[發明專利]基于藍牙傳輸的姿態軌跡硬件采集系統

在審

• 申請號: 202110273805.3
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113140100A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 李斌;任航行
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;H04W4/38;H04W4/80
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

本發明涉及一種基于藍牙傳輸的姿態軌跡硬件采集系統，用作飛碟射擊運動時槍體姿態參數測試獲取系統，本系統主要包括微處理器、姿態傳感器、藍牙模塊、聲控開關模塊和微小型電源模塊。飛碟射擊項目運動的完成速度非常快，準備完畢到給出擊發指令到射擊完成僅幾秒鐘，所以采樣速率要快，才能獲得足夠的數據樣本，精確的得到槍體參數。本發明的設計完全滿足這些要求。

技術領域

本發明是一個涉及到姿態運動學、姿態測量技術、MEMS傳感器技術、短距離無線通信技術與捷聯慣導系統(SINS)誤差理論的研究，特別涉及到一種基于藍牙傳輸的姿態軌跡硬件采集系統，是一種基于飛碟射擊運動訓練時槍體的姿態軌跡解算數據采集硬件系統，并進行可視化展示，提高射擊運動員訓練質量為目的的系統方案來輔助運動員讓體育訓練科學化，科學訓練數據化。

背景技術

飛碟項目，1929年舉行了第一次世界錦標賽，以后即成為歷屆奧運會、世界錦標賽、亞運會以及亞洲射擊錦標賽的主要競賽項目。飛碟項目近似狩獵活動，趣味性強，深受人們的歡迎。所以我們研究飛碟射擊輔助裝置就有必要性與推廣性。

基于飛碟射擊的研究國內早已開始進行，但是大多數都是基于視頻或者動作分析進行，實時性與準確性相對較差，資料顯示以往都是采用了以視頻分析的手段來分析飛碟射擊。但對射擊環境的要求高，比如天氣狀況，能見度、風力等因素。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種基于藍牙傳輸的姿態軌跡硬件采集系統，將設計搭建完成面向飛碟射擊運動的姿態參數獲取硬件系統，通過姿態傳感器在運動員射擊訓練時槍體的移動來實時獲取加速度，角速度，歐拉角，磁場，四元數，時間，端口狀態等基本數據，通過STM32微處理器來利用藍牙傳送給上位機進行姿態解算，從而獲得槍體運動的三位空間軌跡。

為達到上述發明創造目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于藍牙傳輸的姿態軌跡硬件采集系統，包括微處理器、姿態傳感器、藍牙模塊、聲控開關模塊和微小型電源模塊；所述微處理器采用STM32單片機，電連接姿態傳感器、藍牙模塊和聲控開關模塊，由微小型電源模塊供電。

優選地，通過微處理器采用STM32單片機作為控制中樞，姿態傳感器作為數據采集器，結合聲控開關模塊，通過藍牙模塊將采集到的數據發到上位機平臺上進行處理；整個系統通過微小型電池電源模塊進行供電；

所述地微處理器采用STM32作為整個硬件采集系統的核心處理器，確定整個運動的有效軌跡，同時將姿態傳感器采集到的原始數據通過藍牙通訊方式與上位機進行交互；

所述的姿態傳感器是該硬件采集系統的數據采集源；集成了三軸加速度計、三軸陀螺儀以及一款低功耗微處理器；輸出經過傳感器融合算法計算得到的基于當地地理坐標的三維方位數據，同時輸出原始的傳感器數據；

所述的聲控開關模塊是一種音頻集成功率放大器，檢測周圍環境聲音的有無和判斷聲音強度的大小；當檢測到聲音信號時，數字輸出會輸出低電平信號，能判斷有效運動的區間范圍；

所述的藍牙通訊模塊采用藍牙5.0BEL協議，工作電壓在1.8-3.6V，有效傳輸距離在10米內，通過兩個藍牙模塊進行配對信號傳輸。所述的藍牙通訊模塊可取代傳統的串口線，省去了布線工作，更有利于在飛碟射擊運動時為運動員帶來便利，從而不影響槍桿的原先軌跡。

STM32屬于arm內核的一個版本，融高性能、實時性、數字信號處理、低功耗、低電壓于一身，同時保持了高集成度和開發簡單對的特點，一次能夠處理數據寬度為32位，比51單片機速度快，接口相對簡單。在整個硬件系統中作為數據處理中樞，相當于上位機與姿態傳感器的傳輸橋梁。同時能夠利用聲控開關模塊傳輸的信號進行確定數據采集的開始與結束。