CN103550924B - 一种足球运球绕杆射门自动测试仪及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种足球运球绕杆射门自动测试仪器及测试方法。该仪器包括起点红外发射光幕、起点红外接收光幕、终点红外发射光幕、终点红外接收光幕、测试主机；起点红外接收光幕和起点红外发射光幕连接，二者分别设置于起点线的两端；终点红外发射光幕和终点红外接收光幕连接，终点红外发射光幕和终点红外接收光幕设置于球门两侧立柱；起点红外接收光幕、终点红外接收光幕分别与测试主机连接。

Description

一种足球运球绕杆射门自动测试仪及其测试方法

技术领域

本发明涉及体育运动测试设备，特别是指一种足球运球绕杆射门自动测试仪及其测试方法。

背景技术

在足球基本功训练和考核中，需对足球运球的控球能力，带球绕过障碍的灵活性及射门的准确性进行测试，是体育高考足球专业基本技能测试项目之一。测试时，受试者从距离罚球区线中点20米远的起点位置出发，球过起点线开表计时，运球绕过8根标杆，用脚背部位射门，当球的整体从球门两立柱中间及横木下越过球门线外沿的垂直面则停表。目前，该项测试常采用人工秒表计时方式，裁判员的反应速度、精神状态对计时精度影响很大，劳动强度大、人为因素较多，容易产生不公正现象等弊端，影响了考核的准确性、公正性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种足球运球绕杆射门自动测试仪及其测试方法。

基于上述目的，本发明提供的足球运球绕杆射门自动测试仪器，其特征在于，包括起点红外发射光幕、起点红外接收光幕、终点红外发射光幕、终点红外接收光幕、测试主机；起点红外接收光幕和起点红外发射光幕连接，二者分别设置于起点线的两端；终点红外发射光幕和终点红外接收光幕连接，终点红外发射光幕和终点红外接收光幕设置于球门两侧立柱；起点红外接收光幕、终点红外接收光幕分别与测试主机连接；被测者运球使得足球切断起点红外发射光幕和起点红外接收光幕之间的红外线，起点红外接收光幕将启动计时信号发送到测试主机，测试主机开始计时；被测者射门使得足球切断终点红外发射光幕和终点红外接收光幕之间的红外线，终点红外接收光幕将停止计时信号发送到测试主机，测试主机停止计时，所计时间即为测试成绩。

可选的，起点红外接收光幕、终点红外接收光幕和测试主机均包括无线通信模块，以无线通信的方式与测试主机进行信息传输。

可选的，所述无线通信模块为nRF905无线芯片。

可选的，还包括管理计算机、指纹仪；指纹仪与管理计算机连接，采集被测者的指纹信息并将指纹信息发送到管理计算机；管理计算机通过RS-232接口与测试主机连接，根据指纹仪采集的指纹信息调出被测者信息，并将被测者信息发送到测试主机。

可选的，还包括显示屏，通过RS-485接口与测试主机连接；显示屏将测试主机上的信息进行显示。

可选的，终点红外发射光幕上设有i个红外发射点，将红外发射点分为k组，i为大于10的整数，k为不小于2的整数，且i除以k为整数n；k组红外发射点同步执行n次连续的扫描同步信号及红外光束的发射。

可选的，所述起点红外发射光幕包括红外发射点、发射控制器；发射控制器与红外发射点连接，红外发射点在发射控制器的控制下进行红外发射。

可选的，终点红外发射光幕包括红外发射点、发射控制器；发射控制器与红外发射点连接，红外发射点在发射控制器的控制下进行红外发射。

可选的，所述起点红外接收光幕还包括电源电压检测模块、接收控制器、无线通信模块、蜂鸣器；所述接收控制器包括单片机；电源电压检测模块、无线通信模块、蜂鸣器分别与接收控制器连接；起点红外接收光幕检测到红外光束切断后，将启动计时信号发送到接收控制器，所述接收控制器将启动计时信号通过无线通信模块发送到测试主机。

可选的，所述终点红外接收光幕还包括电源电压检测模块、接收控制器、无线通信模块、蜂鸣器；所述接收控制器包括单片机；电源电压检测模块、无线通信模块、蜂鸣器分别与接收控制器连接；终点红外接收光幕的红外接收点将红外光束切断信号传送到接收控制器，所述接收控制器将计时停止信号通过无线通信模块发送到测试主机。

可选的，所述测试主机包括无线通信模块、主机电源、输入模块、显示模块、主机控制器；所述主机控制器包括单片机；测试主机通过所述无线通信模块与起点红外接收光幕和终点红外接收光幕进行信息传输；主机电源为测试主机提供电能；输入模块包括键盘，与主机控制器连接；显示模块与主机控制器连接，将测试信息进行显示。

进一步，本发明提供一种足球运球绕杆射门自动测试方法，采用上述任意一种足球运球绕杆射门自动测试仪器进行测试，测试过程包括如下步骤：

测试主机的主机控制器收到开始测试指令；测试主机通过其无线通信模块将开始信号发送至起点红外接收光幕的无线通信模块及终点红外接收光幕的无线通信模块；足球经过布置于测试起点线处的起点红外光幕时，切断红外光束，起点红外接收光幕检测到后通过无线通信模块向测试主机发送启动计时信号；测试主机经无线通信模块接收到发自起点光幕的启动计时信号，启动计时器；射门时，足球经过布置于球门处的终点红外光幕时，切断红外光束，终点红外接收光幕检测到红外光束被切断，然后通过无线通信模块向测试主机发送停止计时信号；测试主机经无线通信模块接收到发自终点光幕的停止计时信号，停止计时，所计时间即为测试成绩。

从上面所述可以看出，本发明提供的足球运球绕杆射门自动测试仪，采用红外发射光幕和红外接收光幕实现了足球运球绕杆射门的自动测试。本发明实施例在终点红外发射光幕上设置的红外发射点数目合理，有效提高了测试精度，避免射门时出现的检测误判和漏判，提高了检测的有效性、准确性和公正性。同时，本发明实施例采用特定的接口和连接线，保证了数据传输的有效性。本发明实施例采用连续依次扫描的方法进行同步扫描，将终点红外发射光幕的红外发射点分组，使得采用红外线对足球射门进行检测的技术方案得以更好的实现。

附图说明

图1为本发明实施例的布局示意图；

图2为本发明实施例的足球运球绕杆射门自动测试仪的结构示意图；

图3为本发明实施例的红外发射光幕结构示意图；

图4为本发明实施例的红外接收光幕结构示意图；

图5为本发明实施例测试主机结构示意图；

图6为本发明实施例的足球运球绕杆射门自动测试仪在一轮测试中检测足球经过起点时执行的步骤流程图；

图7为本发明实施例的足球运球绕杆射门自动测试仪在一轮测试中检测射门时执行的步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

依照足球运球绕杆射门规则，在罚球区线中点处，沿着罚球区线垂直的方向，设置一条20m的运球线，运球线距罚球区线远端为起点；距罚球区线2m处起，沿着运球线设置8根标杆，相邻标杆间的距离为2m，起点与其最近的标杆之间距离为4m；在起点处设置有垂直于运球线的起点线，长度约为4m。测试时，被测者从起点处开始运球，球体触碰起点线时开始计时；被测者和球绕过8根标杆后，被测者进行射门。

本发明实施例的布局示意图参照图1，在起点线1的两端分别设置一个起点红外发射光幕2和一个起点红外接收光幕3，在足球球门4的两个立柱的内侧，各设置一个终点红外发射光幕5和一个终点红外接收光幕6，当足球从起点红外发射光幕2和起点红外接收光幕3中间经过时，切断二者间的红外光束，启动足球运球绕杆射门自动测试仪的计时器，开始计时。足球从终点红外发射光幕5和终点红外接收光幕6中间经过时，切断二者间的红外光束，计时结束。起点红外发射光幕2处设有至少一个红外发射点，相应在起点红外接收光幕3上设有至少一个红外接收点；进一步，优选的，起点红外对射光幕2处设置有至少三个红外发射点，相应在起点红外接收光幕3上设有至少三个红外接收点。

在本实施例中，为保证足球从球门的任何一个位置射入都能被终点红外接收光幕6检测到，终点红外发射光幕5处的相邻红外发射点之间距离约为12cm，共设有20个红外发射点，相应地在终点红外接收光幕6上设有20个红外接收点。由于红外光束从终点红外发射光幕发射到终点红外接收光幕上时会出现一定的扩散，因此红外发射点采用连续依次扫描的方式进行红外发射。由于每个红外发射点的红外光束扫描时间至少为1ms，20个红外发射点连续依次扫描完成需要20ms，当球速过快时可能会出现漏检现象，在本实施例中，将20个红外发射点分为两组，编号依次为1—20，分为1—10和11—20两组，这两组红外发射点同步执行10次连续红外发射，每次红外发射都有两组红外发射点中编号不同的发射点执行。例如，编号1、11的红外发射点执行第1次红外发射，编号2、12的红外发射点执行第2次红外发射，……，编号10、20的红外发射点执行第10次红外发射，这样，所有红外发射点完成一轮扫描的时间可缩短至约10ms。

图2为本发明实施例的足球运球绕杆射门自动测试仪的结构示意图。包括起点检测、测试主站和终点检测三大部分，这三部分通过无线通信的方式进行信号传输。起点检测部分除了包括图1中所示的起点红外发射光幕2和起点红外接收光幕3之外，还包括电源7，与起点红外发射光幕2和起点红外接收光幕3连接，在起点红外接收光幕3中设置有无线通信模块。同样，终点检测部分还包括电源8，与终点红外发射光幕5和终点红外接收光幕6连接，终点红外接收光幕6中设置有无线通信模块。

测试主站部分包括测试主机9、管理计算机10、指纹仪11、扬声器12和显示屏13。测试主机9通过其无线通信模块与起点红外接收光幕3和终点红外接收光幕6进行无线连接，测试主机9还与扬声器12和显示屏13连接，指纹仪11与管理计算机10连接，管理计算机10与测试主机9连接。指纹仪11采集被测者的指纹信息并将该指纹信息传输到管理计算机10，管理计算机10根据指纹信息调用被测者信息，并将被测者信息发送到测试主机9，测试主机9在测试结束后将测试成绩发送到管理计算机10。扬声器12与测试主机9的音效发生器连接。显示屏13接收测试主机9发送的被测者信息并将该信息进行显示。

图3为本发明实施例的红外发射光幕结构示意图，包括电源、红外发射点、发射控制器，该发射控制器可以是单片机。电源与控制器连接；控制器控制红外发射点发射红外信号。

上述起点红外发射光幕和终点红外发射光幕均可采用图3所示的结构。

图4为本发明实施例的红外接收光幕结构示意图，包括红外接收模块、电源电压检测模块、接收控制器、无线通信模块、蜂鸣器，所述接收控制器可以是单片机。红外接收模块、电源电压检测模块、无线通信模块、蜂鸣器分别与接收控制器连接，红外接收模块包括与红外发射光幕上发射点对应的红外接收点，用于接收相应的红外发射点所发射的红外信号，无线通信模块将红外信号被切断的信息发送到图2所示的测试主站部分，蜂鸣器在红外信号被切断时发出声音进行提示，电源电压检测模块用来检测电源电压是否正常。上述起点红外接收光幕和终点红外接收光幕均可采用图4所示的结构。

图5为本发明实施例的测试主机结构示意图，包括无线通信模块、主机电源、输入模块、显示模块、音效模块、主机控制器，该主机控制器可采用单片机，无线通信模块、主机电源、输入模块、接口模块、显示模块、音效模块分别于主机控制器连接。测试主机中的无线通信模块与起点红外接收光幕的无线通信模块以及终点红外接收光幕的无线通信模块进行无线通信，主机电源为整个测试主机提供电能，输入模块可以包括键盘等输入机构，操作人员可通过输入模块向主机控制器输入信息；显示模块包括液晶显示器，在被测者进行测试的时候将被测者信息以及测试计时等相关信息进行显示，音效模块在测试过程中发出开始测试、启动计时、测试结束、犯规等各种提示音效。当测试主机与其它设备，如显示屏、管理计算机等，进行有线连接时，测试主机还包括接口模块，测试主机通过接口模块与其它设备进行有线连接。

在一些实施例中，无线通信模块采用nRF905无线芯片。

在本实施例中，接口模块包括RS-485接口和RS-232接口；主机控制器通过RS-485接口与显示模块连接，通过RS-232接口与管理计算机连接。

进一步，本发明提供一种足球运球绕杆射门自动测试方法。图6为本发明实施例的足球运球绕杆射门自动测试仪在一轮测试中足球经过起点时执行的步骤流程图，包括：

步骤61：测试主机的主机控制器收到开始测试指令。所述开始测试指令可以是操作人员通过输入模块输入到主机控制器的指令。

步骤62：测试主机通过其无线通信模块将开始信号发送至起点红外接收光幕的无线通信模块及终点红外接收光幕的无线通信模块，做好开始测试的准备。

步骤63：测试主机通过音效发生器驱动扬声器发出开始测试提示音，告知受试者系统准备就绪，可以开始测试。

步骤64：起点红外发射光幕向起点红外接收光幕发送扫描起始信号和扫描同步信号，同时驱动红外发射点向起点红外接收光幕发射红外光束。

步骤65：起点红外接收光幕通过其无线通信模块收到主机发送的开始信号后，起点红外接收光幕进入检测状态。

步骤66：起点红外接收光幕的控制器接收起点红外发射光幕发来的扫描起始信号和扫描同步信号，在扫描起始信号和扫描同步信号的驱动下依次检测红外接收模块接收到的红外光束状态，判断红外光束的通、断情况。

在本实施例中，起点红外发射光幕发射扫描起始信号后，开始连续发射扫描同步信号，该扫描同步信号的发射与红外光束的发射同步；各个红外发射点连续依次发射红外光束进行扫描。当所有红外发射点都完成一次扫描之后，起点红外发射光幕再次发送扫描起始信号，并再次随着红外发射点发射的红外光束而发出扫描同步信号，如此不断循环。

步骤67：起点红外接收光幕的红外接收模块判断红外光束被切断时，产生启动计时信号。本步骤中，若没有检测到红外光束被切断，则重复执行步骤66。被测者运球使足球从起点红外接收光幕和起点红外发射光幕之间经过，切断二者间红外光束时就能立即检测到。

步骤68：起点红外接收光幕将启动计时信号通过其无线通信模块发送到测试主机的无线通信模块。

步骤69：主机控制器通过测试主机的无线通信模块收到启动计时信号后，开始计时。

当被测者运送足球绕过8跟标杆之后，进行射门，主机控制器在收到测试开始指令之后，也将测试开始信号发送至终点红外接收光幕的无线通信模块，使得终点红外接收光幕的控制器在终点红外发射光幕发出的红外起始信号及同步信号的驱动下，对各个红外发射点按照前面所述的编号和顺序发射的红外光束进行检测，当足球射入球门时会遮断红外光束，检测到红外光束被切断信号后，经无线通信模块向测试主机发送停止计时信号，测试主机经无线通信模块接收到此信号后立即停止计时，完成测试计时。本发明实施例的足球运球绕杆射门自动测试仪执行如图7所示的步骤，包括：

步骤71：终点红外发射光幕不断地向终点红外接收光幕发送扫描起始信号及扫描同步信号，同时驱动红外发射点依次发射红外光束。

步骤72：终点红外接收光幕经无线通信模块接收到测试主机发送的测试开始信号后进入检测状态。

步骤73：终点红外接收光幕的控制器接收终点红外发射光幕发出的红外扫描起始信号及扫描同步信号。

在本实施例中，终点红外发射光幕发射扫描起始信号后，开始连续发射扫描同步信号，该扫描同步信号的发射与红外光束的发射同步；终点红外发射光幕的各个红外发射点按照分组，连续依次发射红外光束进行扫描。当所有红外发射点都完成一次扫描之后，终点红外发射光幕再次发送扫描起始信号，并再次随着红外发射点发射的红外光束而发出扫描同步信号，如此不断循环。

步骤74：终点红外接收光幕的控制器在终点红外发射光幕发出的红外起始信号及同步信号的驱动下判断红外接收模块接收到的红外光束有、无信号，即判断红外接收模块接收到的红外光束是否被切断，若是，则进入步骤75，若否，则返回步骤73。被测者射门时使足球从终点红外接收光幕和终点红外发射光幕之间经过，切断二者间的红外光束，当检测到红外光束被切断时，产生停止计时信号。

步骤75：终点红外接收光幕的接收控制器通过其无线通信模块将停止计时信号发送到测试主机的无线通信模块。

步骤76：主机控制器通过测试主机的无线通信模块收到停止计时信号后，停止计时，完成一次测试。

终点红外发射光幕上各个红外发射点采用前面所述的连续依次扫描方式工作，各个红外发射点分时发射红外光束，每个红外发射点的发射时间为1mS，在发射红外光束的同时向红外接收光幕发送一个同步脉冲信号，使红外接收端在同一时刻对对应的红外接收点进行检测，若干个红外发射点依次发射完一轮后向红外接收模块发送一个扫描起始信号。例如，在优选实施例中，终点红外发射光幕上设有20个红外发射点，对应地在终点红外接收光幕的红外接收模块上，设有20个红外接收点；将这20个红外发射点分为两组，编号依次为1—20；将20个红外接收点分为两组，编号依次为1—20；上述红外发射点和红外接收点按照编号分别分为1—10和11—20两组，这两组红外发射点同步执行10次连续红外发射，同时发送10次扫描同步脉冲信号。具体的，编号1、11的红外发射点第1次发射红外光束及扫描同步脉冲信号，编号2、12的红外发射点执行第2次红外发射及扫描同步脉冲信号，……，编号10、20的红外发射点执行第10次红外发射及扫描同步脉冲信号，10次发射后发送一个扫描起始信号。终点红外接收光幕接收到发自终点红外发射光幕的扫描同步脉冲信号及扫描起始信号后就能对对应的红外发射点发射的红外光束进行同步检测。在红外扫描过程中，只要有一个红外接收点未收到红外光束，就可准确判断出有球经过检测区。

在其它实施例中，终点红外发射光幕上设有i个红外发射点，将红外发射点分为k组，i为大于10的整数，k为不小于2的整数，且i除以k为整数n；k组红外发射点同步执行n次扫描同步信号的发射，这k组红外发射点的编号依次为1—n，n+1—2n，2n+1—3n……，（k-1）n+1—kn。编号为1、n+1、2n+1……（k-1）n+1的发射点执行第1次扫描同步信号的发射，编号为2、n+2……（k-1）n+2的发射点执行第2次扫描同步信号的发射，……，编号为n、2n……kn的发射点执行第n次扫描同步信号的发射。

从上面所述可以看出，本发明提供的足球运球绕杆射门自动测试仪，采用红外发射光幕和红外接收光幕实现了足球运球绕杆射门的自动测试。本发明实施例在终点红外发射光幕上设置的红外发射点数目合理，采用分组扫描方式缩短了扫描时间，有效提高了测试精度，避免射门时球速太快而出现的检测误判和漏判，提高了检测的有效性、准确性和公正性。同时，本发明实施例采用特定的接口和连接线，保证了数据传输的有效性。本发明实施例采用连续依次扫描的方法进行扫描同步信号发射，将终点红外发射光幕的红外发射点分组，使得采用红外线对足球射门进行检测的技术方案得以更好的实现。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，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 (9)

1. 一种足球运球绕杆射门自动测试仪器，其特征在于，包括起点红外发射光幕、起点红外接收光幕、终点红外发射光幕、终点红外接收光幕、测试主机；起点红外接收光幕和起点红外发射光幕连接，二者分别设置于起点线的两端；终点红外发射光幕和终点红外接收光幕连接，终点红外发射光幕的红外发射点和终点红外接收光幕的红外接收点设置于球门立柱中；起点红外接收光幕、终点红外接收光幕分别与测试主机连接；被测者运球使得足球切断起点红外发射光幕和起点红外接收光幕之间的红外线，起点红外接收光幕将启动计时信号发送到测试主机，测试主机开始计时；被测者射门使得足球切断终点红外发射光幕和终点红外接收光幕之间的红外线，终点红外接收光幕将停止计时信号发送到测试主机，测试主机停止计时；

终点红外发射光幕上设有i个红外发射点，将红外发射点分为k组，i为大于10的整数，k为不小于2的整数，且i除以k为整数n；k组红外发射点同步执行n 次连续的发射红外光束及输出扫描同步信号。

2. 根据权利要求1所述的足球运球绕杆射门自动测试仪器，其特征在    于，起点红外接收光幕、终点红外接收光幕和测试主机均包括无线通信模  块，以无线通信的方式与测试主机进行信息传输。

3. 根据权利要求2所述的足球运球绕杆射门自动测试仪器，其特征在    于，所述无线通信模块为nRF905无线芯片。

4. 根据权利要求1所述的足球运球绕杆射门自动测试仪器，其特征在    于，还包括管理计算机、指纹仪；指纹仪与管理计算机连接，采集被测者的指纹信息并将指纹信息发送到管理计算机；管理计算机通过RS-232 接口与测试主机连接，根据指纹仪采集的指纹信息调出被测者信息，并将被测者信息发送到测试主机。

5. 根据权利要求1所述的足球运球绕杆射门自动测试仪器，其特征在    于，还包括显示屏，通过RS-485 接口与测试主机连接；显示屏将测试主机上的信息进行显示。

6. 根据权利要求1所述的足球运球绕杆射门自动测试仪器，其特征在    于，所述起点红外发射光幕包括红外发射点、发射控制器；发射控制器与红外发射点连接，红外发射点在发射控制器的控制下进行红外发射；和/或，终点红外发射光幕包括红外发射点、发射控制器；发射控制器与红外发射点连接，红外发射点在发射控制器的控制下进行红外发射。

7. 根据权利要求1所述的足球运球绕杆射门自动测试仪器，其特征在于，所述起点红外接收光幕还包括电源电压检测模块、接收控制器、无线通   信模块、蜂鸣器；所述接收控制器包括单片机；电源电压检测模块、无线通   信模块、蜂鸣器分别与接收控制器连接；起点红外接收光幕在红外接收点收   到的红外光束切断后，将启动计时信号发送到接收控制器，所述接收控制器   将启动计时信号通过无线通信模块发送到测试主机；和/或，所述终点红外接收光幕还包括电源电压检测模块、接收控制器、无线通信模块、蜂鸣器；所述接收控制器包括单片机；电源电压检测模块、无线通信模块、蜂鸣器分别与接收控制器连接；终点红外接收光幕的红外接收点将计时停止信号发送到接收控制器，所述接收控制器将计时停止信号通过无线通信模块发送到测试主机。

8. 根据权利要求1所述的足球运球绕杆射门自动测试仪器，其特征在   于，所述测试主机包括无线通信模块、主机电源、输入模块、显示模块、主   机控制器；所述主机控制器包括单片机；测试主机通过所述无线通信模块与   起点红外接收光幕和终点红外接收光幕进行信息传输；主机电源为测试主机   提供电能；输入模块包括键盘，与主机控制器连接；显示模块与主机控制器  连接，将测试信息进行显示。

9. 一种足球运球绕杆射门自动测试方法，其特征在于，采用权利要求   1-8 中任意一项所述的仪器进行测试，测试过程包括如下步骤：

测试主机的主机控制器收到开始测试指令；

测试主机通过其无线通信模块将开始信号发送至起点红外接收光幕的无线通信模块及终点红外接收光幕的无线通信模块；

足球经过布置于测试起点线处的起点红外发射光幕和起点红外接收光幕时，切断红外光束，起点红外接收光幕检测到后通过无线通信模块向测试主机发送启动计时信号；

测试主机经无线通信模块接收到发自起点红外接收光幕的启动计时信号，启动计时器；

射门时，足球经过布置于球门处的终点红外发射光幕和终点红外接收光幕时，切断红外光束，终点红外接收光幕检测到红外光束被切断，然后通过无线通信模块向测试主机发送停止计时信号；

测试主机经无线通信模块接收到发自终点红外接收光幕的停止计时信号，停止计时，所计时间即为测试成绩。