本发明总体上涉及追踪高尔夫球的领域,更具体地,但不以限制性的方式,涉及使用多个传感器辅助在显示器上描绘该路径。
背景技术:
自其在数个世纪以前被发明以来,高尔夫运动依然是受欢迎的爱好和娱乐活动。高尔夫的流行部分来源于追求对于它的各种技巧的精通。提高这些技巧需要频繁且不断的练习。高尔夫练球场是用于这种练习的通常场所。在典型的高尔夫练球场,高尔夫球手能够练习他们的挥杆。近来,商家们已经开始开设更先进的高尔夫练球场,其旨在满足高尔夫球手们对其他形式的娱乐和消遣的需求。这种设施不仅包括典型的高尔夫练球场,还包括餐厅、酒吧和其他娱乐选项,高尔夫球手可以在其中选择以补充他们的练习赛。在这类选项中,包括各种与高尔夫挥杆有关的虚拟游戏,比如在美国专利申请no.14/321,333所公开的那些,其公开内容在此以参考的方式并入。
在出现这种新的高尔夫/娱乐设施的同时,各种技术已经被用于辅助高尔夫球手改善他们的比赛或提高典型的练习赛。这种技术包括使用射频芯片、雷达、激光器或光学相机来追踪高尔夫球手的挥杆和高尔夫球的飞行路径,并且为高尔夫球手提供有关二者的有用反馈。不幸地,虽然这些技术每一个特别适合于追踪高尔夫挥杆或高尔夫球路径的具体参数,但没有一个能够不间断追踪并为高尔夫球手提供他们的挥杆和作为结果的高尔夫击球的综合视图。因此,存在对系统和方法的需求,该系统和方法使用由每一个这种技术在多个传感器上所捕获的参数,并以有意义的方式将作为结果的信息展示给高尔夫球手。本发明旨在现有技术中的这一点和其他限制。
技术实现要素:
在优选实施例中,高尔夫练球场包括高尔夫球、高尔夫球杆、击球台、练球场表面、多个传感器、计算机和显示器。多个传感器中的每一个被配置为检测关于高尔夫挥杆或高尔夫球的飞行路径的至少一个参数。此外,多个传感器中的每一个传感器连接到计算机。计算机包括处理器和数据库。数据库被配置为存储关于击球台、多个传感器中的每一个传感器、练球场表面和高尔夫球杆的参数。此外,数据库被配置为存储由多个传感器中的每一个传感器检测到的参数。最后,数据库被配置为存储可用于确定哪些传感器的参数应用于在显示器上描绘高尔夫挥杆和飞行路径的规则和方法。存储在数据库中的所有参数和规则以允许处理器根据需要进行检索和处理的方式进行存储。
附图说明
图1示出了在高尔夫练球场上的多传感器追踪系统的第一实施例的后透视图。
图2示出了在高尔夫练球场上的多传感器追踪系统的第一实施例的俯视图。
图3示出了在高尔夫练球场上的多传感器追踪系统的第二实施例的俯视图。
图4示出了具有多个击球台的多传感器追踪系统的第二实施例的俯视图。
图5是示出确定哪些参数应用于描绘行进路径的方法的流程图。
图6是示出使用图5所示方法的可能情况和结果的图表。
具体实施方式
图1示出了高尔夫练球场10,其包括至少一个击球台100,至少一个高尔夫球110,至少一个高尔夫球杆120和练球场表面200。击球台100位于练球场表面200的一端。将理解的是,站在击球台100中的球员300可以挥动高尔夫球杆120,以将高尔夫球100击打到练球场表面200上。转到图2,其中示出了高尔夫球110从与高尔夫球杆120撞击的点(被称为始发点160)行进到高尔夫球110最初冲击练球场表面200的点(称为撞击点170)的路径。高尔夫球110从始发点160行进到撞击点170的路径被称为飞行路径130。高尔夫球110从撞击点170行进到其在练球场表面200上静止的点(被称为静止点180)的路径被称为地面路径140。总路径150是指高尔夫球110在始发点160之后直到静止点180所行进的完整路径,并且等于飞行路径130和地面路径140的组合。图2和图3示出了高尔夫球110的飞行路径130、地面路径140和总行进路径150。
转至图1和图2,根据本发明的优选实施例,其中所示出的是多传感器追踪系统的优选实施例,其特别地配置为用于在高尔夫练球场100上追踪高尔夫球110的总行进路径150,并且向球员300显示该总行进路径150。该多传感器追踪系统优选地包括多个传感器410、420和430、显示器450和具有处理器和数据库的计算机。
多个传感器中的每个传感器被配置为记录有关总行进路径150的特定参数。这样的参数可包括但不限于:检测撞击时刻、始发点150、飞行路径130的发射角度、高尔夫球110的侧向旋转、高尔夫球110的竖直旋转、高尔夫球110的初始位置、撞击点160、高尔夫球100在飞行路径130上的速度/速率、飞行路径130的三维坐标、地面路径140的三维坐标和静止点180。此外,特定传感器可被配置为检测有关球员300的高尔夫挥杆的其他参数,包括但不限于球杆路径和球杆速度/速率。
将被本领域技术人员理解的是,存在多种类型的可用的传感器和技术用于检测参数,包括例如但不限于红外光束传感器、雷达传感器、压力传感器、声音传感器、激光传感器和相机(红外和可见光)。还将被理解的是,特定传感器能够检测关于总行进路径150的可用的总参数的子集。例如,红外光束传感器特别适合于检测撞击时刻,但是不能检测或以其它方式确定高尔夫球110的侧向旋转、撞击点170或其它类似参数。相比之下,精确的相机传感器是可用的,其特别适合于确定与飞行路径130相关的参数,例如方向、速度和撞击点170,但在确定与地面路径140相关联的参数(例如静止点180)方面则不那么准确。作为进一步的示例,雷达传感器特别适合于检测初始飞行路径130上的高尔夫球110的侧向旋转和竖直旋转,以及球杆路径和球杆头速度,但是不能确定与地面路径140相关联的参数。
除被配置为检测特定参数之外,每一个传感器类型还有检测区域。检测区域是传感器前面的总体区域,传感器可以从该区域检测参数。将被理解的是,能够针对每种传感器类型来调整检测区域,但是可能被用于检测参数的特定技术所限制。此外,每个传感器的位置可影响其检测区域。例如,图2示出了位于击球台100后面的传感器410。其具有检测区域411。在这样的位置,传感器410对飞行路径130的视野可能被高尔夫球手、或每个击球台100之间的分隔部所遮蔽。这样的遮蔽经常不利地影响传感器检测参数的能力。
本发明的关键改进在于所述多个传感器中的其它传感器的放置,以便使得它们各自的检测区域411、421和431不被类似地阻挡。将因此被理解的是,这样的放置可以因而在很大可能上确保组合的检测区域411、421和431提供总行进路径(150)的不间断的视图。比如,在图2所示出的优选实施例中,分别用于每个传感器410、420和430的检测区域411、421和431显示为重叠,但覆盖高尔夫球110在总行进路径150上可能行进的不同区域。
将被理解的是,通过在多个传感器中包括不同类型的传感器410、420、430并且将这些传感器定位在高尔夫练球场10内的不同位置,多传感器追踪系统的多个实施例是可行的。图2示出了一个这样的优选实施例。还将被理解的是,高尔夫练球场100可包括在围绕高尔夫练球场表面200的一端的曲线中布置的多个击球台100,如图4所示。第一类型的传感器410位于每个击球台100的后面。在该实施例中,第一类型的传感器410使用雷达来检测球杆路径、球杆面角度、发射角度、侧向旋转、竖直旋转和初始速率。第二类型的传感器430位于练球场表面200的另一端,并且大体上定位为面向所述多个击球台110,如图4所示。第二类型的传感器430具有更窄的检测区域431,且因而被用于检测关于地面路径140的参数。在该实施例中,第二类型的传感器采用窄角相机来检测地面路径140的三维坐标和高尔夫球110的速度/速率。将被理解的是,虽然在该实施例中仅示出了一个传感器430,但多个第二类型的传感器430可被组合使用,用以检测出现在练球场表面200上的不同位置中的地面路径150的参数。
在示出的实施例中,两个第三类型的传感器430位于多个击球台100的相对端。第三类型的传感器被配置为朝向练球场表面200向内面向,并且具有重叠的检测区域421。这种重叠的检测区域421或者对于特定类型的传感器是必需的,或者可以可选地用于提高检测到的参数的精度。
转至图3和图4,其中示出的是多传感器追踪系统的替代优选实施例,其中,在图1和图2中示出的优选实施例的第一类型传感器410已经被第四类型传感器460所替换。将被理解的是,在示出的替换优选实施例中,第四类型的传感器460被配置为简单的红外定向行程传感器。这种传感器460包括束发射器和位于击球台100的相对侧上的束检测器。在最简单的实施例中,传感器460的束发射器发送红外光束至击球台100的另一侧,在该另一侧红外光束被束检测器所检测。还将被理解的是,当高尔夫球110被击打时,其将在传感器460的束检测器和束发射器之间行进,且将由此中断由束检测器检测到的红外光束。以这种方式,传感器460能够识别飞行路径130何时开始,但不能检测与总行进路径150相关联的更高级的参数。
计算机的数据库存储多传感器追踪系统所需的所有参数,其可包括击球台的尺寸、形状和位置,多个传感器中每个传感器的位置,多个传感器中的每个传感器可检测的参数,练球场表面200的位置和边界,以及用所选高尔夫球杆120击打的击球次数、预期距离和轨迹。这样的参数由处理器根据需要检索以操作多传感器追踪系统。
将被理解的是,通过采用多个传感器410、420和430(或可选地460、420和430),多传感器追踪系统能够捕获总行进路径150的特定期望的参数。因为传感器410、420和430可以检测相同的参数,所以需要一种方法来确定应该选择哪些参数来在显示器450上描绘总行进路径150。图5示出了进行这种确定的方法。
图5从步骤500开始,其中,高尔夫球110被高尔夫球杆120击打。在步骤504中,由传感器410(或者可替代的是如上所述的传感器460)潜在地检测撞击的时刻。如果传感器410所检测撞击时刻,则处理被传送到步骤506。在步骤506中,计算机使用发射角度、初始速率和起始位置来估计飞行路径130的三维坐标和估计的撞击点170。在第一优选实施例中,发射角度、初始速率和起始位置是可通过传感器410检测的所有参数。处理然后被传递到步骤508。
步骤508的目的是确定传感器420是否已经检测到与由传感器410从步骤504中检测到的高尔夫击球相对应的高尔夫击球。这通过将来自步骤506的估计三维参数与由传感器420检测到的实际三维参数进行比较来完成。将被理解的是,在典型的高尔夫练球场10中,在任意给定的时间可能存在多个被追踪的不同的高尔夫击球,如在图4中示出的那些。在优选实施例中,传感器420可检测与每个这样的高尔夫击球相关联的许多(如果不是每个)飞行路径130的实际三维参数。因此,在步骤508中,在传感器410捕获在步骤506中处理的参数的时间窗口期间,计算机首先收集由传感器420检测到的与每个飞行路径130相关联的实际三维参数。时间窗口的具体持续时间可取决于所使用的传感器的类型、天气条件、多个击球台100在高尔夫练球场10上的具体布置、练球场表面的大小和形状、多个传感器的定位、或可能影响高尔夫球110可被期望在检测区域411、421、431中的每一个里行进的时间量的任何其它条件。在捕获适当时间窗口的飞行路径130的实际三维参数之后,计算机然后将每个飞行路线130的实际三维参数与飞行路径130的估计三维坐标进行比较,并且确定任何实际的三维参数是否对应于估计的三维参数。
由于实际的三维坐标与估计的三维坐标的一部分重叠,这样的对应可立即显现。可选地,在实际三维坐标不以实际起始位置开始的情况下,计算机可以通过向后推算飞行路径130的三维参数来计算估计的起始位置160。然后将每个飞行路径130的估计的起始位置160(和由传感器420在其存在的情况下检测到的实际起始位置160)与由传感器410检测到的实际的起始位置160进行比较。如果对于由传感器410检测到的实际起始位置160,发现了由传感器420检测到的对应的实际/估计起始位置160,则处理推进到步骤510。如果传感器420没有检测到对应的实际/估计起始位置160,则处理推进到步骤514。
在步骤514中,显示器450上的飞行路径130采用传感器420所检测到的三维参数来描绘。在步骤510中,显示器450上的飞行路径130采用传感器410所检测到的三维参数来描绘,或者在传感器410没有检测到整个飞行路径130的三维参数的地方,计算机将通过沿着抛物线曲线推算所检测到的三维参数来估计任何缺失的三维参数。
然后将处理转移到步骤516,其中传感器430潜在地检测与高尔夫球120的地面路径140相关联的参数。如果传感器430检测到与地面路径140相关联的参数,则在步骤520中,使用由传感器430检测到的地面路径140的参数,总行进路径150被描绘为延续描绘的飞行路径130。将被理解的是,在典型的高尔夫练球场10中,传感器430可检测许多不同高尔夫击球(如图4所示)的地面路径140的参数。因此,在步骤516中,计算机将尝试将地面路径140的参数与对应的飞行路径130对准。这是通过采取用于描绘飞行路线130的三维参数并计算估计的撞击点170来实现的。如果传感器430检测到对应于估计的撞击点的地面路径140的参数,则处理推进到步骤520。如果传感器430未检测到对应于估计的撞击点170的参数,则处理推进到步骤518。
在步骤518中,计算机计算地面路径140的参数,并在显示器450上描绘该地面路径130。该计算使用用于描绘飞行路径130的参数来完成,其可包括实际/估计的速度/速率和方向,以及描述练球场表面200和高尔夫球130之间的摩擦效应的参数。在步骤520中,采用传感器430所检测到的地面路径130的实际参数,在显示器450上描绘地面路径130。
如果传感器410在步骤504中未能检测到撞击时刻,则处理移动到步骤512,其中传感器420潜在地检测与飞行路径130相关联的参数。如果传感器410未能检测到撞击的时刻,而传感器420检测与飞行路径130相关联的参数,则处理被传送到步骤514。如果传感器410未能检测到撞击的时刻,且传感器420未能检测到与飞行路径130相关联的任何参数,则处理返回到步骤500。
应当理解,即使在前面的描述中已经阐述了本发明的各种实施例的许多特征和优点,连同本发明的各种实施例的结构和功能的细节,本公开仅是说明性的,并且可以在所附权利要求书所表达的术语的广泛一般含义所指出的全部范围内,对本发明的原理内的部分的结构和布置的事项进行详细的改变。本领域技术人员将理解,在不脱离本发明的范围和精神的情况下,本发明的教导可以应用于其他系统。