专利名称：即时侦测运动物体状态的系统及其方法
技术领域：
本发明是关于一种即时侦测运动物体状态的系统及其方法。
背景技术：
按，目前的即时侦测运动物体状态的系统(例如侦测球迷装置)主要是通过电荷耦合元件(CCD)摄影机、超声波感测器、或激光来进行侦测。然而，利用电荷耦合元件或激光等元件所制造的侦测产品成本昂贵，使得这类产品只能提供给特定人员使用，而非常不普及。
而由于电磁波的速度几乎等于光的速度，且超声波的速度远低于电磁波的速度，因此如何利用电磁波与超声波之间的速度差来求出运动物体的运动资讯，便有其需要。
依据本发明的一特色，提出的一种即时侦测运动物体状态的系统，包括相对运动的第一物件及第二物件，其中该第一物件在连续的时间点上依序发出多数信号对，每一信号对包含第一信号与对应于该第一信号的第二信号，且该第一信号的行进速度高于该第二信号的行进速度；以及该第二物件接收该复数第一信号及第二信号，其中，当接收一第一信号后，该第二物件开始计时，直到接收一与该第一信号相对应的第二信号，该第二物件停止计时，以得到一时间差，以该时间差求出该第一物件及第二物件的相对移动距离及速度。
其中该第一信号为电波信号，该第二信号为超声波信号。
其中该第一物件具有一第一信号发射单元与一第二信号发射单元，以分别发送该第一信号与第二信号。
其中该第二物件具有一第一信号接收单元与一第二信号接收单元，以分别接收该第一信号与第二信号。
其中该第二物件具有一计时单元以计算由接收到一第一信号至接收一与该第一信号相对应的第二信号的时间差。
其中该第二物件具有一计算单元以依据下述方程式求得该第一物件与该第二物件的相对距离及速度Li＝V’×ti，及V＝(Li-Li-1)/Δti，当中，Li为在时间ti时第一物件与第二物件的距离，V’为传送该第二信号的速度，Δti为该计时单元在时间ti时所计算出的时间差，V为第一物件与第二物件的相对速度。
其中该第一物件为一固定物件，该第二物件为一运动物件。
其中该第一物件为一运动物件，该第二物件为一固定物件。
根据本发明的另一特色，提出的一种侦测运动物体状态的方法，用以侦测相对运动的第一物件及第二物件间的运动资讯，该方法主要包括下述步骤(A)该第一物件在连续的时间点上依序发出多数信号对，每一信号对包含第一信号与对应于该第一信号的第二信号，且该第一信号的行进速度高于该第二信号的行进速度；(B)该第二物件先后接收该至少一第一信号与对应的第二信号，并获得一时间差，该时间差为收到该第一信号至收到该第二信号之间所经过的时间；以及(C)该第二物件依据该时间差计算出该第一物件及第二物件间的运动资讯。
其中该运动资讯包括该第一物件及第二物件间的相对运动距离与运动速度。
其中于步骤(A)中，该第一信号为电波讯号，该第二信号为超声波讯号。
其中于步骤(C)中，该运动距离与运动速度由下式求得
Li＝V’×ti，及V＝(Li-Li-1)/Δti，当中，Li为在时间ti时第一物件与第二物件的距离，V’为传送该第二信号的速度，Δti为在时间ti时所获得的时间差，V为第一物件与第二物件的相对速度。
其中该第一物件为一固定物件，该第二物件为一运动物件。
其中该第一物件为一运动物件，该第二物件为一固定物件。
图1为本发明第一实施例运动物件的功能方块图。
图2为本发明第一实施例固定物件的功能方块图。
图3为本发明的动作流程图。
图4为本发明的讯息流程图。
图5为本发明第二实施例固定物件的功能方块图。
图6为本发明第二实施例运动物件的功能方块图。
具体实施例方式
有关本发明的较佳实施例，敬请参照图1显示本发明即时侦测运动物体状态系统的运动物件1的功能方块图，其主要由第一信号发射单元11、第二信号发射单元12、及运动侦测单元13等主要构件所组成，其中，该运动侦测单元13用以侦测运动物件1是否处于运动状态，如是，则启动第一及第二信号发射单元11及12发出信号，否则，禁能该第一及第二信号发射单元11及12而使运动物件1进入省电模式。
第一信号发射单元11为一射频发射器(RF Transmitter)，供发射复数第一信号，该等第一信号以电磁波来传送，第二信号发射单元12为一超声波发射器，供发射复数第二信号，该等第二信号是以通过超声波来传送。其中，在运动物件1处于运动状态时，该第一信号发射单元11与第二信号发射单元12分别同时发射第一信号与第二信号，且每一第一信号与每一第二信号相互对应，亦即第一信号与第二信号在同一时间点发射出去，且每一第一信号与每一第二信号皆带有一时间资讯，该时间资讯通过编码处理来达成，供辨识该等第一信号与该等二信号。于本实施例中，运动物件1较佳为一球体。
图2显示本发明的即时侦测运动物体状态的系统固定物件2的功能方块图，其主要包括第一信号接收单元21、第二信号接收单元22、计时单元23、计算单元24、显示单元25等主要构件。第一信号接收单元21用以接收第一信号，第二信号接收单元22用以接收第二信号。计时单元23在第一信号接收单元21接收到第一信号时启动，并在第二信号接收单元22接收到相对应的第二信号时停止计时。于本实施例中，计时单元23可同时对复数组相对应的信号(包括第一信号及第二信号)予以计时。当然，亦可使用复数个计时单元23来对该等相对应的信号予以计时。
图3显示本发明的动作流程图，图4显示本发明的讯息流程图，有关本发明的操作情形，请一并参照图3与图4。当运动物件1被抛出后，运动物件1在连续的时间点(ti，i＝1，2，3…)上依序发出多数信号对，每一信号对包含第一信号SEi与第二信号SSi(步骤S301)。在时间t1时，目标物1同时发出第一信号SE1与第二信号SS1，而固定物件2的第一信号接收单元21先收到第一组相对应信号中的第一信号SE1，并启动计时单元23开始计时。由于电磁波的行进速度几乎等于光速，且电磁波的速度比超声波快。故，相对应的第二信号SS1会比第一信号晚到达侦测器2。因此，当第二信号接收单元22接收到第一组相对应信号中的第二信号SS1时，计时单元23停止计时，以获得一时间差Δt1。以此方式，对于时间t2，t3，t4…，第一信号接收单元21与第二信号接收单元22接收到复数组第一及第二信号SEi及SSi(i＝2，3，4…)，使得计时单元23对复数组相对应的信号予以计时，以得到复数个时间差Δti(i＝2，3，4…)，直到该运动物件1停止行进为止(步骤S302)。
计算单元24则读取该等时间差Δti，并依据下述方程式求得包括运动物件1与固定物件2的相对距离及运动物件1的速度运动资讯Li＝V’×ti，及V＝(Li-Li-1)/Δti，当中，Li为在时间ti时运动物件1与固定物件2的距离，V’为传送该第二信号的速度(即超声波的速度)，Δti为计时单元23在时间ti时所计算出的时间差，V为运动物件1的速度。
经前述计算后，即可求出在连续时间点(ti，i＝1，2，3…)上运动物件1与固定物件2之间的距离及运动物件1的速度，此等资讯可即时通过显示单元25而显示出来，或是经过一预定时间后、或当运动物件1停止运动后，再将此等资讯统计并显示出来。
由以上的说明可知，本发明主要利用运动物件发射复数组由电磁波所传送的第一信号及超声波所传送的第二信号至固定物件，使得固定物件先接收电磁波所传送的第一信号，以启动计时单元开始计时，并在固定物件接收超声波所传送的第二信号时停止计时单元计时，以得到一时间差。继而，再通过计算单元由该时间差与超声波的行进速度求出运动物件的运动资讯，能提供一简单的侦测系统与降低产品量产成本。
图5及图6分别显示依据本发明的即时侦测运动物体状态的系统的另一实施例的固定物件2及运动物件1的功能方块图，其与前一实施例的不同在于本实施例是由固定物件2发射复数组由电磁波所传送的第一信号及超声波所传送的第二信号至运动物件1，而由运动物件1依此第一信号及第二信号而求出目标物的运动资讯。因此，如图所示，本实施例的固定物件2主要由第一信号发射单元11、第二信号发射单元12、运动资讯接收单元15、控制单元14及显示单元25等主要构件所组成，其中第一信号发射单元11为一射频发射器(RF Transmitter)，供发射复数第一信号，该等第一信号以电磁波来传送，第二信号发射单元12为一超声波发射器，供发射复数第二信号，该等第二信号以通过超声波来传送。其中，第一信号发射单元11与第二信号发射单元12分别同时发射第一信号与第二信号。运动资讯接收单元15则用来接收远端传送的运动资讯，并由控制单元14处理而通过显示单元15显示出来。而本实施例的运动物件1主要包括第一信号接收单元21、第二信号接收单元22、计时单元23、计算单元24及运动资讯传送单元26。第一信号接收单元21用以接收第一信号，第二信号接收单元22用以接收第二信号。计时单元23在第一信号接收单元21接收到第一信号时启动，并在第二信号接收单元22接收到相对应的第二信号时停止计时，计算单元24则依据前述计时单元所算的的时间差而求得包括运动物件1与固定物件2的距离及运动物件1的速度运动资讯，其计算过程与前一实施例相当，因此不在此详述，而运动资讯传送单元26则将此运动资讯传送至固定物件2的运动资讯接收单元15，以由固定物件2的显示单元25显示。
上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
权利要求
1.一种即时侦测运动物体状态的系统，包括相对运动的第一物件及第二物件，其中该第一物件在连续的时间点上依序发出多数信号对，每一信号对包含第一信号与对应于该第一信号的第二信号，且该第一信号的行进速度高于该第二信号的行进速度；以及该第二物件接收该复数第一信号及第二信号，其中，当接收一第一信号后，该第二物件开始计时，直到接收一与该第一信号相对应的第二信号，该第二物件停止计时，以得到一时间差，以该时间差求出该第一物件及第二物件的相对移动距离及速度。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，其中该第一信号为电波信号，该第二信号为超声波信号。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，其中该第一物件具有一第一信号发射单元与一第二信号发射单元，以分别发送该第一信号与第二信号。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，其中该第二物件具有一第一信号接收单元与一第二信号接收单元，以分别接收该第一信号与第二信号。
5.如权利要求4所述的系统，其特征，其中该第二物件具有一计时单元以计算由接收到一第一信号至接收一与该第一信号相对应的第二信号的时间差。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，其中该第二物件具有一计算单元以依据下述方程式求得该第一物件与该第二物件的相对距离及速度Li＝V’×ti，及V＝(Li-Li-1)/Δti，当中，Li为在时间ti时第一物件与第二物件的距离，V’为传送该第二信号的速度，Δti为该计时单元在时间ti时所计算出的时间差，V为第一物件与第二物件的相对速度。
7.如权利要求6所述的系统，其特征，其中该第一物件为一固定物件，该第二物件为一运动物件。
8.如权利要求6所述的系统，其特征，其中该第一物件为一运动物件，该第二物件为一固定物件。
9.一种侦测运动物体状态的方法，用以侦测相对运动的第一物件及第二物件间的运动资讯，该方法主要包括下述步骤(A)该第一物件在连续的时间点上依序发出多数信号对，每一信号对包含第一信号与对应于该第一信号的第二信号，且该第一信号的行进速度高于该第二信号的行进速度；(B)该第二物件先后接收该至少一第一信号与对应的第二信号，并获得一时间差，该时间差为收到该第一信号至收到该第二信号之间所经过的时间；以及(C)该第二物件依据该时间差计算出该第一物件及第二物件间的运动资讯。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，其中该运动资讯包括该第一物件及第二物件间的相对运动距离与运动速度。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，其中于步骤(A)中，该第一信号为电波讯号，该第二信号为超声波讯号。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，其中于步骤(C)中，该运动距离与运动速度由下式求得Li＝V’×ti，及V＝(Li-Li-1)/Δti，当中，Li为在时间ti时第一物件与第二物件的距离，V’为传送该第二信号的速度，Δti为在时间ti时所获得的时间差，V为第一物件与第二物件的相对速度。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，其中该第一物件为一固定物件，该第二物件为一运动物件。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，其中该第一物件为一运动物件，该第二物件为一固定物件。
全文摘要
本发明是有关于一种即时侦测运动物体状态的系统及其方法，用以侦测相对运动的第一物件及第二物件间的运动资讯，其中，该第一物件在连续的时间点上依序发出多数信号对，每一信号对包含第一信号与对应于该第一信号的第二信号，且该第一信号的行进速度高于该第二信号的行进速度；而该第二物件先后接收该至少一第一信号与对应的第二信号，并获得一时间差，该时间差为收到该第一信号至收到该第二信号之间所经过的时间；该第二物件依据该时间差计算出该第一物件及第二物件间的运动资讯。
文档编号G01P13/00GK1635380SQ200310123410
公开日2005年7月6日 申请日期2003年12月26日 优先权日2003年12月26日
发明者罗立声, 许鸿达, 廖栋才 申请人:凌阳科技股份有限公司