CN103542843A - 一种测量球拍挥拍速度的装置及系统 - Google Patents

一种测量球拍挥拍速度的装置及系统 Download PDF

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刘昊扬
林翰
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Abstract

本发明涉及终端技术领域，尤其涉及一种测量球拍挥拍速度的装置及系统，其中装置包括陀螺仪传感器，微控制器，无线通信单元；所述陀螺仪传感器获取挥动球拍的角速度数据传送给微控制器，所述微控制器针对所述陀螺仪传感器数据进行数据处理，识别，计算，并将挥动球拍的角速度数据及所识别出的挥拍特性通过无线通信单元传送出去。测量球拍挥拍速度的装置可以实现体积小巧，方便测试者携带或者安装，陀螺仪传感器的量程大，足够满足羽毛球或者网球等球类运动对挥拍速度的量程需求，测量挥拍速度更加准确，模块内部的自主数据计算降低数据传输压力并提高识别速度，通过无线通信的方式则可以避免现有技术中线缆对挥拍动作的限制。

Description

一种测量球拍挥拍速度的装置及系统
技术领域
本发明涉及终端技术领域，尤其涉及一种测量球拍挥拍速度的装置及系统。
背景技术
当前羽毛球运动蓬勃发展，对于深度的爱好者或者职业的运动员来说，羽毛球挥拍速度是极为重要的技术指标，在现有技术中通过以下技术方案得到挥拍速度。
多普勒雷达方案，在运动员附近合适的位置放置一台雷达测量设备，启动设备之后，会实时记录运动员击球的动作和出球的速度，随后在LCD显示，这种方案显著特点是测量准确、无接触式、不影响击球过程中的使用感受、但是基于多普勒雷达设备本身的复杂性，决定了该方案的体积相对较大、功耗高、操作不方便，并且成本较高，又由于测量数据只能通过LCD进行简单的速度数值显示，因此数据的处理、存储、显示和数据分析等交互能力一般。
发明内容
本发明实施例为了解决现有技术中的上述问题，提供了一种测量球拍挥拍速度的装置及系统，可以准确的测量出挥拍速度，对用户的干扰小，并且能够提供丰富的扩展功能。
本发明实施例提供了一种测量球拍挥拍速度的装置，包括陀螺仪传感器，微控制器，无线通信单元；所述陀螺仪传感器获取挥动球拍的角速度数据传送给微控制器，所述微控制器消除所述陀螺仪传感器的误差数据，并将挥动球拍的角速度数据通过无线通信单元传送出去。
根据本发明实施例所述的一种测量球拍挥拍速度装置的一个进一步的方面，所述陀螺仪传感器置于所述球拍的顶端。
根据本发明实施例所述的一种测量球拍挥拍速度装置的再一个进一步的方面，所述测量球拍挥拍速度装置置于所述球拍底端的手柄处，或者安装于球拍低端的手柄与球拍顶端之间的连接杆中，或者安装于球拍顶端的边框中，或者置于用户手腕处的附加设备中。
根据本发明实施例所述的一种测量球拍挥拍速度装置的另一个进一步的方面，所述微控制器还用于根据挥拍角速度数据计算得到挥拍的特性数据，通过无线通信单元发送出去，其中，挥拍特性数据包括，根据挥拍角速度数据计算出的上拍时间、下拍时间得到的挥拍节奏；根据挥拍过程中角速度数据的变化曲线判断出的击球瞬间；对数据进行实时模式识别以及实时的积分计算以得到的球拍实时空间姿态。
根据本发明实施例所述的一种测量球拍挥拍速度装置的另一个进一步的方面，还包括电池电路和USB接口，所述电池电路将电池的电能向所述测量球拍挥拍速度装置中的各模块供电，所述USB接口通过所述电池电路向电池充电。
根据本发明实施例所述的一种测量球拍挥拍速度装置的另一个进一步的方面，所述无线通信单元包括蓝牙单元，无线调制解调器，RFID电子标签。
本发明实施例还提供了一种测量球拍挥拍速度的系统，包括，
测量装置，终端；
其中测量装置进一步包括陀螺仪传感器，微控制器，无线通信单元；
所述陀螺仪传感器获取挥动球拍的角速度数据传送给微控制器，所述微控制器消除所述陀螺仪传感器的误差数据，并将挥动球拍的角速度数据通过无线通信单元传送给终端；
所述终端接收所述角速度数据，根据所述角速度数据计算挥拍速度。
根据本发明实施例提供的一种测量球拍挥拍速度系统的一个进一步的方面，所述陀螺仪传感器置于所述球拍的顶端。
根据本发明实施例提供的一种测量球拍挥拍速度系统的再一个进一步的方面，所述测量球拍挥拍速度装置置于所述球拍底端的手柄处，或者安装于球拍低端的手柄与球拍顶端之间的连接杆中，或者安装于球拍顶端的边框中，或者置于用户手腕处的附加设备中。
根据本发明实施例提供的一种测量球拍挥拍速度系统的另一个进一步的方面，所述微控制器还用于根据挥拍角速度数据计算得到挥拍的特性数据，通过无线通信单元发送出去，其中，挥拍特性数据包括，根据挥拍角速度数据计算出的上拍时间、下拍时间得到的挥拍节奏；根据挥拍过程中角速度数据的变化曲线判断出的击球瞬间；对数据进行实时模式识别以及实时的积分计算以得到的球拍实时空间姿态。
通过本发明实施例的装置及系统，用户可以得到准确的挥拍速度，并在终端可以对挥拍速度进行长期对比或者其他应用，通过无线通信的方式可以避免现有技术中线缆对挥拍动作的限制。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的一种测量球拍挥拍速度装置的结构示意图；
图2所示为本发明实施例一种测量球拍挥拍速度系统的结构示意图；
图3所示为本发明实施例一种测量球拍挥拍速度系统的具体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1为本发明实施例提供的一种测量球拍挥拍速度装置的结构示意图。
包括陀螺仪传感器101，微控制器102，无线通信单元103。
所述陀螺仪传感器101获取挥动球拍的角速度数据，传送给微控制器102，所述微控制器102通过滤波，降噪等方式消除所述陀螺仪传感器101的数据误差，并将挥动球拍的角速度数据通过无线通信单元103传送出去。
所述陀螺仪传感器101置于所述球拍的顶端，这样可以获得最准确的挥拍角速度，并且由于球拍的顶端击球时所受到的冲击力相较底部要明显，在检测击球瞬间的挥拍速度时会更准确。
所述微控制器102还用于根据挥拍角速度数据计算得到挥拍的特性数据，通过无线通信单元103发送出去，其中，挥拍特性数据包括，根据挥拍角速度数据计算出的上拍时间（做好准备动作到击球瞬间的时间）、下拍时间（从击球瞬间到球拍角速度的反向之间的时间）得到的挥拍节奏（时间长短），击球瞬间对应的角速度，对数据进行实时模式识别以及实时的积分计算以得到的球拍实时空间姿态；其中击球瞬间角速度可以根据挥拍过程中角速度的变化曲线判断出击球瞬间，例如挥拍过程的角速度曲线呈现均匀变化，但是其中在击球瞬间会产生角速度上的非常规脉冲，该脉冲出现的瞬间即为击球瞬间，将该点对应的角速度通过无线通信单元103发送出去。
根据挥拍过程中的角速度变化曲线判断出击球瞬间，将该击球瞬间数据通过所述无线通信单元103发送出去。
还包括电池电路和USB接口，所述电池电路将电池的电能向所述测量球拍挥拍速度装置中的各模块供电，所述USB接口通过所述电池电路向电池充电。
所述无线通信单元103包括蓝牙单元，无线调制解调器，RFID电子标签等。
上述的测量球拍挥拍速度装置体积小巧，可以安装于球拍上，例如安装于球拍低端的手柄处，安装于球拍低端的手柄与球拍顶端之间的连接杆中，安装于球拍顶端的边框中，或者置于手表类型的装置中，佩戴于用户手腕处等。
通过上述实施例，测量球拍挥拍速度的装置可以实现体积小巧，方便测试者携带或者安装，陀螺仪传感器的量程大，足够满足羽毛球或者网球等球类运动对挥拍速度的量程需求，测量挥拍速度更加准确，并且通过无线通信的方式可以避免现有技术中线缆对挥拍动作的限制。
如图2所示为本发明实施例一种测量球拍挥拍速度系统的结构示意图。
包括测量装置201，终端202。
其中测量装置201进一步包括陀螺仪传感器2011，微控制器2012，无线通信单元2013。
所述陀螺仪传感器2011获取挥动球拍的角速度数据，传送给微控制器2012，所述微控制器2012消除所述陀螺仪传感器2011的误差数据，并将挥动球拍的角速度数据通过无线通信单元2013传送给终端202。
所述终端202接收所述角速度数据，根据所述角速度数据计算挥拍速度。
所述陀螺仪传感器2011置于所述球拍的顶端，这样可以获得最准确的挥拍角速度，并且由于球拍的顶端击球时所受到的冲击力相较底部要明显，在检测击球瞬间的挥拍速度时会更准确。
所述微控制器2012还用于根据挥拍过程中的角速度变化曲线判断出击球瞬间，将该击球瞬间数据通过所述无线通信单元2013发送给终端202。
所述测量装置201还包括电池电路和USB接口，所述电池电路将电池的电能向所述测量球拍挥拍速度装置中的各模块供电，所述USB接口通过所述电池电路向电池充电。
所述无线通信单元2013包括蓝牙单元，无线调制解调器，RFID电子标签等。
上述的测量装置201体积小巧，可以安装于球拍上，例如安装于球拍低端的手柄处，安装于球拍低端的手柄与球拍顶端之间的连接杆中，安装于球拍顶端的边框中，或者置于手表类型的装置中，佩戴于用户手腕处等。
所述终端202根据所述角速度数据和用户输入的球拍信息、手臂信息计算用户的挥拍速度。
通过上述实施例，用户可以得到准确的挥拍速度，并在终端可以对挥拍速度进行长期对比或者其他应用，通过无线通信的方式可以避免现有技术中线缆对挥拍动作的限制。
如图3所示为本发明实施例一种测量球拍挥拍速度系统的具体结构示意图。
包括测量装置301，终端302。
其中测量装置301进一步包括陀螺仪传感器3011，微控制器3012，蓝牙芯片3013，电池电路3014，电池3015和USB接口3016。
所述电池3015通过电池电路3014向测量装置301中的各个模块供电，并通过USB接口3016和电池电路3014充电。
所述陀螺仪传感器3011安装于球拍的顶端，当用户挥动球拍所述陀螺仪传感器3011可以根据球拍的运动测量出角速度数据，用户挥动球拍时的角速度是随时间变化的变量，当球拍击球的瞬间，角速度的增加会出现短暂的降低，微控制器3012获取所述陀螺仪传感器3011获得的角速度数据，将角速度数据中的错误数据过滤，例如角速度的增加过程中突然出现极高的角速度数据，则该数据被判定为错误数据过滤，并且判断在角速度数据的曲线中出现的短暂的冲击，即角速度的增加降低的瞬间，该角速度变化的瞬间被认定为击球的瞬间，并将该击球瞬间的数据通过蓝牙芯片3013传送给终端302，如果所述微控制器3012没有检测到角速度数据中的短暂冲击，则这次测量没有击中球，为无效的测量，微控制器3012过滤该角速度从零开始的一段角速度数据；该微控制器3012还将采集到的角速度数据通过蓝牙芯片3013发送给终端302，当陀螺仪传感器3011出现漂移时，所述微控制器3012将所述陀螺仪传感器3011重置。
所述终端302例如可以为智能手机、PDA等设备，通过其自身的蓝牙模块或者外接的蓝牙模块接收到角速度数据后，可以将所述角速度数据存储并利用曲线等多种统计分析方式显示在屏幕上，并且可以根据接收到的击球瞬间数据计算出击球时的挥拍速度，例如，用户在所述终端302中输入球拍的型号后，终端302利用数据库中的球拍信息找出与所述球拍型号相匹配的球拍信息，例如球拍的拍面规格，拍线张紧度，球拍重量，拍身弹性等数据，再根据用户输入的用户信息，例如手臂的长度，测量的项目等内容，再结合接收到的角速度数据，计算挥拍速度，或者击球瞬间的挥拍速度，其中计算挥拍速度可以利用角速度*（球拍的长度+手臂的长度）计算得到，还可以根据测量项目记录下某个测量项目的系列数据，例如反手击球时的挥拍速度，扣球时的挥拍速度等，球拍的拍面规格，拍线张紧度，球拍重量，拍身弹性等数据，进行横向对比以分析球拍规格参数对球手挥拍表现的影响。
当所述测量装置301安装于球拍手柄中时，所述计算挥拍速度时可以利用角速度*手臂长度；所述终端302可以为智能手机、PDA或者计算机等设备。
通过本发明实施例，可以利用小巧的测量装置测量挥拍的角速度数据，并摆脱了利用线缆传输角速度数据的问题，测量的更加准确，在终端上通过对软件的变成设计，可以更加全面的利用采集到的挥拍角速度数据，列出一段时期内的平均挥拍速度，击球时的挥拍速度等多方面的数据。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种测量球拍挥拍速度的装置，其特征在于，包括陀螺仪传感器，微控制器，无线通信单元；
所述陀螺仪传感器获取挥动球拍的角速度数据传送给微控制器，所述微控制器消除所述陀螺仪传感器的误差数据，并将挥动球拍的角速度数据通过无线通信单元传送出去。
2.根据权利要求1所述的一种测量球拍挥拍速度的装置，其特征在于，所述陀螺仪传感器置于所述球拍的顶端。
3.根据权利要求1所述的一种测量球拍挥拍速度的装置，其特征在于，所述测量球拍挥拍速度装置置于所述球拍底端的手柄处，或者安装于球拍低端的手柄与球拍顶端之间的连接杆中，或者安装于球拍顶端的边框中，或者置于用户手腕处的附加设备中。
4.根据权利要求1所述的一种测量球拍挥拍速度的装置，其特征在于，所述微控制器还用于根据挥拍角速度数据计算得到挥拍的特性数据，通过无线通信单元发送出去，其中，挥拍特性数据包括，根据挥拍角速度数据计算出的上拍时间、下拍时间得到的挥拍节奏；根据挥拍过程中角速度数据的变化曲线判断出的击球瞬间；对数据进行实时模式识别以及实时的积分计算以得到的球拍实时空间姿态。
5.根据权利要求1所述的一种测量球拍挥拍速度的装置，其特征在于，还包括电池电路和USB接口，所述电池电路将电池的电能向所述测量球拍挥拍速度装置中的各模块供电，所述USB接口通过所述电池电路向电池充电。
6.根据权利要求1所述的一种测量球拍挥拍速度的装置，其特征在于，所述无线通信单元包括蓝牙单元，无线调制解调器，RFID电子标签。
7.一种测量球拍挥拍速度的系统，其特征在于包括，
测量装置，终端；
其中测量装置进一步包括陀螺仪传感器，微控制器，无线通信单元；
所述陀螺仪传感器获取挥动球拍的角速度数据传送给微控制器，所述微控制器消除所述陀螺仪传感器的误差数据，并将挥动球拍的角速度数据通过无线通信单元传送给终端；
所述终端接收所述角速度数据，根据所述角速度数据计算挥拍速度。
8.根据权利要求7所述的一种测量球拍挥拍速度的系统，其特征在于，所述陀螺仪传感器置于所述球拍的顶端。
9.根据权利要求7所述的一种测量球拍挥拍速度的系统，其特征在于，所述测量球拍挥拍速度装置置于所述球拍底端的手柄处，或者安装于球拍低端的手柄与球拍顶端之间的连接杆中，或者安装于球拍顶端的边框中，或者置于用户手腕处的附加设备中。
10.根据权利要求7所述的一种测量球拍挥拍速度的系统，其特征在于，所述微控制器还用于根据挥拍角速度数据计算得到挥拍的特性数据，通过无线通信单元发送出去，其中，挥拍特性数据包括，根据挥拍角速度数据计算出的上拍时间、下拍时间得到的挥拍节奏；根据挥拍过程中角速度数据的变化曲线判断出的击球瞬间；对数据进行实时模式识别以及实时的积分计算以得到的球拍实时空间姿态。
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