一种结合激光阵列及智能终端的羽毛球测速系统及方法
【专利摘要】提供一种结合激光阵列及智能终端的羽毛球测速系统及方法，该系统包括球速采集子系统和球速显示、管理子系统。球速采集子系统包括发射装置和接收装置，发射装置和接收装置分别位于球网上方的两端；发射装置包括激光发射器阵列、无线模块、控制器、供电模块；接收装置包括激光传感器阵列、无线模块、控制器、供电模块、蓝牙模块、显示模块；激光发射器阵列具有两排等间距排布的激光头，可发射两组平行的激光束，每组激光束由在同一平面内等间距排布的多束激光组成，两组平行的激光束所在的平面均平行于球网；激光传感器阵列具有两排等间距排布的激光传感器，用于接收由激光发射器阵列发射的两组平行的激光束；供电模块可交流供和/或电池供电；两个子系统间可无线数据通讯；球速显示、管理子系统包括智能终端，可实现速度显示、历史记录、最高纪录、以及成绩分享等功能。
【专利说明】一种结合激光阵列及智能终端的羽毛球测速系统及方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明一般地涉及激光测速【技术领域】。特别地，涉及一种结合激光阵列及智能终端的羽毛球测速系统，以及一种羽毛球测速方法，属于体育训练用器械领域。
[0003]【背景技术】
[0004]随着人们生活水平的提高，在紧张忙碌的工作外，已越来越重视身体的锻炼。而羽毛球运动，由于其在我国广泛的群众基础及运动发展水平，被广大运动爱好者所喜爱。在羽毛球比赛中，若发球技术高，会使直接得分率高，使对方回球质量不高，以利自己进攻。
[0005]现有羽毛球台在队员进行训练的时候，只是提供了练习的平台，无法获得队员的发球速度，这样不便于对队员的发球特点进行分析，以便于提高其发球质量。但在进行羽毛球运动时，除了比分之外，没有更好的对击球质量、速度的测量方式。现在某些赛事，会有对击球速度的测量，但都要借助于昂贵的进口测量设备。这些设备都无法普及到平时羽毛球运动场中。
[0006]现有的球场测速技术包括:
一、价格贵、垄断的国外技术，例如，“鹰眼系统”(正式名称是“即时回放系统”)，是在扳球，网球和其他运动中使用的一套电脑系统，以追踪记录球的路径并显示记录的实际路径的图形图像，也可以预测球未来的路径。在一些运动中，如网球，鹰眼系统已成为裁判过程的一部分。该系统由8个或者10个高速摄像头、四台电脑和大屏幕组成。首先，借助电脑的计算把比赛场地内的立体空间分隔成以毫米计算的测量单位；然后，利用高速摄像头从不同角度同时捕捉网球飞行轨迹的基本数据；再通过电脑计算，将这些数据生成三维图像；最后利用即时成像技术，由大屏幕清晰地呈现出网球的运动路线及落点。“鹰眼”技术是最为普遍的测速技术，其缺点是技术核心被国外掌控，测速设备造价昂贵，民用普及难。
[0007]二、雷达测速和传感器测速。具体可参见下述的表1。
[0008]三、平民化的技术，例如，三轴加速度计。缺点是安装在原有设备上，无法在实际比赛中应用，影响原有产品性能。
[0009]随着当前智能设备的涌现，如何能将测量数据与智能终端向结合；如何能通过科学的手段，准确的反映出击球的力度和质量，并进行记录跟踪最终通过数据获取规律，更好的进行相关的训练，以在健身中获得技能的提高，已成为亟待解决的问题。
[0010]本发明所提出的系统和方法的优点在于:技术成熟、成本低廉易于普及；并且趣味性强、具有社交功能，用户粘度高。
[0011]
【发明内容】
[0012]本发明克服现有技术存在的不足，提供一种结合激光阵列及智能终端的羽毛球测速系统，以及一种羽毛球测速方法。本发明采用了以下技术方案:
一种结合激光阵列及智能终端的羽毛球测速系统，其中:
该系统包括球速采集子系统和球速显示、管理子系统，其中
所述球速采集子系统包括发射装置和接收装置，所述发射装置和接收装置分别位于球网上方的两端；
所述发射装置包括:激光发射器阵列、无线模块、控制器、供电模块；
所述接收装置包括:激光传感器阵列、无线模块、控制器、供电模块、蓝牙模块、显示模
块；
所述激光发射器阵列具有两排等间距排布的激光头，可发射两组平行的激光束，其中每组激光束由在同一平面内等间距排布的多束激光组成，所述两组平行的激光束所在的平面均平行于球网；
所述激光传感器阵列具有两排等间距排布的激光传感器，用于接收由激光发射器阵列发射的两组平行的激光束，其中每个激光传感器接收一个对应的激光头的信号；
所述供电模块包括交流供电模块和/或电池供电模块，所述电池供电模块包括充电电池和充电电路；
所述蓝牙模块用于实现球速采集子系统和球速显示、管理子系统之间的无线数据通
讯；
所述显示模块用于显示球速采集子系统的工作状态；
所述球速显示、管理子系统包括智能终端，该智能终端具有蓝牙模块，可以实现速度显示、历史记录、最高纪录、以及成绩分享功能。
[0013]进一步地,所述显示模块包括LED指示灯和/或显示屏。
[0014]进一步地，所述球速采集子系统和球速显示、管理子系统可使用专用三角支架固定，也可固定在球网支柱上。
[0015]进一步地，所述蓝牙模块可以同其他具有蓝牙通讯功能的设备进行通讯，该蓝牙模块支持蓝牙4.0协议并向下兼容。
[0016]进一步地，所述无线模块是固定频率无线通讯模块或红外模块。
[0017]进一步地，每组激光束中，每相邻两束激光之间的距离小于羽毛球的球头尺寸。
[0018]进一步地，所述每组激光头和每组激光传感器均为并联连接。
[0019]进一步地，所述控制器为可编程控制器。
[0020]进一步地，所述可编程控制器具有UART端口、ADC检测端口，以及外部中断端口。
[0021]一种羽毛球测速方法，该方法使用根据上述的结合激光阵列及智能终端的羽毛球测速系统，其中:
通过如下步骤获得羽毛球运动速度V:
步骤S1:测量激光发射器阵列和激光传感器阵列的两组平行激光束所在平面之间的距离S;
步骤S2:当接收装置的激光传感器阵列检测到有羽毛球依次穿过两组平行的激光束所在平面时，所述球速采集子系统分别记录下两组激光传感器的信号反馈时间Tl和T2 ；步骤S3:根据信号反馈时间Tl和T2得到时间差AT，其中:AT = T2-T1 ； 步骤S4:通过蓝牙模块将时间差Λ T发送给智能终端，所述智能终端根据两组激光束所在平面之间的距离S和时间差Λ T计算出羽毛球运动速度V，其中:V = S/AT。
[0022]
【专利附图】
【附图说明】
[0023]本发明将通过实施例并参照附图的方式进行说明，其中:
图1是根据本发明一个实施例的系统架构图。
[0024]图2是根据本发明一个实施例的系统安装示意图。
[0025]图3是根据本发明一个实施例的球速采集子系统的电路框图。
[0026]图4是根据本发明一个实施例的羽毛球测速原理图。
[0027]图5是根据本发明一个实施例的羽毛球测速方法流程图。
[0028]附图标记说明:
1、球速采集子系统，2、球速显示、管理子系统，3、智能终端，4、发射装置，5、接收装置，
6、激光发射器阵列，7、激光传感器阵列，8、无线模块，9、无线模块，10、控制器，11、供电模块，12、蓝牙模块，13、显示模块，14、球网，15、羽毛球，16、激光头，17、激光传感器，18、交流供电模块,19、电池供电模块，20、充电电池，21、充电电路。
[0029]
【具体实施方式】
[0030]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的较佳实施例仅仅用于说明本发明的技术方案，并不用于限定本发明。
[0031]首先，将本申请的测速方案与现有技术中的雷达测速和传感器测速进行对比，见表1:
表I本申请的测速方案与现有雷达测速、传感器测速的对比
【权利要求】
1.一种结合激光阵列及智能终端的羽毛球测速系统，其特征在于: 该系统包括球速采集子系统(I)和球速显示、管理子系统(2)，其中 所述球速采集子系统(I)包括发射装置(4)和接收装置(5)，所述发射装置(4)和接收装置(5)分别位于球网(14)上方的两端； 所述发射装置(4)包括:激光发射器阵列(6)、无线模块(8)、控制器(10)、供电模块(11); 所述接收装置(5)包括:激光传感器阵列(7)、无线模块(9)、控制器(10)、供电模块(11)、蓝牙模块(12)、显示模块(13)； 所述激光发射器阵列(6)具有两排等间距排布的激光头(16)，可发射两组平行的激光束，其中每组激光束由在同一平面内等间距排布的多束激光组成，所述两组平行的激光束所在的平面均平行于球网(14)； 所述激光传感器阵列(7)具有两排等间距排布的激光传感器(17)，用于接收由激光发射器阵列(6)发射的两组平行的激光束，其中每个激光传感器(17)接收一个对应的激光头(16)的信号； 所述无线模块(9)用于向发射装置(4)发送无线指令； 所述无线模块(8)用于接收来自接收装置(5)的无线指令，以控制激光发射器阵列(6)的开启和关闭； 所述供电模块(11)包括交流供电模块(18)和/或电池供电模块(19)，所述电池供电模块(19)包括充电电池(20)和充电电路(21)； 所述蓝牙模块(12)用于实现球速采集子系统(I)和球速显示、管理子系统(2)之间的无线数据通讯； 所述显示模块(13)用于显示球速采集子系统(I)的工作状态； 所述球速显示、管理子系统(2)包括智能终端(3)，该智能终端(3)具有蓝牙通讯功能，可以实现速度显示、历史记录、最高纪录、以及成绩分享功能。
2.根据权利要求1所述的结合激光阵列及智能终端的羽毛球测速系统，其特征在于:所述显示模块(13)包括LED指示灯和/或显示屏。
3.根据权利要求1所述的结合激光阵列及智能终端的羽毛球测速系统，其特征在于:所述球速采集子系统(I)和球速显示、管理子系统(2)可使用专用三角支架固定，也可固定在球网支柱上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的结合激光阵列及智能终端的羽毛球测速系统，其特征在于:所述蓝牙模块(12)可以同其他具有蓝牙通讯功能的设备进行通讯，该蓝牙模块(12)支持蓝牙4.0协议并向下兼容。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的结合激光阵列及智能终端的羽毛球测速系统，其特征在于:所述无线模块(8、9)是固定频率无线通讯模块或红外模块。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的结合激光阵列及智能终端的羽毛球测速系统，其特征在于:每组激光束中，每相邻两束激光之间的距离小于羽毛球的球头尺寸。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的结合激光阵列及智能终端的羽毛球测速系统，其特征在于:所述每组激光头(16)和每组激光传感器(17)均为并联连接。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的结合激光阵列及智能终端的羽毛球测速系统，其特征在于:所述控制器(10)为可编程控制器。
9.根据权利要求8所述的结合激光阵列及智能终端的羽毛球测速系统，其特征在于:所述可编程控制器具有UART端口、ADC检测端口，以及外部中断端口。
10.一种羽毛球测速方法，该方法使用根据权利要求1-9中任一项所述的结合激光阵列及智能终端的羽毛球测速系统，其特征在于: 通过如下步骤获得羽毛球运动速度V: 步骤S1:测量激光发射器阵列(6)和激光传感器阵列(7)的两组平行激光束所在平面之间的距离S ； 步骤S2:当接 收装置(5)的激光传感器阵列(7)检测到有羽毛球依次穿过两组平行的激光束所在平面时，所述球速采集子系统(I)分别记录下两组激光传感器(17)的信号反馈时间Tl和T2 ； 步骤S3:根据信号反馈时间Tl和T2得到时间差AT，其中:AT = T2-T1 ； 步骤S4:通过蓝牙模块(12)将时间差AT发送给智能终端(3)，所述智能终端(3)根据两组激光束所在平面之间的距离S和时间差AT计算出羽毛球运动速度V，其中:V = S/ΔΤ。
【文档编号】G01P3/68GK104007284SQ201410260514
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】程小葛, 刘乔玮 申请人:掌握主动科技（北京）有限公司