CN107007986B - 单人伞式冲浪系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单人伞式冲浪系统，包括伞式助力设备、手持横杆、双向冲浪板、体重检测设备和安全保护设备，伞式助力设备包括伞式帆布和自动开合控制器，伞式帆布具有打开状态和收缩状态，自动开合控制器用于控制伞式帆布在打开状态和收缩状态之间的转换，还用于控制伞式帆布的打开角度，安全保护设备包括腰钩子设备、坐钩子设备和嵌入式处理器，其中，嵌入式处理器分别与体重检测设备和自动开合控制器连接，用于基于冲浪者的体重调整伞式帆布的打开角度。通过本发明，能够为作为极限运动的伞式冲浪提供安全保障。

Description

单人伞式冲浪系统

技术领域

本发明涉及水上设备领域，尤其涉及一种单人伞式冲浪系统。

背景技术

高刺激性伴随着高危险性，这一规律符合一切极限运动，当然也符合单人伞式冲浪。单人伞式冲浪这项运动诞生以来的十来年里，每年都有人因为玩单人伞式冲浪而丧生，据说最多的一年全球共有25个人为了追求刺激丢了性命。甚至在有的国家和旅游度假胜地，单人伞式冲浪被严格禁止。

因为滑翔伞飞起来的力量很大，若操作不当，他可能将人拖着在海面或沙滩上滑行，或突然将人带离地面、水面，因而造成伤害。系在操纵杆上30米长的拉线，极有可能与其他人的拉线互相缠绕，也有可能被过往船只的桅杆卷住，甚至还有可能切断人的手臂或手指。而最大的危险莫过于来自捉摸不定的风向。如果离岸风十分强劲，运动员大可以一展身手，如果风向突然掉头转向，那就要留心岸边的电线杆、停车场以及濒海别墅或者其他建筑物了。

现有技术中尚不存在围绕单人伞式冲浪建设的安全保障机制，因此，需要一种安全保障机制，能够集成到现有的单人伞式冲浪设备中，为从事单人伞式冲浪的爱好者提供更高的安全性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种单人伞式冲浪系统，首先通过自适应滤波和去头发式的性别识别模式，精确识别出冲浪者的性别，然后基于冲浪者的当前位置信息从接收到的各地浪高信息和水速信息中搜索冲浪者当前位置的浪高信息和水速信息以分别作为实时浪高和实时风速输出，基于冲浪者的体重、冲浪者的性别、浪高信息和水速信息确定冲浪者的应有姿态，还基于冲浪者的体重、冲浪者的性别和实时风力确定冲浪者的应出拉力，并在实时拉力与确定的确定冲浪者的应出拉力不符合时，输出拉力调整值，从而帮助冲浪者了解当前需要采用的姿势和拉力，保障冲浪的安全顺利进行。

根据本发明的一方面，提供了一种单人伞式冲浪系统，所述系统包括伞式助力设备、手持横杆、双向冲浪板、体重检测设备和安全保护设备；

双向冲浪板用于便于冲浪者踏上以进行冲浪动作，伞式助力设备包括伞式帆布和自动开合控制器，伞式帆布具有打开状态和收缩状态，自动开合控制器与伞式帆布连接，用于控制伞式帆布在打开状态和收缩状态之间的转换，还用于控制伞式帆布的打开角度，手持横杆和伞式帆布通过碳纤维连接设备进行连接，体重检测设备封装在双向冲浪板的底部，用于检测双向冲浪板上的冲浪者的体重，安全保护设备包括腰钩子设备、坐钩子设备和嵌入式处理器，其中，嵌入式处理器分别与体重检测设备和自动开合控制器连接，用于基于冲浪者的体重调整伞式帆布的打开角度。

更具体地，在所述单人伞式冲浪系统中：所述腰钩子设备用于便于冲浪者借助伞式帆布所产生的动力带动自己的身体，包括连接件、钩式结构和包覆件，连接件的一端连接手持横杆，另一端通过钩式结构钩住包覆件，包覆件固定在冲浪者的臀部以上且胸部以下位置，为腰部周身全包覆式形状，用于便于冲浪者借助伞式帆布的拉力带动自己的身体。

更具体地，在所述单人伞式冲浪系统中：所述坐钩子设备用于包裹冲浪者的臀部，坐钩子设备采用安全带的结构形式。

更具体地，在所述单人伞式冲浪系统中，还包括：

实时拉力检测设备，设置在所述手持横杆上，用于检测并输出冲浪者当前施加在所述手持横杆上的实时拉力；

风力测试仪，设置在所述伞式帆布上，用于实时检测所述伞式帆布位置的风力以作为实时风力输出；

导航定位设备，封装在所述双向冲浪板的底部，用于提供冲浪者的当前位置信息；

时分双工通信接口，与远端的海上安全控制中心的服务器建立双向无线通信链路连接，用于接收海上安全控制中心的服务器实时发送的各地浪高信息和水速信息；

性别识别设备，设置在所述手持横杆上，包括图像拍摄子设备、信号分析子设备、滤波处理子设备、脸部检测子设备、头发检测子设备、图像剥离子设备和性别判断子设备，所述图像拍摄子设备用于对冲浪者上半身进行图像拍摄以获得冲浪者图像，所述信号分析子设备与所述图像拍摄子设备连接，用于对冲浪者图像进行信号分析以确定影响冲浪者图像主信号幅度最大的多个噪声类型，所述滤波处理子设备与所述信号分析子设备连接，用于基于所述多个噪声类型选择一个或多个滤波器实现对所述冲浪者图像的图像滤波；

在所述性别识别设备中，所述脸部检测子设备与所述滤波处理子设备连接，用于获得滤波后的冲浪者图像中的脸部部分以作为脸部子图像输出，所述头发检测子设备与所述脸部检测子设备连接，用于获得脸部子图像中的头发形状，所述图像剥离子设备分别与所述脸部检测子设备和所述头发检测子设备连接，用于从所述脸部子图像中剥去头发形状以获得冲浪者裸脸图案，所述性别判断子设备与所述图像剥离子设备连接，用于基于男性脸部特征和女性脸部特征对所述冲浪者裸脸图案识别以确定所述冲浪者裸脸图案对应的冲浪者的性别；

姿态选择设备，设置在所述手持横杆上，包括显示子设备和姿态分析子设备，所述姿态分析子设备分别与实时拉力检测设备、所述体重检测设备、所述风力测试仪、所述导航定位设备、所述时分双工通信接口和所述性别识别设备连接，用于基于冲浪者的当前位置信息从接收到的各地浪高信息和水速信息中搜索冲浪者当前位置的浪高信息和水速信息以分别作为实时浪高和实时风速输出，还用于基于冲浪者的体重、冲浪者的性别、浪高信息和水速信息确定冲浪者的应有姿态，还用于基于冲浪者的体重、冲浪者的性别和实时风力确定冲浪者的应出拉力，并在实时拉力与确定的确定冲浪者的应出拉力不符合时，输出拉力调整值；

其中，所述显示子设备与所述姿态分析子设备连接，用于接收并显示冲浪者的应有姿态以及拉力调整值以供冲浪者参考。

更具体地，在所述单人伞式冲浪系统中,还包括：区域识别设备，分别与所述时分双工通信接口和所述导航定位设备连接，用于通过所述时分双工通信接口接收海上安全控制中心的服务器实时发送的沙滩区域和远海区域，其中，沙滩区域和远海区域都是随时间改变的；

其中，所述区域识别设备还用于接收冲浪者的当前位置信息，并在冲浪者的当前位置信息属于沙滩区域时，发出上岸报警信号，在冲浪者的当前位置信息属于远海区域时，发出离海报警信号。

更具体地，在所述单人伞式冲浪系统中：所述时分双工通信接口将接收到的所述上岸报警信号或所述离海报警信号通过双向无线通信链路发送给海上安全控制中心的服务器。

更具体地，在所述单人伞式冲浪系统中，还包括：语音播放芯片，与所述区域识别设备连接，用于播放与所述上岸报警信号或所述离海报警信号对应的语音警示文件。

更具体地，在所述单人伞式冲浪系统中：所述当前位置信息为GPS导航数据、伽利略导航数据、格洛纳斯导航数据和北斗星导航数据中的一种。

更具体地，在所述单人伞式冲浪系统中：图像拍摄子设备、信号分析子设备、滤波处理子设备、脸部检测子设备、头发检测子设备、图像剥离子设备和性别判断子设备被集成在同一块集成电路板上。

更具体地，在所述单人伞式冲浪系统中,还包括：碳纤维连接设备，用于将手持横杆与伞式帆布连接；

其中，碳纤维连接设备采用两根碳纤维线绳、四根碳纤维线绳或五根碳纤维线绳。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的单人伞式冲浪系统的结构方框图。

附图标记：1伞式助力设备；2手持横杆；3双向冲浪板；4体重检测设备；5安全保护设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的单人伞式冲浪系统的实施方案进行详细说明。

单人伞式冲浪是世界上最受欢迎的极限运动项目之一。美国曾对1600名年龄在18岁～35岁的运动界人士做过一项调查，调查结果表明，71％的人认为单人伞式冲浪是世界上最刺激和最充满活力的极限运动，其中只有三分之一的人曾经尝试过这种新潮运动，其安全性使得很多爱好者望而却步。

单人伞式冲浪受到越来越多人的喜爱，尤其是在青年人中间，推崇备至，被称为本世纪最有趣的运动。为了将这项运动更广泛地推广，首当其冲的是要解决其安全问题。为此，本发明搭建了一种单人伞式冲浪系统，能够在单人伞式冲浪设备中引入基于多参数采集的安全保障机制，从而解决单人伞式冲浪爱好者的后顾之忧。

图1为根据本发明实施方案示出的单人伞式冲浪系统的结构方框图，所述系统包括伞式助力设备、手持横杆、双向冲浪板、体重检测设备和安全保护设备，双向冲浪板用于便于冲浪者踏上以进行冲浪动作，伞式助力设备包括伞式帆布和自动开合控制器，伞式帆布具有打开状态和收缩状态，自动开合控制器与伞式帆布连接，用于控制伞式帆布在打开状态和收缩状态之间的转换，还用于控制伞式帆布的打开角度，手持横杆和伞式帆布通过碳纤维连接设备进行连接；

其中，体重检测设备封装在双向冲浪板的底部，用于检测双向冲浪板上的冲浪者的体重，安全保护设备包括腰钩子设备、坐钩子设备和嵌入式处理器；

其中，嵌入式处理器分别与体重检测设备和自动开合控制器连接，用于基于冲浪者的体重调整伞式帆布的打开角度。

接着，继续对本发明的单人伞式冲浪系统的具体结构进行进一步的说明。

另外，所述单人伞式冲浪系统中：所述腰钩子设备用于便于冲浪者借助伞式帆布所产生的动力带动自己的身体，包括连接件、钩式结构和包覆件，连接件的一端连接手持横杆，另一端通过钩式结构钩住包覆件，包覆件固定在冲浪者的臀部以上且胸部以下位置，为腰部周身全包覆式形状，用于便于冲浪者借助伞式帆布的拉力带动自己的身体。

另外，所述单人伞式冲浪系统中：所述坐钩子设备用于包裹冲浪者的臀部，坐钩子设备采用安全带的结构形式。

所述单人伞式冲浪系统中还可以包括：实时拉力检测设备，设置在所述手持横杆上，用于检测并输出冲浪者当前施加在所述手持横杆上的实时拉力；

风力测试仪，设置在所述伞式帆布上，用于实时检测所述伞式帆布位置的风力以作为实时风力输出；

导航定位设备，封装在所述双向冲浪板的底部，用于提供冲浪者的当前位置信息；

时分双工通信接口，与远端的海上安全控制中心的服务器建立双向无线通信链路连接，用于接收海上安全控制中心的服务器实时发送的各地浪高信息和水速信息；

性别识别设备，设置在所述手持横杆上，包括图像拍摄子设备、信号分析子设备、滤波处理子设备、脸部检测子设备、头发检测子设备、图像剥离子设备和性别判断子设备，所述图像拍摄子设备用于对冲浪者上半身进行图像拍摄以获得冲浪者图像，所述信号分析子设备与所述图像拍摄子设备连接，用于对冲浪者图像进行信号分析以确定影响冲浪者图像主信号幅度最大的多个噪声类型，所述滤波处理子设备与所述信号分析子设备连接，用于基于所述多个噪声类型选择一个或多个滤波器实现对所述冲浪者图像的图像滤波；

在所述性别识别设备中，所述脸部检测子设备与所述滤波处理子设备连接，用于获得滤波后的冲浪者图像中的脸部部分以作为脸部子图像输出，所述头发检测子设备与所述脸部检测子设备连接，用于获得脸部子图像中的头发形状，所述图像剥离子设备分别与所述脸部检测子设备和所述头发检测子设备连接，用于从所述脸部子图像中剥去头发形状以获得冲浪者裸脸图案，所述性别判断子设备与所述图像剥离子设备连接，用于基于男性脸部特征和女性脸部特征对所述冲浪者裸脸图案识别以确定所述冲浪者裸脸图案对应的冲浪者的性别；

姿态选择设备，设置在所述手持横杆上，包括显示子设备和姿态分析子设备，所述姿态分析子设备分别与实时拉力检测设备、所述体重检测设备、所述风力测试仪、所述导航定位设备、所述时分双工通信接口和所述性别识别设备连接，用于基于冲浪者的当前位置信息从接收到的各地浪高信息和水速信息中搜索冲浪者当前位置的浪高信息和水速信息以分别作为实时浪高和实时风速输出，还用于基于冲浪者的体重、冲浪者的性别、浪高信息和水速信息确定冲浪者的应有姿态，还用于基于冲浪者的体重、冲浪者的性别和实时风力确定冲浪者的应出拉力，并在实时拉力与确定的确定冲浪者的应出拉力不符合时，输出拉力调整值；

其中，所述显示子设备与所述姿态分析子设备连接，用于接收并显示冲浪者的应有姿态以及拉力调整值以供冲浪者参考。

所述单人伞式冲浪系统中还可以包括：区域识别设备，分别与所述时分双工通信接口和所述导航定位设备连接，用于通过所述时分双工通信接口接收海上安全控制中心的服务器实时发送的沙滩区域和远海区域，其中，沙滩区域和远海区域都是随时间改变的；

其中，所述区域识别设备还用于接收冲浪者的当前位置信息，并在冲浪者的当前位置信息属于沙滩区域时，发出上岸报警信号，在冲浪者的当前位置信息属于远海区域时，发出离海报警信号。

另外，所述单人伞式冲浪系统中：所述时分双工通信接口将接收到的所述上岸报警信号或所述离海报警信号通过双向无线通信链路发送给海上安全控制中心的服务器。

所述单人伞式冲浪系统中还可以包括：语音播放芯片，与所述区域识别设备连接，用于播放与所述上岸报警信号或所述离海报警信号对应的语音警示文件。

另外，所述单人伞式冲浪系统中：所述当前位置信息为GPS导航数据、伽利略导航数据、格洛纳斯导航数据和北斗星导航数据中的一种。

另外，所述单人伞式冲浪系统中：图像拍摄子设备、信号分析子设备、滤波处理子设备、脸部检测子设备、头发检测子设备、图像剥离子设备和性别判断子设备被集成在同一块集成电路板上。

所述单人伞式冲浪系统中还可以包括：碳纤维连接设备，用于将手持横杆与伞式帆布连接；

其中，碳纤维连接设备采用两根碳纤维线绳、四根碳纤维线绳或五根碳纤维线绳。

同时，GPS的前身是美国军方研制的一种子午仪卫星定位系统(Transit)，1958年研制，1964年正式投入使用。该系统用5到6颗卫星组成的星网工作，每天最多绕过地球13次，并且无法给出高度信息，在定位精度方面也不尽如人意。然而，子午仪系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的经验，并验证了由卫星系统进行定位的可行性，为GPS的研制埋下了铺垫。由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。

为此，美国海军研究实验室(NRL)提出了名为Tinmation的用12到18颗卫星组成10000km高度的全球定位网计划，并于1967年、1969年和1974年各发射了一颗试验卫星，在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统，这是GPS精确定位的基础。而美国空军则提出了621-B的以每星群4到5颗卫星组成3至4个星群的计划，这些卫星中除1颗采用同步轨道外其余的都使用周期为24h的倾斜轨道，该计划以伪随机码(PRN)为基础传播卫星测距信号，其强大的功能，当信号密度低于环境噪声的1％时也能将其检测出来。伪随机码的成功运用是GPS得以取得成功的一个重要基础。海军的计划主要用于为舰船提供低动态的2维定位，空军的计划能供提供高动态服务，然而系统过于复杂。由于同时研制两个系统会造成巨大的费用而且这里两个计划都是为了提供全球定位而设计的，所以1973年美国国防部将2者合二为一，并由国防部牵头的卫星导航定位联合计划局(JPO)领导，还将办事机构设立在洛杉矶的空军航天处。该机构成员众多，包括美国陆军、海军、海军陆战队、交通部、国防制图局、北约和澳大利亚的代表。

最初的GPS计划在美国联合计划局的领导下诞生了，该方案将24颗卫星放置在互成120度的三个轨道上。每个轨道上有8颗卫星，地球上任何一点均能观测到6至9颗卫星。这样，粗码精度可达100m，精码精度为10m。由于预算压缩，GPS计划不得不减少卫星发射数量，改为将18颗卫星分布在互成60度的6个轨道上，然而这一方案使得卫星可靠性得不到保障。1988年又进行了最后一次修改：21颗工作星和3颗备用星工作在互成60度的6条轨道上。这也是GPS卫星所使用的工作方式。

GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫星为基础，向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。它由三部分构成，一是地面控制部分，由主控站、地面天线、监测站及通讯辅助系统组成。二是空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个轨道平面。三是用户装置部分，由GPS接收机和卫星天线组成。民用的定位精度可达10米内。

采用本发明的单人伞式冲浪系统，针对现有技术中单人伞式冲浪设备安全性不高的技术问题，通过自适应滤波、去头发式的高精度图像识别确定冲浪者的性别，并引入对冲浪者的各个参数以及冲浪设备的各个参数的检测，在上述数据基础上，准确确定出冲浪者应有的姿势和拉力供冲浪者参考，从而有效地避免事故发生。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种单人伞式冲浪系统，包括伞式助力设备、手持横杆、双向冲浪板、体重检测设备和安全保护设备，双向冲浪板用于便于冲浪者踏上以进行冲浪动作，伞式助力设备包括伞式帆布和自动开合控制器，伞式帆布具有打开状态和收缩状态，自动开合控制器与伞式帆布连接，用于控制伞式帆布在打开状态和收缩状态之间的转换，还用于控制伞式帆布的打开角度，手持横杆和伞式帆布通过碳纤维连接设备进行连接，体重检测设备封装在双向冲浪板的底部，用于检测双向冲浪板上的冲浪者的体重，安全保护设备包括腰钩子设备、坐钩子设备和嵌入式处理器，其中，嵌入式处理器分别与体重检测设备和自动开合控制器连接，用于基于冲浪者的体重调整伞式帆布的打开角度；

其特征在于：

所述腰钩子设备用于便于冲浪者借助伞式帆布所产生的动力带动自己的身体，包括连接件、钩式结构和包覆件，连接件的一端连接手持横杆，另一端通过钩式结构钩住包覆件，包覆件固定在冲浪者的臀部以上且胸部以下位置，为腰部周身全包覆式形状，用于便于冲浪者借助伞式帆布的拉力带动自己的身体；

所述坐钩子设备用于包裹冲浪者的臀部，坐钩子设备采用安全带的结构形式。

2.如权利要求1所述的单人伞式冲浪系统，其特征在于，还包括：

实时拉力检测设备，设置在所述手持横杆上，用于检测并输出冲浪者当前施加在所述手持横杆上的实时拉力；

风力测试仪，设置在所述伞式帆布上，用于实时检测所述伞式帆布位置的风力以作为实时风力输出；

导航定位设备，封装在所述双向冲浪板的底部，用于提供冲浪者的当前位置信息；

时分双工通信接口，与远端的海上安全控制中心的服务器建立双向无线通信链路连接，用于接收海上安全控制中心的服务器实时发送的各地浪高信息和水速信息；

性别识别设备，设置在所述手持横杆上，包括图像拍摄子设备、信号分析子设备、滤波处理子设备、脸部检测子设备、头发检测子设备、图像剥离子设备和性别判断子设备，所述图像拍摄子设备用于对冲浪者上半身进行图像拍摄以获得冲浪者图像，所述信号分析子设备与所述图像拍摄子设备连接，用于对冲浪者图像进行信号分析以确定影响冲浪者图像主信号幅度最大的多个噪声类型，所述滤波处理子设备与所述信号分析子设备连接，用于基于所述多个噪声类型选择一个或多个滤波器实现对所述冲浪者图像的图像滤波；

所述性别识别设备中，所述脸部检测子设备与所述滤波处理子设备连接，用于获得滤波后的冲浪者图像中的脸部部分以作为脸部子图像输出，所述头发检测子设备与所述脸部检测子设备连接，用于获得脸部子图像中的头发形状，所述图像剥离子设备分别与所述脸部检测子设备和所述头发检测子设备连接，用于从所述脸部子图像中剥去头发形状以获得冲浪者裸脸图案，所述性别判断子设备与所述图像剥离子设备连接，用于基于男性脸部特征和女性脸部特征对所述冲浪者裸脸图案识别以确定所述冲浪者裸脸图案对应的冲浪者的性别；

姿态选择设备，设置在所述手持横杆上，包括显示子设备和姿态分析子设备，所述姿态分析子设备分别与实时拉力检测设备、所述体重检测设备、所述风力测试仪、所述导航定位设备、所述时分双工通信接口和所述性别识别设备连接，用于基于冲浪者的当前位置信息从接收到的各地浪高信息和水速信息中搜索冲浪者当前位置的浪高信息和水速信息以分别作为实时浪高和实时风速输出，还用于基于冲浪者的体重、冲浪者的性别、浪高信息和水速信息确定冲浪者的应有姿态，还用于基于冲浪者的体重、冲浪者的性别和实时风力确定冲浪者的应出拉力，并在实时拉力与确定的确定冲浪者的应出拉力不符合时，输出拉力调整值；

其中，所述显示子设备与所述姿态分析子设备连接，用于接收并显示冲浪者的应有姿态以及拉力调整值以供冲浪者参考。

3.如权利要求2所述的单人伞式冲浪系统，其特征在于，还包括：

区域识别设备，分别与所述时分双工通信接口和所述导航定位设备连接，用于通过所述时分双工通信接口接收海上安全控制中心的服务器实时发送的沙滩区域和远海区域，其中，沙滩区域和远海区域都是随时间改变的；

其中，所述区域识别设备还用于接收冲浪者的当前位置信息，并在冲浪者的当前位置信息属于沙滩区域时，发出上岸报警信号，在冲浪者的当前位置信息属于远海区域时，发出离海报警信号。

4.如权利要求3所述的单人伞式冲浪系统，其特征在于：

所述时分双工通信接口将接收到的所述上岸报警信号或所述离海报警信号通过双向无线通信链路发送给海上安全控制中心的服务器。

5.如权利要求4所述的单人伞式冲浪系统，其特征在于，还包括：

语音播放芯片，与所述区域识别设备连接，用于播放与所述上岸报警信号或所述离海报警信号对应的语音警示文件。

6.如权利要求5所述的单人伞式冲浪系统，其特征在于：

所述当前位置信息为GPS导航数据、伽利略导航数据、格洛纳斯导航数据和北斗星导航数据中的一种。