[发明专利]一种室外游泳水下定位手环及水下定位方法

说明书

本发明属于沙滩、湖泊等室外游泳场所定位技术领域，具体涉及一种室外游泳水下定位手环及水下定位方法。主要包括室外游泳水下定位手环和外围设备。所述室外游泳水下定位手环包括通信控制模块、定位模块、显示模块、传感器模块、射频模块、振动马达模块和/或扬声器模块以及向上述模块供电的电源。所述外围设备包括外围通信设备、外围定位设备、环境监测设备、服务器和供电设备。水下定位采用超短基线定位方式，由手环定位模块中的定位水声换能器与外围定位设备中的定位水声应答器匹配使用，利用双向时间测距法记录相关时间并计算游泳者与固定于水下的每个定位水声应答器间的距离，服务器接收到相关信息后采用最小二乘法计算游泳者的水下位置。

技术领域

本发明属于沙滩、湖泊等室外游泳场所定位技术领域，具体涉及一种室外游泳水下定位手环及水下定位方法。

背景技术

游泳是强身健体、锻炼意志、休闲娱乐、促进身心健康、老少咸宜的体育运动之一。随着游泳爱好者对游泳环境的要求不断提高，许多沙滩、湖泊、江河等室外优良水域相继被开发，成为人们追捧的旅游或休闲资源。

然而，沙滩、湖泊、江河等室外水域属于户外环境，范围较广、人员复杂。与传统的室内游泳场馆相比，使得走失、溺水等安全事件不易被第一时间发现。因此，需要一套装置和方法可及时发现人员走失、溺水等异常事件，因而如何确定游泳者的准确水下位置是非常关键的问题。而传统的GPS定位方式在水中的误差较大，因而对水中定位技术有了更高的要求。

目前关于定位技术主要有GPS定位、无线定位等。民用的GPS定位在室外的误差大约有几十米，在水中定位的误差则更大。而无线定位技术的测量精度虽然比GPS高，但是其主要用于室内定位。在类似于沙滩等广阔的室外和水域环境中，无线定位技术受到了一定的限制，定位精度降低且需要布置很多的基站或者无线路由，成本较高。此外，由于无线电磁波在水中传输会严重的衰减、传输距离有限，且无线电磁波在淡水、海水中导电率差异较大，因此不能通过无线电磁波在水下对数据进行有效传输。由此可见，这些方法并不能很好地适用于沙滩等广阔的室外水域环境定位。

发明内容

为解决上述现有技术对游泳者室外水下定位不准确的问题，本发明提供一种室外游泳水下定位手环及水下定位方法。

本发明为解决上述问题而采取的技术方案为：

一种室外游泳水下定位手环，包括呈环状的腕带，所述腕带上设有通信控制模块、定位模块、显示模块、传感器模块、振动马达模块和/或扬声器模块以及向上述模块供电的电源；所述的通信控制模块包括微型控制器和通信水声换能器，其中微型控制器用于控制室外游泳水下定位手环各模块之间以及与外围设备的信息交互与传送，通信水声换能器用于与外围通信设备中的通信水声换能器的通信，实现电信号与水声信号之间的相互转换；所述的定位模块由定位水声换能器和计时器组成，定位水声换能器与室外游泳场所外围定位设备的定位水声应答器匹配使用并向定位水声应答器周期性地发送声信号，计时器用于记录该定位水声换能器每次发送和接收声信号的时间并通过通信控制模块利用外围通信设备发送至服务器；所述的传感器模块包括心率传感器、血压传感器和水压传感器，其中心率传感器和血压传感器位于腕带的内侧以便紧贴游泳者的手腕内侧，水压传感器内置于腕带内部用于感知水中的压力，根据水压传感器给出的压力值计算得到游泳者当前的入水深度，传感器模块与通信控制模块相连接，当水压传感器的压力值不为零，即游泳者处于水下状态时，通信控制模块向定位模块中的定位水声换能器发出唤醒信号，定位水声换能器开始发出声信号，并与待机值守的外围定位设备的定位水声应答器进行通信；定位模块和显示模块位于腕带外侧；振动马达模块和/或扬声器模块以及电源均内置于腕带内部；所述显示模块、振动马达模块和/或扬声器模块都通过通信控制模块并利用外围通信设备接收服务器的信息。