Регистратор для экстремальных видов спорта
REGISTRAR FOR EXTREME SPORTS

Область техники
Заявляемое техническое решение относится к области регистрирующих систем для экстремальных видов спорта, при занятии которыми для защиты головы используется шлем. Под экстремальными видами спорта подразумевается преимущественно горнолыжный спорт и сноубординг. Заявляемое решение предназначено для встраивания в экипировку спортсменов.
Предшествующий уровень техники
Среди систем регистрации обстановки для людей, занимающихся экстремальными видами спорта, известен, например, шлем со встроенной системой регистрации (патент России на полезную модель № 137742, МПК A42B 3/00 (2006.01), 2014). Как и в заявляемом техническом решении, указанный аналог содержит шлем, твердый корпус которого снабжен элементами фиксации и амортизирующими элементами. На корпусе шлема установлено бронестекло. Внутри корпуса смонтирована камера. Система регистрации включает источник питания, систему управления, записывающее устройство со встроенной памятью, устройство для подключения внешней карты памяти и разъем для подключения к внешним устройствам и/или электросети.
В отличие от заявленного решения в указанном аналоге система регистрации смонтирована внутри корпуса шлема. Объектив камеры расположен в центральной части шлема над планкой фиксации забрала и не выступает за поверхность корпуса. Источник питания, система управления и записывающее устройство встроены в корпус шлема.
Недостатком указанного аналога является ограниченный набор регистрирующих датчиков, не позволяющий восстановить полную детальную картину происходящего.
Другим недостатком аналога является невозможность получения предупреждающих сигналов и навигации непосредственно при записи. Для просмотра записанной информации обязательно требуется дополнительное оборудование.
Раскрытие заявляемого технического решения
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является расширение функциональных возможностей регистратора.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является обеспечение спортсмена текущей и предупредительной информацией.
Другим техническим результатом является обеспечение возможности просмотра записанной информации.
Третьим техническим результатом является увеличение набора регистрируемых параметров.
Сущность заявленного технического решения состоит в том, что регистратор для экстремальных видов спорта содержит вычислитель, устройство хранения, аккумулятор, шлем, на котором смонтированы видеокамера и микрофон. Отличается тем, что он снабжен модулем коммуникации, модулем навигации и дисплеем, занимающим по высоте от 1/4 до 1/3 видимой части очков или откидывающегося защитного стекла шлема. При этом вычислитель, устройство хранения, модуль навигации и аккумулятор размещены в противоударном корпусе отдельно от шлема. На шлеме дополнительно размещены акселерометр, гироскоп, компас, наушники.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата «обеспечение спортсмена текущей и предупредительной информацией».
Расположение дисплея в верхней части очков или защитного стекла шлема и не более 1/3 высоты видимой части не заслоняет обзор трассы. При этом выполнение дисплея не меньше четверти области обзора позволяет разместить на дисплее всю необходимую спортсмену информацию.
Возможность просмотра записанной информации обеспечивается благодаря наличию в регистраторе:
- дисплея и наушников (для отображения),
- модуля коммуникации (для управления),
- вычислителя, устройства хранения и аккумулятора (для воспроизведения).
Увеличение набора регистрируемых параметров стало возможно благодаря размещению вычислителя, устройства хранения, модуля навигации и аккумулятора не в шлеме, а в отдельном в противоударном корпусе. В этом случае указанные конструктивные элементы не требуется носить на голове, и поэтому их вес не ограничен небольшими значениями. Выполнение корпуса противоударным, как и шлем в прототипе, позволяет защитить его содержимое от ударных перегрузок при возможных столкновениях или падениях спортсмена.
При этом источником данных для самих этих дополнительных параметров являются акселерометр, гироскоп, компас, модуль навигации.
В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом. На шлеме предпочтительно дополнительно монтировать ультразвуковые датчики приближения, датчик давления, датчик температуры и датчик влажности воздуха, а также устанавливать вибромотор. На затылке шлема желательно размещать красный маячок-сигнализатор. Противоударный корпус целесообразно выполнять водонепроницаемым.
Краткое описание чертежей
На фигуре показана схема регистратора.
Осуществление технического решения
Регистратор для экстремальных видов спорта содержит шлем (1) с датчиками и дисплеем (2), вычислитель (3), модуль навигации (4), модуль коммуникации (5), устройство хранения (6), аккумулятор (7).
Вычислитель (3), модуль навигации (4), модуль коммуникации (5), устройство хранения (6) и аккумулятор (7) конструктивно размещены в противоударном корпусе (8) отдельно от шлема (1). Этот корпус (8) при использовании регистратора укладывается в рюкзаке и носится спортсменом за плечами. Корпус (8) целесообразно также выполнять водонепроницаемым. Водонепроницаемость корпуса важна в погоду, когда температура приближается к 0 градусов Цельсия. Рюкзак, в котором носится корпус (8) с вычислителем (3), подвержен воздействию осадков и снега, попадающих в него при падениях. На отдыхе снег тает в теплых помещениях. В этом случае водонепроницаемый корпус позволяет защитить вычислитель от влаги.
Шлем (1) соединен с вычислителем (3) шлейфом.
На шлеме (1) размещены следующие датчики и оборудование:
- видеокамеры (9);
- микрофон (10);
- наушники (11);
- акселерометр (12);
- гироскоп (13);
- ультразвуковые датчики приближения (14);
- компас (15);
- датчик давления (барометр) (16);
- датчик влажности воздуха (17);
- датчик температуры (18);
- маячок-сигнализатор (19);
- вибромотор (20);
- солнечная батарея (21).
Видеокамеры (9) предназначены для записи окружающей визуальной обстановки. Две видеокамеры снимают обстановку перед спортсменом и размещены в передней части шлема, одна видеокамера размещена сзади и снимает обстановку сзади спортсмена.
Микрофон (10) предназначен для записи окружающей звуковой обстановки. Микрофон может быть выполнен в составе одной из видеокамер (9). Регистратор может быть снабжен несколькими микрофонами (10).
Наушники (11) предназначены для использования во время переговоров с другими абонентами коммуникационной сети, в том числе с другими спортсменами, со службой спасения. Наушники также используются для передачи звука с микрофонов (10) в реальном времени или при проигрывании ранее сделанных записей. С помощью наушников передаются предупреждающие звуковые сигналы регистратора.
Акселерометр (12) предназначен для измерения ускорения и перегрузок (в том числе на виражах и при выполнении трюков), определения неровностей и других особых участков трассы, для определения столкновений и вычисления силы удара при столкновениях.
Гироскоп (13) предназначен для быстрого и точного определения изменений ориентации шлема в пространстве. Он служит для определения особых участков трассы, а также предстоящих падений.
Ультразвуковые датчики приближения (14) предназначены для определения расстояния до окружающих объектов (препятствий) и используются для предупреждения столкновений.
Компас (15) предназначен для ориентации на местности по магнитному полю Земли.
Кроме индикации температуры, датчик температуры (18) используется для прогнозирования появления тумана при спуске с горы. При постоянном падении температуры и перехода ее через отметку в 0 градусов возможно образование тумана. Кроме этого датчик температуры используется для предсказания резких перепадов температуры на основании последовательности измерений температуры во время катания. Также на основании показаний датчика GPS, барометра и термометра прогнозируется краткосрочное изменение температуры. Кроме этого барометр и термометр в составе регистратора позволяют иметь полноценную климатическую станцию с прогнозами, трендами изменений и текущими показателями. По совокупности данных от датчиков температуры нескольких регистраторов (спортсменов) получают карту температуры на склоне по фактическому состоянию в режиме реального времени.
Датчик давления (барометр) (16) измеряет атмосферное давление.
Датчик влажности воздуха (17), измеряя соответствующий показатель, позволяет спортсмену понимать изменение влажности воздуха за последнее время за время катания и сделать необходимые коррективы в стиле катания. При катании по фрирайду датчик влажности служит источником информации для предупреждения о лавиноопасности. Это позволяет заявляемому регистратору обеспечивать безопасность. По совокупности данных от датчиков влажности воздуха (17) нескольких регистраторов (спортсменов) получают карту влажности воздуха на склоне по фактическому состоянию. Эти данные передаются регистраторами на базовую станцию. При этом администрация и спасатели получают информацию о фактическом состоянии склона от катающихся спортсменов в режиме реального времени.
Вибромотор (20) предназначен для тактильной подачи информации спортсмену без отображения ее на экране. Например, периодические вибрации сигнализируют об опасном сближении. Вибрации в определенном порядке могут быть привязаны к какому-нибудь заранее определенному действию или событию. Например, одна короткая - одна длинная вибрации по циклу могут быть закреплены за сообщением о достижении максимально допустимой предварительно установленной скорости.
Маячок-сигнализатор (19) красного цвета на затылке шлема является визуальным сигнальным средством, включается вручную или автоматически при падении. Маячок предназначен для того, чтобы упростить обнаружение спортсмена в плохую погоду или при поиске.
Элементы солнечной батареи (21) размещены на шлеме (1). Солнечная батарея предназначена для подзарядки аккумуляторов (7) регистратора.
Шлем (1) снабжен элементами фиксации на голове, а также амортизирующими элементами.
Дисплей (2) занимает по высоте от 1/4 до 1/3 верхней части обзора спортсмена и размещен на внутренней части откидывающегося защитного стекла (визора) шлема, или на внутренней поверхности защитных очков, если шлем не снабжен визором. Дисплей (2) соединен с вычислителем (3) шлейфом передачи данных, проходящим через шлем (1). Дисплей предназначен для отображения визуальной информации в реальном режиме времени или в записи. При этом отображаются данные, полученные видеокамерами (9), данные о параметрах окружающей среды и параметрах положения и движения спортсмена с датчиков, данные о положении и параметрах движения других спортсменов.
Вычислитель (3) представляет собой модуль с процессорным устройством и предназначен для обработки в соответствии с заложенной программой информации, поступающей от других конструктивных элементов регистратора, выработки управляющих сигналов для этих элементов и передачи им другой информации. Вычислитель (3) может быть выполнен в виде контроллера или набора контроллеров, может представлять собой персональный компьютер, например, ноутбук. Вычислитель (3) функционирует в соответствии с заложенной в него программой.
Модуль навигации (4) соединен с вычислителем (3) и представляет собой устройство приема и обработки спутниковых сигналов GLONASS и/или GPS. Предпочтительно в модуле навигации (4) реализована высокоскоростная обработка сигналов спутников с выдачей результатов несколько раз в секунду. Модуль навигации (4) определяет положение регистратора (и, следовательно, спортсмена), в частности широту, долготу, высоту.
Модуль коммуникации (5) соединен с вычислителем (3) и снабжен следующими физическими интерфейсами:
- интерфейс GSM;
- интерфейс WiFi;
- интерфейс BLUETOOTH.
Модуль коммуникации (5) предназначен для передачи и приема данных и команд от внешних устройств или внешним устройствам:
- приема управляющих команд и настроек от внешнего телефона, смартфона, компьютера, планшета или другого устройства;
- осуществление связи с другими регистраторами (другими спортсменами);
- передачи данных на ресурсы в сети интернет.
Модуль коммуникации (5) может быть размещен не в противоударном корпусе (8), а в шлеме (1).
Устройство хранения (6) предназначено для хранения параметров регистратора, его программ и всей регистрируемой информации. Устройство хранения (6) предпочтительно выполнено в виде твердотельного накопителя.
Аккумулятор (7) предназначен для электропитания элементов регистратора.
Описание работы
Перед использованием регистратора задаются параметры его работы:
- задается номер спасательной службы, с которым будет производиться связь в экстренных ситуациях;
- устанавливается идентификатор регистратора (спортсмена) для его отображения другим регистраторам;
- выбираются видеокамеры (9) и микрофоны (10), информация которых будет записываться;
- выбираются или настраиваются каналы, куда будет направляться регистрируемая информация, помимо устройства хранения. Примером такого канала может быть канал YouTube;
- выбираются видеокамеры (9), информация с которых будет отображаться на дисплее (2);
- выбираются микрофоны (10), информация с которых будет воспроизводиться в наушниках (11);
- выбирается фоновая звуковая информация для воспроизведения в наушниках (11). Примером такого фона может служить набор музыкальных записей, заранее записанных в устройстве хранения;
- выбираются другие регистраторы, с которыми разрешается связь во время использования этого регистратора;
- выбирается или настраивается маршрут движения (по склону).
Управление регистратором в этом случае осуществляется через коммуникационный интерфейс с помощью внешнего устройства, например, смартфона.
При работе регистратора параллельно работают несколько процессов.
Первый процесс. При включении режима записи информация с выбранных видеокамер (9) и микрофонов (10), а также других датчиков записывается на устройство хранения (6). Одновременно на дисплее (2) и в наушниках (11) воспроизводится информация с заранее выбранных источников. На дисплее (2) отображаются показания выбранных датчиков: скорость, высота, угол склона, температура.
При возникновении угрозы столкновения с препятствием выдается сигнал на дисплей и в наушники. Эта угроза определяется на основании данных с ультразвуковых датчиков приближения (14).
При детектировании удара происходит автоматическое информирование об этом других регистраторов (спортсменов) в зоне досягаемости, автоматическая связь со службой спасения с передачей координат положения, включение красного маячка (19).
Второй процесс. При выключенном режиме записи возможен просмотр ранее записанных данных. Также возможно воспроизведение других аудиовизуальных треков (аудиозаписей, аудиовидеозаписей). С использованием модуля GSM возможен поиск информации в интернет, загрузка музыкальных исполнений и аудиовизуальных произведений для просмотра или сохранения на устройстве хранения (6).
Третий процесс. При включении режима навигации на части дисплея (2) отображается карта с указанием на ней положения регистратора (спортсмена) и других рядом расположенных регистраторов (спортсменов). На карте показывается маршрут, если он выбран. Отображаются характеристики местности применительно к конкретному виду спорта (характеристики склона для горнолыжника или сноубордиста).
Четвертый процесс. Поддерживается связь с выбранными другими регистраторами (спортсменами), например, при групповом спуске с горы.
Промышленная применимость
Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на промышленном предприятии и найдет широкое применение в области регистрирующих систем для экстремальных видов спорта.