CN103877718A - 在体育竞赛中测量时间的方法以及收发应答器模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种经由在测量系统中针对竞赛者个人并且贯穿体育竞赛都伴随竞赛者的收发应答器模块来测量竞赛者在该竞赛中的至少一个时间或流逝的时段的方法以及实现该方法的收发应答器模块。在竞赛开始时或者在竞赛的中间位置中或者在竞赛的终点线（6）处激活被个人化的收发应答器模块。由被集成在收发应答器模块中的运动传感器（11）执行对运动中的至少一个改变或振动水平的检测。收发应答器模块把与由运动传感器在竞赛路线上或者在中间位置中或者在竞赛终点线处执行的检测有关的数据传送至测量系统的解码器单元（4），以检验与由竞赛者的运动传感器进行的检测有关的时间或流逝的时段。

Description

在体育竞赛中测量时间的方法以及收发应答器模块

技术领域

本发明涉及借助于在测量系统中针对竞赛者个人并且贯穿体育竞赛都伴随竞赛者的收发应答器模块来测量竞赛者在该竞赛中的至少一个时间或流逝的时段的方法。

本发明还涉及用于实现测量在体育竞赛中的至少一个时间或流逝的时段的方法的收发应答器模块。

背景技术

在体育竞赛中，经常需要使用若干个装置来检测和存储所测量的比赛时间，以便确保测量系统的可用性。这些装置还必须确保良好的测量精度和测量安全以能够形成自动化的测量系统。在这种类型的测量系统中使用的装置例如是接触条、照相机、光电池和收发应答器。

还应当注意，如果选手之间的时间差小于所使用的收发应答器的精度，则还必须使用手动的检验操作。常规的测量系统因此不能被整个地自动化，这是一个缺点。

布置在终点线上的电接触经常被用于在自行车场地比赛中测量时间。这种电接触被跨过终点线的自行车闭合，这使得每个车手的中间时间或终点时间能够被确定。因为每当终点线被跨过时不传送与每个车手有关的信息，所以还必须提供手动的检验操作。此外，这种类型的电接触可能产生在每个车手跨过终点线的时候易于被该车手强烈感受到的静电放电。这因此是这种类型的非自动化测量系统的缺点。

发明内容

因此本发明的目的是通过提出经由在自动化的测量系统中伴随竞赛者的被个人化的收发应答器模块测量该竞赛者在体育竞赛中的至少一个时间或流逝的时段的方法来克服前述现有技术的缺点，以便递送精确的时间或所测量的流逝的时段数据。

本发明因此涉及经由收发应答器模块测量竞赛者在体育竞赛中的至少一个时间或流逝的时段的方法，其包括在独立权利要求1中定义的特征。

在从属权利要求2到11中定义测量至少一个时间或流逝的时段的方法的特定步骤。

测量竞赛者在体育竞赛中的时间或流逝的时段的方法的一个益处在于如下事实：使用针对每个竞赛者个人的一个或多个收发应答器模块来保存所测量的时间仅涉及在测量系统中的轻微的附加复杂度。能够由测量系统以自动化的方式精确地检测竞赛者跨过竞赛的中间位置或终点线的时间。每个收发应答器模块能够以非常轻微的附加复杂度在确定的通信信道上进行通信。

有利地，收发应答器模块能够被由测量系统的传送单元的天线传送的至少一个低频信号激活。能够从体育竞赛的开始起或者在中间位置（每个中间位置包括低频信号传送单元），还或者在所述体育竞赛的终点处激活该模块。可以是加速度计的运动传感器还可以在接收到该低频信号时在收发应答器模块中被激活。收发应答器模块能够把与由运动传感器进行的检测关联的任意的数据经由高频数据信号传送至自动化的测量系统的解码器单元。根据由运动传感器检测的运动中的改变或者振动，自动化的测量系统能够确定在竞赛路线上的至少一个比赛时间或流逝的时段。

有利地，具有测量系统运动传感器的收发应答器模块能够被用于任意类型的体育竞赛。这可以是自行车场地比赛，在自行车场地比赛中，由自行车的前叉上的运动传感器在跨过终点线上的确定厚度的条时检测运动中的改变或冲击。

可以是长距离的游泳竞赛，其中运动传感器检测游泳者带有收发应答器模块的手抵靠竞赛终点处的墙壁的冲击。

可以是滑雪比赛，其中运动传感器检测当滑雪者通过每个回转或下坡杆时由该滑雪者作出的每个转动。在那种情况下，在比赛开始时激活收发应答器模块，收发应答器模块被与集成的时间基同步并且通过杆时的每个时间被存储。当跨过终点线时所有被存储的数据被传送至解码器站。

还可以是山地自行车或自行车越野（BMX）比赛或者甚至是田径比赛。在那种情况下，运动传感器被用于确定自行车的离地时间，即在比赛期间当自行车不与地面或赛道接触时的所有时间。在田径的情况下，能够例如通过考虑所测量的、在由运动传感器检测的测量信号水平中的每个改变之间的时间来确定奔跑者迈步的数量。

本发明因此还涉及一种用于实现测量在体育竞赛中的时间或流逝的时段的方法的收发应答器模块，其包括在独立权利要求12中列出的特征。

在从属权利要求13至20中定义了收发应答器模块的特定实施例。

有利地，收发应答器模块包括被连接至收发应答器模块的微控制器的运动传感器。收发应答器模块可以是有源类型，但在接收到来自测量系统的至少一个传送单元的低频信号时被唤醒。

有利地，运动传感器可以是三轴加速度计或者包括三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁传感器的单元。对运动改变或振动的每个检测被通信至微控制器以由微控制器处理并被存储。

附图说明

在下面对通过附图图解的至少一个非限制性实施例的描述中，经由在自动化的测量系统中的收发应答器模块测量体育竞赛中的至少一个时间或流逝的时段的方法以及用于实现该方法的收发应答器模块的目的、益处和特征将呈现得更清楚。在附图中：

图1是包括用于实现根据本发明的测量至少一个体育竞赛时间的方法的若干个收发应答器模块的自动化的测量系统的示意性视图，以及

图2示出根据本发明的用于实现测量至少一个时间的方法的收发应答器模块的实施例。

具体实施方式

在下面的描述中，将仅以简化的方式描述用于实现时间或流逝的时段测量方法的收发应答器模块或测量系统的所有那些对于在这一技术领域中的技术人员而言熟知的元件。

图1是可以被用在任意类型的体育竞赛中的自动化的测量系统1的示意性视图。然而，图1示出可以例如被用于测量在自行车场地比赛中的通过时间或终点时间的这种类型的自动化测量系统。

时间测量系统1主要由被定义为TAG1、TAG2和TAG3的一个或多个收发应答器模块10形成。每个收发应答器模块10针对每个竞赛者个人并且如在以下解释的那样，还包括用于检测任意的运动改变或振动的运动传感器。通常地，针对任意的运动改变或者针对超出定义的检测阈值的振动水平递送运动传感器检测。对于自行车场地比赛，收发应答器模块10可以被安装在自行车的前叉上。

被个人化的收发应答器模块10优选地为有源收发应答器模块，即被提供有用于其构成部件的供电的电池。然而，为了降低电功率消耗，收发应答器模块一般地处于休眠模式。在图1中示出的实施例中，每个收发应答器模块10能够主要在其能够检测到由测量系统1的传送单元2的传送天线3传送的低频信号LF时被激活。由所述传送单元2传送的低频信号可以例如处于大约125kHz的频率。该传送单元可以常规地由测量系统1的数据处理站7控制。该传送单元能够贯穿整个竞赛经由传送天线3传送低频信号LF。

传送天线3可以被布置在赛道的地面内或地面上。传送天线3优选地被置于终点线6的中心上并且可以在整个赛道宽度上延伸。传送天线3的宽度可以在10cm和2m之间，通常的宽度为大约60cm。一般地，每个收发应答器模块能够被由在离终点线大约2m距离处的传送天线传送的低频信号激活。收发应答器模块10到终点线6越近，由收发应答器模块拾取的低频信号LF的水平增加得越多。由收发应答器模块拾取的低频信号LF的水平按照关于天线中心的位置和距离的函数改变。信号分析算法使得能够关于终点线6确定收发应答器模块的位置。

如在图1中所示那样，第一收发应答器模块TGA1被定位在终点线6上。它被来自传送天线3的低频信号LF激活。第二收发应答器模块TAG2被定位成靠近传送天线3。它还能够已经被来自传送天线3的低频信号LF激活，但是所述接收的低频信号LF处于低的水平。第三收发应答器模块TAG3远离传送天线3。在这些条件下，第三收发应答器模块不被来自传送天线的低频信号LF激活并且保持在休眠模式。

假如收发应答器模块被布置在自行车的前叉上，则该模块的高度关于赛道改变很小。这使得能够通过计算由收发应答器模块接收的最大场值（field value）来在解码器单元4中测量竞赛者通过或终了的时间。为了实现这个目标，收发应答器模块经由被接收信号强度指示器电路测量所接收的低频信号的各种水平。收发应答器模块在数据信号中将各种被测量的场水平（field level）传送至解码器单元4，解码器单元4因此确定车手在他的自行车上通过或终了的时间。然而，简单地通过确定由收发应答器模块检测的最大场值来测量竞赛者通过或终了的时间不是足够精确。

对于这种类型的自行车场地竞赛，终点线由能够在被车轮跨过时生成冲击的确定厚度的条6形成。所述条的这一厚度可以是大约1到3mm。每次线被跨过时，这引起测量信号以来自运动传感器的脉冲的形式被递送。这个由所述运动传感器生成的脉冲能够被用于在每次跨过线时触发时间，并且还在解码器单元4中精确地确定竞赛者的终点时间。

由运动传感器递送的脉冲形式的测量信号可以被收发应答器模块10控制和传送。数据信号被收发应答器模块传送以被测量系统1的解码器单元4的接收器天线5拾取。该数据信号可以具有例如在800MHz和900MHz之间的频率。由于被收发器模块传送的数据是在车跨过所述终点线的时刻通过运动传感器进行的运动改变检测触发的，因此该数据是精确的。

在具有三个测量轴的加速度计形式的运动传感器的情况下，由收发应答器模块10传送的数据信号包含在三个测量轴上的测量。一般地每隔3ms进行测量并且包含所有这些测量的数据信号被有源收发应答器模块10每隔12ms传送至解码器单元4。然而，取决于在收发应答器模块中使用的电子部件，可以设想其它的时间值。

解码器单元4还可以被连接至测量系统1的数据处理单元7。该站7可以被用于处理来自解码器单元4的数据并且按照竞赛者的等级显示竞赛者的各种时间。解码器单元4还可以被用于对每个收发应答器模块10编程以针对相应的竞赛者来个人化所述模块。此外，若是收发应答器模块不得不在竞赛开始时被激活，则解码器单元4能够在竞赛者开始的时刻同步收发应答器模块的时间基。在这些条件下，因为能够在收发应答器模块内部直接执行时间测量，所以不再需要使用用于低频信号LF的传送单元2。收发应答器模块在当运动传感器检测到自行车的前轮跨过终点线时的时刻将竞赛者的终点时间数据信号传送至解码器单元4。

收发应答器模块10还可以基于所接收的场水平测量执行时间测量或提供位置数据。通过作为被接收信号强度指示器电路的RSSI电路在收发应答器模块中执行该熟知的对所接收场的测量。收发应答器到传送天线的中心越近，所接收的场将越强。理论上，该传送天线被置于在终点线处的地面中心。当收发应答器模块接近该天线时，收发应答器模块被加电，并且可以从那个时刻起执行若干个被接收场强度测量。如果收发应答器模块的高度在竞赛者的运动期间恒定，则被定义的所接收场水平的曲线具有最大水平在所述传送天线的中心处的高斯形状。

在图2中示出了能够被用于任意类型的体育竞赛—特别是自行车场地比赛—的收发应答器模块10的一个实施例。该收发应答器模块主要包括能够递送针对在所述模块中的至少一个被检测到的运动改变或被检测到的所述模块的振动水平的至少一个测量信号的运动传感器11。与由运动传感器进行的一个或多个检测有关的数据信号可以被传送至测量系统1的用于确定竞赛者在体育竞赛期间的时间或流逝的时段的解码器单元4。

收发应答器模块的运动传感器11可以是具有三个测量轴的加速度计或包括三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁传感器的单元。运动传感器11被连接至收发应答器模块的用于控制测量信号或存储各种运动传感器测量信号的微控制器12。

收发应答器模块可以包括用于经由三轴天线13接收低频信号的低频信号接收器14。收发应答器模块可以是具有用于收发应答器模块的电子部件的供电的电池的有源类型。为了降低收发应答器模块的电功率消耗，可以提供功率处理单元18。电池可以形成该处理单元的一部分或被连接至该处理单元。功率处理单元能够管理向模块的电子部件的电功率供给。通常地，一旦低频信号被收发应答器模块接收，功率处理单元18就能够操作电功率供给。

收发应答器模块还包括用于通过环形天线15传送在800MHz和900MHz之间的载波频率处的一个或多个数据信号的高频收发器16。该一个或多个数据信号在微控制器12的命令下被传送至测量系统1的解码器单元4。优选地，在收发应答器模块不得不在竞赛开始时被激活的情况下，收发应答器模块还可以包括与微控制器12结合的时间基。能够通过在环形天线15中接收到来自解码器单元的同步或控制信号来在体育竞赛的开始时间同步该时间基。

收发应答器模块的低频信号接收器14被连接至微控制器并且被连接至功率处理单元18。接收器输出还被连接至放大器17，该放大器把被放大的接收信号递送至微控制器12以用于测量由收发应答器模块检测的场水平。这也增加了测量动态。因此，能够拾取微小的低频信号或非常强的低频信号。

还应当注意，被连接至微控制器12的运动传感器11可以被用于确定速度或加速度。竞赛者的速度或加速度测量在田径中—特别是对于短跑—可能是有用的。

本发明的时间或流逝的时段测量方法可以被应用于滑雪竞赛，例如诸如超级G（Super G）、大回转（Giant slalom）或特殊回转（Special slalom）的滑雪比赛。在这种情况中，利用收发应答器模块，可以检测每当滑雪者跨过杆时由该滑雪者作出的转动。为了实现这个目标，收发应答器模块可以在竞赛者开始的时刻被激活并与集成在收发应答器中的时间基同步。因此，收发应答器模块能够经由诸如加速度计的运动传感器提供的检测存储由滑雪者执行的每个转动的瞬时。一旦终点线被跨过，在比赛时间期间由收发应答器模块存储的所有数据能够被传送至测量系统的解码器单元以处理每个竞赛者所有的被个人化的数据。

本发明的时间或流逝的时段测量方法还可以被应用于诸如山地自行车、BMX、滑雪术、单板滑雪或田径的体育竞赛。该方法能够例如确定自行车的离地时间，即在比赛期间自行车不与地面或赛道接触的所有时间段。对于田径比赛，能够例如通过考虑所测量的、在由运动传感器检测的测量信号水平中的每个改变之间的时间来确定奔跑者迈步的数量。

本发明的时间或流逝的时段测量方法还可以被应用于诸如长距离游泳的体育竞赛。在这种情况下，测量系统类似于参照图1所描述的。每个游泳者在至少一个手腕上带有被提供有收发应答器模块的表带。在游泳者的手触摸到带有测量系统传送单元的传送天线的终点接触板的时刻，由运动传感器生成的脉冲被收发应答器模块直接传送至解码器单元。该脉冲把针对游泳者个人的精确数据递送至解码器单元以便以自动化的方式建立每个游泳者的时间并且该脉冲立即定义游泳者的等级。可以在有源收发应答器模块处在离游泳比赛终点处的接触板大约30cm的距离处时激活有源收发应答器模块。

根据已经刚给出的描述，本领域技术人员能够在不脱离由权利要求定义的本发明的范围的情况下设计出测量在体育竞赛中的至少一个时间或流逝的时段的方法的若干种变形。收发应答器模块能够贯穿体育竞赛的整个持续时间被手动地激活。可以通过低频信号传送单元实现收发应答器模块时间基的激活和同步。

Claims (20)

1.经由在测量系统（1）中针对竞赛者个人并且在体育竞赛期间伴随竞赛者的收发应答器模块（10）来测量竞赛者在该竞赛中的至少一个时间或流逝的时段的方法，所述方法包括如下的步骤：

- 在竞赛开始时或者在竞赛的一个或多个中间位置中或者在竞赛的终点线处激活被个人化的收发应答器模块（10），

- 经由运动传感器（11）检测运动中的至少一个改变或振动水平，所述运动传感器（11）被集成在所述收发应答器模块（10）中，以及

- 经由所述收发应答器模块（10）把与由所述运动传感器（11）在竞赛路线上或者在竞赛中间位置中或者在竞赛终点线处执行的一个或多个检测关联的数据传送至所述测量系统（1）的解码器单元（4），以便检验与由竞赛者的所述运动传感器进行的一个或多个检测关联的至少一个时间或流逝的时段。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述收发应答器模块（10）被由在竞赛路线上的所述测量系统（1）的传送单元（2）的至少一个天线（3）传送的低频信号激活。

3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述收发应答器模块（10）由布置在竞赛的中间位置中或竞赛的终点线处的、竞赛路线的地面中或地面上的至少一个天线（3）的低频信号激活。

4.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，当由所述收发应答器模块（10）接收到来自所述传送单元（2）的至少一个天线（3）的低频信号时激活所述运动传感器（11），以及在所述收发应答器模块（10）中检测运动传感器（11）测量信号的水平上的改变，以便通过来自所述收发应答器模块的数据信号的传送定义竞赛者在竞赛路线上的至少一个时间。

5.根据权利要求4所述的测量方法，其中所述测量系统（1）被布置成测量自行车场地比赛的至少一个时间，针对车手个人的所述收发应答器模块（10）被布置在自行车前叉上并且所述传送单元（2）的天线（3）被布置在终点线上的中心，该终点线包括用于在自行车的前轮跨过终点条时在运动传感器（11）测量信号中生成改变的确定厚度的条（6），其特征在于，当终点线被跨过时所述运动传感器检测在测量信号中的改变，使得所述收发应答器模块把与测量信号有关的数据传送至所述测量系统（1）的所述解码器单元（4）以确定车手的中间时间或终点时间。

6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，一旦收发应答器模块（10）在接收到来自传送单元（2）的低频信号时被激活，收发应答器就经由在集成的微控制器（12）中的被接收信号强度指示器电路测量所接收的低频信号的各种幅度水平，并且在数据信号中把不同的所测量的幅度水平传送至所述解码器单元（4）以基于根据由所述收发应答器测量的各种水平计算的最大幅度来确定车手的中间时间或终点时间。

7.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述收发应答器模块（10）把在800MHz和900MHz之间的载波频率处的数据信号传送至所述测量系统（1）的所述解码器单元（4）。

8.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在体育竞赛开始时激活包括集成的时间基的所述收发应答器模块（10）并且在体育竞赛开始时同步所述时间基。

9.根据权利要求8所述的测量方法，其中意图将所述收发应答器模块（10）穿戴在用于滑雪竞赛的滑雪者设备的一部分上，其特征在于，收发应答器运动传感器（11）检测由通过每个回转或下坡杆的滑雪者作出的每个转动，并且在由被连接至所述收发应答器模块的微控制器（12）的所述运动传感器检测到运动中的改变之后，将一定数量的杆被通过时的时间记录在所述微控制器（12）中，以及所述收发应答器模块把数据信号传送至所述解码器单元（4），所述数据信号包括所存储的、杆被通过时的时间。

10.根据权利要求9所述的测量方法，其特征在于，在滑雪竞赛终点线被跨过时将所述数据信号传送至所述解码器单元（4）。

11.根据权利要求8所述的测量方法，其中意图将所述收发应答器模块（10）放置在竞赛者上或放置在自行车上，以确定在山地自行车、自行车越野BMX、滑雪或单板滑雪竞赛中的离地时间或在田径中计算竞赛者迈步的数量，其特征在于，所述运动传感器能够检测运动中的若干个改变或若干个振动水平以确定没有振动的若干个时间或时段以便定义离地时间，以及在由被连接至所述收发应答器模块的微控制器（12）的所述运动传感器检测到运动中的改变或振动之后将所述时间和时段存储在所述微控制器（12）中，以及所述收发应答器模块基于所存储的时间或时段将数据信号传送至所述解码器单元（4），所述数据信号包括所存储的、杆被通过时的时间。

12.一种适合用于实现根据权利要求1所述的测量方法的收发应答器模块（10），其特征在于，所述收发应答器模块包括能够递送所述模块的运动中的改变或所述模块的振动水平的至少一个检测的至少一个测量信号的运动传感器（11），以便将来自所述运动传感器的一个或多个检测的数据传送至测量系统（1）的解码器单元（4），以确定竞赛者在体育竞赛中的时间或流逝的时段。

13.根据权利要求12所述的收发应答器模块（10），其特征在于，所述运动传感器（11）是具有三个测量轴的加速度计。

14.根据权利要求12所述的收发应答器模块（10），其特征在于，所述运动传感器（11）是包括三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁传感器的单元。

15.根据权利要求12所述的收发应答器模块（10），其特征在于，所述运动传感器（11）被连接至所述收发应答器模块的用于控制测量信号或存储各种运动传感器测量信号的微控制器（12）。

16.根据权利要求12所述的收发应答器模块（10），其特征在于，所述模块包括用于经由三轴天线（13）接收低频信号的低频信号接收器（14），以及所述收发应答器模块（10）是具有用于所述模块的电子部件的供电的电池的有源类型。

17.根据权利要求16所述的收发应答器模块（10），其特征在于，所述模块包括用于在由所述收发应答器模块接收到低频信号时控制所述模块的电子部件的供电的功率处理单元（18）。

18.根据权利要求12所述的收发应答器模块（10），其特征在于，所述收发应答器模块包括用于通过环形天线（15）把在800MHz和900MHz之间的载波频率处的一个或多个数据信号传送至测量系统（1）的解码器单元（4）的高频收发器（16）。

19.根据权利要求12所述的收发应答器模块（10），其特征在于，所述模块包括与微控制器（12）结合的时间基，能够经由所述测量系统的解码器单元（4）在体育竞赛开始时同步所述时间基。

20.根据权利要求15所述的收发应答器模块（10），其特征在于，被连接至所述微控制器（12）的所述运动传感器（11）还使得能够针对对于短跑的田径竞赛确定竞赛者的速度或加速度。

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