投篮追踪系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明总地涉及用于追踪和制表投篮统计的自动化系统和方法，并且更具体地涉 及自动化投篮追踪系统，其利用运动传感器、无线传送器和无线移动计算机系统来检测、记 录和显示球员的投篮统计，包括球员投篮尝试、投中或未中投篮以及在篮球场上的投篮位 置的历史。
【背景技术】
[0002] 存在与用于计数、记录和追踪篮球员的投篮统计(例如，投篮尝试、投篮投中、投篮 未中、投篮百分比、投篮位置等）的常规产品和方法相关联的大量问题。首先，在投篮训练 或比赛期间手动地追踪和对这样的统计记分是及其繁琐的。通常，这要么要求另一人在投 篮者投篮时对该信息制表，要么要求投篮者在投篮时大体恒定地与追踪设备(例如，智能手 机、智能表或等同物)交互。这两种方案都太麻烦并且一般干扰和减少投篮训练的进程和益 处。因此，存在对于这样的投篮追踪产品和系统的需要，该投篮追踪产品和系统非引人注目 地收集和处理投篮数据而不干扰投篮者的锻炼例程，并且还提供用于使投篮者在随后审阅 数据、评估他或她随时间的进展、以及与其他感兴趣方共享投篮统计和进展信息的便利且 高效的方式。
【发明内容】
[0003] 本发明通过提供包括无线手腕追踪器、无线篮网追踪器和投篮追踪移动应用的投 篮追踪系统来解决该需要。投篮追踪移动应用被配置成在诸如智能电话、智能表、手持式电 子个人信息管理系统、平板计算机、或个人计算机或膝上型计算机之类的无线移动设备上 执行。戴在篮球员的手腕或手臂上的无线手腕追踪器包括计算机处理单元（CPU)、计算机可 执行程序指令的集合、包括例如加速度计、陀螺仪和/或气压传感器的一个或多个传感器、 存储在手腕追踪器的存储器中的一个或多个"球员投篮数据简档"（也被称为"尝试投篮简 档")，以及无线电传送器。球员投篮数据简档表示当投篮者在典型的投篮训练、锻炼、比赛 或其它赛事期间对篮筐投篮时，投篮者的手腕或手臂的典型运动。手腕追踪器程序指令可 与传感器、球员投篮数据简档和CPU-起操作以通过比较和匹配投篮者的手腕或手臂的实 际运动（如传感器做检测的）与如存储在手腕追踪器的存储器中的一个或多个球员投篮数 据简档中所反映的投篮尝试期间的典型篮球员的手腕或手臂的运动来自动检测尝试进行 的投篮。
[0004] 无线篮网追踪器也包括CPU、计算机可执行程序指令的另一集合、诸如另一加速度 计之类的一个或多个附加的传感器、存储在篮网追踪器的存储器中的一个或多个"投中投 篮简档"、以及无线电传送器。投中投篮简档表示在典型的投篮训练、锻炼、比赛或其它赛事 期间投中投篮时，附接到篮筐边缘的篮网的典型扰动。篮网追踪器中的程序指令可与CPU、 投中投篮简档和加速度计一起操作以自动检测穿过篮筐边缘和篮网的篮球。更具体地，无 线篮网追踪器通过比较篮网的实际扰动与如存储在篮网追踪器的存储器中的一个或多个 投中投篮简档中所反映的投中投篮时篮网的典型扰动来确定是否已经投中投篮。
[0005] 在一些实施例中，篮网追踪器的存储器存储区域还包含一个或多个"边缘反弹简 档"，其表示投篮击中篮筐边缘和/或篮板但是未穿过篮网（即，作为"篮外空心球"的未中 投篮）时篮网的典型扰动。在这些实施例中，篮网追踪器中的程序指令还可与CPU、边缘反 弹简档和加速度计一起操作以通过比较篮网的实际扰动与如边缘反弹简档中所反映的典 型接近投篮时篮网的典型扰动来检测击中但反弹离开篮筐边缘和/或篮板的未中投篮（即 接近或非常接近的未中投篮)。
[0006] 尽管各个篮球员在投篮期间意图通过基本上相同的运动一致地移动其手腕和手 臂，但是一个篮球员的投篮方式（即投篮运动序列）可能基本上不同于另一篮球员的投篮方 式。出于此原因，本发明的投篮追踪系统的优选实施例可以包括训练和调整模式，由此用户 可以训练和调整系统，由此创建更准确地反映用户在尝试投篮期间的典型手腕和手臂运动 的球员投篮数据简档。类似地，因为一些篮筐的篮网和边缘比其它的更紧致(或更松散)，所 以本发明的优选实施例还可以准许用户调整投中投篮和边缘反弹算法和/或创建并存储 更准确地对应于投篮投中或反弹离开边缘或篮板时特定篮筐上的篮网和/或边缘的典型 扰动的投中投篮简档和边缘反弹简档。
[0007] 为此目的，手腕追踪器的实施例包括：运动传感器；接收由运动传感器生成的运 动数据的微处理器；计算机存储器；传送器；以及在微处理器上执行的运动处理应用。微处 理器分析运动数据并且然后将运动数据的合格部分存储在计算机存储器中。特别地，运动 数据的合格部分是这样的数据：其已经由运动处理器在持续长于预定最小时间段(例如，其 已经在经验上被预定为是篮球员进行投篮所必要的）的连续时间段之上生成并且已经在球 员的手臂处于潜在投篮位置(例如，如由球员的手臂相对于水平的倾斜角所确定的）中时生 成。微处理器然后比较运动数据的合格部分与之前已经存储在计算机存储器中（例如通过 球员在之前已经训练或调整设备）的球员投篮数据简档，其中每一个球员投篮数据简档具 有表示在球员尝试针对各种不同类型投篮中的一个进行投篮时球员的投篮手臂如何运动 的数据。基于该比较，微处理器确定球员是否已经做出不同类型投篮中的任一个的投篮尝 试，并且如果是，则手腕追踪器将尝试投篮事件消息发送给无线移动设备。
[0008] 在优选实施例中，运动传感器测量和输出沿着三个相互正交的轴的加速度值Ax， Ay和Az，并且其还以四元数值输出关于运动传感器在空间中的角度方位的信息。微处理器 使用该四元数值来分别确定加速度值Ax，Ay和Ax的重力分量Gx，Gy和Gz，并且特别地可 以将Gx，Gy和Gz值与球员投篮数据简档中的对应值比较以标识投篮尝试是否投中，这是因 为加速度的重力分量最强烈地指示在球员投篮时，球员的手臂位置，以及因而指示运动。适 当地，微处理器使用过滤器或伪过滤器来平滑进入的运动传感器数据，诸如通过利用多个 时间点运动平均过程处理该数据，例如计算一时间点、紧前面的时间点和紧后面的时间点 处的给定参数的平均值的过程。
[0009] 此外，为了创建球员投篮数据简档，球员做出一系列给定类型的训练投篮，同时手 腕追踪器在记录数据。对于每一个训练投篮，微处理器分析由传感器生成的运动数据并且 然后将其合格部分存储在计算机存储器中。微处理器分析所存储的数据以在其内标识指示 已经进行投篮以及投篮所发生的时间点的运动数据。例如，可以使用最大加速度变化率的 点来标识投篮所发生的时间点，其中最大加速度变化率被定义为加速度值Ax，Ay和Az的平 方和的平方根。微处理器然后在计算机存储器中存储投篮数据的窗口值，该投篮数据是已 经从已存储的数据的合格部分提取的、但是从以做出投篮的时间点为中心的预定持续时间 (例如0. 6s)的较小时间窗口得到的数据。微处理器然后在逐时间增量和逐参数的基础上 一起平均来自该序列内的所有训练投篮的投篮数据，并且然后存储由此平均的数据值以得 到用于给定投篮类型的投篮的球员的球员投篮数据简档。该过程可以针对多种类型的投篮 进行重复，例如跳投、勾手投篮、带球上篮等，以构建用于球员的个人投篮数据简档的"库"。
[0010] 手腕和篮网追踪器确定诸如尝试投篮事件、投中投篮事件和边缘反弹事件之类的 事件，并且使用其内部无线电传送器来将这些事件异步地传送到运行于无线移动设备上的 投篮追踪移动应用。投篮追踪移动应用包括程序指令，其在被无线移动设备的CPU执行时 使无线移动设备在从手腕和篮网追踪器接收数据时自动接收和处理异步事件数据，并且 自动确定投篮者的投篮统计(例如，发生的总投篮、投中的总投篮、未中的总投篮、投篮百分 比、总投篮时间、投篮位置、投篮历史、投篮记录、总分、投篮进展、技术水平等)。这些投篮统 计可以通过投篮追踪移动应用保存到无线移动设备的存储器。投篮追踪移动应用中的程序 指令还可以被配置成使无线移动设备上的CPU持续更新存储器中的投篮统计并且在投篮 发生、投中或未中时将更新的统计实时地持续显示在移动设备的屏幕上。优选地，投篮追踪 移动应用还被配置成从定位在篮筐或篮球场上或附近的一个或多个投篮位置追踪器接收 投篮尝试和信号强度数据，并且自动确定在投篮者尝试投篮期间投篮者在篮球场上(或相 对于篮筐）的位置。
[0011] 在一些实施例中，投篮追踪移动应用中的编程指令还被配置成自动检测到诸如因 特网的广域网的连接当前是否可用，并且将追踪的投篮统计自动上传到连接于广域网的一 个或多个远程在线投篮追踪服务器。投篮追踪移动应用中的编程指令还可以被配置成从在 线投篮追踪服务器接收其他篮球员的投篮统计，和/或管理和分发投篮统计信息以便准许 多个投篮者(其可以或者可以不同时处于同一篮球场上）挑战和在投篮技能赛事中彼此交 锋，诸如像虚拟游戏"H-0-R-S-E"。利用本发明的实施例，球员可以与其他球员，以及诸如专 业或学校球队之类的组织共享他们的投篮统计数据和投篮锻炼。在优选实施例中，教练可 以访问远程在线服务器并且提交请求以查看特定球员的投篮数据和/或将球员添加到他 或她自己的球队花名册。
[0012] 投篮追踪移动应用还可以被配置成将投篮统计发送到"智能记分板"以用于显示 给篮球赛旁观者中的观众，由此消除对于篮球赛中的非常昂贵的常规电子记分板以及操作 电子记分板的人类记分员的需要(和/减少对其的依赖)。此外，投篮追踪移动应用和/或 远程在线投篮追踪服务