CN215653741U - 一种基于智能护具的跆拳道训练监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于智能护具的跆拳道训练监控系统，涉及物联网技术领域。该系统的传感器检测子系统的每个智能护具上设置有至少一个传感器节点，每个传感器节点包括：九轴传感器和定位传感器；智能控制子系统的每个定位基站分别与处理器和定位传感器无线连接，处理器与显示器连接；数据存储子系统的通信单元与数据库连接，通信单元还分别与处理器和每个传感器节点无线连接。本实用新型适用于跆拳道比赛、训练和娱乐过程中对运动者的运动状态、运动数据和运动情况进行实时监测，可以对使用者的身体数据和运动情况进行检测，实现对使用者的各个身体部位的准确定位，实时地显示采集到的运动数据。

Description

一种基于智能护具的跆拳道训练监控系统

技术领域

本实用新型涉及物联网领域，尤其涉及一种基于智能护具的跆拳道训练监控系统。

背景技术

人工智能可以应用于运动和比赛过程中，通过智能监测设备对运动者进行实时监测。

然而，目前的监测设备以可穿戴设备为主，如监测心率的智能手环等，通常只能实现运动者的身体参数的监测，如身体的温度和心率等，无法对运动的完成情况作进一步的监测。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于智能护具的跆拳道训练监控系统。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于智能护具的跆拳道训练监控系统，包括：传感器检测子系统、智能控制子系统和数据存储子系统，其中：

所述传感器检测子系统包括：至少一个智能护具，每个所述智能护具上设置有至少一个传感器节点，每个所述传感器节点包括：九轴传感器和定位传感器；

所述智能控制子系统包括：处理器、显示器和至少两个定位基站，每个所述定位基站设置在跆拳道场地的边缘，每个所述定位基站分别与所述处理器和所述定位传感器无线连接，所述处理器与所述显示器连接；

所述数据存储子系统包括：数据库和通信单元，所述通信单元与所述数据库连接，所述通信单元还分别与所述处理器和每个所述传感器节点无线连接。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述智能护具包括：2个智能护腿、2个智能护臂和1个智能护甲，其中，每个所述智能护腿穿戴在使用者的腿部，每个所述智能护臂穿戴在使用者的手臂部，所述智能护甲穿戴在使用者的躯干。

进一步，所述智能控制子系统还包括：至少一个AI智能摄像机，每个所述AI智能摄像机设置在所述跆拳道场地的边缘，每个所述AI智能摄像机分别与所述处理器连接。

进一步，所述传感器检测子系统还包括：智能手表，所述智能手表穿戴在使用者的手腕部，所述智能手表内设置有心率监测模块，所述心率监测模块与所述通信单元无线连接。

进一步，所述传感器检测子系统还包括：智能手环，所述智能手环穿戴在使用者的手腕部，所述智能手环内设置有心率监测模块，所述心率监测模块与所述通信单元无线连接。

进一步，所述传感器检测子系统还包括：胸卡，所述胸卡穿戴在使用者的胸部，所述胸卡内设置有心率监测模块，所述心率监测模块与所述通信单元无线连接。

进一步，所述定位基站的数量为4个，分别设置在所述跆拳道场地的4个角落，每个所述定位基站的底部设置有三角支架，所述三角支架用于调整所述三角支架的高度，使4个所述定位基站处于相同水平面。

进一步，所述智能控制子系统还包括：与所述定位基站的数量相同的供电装置，每个所述供电装置分别与每个所述定位基站一一对应连接，为对应的所述定位基站供电。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的跆拳道训练监控系统适用于跆拳道比赛、训练和娱乐过程中对运动者的运动状态、运动数据和运动情况进行实时监测，通过穿戴设置有九轴传感器的智能护具，可以对使用者的身体数据和运动情况进行检测，可以采集采集踢腿或出拳次数等相关数据，并通过定位传感器和定位基站配合，能够实现对使用者的各个身体部位的准确定位，从而得到更加精准的运动数据，从而实现对踢腿或出拳的完成情况进行监测，如出拳的幅度是否达到要求等，并且通过显示屏实时地显示采集到的运动数据，便于实时对使用者的运动情况进行分析，能够满足跆拳道比赛过程中运动员位置移动和运动轨迹捕捉需求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

附图说明

图1为本实用新型跆拳道训练监控系统的实施例提供的结构示意图；

图2为本实用新型跆拳道训练监控系统的实施例提供的多场地定位基站布置示意图；

图3为本实用新型跆拳道训练监控系统的实施例提供的定位基站布置示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，为本实用新型跆拳道训练监控系统的实施例提供的结构示意图，该跆拳道训练监控系统基于智能护具11实现，包括：传感器检测子系统10、智能控制子系统20和数据存储子系统30，其中：

传感器检测子系统10包括：至少一个智能护具11，每个智能护具11上设置有至少一个传感器节点，每个传感器节点包括：九轴传感器12和定位传感器13。

九轴传感器12用于采集使用者的实时运动信息，定位传感器13与定位基站23配合，用于对智能护具11进行定位。

智能控制子系统20包括：处理器21、显示器22和至少两个定位基站23，每个定位基站23设置在跆拳道场地的边缘，每个定位基站23分别与处理器21和定位传感器13无线连接，处理器21与显示器22连接。

定位基站23用于确定定位传感器13的位置，并发送给处理器21进行处理，显示器22用于显示处理结果。

下面给出通过显示器22显示处理结果的示例性应用场景。

通过显示器22实时显示运动员的运动数据，教练可以根据刚出现的数据为接下来运动员的技战术做简单的调整通过定位来实时记录运动员的运动轨迹，将他们的进攻、防守以及横向和纵向移动速度等信息以数据的形式及时反馈到电脑上，教练团队以此为据，根据每个运动员的技术风格方式及特点来合理安排他们在场上的任务。跆拳道训练服方面也有很大改变，此次所应用的智能压力衣可以即时追踪球员的心率、肌肉和神经等生理信息。

一场比赛，运动员的进攻、防守、对峙等数据不再是由人为统计，这一切可以靠智能数据完成。后方的工作人员会及时分析运动员的位移距离、轨迹，你可以同步听到解说分析。大量的卫星和传感器被应用到跆拳道竞技场，他们就像是专项的监察员，可以记录或对某种信息，力量、速度、空间位置、计数等具有高度敏感性，运动员稍有异常它们即可向队医务组进行通知，教练可以对运动员员做出针对性调整、以及战术打法的调配，从而避免运动员不必要的受伤，降低损害。

应理解，定位基站23的数量可以根据实际需求设置，例如，如图2所示，可以通过交换机，设置多个基站，分别对多个场地进行监控，每个场地可以使用2个或4个基站进行监控，从而实现多个场地的同时监控，提高适用性。

采用图2的方案布置后，可以同时对4组同级别运动员进行数据的采集，也可以同时对4组不同级别的运动员进行数据采集，保证了外环境的一致性和时间的同时性，以便进行数据对比、研究分析，为运动员提供帮助。

这样做的好处是数据采集范围较大，数据传输稳定，不受光线等外界环境因素影响，特别适用于比赛和训练的多人组实时运动学数据采集和大数据分析。4组同级别运动员进行数据的采集步骤：电脑系统可以根据场地的个数建立相对应的模块，手动操作编辑场地序号，然后每块场地运动员的数据同时传送到相应模块进行储存整理。

数据存储子系统30包括：数据库31和通信单元32，通信单元32与数据库31连接，通信单元32还分别与处理器21和每个传感器节点无线连接。

通信单元32用于获取九轴传感器12和定位传感器13采集到的使用者的训练数据，数据库31用于存储九轴传感器12和定位传感器13采集到的使用者的训练数据，通信单元32还用于将数据库31中的训练数据发送给处理器21，经过处理后通过显示器22进行显示。应理解，处理器21的处理是公知的对数据进行格式转换、解码等操作，并不存在改进。

应理解，智能护具11可以根据实际需求设置其具体的形状，例如，智能护具11可以为跆拳道服装，也可以为护腕、护膝等护具，在这些护具的外表面，可以设置一个容纳结构，用于放置传感器节点，以跆拳道服装为例，可以通过胶粘或缝合的方式，在跆拳道服装的外部或内部设置一个布兜，用于放置传感器节点，具体地，可以将一个布块贴合在需要设置传感器节点的位置，然后以缝合为例，将该布块的大部分边缘通过针线缝合在跆拳道服装上，将传感器节点放置在布块和跆拳道服装之间，然后使用相同的方法将该布块的剩余部分边缘缝合，从而将传感器节点设置在智能护具11上。

又例如，以塑料护腿为例，可以将在塑料护腿的外部，通过胶粘的方式，将传感器节点直接粘在塑料护腿的预设位置处。

应理解，为了实现通过定位传感器13对使用者进行定位，定位传感器13可以为使用Firefly超宽带无线定位技术的UWB传感器，定位基站23可以为UWB定位基站23，处理器21内可以布置有UWB定位软件，需要说明的是，UWB定位软件为现有定位软件，例如可以使用EHIGH定位软件。

需要说明的是，传感器检测子系统10、智能控制子系统20和数据存储子系统30中的各个组成部件都是现有技术，本领域技术人员可以根据实际需求选择具体的型号。

例如，九轴传感器12的型号可以为BMX160；定位传感器13的型号可以为EH100602A13-P；处理器21和显示器22可以由计算机提供；定位基站23的型号可以为EH100602D12；数据库31可以由云平台提供；通信单元32可以为蓝牙模块、WIFI模块或4G/5G模块等，型号可以为ST5801GB-M。

下面对本实施例提供的跆拳道训练监控系统的工作流程进行说明。

运动员穿戴上智能护具11，此时运动员进行跆拳道训练或比赛，进行出拳或出腿等运动，此时，智能护具11由于穿戴在运动员身上，因此产生相应的运动，通过九轴传感器12采集智能护具11的加速度和角速度等运动信息，并通过定位基站23对定位传感器13进行精准定位，定位信息和运动信息通过处理器21处理后，通过显示器22进行显示，并通过通信单元32发送给数据库31进行存储。

本实施例提供的监控系统可以与现行国内外通用的竞技比赛用电子护具结合使用，现有的竞技比赛用电子护具主要配备了动态应变传感器，从而感知和响应力度，在此基础上，结合我们的智能监控系统，实现了身体机能、运动轨迹等运动学指标与力度指标的融合，提升了对临场技战术的分析描述的全面性和科学性。

下面给出智能控制子系统20的示例性实现方式。

首先进行系统构架建立虚拟网络，一个典型的定位网络由四部分构成：基站，移动定位终端，解算服务器和网络传输。基站的铺设当中要远离大面积的平面金属物，否则影响定位精度。本实施例选择Firefly系统支持灵活的网络架构，从而实现不同应用环境下的定位功能，如图3所示，给出了一种示例性的基站布置示意图。本实施例可以采用86式基站安装，高度在2-3米。基站安装后，工作人员通过指示灯观察基站状态，通过设备管理软件管理基站的模式，定位模式或者工程模式。基站选择POE/220VAC供电/5V直流供电。

然后，打开4个三脚支架，把他们调节在同一高度，1.8米左右，按照跆拳道场地的大小把他们分别放在四个角落，相邻两个支架在同一水平线上。4个充电宝分别与4个基站连接，给基站提供电量。

用4个固定夹分别把已经连接的充电宝和基站固定在三脚支架上。

接上插排，连接电源，打开路由器，把带有网线的那个基站与路由器相连接，插在wan口上。

位与数据传输基站可以设置为5个，用于运动轨迹确定及无线数据传输。护具内置模块用于采集踢腿或出拳次数等相关数，经过配套软件实现数据采集和数字化呈现。

应理解，配套软件为现有软件，在先已经举例说明，下面基于该系统，对一些可能的使用场景和调试场景进行说明。

例如，可以进行指标测试，在传统护具中安装使用Firefly超宽带无线定位技术传感器，通过实验测试其精度和信度，并进行抗击打能力测试。

可以进行卫星部署测试，将4个定位基站23部署在比赛场地边缘角落，其中选择一个主定位基站23通过网络与平台服务器建立联系。反复开关4个定位基站23，4个定位基站23需要全部快速登录系统平台，并通信正常。卫星持续工作24小时，需工作正常。

可以进行运动轨迹与心率信息实时显示测试，打开系统软件“实时显示界面”，测试人员穿戴好护具，点击“开始”按钮，开关一次，应可以实现当前我实时数据的后台记录；点击“开始”按钮，出拳信息、出腿信息，心率信息应能实时正常显示；点击“开始”按钮，运动员位置信息应能正常获取，且显示的移动轨迹与实际运动轨迹应相符。

可以进行运动轨迹及各个信息回放功能测试，根据时间进行历史训练记录查询及历史数据展示。应能根据查找条件检索出某人/套护具在某段时间的所有训练信息。历史训练信息包括运动轨迹、心率、出拳和出腿次数。

可以进行出拳、出腿次数测试，每次出一拳，测试次数为100次。确认每次上报准确性，以及100次出拳后总量的准确性；每次连续出两拳，测试次数为100次。确认每次上报准确性，以及100次后总量的准确性；每次连续踢腿两次，测试次数100次。确认每次上报准确性，以及100次后总量的准确性。

可以进行系统测试精度，Firefly室内集中定位系统具有高精度、大容量、大数据、超长待机特点。可以实现系统快速部署、智能化和可视化。定位精确可以达到30-50CM，能够满足跆拳道比赛过程中运动员位置移动和运动轨迹捕捉需求。

本实施例提供的跆拳道训练监控系统适用于跆拳道比赛、训练和娱乐过程中对运动者的运动状态、运动数据和运动情况进行实时监测，通过穿戴设置有九轴传感器12的智能护具11，可以对使用者的身体数据和运动情况进行检测，可以采集采集踢腿或出拳次数等相关数据，并通过定位传感器13和定位基站23配合，能够实现对使用者的各个身体部位的准确定位，从而得到更加精准的运动数据，从而实现对踢腿或出拳的完成情况进行监测，如出拳的幅度是否达到要求等，并且通过显示屏实时地显示采集到的运动数据，便于实时对使用者的运动情况进行分析，能够满足跆拳道比赛过程中运动员位置移动和运动轨迹捕捉需求。

可选地，在一些可能的实施方式中，智能护具11包括：2个智能护腿、2个智能护臂和1个智能护甲，其中，每个智能护腿穿戴在使用者的腿部，每个智能护臂穿戴在使用者的手臂部，智能护甲穿戴在使用者的躯干。

可选地，在一些可能的实施方式中，智能控制子系统20还包括：至少一个AI智能摄像机，每个AI智能摄像机设置在跆拳道场地的边缘，每个AI智能摄像机分别与处理器21连接。

例如，AI摄像机可以设置在跆拳道场地的角落，例如，AI摄像机的数量可以为4个，分别设置在跆拳道场地的4个角落，实现对跆拳道场地的全方位监控，AI智能摄像机可以实现动作捕捉、轨迹分析和数据提取等，再将处理过的数据导入处理器21中与标准腿法、拳法的数据进行对照分析。此设备主要是对运动员进行技术动作行为识别，通过技术统计检验运动员动作的标准化。

可选地，在一些可能的实施方式中，传感器检测子系统10还包括：智能手表，智能手表穿戴在使用者的手腕部，智能手表内设置有心率监测模块，心率监测模块与通信单元32无线连接。

可选地，在一些可能的实施方式中，传感器检测子系统10还包括：智能手环，智能手环穿戴在使用者的手腕部，智能手环内设置有心率监测模块，心率监测模块与通信单元32无线连接。

可选地，在一些可能的实施方式中，传感器检测子系统10还包括：胸卡，胸卡穿戴在使用者的胸部，胸卡内设置有心率监测模块，心率监测模块与通信单元32无线连接。

通过实时传送测试者的心率变化，记录测试者心率的变化曲线，分析心率在哪个区间测试者出拳、腿的次数较多，做成相关比例图像，便于对运动员的运动能力进行分析。

基于以上实施例中的心里检测设备，本方案还可以可以进行心率信息测试，先保持静止、放松状态10分钟后，测试心率；之后慢跑2分钟，自由节律挥拳、踢腿3分钟，再静止3分钟，测试整个过程中的心率变化。

可选地，在一些可能的实施方式中，定位基站23的数量为4个，分别设置在跆拳道场地的4个角落，每个定位基站23的底部设置有三角支架，三角支架用于调整三角支架的高度，使4个定位基站23处于相同水平面。

通过布置在场地的4个定位基站23形成一个虚拟的网络可以无线发射信息，相比于其他设备对于网络的要求较低从而保持信息数据传递的稳定性，可以适应各种设备条件较低的环境。

此外，通过在每个角落设置定位基站23，可以实现高精度定位，实时检测测试者运动的轨迹形成轨迹图，以及传送出测试者在每局比赛瞬时移动的速率和其他指标进行相关联分析，把所有指标和场地位置相关联进行分析研究，指标之间相关联进行分析。

例如，下面给出一种基于相关比例图像和轨迹图的示例性分析方法。

比例图像主要是通过赛前制定横纵坐标，数据传过来以后在规定区域内像心电图一样显示它的变化范围。轨迹图主要是通过定位系统，他运动的轨迹在电脑上实时记录下来和跑步app记录运动轨迹一个原理。通过分析心率和出拳、腿次数关系来进行场下的针对性训练，既在什么心率范围内出拳、腿次数比较多从而进行训练提升技术能力。再者就是观察运动员在场地哪个范围运动比较频繁以此来增加该位置的技战术训练。

可选地，在一些可能的实施方式中，智能控制子系统20还包括：与定位基站23的数量相同的供电装置，每个供电装置分别与每个定位基站23一一对应连接，为对应的定位基站23供电。

例如，供电装置可以为充电宝，可以通过电源接口与定位基站23连接，为定位基站23供电。

可选地，在一些实施例中，可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例一”、“实施例二”、“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方法、装置或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于智能护具的跆拳道训练监控系统，其特征在于，包括：传感器检测子系统、智能控制子系统和数据存储子系统，其中：

所述传感器检测子系统包括：至少一个智能护具，每个所述智能护具上设置有至少一个传感器节点，每个所述传感器节点包括：九轴传感器和定位传感器；

所述智能控制子系统包括：处理器、显示器和至少两个定位基站，每个所述定位基站设置在跆拳道场地的边缘，每个所述定位基站分别与所述处理器和所述定位传感器无线连接，所述处理器与所述显示器连接；

所述数据存储子系统包括：数据库和通信单元，所述通信单元与所述数据库连接，所述通信单元还分别与所述处理器和每个所述传感器节点无线连接。

2.根据权利要求1所述的基于智能护具的跆拳道训练监控系统，其特征在于，所述智能护具包括：2个智能护腿、2个智能护臂和1个智能护甲，其中，每个所述智能护腿穿戴在使用者的腿部，每个所述智能护臂穿戴在使用者的手臂部，所述智能护甲穿戴在使用者的躯干。

3.根据权利要求1所述的基于智能护具的跆拳道训练监控系统，其特征在于，所述智能控制子系统还包括：至少一个AI智能摄像机，每个所述AI智能摄像机设置在所述跆拳道场地的边缘，每个所述AI智能摄像机分别与所述处理器连接。

4.根据权利要求1所述的基于智能护具的跆拳道训练监控系统，其特征在于，所述传感器检测子系统还包括：智能手表，所述智能手表穿戴在使用者的手腕部，所述智能手表内设置有心率监测模块，所述心率监测模块与所述通信单元无线连接。

5.根据权利要求1所述的基于智能护具的跆拳道训练监控系统，其特征在于，所述传感器检测子系统还包括：智能手环，所述智能手环穿戴在使用者的手腕部，所述智能手环内设置有心率监测模块，所述心率监测模块与所述通信单元无线连接。

6.根据权利要求1所述的基于智能护具的跆拳道训练监控系统，其特征在于，所述传感器检测子系统还包括：胸卡，所述胸卡穿戴在使用者的胸部，所述胸卡内设置有心率监测模块，所述心率监测模块与所述通信单元无线连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的基于智能护具的跆拳道训练监控系统，其特征在于，所述定位基站的数量为4个，分别设置在所述跆拳道场地的4个角落，每个所述定位基站的底部设置有三角支架，所述三角支架用于调整所述三角支架的高度，使4个所述定位基站处于相同水平面。

8.根据权利要求7所述的基于智能护具的跆拳道训练监控系统，其特征在于，所述智能控制子系统还包括：与所述定位基站的数量相同的供电装置，每个所述供电装置分别与每个所述定位基站一一对应连接，为对应的所述定位基站供电。

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