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一种运动信息采集系统及方法与流程

2021-01-11 16:01:17|260|起点商标网
一种运动信息采集系统及方法与流程

本发明涉及交通工程技术领域,特别涉及一种运动信息采集系统及方法。



背景技术:

在行人运动行为的科学研究中,需对行人的运动信息进行采集。但是,现有的运动信息采集方法存在推广受限的问题,并且难以在特定环境下对若干行人的运动信息进行可靠、高效、低成本的采集,无法满足行人运动行为的科学研究需求。为了满足行人运动行为的研究需求,亟需提供一种可靠、高效、低成本的运动信息采集系统及方法。



技术实现要素:

本发明实施例提供了一种运动信息采集系统及方法,以解决现有的运动信息采集方法难以在特定环境下对若干行人的运动信息进行可靠、高效、低成本的采集的问题。

第一方面,为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种运动信息采集系统,包括:上位机、一个或多个分布式定位装置和时间同步服务器;

其中,所述时间同步服务器与一个或多个分布式定位装置连接,所述时间同步服务器用于向所述一个或多个分布式定位装置发送时间同步信息,所述时间同步信息用于将一个或多个分布式定位装置的时间设置为同步;

所述一个或多个分布式定位装置与所述上位机连接,所述分布式定位装置固定在监测对象上,所述分布式定位装置用于确定所述监测对象在预设的空间坐标下的空间位置信息以及时间信息,并将所述空间位置信息以及时间信息发送给所述上位机,所述上位机用于将所述监测对象的空间位置信息以及时间信息进行融合解析,来形成所述监测对象在预设的空间坐标下的移动曲线。

可选地,所述分布式定位装置包括:

第一收发机,所述第一收发机与所述时间同步服务器连接,所述第一收发机用于接收所述时间同步服务器发送的时间同步信息;

第一读卡器模块,所述第一读卡器模块用于确定所述监测对象在所述预设的空间坐标下的空间位置信息;

存储模块;

第一处理器,所述第一处理器分别与所述第一收发机、所述第一读卡器模块和所述存储模块连接;所述第一收发机还用于将所述时间同步信息发送给第一处理器,所述第一处理器用于根据所述时间同步信息确定与所述空间位置信息对应的时间信息,所述第一读卡器模块用于将读取到的所述监测对象在所述预设的坐标下的空间位置信息发送给所述第一处理器,所述第一处理器用于将所述空间位置信息以及所述时间信息发送给所述存储模块;所述存储模块用于保存所述空间位置信息以及所述时间信息。

可选地,所述第一处理器与所述存储模块采用串行外设接口spi总线进行连接。

可选地,所述预设的空间坐标是将预设数量的射频识别rfid卡按照m×n的方式同方向固定在预设面积的平面上形成,(m×n)/m2为预设的空间坐标的分辨率,m用于表示rfid卡在第一方向上的数量,n用于表示rfid卡在与所述第一方向垂直的第二方向上的数量,且n、m为大于等于1的整数。

可选地,所述运动信息采集系统还包括:

辅助录入设备,所述辅助录入设备与所述上位机连接;所述辅助录入设备用于读取所有rfid卡的标识信息,并将所有rfid卡的标识信息发送给所述上位机,所述上位机用于根据所有rfid卡的标识信息来构建所述预设的空间坐标;

当所述辅助录入设备与所述存储模块连接时,所述辅助录入设备还用于读取所述存储模块中存储的所述监测对象在预设的坐标下的空间位置信息以及与所述空间位置信息对应的时间信息,并将读取到的所述空间位置信息以及所述时间信息导入所述上位机。

可选地,所述辅助录入设备包括:

第二读卡器模块,所述第二读卡器模块用于读取所述rfid卡的标识信息;

第二处理器,所述第二处理器分别与所述第二读卡器模块和所述上位机连接,所述第二读卡器模块用于将读取到的所述rfid卡的标识信息发送给所述第二处理器,所述第二处理器用于将接收到的所述rfid卡的标识信息发送给所述上位机;

当所述第二处理器与所述存储模块连接时,所述第二处理器用于读取所述存储模块中存储的所述监测对象在预设的坐标下的空间位置信息以及与所述空间位置信息对应的时间信息,并将读取到的所述空间位置信息以及所述时间信息导入所述上位机。

可选地,所述时间同步服务器包括:

第三处理器;

第二收发机,所述第二收发机分别与所述第三处理器和所述分布式定位装置连接,所述第三处理器用于判断当前时间是否为所述时间同步信息的发送时间,若当前时间为所述时间同步信息的发送时间,则指示所述第二收发机向所述分布式定位装置发送所述时间同步信息。

第二方面,本发明实施例还提供了一种运动信息采集方法,应用于如上所述的运动信息采集系统;

所述运动信息采集方法包括:

所述时间同步服务器向所述一个或多个分布式定位装置发送时间同步信息,所述时间同步信息用于将所述多个分布式定位装置的时间设置为同步;

所述一个或多个分布式定位装置确定所述监测对象在预设的空间坐标下的空间位置信息以及与所述空间位置信息对应的时间信息,并将所述空间位置信息以及所述时间信息导入上位机中;

所述上位机将所述空间位置信息以及所述时间信息进行融合解析,来形成所述监测对象在预设的空间坐标下的移动曲线。

可选地,所述时间同步服务器向所述一个或多个分布式定位装置发送时间同步信息,包括:

确定当前时间;

判断当前时间是否为时间同步信息的发送时间;

若当前时间为时间同步信息的发送时间,则所述时间同步服务器向所述分布式定位装置发送时间同步信息。

可选地,所述预设的空间坐标是将预设数量的射频识别rfid卡按照m×n的方式同方向固定在预设面积的平面上形成,(m×n)/m2为预设的空间坐标的分辨率,m用于表示rfid卡在第一方向上的数量,n用于表示rfid卡在与所述第一方向垂直的第二方向上的数量,且n、m为大于等于1的整数。

可选地,所述一个或多个分布式定位装置确定所述监测对象在预设的空间坐标下的空间位置信息以及与所述空间位置信息对应的时间信息,包括:

所述分布式定位装置的第一处理器判断在第一读卡器模块的周围预设范围内是否存在rfid卡;

若在所述第一读卡器模块的周围预设范围内存在rfid卡,则所述第一处理器指示所述第一读卡器模块来获取所述rfid卡的标识信息,并将所述rfid卡的标识信息确定为所述监测对象在预设的空间坐标下的空间位置信息;

所述第一处理器确定获取所述rfid卡的标识信息时所对应的当前时间。

可选地,在所述第一处理器确定获取所述rfid卡的标识信息时所对应的当前时间的步骤之后,所述方法还包括:

所述第一处理器将所述rfid卡的标识信息以及获取所述rfid卡的标识信息时所对应的当前时间发送给所述分布式定位装置的存储模块;

所述分布式定位装置的存储模块按照预设编码方式保存所述rfid卡的标识信息以及获取所述rfid卡的标识信息时所对应的当前时间。

可选地,所述将所述空间位置信息以及所述时间信息导入上位机中,包括:

通过辅助录入设备,将保存在所述存储模块的rfid卡的标识信息以及获取所述rfid卡的标识信息时所对应的当前时间导入所述上位机。

可选地,在判断在第一读卡器模块的周围预设范围内是否存在rfid卡步骤之前,所述方法还包括:

所述第一处理器检测存储模块是否可用;

若所述第一处理器检测到所述存储模块可用,则所述第一处理器检测所述多个分布式定位装置的时间是否已经同步;

若所述第一处理器检测到所述多个分布式定位装置的时间已经同步,则开始统计每个分布式定位装置的时间。

可选地,所述上位机将所述空间位置信息以及所述时间信息进行融合解析,包括:

所述上位机对所述空间位置信息和所述时间信息进行解码,得到所述监测对象在预设的空间坐标下的坐标值以及与所述坐标值对应的时间;

所述上位机根据所述监测对象在预设的空间坐标下的坐标值以及与所述坐标值对应的时间,确定所述监测对象在预设的空间坐标下的移动曲线。

可选地,在所述上位机将所述空间位置信息以及所述时间信息进行融合解析的步骤之前,所述方法还包括:

所述上位机获取所有rfid卡的标识信息以及与rfid卡的标识信息对应的位置信息;

所述上位机根据所有rfid卡的标识信息与rfid卡的标识信息对应的位置信息,构建预设的空间坐标。

本发明的实施例具有如下有益效果:

在本发明实施例中,通过上位机、分布式定位装置和时间同步服务器构成一个机会网络,将分布式定位装置固定在监测对象上,首先通过时间同步服务器向分布式定位装置发送时间同步信息,来保证分布式定位装置之间的时间为同步的,然后再确定分布式定位装置在预设的空间坐标下的空间位置信息和与所述空间位置信息对应的时间信息,最终通过所述空间位置信息和时间信息确定监测对象在预设的空间坐标的移动轨迹,并且可以对监测对象的运动行为进行研究,提高了运动信息采集方法的准确性和采集效率。

附图说明

图1为本发明实施例的运动信息采集系统的架构示意图之一;

图2为本发明实施例的运动信息采集系统的工作示意图;

图3为本发明实施例的预设的空间坐标示意图;

图4为本发明实施例的运动信息采集系统的逻辑架构图;

图5为本发明实施例的运动信息采集系统的架构示意图之二;

图6为本发明实施例的辅助录入设备的硬件架构图;

图7为本发明实施例的分布式定位装置的硬件架构图;

图8为本发明实施例的时间同步服务器的硬件架构图;

图9为本发明实施例的运动信息采集方法的流程示意图之一;

图10为本发明实施例的运动信息采集方法的流程示意图之二;

图11为本发明实施例的运动信息采集方法的流程示意图之三。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

参见图1~图2,本发明实施例提供了一种运动信息采集系统,该运动信息采集系统包括:上位机11、一个或多个分布式定位装置12和时间同步服务器13。

其中,所述时间同步服务器13与一个或多个分布式定位装置12连接,所述时间同步服务器13用于向所述一个或多个分布式定位装置12发送时间同步信息,所述时间同步信息用于将一个或多个分布式定位装置12的时间设置为同步;

所述一个或多个分布式定位装置12与所述上位机11连接,所述分布式定位装置12固定在监测对象上,所述分布式定位装置12用于确定所述监测对象在预设的空间坐标14下的空间位置信息以及时间信息,并将所述空间位置信息以及时间信息发送给所述上位机11,所述上位机11用于将所述监测对象的空间位置信息以及时间信息进行融合解析,来形成所述监测对象在预设的空间坐标14下的移动曲线。

在本发明实施例中,所述监测对象可以为行人或者可移动的物体,例如:所述监测对象可以为行人或者车辆等。所述空间位置信息用于表示所述监测对象在预设时间范围内不同时间在预设的空间坐标下的运动信息,包括:相对x轴、相对y轴、分布式定位装置当前位置的坐标值以及监测对象的运行速度等。所述时间信息可以为获取所述空间位置信息所对应的相对时间,可以以时间同步信息为基准确定该相对时间。

在本发明实施例中,所述运动信息采集系统可以同时采集多个监测对象的运动信息,一个监测对象可以固定一个或多个分布式定位装置,可以根据实验需要确定一个监测对象上固定分布式定位装置的数量。

在本发明实施例中,可以采用rfid(radiofrequencyidentification,射频识别技术)卡在实验场内部设置预设的空间坐标,rfid卡是指非接触类电子标签/卡片,rfid卡包括有id(identificationcard,身份识别卡)卡、ic(integratedcircuitcard,集成电路卡)卡、nfc(nearfieldcommunication,近场通信)卡或其他电子卡/标签。

例如,可以采用iso(internationalorganizationforstandardization,国际标准化组织)卡片型rfid电子标签来构建预设的空间坐标,即采用rfid电子标签实现空间坐标的刻度,单位面积内rfid电子标签的数量可以用于表示运动信息采集系统的空间分辨率。可以理解的是,可以通过调整rfid卡的布设间距来实现不同的空间坐标刻度,进而实现不同的空间分辨率。

继续参见图2和图3,所述预设的空间坐标是将预设数量的rfid(radiofrequencyidentification,射频识别)卡141按照m×n的方式同方向固定在预设面积的平面上形成,(m×n)/m2为预设的空间坐标的分辨率,m用于表示rfid卡141在第一方向上的数量,n用于表示rfid卡141在与所述第一方向垂直的第二方向上的数量,且n、m为大于等于1的整数,所述预设面积可以为单位平方米,当然并不仅限于此。

例如:可以将rfid卡安装在地毯上构成rfid卡地垫,并将rfid卡地垫作为预设的空间坐标,方便移动、拆卸和多次使用。在制作空间坐标时,使预设数量的rfid卡按照m×n的方式同方向固定在单位平方米的地毯上,并在地毯上标注方向和序号,作为一个空间坐标,(m×n)/m2即为空间坐标的分辨率。

需要说明的是,通过设置在运动实验场中的预设的空间坐标,能够确定分布式定位装置所处的当前地点的空间位置信息,通过空间位置信息可以确定分布式定位装置的相对空间坐标信息。

为了保证预设的空间坐标具有较高的空间分辨率,需要增加rfid卡的数量,但是rfid卡的数量过多会出现射频干扰现象。为了保证相邻坐标之间不能有射频干扰出现,rfid卡不能采用接触式感应,不能发生rfid卡重叠,且不能采用有源供电。

其中,单张iso卡片型rfid电子标签尺寸为85.6mm×54mm,单位平方米地毯上最多可布设iso卡片型rfid卡11×18张(85.6×11≤1000mm;54×18≤1000mm)。实际布设rfid卡时,考虑到rfid卡包装塑封袋的尺寸大小,同时,也为rfid卡之间预留一定的间隙,以避免发生rfid卡重叠造成射频干扰的情况。当预设的空间坐标的分辨率较低时,不能保证实验数据的精度。预设的空间坐标的分辨率可依据实验精度要求给出,一般空间坐标的分辨率在(5×5)/m2~(10×16)/m2之间为宜。其中图3所示的空间坐标的分辨率为(10×16)/m2

需要说明的是,以上有关预设的空间坐标的分辨率的描述只是示例并非限定,可以理解的是,本发明实施例并不具体限定预设的空间坐标的分辨率。

在本发明实施例中,在运动实验场中设置有唯一的时间同步服务器,其中时间同步服务器用于向分布式定位装置无线广播时间同步信息,其中时间同步服务器的广播时间为相对同步时间,能够让分布定位装置的时间与时间同步服务器的时间同步,进而保证多个分布式定位装置之间的时间同步。

每个监测对象在参与实验时需要佩戴分布式定位装置,分布式定位装置通过无线通信的方式与时间同步服务器保持高精度的相对时间同步,构成一个机会网络。分布式定位装置不断向铺设有地垫的地面方向发射无线信号,当地垫上安装的rfid卡收到此无线信号时会利用该无线信号进行无线充电,rfid卡将自身的标识信息发送给分布式定位装置,其中rfid卡的标识信息可以用于表示所述分布式定位装置在预设的空间坐标下的空间位置信息,即监测对象的空间位置信息,最终分布式定位装置将rfid卡的标识信息以及相应的时间信息一起保存在本地。

可选地,rfid卡的标识信息可以为rfid卡的id号,当然并不仅限于此。

在采集完成或实验结束后,将分布式定位装置所获取的所有空间位置信息和时间信息导入所述上位机,所述上位机对监测对象的所有空间位置信息和时间信息进行融合解析,得到监测对象在预设的空间坐标下的移动曲线,另外所述上位机还可以用于获得每个监测对象在不同时间所对应的空间位置信息。

参见图4,本发明实施例的运动信息采集系统从逻辑架构层面由下至上依次包括:物理层、通讯层、数据层、支撑层和应用层五个逻辑层/元素,其中各逻辑层/元素及其之间的相互关系如图4所示。

其中,物理层可以通过特定功能的物理设施设备实现实验场初始化和实验所需设备准备;通讯层可以实现系统各功能模块之间有效实时通信;数据层可以实现空间位置信息和时间信息等的本地存储、传输和备份;支撑层可以基于可移动存储设备和系统所需辅助录入设备等,支撑系统应用层各项功能;应用层通过可视化用户接口和操作界面,实现实验信息管理和数据转换,并支持功能扩展开发。

其中,本发明实施例的运动信息采集系统具体的工作流程如下:

1)系统初始化:根据行人运动实验场情况,布设空间坐标,并根据空间坐标的布设情况,完成上位机程序设置(上位机程序中虚拟实验场设置也可以在实验结束后完成),生成实验场信息;

2)实验准备阶段:开启时间同步服务器和所有分布式定位装置,分布式定位装置将自动与时间同步服务器进行相对时间同步,分布式定位装置上设计有相应的工作指示灯以指示设备完成时间同步情况及工作情况,时间同步过程一般不超过1分钟;

3)实验实施阶段:监测对象佩戴分布式定位装置,按既定实验方案开始实验,整个实验过程应控制在8个小时内,时间过长会导致分布式定位装置的电池耗尽,系统将不能正常工作;

4)实验回收阶段:实验结束,回收分布式定位装置和无源空间坐标;

5)数据解析:将所有分布式定位装置所保存实验数据导入上位机,运行上位机的数据融合解析模块,上位机将自动完成文件合并和数据融合解析,并生成基础数据图表,即监测对象的移动曲线。

参见图5,在物理架构层面上,运动信息采集系统包括:时间同步服务器、分布式定位装置、预设的空间坐标和上位机,其中时间同步服务器、分布式定位装置、预设的空间坐标和上位机为核心部件,是运动信息采集系统必不可少的构成单元。除此之外,为了方便用户操作,运动信息采集系统还包括:辅助录入设备,其中辅助录入设备可以为手持式rf(radiofrequency,射频)卡辅助录入设备,所述辅助录入设备可以用于录入实验场信息,以及将分布式定位装置保存的空间位置信息和时间信息导入到所述上位机中。

在进行原始采集数据的融合解析时,需要在上位机上虚拟再现实验场信息,这就需要录入实验场中所有rfid卡信息以实现上位机程序中实验场的初始化。由于要录入实验场信息工作量较大,以10平米实验场为例,需要录入10×(10×16)=1600张rfid卡信息。辅助录入设备就是为方便实验人员录入rf卡信息而设计的,方便虚拟实验场初始化和系统的维护和升级。

需要说明的是,辅助录入设备可以读取rf卡的13位国际唯一id号,并通过串口将其发送给pc机。运行于pc机的上位机配有相应的处理程序,可以将读到的id号自动生成rf卡信息,继而生成实验场信息。

进一步地,所述辅助录入设备与所述上位机连接;所述辅助录入设备用于读取所有rfid卡的标识信息,并将所有rfid卡的标识信息发送给所述上位机,所述上位机用于根据所有rfid卡的标识信息来构建所述预设的空间坐标;当所述辅助录入设备与所述存储模块连接时,所述辅助录入设备还用于读取所述存储模块中存储的所述监测对象在预设的坐标下的空间位置信息以及与所述空间位置信息对应的时间信息,并将读取到的所述空间位置信息以及所述时间信息发送给所述上位机。

参见图6,所述辅助录入设备包括:第二处理器601和第二读卡器模块602;其中,所述第二读卡器模块602用于读取所述rfid卡的标识信息;所述第二处理器601分别与所述第二读卡器模块602和所述上位机连接,所述第二读卡器模块602用于将读取到的所述rfid卡的标识信息发送给所述第二处理器601,所述第二处理器601用于将接收到的所述rfid卡的标识信息发送给所述上位机;当所述第二处理器601与所述存储模块连接时,所述第二处理器601用于读取所述存储模块中存储的所述监测对象在预设的坐标下的空间位置信息以及与所述空间位置信息对应的时间信息,并将读取到的所述空间位置信息以及所述时间信息发送给所述上位机。

在本发明实施例中,通过上位机、分布式定位装置和时间同步服务器构成一个机会网络,将分布式定位装置固定在监测对象上,首先通过时间同步服务器向分布式定位装置发送时间同步信息,来保证分布式定位装置之间的时间为同步的,然后再确定分布式定位装置在预设的空间坐标下的空间位置信息和与所述空间位置信息对应的时间信息,最终通过所述空间位置信息和时间信息确定监测对象在预设的空间坐标的移动轨迹,并且可以对监测对象的运动行为进行研究,提高了运动信息采集方法的准确性和采集效率。

另外,本发明实施例可以采用无线信号进行行人监测,与传统的方法不同的是,本发明实施例不需要布设定位基站作为基础设施,也不需要每个实验人员配备高价的信息处理设备。

参见图7,所述分布式定位装置包括:第一收发机701、第一读卡器模块702、存储模块703和第一处理器704;其中,所述第一收发机701与所述时间同步服务器连接,所述第一收发机701用于接收所述时间同步服务器发送的时间同步信息;所述第一读卡器模块702用于确定所述监测对象在所述预设的空间坐标下的空间位置信息;所述第一处理器704分别与所述第一收发机701、所述第一读卡器模块702、所述存储模块703连接;所述第一收发机701还用于将所述时间同步信息发送给第一处理器704,所述第一处理器704用于根据所述时间同步信息确定与所述空间位置信息对应的时间信息,所述第一读卡器模块702用于将读取到的所述监测对象在所述预设的坐标下的空间位置信息发送给所述第一处理器704,所述第一处理器704用于将所述空间位置信息以及所述时间信息发送给所述存储模块703;所述存储模块703用于保存所述空间位置信息以及所述时间信息。

在第一处理器将空间位置信息和时间信息发送给存储模块后,暂由存储模块保存空间位置信息和时间信息。直到数据采集结束,可以从分布式定位装置中取出存储模块,并将存储模块与上位机连接,将保存在所述存储模块中的所有空间位置信息和与空间位置信息对应的时间信息导入到上位机中。进一步地,可以采用辅助录入设备将保存在存储模块中的数据导入上位机,将辅助录入设备分别与上位机和所述存储模块连接。

在运动信息采集的过程中,参与实验的监测对象需要佩戴分布式定位装置,为了便于监测对象佩戴分布式定位装置,分布式定位装置上设置有卡扣,通过所述卡扣可以将分布式定位装置固定在监测对象上。其中通过确定分布式定位装置在预设的空间坐标下的空间位置信息,确定监测对象在预设的空间坐标下的位置信息。

另外,继续参见图7,分布式定位装置为有源设备,即所述分布式定位装置还包括电源模块705,所述电源模块用于为第一收发机701、第一读卡器模块702、存储模块703和第一处理器704提供电能。

进一步地,所述第一处理器可以为mcu(microcontrollerunit,微控制单元)核心处理器,采用stm32的arm芯片,主频72mhz;第一读卡器模块采用rc522单芯片,第一处理器与存储模块之间采用spi总线进行连接;所述存储模块可以采用tf卡,tf卡又称t-flash卡,是一种超小型存储卡,所述存储模块的容量可以为8g。

综上,分布式定位装置主要提供以下三个方面的功能:

1)与时间同步服务器无线通信,传输时间同步信息并与之同步。

2)实时读取分布式定位装置在预设的空间坐标下的空间位置信息,例如:实验场的空间坐标的坐标值。

3)每次将读取到的空间位置信息和与空间位置信息对应的时间信息保存在存储模块中,其中空间位置信息可以为分布式定位装置在预设的空间坐标的坐标值,时间信息为获取空间位置信息的当前时间,以供实验结束后上位机程序融合、解析。

参见图8,所述时间同步服务器包括:第三处理器801和第二收发机802;其中,所述第二收发机802分别与所述第三处理器801和所述分布式定位装置连接,所述第三处理器801用于判断当前时间是否为所述时间同步信息的发送时间,若当前时间为所述时间同步信息的发送时间,则指示所述第二收发机802向所述分布式定位装置发送所述时间同步信息。

在本发明实施例中,所述时间同步服务器是授时中心,时间同步服务器的主要功能是定期发送时间同步信息以保证全网的时间同步。进一步地,时间同步服务器可以为所有的分布式定位装置提供毫秒级时间同步。另外,所述时间同步信息包括:相对同步时间,时间同步服务器可以通过无线通信方式,周期性地向分布式定位装置发送时间同步信息,即周期性地将相对时间值广播给所有的分布式定位装置,每个分布式定位装置与时间同步服务器保持时间同步,进而实现了所有的分布式定位装置之间的时间同步。

由于从分布式定位装置导入至上位机的时间空间信息和时间信息为编码数据,不能直接用于运动行为分析,需要通过一定的数据解码方式和融合技术对设备采集到的原始数据进行融合解析,由此设计开发了配套的数据融合解析程序,即上位机。可以理解的是,所述上位机可以将空间位置信息和时间信息按照预设编码方式解码以及将解码后的数据进行融合解析,以形成监测对象在预设的空间坐标下的移动曲线或运动轨迹。

在将空间位置信息和时间信息导入到上位机之前,需要先按实际实验场布设情况设置虚拟实验场,生成实验场信息,即构建预设的空间坐标;通过辅助录入设备将分布式定位装置所存储的空间位置信息和时间信息导入到上位机;按存储的空间位置信息和时间信息的预设编码方式(八位十六进制),逐一对空间位置信息和时间信息进行解码,得到rf卡id、时间、相对x轴、相对y轴、速度等,其中时间、坐标和速度统一用八位十六进制表示,按需定义各自所占位数。

在本发明实施例中,上位机程序基于vc++集成开发环境中的mfc类库编程实现,生产的exe文件可以免安装就可以直接在pc机上运行,适用于windowsxp和windows7等操作系统;同时,上位机还提供用户图形接口,便于实验人员可视、再现实验场信息。

综上,上位机可以主要实现以下几个方面的功能:

1)通过图像化方式(类似于拼图),由用户设定空间坐标的摆放情况,生成虚拟实验场信息,也可以与辅助录入设备进行对接,自动生成实验场信息,即构建预设的空间坐标;

2)记录并保存实验场信息,以供多次实验直接使用;

3)读取所有分布式定位设备保存的实验信息;融合所有分布式定位装置的信息,以便可以基于时间进行查询、基于空间进行查询和基于设备进行查询;将空间位置信息和时间信息分别转换为标准单位的坐标值和时间。

4)生成监测对象在实验场内的移动曲线;

5)融合并存储实验数据,实验数据包括空间位置信息和时间信息。

本发明实施例采用射频识别技术和机会网络技术来搭建运动信息采集系统。本发明实施例的运动信息采集系统可以用来采集监测对象的运动信息,监测对象的运动信息可以为运动基础理论研究和运动模型验证提供基础数据支持,最终对监测对象的运动行为进行研究,可以提高运动信息采集方法的准确性和采集效率。

另外,本发明实施例采用无线信号进行行人监测,与传统的方法不同的是,本发明实施例不需要布设定位基站作为基础设施,也不需要每个实验人员配备高价的信息处理设备。

本发明实施例的运动信息采集系统涵盖基础数据获取、数据传输和存储、数据转换和预处理等方面,该系统的功能可以包括:识别功能、跟踪功能、实时通信和数据存储功能和数据转换和预处理功能等功能。同时,为了确保实验信息的有效存储和重复使用,满足系统功能扩充和再开发的需求,该系统还应该具备虚拟再现功能和可扩展功能。

以监测对象为行人为例,对本发明实施例的运动信息采集系统所具备的功能进行一一介绍。其中,

行人识别功能:行人个体或群体的识别和记录是系统首先应该实现的功能,同行人视频监测技术中的行人检测(pedestriandetection)一样,应实现行人个体的识别及其与所采集数据之间的一一对应。

为了实现以上功能,本发明实施例可以通过唯一固定编号的分布式定位装置来实现行人个体标记,进而完成行人个体运动信息的记录。

行人跟踪功能:行人移动轨迹的实时跟踪和记录是行人运动数据采集的关键,也是系统所需实现的核心功能,相当于视频监测技术中的行人追踪(pedestriantracking),需要记录特定或连续时间点特定行人个体或群体的时间和位置信息,即时空参数,生成行人移动轨迹。

为了实现以上功能,本发明实施例可以通过时间同步服务器来将分布式定位装置的时间设置为同步,进而可以统计行人个体或群体的时间信息,通过分布式定位装置可以确定行人个体或群体的位置信息。

实时通信和数据存储功能:通讯功能实现实验场时间同步和实验人员位置信息传输,并将同步时间信息、空间位置信息以及时间信息进行存储,支持系统各功能模块之间的实时通信和所采集数据的本地存储。

数据转换和预处理功能:通过布设rfid卡实现实验场空间坐标的刻度,通过接收时间同步服务器的广播时间实现时间同步,因此,所采集的数据为特定编码格式的时间信息和ifid卡的id信息,为实现数据可读,系统还应支持对所采集数据的融合解析,并应研究之需对数据进行一定程度的预处理。

其中,可以利用excel中查找函数实现分布式定位装置和实验人员之间是双向查询功能,基于分布式定位装置编号,查找具体的实验人员信息并显示,用于分析特定行人运动选择行为的人群特征;基于实验人员编号/姓名,查找具体的分布式定位装置采集数据,用于研究特定人群(性别、年龄段、身高等)的运动选择行为和偏好。

虚拟再现功能:考虑系统推广和实验信息的可复制性,节省人工成本,提升实验效率,扩展应用人群,系统提供用户图形接口,生成虚拟实验场信息,记录存储实验场信息,以供实验信息查阅和下次实验使用。

可扩展功能:系统设计之初就尽可能地保持了针对不同行人运动场景(实验场景)的普适性,但难免存在对特殊行人运动场景细节考虑不周的问题,对此,系统设计中各功能模块相互独立又互为整体,支持硬件的个性化需要扩充和软件的再开发。

参见图9,本发明实施例还提供了一种运动信息采集方法,应用于如图1至图2所示的运动信息采集系统,该方法的具体步骤包括:

步骤901:所述时间同步服务器向所述一个或多个分布式定位装置发送时间同步信息,所述时间同步信息用于将所述多个分布式定位装置的时间设置为同步;

参见图10,步骤901具体流程包括:

步骤9011:第三处理器确定当前时间;

步骤9012:所述第三处理器判断当前时间是否为时间同步信息的发送时间;若当前时间为时间同步信息的发送时间,则执行步骤9013;若当前时间不是时间同步信息的发送时间,则重复执行步骤9011。

步骤9013:若当前时间为时间同步信息的发送时间,则所述时间同步服务器向所述分布式定位装置发送时间同步信息,进一步地,通过第二收发机向所述分布式定位装置发送时间同步信息。在步骤9013之后重复执行步骤9011。

需要说明的是,在步骤9011之前,需要执行开机、初始化第三处理器、初始化第二收发机、开启时间定时器等步骤。

在本发明实施例中,所述时间同步信息至少包括:相对同步时间值,所述时间同步服务器通过无线通信方式周期性地向所述一个或多个分布式定位装置发送时间同步信息。

步骤902:所述一个或多个分布式定位装置确定所述监测对象在预设的空间坐标下的空间位置信息以及与所述空间位置信息对应的时间信息,并将所述空间位置信息以及所述时间信息导入上位机中;

在本发明实施例中,所述监测对象可以为行人或者可移动的物体,例如:所述监测对象可以为行人或者车辆等。所述空间位置信息用于表示所述监测对象在预设时间范围内不同时间在预设的空间坐标下的运动信息,包括:相对x轴、相对y轴、分布式定位装置当前位置的坐标值以及监测对象的运行速度等。所述时间信息可以为获取所述空间位置信息所对应的相对时间,可以根据时间同步信息确定与空间位置信息对应的相对时间。

继续参见图2和图3,所述预设的空间坐标是将预设数量的rfid(radiofrequencyidentification,射频识别)卡141按照m×n的方式同方向固定在预设面积的平面上形成,(m×n)/m2为预设的空间坐标的分辨率,m用于表示rfid卡141在第一方向上的数量,n用于表示rfid卡141在与所述第一方向垂直的第二方向上的数量,且n、m为大于等于1的整数,所述预设面积可以为单位平方米,当然并不仅限于此。

参见图11,当通过rfid卡构成预设的空间坐标时,可以根据rfid的标识信息确定所述监测对象在预设的空间坐标下的空间位置信息,步骤902的具体流程包括:

步骤9021:所述分布式定位装置的第一处理器判断在第一读卡器模块的周围预设范围内是否存在rfid卡;若在所述第一读卡器模块的周围预设范围内存在rfid卡,则执行步骤9022;若在所述第一读卡器模块的周围预设范围内不存在rfid卡,则重复执行步骤9021。

步骤9022:若在所述第一读卡器模块的周围预设范围内存在rfid卡,则所述第一处理器指示所述第一读卡器模块来获取所述rfid卡的标识信息,并将所述rfid卡的标识信息确定为所述监测对象在预设的空间坐标下的空间位置信息。

步骤9023:第一处理器确定获取所述rfid卡的标识信息的当前时间;

在本发明实施例中,与所述空间位置信息对应的时间信息,可以理解为获取所述rfid卡的标识信息时所对应的当前时间。在确定空间位置信息之后,所述第一处理器确定获取所述rfid卡的标识信息时所对应的当前时间。

继续参见图11,在步骤9023之后,所述方法还包括:

步骤9024:存储模块保存所述rfid卡的标识信息以及获取所述rfid卡的标识信息的当前时间;

所述第一处理器将所述rfid卡的标识信息以及获取所述rfid卡的标识信息时所对应的当前时间发送给所述分布式定位装置的存储模块;所述分布式定位装置的存储模块按照预设编码方式保存所述rfid卡的标识信息以及获取所述rfid卡的标识信息时所对应的当前时间。

在本发明实施例中,编码方式用于表示存储模块内存储空间位置信息和时间信息的方式,常见的编码方式有:ascii(americanstandardcodeforinformationinterchange:美国信息交换标准代码)编码,gb2312编码(简体中文),gbk(gbk即“国标”、“扩展”汉语拼音的第一个字母,英文名称:chineseinternalcodespecification),unicode(统一码、万国码、单一码),utf-8(8-bitunicodetransformationformat,万国码)编码等。其中预设编码方式可以为八位十六进制,当然并不仅限于此。

在本发明实施例中,可以通过辅助录入设备,将保存在所述存储模块的rfid卡的标识信息以及获取所述rfid卡的标识信息时所对应的当前时间发送给所述上位机。

继续参见图11,在步骤9021之前,所述方法还包括:

步骤9025:所述第一处理器检测存储模块是否可用;若所述第一处理器检测到所述存储模块可用,则执行步骤9026;若所述第一处理器检测到所述存储模块不可用,则重复执行步骤9025。

步骤9026:若所述第一处理器检测到所述存储模块可用,则所述第一处理器检测所述多个分布式定位装置的时间是否已经同步;若所述第一处理器检测到所述多个分布式定位装置的时间已经同步,则执行步骤9027;若所述第一处理器检测到所述多个分布式定位装置的时间未同步,则重复执行步骤9026。

步骤9027:若所述第一处理器检测到所述多个分布式定位装置的时间已经同步,则开始统计每个分布式定位装置的时间,即开启本地时间。

需要说明的是,在步骤9025之前,需要执行开机,初始化端口以及初始化第一收发机以及初始化存储模块和第一读卡器模块的步骤。

步骤903:所述上位机将所述空间位置信息以及所述时间信息进行融合解析,来形成所述监测对象在预设的空间坐标下的移动曲线。

在本发明实施例中,所述上位机对所述空间位置信息和所述时间信息进行解码,得到所述监测对象在预设的空间坐标下的坐标值以及与所述坐标值对应的时间;所述上位机根据所述监测对象在预设的空间坐标下的坐标值以及与所述坐标值对应的时间,确定所述监测对象在预设的空间坐标下的移动曲线。

可选地,在所述上位机将所述空间位置信息以及所述时间信息进行融合解析的步骤之间,所述方法还包括:所述上位机获取所有rfid卡的标识信息以及与rfid卡的标识信息对应的位置信息;所述上位机根据所有rfid卡的标识信息以及与rfid卡的标识信息对应的位置信息,构建预设的空间坐标。

本发明实施例采用射频识别技术和机会网络技术来搭建运动信息采集系统。可以利用本发明实施例的运动信息采集系统来采集监测对象的运动信息,监测对象的运动信息可以为运动基础理论研究和运动模型验证提供基础数据支持,最终对监测对象的运动行为进行研究,可以提高运动信息采集方法的准确性和采集效率。

另外,本发明实施例采用无线信号进行行人监测,与传统的方法不同的是,本发明实施例不需要布设定位基站作为基础设施,也不需要每个实验人员配备高价的信息处理设备。

本发明实施例的运动信息采集系统涵盖基础数据获取、数据传输和存储、数据转换和预处理等方面,该系统的功能应该包括:识别功能、跟踪功能、实时通信和数据存储功能和数据转换和预处理功能等功能。同时,为了确保实验信息的有效存储和重复使用,满足系统功能扩充和再开发的需求,该系统还应该具备虚拟再现功能和可扩展功能。

以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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