用于训练和协调运动员的系统的制作方法

本公开涉及一种用于尤其是通过团队运动形式(例如足球)的教练员借助于无线通信系统训练和协调运动员的系统。

背景技术：

1、用于辅助运动员的训练计划的技术辅助系统目前已经被广泛使用。例如，美国专利申请文献us2017/0333754 a1公开了一种训练系统，在该系统中，可以通过耳机无线地向运动员传输个人的训练指令，运动员将该耳机佩戴在一只或两只耳朵上。耳机单元也可以包括用于采集运动员的生命数据的附加的传感器。

2、这种已知的系统的问题在于，耳机单元由于包含很多传感器而相对大且笨重，从而限制了远动员的佩戴舒适度。此外，这种耳机单元可能增大运动员的受伤风险，特别地是在存在肢体接触的团队运动形式中，例如足球、手球或篮球中。

技术实现思路

1、在上述问题的背景下，本公开的目的在于，提供一种用于训练和协调运动员的改进的系统，该系统在受伤风险低的同时具有高的佩戴舒适度，并且特别地适合用于团队运动形式。

2、该目的通过根据独立权利要求1和15所述的用于训练和协调运动员的系统实现。从属权利要求涉及有利的改进方案。

3、在第一方面，本公开涉及一种用于训练和协调运动员的系统。该系统包括转发器装置、耳机装置和基站。转发器装置被配置为由运动员佩戴在身体上。耳机装置被配置为可逆地插入运动员的耳朵的外耳道中，并且通过第一无线通信连接与转发器装置耦接。耳机装置包括用于输出声音信号的扬声器单元，并且被配置为通过第一无线通信连接从转发器装置接收音频信号，并借助于扬声器单元将与该音频信号对应的声音信号输出到运动员的外耳道中。此外，耳机装置包括用于采集与运动员的血液循环相关的信号的传感器单元，并且被配置为通过第一无线通信连接将所采集的与运动员的血液循环相关的信号传输到转发器装置处。基站被配置为通过第二无线通信连接与转发器装置耦接，并且通过第二无线通信连接从转发器装置接收与运动员的血液循环相关的信号。

4、具有转发器装置、耳机装置和基站的根据本公开的系统的三部件结构伴随着很多优点。转发器装置和耳机装置两者都可以佩戴在运动员的身体上，其中，耳机装置通过第一无线通信连接与转发器装置耦接，并且转发器装置通过第二无线通信连接与基站耦接。例如，教练员可以使用基站，以从转发器装置调取通过相应的耳机装置接收的、与运动员的血液循环相关的信号，并从中反推出对应的运动员的身体表现状态。此外，在本公开的实施方式中，教练员可以借助于基站并通过转发器装置有目的地将音频信号(例如训练命令)传输到单个或所有运动员处，其中，随后通过耳机装置的扬声器单元给相应的运动员播放对应的声音信号。

5、在本公开的实施方式中，根据本公开的耳机装置可以限制于以下功能：用于将声音信号(例如其教练员的指令)传输到运动员处的扬声器功能、以及用于采集与运动员的血液循环相关的信号的传感器功能，并且因此根据本公开的耳机装置可以实施成特别小的结构尺寸。在实施方式中，所有其他功能(特别地是与基站的通信)可以外移到空间上分离的转发器装置中。因为根据本公开的耳机装置可以插入运动员的外耳道中，所以该耳机装置不会给运动员带来显著的附加受伤风险。因此，对于运动员来说，佩戴根据本公开的耳机装置通常不会带来显著的运动性限制或能力限制，并且佩戴舒适度对应较高。此外，可以省去用于采集运动员的血液循环的、可能限制运动员的运动自由度的附加的腕带或脉搏带。

6、在本公开的实施方式中，耳机装置与基站以及教练员的通信可以完全通过与耳机装置空间分离的转发器装置实现，必要时，转发器装置也可以接收运动员的附加的运动数据。由于空间距离较小，通常有效距离短且低能耗的数据连接对于耳机装置与转发器装置(这两者都佩戴在运动员身体上)之间的连接是足够的，从而对耳机装置的数据处理和蓄能器单元的技术要求相应较低，并且可以进一步缩小其结构尺寸。

7、总地来说，通过模块化的三部件结构以及在转发器装置和耳机装置上的功能分配，得到这样的用于训练和协调运动员的系统：该系统将高的佩戴舒适度与低的受伤风险相结合，并且特别地也出色地适合于团队运动形式，如足球、手球或篮球。

8、在本公开的上下文中，转发器装置可以指代任何被配置为与耳机装置和基站交换通信信号的装置。特别地，转发器装置可以被配置为从耳机装置接收信号并且将必要时经修改的信号传输到基站处。此外，转发器装置可以被配置为从基站处收到信号并且将必要时经修改的信号传输到耳机装置处。

9、特别地，系统的转发器装置和/或耳机装置和/或基站可以分别彼此不同和/或在空间上分离。

10、在多种实施方式中，基站和转发器装置之间的通信可以仅仅通过第二无线通信连接实现。在其他实施方式中，基站和转发器装置之间的通信也可以附加地包括其他无线或有线组成部分。

11、根据一种实施方式，与运动员的血液循环相关的信号包括心率或脉搏率和/或血压。

12、不仅心率(也称为心跳频率)、而且血压都可靠且以对于运动员而言不易察觉的方式借助于在外耳道内接收的信号确定，特别地是以光学方式确定。

13、根据一种实施方式，传感器单元包括光电传感器。

14、光电传感器可以被配置为借助于在外耳道内发出的和所采集的被反射的光学信号来采集运动员的心率和/或血压。

15、根据一种实施方式，传感器单元可以被配置为容纳在外耳道中，特别地是完全容纳在外耳道中。

16、在本公开的思想中，外耳道可以理解成空间上位于耳廓和鼓膜之间的耳朵区域。

17、根据一种实施方式，耳机装置可以是入耳式-耳机装置，特别地是耳道内-耳机装置。

18、特别地，整个耳机装置可以被配置为完全容纳在外耳道中。

19、以这种方式，尽可能地降低了通过耳机装置造成的运动员的受伤风险，而同时对于运动员而言佩戴舒适度特别高。

20、根据一种实施方式，耳机装置的形状特别地可以与运动员的外耳道相匹配。

21、例如，耳机装置可以是为对应运动员个性化地塑造的耳模，该耳模确保运动员的耳朵中的最优位置。由此，不仅从声学的角度上可以实现理想的耳道密封，而且可以确保良好的机械耦接以避免耳机装置可能滑出/掉出。

22、在多种实施方式中，在耳机装置的面向外的一侧上，可以附接天线式的塑料杆或硅酮杆，利用该天线式的塑料杆或硅酮杆简化了耳机装置从运动员的耳朵中取出。

23、根据一种实施方式，转发器装置此外可以包括用于采集运动员的运动数据的运动数据-传感器单元。

24、特别地，转发器装置可以被配置为通过第二无线通信连接将所采集的运动数据传输到基站处。

25、运动数据可以包括与运动员的身体运动相关的任何数据。

26、例如，运动数据-传感器单元可以包括用于采集运动员的转动运动的陀螺仪传感器和/或用于采集运动员的运动加速度的加速度传感器和/或用于采集运动员在空间中的定向的磁场传感器。

27、所接收的运动数据可以存储在转发器装置中以用于稍后的处理和/或可以通过第二无线通信连接传递到基站处。

28、以这种方式，除了与运动员的血液循环相关的信号之外，教练员可以在评估运动员的身体表现状态时附加地将所采集的运动员的运动数据包括在内。此外，运动数据可以简化稍后的训练分析。

29、借助于功能上和空间上与耳机装置分离的转发器装置对附加运动数据的采集实现了在功能上减轻耳机装置的负担，使得耳机装置可以构造成特别小的结构尺寸，由此附加地提升了耳机装置的佩戴舒适度，并且同时将来源于耳机装置的运动员的受伤风险降到最低。

30、根据一种实施方式，基站可以被配置为确定转发器装置的空间位置。

31、以这种方式使得例如能够确定并且以时间分辨的方式跟踪对应运动员的空间位置，例如用于稍后的训练分析。

32、为此，转发器装置例如可以包括位置确定单元，特别地是基于卫星导航的位置确定单元。

33、此外，在进一种改进方案中，转发器装置可以被配置为通过第二无线通信连接将其借助于位置确定单元采集的空间位置传输到基站处。

34、可替代地或附加地，系统可以被配置为特别地是在使用第二无线通信连接的情况下借助于三角测量和/或横向测距(lateration)来确定转发器装置的空间位置。

35、根据本公开，三角测量可以包括用于借助于角度测量进行转发器装置的位置确定的技术。

36、根据本公开，横向测距可以包括用于借助于距离测量和/或信号运行时间测量进行的转发器装置的位置确定的技术。例如，横向测距可以包括三边横向测距或多边横向测距。

37、借助于三角测量和/或横向测距的转发器装置的空间位置确定例如可以通过基站或通过与基站相连接的网络单元实现。

38、网络单元可以通过有线通信连接与基站耦接，并且通过第二无线通信连接与转发器装置耦接。在其他实施方式中，网络单元可以通过第二无线通信连接不仅与基站而且与转发器装置耦接。

39、根据一种实施方式，网络单元包括wifi路由器，或者是wifi路由器。

40、特别地，网络单元(特别地是wifi路由器)可以具有超宽带能力。

41、在多种实施方式中，借助于三角测量和/或横向测距的转发器装置的空间位置的确定也可以通过另外的转发器装置实现，该另外的转发器装置在其功能中与转发器装置相同，并且被配置为由其他运动员佩戴在身体上。

42、根据一种实施方式，基站包括图形显示单元并且被配置为在图形显示单元上显示所确定的转发器装置的空间位置。

43、例如，该实施方式可以允许教练员在训练或比赛期间根据图形跟踪或记录一名或多名运动员的空间位置。

44、根据本公开的音频信号可以是适合在训练或比赛期间传输给运动员的任何信号。

45、特别地，音频信号或与音频信号对应的声音信号可以包括警报音和/或预定义的声音和/或预定义的声响和/或语音消息。

46、例如，音频信号可以包括教练员借助于基站传输到一名或多名运动员处的训练指令。在其他示例中，音频信号可以包括例如根据确定的比赛情况、运动数据或与运动员的血液循环相关的信号给对应运动员自动播放的声音或声调或声响。例如，此时也可以使用神经语言编程技术。

47、音频信号可以由转发器装置生成，或者可以由基站生成并借助于转发器装置传递到耳机装置处。

48、根据一种实施方式，转发器装置被配置为通过第一无线通信连接将音频信号提供到耳机装置处。

49、在一种实施方式中，基站可以被配置为在使用第二无线通信连接的情况下使转发器装置将音频信号提供到耳机装置处。

50、基站还可以被配置为在使用第二无线通信连接的情况下将音频信号传递到转发器装置处。

51、根据一种实施方式，基站还包括麦克风单元并且被配置为借助于麦克风单元接收声响(特别地是用户(例如运动员的教练员的)语音消息)，并且在使用第二无线通信连接的情况下将与该声响相关的音频信号传递到转发器装置处。

52、在一种实施方式中，转发器装置和/或基站被配置为分析由耳机装置采集的与运动员的血液循环相关的信号。

53、在一种改进方案中，转发器装置和/或基站被配置为根据经分析的与运动员的血液循环相关的信，将音频信号提供到耳机装置处(特别地是自动提供)。

54、以这种方式，根据本公开的系统可以自动地对运动员的表现状态进行响应，并且例如在运动员面临身体超负荷时可以播放可以起到镇静或降低心率作用的声音。

55、根据一种实施方式，转发器装置和/或基站还可以包括存储单元，该存储单元用于存储所采集的与运动员的血液循环相关的信号和/或运动数据和/或空间位置和/或音频信号和/或声音信号。

56、以这种方式，使运动员或其教练员对训练过程的跟进或分析变得容易。

57、在一种实施方式中，转发器装置和/或基站还可以包括分析单元，该分析单元用于分析所采集的与运动员的血液循环相关的信号和/或运动数据和/或空间位置和/或音频信号和/或声音信号。

58、根据一种实施方式，该系统附加地包括容纳站，该容纳站被配置为容纳和/或保存转发器装置。

59、特别地，容纳站可以被配置为给转发器装置充电。

60、在一种改进方案中，容纳站与基站通信耦接并且被配置为从转发器装置中读取所采集的与运动员的血液循环相关的信号和/或运动数据和/或空间位置和/或音频信号和/或声音信号，并将其传递到基站处。

61、一般而言，在本公开的范围中，所有合适的无线通信连接都可以用作第一无线通信连接和第二无线通信连接。

62、第一无线通信连接和/或第二无线通信连接可以包括双向连接。

63、根据一种实施方式，第二无线通信连接与第一无线通信连接不同。在其他实施方式中，第二无线通信连接也可以与第一无线通信连接一致。

64、根据一种实施方式，第一无线通信连接包括蓝牙连接。

65、在一种实施方式中，第二无线通信连接包括wifi连接。

66、第二无线通信连接例如可以使用udp协议(user datagram protocol用户数据报协议)。

67、根据一种实施方式，该系统包括至少一个联接在基站和转发器装置之间的网络单元，其中，基站被配置为例如在使用有线通信连接和/或无线通信连接的情况下(特别地是在使用第二无线通信连接的情况下)与至少一个网络单元耦接，并且在使用第二无线通信连接的情况下通过至少一个网络单元与转发器装置通信。

68、在本公开的上下文中，网络单元可以指代通信地联接在基站和转发器装置之间并且被配置为不仅与基站而且与转发器装置交换信号的任何装置。

69、在本公开的范围中，可以使用任何数量的网络单元。

70、使用多个网络单元允许较大球场的全网络覆盖。此外，在使用多个网络单元的情况下，可以通过三角测量和/或横向测距确定转发器装置或相关联的运动员的空间位置。

71、根据一种实施方式，网络单元可以具有超宽带能力。

72、网络单元可以是wifi路由器，或者可以包括wifi路由器。

73、根据一种实施方式，转发器装置可以被配置为由运动员在背心中或在其运动服中佩戴在身体上。

74、以这种方式，转发器装置可以在不明显限制运动员的运动自由度的情况下被佩戴在身体上。

75、在根据本公开的教导的范围中，转发器装置和/或耳机装置和/或基站和/或扬声器单元和/或传感器单元和/或运动数据-传感器单元和/或位置确定单元和/或麦克风单元和/或存储单元和/或分析单元和/或容纳站和/或图形显示单元不仅可以设计在硬件中，而且可以设计在软件或固件中，或者部分在硬件中并且部分在软件/固件中。

76、以上已经参考单个转发器装置和并且参考单个耳机装置描述了本公开的特征。但特别的优点也体现在为分别配备有转发器装置和耳机装置的多个运动员定制的系统中，例如该系统用于在团队运动形式(如足球、手球或篮球)中使用。

77、因此，在第二方面，本公开还涉及一种用于训练和协调运动员的系统，该系统包括第一多个转发器装置、第二多个耳机装置和基站。

78、第一多个转发器装置被配置为分别由运动员佩戴在身体上。

79、第二多个耳机装置被配置为可逆地插入相应运动员的耳朵的外耳道中，并且分别通过第一无线通信连接与第一多个转发器装置中的相关联的转发器装置耦接。

80、在此，第二多个耳机装置中的每一个可以包括用于输出相应的声音信号的扬声器单元，并且可以被配置为通过第一无线通信连接从相关联的转发器装置接收相应的音频信号并且借助于扬声器单元将与相应的音频信号对应的声音信号输出到相应的运动员的外耳道中。

81、此外，第二多个耳机装置中的每一个可以包括用于采集与相应的运动员的血液循环相关的相应信号的传感器单元，并且可以被配置为通过第一无线通信连接将所采集的与相应的运动员的血液循环相关的相应信号传输到相关联的转发器装置处。

82、基站被配置为通过第二无线通信连接与第一多个转发器装置中的每一个耦接，并且通过第二无线通信连接从相应的转发器装置接收与相应的运动员的血液循环相关的信号。

83、第二多个可以与第一多个数量一致。

84、在本公开的实施方式中，根据第二方面的转发器装置和/或耳机装置和/或基站和/或第一无线通信连接和/或第二无线通信连接和/或扬声器单元和/或传感器单元可以具有以上参考第一方面解释的全部或多个特征。

85、根据本公开的系统允许用户将多名运动员分组成小组，并且分别利用特定的音频信号向这些小组喊话。

86、根据一种实施方式，第一多个转发器装置被配置为彼此共同作用并且必要时与基站共同作用地建立第二无线通信连接(特别地是自动地建立)。

87、例如，第一多个转发器装置可以彼此并且与基站建立wifi网络，例如无线网格网络。借助于这些网络，可以有效且智能地通过最短路径将信号从发送方引导到接收方。

88、根据一种实施方式，基站可以被配置为选择第一多个转发器装置中的部分(特别地是作为对用户输入的响应)。

89、在一种改进方案中，基站还可以被配置为在使用第二无线通信连接的情况下使选择的一个或多个转发器装置将相应的音频信号提供到相应的耳机装置。

90、在一种实施方式中，该部分可以包括单个转发器装置。

91、在其他实施方式中，该部分也可以包括多个转发器装置，特别地是包括所有转发器装置。

92、例如，用户可以在工作站处以图形的方式选择待喊话的部分。

93、特别地，基站可以包括图形显示单元并且被配置为允许用户借助于图形显示单元选择该部分，例如通过点击在图形显示单元上的与单个运动员相关联的符号。