足球专项训练实时监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种实时监测系统，具体涉及可用于足球运动项目的专项训练实时监测系统。
【背景技术】
[0002]足球是一项高强度、大负荷的比赛项目，要求运动员在高速跑动中，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，如何将高强度的训练负荷与足球运动员的专项技术高度融合，是提高足球运动员专项能力的关键。对于如何量化中国足球队的专项强度和负荷这个足球训练的核心问题，始终没有得到有效而合理的解决方法。
[0003]在国际上，通过不同的专项设备对运动员的训练进行量化和分析以及成为一种必然趋势。在国内，从训练观念的改变到体育高技术设备科研的研发也逐渐处于加速追赶状态，对训练现场运动员训练信息的采集及反馈系统的研发也越发受到重视。但是，就目前引入的一套国外产品而言，其设备在实时性、便携性比较薄弱，需要专人操作且事后分析，无法帮助教练员现场指导训练，提高训练效果。特别是使用费用较高，操作繁琐，无法在日常训练中使用。
【实用新型内容】
[0004]有鉴于此，提供一种足球专项训练实时监测系统，可以对足球运动员训练过程中的心率、速度、加速度、位移曲线、等数据进行实时监测，并能查看和导出运动员各项指标的报表、曲线图和柱状图，量化运动员训练强度负荷、实时监控运动员的专项强度负荷指标，帮助教练员更客观地评价训练效果、有针对性的制定训练计划，以提高训练效果。
[0005]根据本实用新型的一方面，提供一种足球专项训练实时监测系统，包括心率传感器、数据采集终端、室内定位装置、移动无线基站、平板电脑，其中，所述心率传感器由运动员佩戴，通过蓝牙方式与数据采集终端连接；所述数据采集终端以Zigbee方式与移动无线基站相连接，进行数据传输；所述移动无线基站以WiFi方式与平板电脑连接；足球场的四个角均设置有所述室内定位装置，所述室内定位装置以UWB定位方式与所述数据采集终端连接，以Zigbee方式与移动无线基站连接。
[0006]优选地，所述数据采集终端包括CPU处理单元、蓝牙模块、9轴传感器、Zigbee模块、Zigbee天线、FLASH存储模块、电池管理模块和UWB标签模块，
[0007]所述蓝牙模块、9轴传感器、Zigbee模块、Zigbee天线、FLASH存储模块、电池管理模块、UWB标签模块分别均与CPU处理单元相连，Zigbee天线连接在Zigbee模块。
[0008]优选地，所述心率传感器至少包括心率胸带传感器和心率臂带传感器中的一种。
[0009]优选地，
[0010]所述蓝牙模块用于接收所述心率传感器发送的心率值并发送给CPU处理单元；
[0011]所述9轴传感器用于获取运动员的角速度信息、加速度信息和运动方向信息并发送给CPU处理单元；
[0012]所述CPU处理单元用于接收所述GPS模块、所述蓝牙模块、所述9轴传感器发送的数据信号进行数据处理，并通过Zigbee模块及Zigbee天线将采集到的数据信号发送至移动无线基站；
[0013]所述FLASH存储模块用于存储运动员训练过程中的原始数据和设置参数信息；
[0014]所述UWB标签模块用于向室内定位装置发送高速脉冲信号；
[0015]所述电池管理模块为上述模块供电。
[0016]优选地，所述数据采集终端还包括声光报警模块，用于当电池电量过低时通过声音和灯光指示进行报警。
[0017]优选地，所述9轴传感器包括三轴陀螺仪、三轴加速传感器和三轴磁感应传感器，所述三轴陀螺仪用于获取运动员的角速度信息，所述三轴加速传感器用于获取运动员的加速度信息，所述三轴磁感应传感器用于获取运动员的运动方向信息。
[0018]优选地，所述移动无线基站包括Zigbee模块、Zigbee天线、WiFi模块和WiFi天线，Zigbee天线连接在Zigbee模块上，WiFi天线连接在WiFi模块上，Zigbee模块与模块通过串口转USB模块进行通讯。
[0019]优选地，所述移动无线基站还包括可扩展USB-HUB模块，与WiFi模块通过USB接口连接，用于根据不同的传输协议扩展成相应的接口模块。
[0020]优选地，所述室内定位装置包括CPU模块、UWB传感器、ZigBee模块和ZigBee天线，其中，所述UWB传感器、Zigbee模块与CPU模块连接，Zigbee天线连接在Zigbee模块上。
[0021]优选地，所述UWB传感器为高速脉冲接收器，用于接收数据采集终端发送的高速脉冲信号，并将接收到的高速脉冲信号的时间和角度发送至CPU模块。
[0022]优选地，所述CPU模块用于接收高速脉冲信号的时间和角度并将其打包成数据包经过Zigbee模块和Zigbee天线发送至所述移动无线基站。
[0023]本实用新型提供的足球专项训练实时监测系统采用传感器技术、生物识别技术、UffB室内定位技术、无线传输技术以及大数据分析处理技术，并结合数据滤波、数据分析、规则验证相结合的方法，对足球运动员训练过程中的心率、速度、加速度、位移曲线、等数据进行实时监测，并能查看和导出运动员各项指标的报表、曲线图和柱状图，便于分析同一运动员不同次训练或不同运动员同一次训练之间的差异，还可以用于量化运动员训练强度负荷、实时监控运动员的专项强度负荷指标、帮助教练员更客观地评价训练效果、有针对性的制定训练计划，以提高运动员的整体素质。该系统具有无线、便携、智能、易于操作的特点，能够对大规模、群体化户外运动项目进行运动员体能及专项技术方面的监测。
【附图说明】
[0024]通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中:
[0025]图1为本实用新型实施例的足球专项训练实时监测系统的结构示意图。
[0026]图2为本实用新型实施例的数据采集终端的结构示意图；
[0027]图3为本实用新型实施例的移动无线基站的结构示意图；
[0028]图4为本实用新型的室内定位装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
[0030]此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
[0031]除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
[0032]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0033]如图1所示，足球专项训练实时监测系统包括:心率传感器10、数据采集终端20、移动无线基站30、平板电脑40和室内定位装置50。
[0034]所述心率传感器10由运动员佩戴，通过蓝牙方式与数据采集终端20连接；所述数据采集终端20以Zigbee方式与移动无线基站30相连接，进行数据传输；所述移动无线基站30以WiFi方式与平板电脑40连接；所述室内定位装置50以UWB定位方式与所述数据采集终端20连接，以Zigbee方式与移动无线基站30连接。
[0035]所述心率传感器10由运动员佩戴，以无线方式与数据采集终端20相连接；心率传感器10与数据采集终端20之间采用的是无线蓝牙4.0协议传输数据。运动员佩戴的心率传感器和数据采集终端是通过蓝牙配对连接的，只需配对I次，不同运动员的设备之间是不会相互串扰和影响的。心率传感器10至少包括心率胸带传感器和心率臂带传感器中的一种，心率胸带传感器可佩戴在胸前，通过心率带两侧的电极测量皮肤中的心动电流或者电势的周期变化，然后计算出精确地心率值。心率臂带传感器可佩戴在手腕处，通过光学技术监测血流量及心率值。
[0036]如图2所示，所述数据采集终端由CPU处理单元201、蓝牙模块202、9轴传感器203,Zigbee模块204、Zigbee天线205、FLASH存储模块206、电池管理模块207和UWB标签模块208组成，其中，蓝牙模块202、9轴传感器203、Zigbee模块204、FLASH存储模块206、电池管理模块207、UWB标签模块208分别与CPU处理单元201相连，Zigbee天线205连接在Zigbee模块204上。
[0037]当足球实时监测训练系统位于室内时，由于室内没有GPS信号，GPS定位无法使用，只能使用UWB室内定位。
[0038]蓝牙模块202采用蓝牙V4.0BLE (Bluetooth Low Energy)协议，和运动员佩戴的心率传感器10配对成功后，实时接收运动员的心率值和心率传感器的电池电量信息，蓝牙模块202把信息转发给CPU处理单元201。本实施例中的蓝牙模块202可以采用TI CC2540芯片，配置256Kb空间，支持AT指令，用户可根据需要更改角色(主、从模式)以及串口波特率、设备名称、配对密码等参数，使用灵活。主从一体的设计，透明传输，无需单片机控制。自带串口与单片机的收发没有字节限制，工作频率为2.4GHzο 2.4GHz是一个全球性的频段，开发的产品具有全球通用性，具有带宽高、功耗低等特点。
[0039]9轴传感器203包括三轴陀螺仪、三轴加速传感器和三轴磁感应传感器。其中，三轴陀螺仪测量角速度，以判别物体的运动状态，所以也称为运动传感器，可判别运动员在踢球、运球、头球、接球、射门等动作时身体的倾斜角度等；三轴加速度传感器测量物体空间矢量的加速度，依据此加速度可反应运动员加速快慢；三轴磁感应传感器测量物体运动的方向，可计算运动员在球场上的运动方向。9轴传感器203将测量到的数据发送给CPU处理单元201，CPU处理单元201接收测量到的数据并进行滤波、分析处理。
[0040]Zigbee模块204采用Zigbee协议，Zigbee协议是一种低功耗、短距离、可组网的无线通讯协议。Zigbee无线通讯网络技术是全球通用的2.4GHz的免执照频率。一个主节点可以组网管理254个子