一种自行车运动监测系统的制作方法

1.本发明属于自行车技术领域，具体涉及一种自行车运动监测系统。


背景技术：

2.自行车运动作为一种环保、低碳、便于开展的户外运动受到了很多人的青睐，越来越多的人希望通过自行车运动实现科学、安全、有效的健身目的。
3.随着当今体育已向数字化、信息化方向发展，自行车运动监测系统的开发研究便成为自行车领域的一个新课题。现有技术中的自行车运动监测系统有srm 自行车运动监测系统，该系统主要通过采集并存储运动员在行车过程中的运动功率、踏频、速度和心率等运动数据，并在事后对运动数据进行分析处理。现有技术存在以下问题：(1)运动数据事后分析，不具备实时性，教练、数据分析人员无法动态监测运动员运动状态；(2)数据处理仅在电脑端进行，数据处理平台单一，运动数据不易共享；(3)系统仅针对专业自行车运动员，不适用于普通自行车爱好者，难以推广使用。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种自行车运动监测系统，利用数据融合技术对采集的运动数据进行数据融合处理并将采集的运动数据上传运动信息云平台实现数据共享，无论是运动员还是普通爱好者均可通过第一移动终端实时得知自己当前的运动状态，为科学数字化训练提供有效支撑。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种自行车运动监测系统，包括数据采集系统、第一移动终端、运动信息云平台和监测终端，所述第一移动终端分别与数据采集系统和运动信息云平台连接，所述运动信息云平台和监测终端通讯连接。
7.所述数据采集系统，用于实时采集运动数据并将运动数据传输给第一移动终端；
8.所述第一移动终端，用于实时接收来自数据采集系统的运动数据并调用内置的数据融合算法对运动数据进行融合处理，还用于将融合处理后的运动数据传输给运动信息云平台；其中第一移动终端从数据采集系统获取的运动数据中提取所需运动数据特征，然后通过融合算法获取运动数据特征量，进行运动数据分类识别。经过融合处理的运动数据，既能保持足够数量的有效信息，去除冗余信息，又提高了所需运动数据的精确性。
9.所述运动信息云平台，用于实时接收来自第一移动终端的运动数据并将运动数据传输给监测终端；
10.所述监测终端，用于实时接收并监测来自运动信息云平台的运动数据。
11.所述数据采集系统包括第一控制器、传感器模块和无线通讯模块，所述传感器模块包括气压高度传感器、空速传感器、六轴姿态传感器、无线蹬踏力传感器、无线测速传感器和无线心率带；
12.所述第一控制器分别与气压高度传感器、空速传感器和六轴姿态传感器电连接，
所述第一控制器还通过无线通讯模块分别和无线蹬踏力传感器、无线测速传感器和无线心率带通讯连接，所述第一控制器还与第一移动终端连接。
13.进一步地，所述无线蹬踏力传感器、无线测速传感器和无线心率带均采用ant无线通信协议。
14.进一步地，所述数据采集系统还包括usb数据接口和电源模块；
15.所述第一控制器通过usb数据接口与第一移动终端电连接；所述电源模块分别与第一控制器和usb数据接口电连接，其中电源模块不仅可以给数据采集系统提供工作电源，还可通过usb数据接口为第一移动终端充电。
16.进一步地，所述第一移动终端包括网络通讯模块、定位模块和第一处理器，所述定位模块和网络通讯模块均与第一处理器电连接，所述第一处理器通过网络通讯模块与运动信息云平台通讯连接，所述定位模块用于采集运动轨迹信息并将轨迹信息传输给第一处理器。
17.进一步地，所述第一移动终端还包括显示模块，所述显示模块和第一处理器电连接，用于接收并显示运动数据和运动轨迹信息。
18.进一步地，所述运动数据包括气压数据、高度数据、空速数据、转速数据、运动姿态数据、蹬踏力数据、蹬踏功率数据、蹬踏角度数据、踏频数据和心率数据。
19.进一步地，所述无线蹬踏力传感器为膜片式无线蹬踏力传感器，所述膜片式无线蹬踏力传感器有两个，两个膜片式无线蹬踏力传感器分别设置于自行车左脚蹬和自行车右脚蹬上。
20.进一步地，所述无线测速传感器为磁电式转速传感器，所述磁电式转速传感器包括传感器本体和磁铁，所述传感器本体设置于自行车的后叉上，所述磁铁配合设置于自行车后轮的辐条上。
21.进一步地，所述监测终端包括第二移动终端和pc终端，所述第二移动终端和pc终端均与运动信息云平台通讯连接。
22.本发明的有益效果为：
23.本发明提供了一种自行车运动监测系统，通过数据采集系统实时采集运动数据并将运动数据传输给第一移动终端，第一移动终端则调用内置的数据融合算法对运动数据进行融合处理并将运动数据传输给运动信息云平台，监测终端可实时接收并监测来自运动信息云平台的运动数据，无论是运动员还是普通爱好者均可实时得知自己当前的运动状态，同时教练、数据分析人员也可在监测终端实时监测运动员的运动状态，本发明能在不改变自行车结构部件的基础上，实现运动数据的收集处理和实时共享，为科学数字化训练提供有效支撑，适合推广使用。
24.本发明的其他有益效果将在具体实施方式中进行详细说明。
附图说明
25.图1是本发明的结构示意图。
26.图2是实施例2中数据采集系统的结构示意图。
27.图3是实施例2中第一移动终端的结构示意图。
具体实施方式
28.下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本发明公开的功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本发明阐述的实施例中。
29.实施例1
30.如图1所示，本实施例提供一种自行车运动监测系统，包括数据采集系统、第一移动终端、运动信息云平台和监测终端，第一移动终端分别与数据采集系统和运动信息云平台连接，运动信息云平台和监测终端通讯连接。
31.数据采集系统，用于实时采集运动数据并将运动数据传输给第一移动终端；
32.第一移动终端，用于实时接收来自数据采集系统的运动数据并调用内置的数据融合算法对运动数据进行融合处理，还用于将融合处理后的运动数据传输给运动信息云平台；本实施例需要说明的是，第一移动终端从数据采集系统获取的运动数据中提取所需运动数据特征，然后通过融合算法获取运动数据特征量，进行运动数据分类识别。经过融合处理的运动数据，既能保持足够数量的有效信息，去除冗余信息，又提高了所需运动数据的精确性。
33.运动信息云平台，用于实时接收来自第一移动终端的运动数据并将运动数据传输给监测终端；
34.监测终端，用于实时接收并监测来自运动信息云平台的运动数据。
35.本实施例提供的一种自行车运动监测系统，通过数据采集系统实时采集运动数据并将运动数据传输给第一移动终端，第一移动终端则调用内置的数据融合算法对运动数据进行融合处理并将运动数据传输给运动信息云平台，监测终端可实时接收并监测来自运动信息云平台的运动数据，无论是运动员还是普通爱好者均可实时得知自己当前的运动状态，同时教练、数据分析人员也可在监测终端实时监测运动员的运动状态，本实施例能在不改变自行车结构部件的基础上，实现运动数据的收集处理和实时共享，为科学数字化训练提供有效支撑，适合推广使用。
36.实施例2
37.本实施例提供的技术方案是在实施例1的技术方案基础上作出的进一步改进，本实施例与实施例1的区别在于：
38.如图2所示，在本实施例中，数据采集系统包括第一控制器、传感器模块和无线通讯模块，其中传感器模块包括气压高度传感器、空速传感器、六轴姿态传感器、无线蹬踏力传感器、无线测速传感器和无线心率带；具体地，第一控制器分别与气压高度传感器、空速传感器和六轴姿态传感器电连接，第一控制器还通过无线通讯模块分别和无线蹬踏力传感器、无线测速传感器和无线心率带通讯连接，第一控制器还与第一移动终端连接。作为其中的一个优选方案，第一控制器采用arm单片机，arm单片机采用了新型的32位arm核处理器，使其在指令系统、总线结构、调试技术、功耗以及性价比等方面都超过了传统的51系列单片机，性能稳定，能够满足本实施例中对各项传感器数据的收集和处理。
39.在本实施例中，无线蹬踏力传感器、无线测速传感器和无线心率带均采用ant无线通信协议。ant无线通信协议是由nordic、dynastream等公司发起并推动的低功耗无线网络
标准，具有超低功耗、可双向通信、可大数量组网等优势，在本实施例中，还可根据需求配置添加更多采用ant无线通信协议的传感器与无线蹬踏力传感器、无线测速传感器和无线心率带共同构成无线通讯网络，同时各个无线传感器均采用纽扣电池进行供电，安装使用方便。
40.如图2所示，在本实施例中，数据采集系统还包括usb数据接口和电源模块；其中，usb数据接口的一端与第一控制器电连接，usb数据接口的另一端与第一移动终端电连接；数据采集系统采集的运动数据可通过usb数据接口传输给第一移动终端；电源模块分别与第一控制器和usb数据接口电连接，优选地，电源模块采用大容量可充电电池，不仅可以给数据采集系统提供工作电源，还可通过usb数据接口为第一移动终端充电。
41.如图3所示，在本实施例中，第一移动终端包括网络通讯模块、定位模块和第一处理器，定位模块和网络通讯模块均与第一处理器电连接，第一处理器通过网络通讯模块与运动信息云平台通讯连接，定位模块用于采集运动轨迹信息并将轨迹信息传输给第一处理器，需要说明的是，定位模块可以但不限于采用gps定位模块或北斗定位模块，本实施例中，采用gps定位模块采集运动轨迹信息并将轨迹信息传输给第一处理器，其中运动轨迹信息包括但不限于运动时间、位置信息、轨迹路线和里程数。
42.如图3所示，在本实施例中，第一移动终端还包括显示模块，显示模块和第一处理器电连接，用于接收并显示运动数据和运动轨迹信息。具体地，运动数据包括气压数据、高度数据、空速数据、转速数据、运动姿态数据、蹬踏力数据、蹬踏功率数据、蹬踏角度数据、踏频数据和心率数据等，本实施例需要说明的是，气压数据和高度数据由气压高度传感器采集而得；空速数据由空速传感器采集而得，所谓空速指运动员相对于空气的行进速度；转速数据由无线测速传感器采集而得；运动姿态数据由六轴姿态传感器采集而得；蹬踏力数据、蹬踏功率数据、蹬踏角度数据和踏频数据均由无线蹬踏力传感器采集并计算而得；心率数据由无线心率带采集而得。用户可通过显示模块实时观测到上述运动数据，从而获取自己当前的运动状态，提高用户的使用体验。
43.在本实施例中，作为其中的一个优选方式，无线蹬踏力传感器为膜片式无线蹬踏力传感器，膜片式无线蹬踏力传感器有两个，两个膜片式无线蹬踏力传感器分别设置于自行车左脚蹬和自行车右脚蹬上，膜片式无线蹬踏力传感器通过采集运动员在进行蹬踏动作时，采集作用在其之上的蹬踏力和位置角度信息，计算出蹬踏力、蹬踏功率和踏频等运动信息，同时不需要更换自行车飞轮等部件，能在不改变自行车结构部件的基础上，实现运动数据的收集处理。
44.在本实施例中，无线测速传感器为磁电式转速传感器，需要说明的是，磁电式转速传感器包括传感器本体和磁铁，传感器本体设置于自行车的后叉上，磁铁配合设置于自行车后轮的辐条上。需要进一步说明的是，每当位于自行车后轮的辐条上的磁铁经过设置于自行车的后叉上传感器本体时，都会在传感器本体产生一个脉冲信号，由于脉冲信号的频率与自行车的转速成正比，可以根据脉冲信号的频率计算出自行车转速和相应的车速。
45.在本实施例中，监测终端包括第二移动终端和pc终端，第二移动终端和pc终端均与运动信息云平台通讯连接。本实施例需要说明的是，第二移动终端和pc终端可以有多个，第二移动终端和pc终端只需和运动信息云平台建立通讯即可从运动信息云平台获取当前运动员的实时运动数据，实现对运动员运动状态的实时监测。
46.显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
47.以上所描述的实施例仅仅是示意性的，若涉及到作为分离部件说明的单元，其可以是或者也可以不是物理上分开的；若涉及到作为单元显示的部件，其可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
48.本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。