[发明专利]一种采集人体姿态的体育运动辅助训练系统及其实现方法

权利要求书

1.一种采集人体姿态的体育运动辅助训练系统，其特征在于，包括多个设置于人体上的微型传感器节点、微型基站和PC机；所述微型传感器节点通过无线通信方式与微型基站连接，微型基站通过USB接口与PC机连接。

2.根据权利要求1所述的采集人体姿态的体育运动辅助训练系统，其特征在于，所述微型传感器节点分别设置于人体的头部、胸部、胳膊和腿。

3.根据权利要求1或2所述的采集人体姿态的体育运动辅助训练系统，其特征在于，所述微型传感器节点上分别设置有电源、电源管理模块、微型传感器、开关及LED指示灯、微处理器A和无线收发模块，所述电源、电源管理模块、微型传感器、微处理器A和无线收发模块依次连接，微处理器A分别与电源管理模块、开关及LED指示灯连接，电源管理模块与无线收发模块连接。

4.根据权利要求3所述的采集人体姿态的体育运动辅助训练系统，其特征在于，所述电源为锂电池；所述微处理器A为微处理器芯片msp430；

所述微型传感器包括三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计；所述三轴加速度计和三轴陀螺仪集成于一惯性传感芯片上，三轴磁力计通过I²C总线与惯性传感芯片连接；惯性传感芯片通过SPI总线与微处理器A相连接；

所述无线收发模块包括ISM频段单片射频收发芯片和设置于微型传感器节点外壳内壁上的高频薄片高增益RF微型天线；所述的ISM频段单片射频收发芯片内设置有频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器；所述微处理器A通过IPEX天线座与高频薄片高增益RF微型天线连接；

所述设置于人体胸部的微型传感器节点上的微型传感器还设置有相互独立的温度计和心率计，温度计通过SPI总线与所述微处理器A连接，心率计通过A/D转换后与所述微处理器A连接。

5.根据权利要求1所述的采集人体姿态的体育运动辅助训练系统，其特征在于，所述微型基站包括依次连接的无线收发模块B、微处理器B、USB转串口模块和稳压芯片供电模块，所述微处理器B与稳压芯片供电模块连接；USB转串口模块通过USB接口与所述PC机连接。

6.根据权利要求5所述的采集人体姿态的体育运动辅助训练系统，其特征在于，所述无线收发模块B包括ISM频段单片射频收发芯片和棒状的外置天线；所述的ISM频段单片射频收发芯片内设置有频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器；所述微处理器B与棒状的外置天线连接；

所述微处理器B为微处理器芯片msp430；

所述无线收发模块B上还设置有两个贴片LED指示灯。

7.一种权利要求1～6任一项所述的基于采集人体姿态的体育运动辅助训练系统的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）通过微型传感器节点采集人体各部位的运动和姿态信息，存储为二进制形式文件并对其进行打包成数据包，然后无线发送至微型基站；

（2）微型基站将收发的数据包中转至PC机上；

（3）PC机通过通信协议对接收到的数据包进行判别处理。

8.根据权利要求7所述的基于采集人体姿态的体育运动辅助训练系统的实现方法，其特征在于，所述步骤（1）包括如下步骤：

（11）微型传感器节点上电后，首先进行内部模块的初始化工作，包括微控制器、惯性传感器组件、三轴磁力计、体温和心率传感器、射频模块的端口及地址、传输总线和读写速率的初始化；

（12）开启微控制器的总中断、将射频模块的工作状态设为接收模式，然后微控制器进入低功耗模式；

（13）接受来自微型基站的地址匹配信息，如果不匹配，那么微型传感器节点将再次进入低功耗模式；

（14）当接收到的地址信息与配置的nrf905射频模块地址相一致，则微控制器通过总线协议与惯性传感器组件建立通信，采集三轴加速度、三轴角速度、三轴磁力计和体温、心率传感器的原始数据，然后按照内部协议将其打包成标准的数据包；

（15）调用射频模块底层驱动函数-发送函数将数据包无线发送到微型基站；

（16）判断“结束采集标志”是否为1，如果没有，则重复步骤（14）-（16）；如果“结束采集标志”为1，微型传感器节点结束采集，重新进入低功耗模式。