专利名称：一种无线运动测量装置和运动鞋的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于随时监测运动状态的运动测量装置及容纳该运动测量装置的鞋，具体涉及一种无线运动测量装置和运动鞋。
背景技术：
运动作为人类行为的一个重要部分，与人体各种健康和疾病的状况有很大关系，为了保持身体的健康状态，因此需要在日常生活中进行各种保健性的运动。在运动过程中，能量以热量和做功的形式消耗出去，而不同的人、不同的运动量，能量消耗的程度不同。随时监测运动状况以及能量消耗状况在病理和生理上都具有重要意义，在临床医学中，对有些疾病(如甲亢)就需要时刻监测病人的能量消耗状况；在体育训练中，为了精确掌握运动员的训练效果，也需要时刻测定运动量；另外，在普通人保健性的运动中，对运动状况的随时监测可以提供日常运动参数，并相应地建立更高、更实际的运动目标，以达到血压降低、体重下降的目的。现有的运动测量装置大多通过确定步数和距离等运动状态参数，来间接计算能量消耗，如计步器。为了能让人随时随地观测监测数据，这种计步器通常佩戴在体外，如皮带或纽扣上，然而这种佩戴在体外的计步器不是对人体运动状况进行直接测量，而是通过人体臀部摆动带动计步器中的传感部件进行间接的计步。由于这种间接的计步是以臀部摆动为测量目标，因此经常记录“假步”或例如弯腰和倾斜的错误运动。为了解决这一问题，现有技术中将更为复杂的轴加速计和微处理器附连在鞋中，其中轴加速计是通过测量三维空间中三个轴向的加速度和角度率，加速度输入微处理器中进行积分计算，可以确定步数、步频和步幅长度，进而计算出运动的速度和位移。尽管这种类型的计步器比佩戴在体外的计步器结果更为直接，可在高频计步时获得更高的精确度，然而由于轴加速计是基于加速度确定步数，在低速运动过程中无法精确地检测出低速步伐。此外，轴加速计在使用一段时间后都需要进行校准，这为使用者带来了极大的不便。由于运动测量装置都是在运动状态中使用，如果装置中使用大量高精度的元器件，会降低大大运动装置的稳定性，在撞击和振动中造成元器件的损坏和失准。这在运动测量装置日益增加的精度、功能性要求，与装置的稳定性要求之间形成了难以调和的矛盾。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种将运动传感器与数据处理器分开设置，通过无线传输将传感器的数据传入计算模块中进行数据处理的无线运动测量装置，以及用于容纳上述运动传感器的运动鞋。本发明的技术方案如下一种无线运动测量装置，其特征在于它包括测量设备和移动通信设备，其中所述测量设备包括通过外壳封装在一起的运动传感器和蓝牙传输控制设备，所述移动通信设备包括蓝牙传输设备和计算模块；其中所述运动传感器用于采集人运动时产生的运动状态变化量，并由所述蓝牙传输控制设备定时对所述运动状态变化量进行采集；所述蓝牙传输控制设备对所述运动状态变化量进行处理和判断得到步数，并将包括所述步数的运动状态参数通过所述蓝牙传输设备输入所述计算模块中进行计算；所述计算模块输出运动指标，并通过所述蓝牙传输设备和蓝牙传输控制设备向所述运动传感器输出控制指令。所述运动传感器通过一滤波电路连接所述蓝牙传输控制设备。一电源为所述运动传感器和蓝牙传输控制设备供电；所述运动传感器、蓝牙传输控制设备和电源通过外壳封装。当所述电源为充电电池时，所述电源还连接一充电接口电路。所述蓝牙传输控制设备每隔时间t采集一次所述运动状态变化量，并判断所述运动状态变化量是否达到阀值；如果达到则记为有效状态值并对有效状态值进行计数；当连续所述有效状态值达到3次时，记录为I次步数，并对步数进行保存。 所述时间t为10ms。所述蓝牙传输控制设备与所述蓝牙传输设备之间的上层数据应用协议定义为Header|Command|Command Parameter Length|Command Parameter其中Header,,协议头I字节，取值固定为0x01 ；Command,协议命令I字节；Command Parameter Length,协议命令参数长度I字节，具体取值见各所述协议命令；Command Parameter,协议参数
字节，η等于协议命令参数。所述无线运动测量装置为设备端，所述移动通信设备为移动端，所述协议命令包括I)流程开始，所述设备端向所述移动端返回命令处理结果，返回参数包括处理命令和处理状态；其中所述处理状态包括成功、失败、未知命令和参数错误；2)所述移动端由所述设备端获取设备客户标识码；3)所述移动端由所述设备端获取设备支持的功能；其中所述功能包括所述运动传感器的动作监控和电池电源的开关监控的自由组合；4)所述移动端启动对所述运动传感器的动作监控，由所述蓝牙传输控制设备返回所述运动状态参数，所述设备端通过所述蓝牙传输设备根据所述步骤I)返回所述命令处理结果;5)所述移动端停止对所述运动传感器的动作监控，所述设备端根据所述步骤I)返回所述命令处理结果；6)所述设备端报告运所述动传感器的动作结果，所述动作结果包括当前所述运动传感器的动作、设置的所述运动传感器有效状态值；7)所述移动端开始电源报告，所述电源报告包括电池电量百分比，所述设备端根据所述步骤I)返回所述命令处理结果；8 )所述移动端停止所述电源报告，所述设备端根据所述步骤I)返回所述命令处理结果;9)所述设备端向所述移动端报告当前电源状态，包括当前电池电压、电池电量百分比和是否在充电；10)所述移动端设置所述运动传感器的参数，所述参数包括所述运动传感器的动作次数限制，用于防止误报；所述运动传感器的步数结果报告间隔，用于在无跑步时在指定间隔向所述移动端报告所述运动状态参数；所述设备端根据所述步骤I)返回所述命令处
理结果；11)所述移动端待机关闭，所述所述设备端根据所述步骤I)返回所述命令处理结
果O所述外壳为硬质壳体，所述硬质壳体的材料为聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或混合物，承受压力范围在O 200KG。一种使用上述无线运动测量装置的运动鞋，其特征在于所述无线运动测量装置包括测量设备和移动通信设备，其中所述测量设备设置在所述运动鞋的鞋底部件的中线上，所述鞋底部件的沿足尖方向的1/2 2/3处设置一中空槽，所述测量设备安装于所述中空槽内；所述中空槽与所述测量设备的外壳之间为紧配合负公差设置。 所述鞋底部件为EVA材料。本发明的技术效果如下本发明的一种无线运动测量装置，包括测量设备和移动通信设备，其中测量设备包括通过外壳封装在一起的运动传感器和蓝牙传输控制设备，移动通信设备包括蓝牙传输设备和计算模块。由于测量设备和移动通信设备分别设置，两者之间通过蓝牙无线通信的方式实现数据传输，因此方便使用者通过日常随身携带的手机等移动设备来接收测量设备发出的运动状态参数，并对测量设备进行有效控制。本发明的移动通信设备可设置在如运行ANDROID系统的智能手机中，利用手机原有的蓝牙通信设备以及标准蓝牙通信协议，实现移动通信设备与测量设备之间的通信。本发明的运动鞋将无线运动测量装置通过紧配合负公差的方式安装在鞋底部件受到地面反作用力最小的区域中，由于鞋底将无线运动测量装置紧密包裹，因而可以保护无线运动测量装置不受运动时的机械损伤，且不影响美感。
图1是本发明的运动测量装置结构示意2是本发明的内部设置运动测量装置的运动鞋的主视3是本发明的内部设置运动测量装置的运动鞋的剖视图
具体实施例方式下面结合附图对本发明进行说明。在以下描述中，描述一些具体细节为计算机领域的技术人员提供对本发明的整体理解。在实施例中，以示意图或者框图的形式表明实现具体功能的元件，以便突出技术重点，而不会在不必要的细节方面模糊本发明。比如，由于本领域普通技术人员的理解范围中涵盖了关于网络通信、电磁信号指令技术、用户接口或输入/输出技术等本领域中公开的、常识性的细节，因而在实施例中最大程度上省略了上述技术细节，而不认为这些细节是获得本发明完整技术方案所必须的特征。本发明的实施例中以“脚着地一次”计为一步，将运动传感器设置在鞋内，用于采集运动状态参数；计算模块设置在带有蓝牙传输设备且装有蓝牙标准协议的移动通信设备中；运动传感器通过蓝牙传输、控制设备将运动状态参数输入计算模块中计算运动时间、运动速度、运动距离、热量消耗等指标，并通过显示设备进行显示；使用者通过移动通信设备向蓝牙传输控制设备发出控制指令，来控制运动传感器的打开、关闭、复位动作。如图1所示，本发明的无线运动测量装置包括测量设备I和移动通信设备6，其中测量设备I包括封装在一起的运动传感器2、蓝牙传输控制设备3和电池电源4，以及设置在移动通信设备6中的蓝牙传输设备61、计算模块62。其中运动传感器2用于采集人在走动或跑步时产生的运动状态变化量，并由蓝牙传输控制设备3定时对运动状态变化量进行采集。蓝牙传输控制设备3对运动状态变化量进行处理和判断，将达到或超过阈值的运动状态变化计为“一步”，并将经过确认后的步数输入蓝牙传输设备61中。电源4为普通电池或充电电池，为运动传感器2和蓝牙传输控制设备3供电；当电源4为充电电池时，还需设置一用于与外接电源连接的充电接口电路5。蓝牙传输设备61将接收到的运动状态参数输入计算模块62中进行计算，输出运动时间、运动速度、运动距离、热量消耗等指标。本发明的运动传感器2采用BM250传感器，蓝牙传输控制设备3采用BC57E687。 当走动或跑动时，运动传感器2将采集到的运动状态变化量输入与之连接的滤波电路去除硬件的抖动干扰，将经过滤波处理后的运动状态变化量输送到蓝牙传输控制设备3中。蓝牙传输控制设备3每隔IOms采集一次，判断运动状态变化量是否达到阀值，如果达到则记为有效状态值并对有效状态值进行计数，当运动传感器2检测到的连续有效状态值达到3次时，记录为I次步数，并对步数进行保存。此时，启动上层数据应用协议向手机传送有效步数的数据。蓝牙传输控制设备3与蓝牙传输设备61之间的底层协议采用标准蓝牙通信协议
2.1+EDR，上层数据应用协议是本申请人自行研发的SmartBT协议，具体定义如下Header|Command|Command Parameter Length|Command Parameter其中Header,,协议头I字节，取值固定为0x01 !Command,协议命令I字节,具体内容详见下面的协议命令部分；Command Parameter Length,协议命令参数长度I字节,具体取值见各协议命令；Co_and Parameter,协议参数
字节，η等于协议命令参数。本实施例将测量设备I定义为设备端，将移动通信设备6定义为移动端，上述协议命令部分(Co_and)步骤如下步骤1，流程开始，设备端向移动端返回命令处理结果，返回参数包括处理命令和处理状态；其中处理状态包括成功、失败、未知命令和参数错误；步骤2，移动端由设备端获取设备客户标识码；步骤3，移动端由设备端获取设备支持的功能；其中功能可包括运动传感器2的动作监控、电池电源4的开关监控的自由组合；步骤4，移动端启动对运动传感器2的动作监控，由蓝牙传输控制设备3返回运动状态参数，设备端通过蓝牙传输设备61由步骤I返回命令处理结果；步骤5，移动端停止对运动传感器2的动作监控，设备端由步骤I返回命令处理结果;步骤6，设备端报告运动传感器2的动作结果，动作结果包括当前运动传感器2的动作、设置的运动传感器2的有效状态值；步骤7，移动端开始电池电源报告，报告包括电池电量百分比，设备端由步骤I返回命令处理结果；
步骤8，移动端停止电池电源报告，设备端由步骤I返回命令处理结果；步骤9，设备端向移动端报告当前电池电源状态，包括当前电池电压、电池电量百分比和是否在充电；步骤10，移动端设置运动传感器2的参数，参数包括运动传感器2的动作次数限制，用于防止误报；运动传感器2步数结果报告间隔，用于在无跑步时在指定间隔向移动端报告包含步数的运动状态参数；设备端由步骤I返回命令处理结果；步骤11，移动端待机关闭设备，设备端由步骤I返回命令处理结果。如图1所示，为了能够对运动传感器2的工作状态进行远程控制，本发明在移动通信设备6 (指运行ANDROID系统的智能手机)中还设置了显示控制模块63和数据存储模块64。其中显示控制模块63接收计算模块62输入的指标，并将该指标向用户进行显示。同时，为了达到节约电能的目的，用户通过显示控制模块63发出打开、关闭、复位等指令，通过蓝牙传输设备61输入蓝牙传输控制设备3中，对运动传感器2的工作状态进行控制。计算模块62还可将数据信息输入数据存储模块64中进行保存，以便根据用户的查询需求输入显示控制模块63显示，并且用户还可通过显示控制模块63对数据存储模块64进行管理，删除一些历史数据以释放存储空间。如图2、图3所示，本发明将测量设备I还包括一个硬质壳体7。硬质壳体7的材质为PC+ABS (聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或混合物)，可承受压力范围在O 200KG,硬质壳体7可设置在鞋底部件8中。鞋底部件8的材料是EVA (热熔胶)材料，硬质壳体7设置在运动鞋的鞋底部件的中线上，鞋底部件的沿足尖方向的1/2 2/3处设置一中空槽9，硬质壳体7安装于中空槽9内；中空槽9与硬质壳体7之间为紧配合负公差设置，在跑步运动过程中紧紧卡在鞋底不会晃动或脱落，并能将跑步的状态传感到硬质壳体7中的运动传感器2中。应当指出，以上所述具体实施方式
可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。
权利要求
1.一种无线运动测量装置，其特征在于它包括测量设备和移动通信设备，其中所述测量设备包括通过外壳封装在一起的运动传感器和蓝牙传输控制设备，所述移动通信设备包括蓝牙传输设备和计算模块；其中所述运动传感器用于采集人运动时产生的运动状态变化量，并由所述蓝牙传输控制设备定时对所述运动状态变化量进行采集；所述蓝牙传输控制设备对所述运动状态变化量进行处理和判断得到步数，并将包括所述步数的运动状态参数通过所述蓝牙传输设备输入所述计算模块中进行计算；所述计算模块输出运动指标，并通过所述蓝牙传输设备和蓝牙传输控制设备向所述运动传感器输出控制指令。
2.如权利要求1所述的一种无线运动测量装置，其特征在于所述运动传感器通过一滤波电路连接所述蓝牙传输控制设备。
3.如权利要求1所述的一种无线运动测量装置，其特征在于一电源为所述运动传感器和蓝牙传输控制设备供电；所述运动传感器、蓝牙传输控制设备和电源通过外壳封装。
4.如权利要求3所述的一种无线运动测量装置，其特征在于当所述电源为充电电池时，所述电源还连接一充电接口电路。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种无线运动测量装置，其特征在于所述蓝牙传输控制设备每隔时间t采集一次所述运动状态变化量，并判断所述运动状态变化量是否达到阀值；如果达到则记为有效状态值并对有效状态值进行计数；当连续所述有效状态值达到3次时，记录为I次步数，并对步数进行保存。
6.如权利要求5所述的一种无线运动测量装置，其特征在于所述时间t为10ms。
7.如权利要求1或2或3或4或6所述的一种无线运动测量装置，其特征在于所述蓝牙传输控制设备与所述蓝牙传输设备之间的上层数据应用协议定义为Header|Command|Command Parameter Length|Command Parameter 其中Header,,协议头I字节，取值固定为0x01 ;Command,协议命令I字节；CommandParameter Length,协议命令参数长度I字节，具体取值见各所述协议命令；CommandParameter,协议参数
字节，n等于协议命令参数。
8.如权利要求7所述的一种无线运动测量装置，其特征在于所述无线运动测量装置为设备端，所述移动通信设备为移动端，所述协议命令包括 1)流程开始，所述设备端向所述移动端返回命令处理结果，返回参数包括处理命令和处理状态；其中所述处理状态包括成功、失败、未知命令和参数错误； 2)所述移动端由所述设备端获取设备客户标识码； 3)所述移动端由所述设备端获取设备支持的功能；其中所述功能包括所述运动传感器的动作监控和电池电源的开关监控的自由组合； 4)所述移动端启动对所述运动传感器的动作监控，由所述蓝牙传输控制设备返回所述运动状态参数，所述设备端通过所述蓝牙传输设备根据所述步骤I)返回所述命令处理结果; 5)所述移动端停止对所述运动传感器的动作监控，所述设备端根据所述步骤I)返回所述命令处理结果； 6)所述设备端报告运所述动传感器的动作结果，所述动作结果包括当前所述运动传感器的动作、设置的所述运动传感器有效状态值； 7)所述移动端开始电源报告，所述电源报告包括电池电量百分比，所述设备端根据所述步骤I)返回所述命令处理结果； 8)所述移动端停止所述电源报告，所述设备端根据所述步骤I)返回所述命令处理结果; 9)所述设备端向所述移动端报告当前电源状态，包括当前电池电压、电池电量百分比和是否在充电； 10)所述移动端设置所述运动传感器的参数，所述参数包括所述运动传感器的动作次数限制，用于防止误报；所述运动传感器的步数结果报告间隔，用于在无跑步时在指定间隔向所述移动端报告所述运动状态参数；所述设备端根据所述步骤I)返回所述命令处理结果; 11)所述移动端待机关闭，所述所述设备端根据所述步骤I)返回所述命令处理结果。
9.如权利要求1或2或3或4或6或8所述的一种无线运动测量装置，其特征在于所述外壳为硬质壳体，所述硬质壳体的材料为聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或混合物，承受压力范围在0 200KG。
10.一种使用上述无线运动测量装置的运动鞋，其特征在于所述无线运动测量装置包括测量设备和移动通信设备，其中所述测量设备设置在所述运动鞋的鞋底部件的中线上，所述鞋底部件的沿足尖方向的1/2 2/3处设置一中空槽，所述测量设备安装于所述中空槽内；所述中空槽与所述测量设备的外壳之间为紧配合负公差设置。
11.如权利要求10所述的一种运动鞋，其特征在于所述鞋底部件为EVA材料。
全文摘要
本发明涉及一种无线运动测量装置和运动鞋，包括测量设备和移动通信设备，其中测量设备包括通过外壳封装在一起的运动传感器和蓝牙传输控制设备，移动通信设备包括蓝牙传输设备和计算模块。由于测量设备和移动通信设备分别设置，两者之间通过蓝牙无线通信的方式实现数据传输，因此方便使用者通过日常随身携带的手机等移动设备来接收测量设备发出的运动状态参数，并对测量设备进行有效控制。本发明的移动通信设备可设置在如运行ANDROID系统的智能手机中，利用手机原有的蓝牙通信设备以及标准蓝牙通信协议，实现移动通信设备与测量设备之间的通信。
文档编号G01C23/00GK102997931SQ201210457270
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日
发明者丁健辉, 谢树萍, 匡将 申请人:艾的威(福建)服饰有限责任公司