一种用于击剑的裁判系统的制作方法

本实用新型实施例涉及击剑技术领域，尤其涉及一种用于击剑的裁判系统。

背景技术：

击剑作为一种要求运动员精神的高度集中和身体的良好协调性的体育运动项目，已经快速地普及到人们的生活中。

目前，传统的击剑裁判系统，一般通过采用弹簧头感应剑头所承受的压力而生成对应的电信号，通过无线传输技术或拖线盘等接收来自双方运动员的电信号，并确定接收的双方运动员对应的电信号的时间先后来判定先击中者得分，从而确定双方运动员的裁判结果，并反馈给现场人员。

现有技术中的裁判方法针对弹簧头的电信号需要设置专用线路，专用线路比较复杂，而且通过弹簧头的形变接通电路时需要固定的外力，无法兼用重剑和花剑项目中，或者在通过专用的无线传输技术来传输对应的电信号时，往往容易因为运动员身体遮挡或赛场内的其他信号而干扰电信号的正常传输，存在一定的时间延迟问题，不能准确判定双方运动员击中的相差间隔为0.04～0.05秒的情形，降低了裁判结果的准确性。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种用于击剑的裁判系统，以解决运动员被击中时对应生成的电信号存在的传输延时的问题，提高击剑裁判结果的准确性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种用于击剑的裁判系统，该裁判系统包括：压电传感模块、信号发送模块、信号接收模块、信号处理模块和结果反馈模块，所述压电传感模块用于安装在击剑器材上，所述压电传感模块感应到压力则生成驱动电压，驱动所述信号发送模块发出无线信号，所述信号接收模块接收到所述信号发送模块发出的无线信号；所述信号接收模块将所述无线信号和无线信号发生时间发送给所述信号处理模块，所述信号处理模块根据所述无线信号和无线信号发生时间生成裁判结果；所述结果反馈模块显示所述裁判结果。

进一步的，所述压电传感模块为电容式压力传感器。

进一步的，所述信号发送模块内部安装有相应的射频元件，所述射频元件根据所述驱动电压发出射频信号；

所述信号接收模块为射频读取器，所述射频读取器读取所述射频元件发出的射频信号。

进一步的，所述射频元件为无源射频元件或半有源射频元件。

进一步的，所述裁判系统还包括：与所述信号接收模块连接的计时模块，所述信号接收模块在接收到所述无线信号时，根据所述计时模块当前的输出时间确定所述无线信号发生时间。

进一步的，所述信号发送模块用于安装在剑柄或击剑服中，所述信号接收模块、所述信号处理模块和所述结果反馈模块用于安装在击剑场地内。

进一步的，所述裁判系统还包括：与所述信号处理模块连接的管理终端，所述管理终端显示所述裁判结果。

本实用新型实施例提供了一种用于击剑的裁判系统，通过压电传感模块感应到压力生成的驱动电压，直接驱动信号发送模块发送无线信号，再通过信号接收模块接收双方运动员两端对应发出的无线信号，并确定对应的无线信号发生时间，由信号处理模块根据对应的无线信号和无线信号发生时间生成裁判结果，从而准确判断双方运动员击中得分的先后顺序，解决了因由弹簧头形变产生的电信号经过无线传输延迟所导致的裁判准确性较低的问题，提高了击剑裁判的准确性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1A为本实用新型实施例一提供的一种用于击剑的裁判系统的结构示意图；

图1B为本实用新型实施例一提供的用于击剑的裁判系统中各模块安装位置的示意图；

图2为本实用新型实施例二提供的一种用于击剑的裁判系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1A为本实用新型实施例一提供的一种用于击剑的裁判系统的结构示意图，本实施例中提供的用于击剑的裁判系统可以适用于击剑项目中的重剑和花剑运动项目的裁判过程中。具体的，参见图1A，该用于击剑的裁判系统可以包括：压电传感模块11、信号发送模块12、信号接收模块13、信号处理模块14和结果反馈模块15。

其中，压电传感模块11用于安装在击剑器材上，压电传感模块11感应到压力则生成驱动电压，驱动信号发送模块12发出无线信号，信号接收模块13接收到信号发送模块12发出的无线信号；信号接收模块13将无线信号和无线信号发生时间发送给信号处理模块14，信号处理模块14根据无线信号和无线信号发生时间生成裁判结果；结果反馈模块15显示该裁判结果。

具体的，压电传感模块11通常安装在双方运动员佩戴的击剑器材的剑头上，而由于压电传感模块11在感应到外力作用而发生形变(包括弯曲或伸缩形变)时，会引起其内部电荷的极化现象，同时在压电传感模块11的某两个表面产生符号相反的电荷，形成压电效应。而由于重剑和花剑的攻击方式为刺击，因此在己方运动员的剑头击中对方运动员时，此时压电传感模块11会感应到击中对方运动员产生的冲击力，从而根据压电效应生成对应的驱动电压。其中，压电传感模块11与信号发送模块12连接，压电传感模块11生成的驱动电压可以驱动信号发送模块12正常工作。

可选的，压电传感模块11选用压电传感器中的电容式压力传感器。在感应到外力作用所生成的驱动电压可以通过下述公式得到：其中，U为驱动电压，Q为压电传感器中的压电元件在感应到外力后表面产生的电荷，Ca为压电元件的极间电容；具体的，电荷Q可以通过以下公式得到：Q＝d*F；其中，d为压电常数，F为所感应的外力；极间电容Ca可以通过以下公式得到：其中，εo为真空介电常数，εr为压电材料的相对介电常数，A为压电元件电极面积，δ压电元件厚度。本实施例中为了保证生成的驱动电压可以驱动信号发送模块12正常工作，此时可以根据击剑过程中的最小外力和所要求的最小电压，利用上述各个公式从而确定选用合适电极面积的压电元件。

此外，压电传感模块11中的压电元件的工作电路可以等效为一个交变电荷源，也就是压电元件，两端并联一个极间电容和漏电电阻，当压电元件感应到外力作用时，两极间产生对应的驱动电压。

此时，当压电传感模块11所感应的冲击力超过击剑项目要求的特定值时，压电传感模块11能够产生特定的驱动电压，驱动安装在己方运动员端的信号发送模块12进行工作。

进一步的，信号发送模块12能够在该驱动电压的驱动下发出无线信号。该信号发送模块12可以选用蓝牙、无线保真WIFI或红外传输器件等其中的无线发射器，发出对应的无线信号。此时信号接收模块13接收信号发送模块12发出的无线信号，并根据该无线信号确定己方运动员击中对方运动员时的无线信号发生时间。此时信号接收模块13可以将无线信号和无线信号发生时间统一生成数据包，从而将无线信号转换为包含生成该无线信号的时间信息的数字信号，将该数字信号发送给信号处理模块14。此时，信号接收模块13还可以确定当前无线信号对应的运动员标识，发送给信号处理模块14，使得信号处理模块14可以准确判断出当前接收的电信号生成时间属于哪一方运动员，以确定此时击中得分的运动员。同时，信号发送模块12、信号接收模块13与信号处理模块14之间通过无线传输技术实现各信号的传输。

可选的，为了在双方运动员的击剑过程中，进一步避免运动员身体对发出的无线信号的遮挡或干扰，本实施例中可以采用射频信号传输技术，双方运动员两端的信号发送模块12内部均可以安装有相应的射频元件，该射频元件可以根据驱动电压发出射频信号；此时信号接收模块13对应为射频读取器，该射频读取器可以读取射频元件发出的射频信号。

此外，本实施例中的射频元件可以为无源射频元件或半有源射频元件。无源射频元件可以直接被压电传感模块11生成的驱动电压驱动，并通过天线向外发送射频信号；而半有源射频元件与无源射频信号相比，其中还可以包含一微型电池，压电传感模块11生成的驱动电压首先会驱动该微型电池，由该微型电池驱动射频元件向外发送射频信号。

具体的，本实施例中的射频元件可以是射频识别技术中的射频电子标签，双方运动员两端安装的电子标签中分别具有可以唯一标识各个运动员身份的电子编码，该电子标签通过驱动电压发出对应的射频信号，该射频信号中可以包含有该电子标签中存储的电子编码，此时信号接收模块13中的射频读取器可以通过自身携带的天线读取对应的射频信号，并根据该射频信号中包含的电子编码准确判断出当前接受的射频信号属于哪一方运动员，以使信号处理模块14确定击中得分的运动员。此时由于信号发送模块12与信号接收模块13采用射频信号技术，其产生的射频信号不易受到运动员身体遮挡和赛场内其他信号的干扰，射频信号传输延迟远低于蓝牙、Wi-Fi、红外等常用无线技术，解决了重剑和花剑对于信号延迟有严格要求的技术问题，提高了裁判结果的准确性。

进一步的，信号处理模块14在接收到信号接收模块13发送的包含无线信号和无线信号发生时间的数据包时，可以对该数据包进行解析，确定当前的无线信号和对应的无线信号发生时间，从而根据无线信号对应的运动员标识判断出该无线信号是由哪一方运动员端的信号发送模块12发出的，并根据该无线信号的无线信号发生时间确定当前击中得分的远动员。此时本实施例中对包含有无线信号和无线信号发生时间的数据包可以进行无线射频传输，不会造成蓝牙、Wi-Fi、红外等无线传输存在的传输延迟问题，可以准确判断出双方运动员击中的时间间隔为0.04～0.05秒的情形。

具体的，本实施例中信号处理模块14在接收到信号接收模块13中的射频读取器发送的射频信号和射频信号发生时间时，信号处理模块14可以根据该射频信号对应的电子标签中的电子编码判断出当前的射频信号发生时间属于哪一方运动员，若当前仅收到一个射频信号和射频信号发生时间的数据包，则根据该射频信号对应的电子标签中的电子编码确定该电子标签所在端对应的运动员得分，从而生成裁判结果，并将该裁判结果发送给结果反馈模块15，通过结果反馈模块15显示该裁判结果，从而反馈给本次击剑比赛的现场人员。其中，结果反馈模块15可以是各类比赛中用于显示本次比赛比分情况的显示屏。

此外，若双方运动员几乎在同一时刻击中对方运动员，此时双方运动员两端安装的压电传感模块11均会感应到压力生成对应的驱动电压，从而驱动双方运动员两端的信号发送模块12发出无线信号，此时信号接收模块13会在一定误差范围内接收到双方运动员两端的信号发送模块12分别发出的无线信号，此时信号接收模块13分别确定两路无线信号的无线信号发生时间，并将两路无线信号、无线信号发生时间以及对应的运动员标识分别统一生成两路数据包，发送给信号处理模块14，信号处理模块14分别根据两路数据包中无线信号对应的运动员标识确定两路无线信号分别对应属于哪一运动员，并对两路无线信号的无线信号发生时间进行比对，判断其差值是否超出击剑规定的判定同时击中的时间间隔及允许的误差范围，若超出该时间间隔和允许的误差范围，则判定无线信号发生时间在前的运动员得分，若未超出该时间间隔和允许的误差范围，则判定双方运动员均得分，从而生成对应的裁判结果。例如，重剑比赛中判定同时击中的时间间隔为0.04秒，并允许有0.01秒的误差；花剑比赛中判定同时击中的时间间隔为0.30秒，并允许有0.025秒的误差。

进一步的，如图1B所示，本实施例中的压电传感模块11安装在击剑器材的剑头上，信号发送模块12可以安装在击剑器材的剑柄或击剑服中，信号接收模块13、信号处理模块14和结果反馈模块15可以安装在击剑场地内，具体可以安装在双方运动员所在的击剑赛道上。此时，由于击剑比赛对于佩剑的重量有要求，如重剑有770克，花剑有500克，因此微处理模块12和信号发送模块13的安装位置可以整体重量进行调整。示例性的，若信号发送模块12安装到剑柄时，整体重量超出规定的重量，则需要将信号发送模块12安装到击剑服中。若信号发送模块12安装到击剑服中时，信号发送模块12可以通过击剑系统中的手线与剑头中的压电传感模块11连接。

本实施例提供的技术方案，通过压电传感模块感应到压力生成的驱动电压，直接驱动信号发送模块发送无线信号，再通过信号接收模块接收双方运动员两端对应发出的无线信号，并确定对应的无线信号发生时间，由信号处理模块根据对应的无线信号和无线信号发生时间生成裁判结果，从而准确判断双方运动员击中得分的先后顺序，解决了因由弹簧头形变产生的电信号经过无线传输延迟所导致的裁判准确性较低的问题，提高了击剑裁判的准确性。

实施例二

图2为本实用新型实施例二提供的一种用于击剑的裁判系统的结构示意图，本实施例是在上述实施例的基础上进行优化。具体的，参照图2，该用于击剑的裁判系统还可以包括与信号接收模块13连接的计时模块16，与信号处理模块14连接的管理终端17。

其中，计时模块16可以与信号接收模块13统一安装在击剑场地中，信号接收模块13在接收到信号发送模块12发出的无线信号时，可以根据连接的计时模块16当前的输出时间来准确得到该无线信号的无线信号发生时间。同时，该计时模块16不需要配置在双方运动员两端，仅统一设置于击剑场地中，不需要在击剑比赛开始前校准时间，也可以确保击剑裁判的准确度。此外，本实施例中的计时模块16可以是时钟计时器等。

进一步的，管理终端17可以是双方运动员的教练或本次击剑比赛的公证人员所持有的终端设备，可以有一个或多个，根据管理人员数量确定，在本实施例中不作限定。管理终端17通过与信号处理模块14连接(优选为无线连接)，以显示信号处理模块14确定的裁判结果，使管理人员可以在第一时间得知本次击剑比赛的裁判结果。

本实施例提供的技术方案，通过压电传感模块感应到压力生成的驱动电压，直接驱动信号发送模块发送无线信号，再通过信号接收模块接收双方运动员两端对应发出的无线信号，并确定对应的无线信号发生时间，由信号处理模块根据对应的无线信号和无线信号发生时间生成裁判结果，从而准确判断双方运动员击中得分的先后顺序，解决了因由弹簧头形变产生的电信号经过无线传输延迟所导致的裁判准确性较低的问题，提高了击剑裁判的准确性。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。