空间运动轨迹自跟踪高尔夫球及其空间运动轨迹感测方法_2

文档序号:9676458阅读:来源:国知局
,用 于存储数据;三轴相对线加速度传感器202,用于按照预定多个时间点,感测出三个随动坐 标轴X'、Y'、Z'方向的三个相对线加速度分量a' 1、a' 2、a' 3 ;三轴绝对转角定位传感器 203,用于和所述三轴相对线加速度传感器202在同一时间点,感测所述三个随动坐标轴方 向相对于地面某一点的三个相互垂直的固定坐标系Ο-xyz的三个坐标轴X、Y、Z方向的动 静坐标相对角度分量α、β、Y ;内置微处理器204,用于将所感测的三个相对线加速度分 量a' 1、a' 2、a' 3、三个动静坐标相对角度分量α、β、γ及其测量时间点数据,存入内置 存储器201中,且由内置微处理器204从内置存储器201取出三个相对线加速度分量a'1、 a' 2、a' 3和三动静坐标相对角度分量α、β、Y及其测量时间点数据t,提交给内置射频 收发器205 ;内置射频收发器205,用于将包含所述相对线加速度分量a' l、a' 2、a' 3、动静 坐标相对角度分量ct、β、Y及其测量时间点数据t的射频信号发射;内置供电电池206, 用于在所述空间运动轨迹自跟踪高尔夫球的运动过程中连续地给内置存储器201、三轴相 对线加速度传感器202、三轴绝对转角定位传感器203、内置微处理器204、和内置射频收发 器205提供所需的工作电源。
[0031] 在本实施例中优选的,所述三轴绝对转角定位传感器203包含三轴地磁传感器, 所述三轴地磁传感器可以为本领域技术人员熟知的任意一种地磁传感器,其测量动静坐 标相对角度分量的方法不详细论述;例如,可以为下述三轴地磁传感器:包括:地磁测量模 块,包括互相以垂直的X轴、Y轴和Z轴的磁通门;倾斜测量模块,包括互相以直角相交的X 轴、Y轴和Z轴的加速度传感器;倾斜计算器,利用X轴和Y轴的各加速度传感器的输出值 来首次计算螺倾角和侧倾角,并通过利用Z轴加速度传感器的输出值调整首次计算的螺倾 角和侧倾角中的至少一个来执行二次计算;控制器,利用重新调整的螺倾角和侧倾角及地 磁传感器的输出值来计算方位角,因此,精确地测量螺倾角和侧倾角以计算方位角。
[0032] 在本实施例中优选的,所述三轴绝对转角定位传感器也可包含三轴重力定向传感 器,具体可以为本领域技术人员熟知的利用重力测量动静坐标相对角度分量的传感器。
[0033] 在本实施例中优选的,所述空间运动轨迹自跟踪电子模块进一步包含三轴相对角 加速度传感器208,所述三轴相对角加速度传感器的三个测量方向与所述随动坐标轴X'、 Y'、Z'保持固定,按照所述预定多个时间点测量相对线加速度分量,其测量时间点和测量动 静坐标相对角度分量为相同的时间点,所述三轴相对角加速度传感器连续感测其相对随动 坐标轴Χ'、γ'、ζ'的相对角加速度分量( ωι、ω2、ω3);由内置微处理器将相对角加速度分 量(ωι、ω 2、ω3)及其测量时间点数据,存入内置存储器中;由内置微处理器从内置存储器 将相对角加速度分量(ω^ ω2、ω3)及其测量时间点数据,提交给内置射频收发器;由内置 射频收发器将相对角加速度分量(ωρ ω2、ω3)及其测量时间点数据,无线发送到一个外部 射频接收器。
[0034] 在本实施例优选的,所述空间运动轨迹自跟踪电子模块进一步包含海拔高度传感 器,所述海拔高度传感器按照所述预定多个时间点,即和测量相对线加速度分量以及动静 坐标相对角度分量相同的时间点,连续感测空间运动轨迹自跟踪高尔夫球的海拔高度值; 所述内置微处理器,还用于将海拔高度值存入内置存储器中;所述内置微处理器,还用于从 内置存储器取出海拔高度值提交给内置射频收发器;所述内置射频收发器,还用于将所述 海拔高度值无线发送到外部射频接收器。
[0035] 在本实施例中,优选的,如图1所示,所述空间运动轨迹自跟踪电子模块103和部 分球形弹性核心体以及部分球形表皮层一起,构成一个锥形可拆卸电子模块104,剩余的部 分为高尔夫球主体105。所述空间运动轨迹自跟踪电子模块103具有一个内置机械开关,用 于机械操控所述空间运动轨迹自跟踪电子模块的电源及供电系统的开启和关闭,所述空间 运动轨迹自跟踪高尔夫球具有一个延伸至球形表皮层的机械传动控制装置,与所述内置机 械开关构成机械连接,通过在球形表皮层外操控所述机械传动控制装置,制动所述内置机 械开关并对所述空间运动轨迹自跟踪电子模块的电源及系统的开启和关闭。
[0036] 本实施例中,如图2所示,为了方便安装,所述空间运动轨迹自跟踪电子模块103 还包括主线路基板207,所述内置存储器201、三轴相对线加速度传感器202、三轴绝对转角 定位传感器203、内置微处理器204、内置射频收发器205均固定于所述主线路基板上的单 面或双面,所述主线路基板含有提供支持所述数据传输和电源供给的电学互连电路。
[0037] 在本实施例中优选的,所述三轴相对线加速度传感器208为硅基电容式线加速度 传感器。
[0038] 在本实施例中优选的,所述三轴地磁定向传感器为硅基CMOS片上集成磁阻型地 磁定向传感器。
[0039] 在本实施例中优选的,所述三轴地磁定向传感器为硅基CMOS片上集成霍尔地磁 定向传感器。
[0040] 在本实施例中优选的,所述三轴地磁定向传感器与所述三轴相对线加速度传感器 集成于一个第一多功能传感芯片上。
[0041] 在另一实施例中,优选的,所述三轴重力定向传感器与所述三轴相对角加速度传 感器集成于一个第二多功能传感芯片上。
[0042] 在本实施例中优选的,所述三轴相对角加速度传感器为微硅基电容式角加速度传 感器。
[0043] 在本实施例中优选的,所述海拔高度传感器为硅基电容式或电阻式压力传感器。
[0044] 在本实施例中优选的,所述内置供电电池 206固定于所述第一线路基板上,其通 过所述第一线路基板及其互连线,连续地为三轴相对线加速度传感器、三轴绝对转角定位 传感器、内置微处理器、内置存储器和内置射频收发器提供所需的工作电源。
[0045] 在本实施例中优选的,所述空间运动轨迹自跟踪电子模块包含一个电源控制芯 片,该芯片连续接收内置供电电池的供电数据,根据其接收到的内置供电电池的供电数据 进行调制,并连续为三轴相对线加速度传感器、三轴绝对转角定位传感器、内置微处理器、 内置存储器和内置射频收发器输出稳定电压。
[0046] 在本实施例中为了和现有的高尔夫球的应用标准兼容,优选的,与实际标准高尔 夫球的基本平动和转动动力学特征保持一致。首先,为了保证与标准高尔夫球的平动动力 学特征的一致性,按照国际高尔夫球协会制定的高尔夫球规格保准,所述空间运动轨迹自 跟踪高尔夫球的总重大于或等于45. 93克,其直径大于或等于42. 67毫米;同时,所述空间 运动轨迹自跟踪高尔夫球在内空间运动轨迹自跟踪电子模块后,其几何中心仍然与其质量 重心相重叠。
[0047] 为了进一步确保与标准高尔夫球的转动动力学特征的一致性,首先需要有效地匹 配所述空间运动轨迹自跟踪高尔夫球的空间质量分布,以最大程度地实现相对于质量重心 (也即几何中心)的球对称性,同时其相对质量重心的相对转动惯量,应当等于或非常接近 标准高尔夫球的相应转动惯量值。这里,相对于固定点〇'(即质量重心也即几何中心)的 相对转动惯量具体定义为:
[0048] J=E
[0049] 其中,F1为质量微分单元Hi1到高尔夫球几何中心(也是质量心)0'的直线距离。 因此,对所述高尔夫球内各个组件的质量空间匹配,不仅需要实现质量重心与几何中心的 重叠,而且至少还要确保其转动惯量与实际商业用高尔夫球的一致。目前商业应用的标准 高尔夫球的转动惯量,可以通过上述计算公式得出,为本领域技术人员所熟知,在此不再赘 述。
[0050] 实施例2
[0051] -种高尔夫球空间运动轨迹的跟踪和分析系统如图3所示,包括:上述空间运动 轨迹自跟踪高尔夫球100 ;第一外部射频接收器301,用于接收包括所述内置射频收发器 205所发射的相对线加速度分量(a' i、a' 2、a' 3)、动静坐标相对角度分量(α、β、γ )及其 测量时间点数据t的射频信号;
[0052] 第一外部射频信号转化器302,用于将所述射频信号
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