CN204484079U - 单兵信息化智能手环 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了单兵信息化智能手环，包括训练手环和考核智能系统两大部分，体能训练手环包括内置的嵌入式主控单元、电源模块、北斗模块、MEMS惯性传感模块、脉搏血氧检测模块、指南针模块、手环解开检测模块、GSM\GPRS通信模块及人机界面，本实用新型采用北斗定位能够准确记录训练人员的运动轨迹，计算运动路程，能够客观有效的完成大量训练人员的考核；利用近红外和光电二极管检测脉搏和血氧，当脉搏速率过大血氧过低时报警通知训练人员，停止训练或减缓训练，能够有效避免运动损伤甚至猝死；通过GSM\GPRS与考核智能系统通信方便指挥员对大量训练员的同时监控考核，保证客观提高效率。该系统将大大地提高体能训练的质量。

Description

单兵信息化智能手环

技术领域

    本实用新型涉及一种综合运用北斗定位技术、红外脉搏血氧检测技术、MEMS惯性传感器模式识别技术及GSM无线传输技术的单兵信息化智能手环。

背景技术

体能训练是提高战斗力的基本保证。提高武装部队的体能，对于消灭敌人，保存自己，实现战斗目的具有重要意义。其中5公里长跑、100米折返跑、400米障碍跑、游泳是基本的几种体能训练模式。通常，在室外进行跑步训练和考核，在室内进行游泳训练和考核，需要指挥员采用秒表对测试人员完成训练的时间进行记录，并通过认真观察对是否犯规作弊进行评定。这种方法主要存在以下问题：

一是采用秒表对动作完成时间进行记录，不够精确，易受人为因素影响，一旦考评人员注意力不集中，就会导致较大计时误差；

二是体能训练通常是有很多训练人员同时进行对每一个训练人员的训练成绩记录工作量大，容易漏记；

三是对于抄近道，少跑圈数等作弊行为难以监控。

四是由于部分训练人员个体差异，过度运动可能造成运动损伤，甚至会有猝死的可能。

五指挥员以及训练人员不能方便的查看过往的训练成绩，不能很准确的知道训练的进步情况，不利于综合考核，和激励。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的上述不足之处，本实用新型的目的在于提供一种单兵信息化智能手环。

为了达到上述之目的，本实用新型采用如下具体技术方案：单兵信息化智能手环，包括：

    脉搏血氧检测模块与以下所述的嵌入式主控单元电连接，用于向手腕组织发射红外脉冲及接收手腕反射回来的红外脉冲信号，实现脉搏检测和血氧检测；

    手环解开检测模块与以下所述的嵌入式主控单元电连接，用于检测智能手环佩戴者的信息并将其传送到所述嵌入式主控单元，如佩戴者在使用过程是否解开手环，避免作弊或者手环丢失；

    电源模块，分别与向环状本体内的其它模块电连接，并向其提供工作的电源；

    指南针模块采用三轴数字罗盘，用于实现指南针功能，方便野外训练时指引方向；

    北斗模块根据接收北斗卫星信号，用于获取手环佩戴者的坐标位置信息，获取坐标信息后通过串口通信将数据传给嵌入式主控单元；

    MEMS惯性传感模块与以下所述的嵌入式主控单元电连接，用于对检测运动数据，并将运动数据发送至嵌入式主控单元；

    GSM\GPRS通信模块与以下所述的嵌入式主控单元电连接，用于与考核智能系统进行语音通信；

    嵌入式主控单元用于接收和储存脉搏血氧检测模块、手环解开检测模块、MEMS惯性传感模块所采集的信息，以及协调上述指南针模块、北斗模块、GSM\GPRS通信模块进行工作。

    进一步地，本实用新型所述脉搏血氧检测模块采用近红外LED发射器。

    进一步地，本实用新型所述脉搏血氧检测模块采用光电二极管接收器。

    进一步地，本实用新型所述手环解开检测模块采用开关型霍尔传感器。

    本实用新型与现有技术相比的优点是：采用北斗定位能够准确记录训练人员的运动轨迹，计算运动路程，能够客观有效的完成大量训练人员的考核；利用近红外和光电二极管检测脉搏和血氧，当脉搏速率过大血氧过低时报警通知训练人员，停止训练或减缓训练，能够有效避免运动损伤甚至猝死；通过GSM\GPRS与考核智能系统通信方便指挥员对大量训练员的同时监控考核，保证客观提高效率。该系统将大大地提高体能训练的质量。

附图说明

附图1 是本实用新型的功能模块结构图；

附图2是本实用新型的人机界面功能图；

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

实施例1：

参照图1所示，单兵信息化智能手环包括内置的嵌入式主控单元、电源模块、北斗模块、MEMS惯性传感模块、脉搏血氧检测模块、指南针模块、手环解开检测模块、GSM\GPRS通信模块、人机界面。

    所述脉搏血氧检测模块采用三脚双波长红外发射管LED660/880，并与以下所述的嵌入式主控单元电连接，用于向手腕组织交替发射红外脉冲及用光电二极管光电二极管选用BPW34B接受手腕反射回来的红外脉冲信号，实现脉搏检测和血氧检测，实现脉搏检测和血氧检测。

    所述手环解开检测模块采用霍尔传感器选用A3144，并与以下所述的嵌入式主控单元电连接，用于检测智能手环佩戴者的信息并将其传送到所述嵌入式主控单元，如佩戴者在使用过程是否解开手环，避免作弊或者手环丢失。

    所述电源模块采用4.7v锂电池供电，分别为北斗定位模块提供3.3V供电,为GSM/GPRS模块提供3.8V供电，采用REG117-3稳压芯片为系统供3.3V电压，用STM32进行AD采样对电池过充和欠压进行保护管理。

    所述指南针模块采用霍尼韦尔 HMC5883L 是一种表面贴装的高集成模块，并带有数字接口的弱磁传感器芯片，用于实现指南针功能，方便野外训练时指引方向。

    所述北斗模块采用 VK1612A9M3模块，根据接收北斗卫星信号，用于获取手环佩戴者的坐标位置信息，获取坐标信息后通过串口通信将数据传给嵌入式主控单元，主控单元将北斗数据和MEMS惯性传感模块获取的数据进行融合处理得到训练人员的跑步路程和实现计步功能，并将实现的路程和计步发送至嵌入式主控单元。在室内游泳训练时关闭北斗定位模块，只通过MEMS惯性传感模块计算游泳路程和计步。由于只是用MEMS惯性传感模块，路程计算误差较大，参考权重可降低。

    所述GSM\GPRS通信模块与以下所述的嵌入式主控单元电连接，用于与考核智能系统进行语音通信，其中GSM\GPRS通信模块采用SIMCom推出的紧凑型产品—SIM900A. 它属于双频GSM/GPRS模块，完全采用SMT封装形式。

所述嵌入式主控采用STM32F103C8T6作为处理器，采用实时操作系统μC/OS-II，STM32 是基于 ARM Cortex-M3 内核的32位处理器，用于接收和储存脉搏血氧检测模块、手环解开检测模块、MEMS惯性传感模块所采集的信息，以及协调上述指南针模块、北斗模块、GSM\GPRS通信模块进行工作。

   考核智能系统将收集每一个训练者的训练数，据包括路程、时间、步数、犯规作弊情况，进行自动考核评分。同时收集在训练过程中训练者的脉搏速率，血氧，避免过度运动和运动损伤，实时监控训练者的生命安全。同时考核智能系统可以查询每一个训练者的历史训练成绩，形成针对每一个训练人员的训练日志。

参照如图2所示，本实用新型的人机界面主要包括四个功能按键和OLED显示屏。

第一个按键的功能是：进入、确定，长按开机；

第二个按键的功能：上一项；

第三个按键的功能是：下一项；

第四个按键的功能：退出、取消，长按关机；

开机后显示四个基本功能选项：功能模式、训练状态显示、警报提示、工具。每一个基本功能选项包括四个子功能选项。便于训练者设定手环工作模式和查看训练状态。

但是，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (4)

1.单兵信息化智能手环，其特征在于包括：

    脉搏血氧检测模块与以下所述的嵌入式主控单元电连接，用于向手腕组织发射红外脉冲及接收手腕反射回来的红外脉冲信号，实现脉搏检测和血氧检测；

    手环解开检测模块与以下所述的嵌入式主控单元电连接，用于检测智能手环佩戴者的信息并将其传送到所述嵌入式主控单元；

    电源模块，分别与向环状本体内的其它模块电连接，并向其提供工作的电源；

    指南针模块采用三轴数字罗盘，用于实现指南针功能，方便野外训练时指引方向；

    北斗模块根据接收北斗卫星信号，用于获取手环佩戴者的坐标位置信息，获取坐标信息后通过串口通信将数据传给嵌入式主控单元；

    MEMS惯性传感模块与以下所述的嵌入式主控单元电连接，用于对检测运动数据，并将运动数据发送至嵌入式主控单元；

    GSM\GPRS通信模块与以下所述的嵌入式主控单元电连接，用于与考核智能系统进行语音通信；

    嵌入式主控单元用于接收和储存脉搏血氧检测模块、手环解开检测模块、MEMS惯性传感模块所采集的信息，以及协调上述指南针模块、北斗模块、GSM\GPRS通信模块进行工作。

2.如权利要求1所述单兵信息化智能手环，其特征在于：所述脉搏血氧检测模块采用三脚双波长红外发射管LED660/880。

3.如权利要求1所述单兵信息化智能手环，其特征在于：所述脉搏血氧检测模块采用光电二极管接收器。

4.如权利要求1所述单兵信息化智能手环，其特征在于：所述手环解开检测模块采用开关型霍尔传感器。