专利名称：竞走犯规智能无线监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种竞技体育比赛项目中的监测系统，特别涉及一种竞走犯规的监测系统。
背景技术：
在竞技体育项目中，“竞走”与“跑”有严格的区分。竞走是一个不断重复单个周期动作，且每一个周期包括两个单腿支撑时期和两个双腿支撑时期，没有腾空时期，并且支撑腿不屈膝。竞走犯规在所有竞技体育比赛项目中最难裁定，裁定最有争议的。
目前，竞走犯规的裁定一般靠裁判肉眼来裁定或采用跟踪摄像、分段跟踪观察方式。竞走比赛常常选手成百上千，路途较远，上述方法不能及时、准确发现运动员是否犯规，因此，不可避免地会出现裁判漏判、错判，也常导致裁判员与运动员之间的争执，广大体育工作者迫切要求解决这一问题。
实用新型内容本实用新型是针对上述问题进行的研究，其目的是提供一种在竞赛全程能准确、及时监测运动员是否犯规、记录犯规类型、提示犯规次数、具有统计、分析功能，并且能有效地防止作弊的竞走犯规智能无线监测系统。
本实用新型的技术方案竞走犯规智能无线监测系统，其特征包括特制传令枪、运动员机、裁判中央机；特制传令枪发出的加密信号，通过无线电波对所有运动员机进行自动复位；运动员机将检测到的犯规信号，通过无线电波发送至裁判中央机，裁判中央机不间断发出巡检扫描信号至运动员机特制传令枪主要由发射模块、加密电路、扳机开关构成，加密电路的信号调制输出端与发射模块的输入端相连，按动扳机开关特制传令枪发出对所有运动员机进行自动复位的加密信号；运动员机包括压力传感器、应变传感器、单片机、编码电路、解码电路、加密电路、解密电路、发射和接收模块、液晶显示器；接收模块的输出端与解码电路的输入端相连，解码电路的输出端与解密电路的输入端相连，解密电路的输出端与单片机的输入端相连；单片机的模拟量输入端与压力传感器、应变传感器的输出端相连；单片机的输出端与加密电路的输入端相连，加密电路的输出端与编码电路的输入端相连，编码电路的输出端与发射模块的输入端相连；单片机的另一输出端与液晶显示器的输入端相连；裁判中央机包括无线通信盒和笔记本电脑或PC机；无线通信盒包括单片机、编码电路、解码电路、加密电路、解密电路、USB接口芯片、发射和接收模块；接收模块的输出端与解码电路的输入端相连，解码电路的输出端与解密电路的输入端相连，解密电路的输出端与单片机的输入端相连；单片机的输出端与加密电路的输入端相连，加密电路的输出端与编码电路的输入端相连，编码电路的输出端与发射模块的输入端相连；USB接口芯片的一个端口与单片机相连，USB接口芯片的另一端口与笔记本电脑或PC机相连。
本实用新型的优点和积极效果是(1)以压力传感器作为“腾空犯规”检测元件，可以按照竞走比赛“腾空犯规”有关规则，精确检测到“腾空犯规”。只要运动员机检测到两路压力传感器同时没有压力信号且满足比赛规定“腾空犯规”有关规则，则准确地记录下“腾空犯规”。以应变传感器作为“曲膝犯规”检测元件，可以按照竞走比赛“曲膝犯规”有关规则，精确检测到“曲膝犯规”。只要运动员机检测到应变传感器应变量满足比赛规定“曲膝犯规”有关规则，则准确地记录下“曲膝犯规”。能准确、及时地监测运动员是否犯规，并记录犯规类型、提示犯规次数等，从而能防犯错判、漏判，减少争执，体现竞技体育公平竞争准则的客观性、公正性。
(2)用Cygnal F005单片机作为运动员机、无线通信盒的智能部件，运动员机和裁判中央机通过无线收、发模块通信，通信数据经过编码、加密后传送，高度安全、可靠。系统误差小于十万分之一。
(3)在整个比赛过程中，能有效地防止作弊。第一，裁判中央机按照预先设定的巡检时间隔一直对运动员机进行巡检，防止中途断信号“作弊”；第二，只有特制传令枪发出的加密信号才能对所有运动员机进行自动复位，因此能有效地避免复位作弊；第三，运动员一开机即与裁判中央机一直保持双向无线通信；运动员机自动记录运动员在比赛中是否犯规，犯规类型、次数，并及时发送给裁判中央机，运动员机可显示相关犯规记录，比赛结束后运动员可以查看，但不能修改，从而亦有效地防止了作弊。
(4)本实用新型功能完备、智能化水平高，可大大降低裁判成本，并有效地避免了漏判、错判和因此导致的裁判员与运动员之间的争执，是广大体育工作者、运动员迫切须要的产品。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明
图1是本实用新型的工作原理方框图；图2是本实用新型中的运动员机方框图；图3是本实用新型中的裁判中央机方框图；图4是本实用新型中的特制传令枪方框图；图5是本实用新型中的特制传令枪电路图；图6是系统应用软件操作界面图；图7是本实用新型中的运动员机电路图；图8是本实用新型中裁判中央机的电路图。
具体实施方式
实施例1如
图1所示，该监测系统主要由特制传令枪、运动员机、裁判中央机组成；机特制传令枪发出的加密信号，通过无线电波对所有运动员机进行自动复位；运动员机根据检测到的犯规信号，通过无线电波发送至裁判中央机，裁判中央机不间断地发出巡检扫描信号至运动员机，运动员机应答以检测运动员机的状态。
如图2所示，运动员机形同BP机，运动员机包括压力传感器、应变传感器、单片机、编码电路、解码电路、加密电路、解密电路、发射和接收模块、液晶显示器；接收模块的输出端与解码电路的输入端相连，解码电路的输出端与解密电路的输入端相连，解密电路的输出端与单片机的输入端相连；单片机的模拟量输入端与压力传感器、应变传感器的输出端相连；单片机的输出端与加密电路的输入端相连，加密电路的输出端与编码电路的输入端相连，编码电路的输出端与发射模块的输入端相连；单片机的另一输出端与液晶显示器的输入端相连。
运动员机电路如图7所示，Y1、Y2，为压力传感器，选用BM008型压力传感器，作为“腾空犯规”检测元件，它分别安装在左右两鞋底内；A1、A2为应变传感器，选用BM002型应变片传感器，作为“屈膝犯规”检测元件，分别安装在左右两护膝内；Y1、Y2、A1、A2四路传感信号通过软线分别送到Cygnal F0005单片机的4路模拟量输入端。
单片机IC1选用Cygnal F0005，是集成在一块芯片上的混合信号级单片机，端口可用数字交叉开关配置定义，自带32K的RAM和32K的ROM，可满足数据存贮的要求。芯片上有1个12位多通道ADC，可输入8路模拟量。
编码电路BM采用PT2262或AX5326-4有8位编码地址线的编码芯片，通过编码电路给每个运动员机以不同的编号。每根地址线有低电平、高电平和高阻态三种状态，因此有38种组组态，完全满足比赛运动员一人一码的要求。
解码电路JM采用PT2272解码芯片，解码芯片的地址线采用浮动的方式，实现对所有运动员机进行解码。
接收模块JSH选用YCR-1000，YCR-1000与YCF-1000是配对的，接收灵敏度为-103Db。
发射模块FSH选用YCF-1000，其发射距离大于1000米，发射功率大于120mW，输出载波有260MHZ、315MHZ、433MHZ三种，载波容差±0.2MHZ，采用ASK调制方式，传输速率300HZ-6KHZ。YCF-1000模块采用声表面谐振器，频率稳定度、精确度很高。
液晶显示器LCD采用6963，能显示时间、犯规类型、犯规次数和运动员机号码。显示按键采用薄膜键，用于上翻、下翻查询显示信息。
加密和解密电路IC2采用一片ISPLSI1016复杂可编程器件，为了避免其它信号对比赛的干扰，影响对该系统进行严格的加密和解密，可通过加密口变换加、解密算法，使得系统高度安全、可靠。采用RSA公开密钥密码体制①选取p、q两个互异的大素数，令r＝p*q，z＝(p-1)*(q-1)②寻找e、d两个正整数，满足gcd(d，z)＝1，e*d≡1(mod z)③加密C≡Me(mod r)④解密M≡cd(mod r)M是需加密的信息，C是M加密后的信息。
如图3所示，裁判中央机包括无线通信盒和笔记本电脑或PC机；无线通信盒包括单片机、编码电路、解码电路、加密电路、解密电路、USB接口芯片、发射和接收模块；接收模块的输出端与解码电路的输入端相连，解码电路的输出端与解密电路的输入端相连，解密电路的输出端与单片机的输入端相连；单片机的输出端与加密电路的输入端相连，加密电路的输出端与编码电路的输入端相连，编码电路的输出端与发射模块的输入端相连；USB接口芯片的一个端口与单片机相连，USB接口芯片的另一端口与笔记本电脑或PC机相连。
裁判中央机电路如图8所示，USB接口器件采用PDIUSBD12，是Philips公司的一个带并行总线的USB接口器件，支持本地的DMA传输。它完全符合USB1.1版的规范，同时集成了SIE(串行接口引擎)、FIFO存储器、收发器以及电压调整器。数据经PDIUSBD12的并行接口送入FIFO存储器，若FIFO中数据已满，SIE会立即对数据做处理同步模式的识别、并行/串行转换、位填充/解除填充、CRC校验/产生、PID校验/产生、地址识别和握手评估/产生。SIE实现了全部的USB协议层，完全由硬件实现而不需要固件的参与。
所用器件除USB接口芯片外，其余与运动员机完全一样。通过Cygnal F0005单片机巡回扫描解码，很好也解决了编码、解码必须一一对应的问题，无线通信盒加、解密算法亦与运动员机完全一样。
裁判中央机通过加密电路、编码电路，发射模块不间断地发出巡检扫描信号至运动员机，以随时监控运动员机。
裁判中央机通过接收模块、解码电路、解密电路接收来自运动员机的信号，把接收到的犯规信息，分别统计、记录到相应的数据库中。
如图4所示，特制传令枪主要由发射模块、加密电路、扳机开关构成，加密电路的信号调制输出端与发射模块的输入端相连，按动扳机开关特制传令枪发出对所有运动员机进行自动复位的加密信号；采用ASK调制方式，把加密复位信号调制到载波上发送出去。电路如图5所示，加密电路采用ISPLSH016复杂可编程器件，发射模块FSH选用YCF-1000。
运动员一开机即与裁判中央机一直保持双向无线通信；当特制传令枪发出加密信号时，所有运动员机自动复位，比赛开始；运动员两鞋底内的压力传感器、两护膝内应变片传感器随时将检测到的“腾空犯规”、“屈膝犯规”的犯规信号，通过软线分别送到Cygnal F0005单片机中，并自动记录、显示犯规类型、次数，同时，经加密电路、编码电路、发射模块把犯规信息无线发送至裁判中央机。
裁判中央机通过接收模块接、解码电路、解密电路将来自运动员机的犯规信息，分别统计、记录到相应的数据库中；同时，比赛过程中，裁判中央机按照预先设定的巡检时间隔由发射模块不间断地发出巡检扫描信号至运动员机，运动员机应答巡检扫描信号，以检测运动员机的状态。
如图6所示，用文件菜单可实现文件存档、打开、保存等功能；用设置菜单可设置参赛人数、运动员编号范围和巡检时间隔；用统计和分析菜可统计每个运动员犯规情况、全体运动员犯规情况，分析犯规情况后对每个运动员提供一个科学报告，以总结经验，提高竞技水平。
双击运动员对应的编号即可打开一个该运动员犯规的详细情况犯规次数、犯规类型和犯规时间等。
权利要求1.一种竞走犯规智能无线监测系统，其特征包括特制传令枪、运动员机、裁判中央机；特制传令枪发出的加密信号，通过无线电波对所有运动员机进行自动复位；运动员机根据检测到的犯规信号，通过无线电波发送至裁判中央机，裁判中央机不间断发出巡检扫描信号至运动员机特制传令枪主要由发射模块、加密电路、扳机开关构成，加密电路的信号调制输出端与发射模块的输入端相连，按动扳机开关特制传令枪发出对所有运动员机进行自动复位的加密信号；运动员机包括压力传感器、应变传感器、单片机、编码电路、解码电路、加密电路、解密电路、发射和接收模块、液晶显示器；接收模块的输出端与解码电路的输入端相连，解码电路的输出端与解密电路的输入端相连，解密电路的输出端与单片机的输入端相连；单片机的另一输入端与压力传感器、应变传感器的输出端相连；单片机的输出端与加密电路的输入端相连，加密电路的输出端与编码电路的输入端相连，编码电路的输出端与发射模块的输入端相连；单片机的另一输出端与液晶显示器的相连；裁判中央机包括无线通信盒和笔记本电脑或PC机；无线通信盒包括单片机、编码电路、解码电路、加密电路、解密电路、USB接口芯片、发射和接收模块；接收模块的输出端与解码电路的输入端相连，解码电路的输出端与解密电路的输入端相连，解密电路的输出端与单片机的输入端相连；单片机的输出端与加密电路的输入端相连，加密电路的输出端与编码电路的输入端相连，编码电路的输出端与发射模块的输入端相连；USB接口芯片的一个端口与单片机相连，USB接口芯片的另一端口与笔记本电脑或PC机相连。
专利摘要本实用新型公开了一种竞走犯规智能无线监测系统，解决了裁判漏判、错判等问题。技术方案包括特制传令枪、运动员机、裁判中央机特制传令枪发出的加密信号，通过无线电波对所有运动员机进行自动复位；运动员机检测到的犯规信号，通过无线电波发送至裁判中央机，裁判中央机发出巡检扫描信号至运动员机；能准确、及时地监测运动员是否犯规，并记录犯规类型、提示犯规次数等，并能有效地防止作弊，从而能防犯错判、漏判，减少争执，体现竞技体育公平竞争准则的客观性、公正性。本实用新型功能完备、智能化水平高，可大大降低裁判成本，并有效地避免了漏判、错判和因此导致的裁判员与运动员之间的争执，是广大体育工作者、运动员迫切需要的产品。
文档编号A63B71/06GK2796773SQ20052002612
公开日2006年7月19日 申请日期2005年6月14日 优先权日2005年6月14日
发明者刘南平, 崔雁松, 刘子轶 申请人:刘南平