[发明专利]基于UWB移动传感器网络的竞走犯规智能监测系统

权利要求书

1.一种基于UWB移动传感器网络的竞走犯规智能监测系统，其特征包括运动员装置、数据汇聚器和裁判PC机；运动员装置负责采集运动员的动作数据和进行犯规判决，并将运动员的犯规信息通过无线形式传送给数据汇聚器；数据汇聚器通过USB接口与裁判PC机相连，并把接收到的运动员犯规信息实时地上传给裁判PC机；裁判PC机负责存储和显示运动员是否犯规、犯规类型和犯规次数等信息：

运动员装置实际上是一个无线子系统，主要包括负责检测犯规数据的无线检测器和与负责数据汇聚器通信的无线判决器两部分。

无线检测器又分为“腾空犯规”检测器和“屈膝犯规”检测器两种。“腾空犯规”检测器装配在运动鞋的鞋底，采用压力传感器作为动作检测器件；“屈膝犯规”检测器装配在运动护膝的内部，采用应变传感器作为动作检测器件。无线检测器主要包括传感器、处理器、UWB芯片和纽扣电池四个部分。传感器负责采集所属运动员的动作信息；处理器选用具有模数转换功能和一定存储容量的嵌入式芯片，负责控制整个无线检测器的操作、存储和处理采集到的数据；UWB芯片负责与无线判决器通信，接收控制命令和发送采集到的数据；纽扣电池为整个无线检测器供电。

无线判决器可以佩戴在运动员的腰部，负责接收无线检测器检测到的数据并依此进行犯规判决，然后把判决结果发送给数据汇聚器。无线判决器主要包括处理器、存储器、下行UWB芯片、上行UWB芯片和纽扣电池五个部分。下行UWB主要负责接收来自无线检测器的数据；处理器负责整体操作控制和犯规判决；上行UWB主要负责将判决结果上传给数据汇聚器。由于要接收来自身体脚部和膝部的4个无线检测器的数据，而且要执行犯规判决算法，所以必须为处理器配置足够容量的外部存储器。纽扣电池为整个无线判决器供电。

数据汇聚器主要包括处理器、存储器、UWB芯片和USB接口芯片四个部分。UWB芯片负责无线接收无线判决器发来的犯规数据；存储器负责暂时存储接收到的犯规数据；处理器负责数据汇聚器各部分协调一致地工作；USB接口芯片负责数据汇聚器与裁判PC机的连接，以及利用裁判PC机给整个数据汇聚器供电。

2.一种基于UWB移动传感器网络的竞走犯规智能监测系统，其特征还包括以移动自组织网络(MANET)作为系统组网方式。从组网角度来看，数据汇聚器和运动员装置中的无线检测器、无线判决器构成了一个移动自组织网络(MANET)。整个网络采用的是三层的分层体系结构。最高层即层1为数据汇聚器构成的一个节点。中间层即层2是由无线判决器作为骨干节点构成的移动骨干网。最底层即层3是由无线检测器作为普通节点构成的普通节点子网。同一域内的普通节点只与本域的骨干节点通信，由于距离很近而且位置相对固定，所以无需采用多跳技术而且相对实现简单。骨干节点随着运动员位置的改变，可能会离数据汇聚器和裁判PC机很远，超出无线通信的范围，因此必须采用多跳通信技术。即每个骨干节点除具有系统功能外，还要具有网络中继功能，既可以直接同数据汇聚器通信，又可以通过其他邻近骨干节点的转接将数据上传给数据汇聚器。

3.一种基于UWB移动传感器网络的竞走犯规智能监测系统，其特征还包括犯规的综合判决方法：当左右脚鞋底的压力传感器检测到的数据均比标准压力值小，此种情况则认定为运动员“腾空犯规”。用比较两个压力传感器检测数据大小的方法来确定哪一条腿是支撑腿，支撑腿上的应变传感器检测数据若比标准应变值大，则认定为“屈膝犯规”。