用于检测通过球门平面的物体的球门检测器的制作方法

专利名称：用于检测通过球门平面的物体的球门检测器的制作方法
用于检测通过球门平面的物体的球门检测器本发明涉及一种系统，用于检测可移动物体(如运动物体，例如足球或冰球)是否 通过了空间中的平坦平面(如球门平面，例如被限定为从球门线延伸的垂直平面，或者例 如通过篮球框的上边缘限定的水平平面)。
背景技术：
传统上，运动比赛的裁判员通过视觉观察判断球是否通过了球门平面。然而，在球 快速返回情况下非常难以准确地确定是仅通过还是没有通过球门平面，并且如果裁判员关 于球门平面位于不适当的位置处或忙于比赛的其它活动时特别地难以判断。摄像机也可用 来监控球门平面，但是在不确定的情况下摄像机的空间和时间分辨率通常不足以提供所需 的信息。在现有技术中已知通过定位系统确定运动场上球的位置的若干电子系统，例如在 WO 01/6620UFR 2 753 633,FR 2 726 370,WO 99/34230,US 4 675 816,US 5 346 210 和 WO 98/37932中公开的内容。例如，这些定位系统可用来判断球是否通过了运动场的边界 以及运动员的位置并对裁判员提供许多有用的信息。然而，确定通过球门平面是需要精确 处理的事情，因为对于运动比赛的结果这是决定性的并且距离很小且物体的速度通常非常 高，所以提供物体是否通过了球门平面的可靠判断的位置确定系统在判断位置时必须非常 精确，并且同时具有非常高的位置判断的更新速率。物体可能以72km/h或高达130km/h移 动，这等于20m/s和36m/s，这意味着Ι/lOOs的更新速率将分别对确定出的位置增加20cm 或高达36cm的不确定性，这对于在运动比赛中的目标判断是不可接受的。具有足够精确的运动物体位置确定和充分高更新速率的、用以提供跨过球门平面 的可靠指示的位置系统安装和维护起来非常昂贵。因此期望一种替代系统，其具有充足的 空间以及时间分辨率以提供可靠指示。US 5，976，038公开了在运动物体跨过比赛确定线时提供输出指示的设备。该设备 包括方向接收天线，如盘反射器天线，具体而言，是被提供有两个水平邻近的馈送的卡塞格 伦天线，这两个馈送被组合以提供和以及差信号。天线设置在运动场外且方向是沿着比赛 确定线。为了提供充足高的根据天线和运动物体之间的距离的空间分辨率，天线的反射器 必须具有相当大的尺寸。30英寸即76厘米宽的反射器提供4英寸即10厘米宽的检测区 间，这种检测区间与该系统的其它不确定性一起对于该发明所涉及的美式足球的应用是可 接受的，然而对于许多其它运动比赛是不可接受的且需要大得多的反射器。US 4，375，289公开了两个电导体或发射器线圈，其在垂直于球门平面的方向上以 一定相互距离在两个垂直水平上环绕或包围球门平面且通过对两个导体提供反相交流电 流而使各自发射电磁场，所以在物体通过球门平面时由于相消干涉作用、在两个水平之间 的中间平面处在物体处可感知的电磁场是零，且通过球中传感器对场强度的测量来确定通 过该中间平面。所采用的球传感器是无源单元，该无源单元通过在传感器的线圈或天线中 的电流感应从电磁场接收功率，并相应地发射信号，该信号被位于两个导体之间的检测线 圈检测，并且也可通过从球传感器接收的信号和导体中电流的相位之间的相位比较来检测通过的方向。还可关于发射器和检测线圈相反地设计系统，使得一个发射器线圈以系统的 相应操作位于两个检测线圈之间的球门平面中，从而当两个检测线圈中被检测的信号相等 时确定球通过球门平面。然而，该配置具有如下缺点因为传感器的线圈基本上环绕球直径，空间分辨率受 到球的尺寸限制，随着球和检测线圈之间的距离减小该问题变得越来越重要。当球明显通 过球门平面时，对检测大部分得分球而言这不是主要问题，然而在球仅刚通过或没有完全 通过球门平面以及球靠近线圈的有疑问情况下，空间分辨率不足以以令人满意的准确度来 判断球是否得分。而且，本发明人已发现从环绕球门平面的发射器线圈发射的电磁场在靠近线圈的 区域(具体是线圈的水平和垂直部分相交的区域附近)失真，在这些区域中相消干涉最高 且组合场为零的平面可能偏离球门平面若干厘米。因而，本发明的目的是提供一种以提高的准确度检测经过球门平面的物体的通过 的系统。通过本发明提供了若干技术特征，该技术特征中的每个或组合实施该改进。

发明内容
在本发明的有利实施例中，US 4，375，289公开的包围球门平面且产生用来检测通 过球门平面的电磁场或检测球中的传感器发射的信号的固定导体可被分成多个分离的电 路。从而可通过系统分离与球门平面的边缘的不同部分相关的检测数据的能力，来修正当 球靠近检测线圈时与系统的空间分辨率有关的问题，使得在判断球是否通过了球门平面时 可不考虑与最靠近通过的球的部分相关的数据。这可例如通过提供来自每个部分的不同磁 场来执行，使得来自球中的传感器的响应可在系统的信号处理装置中被分离成关于来自分 离的部分的场的响应。在所述部分用作检测器的实施例中，每个部分可例如将分离的输出 提供给系统的信号处理装置，从而实现近场问题被修正的情况下的分析。而且，该系统可在 不需要提供如US4，375，289所示完全环绕球门平面的封闭电路的情况下实施，即导体的被 划分的系统可被设计成在不存在球门线以下地面中的导体的情况下工作，其中不方便建立 球门线以下地面中的导体和将其连接到地面上的导体，特别是当地面上的连接器一般紧固 到的球自身需要移动时。而且，可从输出得出通过球门平面时移动物体的精确位置，在针对 运动比赛的直接电视传输产生得分(或不得分)球的动画时这非常有用。因而，本发明涉及一种系统，该系统包括可移动物体，例如，手球、足球或冰球，设置在所述可移动物体中的无线波发射器装置，优选地是若干调谐天线环的形 式，内部电源，设置在所述可移动物体中以向所述无线波发射器装置提供功率，固定激励器装置，被设置成例如通过发射对应于无线波发射器装置的调谐电路的 波长的电磁波，来激励所述无线波发射器装置，固定接收器装置，用于从所述无线波发射器装置接收所述无线波且相应地提供输 出，多个基本上封闭的第一天线环，沿平坦目标平面的外周设置，每个第一天线环包括与所述目标平面的外周基本上平行地延伸的两个基本上平行的导体，在垂直于平坦目标 平面的方向上所述平行导体被设置成相互之间有距离，其中所述多个第一天线环构成所述 固定激励器装置和所述固定接收器装置中的一个，所述系统进一步包括处理装置，用于接收和处理所述输出以及预定的条件组，且 如果条件组被满足则提供生成的输出从而确定出可移动物体是否通过了平坦目标平面。术语第一天线环被理解为沿路径设置的一个或多个导体的封闭环，优选地被限定 在平坦的平面中，使得该环围绕区域。在特定优选的实施例中，第一天线环各自设置在分离 的刚性结构如板结构上。当使用术语“沿平坦目标平面的外周”时，应理解与外周靠近或邻近地设置天线 环，如在平坦目标平面的平面中测量以及离开目标平面的一距离中测量时，在外周的50厘 米以内，优选地外周的20厘米以内。目标平面一般是可移动物体的中央的平面，或者更具体地，无线波发射器装置必 须通过的平面(被认为是通过了目标平面)，即球得分必须通过的平面。每个第一天线环的基本平行的导体优选地垂直于目标平面、以基本上相同的距离 设置在平坦目标平面的每侧上。在每个第一天线环的基本平行的导体之间的在垂直于平坦目标平面的方向上的 相互距离优选地在15-50厘米的范围内，且每个天线环的平行导体之间的距离对于系统的 所有多个天线环而言优选地是相同的。沿所述平坦目标平面的外周的每个第一天线环的基本平行的导体的长度优选地 在0. 5-3米的范围内，更优选地在1-2米的范围内。至少一些第一天线线圈，如4-16的范围中、优选地6-12的范围中，在本发明的优 选实施例中基本沿平坦目标平面的水平线串联设置，具体地是沿限定平坦目标平面的球门 的水平横杆串联设置。第一天线环优选地沿平坦目标平面的水平线基本等距地设置。同样地，至少一些第一天线环基本沿平坦目标平面的垂直线串联设置，具体地沿 限定平坦目标平面的球门的垂直侧柱串联设置。沿每个垂直线的第一天线环的数目优选地 在2-8个的范围内，最优选地在3-6个的范围内。第一天线环优选地沿平坦目标平面的垂 直线基本等距地设置。该系统可进一步包括第二天线环，该第二天线环基本在平坦目标平面的外周延伸 且构成所述固定激励器装置和所述固定接收器装置中的另一个，即位于来自可移动物体的 信号对于确定可能通过目标平面而言最重要的位置处。只要基本上在与目标平面相同的平 面上延伸，则第二天线环可以在与目标平面平行的方向上稍微在外周之外延伸。在特别优选实施例中，第一天线环构成固定接收器装置，第二天线环构成固定激 励器装置。在这种情况下，到数据处理装置的输出表示在每个第一天线环中生成的电压或 电流。在特别优选的实施例中，系统包括用于每个第一天线环的补偿装置，用于在系统操作 期间补偿第一天线环和第二天线环的可能的不对齐。该不对齐可导致第二天线环生成第一 天线环中的电压或电流、错误信号，且补偿装置的目的是减小或消除第一天线环中的该错 误信号，从而提高了第一天线环关于运动物体中的无线波发射器装置的信噪比。而且，如果 在补偿装置的校准之后消除了错误信号，第一天线环所检测到的且不来源于移动物体中的 无线波发射器装置的信号可用来检测第一天线环的平面与垂直于平坦目标平面的平面的不对齐，因为该信号或者来源于与邻近于第一天线环的第二天线环的部分平行地延伸的第 二天线环的相对部分，或者来源于在与平坦目标平面相同的平面上延伸然而从平坦目标平 面的外周到第一天线环具有距离的第三校准天线，因此可推出角度不对齐。第一天线环的 平面与垂直于平坦目标平面的平面之间的检测到的角度不对齐可以在判断移动物体是否 通过目标平面时用来补偿来自所讨论的第一天线环的输出。如果设置在可移动物体中的无线波发射器装置包括调谐电路，第一天线环检测的 信号可在分析时被确定为从设置在可移动物体中的无线波发射器装置的电磁波生成，因为 该电路的波生成的电压或电流的相位角关于激励器装置的交流电流偏移约90度。补偿装置可在系统的信号处理装置中实现，或由连接到所讨论的第一天线环并向 其供给补偿反向电流的电路构成。然而，在优选实施例中，第一补偿装置包括基本上设置在 第一天线环的平面中且从平坦目标平面的外周向平行导体中的一个位移的补偿环。供给到 补偿环的适当的致动电流将导致取消第二天线环生成的部分电磁场且因而对与平坦目标 平面不垂直的第一天线环提供补偿。需要以高准确度进行跨过球门平面的检测，这需要检测系统的高空间分辨率，这 又需要高时间分辨率，因为球通常以约20m/s或更高如36m/s的高速度移动。根据另一方面，本发明中应用的球可装备有存储装置、分离的无线发送装置和 用于控制存储装置以及发送装置的控制装置。设置控制装置从而以给定采样率(如 500-10, 000Hz，例如4，OOOHz)来采样传感器测量的场强度，且所有采样的值被提供给存储 器装置，该存储器装置是FIFO(先入先出)存储器，使得最近采样代替存储器中存储的最旧 的采样，从而在由电池或来自导体的电磁场的感应对传感器供电的情况下，在任何时间将 最新采样(如最后0. 5秒的采样)存储在存储器中。仅当检测到通过球门平面的指示时，控制装置被设置成进行存储在存储器装置中 的整组样本的发送。可通过根据设置在同一球中的多个传感器进行的检测的比较或通过如 US 4，375，289中所公开的更近似的冗余系统，通过各个传感器对样本的初步分析来做出该 指示。所发送的数据被固定接收器接收且被分析以确定球是否通过了球门平面。可选地， 控制装置被进一步设置成在场强度的采样期间持续地仅发送场强度的测量样本的一部分， 如样本的1/10或1/5作为标准。以这种方式，表示传感器所检测的场强度的更详细的数据组可被提供给固定控制 单元以进行分析，因为在可能通过球门平面时传感器检测的场强度的采样率可能是数据传 输速率的许多倍。数据传输速率取决于用于发送数据的所选择的传输频率以及可用功率， 且对于无源传感器，可用功率与传感器的导体包围的通过电磁场感应功率的面积成比例。 对于传感器的本实施例，对于适当高的数据采样率(例如是可靠的数据传输速率的10倍) 以及传感器的导体包围的小区域，可以获得可靠的传输强度(在接收器处带来适当的信噪 比)，从而传感器的物理延伸允许在用于球类比赛的标准足球或其它标准球中提供多个传 感器，如四个、六个、八个或更多。在特定实施例中，传感器的控制装置被设置成顺序发送存储在存储器装置中的数 据，其中首先发送最相关的数据，即最接近被确定为可能通过球门平面的数据，例如通过后 的第一采样，随后是通过前的第一采样，然后通过后的第二采样等等。在第二实施例中，首 先发送例如每五个或每十个采样的较低频率采样，其后发送存储在存储器装置中的其余数据。从而提高了固定单元接收和处理最重要数据的可能性。优选地，以数字形式从传感器发送数据以进一步改进从传感器接收的数据信号 的信噪比，且有利的传输频率是27-35MHZ，也可应用其它适当的频率如433MHz、868MHz或 2. 4GHz。所采用的优选的频率在不需要公共使用许可的范围内。对于本发明的所有实施例，如电池或可再充电电池的电源安装在球内，并且独立 操作或结合线圈操作以提供充足的功率来获得和/或发送数据，并使球成为活动的移动物 体。可通过使用电源(例如电池，如可再充电电池，一个或多个电容器和/或微型燃料电 池)来减小线圈的尺寸和数目。可通过球上的导电端和/或经由感应功率转移系统，优选 地使用前述线圈作为感应功率转移的接收装置，来提供用以对电池和/或电容器再充电的 电功率。在球作为活动的移动物体的情况下，可以方便地在球门框架上安装差分天线。在大部分比赛中，诸如足球比赛(也叫做“英式足球”)，整个球必须通过球门平面 以被认作得分，且期望检测球通过球门平面的高空间分辨率。通过US 4，375，289所示的已 知传感器，球被设置在通过球中心的交叉、垂直平面中的三个导体包围。在每个导体中，与 通过导体包围的区域的全部电磁通量成比例地感应电流。通过该区域的全部电磁通量取决 于通量密度以及电磁通量矢量的方向和该区域之间的角度，然而该角度的变化一般通过组 合三个垂直导体中的感应电流而得以补偿。然而，通量密度在区域中积分，因而球的横截面 区域的尺寸和组合的感应电流是通过球的全部通量的测量基准。因此传感器的空间分辨率 受球尺寸的限制。为了改进空间分辨率，可在球中提供多个传感器，优选地在球的内乳胶气囊及其 外壳之间，然而可替选地，也可位于乳胶气囊的内侧。在一个实施例中，每个传感器或至少 一部分传感器是无源传感器，其包括连接到电容器等的天线环或线圈以构成对应于发射的 电磁场的波长的调谐电路。在第二实施例中，各个传感器测量的场强度的数据被发送到固 定的数据处理单元以用于确定每个单独的传感器通过球门平面。可通过求解关于球的空间 和角度位置的等式系统，基于来自多个传感器的整组数据，在固定的数据处理单元处进行 单独的传感器的感应天线和电磁通量矢量之间角度的补偿。要确定的重要特征是所有传感 器是否通过了球门平面，该球门平面不一定与围绕球门平面的导体之间的中间平面物理上 一致。该数据处理的有利之处在于，通过同步装置关于场强度数据的采样来同步球中的 各个传感器，例如这可以通过互连传感器并提供共同的同步信号来实现或可替代地利用供 应电磁场的导体中的电流向传感器提供同步信号来实现。有利之处还在于，协调来自各个 传感器的数据发送使得数据发送不会消极地干扰，这可通过相互连接传感器使得各个数据 发送被同步、或者通过在球中具有一个共同数据发送装置且通过该装置将所有数据发送到 固定数据处理单元来实现。或者，每个传感器可具有被设置成在分离的频率将数据发送到 固定数据处理单元的数据发送装置。另一有利特征是为无源传感器将各个传感器的电源互 连，使得每个传感器具有充足的功率以获得并发送场强度的测量数据，而不考虑各个传感 器的感应天线跨越的区域和电磁通量矢量的方向之间的角度。而且安装在球内的电源(如 电池或可再充电电池)将单独或与线圈组合产生充足的功率以获得和/或发送数据并使得 球成为活动的移动物体。可使用电源(如电池或可再充电电池)来减小线圈的尺寸和数目。球可进一步包括标识装置，以将唯一的标识发送到固定的数据处理装置，从而确保证明比赛中使用的球是和根据本发明的系统一起使用。而且，可发送用于单独球的校准 数据和通信细节。具有反相电流的如US 4，375，289中所示的两个线圈的电磁场强度在对于检测而 言最为重要的区域最低，以便最准确地确定球传感器的位置。因而，要检测的信号以及电磁 场对于无源传感器提供的功率在该区域最低且在位于或靠近球门平面的中间平面处为零。根据本发明一方面的一个解决方案是提供具有快速相移设置的导体中的一个的 电流源，使得导体的相位可以以约在球处检测的信号强度的采样率的幅度的切换率(即 200和10，OOOHz之间、优选地在500-6，OOOHz的范围中)与另一导体在反相以及同相之间 切换，使得例如当电磁场同相且两个导体之间的中间平面处的两个场处于相长干涉时进行 每两个或每三个采样，并且由于分离的场强度的配置和两个导体之间的距离在该平面处场 强度具有最大值。因而，当使用无源球传感器即由导体提供的电磁场供电的传感器时，在中间平面 的位置处提供高场强度是有优势的，因为用于检测场强度和发送数据(也用于检测反相电 磁场的弱场强度)的可用功率高。而且安装在球内的电源，例如电池或可再充电电池将单 独或与线圈组合产生充足的功率以获得和/或发送数据并使得球成为活动的移动物体。可 使用电源(例如电池或可再充电电池)来减小线圈的尺寸和数目。而且，通过当电流反相时如已知技术中确定出通过零场强度以及当电流同相时确 定出最大强度，可以以两种不同的方法检测出球传感器关于中间平面的位置。第一种方法 提供了通过中间平面以及可能通过的方向的优异的整体指示，然而关于实际的通过附近的 细节具有缺点，这是因为检测的场强度在该区域非常低，然而第二种方法在中间平面的通 过附近具有最高场强度且因而具有最多的细节，然而检测到场强度的峰值的第二种方法在 单独应用时具有错误通过检测的高风险，因为由于例如来自运动员身体的干扰以及来自电 磁场的外部源的干扰可能在除了中间平面之外的球传感器的其它位置出现峰值。可应用针 对峰值强度的阈值以滤波检测的强度，然而由于在球门平面上的场强度变化具有最小的幅 度量级(即因数10)，其仅具有有限的效果。然而，通过组合第二种方法和第一种方法，在实际中消除了错误通过检测的风险， 因为通过第一种方法提供正确通过位置的估计且组合的方法获得了第二种方法的高空间 分辨率。第二种解决方案是对发射线圈提供不同频率的交叠电流，使得用于提供功率的第 一频率的电流在两个线圈处同相，从而该频率的电磁场处于相长干涉且反相提供用于提供 信号的第二频率的电流。第一频率的电磁场可用来在通过球门平面期间在所有位置处对球 中的传感器提供功率。在这种情况下，在球传感器中进行设置以分离两个频率的效果，如采 用针对频率的分离的谐振电路。而且安装在球内的电源如电池或可再充电电池将单独或与 线圈组合产生充足的功率以对球中的传感器提供功率。可使用电源如电池或可再充电电池 减小线圈的尺寸和数目。又一解决方案是对发射线圈提供仅稍微不同频率的电流，使得干扰产生以等于两 个电流之间的频率差的频率在零强度和最大强度之间在中间平面处变化的强度。频率差优 选地等于传感器的采样频率的不均等倍数，如采样频率的一到三倍，使得在传感器的所有 位置处在传感器的线圈中感应功率，且强度频率可用来同步采样频率，从而使得球中的传感器正确检测零强度的存在。而且，以下在本发明的范围内通过发射不同的交叠频率以向单独的传感器提供 功率和/或信号，从而实现在同一球中设置多个传感器，使得发射线圈例如可用来选择球 中的传感器的子组以进行测量，或顺序地置入各个传感器。两个导体提供的电磁场的频率优选地在10-1，OOOkHz的范围内，如50_500kHz且 最优选地在100-200kHz的范围内，因为该范围内的电磁场实际上与水分子没有相互作用， 且因此对于处于该场的人体没有明显效果，因而该场内的人体导致的场的干扰被相应地减 小。除了校准系统之外，线圈可安装在球门架上并以特定频率进行发送。可以在球门架上安装与其它天线相比成90度角的一个或更多个天线，以确保检 测球是在球门架内或球门架外。


在附图中示出了本发明的实施例，在附图中图1示出了沿球门的横杆设置的本发明第一实施例的三个部分，图2示出了具有沿球门平面的外延设置的根据第一或第二实施例的部分的球门， 以及图3示出了本发明第二实施例的两个部分。附图是本发明实施例的示例且不认为是限制此处呈现的本发明的范围。
具体实施例方式在图1中，示意性示出了上方可见的足球球门的横杆的三个部分。每个部分包括 第一平面中的导体1和第二平面中的平行导体2以及连接其它导体1、2的两个中间导体3、 4以形成其中电流可如箭头所示那样流动的电路。每个部分具有分离的控制单元5，用于将 电流给送到该部分的电路且可能获得与该部分感应出功率的物体有关的数据。垂直于球门 平面的水平方向上的平行导体1、2之间的距离D优选地被选择约为按照FIFA设置的规则 的标准足球的直径，更一般地说从15到50厘米。在具体实施例中，相邻部分的同一平面中 的平行导体1、2可电连接，使得一个部分的前导体1连接到相邻部分的前导体1等。在图2 中，从上方看将球门示为沿横杆8分布七个部分6以及沿球门的每个侧柱9分布5个部分 7。部分的数目可以是例如沿球门的横杆2-20个部分，如4-16个且优选地6_12个， 且沿球门的每个侧柱2-8个部分，如3-6个部分。每个部分的长度在优选的实施例中在0. 5 米到3米的范围内，如1-2米。可容易且快速地控制每个部分，例如快速切换相位或叠加不同频率的电流，如前 述部分中所讨论。而且，可通过共同或分离的控制装置分离地控制单独的部分，使得可从 部分的控制装置(其电磁场受到通过的球影响)或通过改变从单独的部分发射的电磁场， 获得关于通过的球的位置的更详细信息，使得球中的传感器获得的数据可携带该位置信 息。例如通过叠加电流(具有不同频率的电流)，使得从球中传感器返回的数据可携带其关 于所述部分的位置的信息，每个部分的电磁场可具有单独的特性，从而可通过固定数据处 理装置在校正电磁场的可能失真的情况下确定传感器的位置以确定通过球门平面，如前所述。此外或作为替代，可快速地启动和关闭各个部分以确定传感器检测的电磁场来源于哪 个部分。而且，所述部分可通过在传感器检测的范围外发射电磁场来测试系统是否正确地 工作，并记录和估计来自系统的可能反应。所述可能反应可用来调整系统的数据处理装置 中的补偿算法。所述部分的第二实施例如图3所示，第一天线环构成固定接收器装置且设置在球 门平面的周边的第二天线环10构成以约125kHz的频率提供电磁场的固定激励器装置，该 频率对应于球中的无源传感器和无线波发射器装置被调谐到的频率。每个部分的平行导体 1、2从第二天线环10在垂直于球门平面的方向上以基本上相同的距离D/2设置，使得当球 不靠近所述部分时，在所述部分的导体1、2、3、4电路中生成的总电流理想地为零。然而，平 行导体1、2和第二天线环10不一定完全对齐，从而在所述部分的导体1、2、3、4中生成“错 误”电流。为了对此进行补偿，对每个部分提供关于第二天线环10在所述部分的电路内不 对称地设置的补偿电路11，且补偿电路11的控制装置(未示出)被调整为在系统操作期间 对电路11提供电流，使得当不被球影响时所述部分的导体中的电流为零。每个部分具有在 第二天线环附近设置的拾取单元12，从而促进了与系统的其它特征无关地校准各个部分。每个部分具有输出装置(未示出)，用于将所述部分的导体电路1、2、3、4中生成的 电流所检测的来自球的电磁场的度量输出到系统的控制装置(未示出)。通过来自所有所 述部分的输入，可以以高准确度确定球可能通过球门平面，因为控制装置可忽略来自一个 部分的受干扰的输出，例如球靠近所述部分而通过或部分的故障而导致的受干扰的输出。 由于测量和补偿了所述部分的导体1、2、3、4和第二天线环10之间可能的不对齐，在所述部 分的导体中出现生成的电流将是所述部分的角度误差的指示，即该部分的朝向不与平坦的 球门平面垂直。该生成的电流与球中的传感器生成的电流容易分离，因为其被调谐且其相 位关于第二天线环10中的电流移位90度，而沿球门平面的相对侧设置的第二天线环10直 接在所述部分的导体中生成的电流与第二天线环10中的电流同相。因而可针对角度误差 校正所述部分提供的检测。所述部分提供的电磁场的频率优选地在10-1，OOOkHz的范围内，如50_500kHz且 最优选地在100-200kHz的范围内，因为该范围中的电磁场实际上与水分子没有相互作用 且因此对经历该场的人体没有显著影响，且在该场内的人体导致的场干扰被相应地减少。
权利要求
一种系统，包括可移动物体，设置在所述可移动物体中的无线波发射器装置，内部电源，设置在所述可移动物体中以向所述无线波发射器装置提供功率，固定激励器装置，被设置成激励所述无线波发射器装置，固定接收器装置，用于从所述无线波发射器装置接收无线波并相应地提供输出，多个基本上封闭的第一天线环，沿平坦目标平面的外周设置，每个第一天线环包括与所述目标平面的外周基本上平行地延伸的两个基本上平行的导体，所述平行的导体在垂直于所述平坦目标平面的方向上被设置成相互之间有距离，其中所述多个第一天线环构成所述固定激励器装置和所述固定接收器装置中的一个，所述系统进一步包括数据处理装置，用于接收和处理所述输出以及预定的条件组，且如果条件组被满足则提供生成的输出从而确定出可移动物体是否通过了平坦目标平面。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述内部电源包括可再充电装置，如可再充电电 池或一个或多个电容器。
3.根据权利要求2所述的系统，进一步包括再充电装置，被适配成通过感应功率转移 系统接收用于对内部电源再充电的功率。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中每个第一天线环的基本上平行的导 体垂直于目标平面以基本上相同的距离设置在平坦目标平面的每侧上。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其中在每个第一天线环的基本平行的导体 之间的在垂直于平坦目标平面的方向上的相互距离在15-50厘米的范围内。
6.根据前述任一项权利要求的系统，其中每个第一天线环的所述基本平行的导体沿所 述平坦目标平面的外周在0. 5-3米的范围中，优选地在1-2米的范围中延伸。
7.根据前述任一项权利要求所述的系统，其中所述第一天线环中的至少一些基本上沿 所述平坦目标平面的水平线串联设置。
8.根据权利要求7所述的系统，其中在4-16的范围中、优选地在6-12的范围中的所述 第一天线环沿所述平坦目标平面的水平线设置。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述第一天线环沿平坦目标平面的水平线基本上 等距地设置。
10.根据权利要求7-9中的任一项所述的系统，其中所述水平线跟随限定所述平坦目 标平面的球门的水平横杆。
11.根据前述任一项权利要求所述的系统，其中所述第一天线环中的至少一些基本沿 所述平坦目标平面的垂直线串联设置。
12.根据权利要求11所述的系统，其中在2-8的范围、优选地在3-6的范围中的所述第 一天线环沿所述平坦目标平面的每个所述垂直线设置。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述第一天线环沿所述平坦目标平面的垂直线 基本上等距地设置。
14.根据权利要求11-13中的任一项所述的系统，其中所述垂直线跟随限定所述平坦 目标平面的球门的垂直侧柱。
15.根据前述任一项权利要求所述的系统，具有用于独立控制每个第一天线环的操作的控制装置。
16.根据前述任一项权利要求所述的系统，进一步包括第二天线环，基本上在所述平坦 目标平面的外周处延伸且构成所述固定激励器装置和所述固定接收器装置中的另一个。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述第一天线环构成所述固定接收器装置且所 述第二天线环构成所述固定激励器装置。
18.根据权利要求17所述的系统，进一步包括用于每个第一天线环的第一补偿装置， 其被设置成在系统的操作期间补偿所述第一天线环和所述第二天线环的可能的不对齐。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述第一补偿装置包括补偿环，基本上设置在 所述第一天线环的平面中且从所述平坦目标平面的外周向所述平行导体中的一个位移。
20.一种可移动物体，用在具有用于判断所述可移动物体是否通过了系统的平坦目标 平面的装置的所述系统中，所述可移动物体具有用于感测电磁场的传感器装置，设置在所述可移动物体中的无线波发射器装置，设置在所述可移动物体中以向所述无线波发射器装置提供功率的内部电源，存储器装置，以及控制装置，用于控制所述存储器装置和所述无线波发射器装置的操作，所述控制装置被设置成以给定的采样率采样所述传感器装置测量的电磁场强度并将 所有采样值存储到存储器装置，所述控制装置被进一步设置成在活动时从存储器装置检索 存储的采样值并通过所述无线波发射器装置发送检索出的所述采样值。
21.根据权利要求20所述的可移动物体，其中所述内部电源包括可再充电装置，如可 再充电电池或一个或多个电容器。
22.根据权利要求21所述的可移动物体，进一步包括再充电装置，被适配成通过感应 功率转移系统接收用于对内部电源再充电的功率。
23.根据权利要求20-22中任一项所述的可移动物体，其中所述存储装置被设置成如 先入先出(FIFO)存储器那样来操作，使得最新的样本取代存储器中存储的最旧的样本。
24.根据权利要求23所述的可移动物体，其中所述存储器装置在所述物体的操作期间 能够存储以给定的采样率在至少0. 2秒的时间段、优选地0. 35-1. 2秒的范围内的时间段采 样的值。
25.根据权利要求20-24中的任一项所述的可移动物体，其中所述给定采样率在 500Hz-10, OOOHz 的范围中，如从 2，OOOHz 到 6，OOOHz。
26.根据权利要求20-25中的任一项所述的可移动物体，其中所述传感器装置包括多 个单独的传感器装置。
27.根据权利要求26所述的可移动物体，其中在所述可移动物体的内气囊和外壳之间 设置多个传感器装置。
28.根据权利要求26所述的可移动物体，其中在所述可移动物体的内气囊的内侧上设 置多个传感器装置。
29.根据权利要求26-28中的任一项所述的可移动物体，其中所述多个传感器装置的 至少一部分是包括天线线圈的无源传感器，所述天线线圈构成调谐电路的一部分，所述调 谐电路通过电磁场感应向所述传感器装置提供功率。
30.根据权利要求29所述的可移动物体，其中向各个传感器提供功率的调谐电路相互 连接。
31.根据权利要求20-30中的任一项所述的可移动物体，其中传感器装置的数目是至 少6个，且优选地在8到24的范围中。
32.—种可移动物体，用在具有用于判断所述可移动物体是否通过了系统的平坦目标 平面的装置的所述系统中，所述可移动物体具有用于感测电磁场的多个传感器装置，设置在所述可移动物体中的无线波发射器装置，设置在所述可移动物体中以向所述无线波发射器装置提供功率的内部电源，以及控制装置，用于控制存储器装置和所述无线波发射器装置的操作，所述控制装置被设置成采样所述传感器装置测量的电磁场强度并通过所述无线波发 射器装置发送与各个传感器测量的场强度相关的数据，其中发送的数据允许了关于所述发 送的数据是由所述多个传感器装置中的哪个传感器测量的唯一的标识。
33.根据权利要求32所述的可移动物体，其中所述内部电源包括可再充电装置，如可 再充电电池或一个或多个电容器。
34.根据权利要求33所述的可移动物体，进一步包括再充电装置，被适配成通过感应 功率转移系统接收用于对内部电源再充电的功率。
35.根据权利要求32-34中任一项所述的可移动物体，包括用于同步各个传感器装置 的采样的同步装置。
36.根据权利要求35所述的可移动物体，其中所述同步装置包括所述多个传感器装置 和同步装置的互连以通过所述互连向所述多个传感器装置提供共用的同步信号。
37.根据权利要求35所述的可移动物体，其中所述同步装置被适配成通过所述电磁场 接收同步信号。
38.根据权利要求32-37中的任一项所述的可移动物体，其中每个传感器装置具有单 独的无线波发射器装置。
39.根据权利要求38所述的可移动物体，其中所述单独的无线波发射器装置被设置成 以独立的频率发送数据从而允许所述唯一的标识。
40.根据权利要求32-39中任一项所述的可移动物体，进一步包括存储器装置，其中所 述控制装置被进一步设置成控制所述存储器装置。
41.根据权利要求32-40中任一项所述的可移动物体，其中在所述可移动物体的内气 囊和外壳之间设置所述多个传感器装置。
42.根据权利要求32-41中任一项所述的可移动物体，其中在所述可移动物体的内气 囊的内侧上设置所述多个传感器装置。
43.根据权利要求32-42中的任一项所述的可移动物体，其中所述多个传感器装置的 至少一部分是包括天线线圈的无源传感器，所述天线线圈构成调谐电路的一部分，所述调 谐电路通过电磁场感应向所述传感器装置提供功率。
44.根据权利要求43所述的可移动物体，其中向各个传感器提供功率的调谐电路相互 连接。
45.根据权利要求32-44中的任一项所述的可移动物体，其中传感器装置的数目是至少6个，且优选地在8到24的范围中。
46.根据权利要求20-45中任一项所述的可移动物体，其中所述物体是体育运动物体。
47.根据权利要求46所述的可移动物体，其中所述运动物体是球，例如足球。
48.根据权利要求20-47中任一项所述的可移动物体，进一步包括标识装置，用于将所 述可移动物体的唯一标识发射到固定的数据处理装置。
49.根据权利要求48所述的可移动物体，其中所述标识装置被进一步适配成针对各个 可移动物体发射校准数据和通信细节。
50.一种系统，包括 可移动物体，无线波发射器装置，设置在所述可移动物体中，内部电源，设置在所述可移动物体中以向所述无线波发射器装置提供功率， 固定接收器装置，用于从所述无线波发射器装置接收无线波并相应地提供输出， 固定激励器装置，被设置成激励所述无线波发射器装置，所述激励器装置包括沿平坦 目标平面的外周设置的第一天线环和第二天线环，所述第一天线环和第二天线环包括与所 述目标平面的外周基本上平行地延伸的两个基本上平行导体，所述平行导体在垂直于所述 平坦目标平面的方向上被设置成相互之间有距离，所述激励器装置进一步包括用于驱动所 述激励器装置的操作的电流源，所述电流源具有相位快速相移设置，使得提供给一个导体 的电流的相位可以以在200Hz和10，OOOHz的范围中、优选地在500-6，OOOHz的范围中的切 换率、与提供给另一导体的电流在反相和同相之间切换，该系统进一步包括数据处理装置，用于接收和处理所述输出以及预定的条件组，且如 果条件组被满足则提供生成的输出从而确定出可移动物体是否通过了平坦目标平面。
51.根据权利要求50所述的系统，其中所述内部电源包括可再充电装置，如可再充电 电池或一个或多个电容器。
52.根据权利要求51所述的系统，进一步包括再充电装置，被适配成通过感应功率转 移系统接收用于对内部电源再充电的功率。
53.一种系统，包括 可移动物体，无线波发射器装置，设置在所述可移动物体中，内部电源，设置在所述可移动物体中以向所述无线波发射器装置提供功率， 固定接收器装置，用于从所述无线波发射器装置接收无线波并相应地提供输出， 固定激励器装置，被设置成激励所述无线波发射器装置，所述激励器装置包括沿平坦 目标平面的外周设置的第一天线环和第二天线环，所述第一天线环和第二天线环包括与所 述目标平面的外周基本上平行地延伸的两个基本上平行导体，所述平行导体在垂直于所述 平坦目标平面的方向上被设置成相互之间有距离，所述激励器装置进一步包括用于驱动所 述激励器装置的操作的电流源，所述电流源被设置成对发射线圈提供不同频率的叠加电 流，使得用于提供功率的第一频率的电流在两个线圈处同相，且使得该频率的电磁场处于 相长干涉，而反相地提供用于提供信号的第二频率的电流，该系统进一步包括数据处理装置，用于接收和处理所述输出以及预定的条件组，且如 果条件组被满足则提供生成的输出从而确定出可移动物体是否通过了平坦目标平面。
54.根据权利要求53所述的系统，其中所述内部电源包括可再充电装置，如可再充电 电池或一个或多个电容器。
55.根据权利要求54所述的系统，进一步包括再充电装置，被适配成通过感应功率转 移系统接收用于对内部电源再充电的功率。
56.一种系统，包括可移动物体，无线波发射器装置，设置在所述可移动物体中，内部电源，设置在所述可移动物体中以向所述无线波发射器装置提供功率，固定接收器装置，用于从所述无线波发射器装置接收无线波并相应地提供输出，固定激励器装置，被设置成激励所述无线波发射器装置，所述激励器装置包括沿平坦 目标平面的外周设置的第一天线环和第二天线环，所述第一天线环和第二天线环包括与所 述目标平面的外周基本上平行地延伸的两个基本上平行导体，所述平行导体在垂直于所述 平坦目标平面的方向上被设置成相互之间有距离，所述激励器装置进一步包括用于驱动所 述激励器装置的操作的电流源，所述电流源被设置成对平行导体提供仅频率稍微不同的电 流，使得干涉将在中间平面产生以等于两个电流之间的频率差的频率在零强度和最大强度 之间变化的强度，该系统进一步包括数据处理装置，用于接收和处理所述输出以及预定的条件组，且如 果条件组被满足则提供生成的输出从而确定出可移动物体是否通过了平坦目标平面。
57.根据权利要求56所述的系统，其中所述内部电源包括可再充电装置，如可再充电 电池或一个或多个电容器。
58.根据权利要求57所述的系统或可移动物体，进一步包括再充电装置，被适配成通 过感应功率转移系统接收用于对内部电源再充电的功率。
全文摘要
公开了一种用于判断可移动物体、如运动物体(例如足球或冰球)是否通过了球门平面的系统。公开了利用导体(1，2，3，4)环绕球门平面从而产生电磁场以激励可移动物体中的信号发射器装置或检测发射器装置发射的信号。对于本发明，这些电路被划分成多个分离的电路，其提供提高的系统空间分辨率，特别是当可移动物体靠近导体时。
文档编号A63B71/06GK101883613SQ200880119023
公开日2010年11月10日 申请日期2008年10月13日 优先权日2007年10月12日
发明者约恩·埃斯基尔森 申请人:戈阿尔雷夫有限公司