CN105056530A - 一种实时虚拟再现运动球类 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实时虚拟再现运动球类，其中：运动球类本体内设有电池；运动球类轨迹检测部分采集运动球类运动轨迹物理量并数字化处理；第一无线终端部分与运动球类轨迹检测部分互联，用于建立运动球类轨迹检测部分和虚拟再现部分无线通讯；电压转换部分将运动球类本体上电池输出的电能电压换成运动球类轨迹检测部分和第一无线终端部分的工作电压；第二无线终端部分与虚拟再现部分互联，用于建立虚拟再现部分和运动球类轨迹检测部分无线通讯；虚拟再现部分将运动状态物理量的原始数据进行处理，实时转换成运动球类位置和姿态数据并通过显示终端再现。本发明操作便捷，具有很好的交互性和娱乐性。

Description

一种实时虚拟再现运动球类

技术领域

本发明涉及运动娱乐交互领域，具体地，涉及一种实时虚拟再现运动球类。

背景技术

目前的运动球类只是使用者自身的健身运动，缺乏交互性和娱乐性，目前还没有出现针对实时交互的一种运动球类产品出现。本发明可以第一时间虚拟再现当前运动球类的位置和姿态，对于使用者有很好的交互性和娱乐性。

发明内容

针对现有运动球类的不足，本发明的目的是提供一种实时虚拟再现运动球类，将运动球类、无线网络和运动球类运动状态结合在一起，实时虚拟再现当前运动球类的位置和姿态，提高运动球类的交互性和娱乐性。

为实现以上目的，本发明提供一种实时虚拟再现运动球类，包括运动球类本体、运动球类轨迹检测部分、第一无线终端部分、电压转换部分、无线充电部分、第二无线终端部分和虚拟再现部分，其中：

所述的运动球类本体内设有电池；

所述的电压转换部分，用于将运动球类本体上电池输出的电能电压换成运动球类轨迹检测部分和第一无线终端部分所需要的工作电压；

所述的无线充电部分，用于利用近场感应给运动球类本体中的电池充电；

所述的运动球类轨迹检测部分，用于对运动球类本体的当前运动轨迹进行物理量采集，并进行数字化处理后传输给第一无线终端部分；

所述的第一无线终端部分，与运动球类轨迹检测部分互联，用于建立运动球类轨迹检测部分和虚拟再现部分的无线通讯；

所述的第二无线终端部分，与虚拟再现部分互联，用于建立虚拟再现部分和运动球类轨迹检测部分的无线通讯；

所述的虚拟再现部分，通过第一无线终端部分、第二无线终端部分将运动球类本体运动状态物理量的原始数据进行处理，实时转换成运动球类本体的位置和姿态数据并通过显示终端再现。

优选地，所述的运动球类轨迹检测部分，包括运动球类运动轨迹采集传感器和处理器，其中：

所述运动球类运动轨迹采集传感器，将运动球类本体的当前运动轨迹实时进行物理量采集并转换成数字量后传递给处理器；

所述处理器，将运动球类运动轨迹采集传感器采集的运动球类本体当前运动轨迹进行数字信号处理(包括数字滤波、放大、轨迹模式识别)，并将处理结果即运动状态物理量传递给第一无线终端部分进行发送。

更优选地，所述的运动状态物理量包括运动球类本体的速度、加速度、角速度、角加速度、俯仰、翻滚和偏摆中一种或多种。

优选地，所述的第一无线终端部分包括第一天线和第一数据编解码器，所述的第二无线终端部分包括第二天线和第二数据编解码器，第一无线终端部分和第二无线终端部分的无线通讯分为数据发送和数据接收两种工作过程；其中：

数据发送的过程是：运动球类轨迹检测部分的处理器将运动球类本体的运动状态物理量和工作状态参数通过第一数据编解码器进行编码后输出给第一天线，并由第一天线无线发送给第二天线，然后经过第二数据编解码器进行解码处理，将处理后的数据传递给虚拟再现部分；

数据接收的过程是：虚拟再现部分将配对参数、轨迹检测所需参数通过第二数据编解码器后进行编码后输出给第二天线，并由第二天线无线发送给第一天线，然后经过第一数据编解码器进行解码处理，将处理后的数据传递给运动球类轨迹检测部分的处理器。

更优选地，所述的工作状态参数，包括运动球类本体电池容量、无线连接状态的参数。

优选地，所述的电压转换部分将运动球类本体上的电池输出的电能电压换成运动球类轨迹检测部分和第一无线终端部分所需要的工作电压，是指：直接将电池的电压引入，然后转换成运动球类轨迹检测部分和第一无线终端部分所需要的电源电压。

优选地，所述的无线充电部分包括：初级线圈、次级线圈、谐振电路、整流电路和充电保护电路，其中：

所述初级线圈，放置于运动球类本体外部，将市电或直流电转换成一定频率的交流电进行电磁波发送，与运动球类本体内部的次级线圈耦合，进行无线电能传输；

所述次级线圈，嵌入在运动球类本体内部，并与初级线圈发送的交流电磁场耦合，通过电磁感应产生一定的交流电流；

所述谐振电路，与次级线圈配合，将次级线圈的谐振频率调整到与初级线圈发送的频率一致，使初级线圈和次级线圈在一特定的频率上共振，实现能量传递；

所述整流电路，将次级线圈产生的交流电流整流成直流电流；

所述充电保护电路，将整流电路输出的直流电调整到运动球类本体上电池充电所需要的电压，并对充电状态进行检测和保护，防止过电流、过电压异常情况出现；

所述的无线充电部分利用近场感应，通过在初级线圈产生一定频率的交流电，在次级线圈中产生一定电流，将能量从传输端转移到接收端，从而给运动球类本体中的电池充电。

优选地，所述的虚拟再现部分包括原始数据处理和视觉再现，其中：

所述原始数据处理模块，将第二无线终端部分接收的运动球类本体运动状态物理量的原始数据进行解算，得到运动球类本体的当前位置和姿态参数；

所述视觉再现模块，通过显示媒质，结合运动球类本体的当前位置和姿态参数，在屏幕上显示出运动球类本体当前的实际运行状态(位置和姿态)，完成虚拟现实的功能。

优选地，所述的运动球类轨迹检测部分、第一无线终端部分和电压转换部分嵌入到运动球类本体中，或者外挂在运动球类本体上。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明结构合理，使用简便，可以第一时间虚拟再现当前运动球类的位置和姿态，对于使用者有很好的交互性和娱乐性，具有广泛推广意义。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一种实时虚拟再现运动球类结构示意图；

图中：1-运动球类本体，2-运动球类轨迹检测部分，3-第一无线终端部分，4-电压转换部分，5-第二无线终端部分,6-虚拟再现部分，7-无线充电部分；

图2为本发明一实施例中运动球类轨迹检测部分和第一无线终端部分示意图，

图中：8-运动球类运动轨迹采集传感器；9-处理器；10-天线；11-数据编解码器；

图3为本发明一实施例中无线充电部分示意图，

图中：12-次级线圈；13-谐振电路；14-整流电路；15-充电保护电路；16-初级线圈；

图4、5为本发明一实施例中的电压转换部分示意图；

图6为本发明一实施例中的运动球类本体加速度和俯仰、翻滚和偏摆等姿态检测电路的示意图；

图7为本发明一实施例中的运动球类本体角加速度检测电路的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供一种实时虚拟再现运动球类，包括运动球类本体1、运动球类轨迹检测部分2、第一无线终端部分3、电压转换部分4、第二无线终端部分5、虚拟再现部分6和无线充电部分7，其中：

所述运动球类本体1为一种体育健身器材，使用者通过对其进行击打，将其控制在所希望区域；运动球类本体1内设有电池；

所述电压转换部分4将运动球类本体1上的电池输出的电能电压换成运动球类轨迹检测部分2和第一无线终端部分3所需要的工作电压；

所述无线充电部分7利用近场感应给运动球类本体1中的电池充电；

所述运动球类轨迹检测部分2将当前运动球类本体1的运动轨迹进行物理量采集，并进行数字化处理后传递给第一无线终端部分3；

所述第一无线终端部分3，与运动球类轨迹检测部分2互联，用于建立运动球类轨迹检测部分2和虚拟再现部分6的无线通讯；将运动球类轨迹检测部分2发来的检测信号传给第二无线终端部分5；

所述第二无线终端部分5，与虚拟再现部6分互联，用于建立虚拟再现部分6和运动球类轨迹检测部分2的无线通讯；将第一无线终端部分3发来的检测信号传给虚拟再现部分6；

所述虚拟再现部分6将运动球类本体1的运动轨迹物理量的原始数据进行处理，实时转换成运动球类本体1的位置和姿态数据，并通过显示终端再现。

如图1、2所示，所述运动球类轨迹检测部分2包括运动球类运动轨迹采集传感器8和处理器9，所述第一无线终端部分3包括天线10和数据编解码器11，所述第二无线终端部分5包括天线和数据编解码器；其中：运动球类运动轨迹采集传感器8将运动球类本体1的当前运动轨迹进行物理量采集并转换成处理器9可以采集的电信号后传递给处理器9，处理器9将运动球类运动轨迹采集传感器8传递的电信号进行数字信号处理，得到运动球类本体1的运动状态物理量，并结合当前工作状态传递给第一无线终端部分3中的数据编解码器11，数据编解码器11将处理器9待发送的无线数据进行编码，再通过天线10发射给第二无线终端部分5的天线，然后经过第二无线终端部分5的数据编解码器进行解码处理，将处理后的数据传递给虚拟再现部分6；虚拟再现部分6将配对参数、轨迹检测所需参数等通过第二无线终端部分5的数据编解码器后进行编码后输出给第二无线终端部分5的天线，由第二无线终端部分5的天线无线发送给第一无线终端部分3的天线10，然后经过第一无线终端部分3的数据编解码器11进行解码处理，将处理后的数据传递给处理器9。

作为一个优选实施方式，所述的虚拟再现部分6包括原始数据处理和视觉再现，其中：

所述原始数据处理模块，将第二无线终端部分5传递的运动球类本体1运动轨迹物理量的原始数据进行解算，得到当前运动球类本体1的位置和姿态参数；

所述视觉再现模块，通过显示媒质(显示终端)，结合当前运动球类本体1的位置和姿态参数，在屏幕上显示出当前运动球类本体1实际运行状态，完成虚拟现实的功能。

如图3所示，所述的无线充电部分7包括：初级线圈16、次级线圈12、谐振电路13、整流电路14和充电保护电路15，其中：次级线圈12嵌入在运动球类本体1内部，与初级线圈16发送的交流电磁场耦合，通过电磁感应产生一定的交流电流；谐振电路13与次级线圈12配合，将次级线圈12的谐振频率调整到与初级线圈16发送的频率一致，让初级线圈16和次级线圈12在一个特定的频率上共振，实现能量传递；整流电路14将次级线圈12产生的交流电流整流成直流电流；充电保护电路15将整流电路输出的直流电调整到运动球类本体1上电池充电所需要的电压，并对充电状态进行检测和保护，防止过电流、过电压等异常出现。

如图4、5所示，作为一个优选实施方式，所述电压转换部分4将运动球类本体1上的电池输出的电能电压换成运动球类轨迹检测部分2和第一无线终端部分3所需要的工作电压；如图4所示所述电压转换部分4可以使用直流开关电源，如图5所示也可以使用线性电源。

作为一个优选实施方式，所述运动球类轨迹检测部分2中的运动轨迹物理量加速度、俯仰、翻滚和偏摆等姿态信号可以采用如图6所示的传感器IC，使用FXOS8700CQ这款6轴传感器，可以测量X、Y、Z方向的加速度和地磁信号从而解算出运动球类本体1的加速度和姿态信息，并将数据传递给处理器9。

作为一个优选实施方式，所述运动球类轨迹检测部分2中的运动轨迹物理量角加速度信号可以采用如图7所示的传感器IC，使用FXAS21002C这款3轴陀螺仪传感器，可以测量X、Y、Z轴向的角加速度信号，并将数据传递给处理器9。

作为一个优选实施方式，所述第一无线终端部分3和运动球类轨迹检测部分2中的处理器9可以采用Freescale公司的集成2.4GHZ射频的32位处理器MC13224V来实现WIFI、蓝牙等无线数据交互。

作为一个优选实施方式，所述运动球类轨迹检测部分2、第一无线终端部分3和电压转换部分4嵌入到运动球类本体1中或者外挂在运动球类本体1上。

上述实施例的实时虚拟再现运动球类，通过无线部分与显示终端进行数据交流，用户通过人机交互界面实时虚拟再现当前运动球类的位置和姿态，对于使用者有很好的交互性和娱乐性，具有广泛推广意义。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种实时虚拟再现运动球类，其特征在于，包括运动球类本体、运动球类轨迹检测部分、第一无线终端部分、电压转换部分、无线充电部分、第二无线终端部分和虚拟再现部分，其中：

所述的运动球类本体内设有电池；

所述的电压转换部分，将运动球类本体上电池输出的电能电压换成运动球类轨迹检测部分和第一无线终端部分所需要的工作电压；

所述的无线充电部分，利用近场感应给运动球类本体中的电池充电；

所述的运动球类轨迹检测部分，对运动球类本体的当前运动轨迹进行物理量采集，并进行数字化处理后传输给第一无线终端部分；

所述的第一无线终端部分，与运动球类轨迹检测部分互联，用于建立运动球类轨迹检测部分和虚拟再现部分的无线通讯；

所述的第二无线终端部分，与虚拟再现部分互联，用于建立虚拟再现部分和运动球类轨迹检测部分的无线通讯；

所述的虚拟再现部分，通过第一无线终端部分、第二无线终端部分将运动球类本体运动状态物理量的原始数据进行处理，实时转换成运动球类本体的位置和姿态数据并通过显示终端再现。

2.根据权利要求1所述的一种实时虚拟再现运动球类，其特征在于，所述的运动球类轨迹检测部分，包括运动球类运动轨迹采集传感器和处理器，其中：

所述运动球类运动轨迹采集传感器，将运动球类本体的当前运动轨迹实时进行物理量采集并转换成数字量后传递给处理器；

所述处理器，将运动球类运动轨迹采集传感器采集的运动球类本体当前运动轨迹进行数字滤波、放大、轨迹模式识别的数字信号处理，并将处理结果—运动状态物理量传递给第一无线终端部分进行发送。

3.根据权利要求2所述的一种实时虚拟再现运动球类，其特征在于，所述的运动状态物理量包括运动球类本体的速度、加速度、角速度、角加速度、俯仰、翻滚和偏摆中一种或多种。

4.根据权利要求2所述的一种实时虚拟再现运动球类，其特征在于，所述的第一无线终端部分包括第一天线和第一数据编解码器，所述的第二无线终端部分包括第二天线和第二数据编解码器，第一无线终端部分和第二无线终端部分的无线通讯分为数据发送和数据接收两种工作过程；其中：

数据发送的过程是：运动球类轨迹检测部分的处理器将运动球类本体的运动状态物理量和工作状态参数通过第一数据编解码器进行编码后输出给第一天线，并由第一天线无线发送给第二天线，然后经过第二数据编解码器进行解码处理，将处理后的数据传递给虚拟再现部分；

数据接收的过程是：虚拟再现部分将配对参数、轨迹检测所需参数通过第二数据编解码器后进行编码后输出给第二天线，并由第二天线无线发送给第一天线，然后经过第一数据编解码器进行解码处理，将处理后的数据传递给运动球类轨迹检测部分的处理器。

5.根据权利要求4所述的一种实时虚拟再现运动球类，其特征在于，所述的工作状态参数，包括运动球类本体电池容量、无线连接状态的参数。

6.根据权利要求1所述的一种实时虚拟再现运动球类，其特征在于，所述的电压转换部分将运动球类本体上的电池输出的电能电压换成运动球类轨迹检测部分和第一无线终端部分所需要的工作电压，是指：直接将电池的电压引入，然后转换成运动球类轨迹检测部分和第一无线终端部分所需要的电源电压。

7.根据权利要求1所述的一种实时虚拟再现运动球类，其特征在于，所述的无线充电部分包括：初级线圈、次级线圈、谐振电路、整流电路和充电保护电路，其中：

所述初级线圈，放置于运动球类本体外部，将市电或直流电转换成一定频率的交流电进行电磁波发送，与运动球类本体内部的次级线圈耦合，进行无线电能传输；

所述次级线圈，嵌入在运动球类本体内部，并与初级线圈发送的交流电磁场耦合，通过电磁感应产生一定的交流电流；

所述谐振电路，与次级线圈配合，将次级线圈的谐振频率调整到与初级线圈发送的频率一致，使初级线圈和次级线圈在一特定的频率上共振，实现能量传递；

所述整流电路，将次级线圈产生的交流电流整流成直流电流；

所述充电保护电路，将整流电路输出的直流电调整到运动球类本体上电池充电所需要的电压，并对充电状态进行检测和保护，防止过电流、过电压异常情况出现；

所述的无线充电部分利用近场感应，通过在初级线圈产生一定频率的交流电，在次级线圈中产生一定电流，将能量从传输端转移到接收端，从而给运动球类本体中的电池充电。

8.根据权利要求1所述的一种实时虚拟再现运动球类，其特征在于，所述的虚拟再现部分包括原始数据处理模块和视觉再现模块，其中：

所述原始数据处理模块，将第二无线终端部分接收的运动球类本体运动状态物理量的原始数据进行解算，得到运动球类本体的当前位置和姿态参数；

所述视觉再现模块，通过显示媒质，结合运动球类本体的当前位置和姿态参数，在屏幕上显示出运动球类本体当前的实际运行位置和姿态，完成虚拟现实的功能。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种实时虚拟再现运动球类，其特征在于，所述的运动球类轨迹检测部分、第一无线终端部分和电压转换部分嵌入到运动球类本体中，或者外挂在运动球类本体上。