一种定向运动辅助系统及方法

1.本发明属于体育运动用品领域，具体的，涉及一种定向运动辅助系统及方法。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.定向运动(orienteering)，是指运动者借助地图和指北针在尽可能短的时间内到达若干个被同时标记在地图上和实地中的检查点的运动。定向运动中运动者可以是个人，也可以是由两人以上组成的队，它有一条标准的定向路线(course)包括一个起点(start，用三角表示)、一个终点(finish，用双圆圈表示)和一系列点标(controls，用单圆圈表示)。在实际地形中，一个橘黄色和白色相间的点标旗标志着运动员应该找到的点位置，要证实这一到访，运动员必须在到达每一个点标处使用点签器打卡，且不同的打卡器打出不同的针孔(或打出不同的电子标号)。
4.现有的定向运动辅助系统中，使用的是完整的打卡系统，其主要采用指卡和点签器实现打卡，打卡原理为：运动者携带指卡进入点签器附近时，点签器进入预打卡状态，运动者携带指卡通过点签器附近时，点签器生成打卡信息并发送给服务器完成打卡记录。
5.发明人发现，现有的定向运动辅助系统具有以下缺点：
6.1)成本高，这主要体现器材成本、人力成本、时间成本和训练成本上，对于器材成本来说，在现有的场地布置过程中设备多，费用高，现有设备包括起点、终点、主站、对时器和清零等设备，还包括多个电子点签器、多个指卡以及热敏打印机，整套设备昂贵；对于人力成本来说，由于点签器价格高，即便上锁，由于绳索常被剪断，也易丢失，为防丢失，需专人看守，人力成本高；对于时间成本来说，除田径场百米定向外，短距离、长距离运动因场地大导致专业地图绘画费时，由于点签器的放置和回收流程复杂、场地大，导致准备时间过久；对于训练成本来说，在训练时也需防止器材被盗，此外由于器材成本高、人力成本高、时间成本高，这些原因也导致训练成本也高；
7.2)专业性强，例如：参加此项运动需要使用专业的地图，地图制作复杂、专业性强，难于推广；又例如：场地设置复杂，专业技术性要求较强，难于推广，应用不方便，正式比赛或训练中常设12
‑
20个中间任务点，每个点有一个电子点签器，到点打卡，运动者需要从a点到b点，b点有设备(电子或手动)；对点签器放置和回收人员的识图能力要求高，易出错，影响运动的开展；
8.3)门槛高，由于成本高、专业性强，再加上定向运动的开展环境多变，可在田径场、校园、公园、城市、公路、山地等环境开展，无法管控风险，因此参加定向运动的门槛也高；
9.4)不便利，例如：运动者在进行定向运动时需要手持指北针和地图，运动不便；又如：设备数量多，设备放置和使用不便利；
10.5)不直观，在比赛、训练进行以及结束后无法直观呈现出比赛的路线和选手的轨迹，无法实时对选手成绩进行统计。


技术实现要素：

11.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种定向运动辅助系统及方法，取消了点签器和指卡，采用现有的集成装置进行自定位打卡，能够以低成本、便捷式、安全性、直观化、高效性的方式解决现有定向运动辅助系统成本高、专业性强、门槛高、不直观、不便利的问题。
12.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
13.第一方面，本发明的技术方案提供了一种定向运动辅助系统，包括服务器以及带有显示器的终端，终端安装有通信单元和记录移动地理位置坐标的导航模块，终端与服务器通信连接，导航模块的移动地理位置坐标、时间以及导航模块的标识符能够通过通信单元发送至服务器；服务器设有用于标示地理位置的路标模块，每个路标模块具有唯一的地理位置信息，服务器存储有与每个路标模块标示的地理位置信息对应的标识符信息，路标模块用于激发服务器记录导航模块的移动地理位置坐标；终端和/或服务器安装有健康监测单元、安全预警单元以及警示器。
14.第二方面，本发明的技术方案还提供了一种定向运动辅助方法，使用如第一方面所述的定向运动辅助系统，运动者佩戴所述终端，当运动者接近所述路标模块标示的地理位置信息时，所述服务器记录所述导航模块的移动地理位置坐标，并将移动地理位置坐标标记到存储于服务器的电子地图中，同时将导航模块的标识符对应到接收端列表的成员信息，将成员信息对应移动地理位置与路标模块的地理位置。
15.与现有的接触式打卡相比，本发明采用现有的集成装置进行自定位打卡，本发明实现打卡的原理为：
16.导航模块持续地与服务器保持通信以实时上传导航模块的地理位置信息，服务器会基于当前导航模块的位置定位佩戴导航模块的人员的坐标(lon，lat)；
17.随后，基于导航模块提供的坐标点，服务器只需要判断点是否在由路标模块指定的区域中即可，如果在则打卡成功，否则打卡无效。
18.对于上述的“几何区域”，本发明中是根据中心位置确定出一个圆的范围，在服务器端只需要根据中心位置，构建一个圆的方程，判断佩戴导航模块的人员的坐标(lon，lat)与圆心点的距离即可。
19.(x
‑
lon)2+(y
‑
lat)2≤r2；
20.式中x为圆心的x坐标，y为圆心的y坐标，r为圆的半径。
21.上述本发明的技术方案的有益效果如下：
22.1)与现有的定向运动辅助系统的原理相比，本发明取消了点签器和指卡，运动者佩戴的各种模块和单元可以集成在一起，或者直接采用现有的集成装置(集成有所需模块)，可以减少需要布置的物品，降低定向运动成本，同时为运动者和使用者提供便利。
23.2)本发明提供的辅助系统和方法中，终端与服务器通信连接，通过导航模块提供的实时地理位置坐标信息进行打卡，方便快捷，能够低成本确认打卡结果，同时定位信息的实时通讯特性也便于防盗，进而降低训练成本。
24.3)本发明提供的辅助系统中，终端安装有通信单元和导航模块，终端还通信连接存储器，存储器内存储有定向运动电子地图，终端的显示器被配置为显示定向运动电子地图，通过显示器可以为运动者提供定向运动使用的地图，避免运动者手动绘图，降低了专业
性；运动者可以在定向运动过程中直接使用上述的电子地图，电子地图上标记有危险区域，结合导航模块和/或服务器的安全预警单元，便于在电子地图上进行地理环境风险提示，并可以通过警示器提醒运动者。
25.4)本发明提供的辅助系统和方法中，终端和/或服务器安装有健康监测单元以及警示器，能够通过健康监测单元对运动者的身体健康情况进行检测，通过警示器对运动者的自身健康风险进行提示，也便于主办方获取运动者的健康状态，进而降低定向运动风险和门槛。
26.5)本发明提供的辅助方法中，服务器通过所述导航模块提供的信息对运动者的具体情况进行评价，电子地图和导航模块的配合可以直观呈现出运动者的定向运动路线和轨迹，实时对选手成绩进行统计，有助于提高训练水平。
附图说明
27.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
28.图1是本发明根据一个或多个实施方式的系统构成框图。
具体实施方式
29.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
30.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
31.为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.术语解释部分：本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
33.正如背景技术所介绍的，针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种定向运动辅助系统及方法，取消了点签器和指卡，采用现有的集成装置进行自定位打卡，能够以低成本、便捷式、安全性、直观化、高效性的方式解决现有定向运动辅助系统成本高、专业性强、门槛高、不直观、不便利的问题。
34.实施例1
35.本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，本实施例公开了一种定向运动辅助
系统，包括服务器以及带有显示器的终端，终端安装有通信单元和记录移动地理位置坐标的导航模块，终端与服务器通信连接，导航模块的移动地理位置坐标、时间以及导航模块的标识符能够通过通信单元发送至服务器；服务器设有用于标示地理位置的路标模块，每个路标模块具有唯一的地理位置信息，服务器存储有与每个路标模块标示的地理位置信息对应的标识符信息，路标模块用于激发服务器记录导航模块的移动地理位置坐标；终端和/或服务器安装有健康监测单元、安全预警单元以及警示器。
36.导航模块能够根据所述终端所在的位置产生移动地理位置坐标。
37.所述终端还通信连接存储器，存储器内存储有定向运动电子地图，终端的显示器被配置为显示存储器内存储的定向运动电子地图。
38.上述的警示器为扬声器和/或电极和/或提示灯。
39.在本实施例中，采用可穿戴设备实现带有显示器的终端、导航模块和警示器的功能，例如，使用智能手表，智能手表具有显示屏、gps定位模块以及震动马达，则智能手表的显示屏对应本实施例中终端的显示器，gps定位模块对应本实施例中的导航模块，震动马达对应本实施例中警示器。更进一步的，本实施例中的带有显示器的终端可以对应智能手表这一装置本身。
40.可以理解的是，智能手表通常还包括连接显示屏、gps定位模块以及震动马达的处理器。
41.以智能手表为例进一步说明本实施例，导航模块在移动的过程中能够实时向服务器发送其地理位置信息，也即：gps定位模块可以通过智能手表的通信模块与服务器连接；其中，每个gps定位模块具有唯一的标识符，现有技术中，每个gps定位模块均可以写入id作为唯一的标识符。
42.服务器存储有与每个gps定位模块对应的标识符信息，以便于识别每个运动者，可以在服务器内布置数据库，数据库内每个gps定位模块的id均映射一个编号，编号分配给具体的运动者，例如：运动者a分配到编号01，01对应id1。
43.作为带有显示器的终端的智能手表安装gps定位模块，gps定位模块能够根据智能手表所在的位置产生移动地理位置坐标，gps定位模块的移动地理位置坐标和时间能够通过通信单元发送至服务器。
44.智能手表还通信连接存储器，可以理解的是，此处的存储器为智能手表的rom或者连接智能手表的外置存储器，存储器内存储有定向运动电子地图，显示器能够显示定向运动电子地图。还可以理解的是，智能手表还可以安装指南针软件或插件，并将定向运动电子地图与指南针插件同时显示。
45.本实施例中警示器为震动马达，其可以通过刺激皮肤的方法提供警示功能；在其他实施例中，警示器还可以为扬声器和/或电极和/或提示灯等多种形式，不局限于本实施例中所列举的形式。
46.服务器还存储有多个对应于信号感应单元的固定地理位置坐标，固定地理位置坐标与导航模块产生的移动地理位置坐标一致或处于误差允许范围内时，路标模块激发服务器记录导航模块的移动地理位置坐标。
47.可以理解的是，路标模块是一个硬件模块或软件模块，用于指定固定且唯一的地理位置信息。
48.本实施例中此处需要说明的是，误差允许范围是以单个固定地理位置坐标为圆心，以一定的距离(例如3m)为半径划定的圆圈范围；可以理解的是，在其他实施例中，误差允许范围还具有其他数值，在此不再赘述。
49.导航模块持续地与服务器保持通信以实时上传导航模块的地理位置信息，服务器会基于当前导航模块的位置定位佩戴导航模块的人员坐标(lon，lat)；
50.随后，基于导航模块提供的坐标点，服务器只需要判断点是否在由路标模块指定的区域中即可，如果在则打卡成功，否则打卡无效。
51.对于上述的“几何区域”，本实施例中是根据中心位置确定出一个圆的范围，在服务器端只需要根据中心位置，构建一个圆的方程，判断佩戴导航模块的人员坐标(lon，lat)与圆心点的距离即可。
52.(x
‑
lon)2+(y
‑
lat)2≤r2；
53.式中x为圆心的x坐标，y为圆心的y坐标，r为圆的半径。
54.服务器包含打卡请求产生单元，打卡请求产生单元用以产生接收端列表。接收端列表包括一组参加定向运动的成员信息，标识符信息对应每个成员信息。
55.可以理解的是，打卡请求产生单元可以是服务器内的软件或模块，接收端列表可以是可供服务器调取的数据库，数据库内存储运动者的编号，每个gps定位模块的id均映射一个编号，编号分配给具体的运动者，例如：运动者a分配到编号01,01对应id1。
56.服务器设有计时器，服务器中的计时器具备对时功能，当导航模块向服务器发送的移动地理位置信息在设定时间内发生变化时，服务器的计时器开始为导航模块对应的路标模块计时。
57.在又一实施例中，智能手表还可以替换为智能眼镜。
58.在又一实施例中，智能手表还可以替换为智能手环。
59.在又一实施例中，智能手表还可以替换为智能手机。
60.可以理解的是，智能手表、智能眼镜、智能手环和智能手机均为集成有所需模块的装置，集成有所需模块的装置不局限于本实施例中所列举的形式。
61.实施例2
62.本发明的一种典型的实施方式中，还提供了一种定向运动辅助方法，使用如实施例1所述的定向运动辅助系统，运动者佩戴终端，当运动者接近路标模块标示的地理位置信息时，服务器记录导航模块的移动地理位置坐标；并将移动地理位置坐标标记到存储于服务器的电子地图中，同时将导航模块的标识符对应到接收端列表的成员信息，将成员信息对应移动地理位置与路标模块的地理位置，从而服务器中判断、验证运动者的打卡情况。
63.在定向运动中，在一定的区域内，每隔一段距离设有“路标”(即上述的路标模块标示的地理位置)，本实施例中采用实施例1中作为导航模块的智能手表进行自定位打卡。
64.以实施例1中的智能手表为例，运动者佩戴智能手表，当运动者在途中接近路标模块标示的地理位置信息时，服务器记录智能手表的移动地理位置坐标；并将移动地理位置坐标标记到存储于服务器的电子地图中，同时将gps定位模块的id对应到接收端列表的成员信息，将成员信息对应移动地理位置，从服务器端就可以查看运动者的标记点打卡情况以及准确的地理位置坐标，进而判断运动者的打卡情况。
65.可以理解的是，本实施例中路标模块实际上为存储于服务器中的一组位于定向运
动区域的地理位置信息，由于导航模块具有实时检测当前地理位置信息的能力，因此当导航模块检测到的地理位置信息与路标模块标示的地理位置信息重合或者接近时，服务器被激发，服务器记录当前导航模块的移动地理位置坐标。
66.在定向运动开始前，当导航模块向服务器发送的移动地理位置信息在设定时间内发生变化时，服务器的计时器开始为对应的导航模块计时，同时将导航模块的标识符对应到接收端列表的成员信息。也即：运动者开始跑步，服务器根据运动轨迹自动开始计时。
67.存储于服务器的电子地图标记有危险区域，危险区域包括悬崖，水域，难以穿越的灌木丛、针叶林等能够对使用者造成伤害的地理环境或者动植物分布区，当导航模块向服务器发送的移动地理位置信息位于危险区域时，亦或位于曾经发生过运动意外或安全事故的警示区时，服务器发出报警信号，通过警示器对运动者发出提醒信号，降低运动损伤和运动意外的风险。
68.可以理解的是，标记有危险区域的电子地图可以命名为安全预警单元。
69.在又一实施例中，实施例1中的导航模块中也可以存储标记有危险区域的电子地图，导航模块位于危险区域时自动激发警示器。
70.在又一实施例中，服务器中、导航模块中均存储标记有危险区域的电子地图。
71.此外，系统设有自动纠错功能，可自主选择开启。如关闭，完成路线后自动反馈；如开启，每到一处路标模块标示的地理位置信息都会提示对或错。更加具体的，在使用自动纠错功能时，根据具体运动情况的需要选择是否需要开启，例如：在进行趣味活动，可根据不同的目的或环境或相应设计选择是否需要开启自动纠错功能；又如：在以不同目的进行训练的过程中，根据不同目选择是否需要开启自动纠错功能。
72.实施例3
73.本发明的一种典型的实施方式中，还提供了一种定向运动辅助方法，使用如实施例1所述的定向运动辅助系统，在实施例2的基础上，增加了运动者和使用者自身健康风险提示功能，使用实施例1中的智能手表的心率监测功能和/或血氧监测功能，可以监测使用者心率，检测到过高过低心率就会及时提醒使用者应检测自身身体状态；如长期心率未改变则判断使用者摔倒，并及时根据使用者身体情况进行紧急呼救；还可以监测血氧浓度，过高过低血氧浓度时就会及时提醒使用者应检测自身身体状态。
74.在外部条件适宜的情况下，本实施例可以运用到定向越野、马拉松、高海拔登山、城市长跑、公路长跑等长距离体育运动中。
75.可以理解的是，智能手表中实现心率监测功能和/或血氧监测功能的单元可以命名为健康监测单元，均为本领域常用技术，在此不再赘述其具体结构。
76.实施例4
77.本发明的一种典型的实施方式中，还提供了一种定向运动辅助方法，使用如实施例1所述的定向运动辅助系统，在实施例2的基础上，增加评价功能，使用实施例1中的智能手表的处理器，以及实施例1中的服务器，对运动者的具体情况进行评价，包括以下内容：
78.1)身体状态评价，在使用前以及使用过程中对使用者身体进行检测，并适时对使用者提出建议；
79.2)线路评价，自动比对使用者经过的路标模块地理位置信息是否正确；
80.3)定向运动结束后自动规划合理路径，并根据使用者行进的路线，对使用者提出
改进建议；
81.4)将运动者成绩自行对比，并简单进行数据分析。
82.对于1)方面的内容，请参考实施例3，对实施例3中检测得到的信息与标准值进行对比，或者选手互相之间进行对比，当服务器端发现运动者的身体状态不适合运动时，主办方可以强制运动者退出运动。
83.对于2)方面的内容，服务器中记录的每个运动者的gps定位模块的打卡结果与路标模块标示的地理位置信息进行对比，找出或核对运动者线路的错误路段。
84.对于3)方面的内容，通过服务器中记录的每个运动者的gps定位模块实时发送的位置形成运动者的实际路线，并将实际路线与合理路径进行对比，得出实际路线与合理路径之间的重合率，并将每个运动者的实际路线与合理路径之间的重合率进行排序。
85.对于4)方面的内容，可以对所有运动者的最终用时进行排序，也可以对比运动者的分段用时；数据分析包括途中经过点的分析、与对手的对比分析等功能。
86.实施例5
87.本发明的一种典型的实施方式中，还提供了一种定向运动辅助方法，使用如实施例1所述的定向运动辅助系统，在实施例2的基础上，增加模式选择功能，共设有竞赛模式、训练模式和休闲模式三种，具体如下：
88.1)竞赛模式
89.①
直线距离三公里的短距离定向赛中，将gps定位模块的精确度设定为0.5米；
90.②
直线距离三公里以上的中长距离定向赛中，将gps定位模块的精确度设定为1米；
91.③
多人接力的定向接力赛中，将gps定位模块的精确度设定为0.5米，传递接力棒的两人同时在指定区域内才开始计时。
92.此处的精确度是以中心点为半径的圆界定的，可以理解的是，在其他实施例中，精确度还具有其他数值，以适应不同的使用需求，在此不再赘述。
93.2)训练模式：
94.通过检测不同使用者运动水平给出不同的训练方式；
95.①
基础线路训练方式：选用开阔地作为训练场地，在训练场设定多个路标模块标示的地理位置坐标，使用者根据设定的路标模块按照设定的次序定向运动；
96.②
高水平线路训练方式：训练者自动规划场地，服务器实时结合使用者路线及身体状况，自动提供使用者最优路线规划。
97.3)休闲模式：
98.①
定向运动结合越野徒步：前期规划好路线输入到设备内，设备自行根据路线，选择线路上的标志性地点，使用者每到达一个地点，系统自动通知，使越野者时刻感受到自己前行距离与自身位置，便于使用者能够有征服一个个目标的成就感；
99.②
定向运动结合景区旅行：将景点信息输入其中，自动为使用者规划景区浏览路线，在使用者到达景点后介绍景点信息。
100.休闲模式不局限于定向运动，其他陆地项目、水上项目、空中项目均可。
101.实施例6
102.本发明的一种典型的实施方式中，还提供了一种定向运动辅助方法，使用如实施
例1所述的定向运动辅助系统，在实施例2的基础上，增加地理环境风险提示功能，当使用者处于不同的地理环境时，智能手表使用扬声器或耳机发出不同的语音信息对使用者进行提醒，具体如下：
103.1)山地地形中，语音信息包括但不限于安全提示、海拔高度提示以及此处是否有过户外安全事件发生，语音信息能够使使用者尽量远离危险；
104.2)公园地形中，语音信息包括但不限于人群密度、是否存在危险植物以及无法穿越禁区；
105.3)景区地形中，语音信息包括但不限于介绍景观，将景区介绍置于其中，当使用者以游客身份到达景区时，系统可实时定位，帮助使用者介绍景点。
106.可以理解的是，细分地形提示的使用地点还可以是城市、公路等。
107.实施例7
108.本发明的一种典型的实施方式中，还提供了一种定向运动辅助方法，使用如实施例1所述的定向运动辅助系统，在实施例2和实施例5的基础上，增加了自动转换模式的功能，具体如下：
109.设备根据使用者所处位置，为使用者推荐相应模式，例如：使用者所处地区正在进行定向运动比赛，则设备就会提醒使用者是否开启竞赛模式；又如：使用者所处地区在景区中，则设备就会提醒使用者是否开启休闲模式；以此类推，在此不再赘述。
110.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。