CN103959094A - 用于辅助运动训练的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于辅助具有对象的运动训练的系统，所述系统具有用于检测对象的实际方位的检测装置（101）、用于确定对象的预期方位的确定装置（103）和当实际方位不同于预期方位时用于显示对预期方位的指示的显示装置（105）。

Description

用于辅助运动训练的系统和方法

技术领域

本发明涉及在运动和复健范围中的运动训练的领域。

背景技术

人体运动是一个复杂的生物力学的过程。因此例如使用例如为球或投掷器械的体育用品的运动员必须在训练的范围中练习造成最佳运动结果的运动过程。明显更复杂的是在所谓的团队运动类型中的位置，在所述位置上在训练期间必须例如借助于比赛器械或投掷器械进行练习以及必须对运动员之间的技战术的相互作用进行练习。

对于训练分析已知的是下述技术设备，所述技术设备例如能够实现对已经完成的比赛的视频分析。这种视频分析有助于能够做出关于各个运动员相关于彼此或相关于球的运动的结论。

这种设备的缺点在于，其不能用于实时地辅助运动训练。出于这个原因，这种设备也不适合用于在辅助运动训练期间就已经辅助复健病人的尤为重要的复健领域。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于实时地辅助运动训练的设计方案。

所述目的通过独立权利要求的特征来实现。有利的改进方案是从属权利要求、说明书以及附图的主题。

本发明基于的认知是，上述目的能够通过确定和显示对象的预期方位来实现，只要对象的预期方位不同于实际方位。以这种方式，例如能够为根据一个实施形式代表对象的守门员在训练期间就已经实时地显示作为守门员预期方位的在球门中心和球之间的连接线。以这种方式，守门员能够快速地协调其相关于比赛场地的几何性质的运动。如果对象是球，那么例如能够为足球运动员实时地根据其他运动员的几何方位来显示球的取决于比赛情况的预期方位。

由此能够实时地优化技战术训练的质量。尤其，能够在标准值的基础上基于经验统计模型和/或基于确定性模型和/或混合的模型方式通过持续地实时反馈能够以比这借助于至今为止的方法所实现的明显更短的学习和训练时间间隔来实现限定的目标行为。本发明尤其能够有助于详细地且实时地分析在运动训练期间的例如借助于比赛器械或投掷器械的或者运动员之间的技战术相互作用的复杂过程并且基于预期-实际值比较来实时地控制训练或比赛。

如果在复健期间例如以膝关节作为对象进行运动训练，那么复健病人的膝盖区域能够设有方位传感器，所述方位传感器显示膝盖的实际方位。如果膝盖例如在练习的限定的时间点位于不期望的方位上，那么能够为复健病人显示指示：还未达到预期方位或朝哪个方向移动膝盖，以便达到预期位置。以这种方式能够获得快速的复健进展。

对象能够是：比赛用品例如足球或网球拍；运动员本身；运动员的身体组成部分，例如其头部或其脚部。根据一些实施形式，对象能够是复健病人或者复健病人的身体组成部分，例如膝盖关节或肘关节。然而，对象也能够是复健对象，例如体操球。

根据第一方面，本发明涉及一种用于辅助具有对象的运动训练的系统，所述系统具有：用于检测对象的实际方位的检测装置；用于确定对象的预期方位的确定装置；和当实际方位不同于预期方位时用于显示对预期方位的指示的显示装置。

对预期方位的指示能够包括预期方位本身的显示或还未到达预期方位的显示，或者预期方位的方向的显示。为了确定实际方位是否不同于预期方位，确定装置能够将实际方位与预期方位进行比较。在此，实际方位和预期方位能够以数字方位数据的形态存在。

根据一个实施形式，对象构成为能够发射方位信号、尤其是全球定位信号。检测装置构成为能够接收方位信号并且能够基于所接收的方位信号来确定对象的实际方位。为了接收方位信号，检测装置能够包括接收天线，所述接收天线接收方位信号。检测装置还能够构成为能够处理所接收的方位信号，以便检测对象的实际方位。

根据一个实施形式，检测装置构成为能够接收在对象上反射的反射信号、尤其是雷达信号或激光信号，并且基于所反射的反射信号来确定对象的实际方位。为此，对象例如能够具有反射表面，所述反射表面能够是金属的，以便反射雷达信号。

根据一个实施形式，检测装置构成为能够发射发射信号、尤其是雷达信号或激光信号，以便产生反射信号。为此，检测装置能够包括发射定向的或不定向的发射信号的发射器、尤其是发射天线，所述发射信号在对象上被反射，由此产生反射信号。

根据一个实施形式，确定装置构成为能够将对象的预设的方位，尤其是对象的能预设的方位确定为预期方位。对象的预设的方位例如能够从多个可能的预期方位选择。所述选择能够是随机的或确定的。预设的、确定性的方位例如能够根据规则来预设。

根据一个实施形式，对象是球，并且确定装置构成为能够将传感器壁的传感器区域确定、尤其选择为预期方位。

根据一个实施形式，传感器壁是系统的元件。根据另一实施形式，传感器壁不是系统的元件。传感器壁能够具有至少一个传感器，例如压力传感器，以用于对球进行检测。然而，根据一个实施形式，传感器壁构成为能够通过例如传感器壁的例如凹进或凸起例如光学地检测球的到达。

以这种方式，例如能够为足球运动员显示传感器壁的表示球门的区域作为球的预期方位。足球运动员能够以这种方式快速地执行不同的射门练习。

根据一个实施形式，系统能够包括一个或多个发球机，所述发球机将球作为待朝向传感器区域运送的对象发出。发球机能够构成为，能够将球沿预设的方向、例如朝向运动员发出。显示装置能够由将传感器区域显示为预期方位的传感器壁构成。

根据一个实施形式，确定装置构成为能够根据对象的实际方位确定预期方位。以这种方式，能够实现根据例如在比赛场地上的比赛情况来动态地确定预期方位。

根据一个实施形式，确定装置构成为，能够根据对象的实际方位和区域、尤其是对象能运动的比赛场地的几何特性来确定预期方位，或者根据对象的相关于场地、尤其是球门中心的几何特性的实际方位来确定预期方位。因此，例如能够根据球的方位将预期方位确定为球门中心和球之间的连接线。

根据一个实施形式，确定装置构成为能够根据规则、尤其根据生物力学的规则来确定预期方位。如果对象例如是复健病人的待运动的身体组成部分，那么在确定预期方位时能够考虑人体的生物力学的特性。然而，生物力学的规则也能够包括复健病人的年龄或其基本的可动性。以这种方式能够避免确定和显示不能达到的预期方位。根据一个实施形式，确定装置构成为能够将预期方位确定为连续的辅助方位的序列。由于辅助方位的序列是连续的，简化了逐步到达最终的预期方位，因为例如能够练习较小的运动步骤。

根据一个实施形式，检测装置构成为能够确定其他对象的其他实际方位，并且确定装置构成为能够根据其他实际方位、尤其是相对于其他对象的其他实际方位来确定对象的预期方位。如果对象是运动员，那么其他对象能够是其他运动员，由此实现运动员相关于其他运动员的运动。如果对象例如是球，那么其他对象能够是运动员、例如守门员并且反之亦然。以这种方式例如能够根据其他预期方位来动态地确定和显示球或运动员的预期方位。

根据一个实施形式，确定装置构成为能够根据预设的将预期方位与实际方位相关联的规则来确定预期方位。所述规则例如能够将运动员的预期方位相关于其他运动员的其他实际方位相关联。

根据一个实施形式，对象和其他对象是滑雪板。以这种方式，例如能够显示滑雪板相关于彼此、尤其在高台滑雪时的位置。

根据一个实施形式，检测装置构成为能够确定多个其他对象的多个其他实际方位，并且确定装置构成为能够根据多个其他实际方位来确定对象的预期方位。多个其他实际方位例如能够通过比赛团队的运动员的实际方位来确定。以这种方式能够确定和/或显示各个运动员的相关于比赛团队的预期方位。

根据一个实施形式，确定装置构成为能够确定其他实际方位的重心、尤其是几何的或加权的重心，并且能够根据重心、尤其相对于重心来确定预期方位。例如能够借助于每个本身已知的算法来确定几何的重心，所述算法能够实现对几何的重心的确定。加权的重心例如能够是其他对象的根据一个实施形式加权的实际方位的几何重心。加权例如能够表示运动员、例如守门员对于特定的比赛状况的重要性。

根据一个实施形式，确定装置构成为能够依照将预期方位与几何重心相关联的预设的规则根据几何的重心来确定预期方位。所述规则例如能够根据经验值制定。

根据一个实施形式，显示装置构成为，作为对预期方位的指示能够显示预期方位本身或者对预期方位的相关于对象位置的位置指示、尤其是对预期方位的方向指示，或者能够作为对实际方位和预期方位之间的差的指示显示。所述差例如能够通过声学信号、例如节拍或频率变化的信号来显示，其中拍频（Schwebungsfrequenz）或信号频率与差直接相关。

根据一个实施形式，显示装置构成为，能够声学地、光学地、声光学地、触觉地、尤其借助于振动或压力来显示对预期方位的指示。为此，显示设备能够由用户携带，以便例如产生为用户、例如运动员显示对预期方位的指示的触觉的信号。然而，显示装置能够包括屏幕或构成为，能够将指示以投影到投影面上的方式例如投影到比赛场地上或头盔面罩的面罩玻璃（Visierscheibe）上。

根据一个实施形式，对象是比赛用球、尤其是足球或乒乓球或网球或橄榄球、或者冰球，显示装置包括传感器壁，以用于检测撞到传感器壁上的对象，并且显示装置构成为，能够将传感器壁的区域作为对预期方位的指示通过对所述区域的视觉的强调、尤其通过对所述区域的发光或照射或通过声学的强调来显示。传感器壁例如能够具有上文所述的传感器壁的特征或者对应于上文所述的传感器壁。

根据一个实施形式，显示装置包括面罩或投影装置、尤其是平视投影装置（Head-Up-Projektionseinrichtung），并且显示装置构成为，能够借助于投影装置，将对预期位置的指示显示到面罩上或者通过投影到投影区域上、尤其是投影到面罩玻璃或挡风玻璃上来显示。显示装置例如能够借助于平视投影装置将对预期方位的指示投影到交通工具的挡风玻璃上或头盔面罩的面罩玻璃上。

根据一个实施形式，面罩是滑雪头盔的面罩，并且显示装置构成为，能够在面罩上显示对相关于实际方位或相关于滑雪板中的至少一个相对于其他滑雪板的预期方位的指示，尤其作为对滑雪板的预期位置的指示来显示。以这种方式，能够为跳台滑雪运动员在滑跃（Skiflug）期间直接显示滑雪板（Skier）相关于彼此的预期方位。为此，滑雪板例如能够配备有发射方位信号的发射器。在此，确定装置能够设置在滑雪头盔中并且接收这些信号。

以这种方式，不仅能够显示滑雪板相对于彼此的位置或方位，而且也显示滑雪板相对于例如预设的或通过生物力学模型来确定的预期方位的实际方位。在确定预期方位时，尤其根据将上文所述的变量与预期方位相关联的预设的规则，例如能够考虑当前的热流、侧风、空气密度或飞行速度。

根据一个实施形式，对象是交通工具，尤其是滑板或雪橇或机动车，并且显示装置构成为，能够将对预期方位的指示作为在头盔上的面罩上的交通工具理想路线或到挡风玻璃上的投影显示。根据一个实施形式，交通工具理想路线是对于当前行驶情况能实现最短往返时间的行驶线路。

根据一个实施形式，对象是用户的、尤其高尔夫运动员的至少一只脚，并且显示装置构成为，能够将对脚中的至少一只脚的预期方位的指示显示、尤其投影到支承面上，用户能够定位在所述支承面上。指示例如能够通过投影到支承面上来显示。根据一个实施形式，支承面例如能够设有发光元件、尤其是发光二极管，所述发光元件例如显示作为预期方位的所期望的脚的位置。

根据一个实施形式，显示装置构成为，能够在电子显示器上显示对预期方位的指示。确定装置能够构成为，适合于操控显示器。

根据一个实施形式，显示装置构成为，能够操控智能手机的用于显示对预期方位的指示的显示器。

根据一个实施形式，检测装置和/或确定装置和/或显示装置都能够在这种智能手机上例如在软件中借助于应用程序来实现。

根据一个实施形式，显示装置构成为，能够借助于光将对预期方位的指示投影到比赛场地上，尤其借助于激光投影或LED投影来投影。

根据一个实施形式，确定装置构成为，能够根据身体参数，尤其心率、心率变异性、呼吸频率、体温、血常规参数如血糖浓度或氧气浓度来确定预期方位。身体参数例如能够借助于非接触式传感器来确定并且例如发送给检测装置。

根据一个实施形式，所述对象是比赛器械，尤其是球拍如网球拍，高尔夫球杆，乒乓球拍，击剑器械，杠铃，球，冰球，冰壶，划艇尤其是皮划艇、桨，投掷器械，尤其是铁饼或铅球，自行车，自行车元件如车把，弓，弓箭，射击器械，头盔，滑冰鞋，衣服，滑雪板，滑雪板固定装置，滑雪单板（Snowboard），交通工具如滑板或雪橇或机动车，或者鞋。

根据一个实施形式，对象是用户、尤其是运动员，或用户的身体组成部分，尤其是头部、额头、后脑勺、鼻根、枕骨隆突、耳前部位，颈椎、胸椎、腰椎、胸骨、肩高、关节如肘关节或腕或膝关节或上部踝关节、髂前上棘、大转子、足尖、足跟、肚脐。

根据一个实施形式，对象是用户的头部，其中检测装置构成为，能够检测多个方位信号，所述方位信号指示头部位置，其中确定装置构成为，能够将头部的横向平面确定为头部的实际方位，并且其中显示装置构成为，能够尤其声学地或光学地或触觉地显示对位于横向平面中的预期方位的指示。

根据一个实施形式，确定装置包括多个能设置在用户的头部上的方位传感器，以用于确定方位和输出方位信号；并且包括多个分立的发光元件、尤其是LED，以用于显示对横向平面中的头部的转动方向的指示。

根据一个实施形式，确定装置包括至少一个方位确定装置、尤其是方位发射器，以用于检测实际方位。这种方位发射器例如能够安置在上文所述的滑雪板处或滑雪板中。通常，所述实施形式能够实现：根据本发明的系统能够由用户携带。

根据一个实施形式，系统还包括对象发射机（Objektgeber）、尤其是发球机或冰球发球机，以用于发出对象。

根据一个实施形式，系统包括多个检测装置以用于检测实际方位。

根据另一方面，本发明涉及一种用于辅助具有对象的运动训练的方法，所述方法包括：检测对象的实际方位；确定对象的预期方位；以及当实际方位不同于预期方位时，显示对预期方位的指示。

方法的其他特征从系统的功能性或系统的特征中直接获得。

根据一个实施形式，能够由系统执行所述方法。

根据另一方面，本发明涉及一种具有程序代码的计算机程序，以用于当在计算机上执行程序代码时执行根据本发明的方法。

附图说明

参照附图更详细地阐述本发明的其他实施例。附图示出：

图1示出根据一个实施形式的用于辅助具有对象的运动训练的系统的方框图；

图2示出根据一个实施形式的用于辅助运动训练的系统；

图3示出根据另一实施形式的用于辅助运动训练的系统；

图4示出根据另一实施形式的用于辅助运动训练的系统；

图5示出根据另一实施形式的用于辅助运动训练的系统；

图6示出根据另一实施形式的用于辅助运动训练的系统；

图7示出根据另一实施形式的用于辅助运动训练的系统；

图8示出根据另一实施形式的用于辅助运动训练的系统；

图9示出根据另一实施形式的用于辅助运动训练的系统；

图10示出根据另一实施形式的用于辅助运动训练的系统；

图11示出根据另一实施形式的用于辅助运动训练的系统；

图12示出根据另一实施形式的用于辅助运动训练的系统；以及

图13示出根据另一实施形式的用于辅助运动训练的系统。

具体实施方式

图1示出用于辅助具有对象的运动训练的系统100的方框图。系统100包括用于检测对象的实际方位的检测装置101、用于确定对象的预期方位的确定装置103和当——例如只有当——实际方位不同于预期方位时用于显示对预期方位的指示的显示装置105。

在下面的表格1中列举用于不同体育类型的对象的一些实施例。

表格1

在下面的表格2中例举关于人的对象的一些实施例。

表格2

图2示出用于辅助具有对象的运动训练的系统，所述对象例如是足球。系统包括具有多个检测装置201、203、205和207（PLS1、PLS2、PLS3、PLS4）的方位定位系统，所述检测装置彼此间隔开地设置在例如足球场地的角2109处。然而，系统能够包括仅一个、两个或三个或多于4个检测装置。

系统还包括用于确定对象的实际方位的确定装置211，所述实际方位对应于对象的目前的实际方位。确定装置例如能够借助于应用程序在智能手机上实现，所述应用程序具有能够分别实现预期方位的选择的多个应用程序字段（Applikationsfeldern）214。然而，确定装置211也能够是单独的计算机或计算机集群。

该系统还包括显示装置213，以用于只要实际方位不同于预期方位，那么显示对预期方位的指示。预期方位215例如能够位于比赛场地209的区域216中。显示设备213例如能够构成为，用于将围绕预期方位215的同中心的圆投影到比赛场地上，以便例如为守门员217显示预期方位。对象的实际方位例如能够对应于守门员217的实际方位。如果例如在比赛场地209上存在另一运动员219，那么能够根据其他运动员219的实际方位确定和/或显示预期方位215。为此，其他运动员219能够配备有发射器，所述发射器将其他运动员219的方位发送给形成共同的检测装置的检测装置201至205。

该系统还能够包括视频分析系统221，使得作为应用程序能够显示第一守门员或第二守门员的行为。

为了能够从手中目标准确地将球远距离地开到进攻队员的奔跑路径中，守门员（TW1）的不同的部分技能是有利的。首先是守门员的关于在由队员P1在方位10中接球的时间点的队友的期望方位的预测能力。此外，守门员在其技术、力量和协作水平方面应当能够将球适宜地借助于下述生物力学的作用变量操控：

-线性动量

-旋转动量（向左、向右）

-开球角度（水平、垂直）

与守门员运动相同的，能够以本身已知的方式实时地检测这里提到的生物力学的作用变量。

如果现在接到球的运动员P1在时间点t1开始以平均速度v沿特定方向奔跑，那么系统能够基于包括确定性的生物力学的规律性的并且能够存储在数据库中的模型假设预先计算出在时间点t2球将落在何处，如果其例如以预先已知的生物力学的初始先决条件开出所述球以便在时间点t2使所述球落在运动员的脚的附近。呈标靶的形态的这个待操控的目标能够由显示装置213以能持续地或动态地变化的方式投影到比赛场或训练场上。因此，守门员在其最终将球开出之前就已经能够经由实时反馈将目标区可视化。同样，以较短的时间延迟（0.1s至0.5s）提供影响球轨迹的参数，所述参数包括开球角度α或β、球的动量p、球轨迹等。也能够借助于系统实时地给出开球的例如在标靶之内的目标精度。在学习模式或实时反馈模式中，守门员现在能够决定应以何种基础进行反馈。为此，守门员或教练在平板电脑、个人电脑、笔记本电脑、智能手机或其他显示设备上的不同的应用程序（Apps）之间进行选择。守门员或教练能够决定，是否基于统计数据资料实现预期值/实际值偏差，所述统计数据资料包含关于守门员的数据库，所述数据库包含关于守门员的数据。替选地，守门员或教练也能够参考不同的生物力学模型在实时训练和学习单元中进行。然后，守门员或教练能够选择，是否应对开球进行距离优化、精度优化或时间优化。

图3示出根据一个实施形式的用于辅助具有对象、例如具有足球的运动训练的系统。系统包括至少一个在图2中示出的检测装置201至207。所述检测装置例如检测能够是球的对象301的实际方位。在图3中未示出的确定装置例如借助于球301的实际方位和球门303的中心来确定球门中心和球301的实际位置之间的连接线305。

显示装置213能够构成为，能够将连接线305投影到比赛场地上并且将其对根据一个实施形式在本文的意义中能够是对象的守门员307作为预期方位显示。

根据一个实施形式，显示装置213能够替选地或附加地包括至少一个振动模块309，所述振动模块为守门员示出朝向连接线305的方向。为此，守门员能够在两侧上、例如在上臂处携带振动模块，所述振动模块根据守门员307的实际方位显示朝连接线305方向的振动指示。

根据一个实施形式，显示设备213能够替选地或附加地包括至少一个扬声器311，所述扬声器例如能够以耳机的形态例如固定在守门员的耳朵上。扬声器311构成为，能够发送声学信号，所述声学信号指示预期方位的位置，即指示连接线305的位置。因此，根据一个实施形式，能够放弃将连接线投影到比赛场上。根据另一实施形式，能够共同地使用上文所述的实施形式中的至少两个，例如投影和振动或者投影和声学信号。

如果例如进攻队员A1从方位P1射门，那么在近似直线的球的飞行轨迹上由于几何的原因球仅在其位于球和假想的连接线（L1至L4）之间展开的空间之内移动时才入门。现在守门员的个人战术目的在于通过其身体姿势和方位以受其人体测量学限制的作用范围（ABR）覆盖场地（F1）的尽可能大的子场地。这在所述守门员移动到球中心和球门中心之间的假想的线上时得以最佳实现。所述线能够借助于能够构成光学声学触觉反馈系统的显示装置213在射击训练或比赛期间投影到比赛或训练场地上。因为球301的地点方位能够实时地传输到系统上，因此所述线持续地随着球方位一起移动。因此，守门员能够经由视觉的实时反馈持续地优化其个人战术的位置移动（Stellungsspiel）。与视觉实时反馈同时地，经由固定在守门员的身体上的迷你耳机系统和/或小的扬声器系统和/或经由超声波设备进行声学反馈。所述音频反馈起到下述作用：例如在占领正确的方位时演奏标准音a并且在预期值/实际值差（SID）变大时频率与到理想方位的距离成正比地变化。同样，声学反馈的系统能够起到如回声探测仪或如停车辅助系统的声学反馈等的作用。实时反馈的第三组分以触觉声学反馈系统的振动频率和/或幅度的预期值/实际值差控制的变化的形式实现，所述反馈系统能够携带在守门员的身体上并且能够是显示装置213的元件。

图4示出根据另一实施形式的用于辅助运动训练的系统。位于比赛场地209上的运动员401（S1）、403（S2）、405（S3）和407（A1）执行具有球409的练习，所述球例如位于是进攻队员的运动员407处。运动员401、403和405在本文的意义上例如能够理解为对象。显示装置213例如能够产生信号，所述显示装置为运动员401至405或为运动员401、403、405中的仅一个传输包含对其预期方位的指示的信号。对预期方位的指示能够为相应的运动员401、403、405触觉地、声学地或通过振动显示。为此，检测装置213例如具有能够安装在相应的运动员401至405上的振动模块或扬声器。系统还能够包括视频分析系统406。

在图4中示出的实施例中通过所谓的紧逼盯人图解说明对球的团队战术。

在现代足球中，在对方半场的深处就已经开始防守。如果例如对方球队的进攻队员（A1）控球，那么包围其的对方运动员（S1-S3）的目的在于对运动员A1进行尽可能有攻击性地进攻，以便使自己再次控球。这称为紧逼盯人。运动员紧逼盯人的攻击性能够通过加速度的大小来测量和判断。如果现在于数据库中存在相关于国家队和俱乐部队和世界最好的足球员的在紧逼盯人情况下的加速特性的参考值，那么能够利用这些参考值，以便能够将其作为预期值在实时反馈训练、教练和学习时使用。根据一个实施形式，在实时反馈训练时的过程如下：

1）教练在确定装置211的平板电脑、智能手机、笔记本电脑或其他设置和显示器单元上选择，应当用数据库中的哪些参考值进行调整，以便达到预期值/实际值差。应用程序4、5、6引用国家队的标准值并且应用程序7、8、9引用俱乐部队的参考值。

2）教练例如将按键拿在手中，借助于所述按键教练能够控制训练队应当进行紧逼盯人的时间点。如果教练按压所述键，那么通过显示装置213以半径r围绕带球的运动员投影光锥，同样经由超声波设备和/或迷你耳机和/或位于身体上的扬声器系统来实现信号声。附加地，根据设置也经由在频率和幅度方面能够进行控制的振动系统实现触觉的反馈。

3）如果现在运动员中的一个以大幅偏离参考值的加速度值朝向带球的对方运动员奔跑，那么这能够再通过所描述的实时反馈方法报告给运动员。

4）如果动作已完成，那么显示装置213能够将预期值、实际值和预期-实际值差投影到场上和/或将结果显示在平板电脑和/或智能手机或其他控制和可视化单元上。

图5示出根据另一实施形式的系统，其中例如能够为守门员显示对预期方位503、505的多个指示。

在现代足球比赛中，守门员在最后的防守线之后应当表现为共同比赛的守门员。作为基本规则在此适用：守门员应当随同移动到球门中心到球中心的假想的连接线上。现在，在实时反馈训练或比赛场景中，能够通过显示装置213在训练或比赛情况下将所述连接线持续地投影到比赛或训练场上。通过所述实时反馈投影，守门员能够快速地学习，移动到球门到球的假想的线上。如果预期值/实际值差超过特定的边界值，除了视觉的反馈以外，也能够实现声学的和触觉的反馈。教练或守门员例如能够决定：应参照哪个存储在数据库中的统计标准值来计算预期值/实际值差。为此，将从特定的守门员的典型行为的视频连续镜头的分析中能够以本身已知的方式得到的值存储在数据库中。守门员的预期值方位例如确定为，使得以经验-统计学的方式例如从过去的100个典型的视频场景中确定守门员到球队的几何重心的平均距离并且将其存储在数据库中。现在所述预期值与训练或比赛的对伍的持续待检测的重心建立数学关系并且将结果实时地在视觉上在训练或比赛期间示出。因此，守门员的能够经由应用程序10打开的预期值方位以圆形面积（SWP10）的形式实时地动态地投影到比赛或训练场地上。类似地，其他守门员的典型的行为也能够实时地在场上示出（SWP11）。

图6示出根据另一实施形式的系统，其中运动员601-604是本文的意义上的对象。在此，为运动员中的至少一个或多个601根据其余运动员的实际方位显示对其个人预期方位的指示。在此，例如能够从其余运动员的实际方位确定重心、例如几何重心，以便为相应的运动员601显示其个人的预期方位。

根据一个实施形式，能够以这种方式监控运动员之间的距离。运动员601与运动员602的距离例如过大，使得能够输出指示：减小所述距离，使得其对应于作为预期方位的预期距离。预期距离例如被预设或由模型方法得出，所述模型方法能够是确定性的和/或经验统计的，其实时地动态地提供运动员的预期方位。

图7示出根据一个实施形式的系统，其中显示装置701例如设置在能设置或能安装在运动员的头部上的头带中。运动员的头部例如能够在本文的意义上理解为对象。显示装置701例如能够包括三个发射器703、705、707，所述发射器将发射信号发送给检测装置201、203、205和207并且所述发射器设置在发射器平面708中。检测装置201至207基于所述信号检测头部702的实际方位，例如头部的转动方位。在图7中未示出的确定装置能够基于头部702目前的实际方位例如产生对头部702的预期方位的指示，因为所述头部例如还应更大幅地向右转动。这例如能够光学地、声学地或触觉地显示。根据一个实施形式，能够设有仅一个、两个或三个或多个检测装置201至207。

图8图解说明在图7中示出的系统的工作方式，所述系统具有：头部702的横向平面801，所述横向平面能够对应于发射器平面801；以及具有运动员803的正面平面802。显示装置例如能够显示头部702在横向平面801中的转动或头部702相关于正面平面802的位置。

根据一个实施形式，方位定位系统借助于检测装置201、203、205、207等实时地计算并且检测人的头部的三个不同的部位。由此，系统计算头部的横向平面。同样，系统实时地检测人的躯干的三个不同方位并且由此计算人的正面躯干平面。系统从两个平面的位置计算角α和β。

图9示出用于辅助在高台滑雪中的运动训练的系统，其中借助于检测装置201、205、207和209检测滑雪板的实际方位901、903。为此，每个滑雪板905、907设有一个或多个方位传感器909、911、913、915。方位传感器例如能够成对地设置在滑雪板905、907上，其中方位传感器909、913中的一个分别设置在滑雪板的前部区域中、例如设置在滑雪板尖部上，并且其中另外的方位传感器911、915例如分别设置在滑雪板的足跟区域中或设置在滑雪板的后部区域中，优选设置在滑雪板端部上。基于实际方位901、903能够计算预期方位917、919并且借助于例如能够集成在头盔921中的显示装置投影到头盔面罩923上。因此，高台滑雪者能够在滑跃期间修正滑雪板905、907相关于彼此或相关于预期方位的位置。

根据一个实施形式，方位定位系统借助于检测装置201、203、205、207在高台滑雪期间实时地检测和计算滑雪板的位置。设备实时地将实际方位以红线的形式发射到集成在高台滑雪头盔中的专用面罩上。同时地，系统将预期方位同样投影到面罩上。预期方位在空间中是滑雪板的基于持续检测到的作用变量根据生物力学模型得到最远的跳跃距离的方位。

图10示出用于辅助在复健领域中的运动训练的系统，其中例如为位于跑步机1001上的复健病人，以脚的实际方位1003为出发点，给出对能够理解为对象的脚1004的预期方位的指示。为此，例如安装在系统的控制台1007中的确定装置能够确定预期方位1005。显示装置例如能够在显示器1009上给出对脚1004的预期方位1005的光学指示。预期方位也能够替选地或附加地投影到跑步机上。指示能够根据一个实施形式触觉地借助于振动器1011显示，振动器例如能够固定在复健病人的身体上。由此，例如能够产生作为对预期方位的指示的振动信号，其振动频率例如与实际方位1003和预期方位1005之间的差相关。

以这种方式，在复健病人的运动训练中能够有效地辅助复健病人。此外，病人能够设有身体参数传感器1013，所述身体参数传感器检测身体参数，例如心率或脉搏频率并且将其传输给系统控制台1007。确定装置能够根据至少一个身体参数确定预期方位1005。以这种方式，预期方位1005的确定能够匹配于复健病人的身体条件。

根据一个实施形式，方位定位系统借助于检测装置201、203、205、207在行走期间实时地计算和检测病人的具有运动障碍、例如中风的状况的脚的位置。设备实时地将足尖的实际方位以红点的形式发射到跑步机的底板上并且视觉地发射到在病人面前位于眼睛高度的监视器上。同时，系统将足尖的预期方位以绿点的形式同样投影到跑步机或监视器上。预期方位是病人根据生物力学模型基于持续检测到的作用变量的计算在没有进行最大努力的情况下就能够达到的方位。

图11示出根据一个实施形式的系统，所述系统具有交通工具1101、例如赛车，作为对象。交通工具1101例如能够包括方位发射器，检测装置201至207接收其发射信号。在图11中未示出的确定装置能够以此为基础以本身已知的方式确定交通工具1001的当前实际方位1103。显示装置例如能够包括投影器，所述投影器将对特定的预期方位1105的指示例如以行驶理想路线的形态投影到驾驶员头盔1108的面罩1107上。然而，投影也能够投射到交通工具的挡风玻璃上。

根据一个实施形式，方位定位系统借助于检测装置201、203、205、207在比赛期间实时地计算和检测赛车的实际方位。设备将车的预期方位视觉地实时地发射给集成到驾驶员的头盔中的专用面罩上。预期方位例如是在理想路线上的在检测交通工具的实际方位的时间点上必须占据以便实现最短往返时间的位置。

图12示出根据一个针对高尔夫比赛的实施形式的用于辅助运动训练的系统。为此，确定装置包括多个发射器1201，所述发射器设置在高尔夫运动员的不同的身体部分上，例如在膝盖、腕、肘关节或上臂上。检测装置201至207能够基于方位传感器201的发射信号确定各个身体部分、例如脚的位置作为实际方位。运动员例如位于例如能够构成为站立板的比赛区域1203中。显示装置1205例如能够将运动员的各个脚的预期方位1207、1209从上或从下投影到站立板1203上。根据一个实施形式，显示装置1205能够激发安装在站立板1203中的发光元件、例如发光二极管以用于显示预期方位1207、1209。

根据一个实施形式，方位定位系统借助于检测装置201、203、205、207实时地计算和检测高尔夫运动员的不同部位的实际方位。其中也有脚的实际方位，所述实际方位从足跟中心和脚趾的第二个射束之间的连接线获得。设备以投影到站立板1203上的方式实时地示出脚的预期方位，所述站立板能够是透明的（测力）板。由在模型中的生物力学的规则与世界最佳高尔夫运动员的统计数据进行组合来定义预期方位。高尔夫球员确定模型，实时反馈根据所述模型将预期-实际值差的反馈报告给运动员。

图13示出根据一个实施形式的系统，其中辅助具有球、例如具有足球的运动训练。

系统包括至少一个显示装置1301和一个或多个发球机1301、1302、1303和1304，所述发球机分别构成为能够将球1309朝向比赛场地1311发送。系统包括至少一个确定装置1313、1315，所述确定装置构成为，能够检测球1309的作为球的实际方位的方位。为此，球1309能够构成为，能够发送发射信号，至少一个确定装置1313、1315能够接收所述发射信号并且能够以本身已知的方式对其进行评估，以用于确定方位。至少一个确定装置1313、1315尤其能够构成为，能够检测球1309的多个方位，所述多个方位在图13中由轨迹线1317示例地示出。以这种方式，至少一个确定装置1313、1315能够检测球1309在接收并且发出球1309的运动员处的停留时间。例如能够基于球1309在由运动员接球的时间点的减速、即负的加速度以及基于在由运动员发球的时间点的正的加速度来检测停留时间。

系统还包括至少一个接球器1319、1321、1323、1325，所述接球器例如构成为传感器壁，所述传感器壁至少部分地对比赛场地1311限界。传感器壁1319、1321、1323和1325例如包括传感器区域1327，所述传感器区域能够配设有压力传感器。为此，显示装置1329例如能够选出区域1327以便显示球1309的预期方位。这例如能够通过照亮相应的区域来实现。以这种方式，能够为运动员显示，运动员应将球1309击到哪里。

根据一个附加的或替选的实施形式设有显示装置1301，所述显示装置构成为，能够将球的预期方位1333静态地或动态地投影到传感器壁1325中的一个上。预期方位例如能够，如在图13中示出的，是可变化的，这由箭头示出。传感器壁1325能够在发球之后例如以压力的方式检测击中位置1335，从中能够确定在预期方位和检测到的方位之间的偏差1337。击中位置1335在定位球和对计算机已知的空间几何的情况下也能够在没有压力传感装置的情况下来确定。在该情况下，能够省去在传感器壁处的压力传感装置。

根据一个实施形式，显示装置1329能够将球员图形1338投影到传感器壁1325上，以便模拟队友。所述模拟能够是三维的，为此运动员例如能够配备有三维的眼镜1339，例如3D眼镜。

在此所描述的设计方案的优点在于，所述设计方案能够沿用到多个球类体育类型上，然而也能够沿用到其他的体育类型（攀登）或体育之外的领域中，其中马达学习是重要的或者马达学习起到重要的作用。此外，相同的系统例如能够分解为更小的空间布置并且这样的系统能够用于构造用于在集市上的杂耍艺人的新型设备。同样地，系统能够在游乐园中用于构造新的精彩节目。此外，系统能够在中风病人或其他必须重新学习运动的人的复健时使用，因为持续的实时反馈将学习时间相对于通过试错的试错（Trial-And-Error）学习大幅缩短。因为借助于所述技术能够创建专业球员/其他运动员在技术/战术能力和专业能力水平方面的能力概况，能预料的是，职业俱乐部能够在买入或卖出之前对其运动员进行全面地诊断。由于卖出的昂贵的款项，在所示出的意义上期望相应高的用于诊断的服务产品的数值。

根据一个实施形式，实时定位系统设有一个或多个有源的或无源的标记，所述标记能够固定在一个或多个主体和/或一个或多个对象的一个或多个部位上。实时定位系统例如包括至少一个显示设备。实时定位系统能够是借助于无源的回射的标记起作用的红外电影摄影系统，然而所述实时定位系统也能够是基于视频的追踪系统，或基于无线电的定位系统，使得借助于有源的发射器和相应的接收器技术工作。然而，所述实时定位系统也能够是任意其他有源的或无源的定位系统。

此外，实时生物信号接收和转发系统能够设为用于同步地导出并转发具有上文所述的定位数据的生理信号，例如心率、心率变异性、体温、呼吸频率、皮肤电阻、电解质成分。此外，能够考虑技术数据如空气压力和/或旋转和/或加速度。

此外，设有数据库系统，所述数据库系统能够填充有外部数据和/或内部数据。所述数据库用外部数据或者用内部数据持续地扩展。外部数据例如是比赛或训练单元或其他活动或事件中的通过视频或其他数据检测技术被记录和分析的数据。数据库也接收其他来源的数值。例如，实验室测试和或现场级测试中的能力诊断的特征变量或还有从借助身体扫描仪等测量中的人体测量学的数据。然而，数据库也持续地或系统地通过由自身的记录（实际值）中实现的数据扩展。所述数据称作内部来源。

此外，能够设有规则系统，所述规则系统通过实现专家知识持续地扩展。专家能够是体育科学家、体育医生、工程师、足球教练等。

此外，能够设有设置模块，所述设置模块通过电脑或平板电脑或智能手机或其他控制设备来控制。所述设置模块确定：对于训练比赛或观察单元将哪些内部和外部来源考虑用于预期-实际值比较。同样地，经由模块确定用于实时反馈系统的规定。

设置模块、规则系统和数据库系统能够在确定装置中实现。

此外，能够设有实时反馈系统，所述实时反馈系统包括显示装置并且将预期值和/或实际值和/或预期值/实际值差以光学/视觉和/或听觉和/或触觉信号的形式实时地发送给主体。视觉的信号能够是：激光投影系统或其他光学投影系统或显示屏或其他光学/视觉显示方式，声学系统，包括微型耳机或超声波设备或位于身体上的扬声器系统，或至少一个能够在身体上在限定的部位上携带的振动设备。

Claims (36)

1.一种用于辅助具有对象的运动训练的系统，所述系统具有：

用于检测所述对象的实际方位的检测装置（101）；

用于确定所述对象的预期方位的确定装置（103）；和

当所述实际方位不同于所述预期方位时用于显示预期方位的指示的显示装置（105）。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述对象构成为能够发送方位信号、尤其是全球定位信号，并且其中所述检测装置构成为能够接收所述方位信号并且能够基于所接收到的所述方位信号来确定所述对象的所述实际方位。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述检测装置（101）构成为能够接收在所述对象上反射的反射信号、尤其是雷达信号或激光信号，并且基于所反射的所述反射信号来确定所述对象的所述实际方位。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述检测装置（101）构成为能够发送发射信号、尤其是雷达信号或激光信号，以便产生所述反射信号。

5.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述确定装置（103）构成为能够将所述对象的预设的方位，尤其是所述对象的能预设的方位确定为所述预期方位。

6.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述对象是球，并且其中所述确定装置（103）构成为能够将传感器壁的传感器区域（1327）确定为、尤其选择为预期方位。

7.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述确定装置（103）构成为能够根据所述对象的所述实际方位来确定所述预期方位。

8.根据权利要求6或7所述的系统，其中所述确定装置构成为能够根据所述对象的所述实际方位和区域的、尤其是所述对象能运动的比赛场地的几何特性来确定预期方位，或者根据所述对象的相关于所述比赛场地的、尤其是球门中心的几何特性的所述实际方位来确定所述预期方位。

9.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述确定装置（103）构成为能够根据规则、尤其根据生物力学的规则来确定所述预期方位。

10.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述确定装置（103）构成为能够将预期方位确定为连续的辅助方位的序列。

11.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述检测装置（101）构成为能够确定其他对象的其他实际方位，并且其中所述确定装置（103）构成为能够根据所述其他实际方位、尤其相对于所述其他对象的所述其他实际方位来确定所述对象的所述预期方位。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述确定装置（103）构成为能够根据预设的将所述预期方位与实际方位相关联的规则来确定所述预期方位。

13.根据权利要求11或12所述的系统，其中所述对象和所述其他对象是滑雪板。

14.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述检测装置（101）构成为能够确定多个其他对象的多个其他实际方位，并且其中所述确定装置构成为能够根据多个所述其他实际方位来确定所述对象的所述预期方位。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述确定装置（103）构成为能够确定所述其他实际方位的重心、尤其是几何的或加权的重心，并且能够根据所述重心、尤其相对于所述重心来确定所述预期方位。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述确定装置（103）构成为能够依照将预期方位与几何的重心相关联的规则根据所述几何的重心来确定所述预期方位。

17.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述显示装置（105）构成为，作为对所述预期方位的指示能够显示所述预期方位本身或者对所述预期方位的相关于所述对象位置的位置指示、尤其是对所述预期方位的方向指示，或者能够作为对在所述实际方位和所述预期方位之间的差的指示来显示。

18.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述显示装置（105）构成为能够声学地、光学地、声光学地、触觉地、尤其借助于振动或压力来显示对所述预期方位的指示。

19.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述对象是比赛用球、尤其足球或兵乓球或网球或橄榄球或冰球，所述显示装置（105）包括传感器壁，以用于检测撞到所述传感器壁上的对象，并且其中所述显示装置构成为能够将所述传感器壁的区域（1333，1327）作为对所述预期方位的指示通过对所述区域的视觉的强调、尤其通过对所述区域的发光或照射或通过声学的强调来显示。

20.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述显示装置（105）包括面罩或投影装置、尤其是平视投影装置，并且其中所述显示装置构成为能够借助于所述投影装置，将对所述预期方位的指示显示到所述面罩上或通过投影到投影区域上、尤其是投影到面罩玻璃或挡风玻璃上来显示。

21.根据权利要求20所述的系统，其中所述面罩是滑雪头盔的面罩，并且其中所述显示装置（105）构成为能够在所述面罩上显示对相关于所述实际方位或相关于所述滑雪板中的至少一个相对于其他滑雪板的预期方位的指示，尤其作为对滑雪板的预期位置的指示来显示。

22.根据权利要求20所述的系统，其中所述对象是交通工具，尤其是滑板或雪橇或机动车，并且其中所述显示装置（105）构成为能够将对所述预期方位的指示作为在头盔上的面罩上的交通工具理想路线或到挡风玻璃上的投影来显示。

23.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述对象是用户的、尤其是高尔夫运动员的至少一只脚，并且所述显示装置（105）构成为能够将对脚中的至少一只脚的预期方位的指示显示到、尤其是能够投影到所述支承面上，其中用户能够定位在所述支承面上。

24.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述显示装置（105）构成为能够在电子显示器上显示对所述预期方位的指示。

25.根据权利要求24所述的系统，其中所述显示装置构成为能够操控智能手机的用于显示对所述预期方位的指示的显示器。

26.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述显示装置（105）构成为能够借助于光将对所述预期方位的指示投影到比赛场地上，尤其借助于激光投影或LED投影来投影。

27.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述确定装置（103）构成为能够根据身体参数，尤其是心率、心率变异性、体温、血常规参数如血糖浓度或氧气浓度或呼吸频率或步进频率或行进速度来确定所述预期方位。

28.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述显示装置（105）构成为根据身体参数、尤其心率、心率变异性、体温、血常规参数如血糖浓度或氧气浓度或呼吸频率或步进频率或行进速度来显示对所述预期方位的指示。

29.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述对象是比赛器械，尤其球拍如网球拍，高尔夫球杆，乒乓球拍，击剑器械，杠铃，球，冰球，冰壶，划艇尤其是皮划艇，桨，投掷器械，尤其是铁饼或铅球，自行车，自行车元件如车把，弓，弓箭，射击器械，头盔，滑冰鞋，衣服，滑雪板，滑雪板固定装置，滑雪单板，交通工具如滑板或雪橇或机动车，或者鞋。

30.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述对象是用户，尤其是运动员，或所述用户的身体组成部分，尤其头部、额头、后脑勺、鼻根、枕骨隆突、耳前部位，颈椎、胸椎、腰椎、胸骨、肩高、关节如肘关节或腕或膝关节或上部踝关节、髂前上棘、大粗隆、足尖、足跟、肚脐。

31.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述对象是用户的头部，其中所述检测装置构成为能够检测多个方位信号，所述方位信号指示头部位置，其中所述确定装置构成为能够将头部的横向平面确定为所述头部的实际方位，并且其中所述显示装置构成为能够尤其声学地或光学地或触觉地显示对位于所述横向平面中的所述预期方位的指示。

32.根据权利要求31所述的系统，其中所述确定装置（103）包括：多个能设置在用户的头部上的方位传感器，以用于确定方位和输出方位信号；并且包括多个发光元件、尤其是LED，以用于显示对所述横向平面中的所述头部的转动方向的指示。

33.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述确定装置（103）包括至少一个方位确定装置、尤其是方位发射器，以用于检测所述实际方位。

34.根据上述权利要求中任一项所述的系统，所述系统还包括对象发射机、尤其是发球机或冰球发球机，以用于发出对象。

35.根据上述权利要求中任一项所述的系统，所述系统包括多个检测装置（101）以用于检测所述实际方位。

36.一种用于辅助具有对象的运动训练的方法，所述方法具有:

检测所述对象的实际方位；

确定所述对象的预期方位；以及

当所述实际方位不同于所述预期方位时，显示对所述预期方位的指示。