單兵信息化智能手環(huán)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種綜合運(yùn)用北斗定位技術(shù)、紅外脈搏血氧檢測(cè)技術(shù)、MEMS慣性傳感器模式識(shí)別技術(shù)及GSM無(wú)線傳輸技術(shù)的單兵信息化智能手環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002]體能訓(xùn)練是提高戰(zhàn)斗力的基本保證。提高武裝部隊(duì)的體能，對(duì)于消滅敵人，保存自己，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)斗目的具有重要意義。其中5公里長(zhǎng)跑、100米折返跑、400米障礙跑、游泳是基本的幾種體能訓(xùn)練模式。通常，在室外進(jìn)行跑步訓(xùn)練和考核，在室內(nèi)進(jìn)行游泳訓(xùn)練和考核，需要指揮員采用秒表對(duì)測(cè)試人員完成訓(xùn)練的時(shí)間進(jìn)行記錄，并通過(guò)認(rèn)真觀察對(duì)是否犯規(guī)作弊進(jìn)行評(píng)定。這種方法主要存在以下問(wèn)題:
[0003]一是采用秒表對(duì)動(dòng)作完成時(shí)間進(jìn)行記錄，不夠精確，易受人為因素影響，一旦考評(píng)人員注意力不集中，就會(huì)導(dǎo)致較大計(jì)時(shí)誤差；
[0004]二是體能訓(xùn)練通常是有很多訓(xùn)練人員同時(shí)進(jìn)行對(duì)每一個(gè)訓(xùn)練人員的訓(xùn)練成績(jī)記錄工作量大，容易漏記；
[0005]三是對(duì)于抄近道，少跑圈數(shù)等作弊行為難以監(jiān)控。
[0006]四是由于部分訓(xùn)練人員個(gè)體差異，過(guò)度運(yùn)動(dòng)可能造成運(yùn)動(dòng)損傷，甚至?xí)锈赖目赡堋?br>[0007]五指揮員以及訓(xùn)練人員不能方便的查看過(guò)往的訓(xùn)練成績(jī)，不能很準(zhǔn)確的知道訓(xùn)練的進(jìn)步情況，不利于綜合考核，和激勵(lì)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足之處，本實(shí)用新型的目的在于提供一種單兵信息化智能手環(huán)。
[0009]為了達(dá)到上述之目的，本實(shí)用新型采用如下具體技術(shù)方案:單兵信息化智能手環(huán)，包括:
[0010]脈搏血氧檢測(cè)模塊與以下所述的嵌入式主控單元電連接，用于向手腕組織發(fā)射紅外脈沖及接收手腕反射回來(lái)的紅外脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)脈搏檢測(cè)和血氧檢測(cè)；
[0011]手環(huán)解開(kāi)檢測(cè)模塊與以下所述的嵌入式主控單元電連接，用于檢測(cè)智能手環(huán)佩戴者的信息并將其傳送到所述嵌入式主控單元，如佩戴者在使用過(guò)程是否解開(kāi)手環(huán)，避免作弊或者手環(huán)丟失；
[0012]電源模塊，分別與向環(huán)狀本體內(nèi)的其它模塊電連接，并向其提供工作的電源；
[0013]指南針模塊采用三軸數(shù)字羅盤(pán)，用于實(shí)現(xiàn)指南針功能，方便野外訓(xùn)練時(shí)指引方向；
[0014]北斗模塊根據(jù)接收北斗衛(wèi)星信號(hào)，用于獲取手環(huán)佩戴者的坐標(biāo)位置信息，獲取坐標(biāo)信息后通過(guò)串口通信將數(shù)據(jù)傳給嵌入式主控單元；
[0015]MEMS慣性傳感模塊與以下所述的嵌入式主控單元電連接，用于對(duì)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，并將運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送至嵌入式主控單元；
[0016]GSM\GPRS通信模塊與以下所述的嵌入式主控單元電連接，用于與考核智能系統(tǒng)進(jìn)行語(yǔ)音通信；
[0017]嵌入式主控單元用于接收和儲(chǔ)存脈搏血氧檢測(cè)模塊、手環(huán)解開(kāi)檢測(cè)模塊、MEMS慣性傳感模塊所采集的信息，以及協(xié)調(diào)上述指南針模塊、北斗模塊、GSM\GPRS通信模塊進(jìn)行工作。
[0018]進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述脈搏血氧檢測(cè)模塊采用近紅外LED發(fā)射器。
[0019]進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述脈搏血氧檢測(cè)模塊采用光電二極管接收器。
[0020]進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述手環(huán)解開(kāi)檢測(cè)模塊采用開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器。
[0021]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)是:采用北斗定位能夠準(zhǔn)確記錄訓(xùn)練人員的運(yùn)動(dòng)軌跡，計(jì)算運(yùn)動(dòng)路程，能夠客觀有效的完成大量訓(xùn)練人員的考核；利用近紅外和光電二極管檢測(cè)脈搏和血氧，當(dāng)脈搏速率過(guò)大血氧過(guò)低時(shí)報(bào)警通知訓(xùn)練人員，停止訓(xùn)練或減緩訓(xùn)練，能夠有效避免運(yùn)動(dòng)損傷甚至猝死；通過(guò)GSM\GPRS與考核智能系統(tǒng)通信方便指揮員對(duì)大量訓(xùn)練員的同時(shí)監(jiān)控考核，保證客觀提高效率。該系統(tǒng)將大大地提高體能訓(xùn)練的質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0022]附圖1是本實(shí)用新型的功能模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0023]附圖2是本實(shí)用新型的人機(jī)界面功能圖；
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了進(jìn)一步解釋本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0026]實(shí)施例1:
[0027]參照?qǐng)D1所示，單兵信息化智能手環(huán)包括內(nèi)置的嵌入式主控單元、電源模塊、北斗模塊、MEMS慣性傳感模塊、脈搏血氧檢測(cè)模塊、指南針模塊、手環(huán)解開(kāi)檢測(cè)模塊、GSM\GPRS通信模塊、人機(jī)界面。
[0028]所述脈搏血氧檢測(cè)模塊采用三腳雙波長(zhǎng)紅外發(fā)射管LED660/880，并與以下所述的嵌入式主控單元電連接，用于向手腕組織交替發(fā)射紅外脈沖及用光電二極管光電二極管選用BPW34B接受手腕反射回來(lái)的紅外脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)脈搏檢測(cè)和血氧檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)脈搏檢測(cè)和血氧檢測(cè)。
[0029]所述手環(huán)解開(kāi)檢測(cè)模塊采用霍爾傳感器選用A3144，并與以下所述的嵌入式主控單元電連接，用于檢測(cè)智能手環(huán)佩戴者的信息并將其傳送到所述嵌入式主控單元，如佩戴者在使用過(guò)程是否解開(kāi)手環(huán)，避免作弊或者手環(huán)丟失。
[0030]所述電源模塊采用4.7v鋰電池供電，分別為北斗定位模塊提供3.3V供電，為GSM/GPRS模塊提供3.8V供電，采用REG117-3穩(wěn)壓芯片為系統(tǒng)供3.3V電壓，用STM32進(jìn)行AD采樣對(duì)電池過(guò)充和欠壓進(jìn)行保護(hù)管理。
[0031]所述指南針模塊采用霍尼韋爾HMC5883L是一種表面貼裝的高集成模塊，并帶有數(shù)字接口的弱磁傳感器芯片，用于實(shí)現(xiàn)指南針功能，方便野外訓(xùn)練時(shí)指引方向。
[0032]所述北斗模塊采用VK1612A9M3模塊，根據(jù)接收北斗衛(wèi)星信號(hào)，用于獲取手環(huán)佩戴者的坐標(biāo)位置信息，獲取坐標(biāo)信息后通過(guò)串口通信將數(shù)據(jù)傳給嵌入式主控單元，主控單元將北斗數(shù)據(jù)和MEMS慣性傳感模塊獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理得到訓(xùn)練人員的跑步路程和實(shí)現(xiàn)計(jì)步功能，并將實(shí)現(xiàn)的路程和計(jì)步發(fā)送至嵌入式主控單元。在室內(nèi)游泳訓(xùn)練時(shí)關(guān)閉北斗定位模塊，只通過(guò)MEMS慣性傳感模塊計(jì)算游泳路程和計(jì)步。由于只是用MEMS慣性傳感模塊，路程計(jì)算誤差較大，參考權(quán)重可降低。
[0033]所述GSM\GPRS通信模塊與以下所述的嵌入式主控單元電連接，用于與考核智能系統(tǒng)進(jìn)行語(yǔ)音通信，其中GSM\GPRS通信模塊采用SIMCom推出的緊湊型產(chǎn)品一SIM900A.它屬于雙頻GSM/GPRS模塊，完全采用SMT封裝形式。
[0034]所述嵌入式主控采用STM32F103C8T6作為處理器，采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μ C/0S-1I，STM32是基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的32位處理器，用于接收和儲(chǔ)存脈搏血氧檢測(cè)模塊、手環(huán)解開(kāi)檢測(cè)模塊、MEMS慣性傳感模塊所采集的信息，以及協(xié)調(diào)上述指南針模塊、北斗模塊、GSM\GPRS通信模塊進(jìn)行工作。
[0035]考核智能系統(tǒng)將收集每一個(gè)訓(xùn)練者的訓(xùn)練數(shù)，據(jù)包括路程、時(shí)間、步數(shù)、犯規(guī)作弊情況，進(jìn)行自動(dòng)考核評(píng)分。同時(shí)收集在訓(xùn)練過(guò)程中訓(xùn)練者的脈搏速率，血氧，避免過(guò)度運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)損傷，實(shí)時(shí)監(jiān)控訓(xùn)練者的生命安全。同時(shí)考核智能系統(tǒng)可以查詢每一個(gè)訓(xùn)練者的歷史訓(xùn)練成績(jī)，形成針對(duì)每一個(gè)訓(xùn)練人員的訓(xùn)練日志。
[0036]參照如圖2所示，本實(shí)用新型的人機(jī)界面主要包括四個(gè)功能按鍵和OLED顯示屏。
[0037]第一個(gè)按鍵的功能是:進(jìn)入、確定，長(zhǎng)按開(kāi)機(jī)；
[0038]第二個(gè)按鍵的功能:上一項(xiàng)；
[0039]第二個(gè)按鍵的功能是:下一項(xiàng)；
[0040]第四個(gè)按鍵的功能:退出、取消，長(zhǎng)按關(guān)機(jī)；
[0041]開(kāi)機(jī)后顯示四個(gè)基本功能選項(xiàng):功能模式、訓(xùn)練狀態(tài)顯示、警報(bào)提示、工具。每一個(gè)基本功能選項(xiàng)包括四個(gè)子功能選項(xiàng)。便于訓(xùn)練者設(shè)定手環(huán)工作模式和查看訓(xùn)練狀態(tài)。
[0042]但是，上述的【具體實(shí)施方式】只是示例性的，是為了更好的使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解本專利，不能理解為是對(duì)本專利包括范圍的限制；只要是根據(jù)本專利所揭示精神的所作的任何等同變更或修飾，均落入本專利包括的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.單兵信息化智能手環(huán)，其特征在于包括: 脈搏血氧檢測(cè)模塊與以下所述的嵌入式主控單元電連接，用于向手腕組織發(fā)射紅外脈沖及接收手腕反射回來(lái)的紅外脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)脈搏檢測(cè)和血氧檢測(cè)； 手環(huán)解開(kāi)檢測(cè)模塊與以下所述的嵌入式主控單元電連接，用于檢測(cè)智能手環(huán)佩戴者的信息并將其傳送到所述嵌入式主控單元； 電源模塊，分別與向環(huán)狀本體內(nèi)的其它模塊電連接，并向其提供工作的電源； 指南針模塊采用三軸數(shù)字羅盤(pán)，用于實(shí)現(xiàn)指南針功能，方便野外訓(xùn)練時(shí)指引方向；北斗模塊根據(jù)接收北斗衛(wèi)星信號(hào)，用于獲取手環(huán)佩戴者的坐標(biāo)位置信息，獲取坐標(biāo)信息后通過(guò)串口通信將數(shù)據(jù)傳給嵌入式主控單元； MEMS慣性傳感模塊與以下所述的嵌入式主控單元電連接，用于對(duì)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，并將運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送至嵌入式主控單元； GSM\GPRS通信模塊與以下所述的嵌入式主控單元電連接，用于與考核智能系統(tǒng)進(jìn)行語(yǔ)音通信； 嵌入式主控單元用于接收和儲(chǔ)存脈搏血氧檢測(cè)模塊、手環(huán)解開(kāi)檢測(cè)模塊、MEMS慣性傳感模塊所采集的信息，以及協(xié)調(diào)上述指南針模塊、北斗模塊、GSM\GPRS通信模塊進(jìn)行工作。
2.如權(quán)利要求1所述單兵信息化智能手環(huán)，其特征在于:所述脈搏血氧檢測(cè)模塊采用三腳雙波長(zhǎng)紅外發(fā)射管LED660/880。
3.如權(quán)利要求1所述單兵信息化智能手環(huán)，其特征在于:所述脈搏血氧檢測(cè)模塊采用光電二極管接收器。
4.如權(quán)利要求1所述單兵信息化智能手環(huán)，其特征在于:所述手環(huán)解開(kāi)檢測(cè)模塊采用開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了單兵信息化智能手環(huán)，包括訓(xùn)練手環(huán)和考核智能系統(tǒng)兩大部分，體能訓(xùn)練手環(huán)包括內(nèi)置的嵌入式主控單元、電源模塊、北斗模塊、MEMS慣性傳感模塊、脈搏血氧檢測(cè)模塊、指南針模塊、手環(huán)解開(kāi)檢測(cè)模塊、GSM\GPRS通信模塊及人機(jī)界面，本實(shí)用新型采用北斗定位能夠準(zhǔn)確記錄訓(xùn)練人員的運(yùn)動(dòng)軌跡，計(jì)算運(yùn)動(dòng)路程，能夠客觀有效的完成大量訓(xùn)練人員的考核；利用近紅外和光電二極管檢測(cè)脈搏和血氧，當(dāng)脈搏速率過(guò)大血氧過(guò)低時(shí)報(bào)警通知訓(xùn)練人員，停止訓(xùn)練或減緩訓(xùn)練，能夠有效避免運(yùn)動(dòng)損傷甚至猝死；通過(guò)GSM\GPRS與考核智能系統(tǒng)通信方便指揮員對(duì)大量訓(xùn)練員的同時(shí)監(jiān)控考核，保證客觀提高效率。該系統(tǒng)將大大地提高體能訓(xùn)練的質(zhì)量。
【IPC分類】A61B5-02, A61B5-1455, G01S19-18
【公開(kāi)號(hào)】CN204484079
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420842491
【發(fā)明人】張崇, 趙汝勇, 于曉琳, 于力, 黃正榮, 徐磊
【申請(qǐng)人】張崇, 趙汝勇, 于曉琳, 于力, 黃正榮, 徐磊
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月26日