一种高尔夫球测距系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种高尔夫球测距系统，包括中央处理模块、通信模块、定位模块、姿态算法芯片和传感模块；所述通信模块、定位模块和姿态算法芯片均与中央处理模块连接；所述通信模块与外部移动终端连接；所述传感模块包括用于检测运动加速度的加速度计、用于检测旋转角速度的陀螺仪和用于检测绝对方位角的磁力计，所述加速度计、陀螺仪和磁力计均与姿态算法芯片连接。本实用新型的优点在于通过融合定位数据精确计算行走距离，精度可达20厘米；并采用MEMS加速度计、MEMS陀螺仪、MEMS磁力计来检测打球者或者测量行走步数和方向，本系统的测量设备体积和重量非常小，而且成本也非常低。
【专利说明】
_种局尔夫球测距系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及测距技术，具体涉及一种高尔夫球测距系统。
【背景技术】
[0002]在人们生活中很多地方需要测量距离，特别是各种体育运动中。如打高尔夫球运动中需要测量每次击球的击打距离，传统的方法是采用步测法，即让一个受过专业训练的球童从击打位置步行到落球位置，球童在行走过程中对行走步数进行计数，然后将行走步数乘以一个估算的步距来计算距离。这种方法精度差且不稳定，而且训练一个经验丰富的球童成本高，所以电子测距仪就被用在高尔夫球这项运动上。
[0003]测距仪常用的有激光测距仪、超声波测试仪、GPS测距仪。其中激光测试仪其精度高，应用最为广泛。如授权公告号为CN 202403697U的一种高尔夫测试仪，一种基于GPS和激光测距技术，包括用于提供工作电源的供电模块、激光模块、收发逻辑控制模块、用于感知远处物体图像的COMOS图像传感器及用于接收卫星信息并产生经玮度信号的GPS接收模块、主控模块以及具有操作界面的按键模块和液晶显示器;其将激光模块、GPS接收模块以及COMOS图像传感器接主控模块，因此可将激光测量以及GPS测量集为一体，其测距方法是:通过收发逻辑控制模块使激光模块中的激光发射单元发射经过调制后的激光信号到达目的地，再经目的地反射后的信号回到激光接收单元内以精确得到激光收发的时间差，通过收发逻辑控制模块将测量信号送到主控模块内以计算得出信号经过距离，故能得到运动者自身位置到球洞之间的距离，同时GPS接收模块接收自己坐标信息，将信息传至主控模块内，通过分析预装地图和坐标信息得出运动者和球洞之间的距离，通过COMOS图像传感器可以准确感知远处物体的图像，将高精度的激光测量和远距离的GPS测距组合。
[0004]从CN 202403697U的专利描述中可看出其缺点较明显:
[0005]采用激光测元单元得到运动者自身位置到球洞之间的距离，激光测距单元技术复杂，体积大，成本高；
[0006]采用GPS得出运动者和球洞之间的距离，普通GPS精度差，测量距离不精确；
[0007]在该专利中激光测距单元与GPS测距单元只是简单的集成，没有真正融合两种测距方法，因此也不具备融合两种方法后的优点；
[0008]整个设备包括供电模块、激光模块、收发逻辑控制模块、COMOS图像模块和GPS模块，其体积和重量势必非常大并且成本高，而携带体积大、重量大的设备在高夫尔运动中势必成为累赘，影响用户体验和运动乐趣。
[0009]近年来MEMS传感器应用突飞猛进，广泛用于消费电子产品、汽车电子产品、工业电子产品中。在我们常用的电子设备中如手机、平板电脑、电子手环等都有MEMS传感器的身影。MEMS传感器一般包括加速度计、陀螺仪、磁力计等三种，能够精准的检测物体的运动姿态和方位。例如使用了MEMS加速度计的电子手环可以精度的检测出佩戴者行走或者奔跑的步数。
[0010]GPS技术是成熟的导航定位技术，GPS定位精度有高精度和低精度差别。高精度GPS设备精度可达毫米级，但是使用方法复杂，并且价格非常高，通常用于军事、专业测绘等领域。普通民用GPS设备体积小价格低，但其精度只有10米左右。无法直接用于精度要求较高的场合。
【实用新型内容】
[0011]针对上述问题，为了克服现有技术的缺陷，本实用新型旨在提供一种高精度的高尔夫球测距系统。
[0012]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:一种高尔夫球测距系统，包括中央处理模块、通信模块、定位模块、姿态算法芯片和传感模块;所述通信模块、定位模块和姿态算法芯片均与中央处理模块连接;所述通信模块与外部移动终端连接;所述传感模块包括用于检测运动加速度的加速度计、用于检测旋转角速度的陀螺仪和用于检测绝对方位角的磁力计，所述加速度计、陀螺仪和磁力计均与姿态算法芯片连接；
[0013]所述姿态算法芯片，用于将来自传感模块的原始信号处理得到姿态信号，并将姿态信号和原始信号发送至中央处理模块;所述原始信号包括运动加速度、旋转角速度和绝对方位角；
[0014]所述中央处理模块将姿态信号和原始信号处理得到运动信号，再根据定位模块发送的定位信号结合运动信号处理得到距离信号，并通过通信模块将距离信号发送至外部移动终端。
[0015]作为优选，所述定位模块为蓝牙模块。
[0016]作为优选，所述蓝牙模块为BLE4.0蓝牙模块。
[0017]作为优选，所述中央处理模块为M⑶芯片。
[0018]作为优选，所述定位模块为GPS芯片。
[0019]作为优选，所述姿态算法芯片通过IIC总线与中央处理模块连接。
[0020 ] 作为优选，所述加速度计为MEMS加速度计，所述磁力计为MEMS磁力计，所述陀螺仪为MEMS陀螺仪。
[0021 ]作为优选，所述加速度计为三轴加速度计，所述磁力计为三轴磁力计，所述陀螺仪为三轴陀螺仪。
[0022]作为优选，所述运动信号包括运动频率和步数。
[0023]相比现有技术，本实用新型的有益效果在于:通过融合定位数据精确计算行走距离，精度可达20厘米;并采用MEMS加速度计、MEMS陀螺仪、MEMS磁力计来检测打球者或者测量行走步数和方向，本系统的测量设备体积和重量非常小，而且成本也非常低。
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型的高尔夫球测距系统的模块结构图。
【具体实施方式】
[0025]下面，结合附图以及【具体实施方式】，对本实用新型做进一步描述:
[0026]本实施例提供一种高尔夫球测距系统，其目的在于:
?0027] 采用MEMS传感器自动检测打球者或测量者行走并精确对步数计数，替代球童人工计数方法；
[0028]采用MEMS传感器检测打球者或测量者行走的方向和角度，精确计算每一段行走轨迹长度或任意两点的直线距离；
[0029]融合GPS数据对打球者或者测量者行走的步距进行精确计算，精准计算距离弥补GPS定位精度不足的问题，并返回打球者所在位置；
[0030]采用BLE4.0蓝牙模块发送数据到移动终端查看结果，如手机或者平板电脑，摒弃体积和功耗庞大的显示器使体积可以做得非常小；
[0031 ]摒弃技术复杂体积庞大成本高昂的技术方案，实现小体积低成本的穿戴式方案，让打球者真正享受到高科技带来的乐趣。
[0032]如图1所示，本实施例包括中央处理模块、通信模块、定位模块、姿态算法芯片和传感模块;所述通信模块、定位模块和姿态算法芯片均与中央处理模块连接，所述传感模块和姿态算法芯片连接;所述传感模块包括陀螺仪、磁力计和加速度计;所述陀螺仪、磁力计和加速度计均通过姿态算法芯片与中央处理模块连接。
[0033]所述通信模块可以是但不限于蓝牙模块，所述蓝牙模块为BLE4.0蓝牙模块;所述通信模块与外部移动终端连接;所述移动终端可以是但不限于智能手机或平板电脑。
[0034]所述中央处理模块可以是但不限于M⑶芯片。
[0035]所述姿态算法芯片通过IIC总线与中央处理模块连接;本系统安装于步行者身上，所述加速度计通过胡克力的变化来检测步行者的运动加速度，所述陀螺仪通过胡克力的变化来检测步行者的旋转角速度，所述磁力计通过检测地球磁场的变化来检测步行者运动的绝对方位角；陀螺仪、磁力计和加速度计分别将检测到的原始信号发送至姿态算法芯片；所述原始信号包括旋转角速度、绝对方位角和运动加速度；
[0036]姿态算法芯片将接收到的陀螺仪、磁力计和加速度计的原始信号处理得到姿态信号，并通过IIC总线将姿态信号发送至中央处理模块，同时姿态算法芯片将接收到的陀螺仪、磁力计和加速度计的原始信号通过IIC总线发送至中央处理模块;所述姿态信号包括航向角、翻滚角和俯仰角。
[0037]所述中央处理模块用于对加速度计、陀螺仪和磁力计进行初始校准;所述加速度计为MEMS加速度计，所述磁力计为MEMS磁力计，所述陀螺仪为MEMS陀螺仪。
[0038]所述MEMS(Micro Electro Mechanical System，微机电系统)是将微电子技术与机械工程融合到一起的一种工业技术，MEMS的加工技术由半导体加工技术改造而来，它的操作范围在微米范围内，所以制造出来的MEMS芯片都具有非常小的体积与功耗。
[0039 ] 所述加速度计为X、Y、Z三轴加速度计，所述陀螺仪为X、Y、Z三轴陀螺仪，所述磁力计为X、Y、Z三轴磁力计;所述加速度计、陀螺仪、磁力计可集成在一个芯片中并形成9轴传感芯片，能使体积更小。
[0040]所述定位模块可以是但不限于GPS芯片，所述定位模块通过串口与中央处理模块连接;GPS芯片对步行者进行定位，接收外部GPS卫星信号发送的定位信号，并将定位信号发送至中央处理模块。
[0041]所述中央处理模块根据接收到的原始信号和姿态信号处理得到运动信号，所述运动信号包括步行者的运动频率和步数；
[0042]在步行者运动过程中，加速度计因步行者的走动，其各个轴向所受到的重力加速度值和频率保持在一定范围之内抖动，所述中央处理模块根据该重力加速度值的的抖动频率，可以计算出步行者的步行频率和步数;所述磁力计受地球磁场的影响，可以得到基本的磁航向角，所述磁航向角用于确定步行者基本的运动方向；在整个步行过程中，加速度计输出参数和磁力计输出参数投影到载体后其值与加速度计和磁力计的测量值不符，因此需要利用陀螺仪的输出对水平角和航向角进行更新;所述加速度计、磁力计和陀螺仪均为现有技术。
[0043]中央处理模块根据运动信号和定位信号处理得到步行者运动的距离信号，并将距离信号发送至通信模块，以使通信模块将距离信号发送至外部移动终端;步行者可以通过移动终端查看距离以及自身所处的位置。
[0044]在高尔夫运动过程中，已知每个球洞的精确坐标位置的情况下，通过该测距系统可以计算出步行者与每个球洞之间的距离，同时可以在移动终端上地图的显示，确定步行者在球场中的位置以及球场周边环境，以便提示步行者根据自身经验选择球杆、挥杆力度和站位角度等。
[0045]对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高尔夫球测距系统，其特征在于，包括中央处理模块、通信模块、定位模块、姿态算法芯片和传感模块;所述通信模块、定位模块和姿态算法芯片均与中央处理模块连接;所述通信模块与外部移动终端连接;所述传感模块包括用于检测运动加速度的加速度计、用于检测旋转角速度的陀螺仪和用于检测绝对方位角的磁力计，所述加速度计、陀螺仪和磁力计均与姿态算法芯片连接； 所述姿态算法芯片，用于将来自传感模块的原始信号处理得到姿态信号，并将姿态信号和原始信号发送至中央处理模块;所述原始信号包括运动加速度、旋转角速度和绝对方位角； 所述中央处理模块将姿态信号和原始信号处理得到运动信号，再根据定位模块发送的定位信号结合运动信号处理得到距离信号，并通过通信模块将距离信号发送至外部移动终端。2.如权利要求1所述的高尔夫球测距系统，其特征在于，所述定位模块为蓝牙模块。3.如权利要求2所述的高尔夫球测距系统，其特征在于，所述蓝牙模块为BLE4.0蓝牙模块。4.如权利要求1所述的高尔夫球测距系统，其特征在于，所述中央处理模块为MCU芯片。5.如权利要求1所述的高尔夫球测距系统，其特征在于，所述定位模块为GPS芯片。6.如权利要求1所述的高尔夫球测距系统，其特征在于，所述姿态算法芯片通过IIC总线与中央处理模块连接。7.如权利要求1所述的高尔夫球测距系统，其特征在于，所述加速度计为MEMS加速度计，所述磁力计为MEMS磁力计，所述陀螺仪为MEMS陀螺仪。8.如权利要求1所述的高尔夫球测距系统，其特征在于，所述加速度计为三轴加速度计，所述磁力计为三轴磁力计，所述陀螺仪为三轴陀螺仪。9.如权利要求1所述的高尔夫球测距系统，其特征在于，所述运动信号包括运动频率和步数。
【文档编号】G01C22/00GK205561860SQ201620226794
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】陈伟, 宾显文, 林钦坚
【申请人】广州市中海达测绘仪器有限公司