[发明专利]一种无线多人运动数据采集器及采集方法

权利要求书

1.一种无线多人运动数据采集器，其特征在于，它主要由数十个数据传感节点，六个数据中继节点和一个数据汇聚节点组成，三种节点组成基于分簇的无线传感网络用以精确，高速地采集各项人体运动传感数据；其中，数十个数据传感节点附着于人体各个运动关键部位，将周期性采集的数据压缩后，通过无线网络传送至所连接的数据中继节点，数据汇聚节点与六个数据中继节点通过SPI接口有线连接，分时通信，最终将传感数据通过USB汇总至计算机。

2.根据权利要求1所述的多人运动数据采集器数据传感节点，其特征在于：所述数据传感节点主要包括：MCU+无线射频模块、加速度传感器模块、磁感应传感器模块、MEMS数字输出陀螺模块和电源调理和监测模块等；MCU+无线射频模块连接有板载天线，MCU通过I²C总线和MEMS数字输出陀螺模块、磁感应传感器模块相连，通过SPI接口与加速度传感器模块相连；数据传感节点由3.3V/250mAH可充电锂电池供电，经电源调理模块产生各个硬件模块需要的供电电压，电源监测模块监测电池的电量，其通过普通IO口模拟I²C总线协议与MCU相连接。

3.根据权利要求1所述的多人运动数据采集器数据中继节点与数据汇聚节点，其特征在于：所述数据中继节点和数据汇聚节点主要任务是管理传感网络、转发命令和转发数据；针对采集器数据率大，实时性强的特点，数据中继节点和数据汇聚节点采用SPI接口有线连接，数据中继节点和数据汇聚节点集成到一块电路板上，由同一个电源模块供电；数据汇聚节点作为整个数据采集系统与计算机的接口，其任务是通过SPI接口管理6个数据中继节点，并由USB接口转发计算机命令及传输人体运动数据，其主要包括两个模块：ARM处理器模块以及USB接口模块；采集器共有6个数据中继节点，每个数据中继节点均可管理不超过8个无线数据传感节点，其负责运动传感数据的处理和转发，其主要包括两个模块： DSP处理器模块以及无线收发模块；DSP处理器通过SPI口与无线收发模块连接，并通过另一个SPI接口与ARM处理器通信。

4.一种基于分簇无线传感网络的多人运动数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）数据汇聚节点和数据中继节点初始化；

（2）数据汇聚节点和数据中继节点组网，建立无线传感网络，等待数据传感节点入网；

（3）数据传感节点初始化；

（4）数据传感节点监听信道，申请入网；

（5）数据传感节点周期性采集传感器数据，并处理压缩该次数据；

（6）数据传感节点根据采集周期封装压缩后的数据，并进入低功耗休眠状态等待定时器将其唤醒；

（7）数据传感节点根据采集周期定时唤醒，并将数据传送给指定数据中继节点；

（8）数据汇聚节点接收数据中继节点数据，并由USB传送至计算机；

（9）一次数据传输结束，重复步骤5-8，实现运动传感数据的周期性采集。

5.根据权利要求4所述的多人运动数据采集方法，其特征在于，所述步骤（1）具体为：数据汇聚节点和数据中继节点初始化包括ARM处理器的初始化，DSP处理器的初始化，射频模块初始化；ARM处理器的初始化与DSP处理器的初始化均包括总线频率设定，GPIO口配置，中断配置，SPI接口配置等；射频模块初始化包括频道设置，时钟频率设定等；所述步骤（3）具体为：数据传感节点初始化包括MCU+无线射频模块初始化，加速度传感器模块初始化，磁感应传感器模块初始化、MEMS数字输出陀螺模块初始化；MCU+无线射频模块初始化包括GPIO口配置，中断配置，频道设置，时钟频率设定等；三种传感器模块初始化包括状态设定，数据初始化等。

6.根据权利要求4所述的多人运动数据采集方法，其特征在于，所述步骤（2）具体为：数据汇聚节点根据计算机命令设定网络刷新频率，并周期性地发送组网信标通过SPI接口与数据中继节点通信，进行无线传感网络的第一层组网，包括以下子步骤：

1）数据汇聚节点广播组网命令；

2）数据中继节点申请网络地址；

3）数据汇聚节点分配网络地址、时隙位置及配置信道等信息；

4）数据汇聚节点确认，建立无线传感网络；

5）数据中继节点周期性广播组网命令，等待数据传感节点入网。