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　　[0001]本实用新型涉及一种基于Zigbee的数据采集终端，具体涉及可用于足球运动项目的数据采集终端。

　　[0002]足球是一项高强度、大负荷的比赛项目，要求运动员在高速跑动中，通过准确发挥个人和集体的战术水平，达到战胜对手的目的。因此，如何将高强度的训练负荷与足球运动员的专项技术高度融合，是提高足球运动员专项能力的关键。对于如何量化中国足球队的专项强度和负荷这个足球训练的核心问题，始终没有得到有效而合理的解决方法。

　　[0003]在国际上，通过不同的专项设备对运动员的训练进行量化和分析以及成为一种必然趋势。在国内，从训练观念的改变到体育高技术设备科研的研发也逐渐处于加速追赶状态，对训练现场运动员训练信息的采集及反馈系统的研发也越发受到重视。但是，就目前引入的一套国外产品而言，其设备在实时性、便携性比较薄弱，需要专人操作且事后分析，无法帮助教练员现场指导训练，提高训练效果。特别是使用费用较高，操作繁琐，无法在日常训练中使用。

　　[0004]有鉴于此，提供一种基于Zigbee的数据采集终端，可以对足球运动员训练过程中的心率、速度、加速度、位移曲线、等数据进行实时监测，并能查看和导出运动员各项指标的报表、曲线图和柱状图，量化运动员训练强度负荷、实时监控运动员的专项强度负荷指标，帮助教练员更客观地评价训练效果、有针对性的制定训练计划，以提高训练效果。

　　[0005]根据本实用新型的一方面，提供一种基于Zigbee的数据采集终端，包括CPU处理单元、GPS模块、GPS天线轴传感器、Zigbee模块、Zigbee天线、FLASH存储模块、电池管理模块和UWB标签模块；其中，GPS模块、蓝牙模块、9轴传感器、Zigbee模块、FLASH存储模块、电池管理模块、UffB标签模块分别与CPU处理单元相连；GPS天线连接在GPS模块上，Zigbee天线连接在Zigbee模块上；

　　[0006]所述GPS模块用于获取运动员的实时经度和玮度并发送给CPU处理单元；

　　[0007]所述蓝牙模块用于接收心率传感器发送的心率值并发送给CPU处理单元；

　　[0008]所述9轴传感器用于获取运动员的角速度信息、加速度信息和运动方向信息并发送给CPU处理单元；

　　[0009]所述CPU处理单元用于接收所述GPS模块、所述蓝牙模块、所述9轴传感器发送的数据信号进行数据处理，并通过Zigbee模块及Zigbee天线将采集到的数据信号发送至移动无线]所述FLASH存储模块用于存储运动员训练过程中的原始数据和设置参数信息；

　　[0013]优选地，所述GPS天线为有源螺旋全向天线]优选地，所述数据采集终端还包括声光报警模块，用于当电池电量过低时通过声音和灯光指示进行报警。

　　[0015]优选地，所述9轴传感器包括三轴陀螺仪、三轴加速传感器和三轴磁感应传感器，所述三轴陀螺仪用于获取运动员的角速度信息，所述三轴加速传感器用于获取运动员的加速度信息，所述三轴磁感应传感器用于获取运动员的运动方向信息。

　　[0016]优选地，所述Zigbee天线采用内置PCB天线]本实用新型提供的基于Zigbee的数据采集终端采用传感器技术、生物识别技术、GPS定位技术、UWB室内定位技术、无线传输技术以及大数据分析处理技术，可以对足球运动员训练过程中的心率、速度、加速度、位移曲线、等数据进行实时监测。

　　[0018]通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中:

　　[0019]图1为本实用新型实施例的足球专项训练实时监测系统的结构示意图。

　　[0023]以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

　　[0024]此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

　　[0025]除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

　　[0026]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

　　[0027]如图1所示，足球专项训练实时监测系统包括:心率传感器10、数据采集终端20、移动无线由运动员佩戴，通过蓝牙方式与数据采集终端20连接；所述数据采集终端20以Zigbee方式与移动无线相连接，进行数据传输；所述移动无线以WiFi方式与平板电脑40连接；所述室内定位装置50以UWB定位方式与所述数据采集终端20连接，以Zigbee方式与移动无线由运动员佩戴，以无线之间采用的是无线协议传输数据。运动员佩戴的心率传感器和数据采集终端是通过蓝牙配对连接的，只需配对I次，不同运动员的设备之间是不会相互串扰和影响的。心率传感器10至少包括心率胸带传感器和心率臂带传感器中的一种，心率胸带传感器可佩戴在胸前，通过心率带两侧的电极测量皮肤中的心动电流或者电势的周期变化，然后计算出精确地心率值。心率臂带传感器可佩戴在手腕处，通过光学技术监测血流量及心率值。

　　[0031]数据采集终端20佩戴在运动员的背部颈下，GPS模块202用于定位运动员的实时经度和玮度信息并发送给CPU处理单元201进行处理。GPS模块的定位精度为2米，更新速率为10Hz。依据GPS时间进行校时，所有设备的时间误差为2微秒。经度和玮度信息定位运动员的实时位置坐标，坐标点能描绘出运动员的运动轨迹曲线。矢量速度信息反应运动员在某个动作的实时速度信息。GPS模块202与CPU处理单元201的接口为I2C接口。GPS天线上，本实施例中采用的GPS天线为有源螺旋GPS全向天线。数据采集终端佩戴在运动员的背部，有身体的部分遮挡，而且运动员在踢球过程中有各种各样的动作和转身，如果用普通天线，接收到GPS卫星的数量较少，定位的精度偏低，会造成运动员的定位位置有漂移，不能真实反映运动员的实时位置。而该螺旋天线有相对较宽的方向特性:具有更宽的接收仰角，螺旋天线适合用于各个方向都要求能自由使用的产品中，在足球穿戴设备上使用具有良好的效果。由于靠近人体时会干扰信号接收，在这种情况下使用螺旋天线造成的影响也相对较小，因而在距离人体组织或远或近的位置、在各个方向数据采集终端都能实现GPS高精度的接收定位。

　　[0032]该天线包括完整的巴伦电路(Balun)设计，此设计能隔离天线周边的讯号，因此能容许各种功能的天线并存于极小的空间中而不会互相干扰，这就避免了 GPS天线和Zigbee天线]该螺旋天线采用了右方向螺旋形(Right Hand Circular Pattern，RHCP)陶制圆柱，从天线的水平线上面接受的信号往右方向旋转后也可以传达到下面的极部，而从天线的水平线下面接受的信号往左方向旋转后也可以传达到上面的极部。这样GPS接受器不管是在高楼大厦还是在其它多种环境下都比以前的天线更为出色的接受信号，增强了接受信号的强度。

　　[0034]蓝牙模块204采用蓝牙V4.0BLE (Bluetooth Low Energy)协议，和运动员佩戴的心率传感器10配对成功后，实时接收运动员的心率值和心率传感器的电池电量信息，蓝牙模块204把信息转发给CPU处理单元201。本实施例中的蓝牙模块204可以采用TI CC2540芯片，配置256Kb空间，支持AT指令，用户可根据需要更改角色(主、从模式)以及串口波特率、设备名称、配对密码等参数，使用灵活。主从一体的设计，透明传输，无需单片机控制。自带串口与单片机的收发没有字节限制，工作频率为2.4GHzο 2.4GHz是一个全球性的频段，开发的产品具有全球通用性，具有带宽高、功耗低等特点。

　　[0035]9轴传感器205包括三轴陀螺仪、三轴加速传感器和三轴磁感应传感器。其中，三轴陀螺仪测量角速度，以判别物体的运动状态，所以也称为运动传感器，可判别运动员在踢球、运球、头球、接球、射门等动作时身体的倾斜角度等；三轴加速度传感器测量物体空间矢量的加速度，依据此加速度可反应运动员加速快慢；三轴磁感应传感器测量物体运动的方向，可计算运动员在球场上的运动方向。9轴传感器205将测量到的数据发送给CPU处理单元201，CPU处理单元201接收测量到的数据并进行滤波、分析处理。

　　[0036]Zigbee模块206采用Zigbee协议，Zigbee协议是一种低功耗、短距离、可组网的无线通讯

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