一种基于UWB定位的定向运动分析系统的制作方法

一种基于uwb定位的定向运动分析系统
技术领域
1.本发明涉及运动分析技术领域，具体涉及一种基于uwb定位的定向运动分析系统。


背景技术：

2.众所周知，定向运动就是利用地图和指北针依次到访地图上所指示的各个点标，以最短时间到达所有点标者为胜。定向运动通常设在森林，郊外和城市公园里进行，也可在大学校园里进行。一般定向运动的赛场范围都是比较大的，场地时常会有许多障碍，这样就使得直播一场定向运动需要用到非常多的摄像设备，极大的增加了举办定向比赛的成本。而在小型的定向运动，根本就没法配备那么多的摄像设备，这就使得小型定向运动的观赏性极差。同时，由于定向运动场地过大，如果有运动员受伤或是发生其他紧急状况，场外人员可能无法及时的赶到现场进行救援。因此需要提出新的技术解决方案，来降低定向运动举办的成本，使定向运动更具观赏性，同时更好的保证参赛选手的生命安全。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于uwb定位的定向运动分析系统，能利用uwb定位技术不受环境影响、遮挡影响，抗干扰能力强，精度高，部署成本低等特点，对整个定向运动过程进行数据分析。
4.为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于uwb定位的定向运动分析系统，包括：uwb标签，用于获取运动员的坐标；无线心率检测装置，用于获取运动员的心率；打卡装置，用于记录运动员打开顺序，所述uwb标签、无线心率检测装置、打卡装置集成并穿戴于定向运动员身上；基站，布设于定向跑场地周围，用于接收uwb标签发出的信号，并对场内的uwb标签进行追踪，将坐标信息传输至后台服务端；后台服务端，用于处理各uwb标签信息与各选手心率，对运动员轨迹进行可视化。
5.在本发明一实施例中，所述基站为设于场地周围的多个uwb基站；运动者穿戴着不同频率的uwb标签，利用纳秒级的非正弦波窄脉冲与uwb基站进行数据传输；每个uwb标签发出信号，分别计算到达各个uwb基站的时间差与距离差，从而实现对目标点的坐标定位。
6.在本发明一实施例中，所述无线心率检测装置通过无线通信将运动员的心率发送至后台服务器，收集运动员的心率变化。
7.在本发明一实施例中，所述打卡装置记录运动员们的打卡顺序，并将打卡顺序上传至后台服务器；后台服务器将对运动员打卡顺序进行排序，如未按正确顺序进行打卡，后台服务器将对该运动员数据进行标红；服务端人员会将信息告知边裁，边裁通过定位运动员坐标，能够快速的进场找到违规运动员，使其到起点重新开始。
8.在本发明一实施例中，所述后台服务器基于各运动员的坐标移动，实时监测运动
员坐标；若坐标超出定向跑场地或运动员坐标长时间未发生变化，将通知边裁对场内运动员进行调整。
9.在本发明一实施例中，所述后台服务器基于各运动员的坐标移动，能够精准显示运动员的移动幅度和移动速度；基于无线心率检测装置，能够实时监测各运动员的心率，并将其可视化。
10.在本发明一实施例中，所述后台服务器基于实时监测运动员的心率，判断运动员的心率是否异常；如果运动员心率异常，将会通知边裁带领该运动员离场休息。
11.在本发明一实施例中，所述后台服务器基于实时监测运动员坐标与打卡记录，实时计算最接近终点的前10选手，并将这10人的运动轨迹、打卡记录以及心率进行图像化展示给观众。
12.相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明一种基于uwb定位的定向运动分析系统，通过uwb定位来记录运动员的行动轨迹，相较于用多个摄像头监测的方式，极大的缩减了定向运动的成本；通过实时监测运动员心率，可以极大的保证运动员的安全问题；实时监测运动员状况，能够及时发现违规人员，并且能快速定位运动员位置，减轻了裁判方的负担；通过实时监测运动员情况，绘制各个运动员运动轨迹，使得定向运动变得更加透明与刺激，对定向运动的发展起了重要作用。
附图说明
13.图1是本发明的系统结构示意图。
14.图2是本发明的系统工作流程图。
具体实施方式
15.下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
16.本实施例提供一种基于uwb定位的定向运动分析系统，如图1所示，包括多个uwb标签、无线心率检测装置、多个基站、后台服务器。
17.所述uwb标签、心率检测装置、打卡器设于定向运动员上，用于获取定向运动员的坐标、心率以及打卡顺序。在本实施例中，本系统可以同时包含多个uwb标签分别设于多个运动员上，进而同时对多个运动员进行运动分析。
18.在本实施例中，uwb基站会将运动员坐标等信息传输至后台服务器，后台服务将对运动员状态进行分析并作出相应的处理；在基于运动员的坐标变化、实时心率以及打卡记录，所述服务端将进行以下操作：1、基于运动员的移动坐标，形成运动员的运动轨迹。
19.2、基于运动员的移动坐标，若运动员长时间未移动或运动员坐标移动至场外，则派遣边裁通过运动员的坐标及时查看其具体情况。
20.3、基于运动员的实时心率，若运动员的心率出现异常状况，则立刻派遣工作人员将其运送至场外休息。
21.4、基于运动员的打卡记录，判定运动员的打卡顺序是否有误，若出现错误，则判定其记录无效，通知工作人员将其带回起点。
22.5、基于运动员的打卡记录与运动轨迹，判定离终点最近的10个运动员选手，将其
运动轨迹、心率、打卡记录等信息图像化并发布在大屏幕上。
23.下面将结合附图2对本发明系统工作流程进行说明。
24.步骤1、运动员的坐标定位。每个uwb标签发出信号，分别计算到达各个基站的时间差与距离差，从而实现对目标点的坐标定位。
25.步骤2、对运动员进行心率检测，并上传至后台服务器进行处理。
26.步骤3、后台服务器接收到运动员的数据，对数据进行一系列处理。基于坐标位置、心率以及打卡记录来判断运动员是否需要离场，若判定为真，则标记这些需要离场的运动员，并将其带离比赛场地。
27.步骤4、对于未发生异常的运动员进行计算分析，将运动员数据进行图像化。
28.步骤5、根据运动员坐标位置与打卡记录，计算出前十选手，将其图像化信息发布在大屏幕上供观众观看。
29.以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种基于uwb定位的定向运动分析系统，其特征在于，包括：uwb标签，用于获取运动员的坐标；无线心率检测装置，用于获取运动员的心率；打卡装置，用于记录运动员打开顺序，所述uwb标签、无线心率检测装置、打卡装置集成并穿戴于定向运动员身上；基站，布设于定向跑场地周围，用于接收uwb标签发出的信号，并对场内的uwb标签进行追踪，将坐标信息传输至后台服务端；后台服务端，用于处理各uwb标签信息与各选手心率，对运动员轨迹进行可视化。2.根据权利要求1所述的一种基于uwb定位的定向运动分析系统，其特征在于，所述基站为设于场地周围的多个uwb基站；运动者穿戴着不同频率的uwb标签，利用纳秒级的非正弦波窄脉冲与uwb基站进行数据传输；每个uwb标签发出信号，分别计算到达各个uwb基站的时间差与距离差，从而实现对目标点的坐标定位。3.根据权利要求1所述的一种基于uwb定位的定向运动分析系统，其特征在于，所述无线心率检测装置通过无线通信将运动员的心率发送至后台服务器，收集运动员的心率变化。4.根据权利要求1所述的一种基于uwb定位的定向运动分析系统，其特征在于，所述打卡装置记录运动员们的打卡顺序，并将打卡顺序上传至后台服务器；后台服务器将对运动员打卡顺序进行排序，如未按正确顺序进行打卡，后台服务器将对该运动员数据进行标红；服务端人员会将信息告知边裁，边裁通过定位运动员坐标，能够快速的进场找到违规运动员，使其到起点重新开始。5.根据权利要求1所述的一种基于uwb定位的定向运动分析系统，其特征在于，所述后台服务器基于各运动员的坐标移动，实时监测运动员坐标；若坐标超出定向跑场地或运动员坐标长时间未发生变化，将通知边裁对场内运动员进行调整。6.根据权利要求5所述的一种基于uwb定位的定向运动分析系统，其特征在于，所述后台服务器基于各运动员的坐标移动，能够精准显示运动员的移动幅度和移动速度；基于无线心率检测装置，能够实时监测各运动员的心率，并将其可视化。7.根据权利要求6所述的一种基于uwb定位的定向运动分析系统，其特征在于，所述后台服务器基于实时监测运动员的心率，判断运动员的心率是否异常；如果运动员心率异常，将会通知边裁带领该运动员离场休息。8.根据权利要求7所述的一种基于uwb定位的定向运动分析系统，其特征在于，所述后台服务器基于实时监测运动员坐标与打卡记录，实时计算最接近终点的前10选手，并将这10人的运动轨迹、打卡记录以及心率进行图像化展示给观众。

技术总结
本发明涉及一种基于UWB定位的定向运动分析系统。包括UWB标签，心率检测装置，打卡装置，集成在一个手环上，穿戴于运动员身上；多个基站布设于跑场四周，用来接收UWB标签发送的信号并采用时间差定位法来计算目标的坐标，每个运动员之间采用不同的频率进行区分；后台服务器，用于对接收到的坐标数据进行分析处理，获取运动员的实时位置和心率特征，然后对数据进行图像化。本发明能利用UWB定位技术具有穿透能力强,测量精度高,目标识别准确等优点,能够较好的应用于复杂的定向运动；实时呈现运动员的运动轨迹，让定向运动更具观赏性；实时监测运动员心率，可以极大的降低运动员超负荷运动。动。动。


技术研发人员：陈国栋 林鸿强 赵志峰 严铮 方莉 陈文铿
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：2021.10.15
技术公布日：2022/1/14