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標題: 運動員測速裝置設計漫談 [打印本頁]

作者: jialinx 時間: 2015-9-14 12:15
標題: 運動員測速裝置設計漫談

這是一種測量運動員在跑步過程中瞬時速度的智能硬件。它使用無線射頻（2.4G免授權如24L01）收發(fā)機將運動員瞬時速度，姿態(tài)，環(huán)境狀態(tài)實時傳輸給主機，能夠同時測量1-20名運動員的運動狀態(tài)，并通過串口將主機中儲存的信息發(fā)送給電腦，能夠?qū)崟r顯示各運動員的運動狀態(tài)，分析各運動員的運動狀態(tài)。

——摘要

裝置要求

1.測量運動員瞬時速度是通過三軸加速度傳感器采集3軸方向加速度，通過一定的算法，得到運動方向速度。

2.配置在運動員腰部的測速裝置（從機）既可以將測量的速度，姿態(tài)，環(huán)境狀態(tài)分時分段傳遞給主控制機，也可以傳送給配置在運動員手腕的接收機，顯示相關參數(shù)，起到提醒的作用。

3.主機負責給各個測速裝置編碼，規(guī)定相應的通信協(xié)議，自動識別新添入/移除的測速裝置，能夠在一定時間內(nèi)將從機發(fā)送的數(shù)據(jù)儲存并可以通過串口發(fā)送給電腦。

4.電腦上串口程序可以將收集的數(shù)據(jù)制表或畫圖，并可以通過相應的算法得到各運動員運動狀態(tài)，以供教練分析參考。

前景

目前，運動員測速采用的是激光，攝影，多普勒雷達測速，光電管分段測速。激光測速只能運用于直線測量，測量距離有限，很容易受環(huán)境影響。攝影測速成本高，測量結果不實時，運營成本大。多普勒雷達雖然性價比高，但對于多人分時分段測量有些困難。光電管測量雖然成本高，但實際測量中需要擺放大量基站，占用跑道空間，且精度也不是很高，費時費力，不適用在非訓練場地適用。

本測速裝置結構簡單，成本相對低廉，可以再一般運動場地適用。精度不如攝影，激光測速，但在日常訓練中有著一個輔導校正作用。有很大的市場需求。

裝置說明

1結構圖

注：測速裝置含運動員手腕顯示器

(gx,gy,gz)

X

測速原理圖：

通過對三軸加速度積分就可以得到速度，通過與測速表校正，可以得到實際測速與內(nèi)部三軸加速度測速之間的關系，進而可以分段測速。

3無線協(xié)議

目前市場上無線通信主要有藍牙，WiFi，ZigBee，GPRS,2.4G射頻.藍牙功耗大，通信距離短。WiFi成本高，且只適合在有局域網(wǎng)的環(huán)境下使用，不適合在操場野外等環(huán)境下使用。ZigBee功耗低，可以進行組網(wǎng)，但其協(xié)議并未開放，市場還沒開拓，開發(fā)有一定難度。GPRS可以在大部分區(qū)域內(nèi)使用，但需要交納相應的流量費，并不經(jīng)濟。而2.4G射頻運用在無線鍵盤，鼠標，遙控飛機，適合低成本短距離通信，且可以通過添加外置天線實現(xiàn)1-3km無線通信。

因為無線傳輸裝置只需要傳輸運動員基本運動參數(shù)，故不需要太大儲存空間，主機需要一張sd卡或u盤儲存信息。基于ZigBee通信原理，測試開始時，主機需要向從機發(fā)送同步信號，設定此時各從機的定時時間與主機的一致，主機給每個從機匹配一定的序號，從機按序號分時段傳輸信息，這樣保證主機不會在同時受到幾條信息而無法處理。每個從機按API格式給主機發(fā)送信息，保證信息的完整與不掉包。主機將接收后的信息經(jīng)過處理后按照一定的格式發(fā)送給電腦串口。

4 PC串口程序

由于儲存的信息查看不便，我們需要將其顯示在電腦上。電腦上的串口程序?qū)⒅鳈C接受的信息按照約定的編碼格式解碼到電腦上，用圖表的方式顯示出來，也可以根據(jù)一定的經(jīng)驗公式，求出每個運動員的實際成績，以供參考。

作者: jialinx 時間: 2015-9-14 12:16
三設備通信

1開機前協(xié)調(diào)器發(fā)送學生學號，按終端設備的某個按鍵，接受到了即為該器件的編號，若不按復位鍵，則該編號不變。終端設備開始工作時，向協(xié)調(diào)器不停發(fā)送數(shù)據(jù)。終端設備之間不能相互通信，只能終端設備與協(xié)調(diào)器通信。

2因系統(tǒng)傳感器較少，只能粗略算出運動員的瞬時速度，故精度不是很高，數(shù)據(jù)刷頻為10-100hz，測量速度精度0.1m/s.

3協(xié)調(diào)器外置sd卡，可以將終端設備的數(shù)據(jù)以txt文檔儲存起來，以供查看，可以發(fā)送給電腦，顯示運動員成績，評分。

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