CN114098688B - 一种基于uwb的智能穿戴设备的使用方法及智能穿戴设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于UWB的智能穿戴设备的使用方法及智能穿戴设备，包括以下步骤：开始组队时，默认都发邀请；当收到比自己编号小的邀请时停止邀请，以对方为组长；当收到比当前组长更小的邀请时，以更小的人为组长；收到组长的邀请，则回复邀请；一种智能穿戴设备，腕戴式壳体内依次设有显示模块、嵌入式控制器模块、心率监测模块、计时模块、计步模块、体能检测模块、蓝牙模块、GPS模块、UWB模块、天线模块、酒精检测模块、空气质量检测模块、GSR检测模块、ECG检测模块、体温检测模块。可以提供与用户需求匹配的个性化服务，丰富了穿戴式设备的功能；能够准确的得出穿戴者的身体各项机能，进而能够合理的进行安排游戏的进度。
Description
技术领域
本发明涉及智能穿戴领域，具体来说，涉及一种基于UWB的智能穿戴设备的使用方法及智能穿戴设备。
背景技术
随着社会的进步及科技的发展，各种元器件的尺寸越来越小，使得其可用以集成在穿戴式设备上，进而，为用户的生活及工作等提供了诸多方面的便利。目前市场上的穿戴式设备通常可以像智能手机一样，具有独立的操作***，可以运行应用程序。
随着智能穿戴设备的普及，腕戴式设备更是智能穿戴设备中的主流产品，人们在出游或者需要进行组队训练以及娱乐的时候，经常需要进行分组，现有的智能穿戴设备不具备分组功能。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种基于UWB的智能穿戴设备的使用方法及智能穿戴设备，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
根据本发明的一个方面，提供了一种基于UWB的智能穿戴设备的使用方法，包括以下步骤：
步骤S11、每台穿戴设备都有唯一编号，开始组队时，所有穿戴设备都可以定时广播邀请包，默认都发邀请；
步骤S12、当收到比自己编号小的邀请时停止邀请，该邀请是穿戴设备发送的邀请包，以对方为组长；
步骤S13、编号更小的手表发送的邀请包时，当收到比当前组长更小的邀请时，以对方为组长；
步骤S14、收到组长的邀请，向对方回复邀请回复包；
步骤S15、组长收到邀请回复包，会将对方加入组员列表，并按照编号大小排序；
步骤S16、组长在邀请包里包含上当前的组员；
步骤S17、组员收到组长的邀请包时解析邀请里的组员信息，更新自己这边的组员列表；
步骤S18、定位态以组长进入组队态的时间作为基准，所有定位时间都以这个标准进行，以实现所有组员(包含组长)的时间同步；
步骤S19、组长会在邀请包里加入发包时距离定位基准时间的时间差，用于组员校准时间；
步骤S110、组员收到组长的邀请包，解析其中的时间差，校准本地的时间，以便和组长时钟同步；
步骤S111、组队流程中发送的所有报文都要控制发射功率，以便组员能接收到。
可选的，所述组队邀请的范围控制在5米范围内。
根据本发明的另一方面，提供了一种时分复用的组队测距方法，包括以下步骤：
S21、组队结束进入定位态时，所有人都会以基准时间为标准，让自己进入相应的定位状态；
S22、按照所需模式进行依次循环定位，直至获取定位信息。
可选的，所述所需模式包括单方测距模和互相测距模式。
可选的，所述单方测距模式包括以下步骤：
S2211、第一轮，第一个发起者是组内索引为0的人，第一个被测得是编号1的人；
S2212、第二轮，第一个发起者是组内索引为1的人，第一个被测得是编号为2的人，整体向后推一个编号，以此类推直至全部测出。
可选的，所述步骤S2211中，测距顺序为(0,1)(0,2)…(0,N)(1,2)(1,3)…(1,N)…(N-1,N)，期间当自己是下一组被测或者测距的人时，则使能UWB模块，当下一组没有自己时，则失能UWB模块。
可选的，所述互相测距模式包括以下步骤：
S2221、第一轮，第一个发起者是组内索引为0的人，第一个被测得是编号1的人。
S2222、第二轮，第一个发起者是组内索引为1的人，第一个被测得是编号为2的人，整体向后推一个编号，以此类推直至全部测出。
可选的，所述步骤S2221中，当出现编号为1的人以后，测距顺序为(0,1)(0,2)…(0,N)(1,0)(1,2)…(1,N)…(N,N-1)，期间当自己是下一组被测或者测距的人时，则使能UWB模块，当下一组没有自己时，则失能UWB模块。
根据本发明的另一方面，提供了一种智能穿戴设备，包括腕戴式壳体，所述腕戴式壳体内依次设有显示模块、嵌入式控制器模块、心率监测模块、计时模块、计步模块、体能检测模块、蓝牙模块、GPS模块、UWB模块、天线模块、酒精检测模块、空气质量检测模块、GSR检测模块、ECG检测模块、体温检测模块。
可选的，所述腕戴式壳体下方设有数量为四个的电极。
本发明的有益效果为：
(1)、通过该组队方法，能够快速的进行组队，并且可以自动搜索预设范围内与穿戴式设备运行相同娱乐应用的其他用户的智能设备，可以通过向智能设备发送组队或对战等预设请求实现与目标智能设备建立预设关系，进而，可以为用户提供面对面的进行游戏的功能，从而，将虚拟游戏与现实有机的集合；解决目前穿戴式设备功能单一，无法匹配用户需求的问题，可以提供与用户需求匹配的个性化服务，丰富了穿戴式设备的功能，使用场景有：驴友野外探险时，使用组队定位功能，确认伙伴的位置。消防员等救援人员组队进入危险场景时，使用组队定位功能，确认队员的位置，防止走丢遇险。
(2)、通过时分复用的组队测距方法，能够基于UWB实现的具有时分复用组队定位功能，可显示队友到自己的相对距离，组成一个拓扑网络，不增加UWB的使用负荷，降低组队定位时的功耗，能够增加该穿戴设备的使用时长。
(3)、通过该设备，能够准确的得出穿戴者的身体各项机能，进而能够合理的进行安排游戏的进度，还具有酒精检测功能。能检测人体口中呼出气体的检测浓度，并给出未饮酒，饮酒，醉酒的级别提示。具有空气质量检测功能，能检测室内空气质量，给出IAQ指标：0-500。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种基于UWB的智能穿戴设备的使用方法的流程图之一；
图2是根据本发明实施例的一种基于UWB的智能穿戴设备的使用方法的流程图之二；
图3是根据本发明实施例的一种时分复用的组队测距方法的流程图；
图4是根据本发明实施例的单方测距模式的结构示意图；
图5是根据本发明实施例的互相测距模式的结构示意图；
图6是根据本发明实施例的一种智能穿戴设备的结构示意图。
附图标记；
1、腕戴式壳体；2、显示模块；3、心率监测模块；4、计时模块；5、计步模块；6、体能检测模块；7、蓝牙模块；8、GPS模块；9、UWB模块；10、天线模块；11、酒精检测模块；12、空气质量检测模块；13、GSR检测模块；14、ECG检测模块；15、体温检测模块；16、嵌入式控制器模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的上述描述中，需要说明的是，术语“一侧”、“另一侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“相同”等术语并不表示要求部件绝对相同，而是可以存在微小的差异。术语“垂直”仅仅是指部件之间的位置关系相对“平行”而言更加垂直，并不是表示该结构一定要完全垂直，而是可以稍微倾斜。
如图1-2所示，根据本发明的实施例，提供了一种基于UWB的智能穿戴设备的使用方法，包括以下步骤：
步骤S11、每台穿戴设备都有唯一编号，开始组队时，所有穿戴设备都可以定时广播邀请包，默认都发邀请；
步骤S12、当收到比自己编号小的邀请时停止邀请，该邀请是穿戴设备发送的邀请包，以对方为组长；
步骤S13、编号更小的手表发送的邀请包时，当收到比当前组长更小的邀请时，以对方为组长；
步骤S14、收到组长的邀请，向对方回复邀请回复包；
步骤S15、组长收到邀请回复包，会将对方加入组员列表，并按照编号大小排序；
步骤S16、组长在邀请包里包含上当前的组员；
步骤S17、组员收到组长的邀请包时解析邀请里的组员信息，更新自己这边的组员列表；
步骤S18、定位态以组长进入组队态的时间作为基准，所有定位时间都以这个标准进行，以实现所有组员(包含组长)的时间同步；
步骤S19、组长会在邀请包里加入发包时距离定位基准时间的时间差，用于组员校准时间；
步骤S110、组员收到组长的邀请包，解析其中的时间差，校准本地的时间，以便和组长时钟同步；
步骤S111、组队流程中发送的所有报文都要控制发射功率，以便组员能接收到。
另外，所述组队邀请的范围控制在5米范围内。
如图3所示，根据本发明的实施例，还提供了一种时分复用的组队测距方法，包括以下步骤：
S21、组队结束进入定位态时，所有人都会以基准时间为标准，让自己进入相应的定位状态；
S22、按照所需模式进行依次循环定位，直至获取定位信息。
对于上述所需模式来说，所述所需模式包括单方距测模式和互相距测模式；
单方测距模式：每次测距，只有被测距方知道双方之间的距离，但所需的时间更短；
互相测距模式：每次测距双方都知道双方之间的距离。
请参阅图4，所述单方测距模式包括以下步骤：
S2211、第一轮，第一个发起者是组内索引为0的人，第一个被测得是编号1的人，测距顺序为(0,1)(0,2)…(0,N)(1,2)(1,3)…(1,N)…(N-1,N)，期间当自己是下一组被测或者测距的人时，则使能UWB模块，当下一组没有自己时，则失能UWB模块。
S2212、第二轮，第一个发起者是组内索引为1的人，第一个被测得是编号为2的人，整体向后推一个编号，以此类推直至全部测出。
请参阅图5，所述互相测距模式包括以下步骤：
S2221、第一轮，第一个发起者是组内索引为0的人，第一个被测得是编号1的人，第二个被测的是组内索引为2的人,以此类推直到测到最后一人，当出现编号为1的人以后，测距顺序为(0,1)(0,2)…(0,N)(1,0)(1,2)…(1,N)…(N,N-1)，期间当自己是下一组被测或者测距的人时，则使能UWB模块，当下一组没有自己时，则失能UWB模块。
S2222、第二轮，第一个发起者是组内索引为1的人，第一个被测得是编号为0的人，第二个被测的是组内索引为2的人,以此类推直到测到最后一人。
一组测距时间可以设置，默认是100ms；
所以单方测距模式，一轮测距的时间为N*(N-1)/2+100；
互相测距模式，一轮的测距时间为N*(N-1)+100；
每两轮之间的间隔是一轮测距的时间的X(0...)倍，一个大周期是(X+1)*(N*(N-1)/2+100)或者(X+1)*(N*(N-1)+100)。
时钟同步规则：
每隔1分钟(可设置)，下一轮测距开始时同步一次，所有设备都开启DW1000，所有人都发同步包。
收到比自己编号小的同步包时，同步；
当同步周期没收到组长的同步包时，则每隔1分钟，下两个大周期，一直处于同步态。等待组长的同步包。
如图6所示，根据本发明的实施例，还提供了一种智能穿戴设备，包括腕戴式壳体1，所述腕戴式壳体1内依次设有显示模块2、嵌入式控制器模块16、心率监测模块3、计时模块4、计步模块5、体能检测模块6、蓝牙模块7、GPS模块8、UWB模块9、天线模块10、酒精检测模块11、空气质量检测模块12、GSR检测模块13、ECG检测模块14、体温检测模块15。
另外，在具体实施的时候，所述腕戴式壳体1下方设有数量为四个的电极，以及其中一个按键作为电极。下方的电极中的两个为GSR按键，下方的电极中的另外两个，和侧面按键的电极为ECG电极。
在设置了基本的智能手表功能，心率监测，计步。时间等，可以根据体能检测模块6可以针对跑步场景，建立个人体能模型，给出各种监测指标，如下：
体力：检测运动体力的使用情况，衡量及时的实际付出与潜力；运动后模拟体力的回复情况。
训练负荷：反应身体负荷程度，籍以在运动前调整当次的训练强度和时间，达到最佳的训练安排，并降低受伤的风险。
最大摄氧量：用来评估有氧体能与心肺能力的重要生理指标，数值越大表示身体能够运用的氧气量越多，心肺能力也越好。
另外，还具有酒精检测功能。能检测人体口中呼出气体的检测浓度，并给出未饮酒，饮酒，醉酒的级别提示。
具有空气质量检测功能，能检测室内空气质量，给出IAQ指标：0-500。
皮肤电(GSR)检测功能，底壳设置有4个电极，其中两个未GSR电极，设备会采集两个GSR电极之间的皮肤阻值，并由此推测人的情绪变化。
ECG检测功能，底壳设置有4个电极，其中两个为ECG电极INP和REF,另外一个ECG电极INN设为右下方的按键。测试ECG时，正确将手表佩戴在左手手腕，戴紧，右手食指触碰INN按键。即可采集心电图信号。
体温检测功能，底壳设置有4个电极，其中一个电极内置了测温芯片，人体手腕处的温度通过电极传导给测温芯片。从而实现对人体体温的不间断检测。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过该组队方法，能够快速的进行组队，并且可以自动搜索预设范围内与穿戴式设备运行相同娱乐应用的其他用户的智能设备，可以通过向智能设备发送组队或对战等预设请求实现与目标智能设备建立预设关系，进而，可以为用户提供面对面的进行游戏的功能，从而，将虚拟游戏与现实有机的集合；解决目前穿戴式设备功能单一，无法匹配用户需求的问题，可以提供与用户需求匹配的个性化服务，丰富了穿戴式设备的功能。使用场景有：驴友野外探险时，使用组队定位功能，确认伙伴的位置。消防员等救援人员组队进入危险场景时，使用组队定位功能，确认队员的位置，防止走丢遇险。游戏娱乐等场景其次。
通过时分复用的组队测距方法，能够基于UWB实现的具有时分复用组队定位功能，可显示队友到自己的相对距离，组成一个拓扑网络，不增加UWB的使用负荷，降低组队定位时的功耗。能够增加该穿戴设备的使用时长。
通过该设备，能够准确的得出穿戴者的身体各项机能，进而能够合理的进行安排游戏的进度，还具有酒精检测功能。能检测人体口中呼出气体的检测浓度，并给出未饮酒，饮酒，醉酒的级别提示。具有空气质量检测功能，能检测室内空气质量，给出IAQ指标：0-500。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种基于UWB的智能穿戴设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S11、每台穿戴设备都有唯一编号，开始组队时，所有穿戴设备都可以定时广播邀请包，默认都发邀请；
S12、当收到比自己编号小的邀请时停止邀请，该邀请是穿戴设备发送的邀请包，以对方为组长；
S13、编号更小的手表发送的邀请包时，当收到比当前组长更小的邀请时，以对方为组长；
S14、收到组长的邀请，向对方回复邀请回复包；
S15、组长收到邀请回复包，会将对方加入组员列表，并按照编号大小排序；
S16、组长在邀请包里包含上当前的组员；
S17、组员收到组长的邀请包时解析邀请里的组员信息，更新自己这边的组员列表；
S18、定位态以组长进入组队态的时间作为基准，所有定位时间都以这个标准进行；
S19、组长会在邀请包里加入发包时距离定位基准时间的时间差，用于组员校准时间；
S110、组员收到组长的邀请包，解析其中的时间差，校准本地的时间，以便和组长时钟同步；
S111、组队流程中发送的所有报文都要控制发射功率，以便组员能接收到。
2.根据权利要求1所述的一种基于UWB的智能穿戴设备的使用方法，其特征在于，所述组队邀请的范围控制在5米范围内。
3.一种时分复用的组队测距方法，其特征在于，用于权利要求1-2任意一项所述的基于UWB的智能穿戴设备的使用方法的使用，包括以下步骤：
S21、组队结束进入定位态时，所有人都会以基准时间为标准，让自己进入相应的定位状态；
S22、按照所需模式进行依次循环定位，直至获取定位信息。
4.根据权利要求3所述的一种时分复用的组队测距方法，其特征在于，所述所需模式包括单方测距模式和互相测距模式；
单方测距模式：每次测距，只有被测距方知道双方之间的距离，但所需的时间更短；
互相测距模式：每次测距双方都知道双方之间的距离。
5.根据权利要求4所述的一种时分复用的组队测距方法，其特征在于，所述单方测距模式包括以下步骤：
S2211、第一轮，第一个发起者是组内索引为0的人，第一个被测得是编号1的人，第二个被测的是组内索引为2的人,以此类推直到测到最后一人；
S2212、第二轮，第一个发起者是组内索引为1的人，第一个被测得是编号为2的人，整体向后推一个编号，以此类推直至全部测出。
6.根据权利要求5所述的一种时分复用的组队测距方法，其特征在于，所述步骤S2211中，测距顺序为(0,1)(0,2)…(0,N)(1,2)(1,3)…(1,N)…(N-1,N)，期间当自己是下一组被测或者测距的人时，则使能UWB模块，当下一组没有自己时，则失能UWB模块。
7.根据权利要求4所述的一种时分复用的组队测距方法，其特征在于，所述互相测距模式包括以下步骤：
S2221、第一轮，第一个发起者是组内索引为0的人，第一个被测得是编号1的人；
S2222、第二轮，第一个发起者是组内索引为1的人，第一个被测得是编号为0的人，第二个被测的是组内索引为2的人,以此类推直到测到最后一人。
8.根据权利要求7所述的一种时分复用的组队测距方法，其特征在于，所述步骤S2221中，当出现编号为1的人以后，测距顺序为(0,1)(0,2)…(0,N)(1,0)(1,2)…(1,N)…(N,N-1)，期间当自己是下一组被测或者测距的人时，则使能UWB模块，当下一组没有自己时，则失能UWB模块。
9.一种智能穿戴设备，其特征在于，用于权利要求1-2任意一项所述的基于UWB的智能穿戴设备的使用方法的使用，包括腕戴式壳体(1)，所述腕戴式壳体(1)内依次设有显示模块(2)、嵌入式控制器模块(16)、心率监测模块(3)、计时模块(4)、计步模块(5)、体能检测模块(6)、蓝牙模块(7)、GPS模块(8)、UWB模块(9)、天线模块(10)、酒精检测模块(11)、空气质量检测模块(12)、GSR检测模块(13)、ECG检测模块(14)、体温检测模块(15)。
10.根据权利要求9所述的一种智能穿戴设备，其特征在于，所述腕戴式壳体(1)下方设有数量为四个的电极。
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