一种足球模拟训练服务器、终端、系统及方法与流程

本发明涉及控制、信息系统领域，具体涉及一种足球模拟训练服务器、终端、系统及方法。

背景技术：

足球是目前全球体育界最具影响力的体育运动，有世界第一大运动的没成。随着科学技术的发展，生产力的提高，人们对竞技足球的期望也越来越高。定位球作为一种得分手段也越来越得到球队的重视，定位球的击球角度、位置、力量、环境的不同，会使足球产生不同的飞行轨迹，目前的定位球训练需要足球运动员在实际的场地进行真实的训练，通过熟悉各种情况下足球的飞行轨迹，来掌握定位球发球的规律，这种训练方式会受到场地、人员和环境的限制，并且缺乏针对性，训练效率较差，目前仍然缺乏一种有效的辅助训练系统帮助运动员进行定位球训练。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明提供一种足球模拟训练服务器、终端、系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种足球模拟训练服务器，包括：

第一接收模块，用于接收对足球的飞行过程进行实时测量得到的飞行参数；

计算模块，用于根据所述第一接收模块接收的所述飞行参数，计算足球飞行轨迹；

第一发送模块，用于将所述计算模块计算得到的所述足球飞行轨迹发送至用于显示所述飞行轨迹的模拟动画的足球模拟训练终端。

为实现上述发明目的，本发明还提供一种足球模拟训练终端，包括：

第一获取模块，用于获取对足球的飞行过程进行实时测量得到的飞行参数；

第一发送模块，用于向足球模拟训练服务器发送所述第一获取模块获取的所述飞行参数，以便所述足球模拟训练服务器根据所述飞行参数，计算足球飞行轨迹；

第一接收模块，用于接收所述足球模拟训练服务器反馈的所述足球飞行轨迹；

生成模块，用于生成足球在预先建立的虚拟足球场中按照所述足球飞行轨迹飞行的模拟动画；

显示模块，用于显示所述生成模块生成的所述模拟动画。

本发明还提供一种足球模拟训练系统，包括上述足球模拟训练服务器和足球模拟训练终端。

本发明还提供一种足球模拟训练方法，包括：

接收对足球的飞行过程进行实时测量得到的飞行参数；

根据所述飞行参数，计算足球飞行轨迹；

将所述足球飞行轨迹发送至用于显示所述飞行轨迹的模拟动画的足球模拟训练终端。

本发明还提供一种足球模拟训练方法，包括：

获取对足球的飞行过程进行实时测量得到的飞行参数；

向足球模拟训练服务器发送所述所述飞行参数，以便所述足球模拟训练服务器根据所述飞行参数，计算足球飞行轨迹；

接收所述足球模拟训练服务器反馈的所述足球飞行轨迹；

生成足球在预先建立的虚拟足球场中按照所述足球飞行轨迹飞行的模拟动画；

显示所述模拟动画。

本发明的有益效果是：根据实际的足球飞行参数生成足球飞行轨迹，将足球按照足球飞行轨迹在虚拟球场中飞行的过程进行模拟并呈现给球员，从而达到贴近实际的训练效果，并且球员在较小的空间内即可完成足球定位球训练，对训练场地的要求较小，提高了训练效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种足球模拟训练系统的结构图；

图2为本发明提供的一种足球模拟训练服务器的结构框图；

图3为本发明实施例提供的一种足球模拟训练终端的结构框图；

图4为本发明实施例提供的一种足球模拟训练方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的另一种足球模拟训练方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1为本发明实施例提供的一种足球模拟训练系统的结构图，如图1所示，该系统包括足球内部模块、计算机和服务器，其中足球内部模块包括数据采集系统、寄存器和信号发射模块，数据采集系统包括加速度计、气压计、陀螺仪、GPS等传感器，用于采集足球飞行参数并保存在寄存器中，信号发射模块通过有线或无线通讯的方式将寄存器中保存的足球飞行参数发送到计算机的信号接收模块。

其中，足球内部的球体中心设有一个电子器件容置腔室，用来容纳数据采集系统和信号发射单元等元件，电子器件容置腔室通过至少六个方向的牵拉部件与球体的内胆相连接，牵拉部件均处于紧张状态，且对电子器件容置腔室的作用合力为0，牵拉部件的瞬间拉伸强度大于650N。

信号接收模块将接收到的足球飞行参数发送到计算机；处理器预先生成模拟的3D足球场并显示屏进行显示，显示屏将用户设置的发球点位置、人墙参数等信息发送到处理器；处理器还通过因特网与服务器进行通讯，发送和接收云端数据。

服务器主要用于计算飞行轨迹以及进行训练管理，球员和教练可通过智能终端在服务器中注册个人帐号，服务器将教练制定的训练任务目标发送给各个球员，并将各个球员是否执行了训练科目、执行的次数等训练任务执行情况发送给教练，便于教练对球员进行针对性的辅导。

图2为本发明提供的一种足球模拟训练服务器的结构框图，如图2所示，该足球模拟训练服务器包括：

第一接收模块，用于接收对足球的飞行过程进行实时测量得到的飞行参数；

具体的，飞行参数包括足球的加速度和角速度等，该参数为球员在将足球踢出后，由设置在足球内部的加速度计、陀螺仪等传感器实时测得的数据。

另外，第一接收模块还可以接收球员所处环境的环境参数，包括温度、湿度、空气密度、大气压强、风速和风向等，以及球员在进行训练时所使用足球的规格外观参数，包括足球的质量、体积、贴片数目及形状、材质等，教练可从服务器中调取上述参数信息，从而制定各种环境条件下的训练方案，以及了解各款足球的特性。

计算模块，用于根据所述第一接收模块接收的所述飞行参数，计算足球飞行轨迹；

计算的具体过程如下：

三轴加速度传感器可以输出目标物体在三维空间的运动加速度，根据牛顿力学原理，空间目标物体在t时刻沿加速度传感器X、Y、Z轴方向上的瞬时运动速度分别为：

其中，Δt为采样时间间隔，分别为t时刻沿加速度传感器X、Y、Z轴方向上的瞬时加速度。

由于物体在空间运动中会发生方向的改变，加速度传感器的X、Y、Z轴所在的坐标系也会随之改变。为了方便进行运动轨迹的计算，需要把测得的加速度转换到一个恒定不变的参考坐标系中。

参考坐标系采用地理坐标系，加速度传感器X、Y、Z轴组成的坐标系作为载体坐标系。用下标e(earth)表示地理坐标系，用下标b(body)表示载体坐标系。

定义三个姿态角分别为俯仰角pitch(ρ)、横滚角roll(φ)和偏航角yaw(θ)，则载体坐标系到地理坐标系的旋转矩阵如下：

各个初始的姿态角的计算公式如下：

得到初始的姿态角之后代入上述旋转矩阵。

设三轴加速度传感器测得的加速度矢量为考虑到足球在空中受到的空气阻力，其加速度矢量为地理坐标系中的加速度为Ae＝(ax,ay,az)，其中，ax、ay、az分别为在地理坐标系下沿X、Y、Z轴方向上的瞬时加速度，重力加速度矢量为G，则

可得，t时刻目标物体沿X、Y、Z轴的运动位移分别为：

则t时刻目标物体的空间坐标为：(sx(t),sy(t),sz(t))，通过每个时刻的坐标，由各个空间坐标即可描绘出目标物体在空间的飞行轨迹。

第一发送模块，用于将所述计算模块计算得到的所述足球飞行轨迹发送至用于显示所述飞行轨迹的模拟动画的足球模拟训练终端。

具体的，足球模拟训练终端采用多种图像处理引擎(例如3D引擎)，可对足球飞行轨迹进行处理，在虚拟足球场中模拟出足球按照飞行轨迹飞行的三维模拟动画，并通过自身的显示屏显示虚拟足球场的图像，为球员带来接近真实的视觉感受。

此外，教练还可以通过智能终端在服务器上设定训练任务，例如：设定足球的飞行速度参数和足球的进球点等，由足球模拟训练服务器根据接收到的各项参数生成训练过程信息，例如，球员是否执行了训练任务、是否达到训练目标、球员执行训练科目的次数统计等，并将训练过程信息发回教练的智能终端或足球模拟训练终端上进行显示，便于教练查看历史训练总结定位球的踢法、训练执行情况、根据训练效果来制定训练任务、查看任务执行情况、对训练进行有效管理或共享训练信息，也便于球员了解自己的训练效果。

本发明实施例提供的一种足球模拟训练服务器，根据各项参数模拟生成足球飞行轨迹并呈现给球员，从而达到贴近实际的训练效果，并且球员在较小的空间内即可完成足球定位球训练，对训练场地的要求较小。

可选地，在该实施例中，该服务器还包括：第二接收模块，用于接收球员个人信息；

具体的，球员个人信息包括球员的年龄、性别、身高、体重、体测信息、历史训练信息等。

存储模块，用于存储训练方案数据库、以及所述第二接收模块接收的所述球员个人信息和飞行参数；

处理模块，用于根据所述存储模块存储的所述训练方案数据库、所述球员个人信息和所述飞行参数，确定训练方案推荐信息；

具体的，所述训练方案数据库中按照球员个人信息和飞行参数的属性配置了不同的训练方案，下表给出了一个具体的参考实例。

处理模块可根据球员个人信息以及根据飞行参数计算得到的飞行轨迹与标准的飞行轨迹之间的轨迹偏差，从上表中获取相应的的训练方案，从而可以实现针对不同球员进行更加精确的训练方案推荐。

例如，在数据库中，存储了多个经典动作的足球飞行轨迹，包括带球、传球、射门等动作的飞行轨迹。通过和数据库中的飞行轨迹比较，通过偏差，确定相应的训练方案。a/b/c为轨迹的最大偏差范围的数值，对应的方案包括每个动作的重复次数以及角度等参数。

第二发送模块，用于将所述处理模块确定的所述训练方案推荐信息发送至所述足球模拟训练终端进行显示。

本发明实施例还提供一种足球模拟训练终端，如图3所示，该终端包括：

第一获取模块，用于获取对足球的飞行过程进行实时测量得到的飞行参数；

其中，飞行参数包括足球的加速度和角速度等，该参数为球员在将足球踢出后，由设置在足球内部的加速度计、陀螺仪等传感器实时测得的数据。

另外，第一接收模块还可以接收球员所处环境的环境参数，包括温度、湿度、空气密度、大气压强、风速和风向等，球员在进行训练时所使用足球的规格外观参数，包括足球的质量、体积、贴片数目及形状、材质等，足球内部还可以设置气压计，教练可从服务器中调取上述参数信息，从而制定各种环境条件下的训练方案，以及了解各款足球的特性。

第一发送模块，用于向足球模拟训练服务器发送所述第一获取模块获取的所述飞行参数，以便所述足球模拟训练服务器根据所述飞行参数，计算足球飞行轨迹；

计算的具体过程已在前一部分进行了详细阐述，在此不作赘述。

第一接收模块，用于接收所述足球模拟训练服务器反馈的所述足球飞行轨迹；

生成模块，用于生成足球在预先建立的虚拟足球场中按照所述足球飞行轨迹飞行的模拟动画；

具体的，生成模块采用多种图像处理引擎(例如3D引擎)，可对足球飞行轨迹进行处理，在虚拟足球场中模拟出足球按照飞行轨迹飞行的三维模拟动画。

显示模块，用于显示所述生成模块生成的所述模拟动画。

具体的，显示模块可显示虚拟足球场的图像，为球员带来接近真实的视觉感受，还可以显示相关的参数，显示模块可采用触摸屏，便于球员进行触摸操作来进行参数设定和调阅个人的训练信息。

另外，在进行有人墙时的定位球模拟训练时，球员或教练可以设定人墙参数，如位置、宽度、高度等，生成模块根据设定的人墙参数，建立包含了人墙、球场和足球飞行轨迹的三维模拟动画，从而能够模拟有人墙时发定位球的场景。显示模块可显示足球从发球点位置到被人墙阻挡或射进球门全程的足球飞行轨迹，便于球员观察训练效果。

足球中还可以设置GPS装置，计算模块还可以根据GPS测得的足球位置数据，生成足球的平面运动轨迹，并分别通过生成模块和显示模块进行模拟动画的生成和显示。

可选地，在该实施例中，所述终端还包括：

第二获取模块，用于获取球员个人信息；

具体的，球员个人信息包括球员的年龄、性别、身高、体重、体测信息、历史训练信息等。

第二发送模块，用于向所述足球模拟训练服务器发送所述第二获取模块获取的所述球员个人信息，以便所述足球模拟训练服务器根据所述球员个人信息和所述飞行参数，确定训练方案推荐信息；

具体的，所述训练方案数据库中按照球员个人信息和飞行参数的属性配置了不同的训练方案，处理模块可根据球员个人信息和飞行参数从数据库中获取相应的的训练方案，从而可以实现针对不同球员进行更加精确的训练方案推荐。

第二接收模块，用于接收所述足球模拟训练服务器发送的所述训练方案推荐信息。

本发明实施例还提供一种足球模拟训练系统，包括上述足球模拟训练服务器和足球模拟训练终端。

相应地，本发明实施例还提供一种足球模拟训练方法，如图4所示，该方法包括：

S401、接收对足球的飞行过程进行实时测量得到的飞行参数；

S402、根据所述飞行参数，计算足球飞行轨迹；

S403、将所述足球飞行轨迹发送至用于显示所述飞行轨迹的模拟动画的足球模拟训练终端。

可选地，在该实施例中，在接收对足球的飞行过程进行实时测量得到的飞行参数之后，该方法还包括：

S501、接收球员个人信息；

S502、存储训练方案数据库、以及所述球员个人信息和飞行参数；

S503、根据所述训练方案数据库、所述球员个人信息和所述飞行参数，确定训练方案推荐信息；

S504、将所述训练方案推荐信息发送至所述足球模拟训练终端进行显示。

图5为本发明实施例提供的另一种足球模拟训练方法，如图5所示，该方法包括：

S601、获取对足球的飞行过程进行实时测量得到的飞行参数；

S602、向足球模拟训练服务器发送所述所述飞行参数，以便所述足球模拟训练服务器根据所述飞行参数，计算足球飞行轨迹；

S603、接收所述足球模拟训练服务器反馈的所述足球飞行轨迹；

S604、生成足球在预先建立的虚拟足球场中按照所述足球飞行轨迹飞行的模拟动画；

S605、显示所述模拟动画。

可选地，在该实施例中，该方法还包括：

S701、获取球员个人信息；

S702、向所述足球模拟训练服务器发送所述球员个人信息，以便所述足球模拟训练服务器根据所述球员个人信息和所述飞行参数，确定训练方案推荐信息；

S703、接收所述足球模拟训练服务器发送的所述训练方案推荐信息。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。