一种运动大数据采集的方法及其蓝牙传感器与流程

本发明涉及运动大数据采集领域，尤其涉及一种运动大数据采集的方法，还涉及一种运动大数据采集的蓝牙传感器。

背景技术：

随着国民生活水平的提高，人们越来越重视运动，但是由于工作学习等因素的限制，所以越来越多人将视线放在了室内运动健身上面。室内运动不同于户外运动，室内运动所运用的运动器械存在着枯燥、无趣的等影响锻炼兴趣的问题。从而如何让人在室内运动中也能领略到“足不出户便可看到世界风景”的新型运动模式成为行业研发的重点。然而，目前现有的技术并不能满足将室内的实时运动数据与终端设备进行联系，从而达到让用户在终端设备上就能清晰、全面了解到自身运动数据，同时看遍全球风景、进行畅快的游戏、随时随地与健身好友交流和分享的需求。

技术实现要素：

本发明的目的一是，提供一种运动大数据采集的方法，可以有效将运动大数据采集并上传到终端设备，提高使用者的运动兴趣。

本发明的目的二是，提供一种实现该方法的蓝牙传感器。

为实现目的一，提供了一种运动大数据采集的方法，其特征在于：该方法涉及到终端设备和与终端设备信号连接并用于对运动大数据采集的蓝牙传感器，所述蓝牙传感器设置有用于通信连接和任务执行的蓝牙连接管理模块；

该方法还有如下处理步骤：

步骤1：将蓝牙传感器安装于需要运用的器械上，蓝牙连接管理模块通过任务调度和蓝牙协议对连接的终端设备自动识别并且实时检测其是否在预设范围，若是，则使蓝牙传感器进行连接，若否，则使蓝牙传感器结束工作；

步骤2：在运用该器械进行运动时，蓝牙传感器对现场实时数据进行采集并且将采集的信号通过蓝牙连接管理模块进行传输处理，蓝牙连接管理模块通过任务调度和蓝牙协议将实时数据进行处理后发送到终端设备；

步骤3：在运动结束或更换运动器械时，通过终端设备给蓝牙传感器发送断开信号，蓝牙连接管理模块控制蓝牙传感器结束工作，若蓝牙传感器没有接收到断开信号则继续步骤2的工作。

优选地，所述终端设备实时对接收的数据进行显示使得锻炼的人能够实时了解自己的运动数据从而控制运动节奏，或将接收到的实时数据与应用程序或游戏相结合，从而高锻炼的人通过实时数据控制户外场景的移动速度或游戏的运行以提运动兴趣和运动量。

优选地，所述蓝牙连接管理模块通过任务调度和蓝牙协议进行管理，所述任务调度用于对蓝牙传感器的各任务的创建、执行和通信的进行实施管理；所述蓝牙协议为执行蓝牙无线通信的底层协议以用于完成蓝牙无线通信，其中，所述蓝牙协议还包括串口仿真协议和适配协议；所述蓝牙连接管理模块发送的数据经蓝牙协议控制传输。

优选地，在步骤2中，所述蓝牙传感器将实时采集的数据依次通过应用程序框架、应用程序接口和用户应用接口后与终端设备进行通信连接，从而构成用户控制和使用的主体，所述应用程序框架用于对蓝牙无线通信的匹配操作和连接的进行、用户交互进行管理，并且对状态指示和现场实时采集数据进行操作和存储；工作时，所述应用程序框架通过任务调度完成数据信息的相互传递，并且应用程序框架基于蓝牙连接管理模块为用户层提供服务。

优选地，所述蓝牙传感器还能够通过串行设备接口、可编程输入/输出接口和通用异步收发接口与终端设备进行通信连接，从而使得蓝牙传感器还能够与终端设备进行有线连接。

为实现目的二，提供了一种运动大数据采集的蓝牙传感器，该蓝牙传感器与终端设备信号连接，其特征在于：还包括：

蓝牙连接管理模块：该通过任务调度和蓝牙协议进行管理的蓝牙连接管理模块用于将接收到的实时采集数据处理后发送到终端设备；

传感器模块：该传感器模块用于对现场的实时数据进行采集并且发送给蓝牙连接管理模块；

信号接口模块：该信号接口模块用于使蓝牙连接管理模块和传感器模块进行信号连接；

电源模块：该电源模块用于给蓝牙连接管理模块和信号接口模块进行供电；

所述蓝牙连接管理模块与终端设备信号连接，所述传感器模块通过信号接口模块与蓝牙连接管理模块信号连接，所述电源模块与蓝牙连接管理模块和信号接口模块连接并对蓝牙连接管理模块和信号接口模块分别进行供电。

优选地，所述蓝牙连接管理模块包括微控制器、与微控制器信号连接的闪存和存储模块、用于进行蓝牙传感器的无线发射的基带单元和射频单元，所述微控制器依次通过基带单元、射频单元和天线与终端设备进行无线信号连接，所述微控制器用于执行蓝牙通信协议和传感器控制程序的内部集成电路通过总线系统总线接口与信号接口模块连接。

优选地，所述射频单元包括由基带单元的第一接发端口连接起依次串联的第二五一电容、第二五二电容、第二五二电感和与天线信号连接的第二五三电感、由基带单元的第二接发端口连接起依次串联的第二六一电容和第二六一电感，所述第二六一电感与第二六一电容连接的相对另一端与第二五二电容和第二五二电感的连接点相连，所述第二五一电容和第二五二电容的连接点通过一第二五一电感与地线连接，所述第二六一电容和第二六一电感的连接点通过一第二六二电容与地线连接，所述第二五二电感和第二五三电感的连接点通过一第二五三电容与地线连接，

其中，所述第二五一电容和第二六一电容为18pf，所述第二五二电容、第二五三电容和第二六二电容为1pf,所述第二五一电感和第二六一电感为2nh,所述第二五二电感为1nh，所述第二五三电感为3nh。

优选地，所述信号接口模块包括串行设备接口、可编程输入/输出接口、通用异步收发接口和内部集成电路总线接口，所述将传感器模块通过与内部集成电路总线接口连接将对现场实时采集的数据发送到微控制器的内部集成电路。

优选地，所述传感器模块为三轴加速度感应器，所述三轴加速度感应器中芯片的电源端端设置有第二电容和第三电容，所述三轴加速度感应器中芯片的片选端口的第三电阻采用i2c接口形式进行安装，其中第三电阻为10kω。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明通过蓝牙传感器对现场实时数据进行采集并且发送到终端设备，可以有效将运动大数据采集并上传到终端设备，提高使用者的运动兴趣。本发明通过将各部分进行集成，能够有效提高应用性，使得本发明可应用于多样运动器械，如动感单车、磁控车、健身车、跑步机、划船机等利用重力感应的设备。本发明安装及使用便捷，同时体积小、耗电量低、易于功能扩展使得应用范围非常广泛。本发明具有低功耗性，实现骑行状态平功耗低于0.50ma通过设置的电源模块能够有效提高连续使用的时间。本发明中通过设置信号接口模块允许用户借助终端设备对接口进行参数设置，即可自定义接口功能，从而使得本发明具开放性。

附图说明

图1为本发明流程框图；

图2为本发明中蓝牙传感器的结构框图；

图3为本发明中蓝牙传感器进一步深化结构框图；

图4为本发明中蓝牙连接管理模块的电路结构示意图；

图5为本发明中传感器模块的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的描述，但不构成对本发明的任何限制，任何在本发明权利要求范围所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求范围内。

如图1-图2所示，本发明提供了一种运动大数据采集的方法，该方法涉及到终端设备1和与终端设备1信号连接并用于对运动大数据采集的蓝牙传感器，蓝牙传感器设置有用于通信连接和任务执行的蓝牙连接管理模块2；

该方法还有如下处理步骤：

步骤1：将蓝牙传感器安装于需要运用的器械上，蓝牙连接管理模块2通过任务调度和蓝牙协议对连接的终端设备1自动识别并且实时检测其是否在预设范围，若是，则使蓝牙传感器进行连接，若否，则使蓝牙传感器结束工作；

步骤2：在运用该器械进行运动时，蓝牙传感器对现场实时数据进行采集并且将采集的信号通过蓝牙连接管理模块2进行传输处理，蓝牙连接管理模块2通过任务调度和蓝牙协议将实时数据进行处理后发送到终端设备1；

终端设备1实时对接收的数据进行显示使得锻炼的人能够实时了解自己的运动数据从而控制运动节奏，或将接收到的实时数据与应用程序或游戏相结合，从而高锻炼的人通过实时数据控制户外场景的移动速度或游戏的运行以提运动兴趣和运动量。

步骤3：在运动结束或更换运动器械时，通过终端设备1给蓝牙传感器发送断开信号，蓝牙连接管理模块2控制蓝牙传感器结束工作，若蓝牙传感器没有接收到断开信号则继续步骤2的工作。

在本实施例中，终端设备1不仅限于移动终端，如手机、pad，或两者皆兼容ios和安卓应用系统的设备，也可以是tv/led端设备。本发明可应用于多样运动器械，如动感单车、磁控车、健身车、跑步机、划船机等利用重力感应的设备。蓝牙传感器采用了蓝牙4.0模块。

蓝牙连接管理模块2通过任务调度和蓝牙协议进行管理，任务调度用于对蓝牙传感器的各任务的创建、执行和通信的进行实施管理；蓝牙协议为执行蓝牙无线通信的底层协议以用于完成蓝牙无线通信，已完成蓝牙无线通信的基本功能和规范，其中，蓝牙协议还包括串口仿真协议和适配协议；蓝牙连接管理模块2发送的数据经蓝牙协议控制传输，蓝牙协议控制数据直至传输到基带单元24和射频单元25进行蓝牙发送。

在本实施例中，蓝牙连接管理模块2用于对蓝牙传感器的现场实时数据采集进行管理，以及用于管理与终端设备1的通信连接。蓝牙连接管理模块2控制着数据信息在应用程序框架、应用程序接口和用户应用接口上的传输。蓝牙无线通信的基本功能和规范为一般蓝牙通用的基本功能和规范。

在本实施例中，工作时，蓝牙连接管理模块2的发送的数据经蓝牙协议控制传输，蓝牙协议控制数据依次向底层传递，直至传输到基带单元24再到射频单元25进行蓝牙发送。同时在接收到来自，终端设备1的数据信息时，蓝牙协议控制数据依次通过射频单元25和基带单元24向蓝牙连接管理模块2传输，从而实现通过终端设备1对蓝牙传感器的控制。

在本实施例中，蓝牙协议用于蓝牙传感器与终端设备1间的通信。任务调度用于蓝牙传感器的实时数据采集、蓝牙传感器内部数据传输以及蓝牙传感器与终端设备1间的数据收发进行管理。蓝牙协议和任务调度为蓝牙传感器的管理程序部分。

在步骤2中，蓝牙传感器将实时采集的数据依次通过应用程序框架、应用程序接口和用户应用接口后与终端设备1进行通信连接，从而构成用户控制和使用的主体，应用程序框架用于对蓝牙无线通信的匹配操作和连接的进行、用户交互进行管理，并且对状态指示和现场实时采集数据进行操作和存储；工作时，应用程序框架通过任务调度完成数据信息的相互传递，并且应用程序框架基于蓝牙连接管理模块2为用户层提供服务，以完成蓝牙传感器的基本功能和规范。

蓝牙传感器还能够通过串行设备接口41、可编程输入/输出接口42和通用异步收发接口43与终端设备1进行通信连接，从而使得蓝牙传感器还能够与终端设备1进行有线连接。

在本实施例中，应用程序框架为蓝牙传感器的管理程序的框架，应用程序框架通过任务调度，分别处理来自上层和下层的数据消息，并且实现数据在下层和上层之间的传递。下层是应用程序框架、应用程序接口和用户应用接口以及终端设备1，构成了用户控制程序和使用的主体，用户控制程序依功能按序进行划分，每部分执行特定的功能，层次间依程序控制进行信息传递和存储。这种结构和流程保证了系统的模块化设计，便于系统的扩充、调试及升级。

在本实施例中，锻炼的人在使用过程中，实时的锻炼数据传输到终端设备1后，终端设备1通过安装的应用程序或游戏对数据进行处理和应用，从而控制自身的运行，如游戏手柄，键盘和鼠标对应用程序或游戏的控制。

如图2-图3所示，本发明还提供了一种运动大数据采集的蓝牙传感器，该蓝牙传感器与终端设备1信号连接，其特征在于：还包括：

蓝牙连接管理模块2：该通过任务调度和蓝牙协议进行管理的蓝牙连接管理模块2用于将接收到的实时采集数据处理后发送到终端设备1；

传感器模块3：该传感器模块3用于对现场的实时数据进行采集并且发送给蓝牙连接管理模块2；

信号接口模块4：该信号接口模块4用于使蓝牙连接管理模块2和传感器模块3进行信号连接；

电源模块5：该电源模块5用于给蓝牙连接管理模块2和信号接口模块3进行供电；

蓝牙连接管理模块2与终端设备1信号连接，传感器模块3通过信号接口模块4与蓝牙连接管理模块2信号连接，电源模块5与蓝牙连接管理模块2和信号接口模块4连接并对蓝牙连接管理模块2和信号接口模块4分别进行供电。

在本实施例中，终端设备1用于接收蓝牙连接管理模块2传输的数据并且向所述蓝牙连接管理模块2发送设置指令。

蓝牙连接管理模块2包括微控制器21、与微控制器21信号连接的闪存22和存储模块23、用于进行蓝牙传感器的无线发射的基带单元24和射频单元25，微控制器21依次通过基带单元24、射频单元25和天线与终端设备1进行无线信号连接，微控制器21用于执行蓝牙通信协议和传感器控制程序的内部集成电路通过总线系统总线接口211与信号接口模块4连接。信号接口模块4包括串行设备接口41、可编程输入/输出接口42、通用异步收发接口43和内部集成电路总线接口44，将传感器模块3通过与内部集成电路总线接口44连接将对现场实时采集的数据发送到微控制器21的内部集成电路。传感器模块3为三轴加速度感应器，三轴加速度感应器中芯片的电源端vdd端设置有第二电容c2和第三电容c3，三轴加速度感应器中芯片的片选端口cs的第三电阻r3采用i2c接口形式进行安装，其中第三电阻r3为10kω。第二电容c2和第三电容c3靠近芯片电源端vdd安装，从而使供电更稳定。

在本实施例中，传感器模块3为kxtj2-1009三轴加速度感应器，微控制器21为nordicnrf51蓝牙低能耗soc芯片，其包括ibeacon模块，在ibeacon模块启动时，传感器模块3同时启动，传感器模块3持续地感测及收集数据，并把收集到的数据传送到微控制器21；再经由预设的ibeacon模式，把传感器模块3收集到的数据包含在ibeacon数据包中然后发送到终端设备1。

在本实施例中，所选的cc2541f256蓝牙芯片将微控制器21、闪存22和存储模块23和基带单元24封装成一个整体，基带单元24通过第一接发端口rf_p和第二接发端口rf_n与射频单元25连接，从而使得本蓝牙传感器体积更小，轻便。

如图4-图5所示，射频单元25包括由基带单元24的第一接发端口rf_p连接起依次串联的第二五一电容c251、第二五二电容c252、第二五二电感l252和与天线信号连接的第二五三电感l253、由基带单元24的第二接发端口rf_n连接起依次串联的第二六一电容c261和第二六一电感l261，第二六一电感l261与第二六一电容c261连接的相对另一端与第二五二电容c252和第二五二电感l252的连接点相连，第二五一电容c251和第二五二电容c252的连接点通过一第二五一电感l251与地线连接，第二六一电容c261和第二六一电感l261的连接点通过一第二六二电容c262与地线连接，第二五二电感l252和第二五三电感l253的连接点通过一第二五三电容c253与地线连接，其中，第二五一电容c251和第二六一电容c261为18pf，第二五二电容c252、第二五三电容c253和第二六二电容c262为1pf,第二五一电感l251和第二六一电感l261为2nh,第二五二电感l252为1nh，第二五三电感l253为3nh。

本实施例工作流程：将蓝牙传感器安装于需要运用的器械上，蓝牙传感器的蓝牙连接管理模块2对连接的终端设备1自动识别并且实时检测其是否在预设范围，若是，蓝牙连接管理模块2则进行连接，若否，蓝牙连接管理模块2则结束工作；在运用该器械进行运动时，蓝牙传感器模块3对现场实时数据进行采集，并把收集到的数据传送到微控制器21，微控制器21依次通过依次通过基带单元24、射频单元24和天线与终端设备1进行信息交换，锻炼的人通过终端设备实时了解自己的运动数据从而控制运动节奏，并且能够通过终端设备将实时数据与户外场景或相关游戏相结合提高运动兴趣和运动量；当蓝牙连接管理模块2检测接收到来自终端设备1的断开信号则断开连接，结束工作，否则蓝牙传感器继续与终端设备1进行信息交换。

通过本发明可以有效将运动大数据采集并上传到终端设备，提高使用者的运动兴趣，能够有效提高应用性，使得本发明可应用于多样运动器械，如动感单车、磁控车、健身车、跑步机、划船机等利用重力感应的设备。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。