一种多节点运动测量与分析系统技术方案

技术编号:9989504 阅读:104 留言:0更新日期:2014-05-01 23:44
本发明专利技术提供了一种多节点运动测量与分析系统,包括:至少一个运动测量模块及一接收器单元;所述运动测量模块通过可调节夹具绑定在手持式运动器械上,或者绑定在人体上,并且在人体上的绑定位置根据不同的测量需求重新分布;该运动测量模块包括:传感器模块,用于测量运加速度、角速度及磁力信息;第一微处理器模块,连接传感器模块,用于生成方位信息;第一RF模块,用于接收加速度、角速度、磁力及方位信息,并发送给接收器单元;接收器单元根据加速度、角速度、磁力及方位信息生成运动信息;并且对运动测量模块在绑定到人体上不同位置时进行校准。本发明专利技术可以根据实际需要灵活配置运动测量模块的位置和数量,在实现多种测量需求的同时降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种多节点运动测量与分析系统,包括:至少一个运动测量模块及一接收器单元;所述运动测量模块通过可调节夹具绑定在手持式运动器械上,或者绑定在人体上,并且在人体上的绑定位置根据不同的测量需求重新分布;该运动测量模块包括:传感器模块,用于测量运加速度、角速度及磁力信息;第一微处理器模块,连接传感器模块,用于生成方位信息;第一RF模块,用于接收加速度、角速度、磁力及方位信息,并发送给接收器单元;接收器单元根据加速度、角速度、磁力及方位信息生成运动信息;并且对运动测量模块在绑定到人体上不同位置时进行校准。本专利技术可以根据实际需要灵活配置运动测量模块的位置和数量,在实现多种测量需求的同时降低了成本。【专利说明】一种多节点运动测量与分析系统
本专利技术是关于运动测量技术,特别是关于一种多节点运动测量与分析系统。
技术介绍
近年来,运动捕捉技术开始广泛应用于体育运动的动作捕捉与分析。运动捕捉技术可以以数字的方式记录对象的动作,当前常用的运动捕捉技术主要包括光学式运动捕捉和基于惯性传感器的运动捕捉:光学式运动捕捉系统中通常包含4?32个相机,这些相机环绕待测物体排列,待测物体的运动范围处于相机的重叠区域。待测物体的关键部位贴上一些特质的反光点或者发光点作为视觉识别和处理的标志。系统标定后,相机连续拍摄待测物体的运动并把图像序列保存下来进行分析和处理,计算每一个标志点在某一瞬间的空间位置,并从而得到其准确的运动轨迹。光学式运动捕捉的优点是没有机械装置、有线电缆等的限制,允许物体的运动范围较大,并且采样频率较高,能够满足多数体育运动测量的需要。但是这种系统价格昂贵,系统的标定比较繁琐,只能捕捉相机重叠区域的物体运动,而且当运动比较复杂时,标志容易混淆和遮挡,从而产生错误的结果。传统的机械式惯性传感器长期应用于飞机、船舶的导航,随着微机电系统(MEMS)技术的高速发展,微型惯性传感器的技术成熟,近年来,人们开始尝试基于微型惯性传感器的运动捕捉。基本方法是把惯性测量单元(MU)连接到待测物体上并跟随待测物体一起运动。惯性测量单元通常包括微加速度计(测量加速度信号)以及微陀螺仪(测量角速度信号),通过对加速度信号的二次积分以及陀螺仪信号的积分,可以得到待测物体的位置信息以及方位信息。由于MEMS技术的应用,IMU的尺寸和重量可以做的很小,从而对待测物体的运动影响很小,并且对于场地的要求低,允许的运动范围大,同时系统的成本比较低。MEMS惯性传感器以其体积小、重量轻、价格低等特点,目前已应用到一些体育运动的捕捉和分析中,如高尔夫球挥杆运动的捕捉和分析。具体做法是通过一定的夹具结构,把传感器模块安装到手持式运动器械上,在运动中传感器模块跟随器械一起运动并把器械的运动捕捉下来以无线的方式发送给一定的终端接收设备。该单节点的运动捕捉方式成本低,但是只能捕捉运动器械的运动而不能提供人体的运动数据。美国专利US7689378揭示了一种高度小型化的包含MEMS传感器的运动捕捉系统,它可以嵌入到运动器械上而不影响运动器械本身的运动特征。其运动捕捉模块包括I个三轴加速度计、I个三轴陀螺仪和I个三轴磁力计,其中三维加速度计和三维陀螺仪可以对模块相对外界固定坐标系统的3维方位以及三维位移进行测量,三维磁力计结合三维加速度计根据本地地磁向量和重力场可以对模块的绝对空间进行测量。该方案的实现方式是把单个的传感器模块集成到运动器械(如高尔夫球杆等)上,从而把运动器械的运动轨迹捕捉下来并无线发送给接收装置。上述技术方案的单节点运动捕捉方式采用机械集成的安装方式,把传感器模块半永久安装固定到运动器械上,对于需要使用多个运动器械的运动来讲,每个运动器械上都要集成一个传感器模块,从而带来成本的提升。美国专利US8589114揭示了一种单节点的运动捕捉与分析系统,把一个包含三轴加速度计和三维陀螺仪的传感器单元可调节地安装到运动器械的表面,把运动器械的运动捕捉下来,通过对运动数据的处理确定一个或者多个运动特征数值,把运动数据和特征数值无线发送到显示单元,以图形的形式把运动数据和运动特征数值显示出来。该方案采用可调节的传感器安装方式,可以灵活的进行安装和转移,给实际使用带来了便利。但是该方案采用单节点的运动捕捉方式,只能安装到运动器械上对运动中运动器械的运动进行分析,无法提供人体的运动信息。
技术实现思路
本专利技术提供一种多节点运动测量与分析系统,以协助用户建立正确的运动方式,并且可以根据实际需要灵活配置运动测量模块的位置和数量,使得系统能够在使用较少的运动测量模块的情况下获得所需的运动器械和人体的有用的运动信息,降低成本。为了实现上述目的,本专利技术实施例提供一种多节点运动测量与分析系统,所述的多节点运动测量与分析系统包括:至少一个运动测量模块及一接收器单元;所述运动测量模块通过可调节夹具绑定在运动器械上,或者绑定在人体上,并且在所述人体上的绑定位置根据不同的测量需求重新分布;在一实施例中,所述的运动测量模块包括:传感器模块,用于测量所述运动测量模块的加速度和角速度;第一微处理器模块,连接所述的传感器模块,用于根据所述的加速度及角速度信息生成倾角信息;第一 RF模块,连接所述的第一微处理器模块,用于接收所述的加速度、角速度及倾角信息,并发送给所述的接收器单元。在一实施例中,所述的运动测量模块包括:传感器模块,用于测量所述运动测量模块的加速度、角速度及磁力信息;第一微处理器模块,连接所述的传感器模块,用于根据所述的加速度、角速度及磁力信息生成方位信息;第一 RF模块,连接所述的第一微处理器模块,用于接收所述的加速度、角速度、磁力及方位信息,并发送给所述的接收器单元。所述的接收器单元接收各个所述的运动测量模块中的所述的第一 RF模块发送来的加速度、角速度等信息,根据所述的加速度、角速度等信息生成人体或者运动器械的运动轨迹、速度、角度、运动时序等运动信息;并且对运动测量模块在绑定到人体上不同位置时进行校准。在一实施例中,所述运动测量模块的数量为2个或多个,其中一个运动测量模块通过可调节夹具或者机械集成的方式绑定在运动器械上;另外的运动测量模块绑定在人体上,并且在所述人体上的绑定位置根据不同的测量模式重新分布。在一实施例中,其中一个运动测量模块向另外的运动测量模块发送时间同步指令。在一实施例中,所述的接收器单元向每个运动测量模块发送时间同步指令。在一实施例中,所述的接收器单元根据实时收到的各个运动测量模块的数据确定人体各个部位与运动器械的运动时序。所述的人体各个部位与运动器械的运动时序包括身体各个部位与运动器械的加速度在时间轴上达到峰值的先后顺序,达到峰值的时间间隙的大小,加速度峰值的大小;身体各部位与运动器械的速度在时间轴上达到峰值的先后顺序,达到峰值的时间间隙的大小,速度峰值的大小;身体各部位与运动器械的角度在时间轴上达到峰值的先后顺序,达到峰值的时间间隙的大小,角度峰值的大小。在一实施例中,所述的接收器单元还用于将预先设定的参考运动信息中的运动轨迹以3D图形显示,并把运动信息中的运动轨迹以3D图形显示。在一实施例中,所述运动器械上设置虚拟激光器,用于帮助直观显示所述运动器械的运动轨迹。在一实施例中,绑定在所述人体上的运动测量模块的数量根据本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:刘昊扬戴若犁彼得·高斯
申请(专利权)人:北京诺亦腾科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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