发送给上位机。上位机数据收发模块将硬件数据发送给服务器，服务器端数据同步收发模块将参与计算的多个上位机发送的数据同步接收，再同步下发给各个上位机。各个上位机数据收发模块接收到帧同步数据后通过上位机数据计算模块计算各个桨位的桨叶位置，判断各桨位是否同步、是否互相打桨。上位机显示输出模块将各桨位出现的不同步和打桨事件显示给用户。

继续参阅图3所示，具体而言，上述状态同步模式下，下位机硬件控制模块连接到划船机硬件上，读取事件消息，并通过上位机硬件数据接收模块发送给上位机。上位机数据收发模块将硬件数据发送给服务器，服务器端数据同步收发模块将参与计算的多个上位机发送的数据同步接收。然后通过服务器端数据计算模块计算各个桨位的桨叶位置，判断各桨位是否同步、是否互相打桨。服务器端数据同步收发模块将计算结果下发给各个上位机。各个上位机数据收发模块接收到计算结果后，使用上位机显示输出模块将各桨位出现的不同步和打桨事件显示给用户。

具体而言，下位机与上位机使用串口通信，上位机与服务器使用UDP通信。

下位机硬件控制模块通过角速度传感器计算当前拉绳位置，精确到毫米，并通过串口以固定频率发送给上位机硬件数据接收模块。

上位机数据收发模块将拉绳位置通过UDP发送给服务器，发送时为每帧数据增加序号，保证数据不丢失且顺序一致。

服务器端数据同步收发模块将拉绳位置通过UDP接收，并同步转发给各个上位机。

服务器端数据计算模块与上位机数据计算模块的工作相同。先通过拉绳位置计算各个桨位的桨柄与桨架的夹角，来判断各桨是否同步；再通过前后桨位夹角平行转换为前后两桨叶夹角，来判断前后两桨位是否打桨。

桨柄与桨架夹角的计算：在水面划桨时，手握桨柄在垂直于桨架的方向前后移动，桨、桨架与桨柄到桨架的垂线形成一个直角三角形。已知两个直角边的长度，可通过正切函数计算出斜边与直角边的夹角。同时，已知用户最大的拉绳距离、桨与桨架的最大夹角（正向）、桨与桨架的最小夹角（负向），可将拉绳长度转换为桨柄到桨架的垂线距离，同时已知桨架中心到桨栓的距离，即可求出拉绳位置桨柄与桨架的夹角。

前后两桨位是否打桨计算：当前桨和后桨与桨架的夹角相同时，表示两桨平行，不会打桨。当后桨夹角大于前桨夹角时，两桨只能在桨栓到桨叶的反向延长线上相交，不会打桨。当后桨夹角小于前桨夹角时，两桨可能直接相交、也可能在桨栓到桨叶的延长线上相交。由于前后两桨分别基于各自桨栓为圆心画弧，那么可以形成一个以两段弧线的交点为顶角、以两个桨栓间距为底边的等腰三角形。此等腰三角形的顶角表示两桨直接相交的最小夹角，可由已知的底边和腰计算得出实际角度。而两桨直接相交的夹角可以平行转换为前后两桨桨柄与桨架的夹角。所以当后桨夹角小于前桨夹角时，且前后两桨桨柄与桨架的夹角的绝对值相加的和大于等于等腰三角形的顶角角度时，可判断前后两桨打桨。

具体而言，当所述使用场景为单人赛艇训练模式时，包括以下步骤：

在采集划船机的拉绳位移数据以及用户的运动状态数据之前，建立虚拟赛道和虚拟场景，同时建立用户的虚拟形象以及用户所使用的虚拟装备；

划船机的下位机实时监测用户的拉绳位移数据和运动状态数据，并反馈至划船机的上位机；

所述划船机的上位机实时模拟用户的虚拟形象的位置和动作，并通过显示设备进行显示。

具体而言，本实施例通过划船机拉绳数据收集、软件程序数据分析计算以及后台服务器通讯及信号反馈，从而实现单人赛艇训练体验的功能。

具体而言，服务器或上位机实现各种不同的虚拟赛道与虚拟场景，同时建立客户的虚拟形象和虚拟装备；

划船机下位机取得用户划船的实时拉绳位移数据，并将数据上传至上位机；

划船机上位机实时接收用户拉绳的数据；

划船机上位机将用户的实时拉绳位置和动作以虚拟形象在水面划桨的位置和动作的方式显示在设备终端上；

用户可以在训练的过程中体验不同的模拟场景。同时用户可以个性化自己的虚拟形象和虚拟装备。

本申请的实施例通过创建虚拟场景、形象和装备进行单人赛艇训练，不仅能够有效地提高用户的使用体验，还能够有效地提高用户的训练效果。

参阅图4所示，上位机通过虚拟动画模块模拟真实世界赛艇比赛的场景和人物。下位机硬件控制模块连接到划船机硬件上，读取传感器数据，并通过上位机硬件数据接收模块发送给上位机。上位机虚拟动画人物动作数据绑定模块将接收到的实时拉绳位置数据与动画人物的手部动作进行绑定，实现划船机与虚拟赛艇和虚拟人物形象的联动。上位机虚拟动画人物换装模块可实现赛艇与人物的模型与贴图的切换，以实现换装的效果。

具体而言，下位机与上位机使用串口通信。

上位机通过虚拟动画模块模拟真实世界赛艇比赛的场景，包含赛道、赛艇、人物和人物身上的装备如帽子、眼镜、衣服、裤子、鞋子等等。

下位机硬件控制模块通过拉绳角速度传感器计算当前拉绳位置，并通过串口以固定频率发送给上位机硬件数据接收模块。

上位机虚拟动画人物动作数据绑定模块根据实时拉绳位置、用户的前后极限拉绳位置模拟出虚拟赛艇中桨柄的运动轨迹。然后将虚拟人物的双手位置与桨柄位置绑定，同时设定好虚拟人物划船时上身、手臂、腿部的动作，以及赛艇左右双桨的前后划水动作。这样虚拟人物就可以在虚拟赛艇上展示与划船机同步的划船动作。

上位机虚拟动画人物换装模块分为模型与贴图两类变换效果。模型变换可以切换赛艇、人物、帽子、眼镜等等模型，使真实世界的物体映射到虚拟世界中。贴图变换可以切换模型的颜色、质地、纹理等等细节，使得同一种模型可以有无穷多的展示样式，供用户选择。

具体而言，当所述使用场景为运动数据分析模式时，包括以下步骤：

划船机的下位机采集用户的拉绳位移数据，并上传至划船机的上位机；

采集用户的心率数据，并传输至所述上位机；

所述上位机将所述拉绳位移数据和心率数据进行分析后，将分析结果以数据和图表的方式实时显示在显示设备上；其中，

所述分析结果包括用户的运动表现的最佳值、平均值、分段值、累计值、排名、系统打分。

具体而言，本实施例通过划船机拉绳数据收集、软件程序数据分析计算以及后台服务器通讯及信号反馈，从而实现运动数据分析模式的功能。

具体而言，划船机下位机取得用户划船的实时数据，包括但不限于拉绳位移、船行距离、拉力功率、消耗卡路里等，并将数据上传至上位机；

上位机实时接收用户划船的数据，以及用户心率设备发送的心率数据，心率数据通过带有蓝牙模块或ANT+模块的智能心率设备提供；

划船机上位机将所有实时数据进行分析和计算，并以数据和图表的方式实时显示在设备终端上；

用户结束锻炼后，可以在设备终端和手机上查询运动数据并获取基于运动过程和所有用户历史数据的大数据分析结果。该结果包括但不限于用户所有运动表现的最佳值、平均值、分段值、累计值、排名、系统打分等。

本申请的实施例通过收集、分析、展示用户运动数据，能够使得用户及时的获知自身的训练数据，以使得用户能够及时的作出训练量和训练计划的调整。

参阅图5所示，上述实施例在实施时，下位机硬件控制模块连接到划船机硬件上，读取传感器数据，并通过上位机硬件数据接收模块发送给上位机。上位机心率数据接收模块从心率设备读取心率数据。上位机实时数据计算模块基于接收到的硬件原始数据，通过各类物理公式计算，推导出各个扩展数据。上位机实时数据和图表显示输出模块将原始数据和扩展数据以数据刷新和图表刷新的方式展示在设备终端上。运动结束后，上位机数据发送模块将本次运动的原始数据和扩展数据上传到服务器。服务器端数据接收模块接收上位机发送的运动数据。服务器端数据统计模块将运动数据整理、分解并存入数据库，同时基于大数据分析为本次运动打分，并且对用户的历史统计数据、排名进行更新。处理后的结果返回上位机。上位机和手机显示输出模块将服务器处理后的统计结果以图表方式显示在设备终端上。

其中，下位机与上位机使用串口通信，上位机与服务器使用HTTP通信。

下位机硬件控制模块通过拉绳角速度传感器计算当前拉绳位置，通过飞轮角速度传感器计算船行距离、拉力功率、消耗卡路里等，并通过串口以固定频率发送给上位机硬件数据接收模块。

上位机心率数据接收模块扫描带蓝牙或ANT+模块的智能心率设备，并配对连接。以每秒1次的频率获取实时心率数据。

上位机实时数据计算模块将硬件原始数据通过各类物理公式计算，推导出瞬时拉力、总划船距离、总功、总卡路里、配速、速度、30分钟预计划行距离、每小时卡路里、桨频、平均配速、平均速度、平均功率、平均每小时卡路里、平均桨频、平均心率等扩展数据，以及以5分钟为一段的分段数据。

上位机实时数据和图表显示输出模块将硬件原始数据和扩展数据以数据刷新和图表刷新的方式展示在设备终端上。数据刷新是指以总划船距离、总功、总卡路里、拉力为代表的瞬时数据刷新；以配速、速度、功率、每小时卡路里、桨频、平均配速、平均速度、平均功率、平均每小时卡路里、平均桨频为代表的一桨数据刷新；以及以心率、阻力为代表的一秒数据刷新。图表刷新则是将配速、速度、功率、每小时卡路里、桨频、心率、阻力等最近一段时间的数据以图表形式展示，用户可对比观察自己的运动变化趋势。

服务器端数据统计模块将上位机提交的运动数据整理、分解，提取出用于显示统计图表的详细数据，以及各项运动指标的最佳值、平均值、分段值等。同时基于大数据分析，将各项运动指标与同类别人群或高水平运动员的统计数据进行比较，通过打分量化本次运动的效果，使用户对自己的运动水平有更准确的认识。并且对用户的历史统计数据、排名进行更新，使用户清晰的看到自己的运动轨迹和成长历程。

上位机和手机显示输出模块将服务器端处理后的运动数据以图表方式展示，图表着重体现整个运动过程的数据变化，便于用户横向对比每次运动的效果。

具体而言，当所述使用场景为用户竞技模式时，包括以下步骤：

第一用户使用划船机进行锻炼，并在结束锻炼后生成第一训练记录；

第二用户在发现并阅读了第一用户的第一训练记录后，向第一用户的第一训练记录发出了挑战；

第二用户以相同的时间或距离，配备相同的阻力模式，完成相同的距离或时间的锻炼，生成第二训练记录；

服务器根据第一训练记录和第二训练记录判断所述第一用户和第二用户的胜负，并输出胜负结果。

具体而言，所述服务器在根据第一训练记录和第二训练记录判断所述第一用户和第二用户的胜负时，包括：

若被挑战的训练记录是固定时长的，则所述第一用户和第二用户划行距离更长者获胜；

若被挑战的训练记录是固定距离的，则所述第一用户和第二用户划行时间更短的获胜。

具体而言，用户A使用划船机进行锻炼，并在结束锻炼后生成一条训练记录；

用户A的训练记录在经过本人同意后可以被所有使用该智能划船机系统的用户所发现和阅读；

用户B在发现并阅读了用户A的训练记录后，向用户A的该条运动数据发出了挑战；

用户B可在任意时间和地点使用装载有该智能划船机系统的划船机，以相同的时间或距离，配备相同的阻力模式，完成相同的距离或时间的锻炼；

后台服务器会根据用户A被挑战的这条训练记录的特性，做出用户A和用户B胜负的判断并将结果通过划船机终端和手机APP终端展示给用户。

其中，胜负的判断基于被挑战的训练记录的逻辑和特性。如被挑战的训练记录是固定时长的，那么用户A和B中划行距离更长的获胜；如被挑战的训练记录是固定距离的，那么用户A和B中划行时间更短的获胜。

本申请的实施例能够实现用户间同等条件下的数据对比从而鼓励用户互动和积极运动，极大地提高了用户在使用划船机时能够及时的进行交互，提高用户体验。

参阅图6所示，上位机实时数据计算模块基于扩展数据实时显示挑战者与被挑战数据的差距。上位机实时数据显示输出模块将数据差距以领先或落后的不同状态展示在设备终端上。运动结束后，上位机数据发送模块将本次运动的数据上传到服务器。服务器端数据接收模块接收上位机发送的运动数据，并与被挑战数据进行比较，得出胜负结果。处理后的结果返回上位机。上位机和手机显示输出模块将胜负结果显示在设备终端上，并且对挑战者和被挑战者的各项数据指标进行比较，能够对双方能力的优劣有更直观的感受。

其中，上位机与服务器使用HTTP通信。

上位机实时数据计算模块基于扩展数据中的总划船距离，与被挑战数据同样用时的划船距离比较，得出实时划船距离差距；或者基于同样的划船距离，得出实时划船用时差距。

上位机和手机显示输出模块将挑战胜负结果以及各项数据指标的对比差值，还有各项数据图表变化的对比显示给用户。在图表展示中使用差异化的颜色和图形来区分挑战者与被挑战者的数据。

参阅图7所示，基于上述实施例的另一种优选的实施方式中，本实施方式提供了一种基于用户数据的人机实时互动系统，该系统用于执行上述实施例中的基于用户数据的人机实时互动方法，包括：

场景确定单元，用于在用户使用划船机时，确定所述用户的使用场景；

数据采集单元，用于根据确定的所述用户的使用场景，采集划船机的拉绳位移数据以及用户的运动状态数据，上传至服务器；

数据同步单元，用于将采集的拉绳位移数据和运动状态数据进行同步，并对同步后的数据进行数据处理后，输出反馈数据和显示数据；其中，

所述使用场景包括多人同艇划行模式、单人赛艇训练模式、运动数据分析模式和用户竞技模式。

上述各实施例，在用户使用划船机时确定用户的使用场景，根据确定的使用场景，采集划船机的拉绳位移数据以及用户的运动状态数据，上传至服务器；将采集拉绳位移数据和运动状态数据进行同步，并对同步后的数据进行数据处理后，输出反馈数据和显示数据。通过在不同场景下，将用户的运动数据进行同步，并在不同设备之间进行同步的反馈和显示，能够使得用户之间在使用划船器能够及时的进行互动，以极大的提高用户的互动性，并能够有效地满足用户在使用划船器时的社交需求。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于用户数据的人机实时互动方法，其特征在于，包括：

在用户使用划船机时，确定所述用户的使用场景；

根据确定的所述用户的使用场景，采集划船机的拉绳位移数据以及用户的运动状态数据，上传至服务器；

将采集拉绳位移数据和运动状态数据进行同步，并对同步后的数据进行数据处理后，输出反馈数据和显示数据；其中，

所述使用场景包括多人同艇划行模式、单人赛艇训练模式、运动数据分析模式和用户竞技模式。

2.根据权利要求1所述的基于用户数据的人机实时互动方法，其特征在于，当所述使用场景为多人同艇划行模式时，将若干个用户的划船机数据模拟到同一赛艇上，包括以下步骤：

获取若干个用户的实时拉绳位移数据，同步若干个用户的实时拉绳位移数据，并将若干个用户的实时拉绳位移数据模拟到同一赛艇上，判断所述同一赛艇的各个浆位的桨叶是否同步以及是否打桨；

将判断结果输出至显示设备进行显示，并提示用户调整运动姿态。

3.根据权利要求2所述的基于用户数据的人机实时互动方法，其特征在于，在获取若干个用户的实时拉绳位移数据，同步若干个用户的实时拉绳位移数据，并将若干个用户的实时拉绳位移数据模拟到同一赛艇上，判断所述同一赛艇的各个浆位的桨叶是否同步以及是否打桨时，包括以下步骤：

根据用户的数量选定帧同步或者状态同步的方式进行数据处理以及判断各个浆位的桨叶是否同步和是否打桨：

当用户数量小于阈值时，则通过帧同步的方式进行数据处理以及判断各个浆位的桨叶是否同步和是否打桨；

当用户数量大于等于阈值时，则通过状态同步的方式进行数据处理以及判断各个浆位的桨叶是否同步和是否打桨。

4.根据权利要求3所述的基于用户数据的人机实时互动方法，其特征在于，当用户数量小于阈值时，通过帧同步的方式进行数据处理以及判断各个浆位的桨叶是否同步和是否打桨时，包括以下步骤：

各个划船机的上位机将用户拉绳位移数据上传至服务器，服务器同时接收到参与多人同艇划行的多个划船机的拉绳位移数据，服务器将接收到的所有拉绳位移数据分别下发给参与多人同艇划行的每一个划船机的上位机，各个上位机根据收集到的拉绳位移数据，分别将各个桨位的划船机的拉绳位移数据模拟转换成真实水面上赛艇的桨叶位置，再根据桨叶位置判断各桨位是否同步以及是否互相打桨。

5.根据权利要求3所述的基于用户数据的人机实时互动方法，其特征在于，当用户数量大于等于阈值时，通过状态同步的方式进行数据处理以及判断各个浆位的桨叶是否同步和是否打桨时，包括以下步骤：

各个划船机的上位机将用户拉绳位移数据上传至服务器，服务器同时接收到参与多人同艇划行的多个划船机的拉绳位移数据，服务器根据收集到的所有拉绳位移数据，分别将各个桨位的划船机的拉绳位移数据模拟转换成真实水面上赛艇的桨叶位置，再根据桨叶位置判断各桨位是否同步以及是否互相打桨，服务器将判断结果分别下发给参与多人同艇划行的每一个划船机的上位机。

6.根据权利要求1所述的基于用户数据的人机实时互动方法，其特征在于，当所述使用场景为单人赛艇训练模式时，包括以下步骤：

在采集划船机的拉绳位移数据以及用户的运动状态数据之前，建立虚拟赛道和虚拟场景，同时建立用户的虚拟形象以及用户所使用的虚拟装备；

划船机的下位机实时监测用户的拉绳位移数据和运动状态数据，并反馈至划船机的上位机；

所述划船机的上位机实时模拟用户的虚拟形象的位置和动作，并通过显示设备进行显示。

7.根据权利要求1所述的基于用户数据的人机实时互动方法，其特征在于，当所述使用场景为运动数据分析模式时，包括以下步骤：

划船机的下位机采集用户的拉绳位移数据，并上传至划船机的上位机；

采集用户的心率数据，并传输至所述上位机；

所述上位机将所述拉绳位移数据和心率数据进行分析后，将分析结果以数据和图表的方式实时显示在显示设备上；其中，

所述分析结果包括用户的运动表现的最佳值、平均值、分段值、累计值、排名和系统打分。

8.根据权利要求1所述的基于用户数据的人机实时互动方法，其特征在于，当所述使用场景为用户竞技模式时，包括以下步骤：

第一用户使用划船机进行锻炼，并在结束锻炼后生成第一训练记录；

第二用户在发现并阅读了第一用户的第一训练记录后，向第一用户的第一训练记录发出了挑战；

第二用户以相同的时间或距离，配备相同的阻力模式，完成相同的距离或时间的锻炼，生成第二训练记录；

服务器根据第一训练记录和第二训练记录判断所述第一用户和第二用户的胜负，并输出胜负结果。

9.根据权利要求8所述的基于用户数据的人机实时互动方法，其特征在于，所述服务器在根据第一训练记录和第二训练记录判断所述第一用户和第二用户的胜负时，包括：

若被挑战的训练记录是固定时长的，则所述第一用户和第二用户划行距离更长者获胜；

若被挑战的训练记录是固定距离的，则所述第一用户和第二用户划行时间更短的获胜。

10.一种基于用户数据的人机实时互动系统，其特征在于，用于执行上述如权利要求1-9任一项所述的基于用户数据的人机实时互动方法，包括：

场景确定单元，用于在用户使用划船机时，确定所述用户的使用场景；

数据采集单元，用于根据确定的所述用户的使用场景，采集划船机的拉绳位移数据以及用户的运动状态数据，上传至服务器；

数据同步单元，用于将采集的拉绳位移数据和运动状态数据进行同步，并对同步后的数据进行数据处理后，输出反馈数据和显示数据；其中，

所述使用场景包括多人同艇划行模式、单人赛艇训练模式、运动数据分析模式和用户竞技模式。

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