CN102971771A - 用于控制体育活动比赛时间的装置 - Google Patents

Abstract

用于控制体育活动比赛时间的装置（1），特别是用于篮球比赛，包括：用于获得和检测表示比赛时间停止的哨声（S4）的便携系统（2），所述便携系统将可闻信号转换为数字信号，数字化处理这些数字信号并输出数字裁判信号（S23）以响应对哨声的检测；以及用于控制比赛时间的固定系统（3），具有连接至便携系统的数字无线电，包括控制装置（31）能够停止和/或开启用于倒计时比赛时间的时钟（32），以响应对数字裁判信号的接收。本发明还涉及仅有便携系统和仅有特别设计用于便携系统的固定系统，也包括与所述便携系统合并的时分复用数字声音通信终端。

Description

用于控制体育活动比赛时间的装置

技术领域

本发明涉及一种用于获得和检测所谓裁判声音信号的、发出体育活动比赛时间的中断和/或恢复信号的便携系统，设计为在体育活动中由裁判配戴。

还涉及一种用于结合这样的获得和检测的便携系统在多个裁判之间声音通信的数字声音通信终端。

还涉及一种用于控制体育活动比赛时间的固定控制系统，设计为用于无线连接至所述用于获得和检测的便携系统，也涉及用于控制比赛时间的控制装置，包括无线连接至用于获得和检测的便携系统的所述固定控制系统。

在确定的体育活动中，特别是篮球运动或关于比赛时间与篮球相同类型的规则支配的其他团队运动，每次停止比赛时间倒计时的通常做法是由其中一个裁判，通常是主裁判或唯一的现场裁判表明。在这种方式下，只有比赛的实际时间被视为评估进行中的比赛时间，并且特别地因为替换运动员、受伤、错误等的中断，并不被计算在比赛时间中。

这些体育活动因此受限于秒表，传统上倒计时比赛时间，在比赛期间，任何裁判的介入都必须停止秒表以扣减中断时间，换句话说，不将比赛中的这些中断考虑在全部比赛时间中以分配进行中的比赛。

在许多情况下，裁判通过吹哨声表示比赛时间的中断，哨声通常被负责这些体育活动的联合会或体育活动的公认组织充分认可和引用。也可以认为，同一个裁判能通过同样的吹哨声表明比赛时间恢复，继而引起时钟的开始或停止。

在确定的比赛中，例如篮球，实际比赛阶段是十分迅速和分离的，在比赛的整个过程中具有多个中断，这样忘记或延迟停止时钟是常见的，这会导致需要裁判解决总是微妙的争端。

背景技术

为了解决此问题，已知的是使用自动系统来检测吹哨声并停止时钟。因此由申请EP0712508B1中可知，使用遥控计时装置，包括：

多个便携系统，一方面，每个均设有扩音器用来测量外部声音并传递原始模拟测量信号，另一方面，均设有遥控便携传输器用来传输原始模拟测量信号；并且

固定系统，包括位于评分表的无线电接收器，与遥控便携传输器无线连接，接着是混合器，用来混合原始模拟测量信号，然后是高通滤波器和低通滤波器，然后是电子控制电路，其用来传递转换信号至时钟。

所述便携系统和固定系统之间的连接因此通过使用模拟无线传输来完成，所述模拟无线传输是调频（FM），在频率的选择上，与外部电子设备的传输频率不同，外部设备为例如电视摄像机、安保团队通信设备等。

吹哨声的检测发生在固定系统中，换句话说在评分表中，特别使用高通滤波器，其截止频率基本对应于吹哨声的传输频率，这样使得允许频率高于其截止频率（或吹哨频率）并将频率减弱至低于截止频率。

然而，这种遥控计时装置的类型具有许多缺陷，特别因为便携系统和固定系统之间的模拟无线电链路（link）。

事实上，所述模拟无线电链路（link）变形并渲染传输过的模拟信号并修改其信号，因此影响其检测的可靠性。

事实上，用于传输的组件，模拟信号的传输[sic]（串行干扰删除）和分析具有独特的特征（带宽、失真、不同滤波效果等），组件永久地修改模拟信号。所述系统渲染模拟信号，换句话说修改模拟信号的频谱响应。因为每个组件产生噪音，因此通过这些组件发生的所述模拟信号的每个变换都必然产生背景噪音。模拟系统的主要缺陷是模拟信号的不可逆的恶化，所述系统不能区别来自于背景噪音的有用信号。

因此，无线电链路（link）是模拟的，如果其受到干扰或甚至检测到系统的失效，则不能恢复通信，因此，一方面，外部电子设备导致电磁干扰之后，吹哨声不能被固定系统检测到，另一方面，同一个外部电子设备能够破坏所述传输的模拟信号以致错误引起比赛时间的中断。

此外，申请EP0712508B1公开的装置中，所述吹哨声的检测产生在评分表的无线电接收器之后，具有用于检测哨声频率的简易带通模拟滤波器。然而，能够观察到，所述装置的类型将具有相同性质的频率成分的任何声学信号，例如观众的哨声，鞋底在地上的摩擦声等，解读为吹哨声，因此引起时钟不需要的中断。

因此，使用模拟通信系统的装置有时能抑制可靠性的缺陷，这是因为当裁判发出的吹哨声没有被检测到并且当外界声音（公众的吹哨声，鞋底的摩擦声等）错误地引起时钟的中断时，这些系统是团队和裁判间冲突的源头。

现有技术也通过国际申请WO00/73858的教导示出了一种用于获得并检测所谓的裁判信号（传感器信号）声音的便携系统（信号装置），特别是吹哨声类型，发信号以中断和/或恢复体育活动比赛时间。所述便携系统包括控制器（信号系统控制器）用于执行频谱分析（spectral analysis）以确定吹哨声的发射或执行检测信号的信号参数的分析，例如电平（level）、持续时间和频率成分。然而，所述频谱分析和将前述的信号参数考虑在内的分析不足以获得可靠的检测，对来自公众、鞋底在地面上的摩擦声等的哨声不敏感。因此，所述便携系统通常导致时钟不需要的中断。

发明内容

本发明目的在于通过提出一种用于获得和检测所谓裁判信号声音的便携系统解决这些缺陷，特别是吹哨声类，其允许对裁判信号声音进行可靠性检测并免于错误的模拟无线电链路（link）。

本发明的一个目的在于提供一种用于获得和检测裁判信号声音的便携系统，能够检验所述系统的适当的操作和实用性。

本发明的另一个目的在于提供一种用于获得和检测裁判信号声音的便携系统，避免由于无线电中断或外界声音而错误引起比赛时间的中断。

本发明的另一个目的在于提供一种用于获得和检测裁判信号声音的便携系统，能够考虑室内回声。

本发明的另一个目的在于提供一种数字声音通信终端，其合并所述用于获得和检测的便携系统，因此能够在多个裁判之间使用相同的声音通信终端并检测吹哨声。

本发明的另一个目的在于提供一种用于控制比赛时间的固定系统，设计为用于通过无线电链接至所述用于获得和检测的便携系统，其中固定系统特别适用于所述便携系统。

本发明的另一个目的在于提供一种用于控制比赛时间的固定系统，其具有简易的设计并允许比赛时间的快速和可靠的中断。

本发明的另一个目的在于提供一种用于控制比赛时间的装置，包括至少一个所述便携系统和一个所述固定系统，能够允许对吹哨声可靠的检测并防止错误引起比赛时间的中断。

为此目的，本发明提议了一个用于获得并检测表示体育活动比赛时间停止和/或开始的吹哨声的便携系统，特别是篮球比赛或其他团队比赛，所述便携系统被设计为由体育活动的裁判携带，并包括：

-声音测量装置，特别是扩音器型，设计为用于测量外界声音信号和传输原始模拟测量信号以响应外部模拟信号的测量；

-连接至声音测量装置的模拟/数字转换装置，设计为将原始模拟测量信号转换为数字测量信号；

-数字处理装置，特别是数字信号处理器（DSP）型，连接至模拟/数字转换装置并设计为用于处理并分析数字测量信号以检测通过所述声音测量装置测量的在外部声音信号中的声音裁判信号的传输或没有传输，所述数字处理装置传输数字裁判信号以响应对声音裁判信号的检测；并且

-连接至数字处理装置的传输装置，设计为发出所述数字裁判信号；

所述便携系统卓越之处在于所述数字处理装置包括用于比较数字测量信号的振幅包络的时间轮廓和参考包络的时间轮廓的装置，以检测具有声音功率包络的时间轮廓的信号，所述声音功率包络的时间轮廓基本对应于参考包络的时间轮廓。

因此，使用这种便携系统，所述声音裁判信号的检测直接发生在裁判携带的系统中，并且所述检测是对原始模拟测量信号不进行模拟处理来完成的，具有放大的潜在异常，但是使用不渲染和/或变形所述原始模拟测量信号的透明的数字处理来完成。

这样，所述声音裁判信号（下称吹哨声）的检测在将无线电传输至评分表的固定系统（后续概述）之前已经完成。这样，基于本发明，在与评分表的无线通信期间，没有信号变形和/或渲染的风险，吹哨声的检测产生在固定系统的无线通信之前。当然能够想到，声音裁判信号通过不同于哨声的声音通知的类型来传输，例如喇叭。

在一个特殊的实施例中，裁判信号仅用于表明比赛时间的中断，比赛时间的恢复通过使用其他方法发出信号，例如通过声音或手动。

随着通过数字处理装置的吹哨声的检测，所述系统向固定系统传输简单的数字裁判信号；这种数字裁判信号，其表示声音裁判信号的检测，对由外部电子设备导致的电磁干扰的敏感度显著降低。因此，根据本发明，所述便携系统和固定系统之间的无线电链路（link）是数字无线电链路（link），具有多种优点，例如能够出于安全性传输数字裁判信号多次，检验数字无线电链路（link）的完整性，保证通过数字无线电链路（link）传输的信息等。

此外，所述数字处理装置能够十分可靠地检测吹哨声，不限于简单频率分析，能够有利地避免由于吹哨声和具有同样性质的频率成分的外部声音信号之间混淆导致的错误检测，例如公众的口哨声、鞋底在地面上的摩擦声等。事实上，所述数字处理装置能够基于代表吹哨声的其他参数对吹哨声进行检测，而不是基于代表其他外部声音信号的参数对吹哨声进行检测。

更为特别地，所述吹哨声的检测是通过对数字测量信号的振幅包络的时间轮廓的分析来完成的，这是因为所述吹哨声通常具有相当特殊的包络轮廓，通常在功率的突然增加后紧随一个功率校平，并且最终功率缓慢降低。

对包络轮廓的分析特别有利于从前述环境声音、外界噪音和具有相同性质的频率成分的声音信号中辨别吹哨声。因此，所述参考包络轮廓形成了一种吹哨声的信号，能够加强对同样吹哨声的检测的可靠性。

有利地，所述参考包络的时间轮廓由下述参数确定：

-在第一时段，特别是在几个毫秒左右，声音功率通过第一预定功率值相对于与外界背景噪音相关联的基本功率增加，特别是增加大约30-40分贝；

-在紧跟第一时段的第二时段，特别是大约50毫秒，其中第二时段比第一时段长，声音功率进行校平，所述校平潜在地具有声音功率通过第二预定功率值增加，特别是增加5-6分贝左右，经过第二时段，所述第二功率值低于所述第一功率值；并且

-在紧随第二时段的第三时段，特别是大约200-400毫秒，声音功率减少，直到大致达到基本功率，其中第三时段比第二时段长。

考虑到传统观察到的具有功率突然增加接着校平最终功率慢慢减少的包络轮廓，这种参考包络是有利的。

优选地，所述数字处理装置包括用于参考包络的时间轮廓的参数化或修正装置，特别是为了解决体育馆中回声的存在。

这样，能够用于解决体育馆建筑中关于吹哨声的检测中的回声。事实上，回声的存在能够显著延长包络并略微调节其响应。既然这样，参考包络被修正以对应在特殊环境中的吹哨声的准确信号。所述修正能够在安静体育馆中多次测试吹哨声来事先完成。

根据一个特征，所述数字处理装置还包括用于比较数字测量信号的振幅和参考振幅的装置，以当数字测量信号的振幅高于参考振幅时检测具有高声音功率的信号。

这样，作为包络轮廓分析的补充，所述吹哨声的检测也通过对振幅或声音功率的分析完成，这是因为吹哨声通常呈现具有高声音功率的声音信号的形式，其中所述外界噪音和环境声音（运动员、教练、裁判、观众等的声音）更为适中。典型地，所述哨声的声音功率为高于人的叫喊声10-15分贝。

根据另一个特征，所述数字处理装置还包括个用于比较数字测量信号的频率和参考频率范围的装置，以检测所述参考频率范围中发出的信号。

因此，作为包络轮廓分析的补充，所述吹哨声的检测也通过对数字测量信号频率的分析完成，这是因为吹哨声在特殊的三倍频率范围内发出。

有利地，所述数字处理装置设计为相继执行：

-用于比较数字测量信号的振幅和参考振幅的装置；接着

-用于比较数字测量信号的振幅包络的时间轮廓和参考包络的时间轮廓的装置；和最后

-用于比较数字测量信号的频率和参考频率范围的装置。

在本实施例中，所述检测通过三项连续的阶段完成：

-用于比较数字测量信号振幅和参考振幅的第一阶段，能够检测具有高声音功率的信号，所述声音功率非常典型的是吹哨声。如果没有充分的强劲的声音被检测，所述第一阶段能够避免实施其他阶段。

-用于比较数字测量信号的振幅包络的时间轮廓和参考包络的时间轮廓的第二阶段，所述包络轮廓组成非常特殊的吹哨声的信号，这个第二阶段保证了对吹哨声的检测；并且

-用于比较数字测量信号的频率和参考频率范围的第三阶段，以最终确定对吹哨声的检测。

三个阶段的系列保证了对吹哨声近100％的检测，还保证了没有其他外部声音信号与吹哨声混淆，因此避免了错误引起比赛时间的中断。

各种参考参数（参考振幅、参考包络和参考频率范围）能够接近被引用的哨声；作为提醒，所述哨声通常被负责这些体育活动的联合会或任何其他对这些体育运动被公认的组织认可和引用。因此，所述便携系统包括内存储器，其中存储了这些参考参数，优选地具有修改和/或替代它们的可能性以使便携系统适应多种类型的哨声和/或上述描述的存在的回声。

根据本发明的另一个有利的特征：

-数字处理装置被设计为处理并分析数字测量信号以在被所述声音测量装置测量的多个声音信号中检测特殊的声音命令，所述特殊声音命令是由裁判下达的以表示比赛时间的恢复，所述数字处理装置传递数字信号以继续比赛时间以对所述声音命令的检测做出响应；并且

-所述传输装置被设计为传输所述数字信号以继续比赛时间。

一旦比赛时间的倒计时在对表示比赛时间中断的声音裁判信号的检测之后停止，这种特性能够局部地并且自动地重新开始对比赛时间的倒计时，对于数字裁判信号使用同样的通信信道，即，上述的数字无线电链路（link）具有已述的所有优点。

根据本发明的一个可能的实施例，所述系统还包括用于手动激活恢复比赛时间的装置，特别是开关或数字键盘类型，设计为用于裁判手动激活以表示恢复比赛时间；此外

-所述数字处理装置连接至所述激活装置，所述数字处理装置传递数字信号以继续比赛时间以响应裁判对激活装置的激活；并且

-所述传输装置设计为能够传输所述数字信号以继续比赛时间。

一旦比赛时间的倒计时在对表示比赛时间中断的声音裁判信号的检测之后停止，这种特性能够手动地并且自动地重新开始对比赛时间的倒计时，对于数字裁判信号使用同样的通信信道，即，上述的数字无线电链路（link）具有已述的所有优点。

根据本发明的另一个可能的实施例，所述系统还包括安装在声音测量装置的输出的放大装置，其用于在被模拟/数字转换装置转换前放大原始模拟测量信号。

所述放大装置的目的在于执行对原始模拟测量信号的简单放大，没有其他模拟处理，这样就不用渲染。

根据本发明的另一个可能的实施例，所述传输装置设计为在预定的时段，以规定的时间间隔，优选为以大约10至50毫秒的时间间隔，多次传输所述数字裁判信号。

这样，由于数字无线电链路（link），所述用于在固定系统（如下描述）中发起中断和/或恢复比赛时间的数字裁判信号能够被多次传输，以确保数字裁判信号能够被固定系统真正接收。

因此，在数字裁判信号的三个连续传输之外，“丢失”一个或两个传输是可以容忍的，换句话说，评分表的固定系统中没有接收一个或两个传输。事实上，在三个传输之外丢失两个传输，所述固定系统仍然在传输之后的至多最大30-150毫秒的期间内接收数字裁判信号，这对于管理体育活动的时间是完全可接受的，并保持在低于最大允许延迟以停止比赛时间的倒计时。

在无线电通信领域，通常以10-30毫秒左右的规定时间间隔执行传输，这样甚至在传输中具有80％的丢失都是可以考虑的，因此通过数字无线电链路（link）在一种数字信号的运输中提供强大的灵活性。

有利地，所述传输装置配置为在同一个频道（称为通信信道）上传输多个数字信号，使用时分复用通信方法且允许在通信信道的连续周期中传输数据，每个周期分离为多个时隙，并且每个周期具有为传输数字裁判信号而保留的时隙。当然，时隙的选择从一个周期至下一周期可能潜在地改变，例如根据数据传输中的优先次序来考虑。

这种通信方法的类型因此能够使用时分复用的单个信道的通信信道（换句话说前述数字无线电链路（link）来传递多种类型的数字数据而不仅是数字裁判信号，比如允许多用户的无线声音通信的数字声音数据。所述数字数据因此以在连续周期的时隙中传递的数据包的形式分布。可以理解的是，在本发明的含义中，术语“周期”构成通信或传输信道的周期，所述“周期”有时被错误地称为“帧（frame）”。

在一个特殊的实施例中，每个周期具有时隙，所述时隙为传输用于恢复上述定义的比赛时间的数字信号而保留，利用通信信道将数字信号传输以继续比赛时间。

有利地，所述传输装置配置为将循环冗余信号与每个周期的一个时隙合并，能够检验传输周期的完整性。

这样，所述周期（或帧）合并循环冗余码，能够检验周期的适当的完整性，这样：

-要么一个周期是正确的那么其内容当然是有效的，并且特别是数字裁判信号；

-要么周期是损坏的那么其完全被忽视，包括数字裁判信号，这样因为数字无线电链路（link）（这是十分罕见的）中的破坏而引起的错误的开始就被排除在外。

本发明还涉及允许在相同通信信道的连续周期中传输听力测定数据的时分复用数字声音通信终端，每个周期被分为多个时隙，包括：

-声音通信装置，能够接收和传输声音，特别包括扩音器和扬声器；

-数字声音转换装置，连接至声音通信装置以将声音转换为听力测定数据，反之亦然；

-控制装置，特别是微处理器型的，连接至数字声音转换装置并设计为用于接收作为输入的听力测定数据并在通信信道的周期的时隙中作为输出传递，反之亦然；并且

-收发装置，适于在同一通信信道的连续周期中接收并传输听力测定数据；并且

-根据本发明的用于获得和检测的便携装置，所述用于获得和检测的便携装置能够与所述数字声音通信终端合并；

-其声音测量装置，与声音通信装置合并；

-其模拟/数字转换装置，与数字声音转换装置合并；

-其数字处理装置，与控制装置合并；并且

-其传输装置，与收发装置合并，通信信道的每个周期均具有为传输数字裁判信号而保留的时隙。

本发明还涉及一种用于控制体育活动的比赛时间的固定系统，特别是在篮球或其他团队运动中遇到的类型，所述固定系统被设计为无线电连接至至少一个根据本发明的用于获得和检测的便携系统，并包括：

-接收装置，无线连接至用于获得和检测的便携系统或每个用于获得和检测的便携系统的传输装置，所述接收装置被设计为接收数字裁判信号或每个数字裁判信号；

-指挥装置，连接至接收装置并设计为传递裁判指挥信号以响应通过接收装置的数字裁判信号的接收；和

-用于倒计时比赛时间的装置，特别是秒表型，连接至指挥装置并配置为停止和/或继续比赛时间的倒计时以响应裁判指挥信号的传递。

因此，所述固定系统根据收发器类型的明显的技术链路（link），特别适用于上述的便携系统。事实上，固定系统不包含任何用于分析或处理所述数字裁判信号的装置，所述吹哨声的检测已经在便携系统中完成。

所述固定装置接收数字裁判信号，用于通过指挥装置引起比赛时间倒计时的中断；所述系统当然是适于接收数字裁判信号，并且，如果是合适的，将其从时分复用通信中内容的其他数字数据中辨别。

根据本发明的有利的特征：

-接收装置，用于接收用于继续上述定义的比赛时间的数字信号或每个数字信号；

-指挥装置，用于产生恢复指挥信号以对通过接收装置的数字恢复信号的接收进行响应；并且

-用于倒计时比赛时间的装置，配置为开始或重新开始比赛时间的倒计时以对恢复指挥信号的传递进行响应。

本发明还涉及用于控制体育活动的比赛时间的装置，特别是在篮球或其他团体运动中遇到的类型，所述装置包括：

-根据本发明的至少一个用于获得和检测的便携系统；和

-根据本发明的用于控制比赛时间的固定系统，其无线连接至用于获得和检测的便携系统或每个用于获得和检测的便携系统。

本发明还涉及用于控制体育活动的比赛时间的装置，特别是在篮球或其他团体运动中遇到的类型，所述装置包括：

-用于在体育活动时由裁判配戴以允许所述裁判间声音通信的多个数字声音通信终端，其中所述通信终端中的至少一个是根据本发明的并与根据本发明的便携系统合并；并且

-根据本发明的控制比赛时间固定系统，其无线连接至用于获得和检测的便携系统或每个用于获得和检测的便携系统，所述用于获得和检测的便携系统装配有数字声音通信终端。

附图说明

本发明的其他特征和优点能够通过下面参考附图对非限制性的实施例的详述说明来显示，其中：

-图1是根据本发明的用于控制体育活动的比赛时间的装置的示意图，包括根据本发明的用于获得和检测的便携系统和用于控制体育活动的比赛时间的固定系统；

-图2是根据本发明的用于获得和检测的便携系统的数字处理装置的示意图；

-图3是根据本发明的数字声音通信终端的示意图，与根据本发明的用于获得和检测的便携系统合并；

-图4a和4b是用于无线电传输便携系统和固定系统之间的数字裁判信号的通信信道的两个连续周期（或帧）的示意图；

-图5为与多类数据（包括数字裁判信号）分组在一起的混合数据包的示意图；和

-图6是在考虑回声之后第一参考包络和第二参考包络的时间轮廓的示意图。

具体实施方式

图1中涉及用于控制体育活动（例如篮球比赛）的比赛时间的装置1，根据本发明包括：

-至少一个用于获得和检测的便携系统2，设计为由体育活动裁判配戴；和

-用于控制比赛时间的固定系统3，能够通过无线电与便携系统2或每个便携系统2连接，设计为例如位于评分表上。

所述便携系统2设计为用于获得和检测所谓裁判信号S4声音，所述裁判信号S4用来表示体育活动的比赛时间的停止和/或开始。所述声音裁判信号S4能够被体育活动的裁判或裁判之一发出，使用哨4，继而参考吹哨声S4以表示比赛时间的中断，或比赛时间的恢复。

在其余的描述中，所述声音裁判信号能够被认为是吹哨声S4，仅表示比赛时间的中断，可以理解的是其他类型声音信号也能被考虑。

所述便携系统2包括声音测量装置20，例如扩音器型，设计为用于：

-测量体育活动（观众、裁判、运动员、教练、哨、评论员、广告、鞋底的摩擦等）中出现的所有声音源的外部声音信号（包括来自于裁判哨4的吹哨声S4）；

-传递原始模拟测量信号S20以对外部声音信号的测量做出响应。

所述便携系统2包括放大装置21，其作为声音测量装置20的输出，设计为放大原始模拟测量信号S20。

所述便携系统2包括模拟/数字转换装置22，其作为放大装置20的输出，设计为将原始模拟测量信号S20（通过放大装置21预先放大）转换为数字测量信号S22，在如下所述的将便携系统2集成到通信终端8的情况下，所述数字测量信号S22也称为听力测定数据“声音”。

这样，所述原始模拟测量信号S20立即被抽样并数字化；对信号没有进行模拟处理（例如滤波器或压缩处理），除了简单透明的放大，以不用对其渲染。

接着，所述便携系统2包括数字处理装置23，例如数字信号处理器（DSP）型，作为模拟/数字转换装置22的输出，设计为用于处理和分析所述数字测量信号S22以检测通过所述声音测量装置20测量的在外部声音信号中的吹哨声S4的传输或没有传输。所述数字处理装置23传递数字裁判信号S23以响应对声音裁判信号（S4）的检测；所述数字处理装置23因此形成表明吹哨声的检测的数字信号并设计为指挥比赛时间的中断。

最后，所述便携系统2包括连接至数字处理装置23的传输装置24，其设计为通过天线240传输所述数字裁判信号S23。

如图2所示，为了执行分析，所述数字处理装置23包括三个独立的比较装置：

-第一装置25，用于比较数字测量信号S22的振幅和参考振幅，以在数字测量信号的振幅高于参考振幅时，检测具有高声音功率的信号；

-第二装置26，用于比较数字测量信号S22的振幅包络的时间轮廓和参考包络的时间轮廓，以检测具有声音功率包络的时间轮廓的信号，所述声音功率包络基本对应于参考包络的时间轮廓；并且

-第三装置27，用于比较数字测量信号S22的频率和参考频率范围，以检测在所述参考频率范围内传输的信号。

所述数字处理装置23包括分配块280，作为输入，用于在三个比较装置（25，26，27）中分配数字测量信号S22。

所述第一比较装置25，称为第一比较块，包括用于提取数字测量信号S22的振幅的提取块250，存储参考振幅的存储块251和用于比较数字测量信号S22的振幅和参考振幅的比较块252。

所述第二比较装置26，称为第二比较块，包括用于提取数字测量信号S22的振幅包络的时间轮廓的提取块260，存储参考振幅的存储块261和用于比较数字测量信号S22的振幅包络的时间轮廓和参考信号的比较块262。

图6示出了第一参考包络ER1和第二参考包络ER2的时间轮廓，均对应于作为时间t函数的声音功率PA的变异曲线，图6中PA以分贝被表达，t以毫秒（ms）被表达。

所述第一参考包络ER1或第二参考包括ER2的时间轮廓被由下述参数定义：

-在第一时段，特别是在几个毫秒左右，声音功率通过第一预定功率值相对于与外界噪音背景相关的基本功率增加，特别是大约30-40分贝；

-在紧跟第一时段的第二时段，特别是大约50毫秒，声音功率的校平，其中第二时段比第一时段长，所述校平潜在地具有声音功率通过第二预定功率值增加，特别是5-6分贝左右，经过第二时段，所述第二功率值低于所述第一功率值；并且

-在紧跟第二时段的第三时段，特别是大约50-400毫秒，声音功率减少，直到大致达到基本功率，其中第三时段比第二时段长。

第一参考包络ER1对应于不具有回声或不考虑回声的情况，具有：

-经过第一时段，基本功率从0大约增加至40分贝，大约持续5毫秒；

-在第二时段的校平，大约持续45毫秒，在校平开始和结束之间具有大约5-10分贝之间的增加；

-经过第三时段，基本功率减小至返回0，大约持续50-60毫秒之间。

为了考虑回声的存在，所述第二比较装置26包括用于配置存储在存储块261中的参考包络的时间轮廓的参数化装置263。这样，所述处理也考虑了体育馆中存在回声的可能性，能够显著地延长时间轮廓并略微调节其响应。

所述第二参考包络ER2对应于考虑回声的情况，在修改了第一参考包络ER1之后，具有：

-经过第一时段，基本功率从0大约增加至35分贝，大约持续5毫秒；

-在第二时段的校平，大约持续45毫秒，在校平开始和结束之间具有大约10-15分贝之间的增加，并具有多个增加/减小序列，称为回声峰；

-经过第三时段，基本功率减小至返回0，大约持续150-250毫秒之间。

在体育馆中考虑回声转化为第一参考包络ER1和第二参考包络ER2之间的偏差，本质上是与房间的共振相关的。所述房间的共振导致了与响应房间的声音脉冲相关的两个效果，即：

-通过“快速回声”的振幅调整相当于在校平时段中回声峰系列；并且

-通过衰减的声音脉冲的延长相当于第三时段的延长，换句话说回到0。

这两种效果随着在房间内距墙的距离的函数而改变，导致了执行原始测试序列的需要，以测量这些效果并因此获得第二参考包络ER2，其尽量精确地在吹哨声的时间信号上转化房间的可能影响。换句话说，所述第二比较装置26包含参数化装置263，这样哨声检测的算法能够接受包含声音回声中的两个前述效果的可能变化。

所述第三比较装置27，称为第三比较块，包括用于提取数字测量信号S22的频率的提取块270，存储参考频率范围的存储块271和用于比较数字测量信号S22的频率和参考频率范围的比较块272。

所述数字处理装置23设计为用于相继实施第一比较装置25，接着是第二比较装置26，最后是第三比较装置27。

这样，使用处理方法来检测由下述三个连续阶段组成的吹哨声S4：

-使用第一比较块25进行具有强声音功率的信号的时间检测，由声音测量装置20可知，其中外界噪音或裁判声音更为适中；

-使用第二比较快26进行吹哨声S4的包络的时间检测，其中，例如具有十分尖锐的声音功率增长，接着，准固定建立的声音功率紧随有声音功率缓慢增长（所述轮廓与外界声音信号和外界噪音十分不同）；和

-使用第三比较块27进行吹哨声S4的频率分析以执行时间测量，例如具有显著三倍的检测。

所述数字处理装置23最后包括控制块281，能够分析在三个比较块（25，26，27）中的多种比较结果，并且，作为这些结果的函数，传递或不传递所述数字裁判信号S23。

所述固定系统3包括：

-通过天线300无线连接至便携系统2或每个便携系统2的传输装置24的接收装置30，所述接收装置被设计为接收数字裁判信号S23或每个数字裁判信号S23；

-连接至接收装置30的控制装置31，其设计为传递裁判控制信号S31以对通过接收装置30的数字裁判信号S23的接收进行响应；并且

-用于倒计时比赛时间32的装置，特别是秒表型，连接至指挥装置31并配置成停止（和/或开始，根据具体情况）所述比赛时间的倒计时以响应裁判控制信号S23的传递。

因此，一旦裁判信号S23存在于评分表，所述中断操作（和/或恢复操作，根据具体情况）用于倒计时比赛时间，并成为简单电子行为与按压秒表的停止按钮等同。目前的情况，所述接收装置30和指挥装置31一同形成单个远程控制系统，决不可能参与吹哨声S4的检测行动。

吹哨声S4信号的检测是与噪音中声音的提取处理中使用的机制相似。结果是，所述吹哨声的检测可以是数字声音通信终端8的附件，通过将便携系统2与通信终端8类型合并，或完全由具有独立的便携系统2的分离的自治系统制造。

如图3所示，所述便携系统2能够因此与时分复用数字声音通信终端8合并，并能允许在同样的通信信道的连续周期5中传输听力测定数据，每个周期5被分为相应的时隙TS1-TS6，如图4a和4b所示。

在这种情况下，所述装置1可包括多个通信终端8，其中至少一个所述通信终端8合并有便携系统2，每个通信终端8能够被设计为由体育活动的裁判携带并允许裁判之间的声音通信，所述固定站3无线连接至便携系统2或每个便携系统2。

时分多址通信方法是常用手段，特别在移动电话领域。时分多址是时分复用模式，能够在同样的频道上传输多个数字信号。这样，多个使用者（这里指裁判）共享同样的信道。所述数据流被分为数据包6并在分为连续定期周期5的通信信道中传输。

图3示出了一个这样的通信终端8，包括：

-人机接口80或MMI，特别允许裁判传输命令或指挥数据，这种人机接口80，例如是由键盘、按键、触摸屏或类似机制的形式制成的。

-声音通信装置81，允许对声音和其他声音声效的接收和传输，包括吹哨声S4，特别包括扩音器和扬声器，这种声音通信装置81能够由通信耳机或移动电话型的听筒的形式制成；

-听力测定转换装置82，特别是数字声音接口型，连接至声音通信装置81将转换声音（包括声音和吹哨声S4）转换为尤其包括声音数据“声音”的听力测定数据“音频”，反之亦然；

-可能一个或多个可携带传感器83被设计为测量本地参数，例如加速计或温度传感器，并转换为测量数据“Mes”；

-可能有连接至一个或多个外部检测终端9的获得接口84，外部检测终端9设计为用于测量能够影响进行中的体育活动的外部参数，例如用于测量风和/或阳光的设备，并转换为测量数据“Mes”。

所述通信终端8还包括控制装置85，特别是微处理器或通信处理器类型，连接至数字声音转换装置82，如果合适的话还具有可携带传感器83和获得接口84，设计用于：

-作为输入，接收听力测定数据“声音”和潜在的测量数据“Mes”；

-数字化处理这些数据以从外界噪音（特别使用声音识别软件）中提取声音数据“声音”；并且

-作为输出，在多个通信终端之间，根据时分复用通信方法，在通信信道的周期5的时隙中传递所述声音数据“声音”和潜在测量数据“Mes”，反之亦然。

所述通信终端8最后包括收发装置86，特别是无线电数字电机类型，连接至控制装置85并适用于通过天线87在同样的通信信道的连续周期5中接收和传输声音数据“声音”以及潜在的测量数据“Mes”。

所述便携系统2因此与数字声音通信信道8合并，具有：

-其声音测量装置20，与声音通信装置81合并；

-其模拟/数字转换装置22，与数字声音转换装置82合并；

-其数字处理装置23，与控制装置85合并；并且

-其传输装置24，与收发器装置86合并，通信信道的每个周期5均具有为传输数字裁判信号S23而保留的时隙。

这样，所述控制装置85，作为输出传递所述数字裁判信号S23，紧随有通过与所述控制装置85合并的数字处理装置23对吹哨声S4的检测，同时，根据时分复用通信方法，所述数字裁判信号S23与通信信道的一个或多个周期5的时隙TS5合并，如图4a所示。

因此，一旦吹哨声S4被检测到，所述数字裁判信号S23被发出，例如以被数字处理装置23驱动的比特的形式发出。接着，所述数字裁判信号S23与周期性发出的数字周期（或帧）合并，所述数字周期能够传输数字音频声音数据。所述过程仅要求几毫秒，并因此不会推迟对比赛时间倒计时的中断。

图4a示出了通信周期5的一个例子，其中：

-由第一裁判配戴的第一通信终端8，设有集成的传感器83，传输数字音频声音数据“声音”、第一测量数据Mes1和在周期5的时隙TS1中同步的同步信号；

-检测终端9，在时隙TS2中传输第二检测数据Mes；

-由第二裁判配戴的第二通信终端8，在时隙TS4中传输数字音频声音数据“声音”；

-两个通信终端8中的一个。传输数字裁判信号S23，在此由裁判配戴的所述通信终端8是引起吹哨声。

如图4b所示，所述固定系统3能够传输在周期5中的接收数据AR（或返回接收信号）的确认，紧随有上述周期5并在图4a中示出，这样确认数字裁判信号S23的接收，并潜在地表示比赛时间倒计时的中断的激活或没有激活。这样，所述固定系统3也包括传输装置，并且其控制装置31设置为传输接收信号的确认以响应秒表32的中断。

如图5所示，所述每个用户的传输时间因此在数字音频声音数据“声音”、数字裁判信号S23、如果可能的话和测量信号数据“Mes”之间共享，这样第一测量数据Mes1和第二测量数据Mes2，在混合数据帧中的数据包6中重新结合。所述数据包6的头的本质是，在被追踪器“CRC+EOF”关闭数据包之前，能够例如确定包的格式和内容（测量数据的数量、数字声音数据的存在或不存在、测量数据、数据包大小等）。所述数字裁判信号S23可对应于单个检测比特，如果吹哨声S4被检测到，则所述单个比特假设为值1，并且值0为吹哨声S4没有被检测到。

在数字通信装置中，所述实时的概念是必须的，所述周期5非常有规律地被传输，例如每10-30毫秒。这种规律性特别地能够检验装置1的便携系统2和固定系统3的适当的操作和有效性。这样，在预定时段，所述传输系统24，更通常的是所述收发装置86被设计为以规定的时间间隔大致10-30毫秒左右传输数字裁判信号S23。

根据交换的时间线，所述数字裁判信号S23在10-30毫秒传递至评分表的固定系统3，或如果数个周期5丢失，则为两次或三次。在任何情况下，这些时间帧仍然显著地低于最大可允许的延迟以停止比赛时间的倒计时。

所述数字裁判信号S23制成用于吹哨声S4的检测信息，因此能够被传输数秒以确保其运输。如果可能的话，所述数字裁判信号S23能够通过返回解除，关于接收AR信号类型的确认，一旦比赛时间的倒计时停止后能够通过固定系统3产生。

此外，所述传输装置24，更为通常的是收发装置86，配置为与每个周期5的时隙之一合并，循环冗余信号能够检验被传输周期的完整性，这样：

-如果循环冗余信号是有效的，那么周期（或帧）是好的并且其内容也当然是有效的，特别是数字裁判信号S23；

-如果循环冗余信号是无效的，那么周期是坏的，则整体被忽略，包括数字裁判信号S23。

如果太多周期被漏掉或被损坏，例如超过30％的周期，能够向该操作员表明具有故障或采取措施减少错误，例如增加无线电功率电平，更改无线电信道等。

正如吹哨声S4被检测以停止比赛时间的倒计时，其能够通过裁判的行为重新开始比赛时间的同样的倒计时。

继续比赛时间的倒计时的第一个可能性是，根据裁判的声音命令设置声音的自动检测，例如键盘，举例来说“开始”或“计时”。这样，所述便携系统2被设计为：

-其数字处理装置23处理并分析所述数字声音测量信号以在通过声音测量装置20测量的声音信号中测量所述通过裁判传输的来表示比赛时间的恢复的特殊声音命令，这种数字处理装置23传递用于比赛时间的数字恢复信号S29以对所述声音命令的检测进行响应；并且

-其传输装置24设计为用于传输所述数字恢复信号S29以开始比赛时间。

这个第一种可能性特别适合这样一种情况，所述便携系统2与通信终端8合并。

如图1所示，所述重新开始比赛时间的倒计时的第二可能性是设置用于由裁判控制的手动检测，例如按压按钮或开关。这样，所述便携系统2还包括用于驱动恢复时间的手动驱动装置29，特别是开关或小键盘按键型的，设计为由裁判手动驱动以表明比赛时间的恢复，如图1所示。此外，所述数字处理装置23连接至驱动装置29，所述数字处理装置23传输数字恢复信号S29继续所述比赛时间以对由裁判手动驱动装置29的驱动进行响应。最后，所述传输装置24设计为用于传输所述数字信号以继续比赛时间。

重新开始比赛时间倒计时的两种可能性能够单独考虑或组合考虑，如果吹哨声S4仅用于引起比赛时间的中断则应该被考虑。如图1所示，两种可能性中，所述固定系统3被设计为：

-所述接收装置30被设计为接收数字恢复信号S29或每个数字恢复信号S29；

-所述控制装置31被设计为产生恢复指挥信号S39以对通过接收装置30接收的数字恢复信号S29做出响应；并且

-所述用于倒计时比赛时间的装置32配置为开始或重新开始比赛时间的倒计时以对恢复指挥信号S39的传递做出响应。

在两个可能性中，所述重新开始所述比赛时间的倒计时的动作使用了同样的数字无线电通信信道，如同在吹哨声S4的检测中和比赛时间的倒计时的中断中一样。这样，通信信道的每个周期5可具有为传输用于继续比赛时间S29的所述信号而保留的时隙。

当然，上述实施方式必然不是限制性的，并且其他细节和改进能够被添加入根据本发明的装置和系统中，而不会超出本发明的保护范围，其中其他元件也能够与装置合并。

Claims (18)

1.一种用于获得和检测所谓裁判信号（S4）声音的便携系统（2），特别是吹哨声的类型，发出停止和/或开始体育活动的比赛时间的信号，特别是例如篮球比赛或其他团体比赛，所述便携系统（2）被设计为由体育活动的裁判携带，包括：

-声音测量装置（20），特别是扩音器型，设计为用于测量外界声音信号和传输原始模拟测量信号（S20）以响应外部声音信号的测量；

-连接至声音测量装置（20）的模拟/数字转换装置（22），设计为将原始模拟测量信号（S20）转换为数字测量信号（S22）；

-数字处理装置（23），特别是数字信号处理器型，连接至模拟/数字转换装置（22）并设计为用于处理并分析数字测量信号（S22）以检测通过所述声音测量装置（20）测量的外部声音信号中的声音裁判信号（S4）的传输或没有传输，所述数字处理装置（23）传递数字裁判信号（S23）以响应对声音裁判信号（S4）的检测；并且

-连接至数字处理装置（23）的传输装置（24），设计为发出所述数字裁判信号（S23）；

其特征在于，所述数字处理装置（23）包括用于比较数字测量信号（S22）的振幅包络的时间轮廓和参考包络的时间轮廓的装置（26），以检测具有声音功率包络的时间轮廓的信号，所述声音功率包络的时间轮廓基本对应于参考包络的时间轮廓。

2.根据权利要求1所述的用于获得和检测的便携系统（2），其特征在于，所述参考包络的时间轮廓是由下述参数定义的：

-在第一时段，特别是在几个毫秒左右，声音功率通过第一预定功率值相对于与外界背景噪音相关的基本功率增加，特别是增加大约30-40分贝；

-在紧跟第一时段的第二时段，特别是大约50毫秒，其中第二时段比第一时段长，声音功率进行校平，所述校平潜在地具有声音功率通过第二预定功率值增加，特别是增加5-6分贝左右，经过第二时段，所述第二功率值低于所述第一功率值；并且

-在紧跟第二时段的第三时段，特别是大约50-400毫秒，声音功率减少，直到大致达到基本功率，其中第三时段比第二时段长。

3.根据权利要求1或2所述的用于获得和检测的便携系统（2），其特征在于，所述数字处理装置（23）包括用于参考包络的时间轮廓的参数化或修正装置（263），特别是为了解决体育馆中回声的存在。

4.根据前述权利要求中任一项所述的用于获得和检测的便携系统（2），其特征在于，所述数字处理装置（23）还包括用于比较数字测量信号（S22）的振幅和参考振幅的装置（25），以在数字测量信号（S22）的振幅高于参考振幅时，检测具有高声音功率的信号。

5.根据前述权利要求中任一项所述的用于获得和检测的便携系统（2），其特征在于，所述数字处理装置（23）还包括用于比较数字测量信号（S22）的频率和参考频率范围的装置（27），以检测所述参考频率范围中发出的信号。

6.根据权利要求4和5所述的用于获得和检测的便携系统（2），其特征在于，所述数字处理装置（23）被设计为相继执行：

-用于比较数字测量信号（S22）的振幅和参考振幅的装置（25）；接着

-用于比较数字测量信号（S22）的振幅包络的时间轮廓和参考包络的时间轮廓的装置（26）；和最后

-用于比较数字测量信号（S22）的频率和参考频率范围的装置（27）。

7.根据前述权利要求中任一项所述的用于获得和检测的便携系统（2），其特征在于：

-所述数字处理装置（23）设计为用于处理和分析所述数字测量信号（S22）以在被所述声音测量装置（20）测量的声音信号中检测特殊的声音命令，所述特殊声音命令是由裁判下达的以表示比赛时间的恢复，所述数字处理装置（23）传递数字信号（S29）以继续比赛时间以对所述声音命令的检测做出响应；并且

-所述传输装置（24）被设计为传输所述数字信号（S29）以继续比赛时间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的用于获得和检测的便携系统（2），其特征在于，还包括用于手动激活恢复比赛时间的装置（29），特别是开关或数字键盘键类型，设计为用于裁判手动激活以表示继续比赛时间；其中

-所述数字处理装置（23）连接至所述激活装置（29），所述数字处理装置（23）传递数字信号（S29）以继续比赛时间以响应裁判对激活装置（29）的激活；并且

-所述传输装置（24）设计为能够传输所述数字信号（S29）以继续比赛时间。

9.根据前述权利要求中任一项所述的用于获得和检测的便携系统（2），其特征在于，还包括安装在声音测量装置（20）的输出的放大装置（21），

其用于在被模拟/数字转换装置（22）转换前放大原始模拟测量信号（S20）。

10.根据前述权利要求中任一项所述的用于获得和检测的便携系统（2），其特征在于，所述传输装置（24）设计为在预定的时段，以规定的时间间隔，优选为以大约10至50毫秒的时间间隔，多次传输所述数字裁判信号（S23）。

11.根据前述权利要求中任一项所述的用于获得和检测的便携系统（2），其特征在于，传输装置（24）配置为在同一个频道，称为通信信道上传输多个数字信号，使用时分复用通信方法且允许在同一通信信道的连续周期（5）中传输数据，每个周期分离为多个时隙（TS1，TS2，TS3，TS4，TS5，TS6），并且每个周期（5）具有为传输数字裁判信号（23）而保留的时隙（TS5）。

12.根据结合权利要求7或8的权利要求11所述的用于获得和检测的便携系统（2），其特征在于，每个周期（5）具有为传输用于继续比赛时间的数字信号（S29）而保留的时隙。

13.根据权利要求11或12所述的用于获得和检测的便携系统（2），其特征在于，所述传输装置（24）配置为将循环冗余信号与每个周期（5）的一个时隙合并，能够检验传输周期（5）的完整性。

14.一种允许在同一通信信道的连续周期（5）中传输听力测定数据的时分复用数字声音通信终端（8），每个周期（5）被分为多个时隙（TS1，TS2，TS3，TS4，TS5，TS6），包括：

-声音通信装置（81），能够接收和传输声音，特别包括扩音器和扬声器；

-数字声音转换装置（82），连接至声音通信装置（81）以将声音转换为听力测定数据，反之亦然；

-控制装置（85），特别是微处理器型的，连接至数字声音转换装置（82）并设计为用于接收作为输入的听力测定数据并在通信信道的周期（5）的时隙中作为输出传递，反之亦然；并且

-收发装置（86），适于在同一通信信道的连续周期（5）中接收并传输听力测定数据；并且

-根据权利要求1-13的任一项所述的用于获得和检测的便携装置（2），所述用于获得和检测的便携装置（2）与所述数字声音通信终端（8）合并，具有：

-其声音测量装置（20），与声音通信装置（81）合并；

-其模拟/数字转换装置（22），与数字声音转换装置（82）合并；

-其数字处理装置（23），与控制装置（85）合并；并且

-其传输装置（24），与收发装置（86）合并，通信信道的每个周期（5）均具有为传输数字裁判信号（S23）而保留的时隙（TS5）。

15.一种用于控制体育活动的比赛时间的固定系统（3），特别是在篮球或其他团队运动中遇到的类型，所述固定系统（3）被设计为无线电连接至至少一个根据权利要求1-14中任一项所述的用于获得和检测的便携系统（2），并包括：

-接收装置（30），无线连接至用于获得和检测的便携系统（2）或每个用于获得和检测的便携系统（2）的传输装置（24），所述接收装置（30）被设计为接收数字裁判信号（S23）或每个数字裁判信号（S23）；

-指挥装置（31），连接至接收装置（30）并设计为传递裁判指挥信号（S31）以响应通过接收装置（30）的数字裁判信号（S23）的接收；和

-用于倒计时比赛时间的装置（32），特别是秒表型，连接至指挥装置（31）并配置为停止和/或继续比赛时间的倒计时以响应裁判指挥信号（S32）的传递。

16.根据权利要求15所述的用于控制比赛时间的固定系统（3），其中，用于获得和检测的便携装置（2）或至少一个用于获得和检测的便携装置（2）是根据权利要求8或9所述的，其特征在于：

-接收装置（30），设计为用于接收继续比赛时间的数字信号（S29）或每个数字信号（S29）；

-指挥装置（31），设计为用于产生恢复指挥信号（S39）以对通过接收装置（30）的数字恢复信号（S29）的接收进行响应；并且

-用于倒计时比赛时间的装置（32），配置为开始或重新开始比赛时间的倒计时以对恢复指挥信号（S39）的传递进行响应。

17.一种用于控制体育活动的比赛时间的装置（1），特别是在篮球或其他团体运动中遇到的类型，所述装置包括：

-根据权利要求1-13中任一项所述的至少一个用于获得和检测的便携系统（2）；和

-根据权利要求15或16所述的用于控制比赛时间的固定系统（3），其无线连接至用于获得和检测的便携系统（2）或每个用于获得和检测的便携系统（2）。

18.一种用于控制体育活动的比赛时间的装置（1），特别是在篮球或其他团体运动中遇到的类型，所述装置包括：

-用于在体育活动时由裁判配戴以允许所述裁判间声音通信的多个数字声音通信终端（8），其中所述通信终端（8）中的至少一个是根据权利要求14所述的；并且

-根据权利要求15或16所述的控制比赛时间的固定系统（3），其无线连接至用于获得和检测的便携系统（2）或每个用于获得和检测的便携系统（2），所述用于获得和检测的便携系统（2）装配有数字声音通信终端（8）。

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