实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于,提供一种能够记录并显示使用者的行进路线、方便实用的寻踪器。
实用新型要解决的技术问题在于,提供一种能够记录使用者的行进路线、方便快速返回的寻踪系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种寻踪器,包括:寻踪器外壳;
用于感测三维运动数据的感测模块;
与所述感测模块连接、并将所述三维运动数据进行运算得出三维空间坐标的数据处理模块;
与所述数据处理模块连接并存储所述三维空间坐标的存储模块;以及
与所述数据处理模块和存储模块连接、并根据所述三维空间坐标构成运动轨迹进行显示的显示模块;
所述感测模块、数据处理模块、存储模块和显示模块安装在所述寻踪器外壳内。
在本实用新型的寻踪器中,所述寻踪器还包括设置在所述寻踪器外壳内的寻踪通信模块、与所述寻踪通信模块连接的寻踪编码模块和寻踪解码模块;
所述存储模块中存储有寻踪器编号;
所述寻踪编码模块与所述存储模块连接读取当前三维空间坐标以及寻踪器编号进行编码成通信信号,并通过所述寻踪通信模块向外发送;
所述寻踪解码模块通过所述寻踪通信模块接收另一寻踪器的通信信号并解码,得到该另一寻踪器的当前三维空间坐标及其寻踪器编号,存储至所述存储模块。
在本实用新型的寻踪器中,所述显示模块包括显示屏、与所述显示屏连接的显示控制单元、以及与所述显示控制单元连接的切换按键;
所述显示控制单元与所述存储模块连接,根据所述存储模块中的三维空间坐标构成运动轨迹,并通过所述显示屏显示;或者,所述切换按键触发所述显示控制单元读取所述存储模块存储的其他寻踪器的三维空间坐标及寻踪器编号,并通过所述显示屏显示。
在本实用新型的寻踪器中,所述寻踪器还包括与所述寻踪解码模块和存储模块连接、根据所述寻踪解码模块得到的三维空间坐标对所述存储模块中的对应三维空间坐标替换的修正模块。
在本实用新型的寻踪器中,所述寻踪器还包括与所述寻踪解码模块和寻踪编码模块连接、并发出报警信号的报警模块。
在本实用新型的寻踪器中,所述寻踪器还包括与所述存储模块连接、输入与三维空间坐标关联的记录点信息的输入模块;和/或,与所述存储模块连接、输入语音信号的录音模块,与所述存储模块连接向外播放音频的播放模块。
在本实用新型的寻踪器中,所述感测模块包括加速度传感器和陀螺仪中的至少一种、以及地磁仪;或者,
所述感测模块包括加速度传感器和陀螺仪中的至少一种、以及气压计;或者,
所述感测模块包括加速度传感器和陀螺仪中的至少一种、气压计以及地磁仪。
本实用新型的寻踪器还包括与所述数据处理模块连接的、获得绝对坐标数据的GPS定位模块或GPS通信模块。
本实用新型还提供一种寻踪系统,包括寻踪器以及标定器;
所述寻踪器包括寻踪器外壳;
用于感测三维运动数据的感测模块;
与所述感测模块连接、并将所述三维运动数据进行运算得出三维空间坐标的数据处理模块;
与所述数据处理模块连接并存储所述三维空间坐标、及寻踪器编号的存储模块;
与所述数据处理模块和存储模块连接、并根据所述三维空间坐标构成运动轨迹进行显示的显示模块;
寻踪通信模块、与所述寻踪通信模块连接的寻踪编码模块和寻踪解码模块;
所述感测模块、数据处理模块、存储模块、显示模块、寻踪通信模块、寻踪编码模块和寻踪解码模块安装在所述寻踪器外壳内;
所述寻踪编码模块与所述存储模块连接读取当前三维空间坐标以及寻踪器编号进行编码成通信信号,并通过所述寻踪通信模块向外发送;
所述寻踪解码模块通过所述寻踪通信模块接收另一寻踪器的通信信号并解码,得到该另一寻踪器的当前三维空间坐标及其寻踪器编号,存储至所述存储模块;
所述标定器包括标定器外壳、安装在所述标定器外壳内的标定通信模块、与所述标定通信模块连接的标定存储模块、与所述标定通信模块和标定坐标存储模块连接的标定编号设定模块、标定编码模块和标定解码模块;
所述标定编号设定模块设定唯一标定器编号,存储至所述标定存储模块并由所述标定编码模块编码后经所述标定通信模块发出,并由寻踪通信模块接收;
所述标定解码模块通过所述标定通信模块接收来自寻踪通信模块的、与标定器编号关联的三维空间坐标,并存储至所述标定存储模块。
在本实用新型的寻踪系统中,所述标定编码模块将与所述标定器编号关联的三维空间坐标编码成标定信号,并由所述标定通信模块发出;所述寻踪通信模块接收所述标定信号并由所述寻踪解码模块解码;
所述寻踪器还包括与所述寻踪解码模块和存储模块连接、根据所述寻踪解码模块得到的标定信号的三维空间坐标对所述存储模块中的对应三维空间坐标替换的修正模块。
在本实用新型的寻踪系统中,所述显示模块包括显示屏、与所述显示屏连接的显示控制单元、以及与所述显示控制单元连接的切换按键;
所述显示控制单元与所述存储模块连接,根据所述存储模块中的三维空间坐标构成运动轨迹,并通过所述显示屏显示;或者,所述切换按键触发所述显示控制单元读取所述存储模块存储的其他寻踪器的三维空间坐标及寻踪器编号或标定器的三维空间坐标及标定器编号,并通过所述显示屏显示。
实施本实用新型具有以下有益效果:通过寻踪器的感测模块感测三维运动数据,并由数据处理模块计算得到三维空间坐标,从而可以构成携带该寻踪器的探险者的运动轨迹,从而方便探险者随时查看运动轨迹,并且便于原路返回,而不至于迷失方向,克服了现有技术的定位设备在GPS信号不好时难以定位的缺陷。
进一步的,可以在沿途设定标定器,一方面用于定位标记,另一方面给探险者在沿原路返回时,修正寻踪器因长时间使用而产生的漂移误差,提高寻踪器的使用精确度,为野外探险提供了可靠的防迷路工具。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
如图1所示,是本实用新型的寻踪器的第一实施例,为野外探险提供一种防迷路工具。该寻踪器包括寻踪器外壳、安装在寻踪器外壳内的感测模块111、数据处理模块112、存储模块113和显示模块114等。该寻踪器外壳作为整个寻踪器的安装件,用于供各种电路模块、显示屏、电池等安装,便于使用者携带、并起到保护作用。可以理解的,该寻踪器配备有内置电池或外置电源,为各个功能模块提供工作电源。该寻踪器还可以进一步设置断电保存模块,在工作电源过低时,进行信息的保存。
该感测模块111用于感测使用者的三维运动数据,使用加速度传感器和陀螺仪中的至少一种,并结合地磁仪和气压计中的至少一种,从而可以准确的得到使用者的位移、方向、高度等运动数据,以便于数据处理模块112的运算。其中,三维加速度传感器内部由三个单轴加速度传感器组成,可感测X轴、Y轴、Z轴方向上的直线加速度值,可计算出直线位移;而三维陀螺仪内部由三个陀螺仪传感器组成,可感测X轴、Y轴、Z轴方向上的角加速度值,运算后可得到角位移;三维地磁仪内部由三个地磁仪传感器组成,用于感测地磁数据,可提供绝对方向值;气压计对大气压敏感,高度变化导致大气压变化,通过气压计数据可以判读高度的变化,可以提供绝对高度值,作为高度感测、运动方向的补充。
可以理解的,该感测模块111可以根据精度要求来选用以下方案中的一种:
方案一:采用三维加速度传感器、三维陀螺仪和三维地磁仪三种传感器配合组成感测模块111,数据处理模块112根据三维加速度传感器感测到的X轴、Y轴、Z轴方向上的直线加速度值,计算出的直线位移,和三维陀螺仪感到的X轴、Y轴、Z轴方向上的角加速度值,运算后得到的角位移两种数据,可计算出遥控器运动的三维空间坐标及一定时间内的三维空间坐标形成的运动轨迹,而三维地磁仪感测到的地磁数据,可提供绝对方向值,能对三维加速度传感器及三维陀螺仪感测的数据进行漂移补偿,提高运算出的数据精度。
方案二:采用三维加速度传感器和三维地磁仪配合组成感测模块111,可利用多个三维加速度传感器模块出三维陀螺仪的特性,如,用三个三维加速度传感器,分别放置在有一定半径的水平X轴、Y轴和Z轴的正半轴上,就可以模拟出三维陀螺仪的特性,进而可利用感测到的数据计算出三维空间坐标及一定时间内的三维空间坐标形成的运动轨迹;三维地磁仪所提供的绝对方向值,对数据进行漂移补偿,提高了精度。
在上述方案中还可以增加气压计来提供绝对高度值,作为高度感测的精度补充。
该数据处理模块112和存储模块113可以采用一个或多个微控制器实现。该数据处理模块112与感测模块111连接,用于处理感测模块111感测到的三维运动数据,运算得到使用者的三维空间坐标;并且,将得到的三维空间坐标存储到存储模块113中。
该显示模块114与数据处理模块112和存储模块113连接,用于根据一段时间内得到的三维空间坐标来构成运动轨迹,并进行显示,以便于使用者对行进路径的观察。在本实施例中,该显示模块114包括显示屏以及显示控制单元。该显示控制单元与存储模块113连接,根据存储模块113中的三维空间坐标构成运动轨迹,通过显示屏进行显示。
进一步的,该寻踪器还可以设置有输入模块115,例如在寻踪器外壳上设置输入按键、或者将显示屏做成触摸显示屏。当到达某些特定地点时,需要进行记录时,通过输入模块115输入地名等需要记录的记录点信息,数据处理模块112将该记录点信息与该点的三维空间坐标、记录时间、路程、高度进行关联,并存储到存储模块113,以备查阅。其中,该点三维空间坐标、记录时间、路程、高度等信息是通过数据处理模块112自动保存,而记录点的地名则可以通过输入模块115输入。
进一步的,数据处理模块112可以根据该特定地点与原始坐标进行比对,得出距离、时间,并计算出平均速度等信息,与该点的三维空间坐标关联后,存储到存储模块113。从而方便在探险途中路径、时间、方向、速度等进行自动记录,还可输入文字,要保留探险成果。
如图2所示,是本实用新型的寻踪器的第二实施例,其与第一实施例的区别在于增加了GPS定位模块116,其他结构与第一实施例基本相同,故不赘述。
该GPS定位模块116与数据处理模块112连接,用于根据卫星信号来提供更高精度的绝对坐标数据。数据处理模块112将GPS定位模块116得到的绝对坐标数据、与感测模块111得到的三位空间坐标结合,来标定每一个轨迹点的坐标,并存储至存储模块113中,并由显示模块114显示。这样,能够大大提高了寻踪器的精度,并可以在发生意外时,能够向外发出准确的绝对坐标,提高了安全性。
如图3所示,是是本实用新型的寻踪器的第三实施例,其与第一实施例的区别在于增加了GPS通信模块117,其他结构与第一实施例基本相同,故不赘述。
该GPS通信模块117可以与外界的GPS定位仪器(如GPS跟踪器等)进行通信,得到GPS定位仪器所在的绝对坐标数据。其通信方式可以是有线通信、也可以是无线通信。当然,该GPS定位仪器通常由寻踪器的使用者携带,这样就可以定位使用者的绝对坐标。
该GPS通信模块117与数据处理模块112连接,将接收到的GPS定位仪器的绝对坐标数据传送至数据处理模块112。数据处理模块112将得到的绝对坐标数据、与感测模块111得到的三位空间坐标结合,来标定每一个轨迹点的坐标,并存储至存储模块113中,并由显示模块114显示。这样,能够大大提高了寻踪器的精度,并可以在发生意外时,能够向外发出准确的绝对坐标,提高了安全性。
如图4、5所示,是本实用新型的寻踪系统的一个实施例,包括寻踪器和标定器。通过寻踪器对运动轨迹的记录,并在沿途设定标定器,探险者在沿原路返回时,可以修正寻踪器因长时间使用而产生的漂移误差,提高寻踪器的使用精确度,使得探险者能够精确的按原路返回,为野外探险提供了可靠的防迷路工具。
该寻踪器包括寻踪器外壳、安装在寻踪器外壳内的感测模块211、数据处理模块212、存储模块213、数据显示模块214、输入模块215等,与图1的实施例基本相同,故不赘述。进一步的,如图2所示,该寻踪器还包括寻踪通信模块216、寻踪编码模块217、寻踪解码模块218、修正模块219、报警模块220、录音模块221、播放模块222等。
为了便于多个寻踪器的同时使用,该寻踪器的存储模块213中存储有唯一的寻踪器编号,从而能够区分各个寻踪器,以便于沟通、联络。
该寻踪通信模块216用于对外连接通信,例如跟其他寻踪器、标定器之间的链接通信。该寻踪通信模块216可以采用现有的各种无线通信方式进行通信,优选无线短距离的无线通信方式,能有效避免干扰。
该寻踪编码模块217与存储模块213和寻踪通信模块216连接,从存储模块213中读取当前三维空间坐标以及寻踪器编号进行编码,形成通信信号,然后通过寻踪通信模块216向外发送。
该寻踪解码模块218与存储模块213和寻踪通信模块216连接,通过寻踪通信模块216接收另一寻踪器的通信信号并解码,得到该另一寻踪器的当前三维空间坐标及其寻踪器编号,存储至存储模块213。此时,显示模块214可以读取存储模块213中其他寻踪器的寻踪器编号和对应的三维空间坐标,在显示屏上显示,从而方便看到成员间的位置,以便联络。
进一步的,该寻踪解码模块218还可以接收来自标定器的标定信号,进行解码得到标定器的三维空间坐标及标定器编号。再通过与寻踪解码模块218和存储模块213连接的修正模块219,将标定器的三维空间坐标替换寻踪器的当前三维空间坐标,从而起到克服感测模块211长时间使用产生的漂移误差。
该报警模块220可以与寻踪解码模块218和寻踪编码模块217连接,并发出报警信号。由寻踪解码模块218接收其他寻踪器的信号,并可以通过寻踪编码模块217将报警信号向外发送。当一个寻踪器的报警模块220监测到其中一个寻踪器的距离超过设定距离(例如20米、15米或其他设定距离),报警模块220发出声音、光线、振动、或其他形式的警报信号,提醒有人可能失散。
该录音模块221与存储模块213连接,用于输入语音信号,并由存储模块213保存,并且在需要时,通过寻踪编码模块217将语音信号连同寻踪器编号一起编码,向外发送,并由其他寻踪器接收,并通过播放模块222进行现场播放接收到的音频;进一步的,该接收到语音信号的寻踪器还可以将接收到的语音信号存储到存储模块中。该播放模块222可以采用现有的外放喇叭、耳机接头等。
可以理解的,该寻踪器还可以设有如第二、三实施例的寻踪器所记载GPS定位模块或GPS通信模块,从而可以得到每一轨迹点的绝对坐标,并记录,从而提高定位精度。
如图5所示,该标定器包括标定器外壳、安装在标定器外壳内的标定通信模块235、与标定通信模块235连接的标定存储模块231、与标定通信模块235和标定坐标存储模块213连接的标定编号设定模块232、标定编码模块233和标定解码模块234。
可以理解的,该标定器配备有内置电池或外置电源,为各个功能模块提供工作电源。该标定器还可以进一步设置断电保存模块,在工作电源过低时,进行信息的保存。
该标定编号设定模块232设定唯一标定器编号,存储至标定存储模块231,从而每个标定器可以唯一识别。在设定标定器时,标定器编号由标定编码模块233编码后经标定通信模块235发出,并由寻踪器的寻踪通信模块216接收。
寻踪器接收该信号后,将当前的三维空间坐标连同标定器编号发送回给该标定器,该标定解码模块234通过标定通信模块235接收来自寻踪通信模块216的、与标定器编号关联的三维空间坐标,并存储至标定存储模块231备用。
进一步的,寻踪器沿原路返回时,标定编码模块233将与标定器编号关联的三维空间坐标编码成标定信号,并由标定通信模块235发出。然后,由寻踪通信模块216接收该标定信号,并由修正模块219进行修正。
使用时,首先启动寻踪器,以当前位置作为原点坐标,并由存储模块213将该原点坐标与对应的地名进行记录。然后,由使用者(如探险人)携带,开始进行探险活动或其他活动。
在多人同时进行活动时,每人可以佩带一个寻踪器,并设定相同的原点位置坐标。每一个寻踪器设置有唯一寻踪器编号,并由存储模块213保存。各寻踪器之间通过寻踪通信模块216连接通信,各寻踪器的寻踪编码模块217将其当前三维空间坐标连同寻踪器编号进行编码,得到通信信号,并通过寻踪通信模块216向外发送;其他寻踪器的寻踪通信模块216接收该通信信号,由寻踪解码模块218对该通信信号进行解码,得到该寻踪器的当前空间坐标和寻踪器编号,存储到接收通信信号的寻踪器的存储模块213中,并可以在切换按键的控制下,在显示模块214的显示屏上显示各寻踪器位置(例如通过显示模块214的显示控制单元进行处理,通过轨迹点的方式进行显示,并在轨迹点的周围显示坐标及寻踪器编号)。这样就实现了各寻踪器之间的通信,从而可以获知团队的各成员的位置,而不至于散失。
进一步的,当一个寻踪器的报警模块220监测到其中一个寻踪器的距离超过设定距离(例如20米、15米或其他设定距离),报警模块220发出声音、光线、振动、或其他形式的警报信号,提醒有人可能失散。进一步的,该报警模块220还可以产生一个报警信号,通过寻踪编码模块217编码后通过寻踪通信模块216发出至其他寻踪器。其他寻踪器接收到报警信号后,由寻踪解码模块218进行解码,触发接收信号的寻踪器的报警模块220进行报警。
下面以其中一个队员的运动进行说明。该队员在运动时,感测模块211感测人体运动,得到人体运动的三位运动数据,如运动的方向、速度、距离、高度等。然后,由数据处理模块212对该三位运动数据进行运算,得出与原点坐标相对的三维空间坐标。数据处理模块212将多个时刻的三维空间坐标进行组织,即可构成人体的连续运动轨迹。
该数据处理模块212将处理后的三维空间坐标传送到存储模块213进行存储。同时,显示模块214的显示控制单元根据三维空间坐标构成运动轨迹,并通过显示屏进行显示,从而方便使用者观察自己的行径路径。当然,在设置GPS定位模块或GPS通信模块时,同时记录每一轨迹点的精确绝对坐标。
可以理解,当到达某些特定地点时,需要进行记录时,通过输入模块215输入地名等需要记录的记录点信息,数据处理模块212将该记录点信息与该点的三维空间坐标、记录时间、路程、高度进行关联,并存储到存储模块213,以备查阅。进一步的,数据处理模块212可以根据该特定地点与原始坐标进行比对,得出距离、时间,并计算出平均速度等信息,与该点的三维空间坐标关联后,存储到存储模块213。
当该队员走到一个交叉路口或者他认为需要标定的位置,可以设定一个标定器:将标定器放置到比较防水、而且不易被发现的地方(例如小岩孔、树洞等);开启标定器,将该标定器的标定通信模块235与寻踪器的寻踪通信模块216建立通信连接;通过标定编号设定模块232设定该标定器的唯一标定器编号,并通过该标定器的标定编码模块233将该标定器编号进行编码后,通过标定通信模块235发送至寻踪通信模块216,由寻踪器的解码模块解码后,将该标定器编号与该点的三维空间坐标建立关联后,存储到存储模块213;寻踪器则由寻踪编码模块217将该点的三维空间坐标进行编码后,通过寻踪通信模块216发送至标定通信模块235,并由标定器的标定解码模块234解码后,通过标定存储模块231进行存储备用。当然,在设置GPS定位模块或GPS通信模块时,同时将该点的精确绝对坐标发送至标定器,并由标定器进行记录。
设定好的标定器,通过其标定编码模块233将该点的三维空间坐标以及标定器编号进行编码得到标定信号,由标定通信模块235向外发出,从而所有寻踪器都能够获得该点的标定器的编号及三维空间坐标,以便于各队员的前进或校正。
当不想继续前行时,可以按照已经存储在存储模块213中的三维空间坐标所构成的运动轨迹原路返回。由于寻踪器的长时间使用,感测模块211会产生漂移误差,而偏离原运动轨迹。当经过之前放置的标定器的位置时,寻踪器的寻踪通信模块216接收到该标定器的发出的标定信号,通过寻踪器的寻踪解码模块218解码,得到该点标定器的编号及三维空间坐标,并由修正模块219将寻踪器的存储模块213中的对应点的三维空间坐标进行替换,从而实现对寻踪器的坐标校正。当然,在经过该标定点后,可以回收该标定器。
另外,当有队员受伤或遇到意外时,在自己又没即时联系上山上队员时,在确保自己昏迷前,通过寻踪器的录音模块221录音下自己的情况说明,并通过寻踪编码模块217编码后通过寻踪通信模块216发出,山上队员接收到信号后,可以通过播放模块222进行现场播放,方便山上队员联络上后即时了解语音信息。进一步的,该接收到语音信号的寻踪器还可以将接收到的语音信号存储到存储模块中。
进一步的,当一个队员不慎滑下山崖,山上的队员可以将寻踪器用绳子串起,每个间隔距离确保各寻踪器之间可以相互联系上,再将绳子放下,探测队员的寻踪器信号,队员在山下可以通过动作识别来与山上队员沟通。
以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已,当然不能以此来限定本实用新型之权利范围,因此依本实用新型权利要求所作的等同变化,仍属本实用新型所涵盖的范围。