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CN105118253A - 一种智能球及其系统 - Google Patents

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Abstract

一种智能球及其系统，包括球体及安装于球体内的微控制单元、惯性传感装置、时钟装置、无线充电接收装置、存储装置、电池装置和无线通信装置；该惯性传感装置与微控制单元相连用于检测球体的运动相关数据；该时钟装置与微控制单元相连用于提供时钟信号；该无线充电接收装置与电池装置相连用于对电池装置进行无线充电；该存储装置与微控制单元相连用于临时存储运动相关数据；该电池装置与上述各个装置相连以提供电源；该微控制单元与无线通信装置相连，用于将运动相关数据与时钟信号结合并进行存储和发送。本发明采集得到的运动相关数据精确性高、稳定性好、功耗低，为提高运动员专项能力提供数据依据。

Description

一种智能球及其系统
技术领域
本发明涉及智能化运动设备领域，特别是一种智能球及其系统。
背景技术
近年来，智能设备产业发展迅猛。智能设备受到如此追捧的一个主要原因在于，面向智能设备的软件应用开发与发布生态系统的形成。每天都有数以百计的新应用流入市场，不断促进着该生态系统的进化。但是，在这数量庞大的软件应用中，以纯软件或网页应用为主流，对智能设备内部的各类传感器(重力传感器、陀螺仪、磁力计、全球定位系统等)的使用仅限于地图和游戏等。
在现有技术中也有将智能设备运用于运动中，如专利CN102779319A，将智能监控系统用于户外运动，但是该智能系统只是在区域网络实现各个客户端的信息共享及导航定位等模块，主要运用于单个或多个户外运动者。
对于足球、篮球或排球等高强度、大负荷的比赛项目，要求运动员在跑动中，通过准确发挥个人和集体的战术水平，达到战胜对手的目的。因此，如何将高强度训练负荷与运动员的专项技术高度融合，是提高运动员专项能力的关键。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种采集球体的运动相关数据并与时钟信息结合，从而为提高运动员专项能力提供依据的智能球及其系统。
本发明采用如下技术方案：
一种智能球，包括球体，其特征在于：还包括安装于球体上的微控制单元、惯性传感装置、时钟装置、无线充电接收装置、存储装置、电池装置和无线通信装置；该惯性传感装置与微控制单元相连用于检测球体的运动相关数据；该时钟装置与微控制单元相连用于提供时钟信号；该无线充电接收装置与电池装置相连用于对电池装置进行无线充电；该存储装置与微控制单元相连用于临时存储运动相关数据；该电池装置与上述各个装置相连以提供电源；该微控制单元与无线通信装置相连，用于将运动相关数据与时钟信号结合并进行存储和发送。
优选的，所述惯性传感装置包括六轴惯性传感器和传感集算器，该六轴惯性传感器与传感集算器相连以检测加速度变量和角速度变量，该传感集算器与所述微控制单元相连用于对角速度变量和角速度变量进行预处理后送至微控制单元。
优选的，所述无线通信装置包括蓝牙单元。
优选的，所述无线通信装置包括WIFI单元。
优选的，所述球体为篮球或足球或排球或橄榄球或手球。
一种智能球系统，其特征在于：包括上述的任一一种智能球、移动设备和服务器，该智能球通过无线通信装置与移动设备和服务器实现数据通信。
一种智能球系统，其特征在于：包括上述的任一一种智能球、若干UWB定位基站、网关、服务器，该智能球设有UWB无线收发装置以实现与UWB定位基站之间的数据通信；该UWB定位基站通过无线或有线方式将数据传输至网关，该网关通过无线或有线方式将数据转发至服务器。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明的智能球在球体内设置微控制单元、惯性传感装置、时钟装置、无线充电接收装置、存储装置、电池装置和无线通信装置，通过采集球体实时的运动相关数据，并添加时间戳，经无线通信装置进行发送，为提高运动员专项能力提供数据依据；
2、本发明的智能球，其惯性传感装置采用六轴惯性传感器和传感集算器实现，采集得到的运动相关数据精确性高、稳定性好、功耗低；
3、本发明的智能球系统，结合移动设备和服务器，通过移动设备将含有时间戳的与运动相关的数据进行进一步处理转化成训练数据进行呈现，还可同步至服务器进行存储；
4、本发明的智能球系统，其结合UWB定位基站、网关和服务器实现，通过UWB定位基站实现智能球的定位及运动轨迹等运动数据的计算，为提高运动员专项能力提供数据依据。
附图说明
图1为本发明智能球的组成框图；
图2为本发明智能球系统的组成框图；
图3为本发明智能球系统的另一组成框图；
其中：10、球体，11、微控制单元，12、六轴惯性传感器，13、传感集算器吗，14、时钟装置，15、无线充电接收装置、16、存储装置，17、电池装置，18、WIFI单元，19、蓝牙单元，20、服务器，30、移动设备,50、UWB定位基站，60、网关。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
参照图1，一种智能球，包括球体10及安装于球体10内的微控制单元11、惯性传感装置、时钟装置14、无线充电接收装置15、存储装置16、电池装置17和无线通信装置。该惯性传感装置包括六轴惯性传感器12和传感集算器13。该六轴惯性传感器12与传感集算器13相连以检测加速度变量和角速度变量，其采用三轴加速度传感器和三轴角速度传感器，该三轴加速度传感器可测量球体10重心倾斜、上下左右晃动以及空间中的移动变化；该三轴角速度传感器利用科里奥利力原理造成的物理作用力，测量各轴的角速度变量。该传感集算器13与微控制单元11相连用于对角速度变量和角速度变量进行预处理后送至微控制单元11，该预处理包括去除无用信号，从而提升数据的准确性；另外，传感集算器13还能够降低功耗，分担了微控制单元11的数据处理任务，内嵌有数据存储，缩短微控制单元11的唤醒时间。
该时钟装置14与微控制单元11相连用于提供时钟信号，从而产生时间戳为记录球体10的运动变化提供时间对应关系。该无线充电接收装置15与电池装置17相连用于对电池装置17进行无线充电。该存储装置16与微控制单元11相连，用于充当数据的临时存储介质，当无线通信装置的网络连接不稳定或超出范围时，临时存储运动相关数据，以确保运动数据不丢失。该电池装置17与上述各个装置相连以提供电源。
该微控制单元11与无线通信装置相连用于将运动相关数据和时钟信号结合并通过无线通信装置发送，该微控制单元可采用单片机实现。本发明的无线通信装置包括蓝牙单元19和WIFI单元18，该蓝牙单元19可用于实现与移动设备30的数据通信，包括发送含有时间戳的运动相关数据及接收控制命令，该控制命令包括设置球的名称、设置数据采集周期、设置连接等。该WIFI单元18实现与移动设备或服务器的数据通信，包括发送含有时间戳的运动相关数据至移动设备或服务器，及接收来自服务器或移动设备30的控制命令。
本发明的球体10为篮球或足球或排球或橄榄球或手球等，其工作原理如下：当运动员进行训练时，球体10内的六轴惯性传感器12实时采集球体10的运动相关数据，包括加速度变量、角速度变量等，并经传感集算器13进行预处理后送至微控制单元11，微控制单元11结合来自时钟装置14的时钟信息，为运动相关数据添加时间戳，经无线通信装置进行发送，为提高运动员专项能力提供数据依据。
参照图2，本发明还提出一种智能球系统，包括上述的智能球、移动设备30和服务器20，该智能球的球体10通过无线通信装置与移动设备30和服务器20实现数据通信。该移动设备30可为手机、平板、手表、笔记本等具有无线通信功能的智能终端，其接收具有时间戳的运动相关数据，并进行处理后计算得到球体10运动的轨迹，及轨迹受外力改变方向的力，进一步转化成训练数据进行呈现，还可同步至服务器20进行存储。
参照图3，本发明又提出另一种智能球系统，包括上述的智能球、若干UWB定位基站50、网关60、服务器20。该若干UWB定位基站50设置于球场的特定角落，其数量可以是三个或四个等，该智能球的球体10还设有UWB无线收发装置以实现与UWB定位基站50之间的数据通信。该UWB定位基站50通过无线或有线方式将包含有时间戳的与运动相关的数据、及数据到达时间传输至网关60，该网关60通过无线或有线方式将数据转发至服务器20，服务器20通过数据的到达各个基站所需的时间或到达时间差等对球体10进行定位，并得出运动轨迹等运动数据。该服务器20可包括云服务器或本地服务器，本地服务器是对球员和智能球的运动轨迹进行数据分析的服务器，并不会存储所有的分析结果。而云服务器的功能是存储数据分析的结果并且同步用户的数据，但只做少量的数据分析。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (7)

1.一种智能球，包括球体，其特征在于：还包括安装于球体上的微控制单元、惯性传感装置、时钟装置、无线充电接收装置、存储装置、电池装置和无线通信装置；该惯性传感装置与微控制单元相连用于检测球体的运动相关数据；该时钟装置与微控制单元相连用于提供时钟信号；该无线充电接收装置与电池装置相连用于对电池装置进行无线充电；该存储装置与微控制单元相连用于临时存储运动相关数据；该电池装置与上述各个装置相连以提供电源；该微控制单元与无线通信装置相连，用于将运动相关数据与时钟信号结合并进行存储和发送。
2.如权利要求1所述的一种智能球，其特征在于：所述惯性传感装置包括六轴惯性传感器和传感集算器，该六轴惯性传感器与传感集算器相连以检测加速度变量和角速度变量，该传感集算器与所述微控制单元相连用于对角速度变量和角速度变量进行预处理后送至微控制单元。
3.如权利要求1所述的一种智能球，其特征在于：所述无线通信装置包括蓝牙单元。
4.如权利要求1所述的一种智能球，其特征在于：所述无线通信装置包括WIFI单元。
5.如权利要求1所述的一种智能球，其特征在于：所述球体为篮球或足球或排球或橄榄球或手球。
6.一种智能球系统，其特征在于：包括权利要求1至5所述的任一一种智能球、移动设备和服务器，该智能球通过无线通信装置与移动设备和服务器实现数据通信。
7.一种智能球系统，其特征在于：包括权利要求1至5所述的任一一种智能球、若干UWB定位基站、网关、服务器，该智能球设有UWB无线收发装置以实现与UWB定位基站之间的数据通信；该UWB定位基站通过无线或有线方式将数据传输至网关，该网关通过无线或有线方式将数据转发至服务器。
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