阅读说明：本技术 基于nb通信技术的运动检测装置、运动鞋和存储介质 (Motion detection device based on NB communication technology, sports shoes and storage medium ) 是由 钱雯磊 张红 沈尧舜 周颖圆 李抒智 于 2018-12-07 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种基于NB通信技术的运动检测装置、运动鞋和存储介质。通过设置压电传感器、统计单元、NB通信单元、及储能单元以获取运动时受力产生的机械能转换为电能并形成压电数据,进行获取得到运动信息。本发明能够提高对运动数据统计或分析的准确性,同时无需外部供电,数据传输稳定性高且成本低。(The invention provides a motion detection device based on an NB communication technology, a pair of sports shoes and a storage medium. Through setting up piezoelectric sensor, statistics unit, NB communication unit and energy storage unit in order to acquire mechanical energy conversion that the atress produced when moving becomes the electric energy and forms piezoelectric data, acquire and obtain the motion information. The invention can improve the accuracy of statistics or analysis of the motion data, does not need external power supply, and has high data transmission stability and low cost.)

基于NB通信技术的运动检测装置、运动鞋和存储介质

技术领域

本发明涉及一种运动检测技术领域，特别是涉及一种基于NB通信技术的运动检测装置、运动鞋和存储介质。

背景技术

当下随着运动时尚的兴起，越来越多的人开始关注运动并参与运动。与此同时，对于运动数据的检测及分析的技术或应用产品也越来越普及。但是目前的运动数据的统计还主要局限于手机或手环或手表上，且统计方式并不准确。如通过手机记录走路的步数，两个人走同样的步数，但统计结果却不相同。

另外，通常实现运动数据的记录或分析离不开网络，一旦网络信号不佳，则运动数据统计或更新将不准确或不及时，进一步加大统计误差。

还有，借助任何设备的运动数据统计或分析都需要供电，即需要保持手机或手环一直有电，离不开外部电源的供应。

因此，现有运动数据的记录或分析的技术对电量或网络的依赖性较强，并且所需电量或网络的成本也较高。

综上，有必要改善现有技术中对运动数据的记录或分析所出现的种种问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种基于NB通信技术的运动检测装置、运动鞋和存储介质，用于解决现有技术中对运动数据的记录或分析的不准确，以及对电量和网络依赖性强且成本高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于NB通信技术的运动检测装置，所述装置应用于运动鞋内，包括：压电传感器，用于将运动时受力产生的机械能转换为电能并形成压电数据；统计单元，与所述压电传感器电性连接，用于接收所述压电数据，并依据统计所述压电数据获取运动信息，且按一定发送条件对外发送；NB通信单元，与所述统计单元电性连接，用于将所述运动信息对外发送，或与外部设备获取通信连接；储能单元，与各单元电性连接，用于存储所述压电传感器由运动时受力产生的机械能转换而得的电能，并向各单元供电。

于本发明的一实施例中，所述统计单元包括：前置放大器，用于放大所接收的所述压电数据以便获取所述运动信息。

于本发明的一实施例中，所述统计单元还包括：计数器、计时器、及量压器中一种或多种组合。

于本发明的一实施例中，所述统计单元用于依据统计所述压电数据获取以下一种或多种所述运动信息：a)所述计数器依据所述压电数据中每一电荷脉冲出现的次数获取所述运动信息中的运动步数；b)所述计时器依据所述压电数据中每一电荷脉冲持续的时间获取所述运动信息中的运动类型；c)所述计时器依据所述压电数据中相邻两电荷脉冲的间隔时间获取所述运动信息中的步伐频率；所述步伐频率结合相应使用者的运动步幅距离信息或运动路径距离信息以得到运动速度；d)所述量压器依据所述压电数据中每一电荷脉冲的电荷均值或电荷峰值获取所述运动信息中的能量消耗。

于本发明的一实施例中，所述发送条件为针对所述运动类型、步伐频率、及能量消耗中任意一种预设比例阈值，以用于当所述运动类型、步伐频率、及能量消耗中任意一种的变化超过各自预设的比例阈值时，触发所述统计单元的发送条件，将当前的所述运动信息对外发送。

于本发明的一实施例中，所述发送条件为预设一发送时段，以用于依据所述发送时段将当前的所述运动信息对外发送。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种运动鞋，所述运动鞋包含如权利要求 1至6中任意一项所述的基于NB通信技术的运动检测装置。

于本发明的一实施例中，所述基于NB通信技术的运动检测装置密封于所述运动鞋橡胶材质的鞋底。

于本发明的一实施例中，所述基于NB通信技术的运动检测装置置于所述运动鞋鞋底的前脚掌部。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任意一项所述的基于NB通信技术的运动检测装置。

如上所述，本发明提供的一种基于NB通信技术的运动检测装置、运动鞋和存储介质。通过设置压电传感器、统计单元、NB通信单元、及储能单元以获取运动时受力产生的机械能转换为电能并形成压电数据，进行获取得到运动信息。达到了以下有益效果：

能够提高对运动数据统计或分析的准确性，同时无需外部供电，数据传输稳定性高且成本低。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种基于NB通信的运动检测装置的结构示意图。

图2为本发明实施例中的一种检测器的场景示意图。

元件标号说明

100 基于NB通信的运动检测装置

110 压电传感器

120 统计单元

121 前置放大器

130 NB通信单元

140 储能单元

200 运动鞋

201 基于NB通信的运动检测装置

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，展示本发明实施例中的一种基于NB通信技术的运动检测装置的结构示意图。所述基于NB通信技术的运动检测装置100应用于运动鞋内，其包括：压电传感器110、统计单元120、NB通信单元130、及储能单元140。

于本发明的一实施例中，压电传感器110，用于将运动时受力产生的机械能转换为电能并形成压电数据。

所述压电传感器110是利用某些电介质受力后产生的压电效应制成的传感器。所谓压电效应是指某些电介质在受到某一方向的外力作用而发生形变(包括弯曲和伸缩形变)时，由于内部电荷的极化现象，会在其表面产生电荷的现象。

于本实施例中，通过所述压电传感器110，一方面获得由受力形而转化的电能，并将电能进行存储，以提供给其他单元，由此可形成独立的运动检测装置而不需外部供电；另一方面通过每次受力获得的电荷脉冲以形成压电数据，并通过统计所述可以计算得到准确的运动信息，如一次电荷脉冲可以表示一次步数。

于本发明的一实施例中，所述统计单元120，与所述压电传感器110电性连接，用于接收所述压电数据，并依据统计所述压电数据获取运动信息，且按一定发送条件对外发送。

需要说明的是，直接由所述压电传感器110获得的压电数据需要放大其电荷信息。

于本发明的一实施例中，所述统计单元120包括：前置放大器121，用于放大所接收的所述压电数据以便获取所述运动信息。

所述前置放大器121优选为电荷放大器。

于本发明的一实施例中，所述统计单元120还包括：计数器、计时器、及量压器中一种或多种组合。

于本实施例中，所述计数器、计时器、及量压器可以是硬件形式(如集成芯片的计时、计数功能端)，也可以是软件形式(代码中相关函数)，还可是软件硬件的结合形式，如计数器、计时器为软件形式，量压器为硬件形式等。

比较容易想到的是，在运动时(如跑步)，通过脚掌触地，能够对所述压电传感器110产生一个压力，其受力产生形变，会将受到的机械能转换为电能以及压电数据。例如，压电数据若呈现为波形图，会是一个个上升再下降的电荷波形，且每个电荷波形之间有一定间距。如果所获得的压电数据正常，那么可以形象的理解，一个电荷波形或电荷脉冲，即对应运动中一次脚掌触地。

于本发明的一实施例中，所述统计单元120用于依据统计所述压电数据获取以下一种或多种所述运动信息：

a)所述计数器依据所述压电数据中每一电荷脉冲出现的次数获取所述运动信息中的运动步数。

容易理解的是，一个电荷波形或电荷脉冲，即对应运动中一次脚掌触地。因此，所述计数器可依据所述压电数据中每一电荷脉冲出现的次数获取所述运动步数。

b)所述计时器依据所述压电数据中每一电荷脉冲持续的时间获取所述运动信息中的运动类型。

举例来说，通过不同的运动类型对地面所产生的压力不同，所产生压力的持续时间，或生成一次电荷脉冲的持续时间不同。如，走路为全脚掌触地，相应生成一次电荷脉冲的持续时间较长；慢跑为全脚掌触地且带有一定起跳或落地的力，相应生成一次电荷脉冲的持续时间比走路持续时间短；而快跑则可能仅为前脚掌触地，相应生成一次电荷脉冲的持续时间最短。

于本实施例中，所述运动类型包括：走路、慢跑、快跑等。

因此，所述计时器可依据所述压电数据中每一电荷脉冲持续的时间获取所述运动类型。

c)所述计时器依据所述压电数据中相邻两电荷脉冲的间隔时间获取所述运动信息中的步伐频率；所述步伐频率结合相应使用者的运动步幅距离信息或运动路径距离信息以得到运动速度。

于本实施例中，所述压电数据中相邻两电荷脉冲的间隔时间实际表示步伐之间频率或两步伐之间的时间。

但是，想要计算速度还需要距离单位。因此，所述步伐频率结合相应使用者的运动步幅距离信息或运动路径距离信以得到运动速度。

举例来说，预先获取使用者的性别、身高、体重等信号，可简单预估使用者的身体素质情况，并进一步推算出其在不同运动类型下(走路、慢跑、快跑)的步幅举例。基于此，再结合所述步伐频率情况可算出运动速度。

再或者，将所述步伐频率对外发送至服务器，服务器接收后台通过获取使用者移动终端管(如手机或智能手环)的GPS定位功能获得运动距离，从而进一步计算得到运动速度。

d)所述量压器依据所述压电数据中每一电荷脉冲的电荷均值或电荷峰值获取所述运动信息中的能量消耗。

需要说明的是，测量所述压电数据中每一电荷脉冲的电荷均值或电荷峰值，其重点不在于所测量的电荷值是否准确，而是依据所述电荷值进行相应运算以得到对应的能量消耗情况 (如消耗卡路里情况)。

通过不同的运动类型对地面所产生的压力不同，同时所消耗的能量也不同。如走路为全脚掌触地，慢跑为全脚掌触地且带有一定起跳或落地的力，而快跑则可能仅为前脚掌触地。

因此，借助所述量压器，通过测量所述压电数据中每一电荷脉冲的电荷值，并依据所述电荷值进行相应运算，如通过实验或经验测得，走路的一步所消耗的卡路里对应走路的一步所产生的电荷是多少，或快跑/慢跑的一步所消耗的卡路里对应快跑/慢跑的一步所产生的电荷是多少，从而得到所述运动信息中的能量消耗。

于本发明的一实施例中，所述发送条件为针对所述运动类型、步伐频率、及能量消耗中任意一种预设比例阈值，以用于当所述运动类型、步伐频率、及能量消耗中任意一种的变化超过各自预设的比例阈值时，触发所述统计单元120的发送条件，将当前的所述运动信息对外发送。

于本实施例中，针对所述运动类型、步伐频率、及能量消耗中任意一种预设比例阈值以能够区分运动类型(如走路、慢跑、快跑)为宜，以在运动类型发生改变时发送当前运动信息。例如，预设比例阈值为30％。

于本实施例中，通过识别出运动类型发生改变再发送当前运动信息的优势在于，减少发送当前运动信息的频率，从而节省发送信息所需的电量。并且在运动类型发生改变时发送满足运动者更改运动方式时关注当前运动信息的需求或习惯。

于本发明的另一实施例中，所述发送条件预设一发送时段，以用于依据所述发送时段将当前的所述运动信息对外发送，或与外部设备获取通信连接。

举例来说，设置每1分钟发送一次，以获取较客观的历史运动信息，或得到校准确的平均数据，并且满足使用者随时观察运动数据的需求或习惯。

于本发明的一实施例中，所述统计单元120还可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

于本发明的一实施例中，所述NB通信单元130，与所述统计单元120电性连接，用于将所述运动信息对外发送。

所述NB通信单元130是基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet ofThings,NB-IoT) 的通信技术。

其具有四大特点：一是广覆盖，将提供改进的室内覆盖，在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，相当于提升了100倍覆盖区域的能力；二是具备支撑海量连接的能力， NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构；三是更低功耗，NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年；四是更低的模块成本，单个接连模块不超过5美元。

在无需传送较大宽带数据的网络环境下，NB通信方式所需的通信费用、以及所需电量远低于如4G、GSM、及GPRS等通信方式。

因为，本发明所述的基于NB通信技术的运动检测装置100是独立供电，因此，需要尽可能减少耗电量的单元。

于本实施例中，因本发明所述的基于NB通信技术的运动检测装置100是独立供电，故还需要所述NB通信单元130与外部获取通信连接，以便接收运动信息。

于本发明的一实施例中，所述储能单元140，与各单元电性连接，用于存储所述压电传感器110由运动时受力产生的机械能转换而得的电能，并向各单元供电。

具体来说，所述储能单元140获取并存储所述压电传感器110由运动时受力产生的机械能转换而得的电能，并实时向各单元提供电源。

需要说明的是，应理解以上装置的各个单元的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分单元通过处理元件调用软件的形式实现，部分单元通过硬件的形式实现。

例如，统计单元120可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上统计单元120的功能。其它单元的实现与之类似。此外这些单元全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个单元可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

例如，以上这些单元可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital signal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个单元通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些单元可以集成在一起，以片上系统 (system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。

如图2所示，展示本发明实施例中的一种运动鞋的结构示意图。所述运动鞋200包含如图1所述的基于NB通信技术的运动检测装置201。

于本发明的一实施例中，所述基于NB通信技术的运动检测装置201密封于所述运动鞋橡胶材质的鞋底。

于本实施例中，所述基于NB通信技术的运动检测装置201于生产运动鞋时，随鞋底一体注胶而成，即不可再取出。因其能够独立供电，因此不必与所述装置物理接触。