CN106422250A - 一种新型足球系统 - Google Patents

Abstract

一种新型足球系统，是由智能足球、球员标志装置和智能足球场地通讯装置组成，智能足球内部装有数字智能六维传感器、无线通讯微处理器模块、可充电电池、无线充电模块，智能手机安装专用的足球系统APP软件，根据足球训练、比赛的要求，APP软件模块提供盘球、颠球、射门等相关数据，也可以帮助足球裁判了解足球比赛时判断足球的“进球”、“出界”等瞬间现象，还可以提供主裁判员足球比赛中“伤停补时”的正确时间，记录比赛足球已经受到强烈“冲击”的次数，确定该足球的已经受到的实际冲击次数是否影响比赛的要求而决定“取舍”，足球系统可以把训练、比赛的实际运动轨迹参数进行储存，为足球教练团队提供“训练分析”和“科学研究”的数字依据。

Description

一种新型足球系统

技术领域

本发明涉及一种足球， 尤其涉及一种新型足球系统。

背景技术

随着科学技 术的发展，生产力的提高，人们对竞技足球的期望也越来越高。足球作为亿万球迷喜爱的体育运动，在该领域里应用网络信息技术，实时记录训练和比赛过程，用现代先进的足球理论和技术，指导和帮助提高足球训练水平，提高校园足球的训练效率和乐趣，是足球和信息技术界的一种大胆尝试。足球赛事中出现的“争议”、“误判”也往往成为人们街头巷尾谈论的话题，人们希望现代科技来满足足球运动的“公正”、“公平”的需求，随着足球运动的发展，人们不仅仅满足于其仅具有用来踢球的简单应用，也希望增加足球比赛的特殊功能和足球赛事的趣味性。目前人们对足球的质量和寿命仅是从经验来判断，缺乏统一的工具和方法来衡量，也希望有一个真实的数据来支持足球质量的鉴定，决定比赛、练习用球符合足球标准规定的要求。从此足球界出现了“智能足球”的概念，采用各种技术和方法，探索应用信息技术来提高足球运动训练和比赛水平，已经成为信息技术和足球界共同关注的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案，一种新型足球系统，是由智能足球、球员标志装置和安装专用手机APP软件的智能手机组成，APP软件包括足球比赛模块、足球训练模块和足球质量管理模块，根据需要选用相应的模块，所述的智能足球内部装有数字六维传感器、无线通讯微处理器、可充电电池、无线充电模块，其中数字六维传感器、无线通信微处理器和无线充电模块组成一个微型电子组件，放置在足球内胆的一个特制皮囊内，所述的可充电电池定制成超薄弧形，安置在与微型电子组件相对的另一个皮囊内，无线充电模块的平面电磁接收线圈放置在两个皮囊之间的另外两个皮囊内，相邻皮囊之间的距离一致以保持足球的平衡，所述的球员标志装置是一种穿戴电子设备，它由无线通讯微处理器、三轴加速度传感器、心率传感器和柔性电池组成，球员信息可以事先由智能手机设定存在无线通讯微处理器的Flash存储器内，包括球队名称代号、球员球衣号、球员名字等，与无线充电模块对应的专用无线充电器是通用的无线充电设备，设有专用的足球塑料座放置足球，保证智能足球在充电时不会滚动而与充电器分离；所述的智能足球和球员标志装置中的无线通讯微处理器模块都可以通过无线局域网连接各个具有蓝牙模块的微微网和相应的电子设备，接收智能手机发出的操作指令，同时向智能手机发送由微处理器解算的实时足球运动数据，包括足球的瞬时位置、速度、加速度、实时时间、运动和射门方向、击球的“力”大小和次数以及双方球员在足球场上的实时位置；智能手机安装专用的足球系统APP软件，根据足球训练、比赛的要求，专用APP软件所编程的软件模块可以提供盘球、颠球、射门等相关数据，所述新型足球系统还包括足球质量管理模块，足球内装置的数字六维传感器在足球受到外力冲击时，足球便发生运动，六维传感器将测到一次加速度的最大值，根据力学公式,我们可以得到击球力值大小，比照中华人民共和国的足球国家测试中“足球冲击力测试计”所提供击球力的数值，在无线通讯微处理器内部设置该击球冲击力的基准值，把大于此冲击力值的次数在微处理器内部进行记录，储存到Flash存储器里，每击球足球一次，足球本体内部的加速度矢量值也变化一次，通过计算得到击球力的大小，若达到或超过规定击球力的基准数值，可以通过计数器进行计数、存储，同时存储到微处理器中指定的Flash存储器单元，在断电情况下，即使电池损坏，其存储的数值仍然保存不变，这时我们就可以随时从智能手机中获得这个足球已经受到冲击的次数参数，也可以同时存储多个足球的冲击的次数，而达到监测足球寿命和足球管理的目的。

智能足球场地通讯装置和智能足球都应在无线局域网WLAN能够覆盖的区域使用，通过安装专用手机软件APP的智能手机与安置在智能足球内部的无线通讯微处理器组成微微网，也可以与安置在比赛场地里所有装有蓝牙收发模块的设备如带有蓝牙收发装置的CCD摄像机等相连接，构成有多个蓝牙网络连接网点的微微网，通过相应软件把所有在微微网上的设备通过4.0以上版本的BLE协议用无线的方式连接起来，所述的专用无线充电器可以是与放置在智能足球内部的无线充电模块相同的电子器件装置，安装在可以方便安放智能足球，并且可以对智能足球充电的专用电子装置。

所述的一种新型足球系统，还包括球员标志装置，其包括无线通讯微处理器、三维加速度传感器、心率传感器和微型可充电电池组成，装置在一个由硅橡胶材料制成的外壳里，分别佩戴在双方球员的手腕上，在训练时它可以选择运动员的健康情况监护，在比赛时它可以正确地向智能手机发送双方球员在比赛场上的瞬间位置和位置变化。

作为优选，所述无线通讯微处理器模块,采用CC2540蓝牙低功耗芯片为核心，它是一款完全兼容蓝牙4.0低功耗BLE协议的Soc芯片，其内部集成了低功耗、增强型8051MCU内核，高性能2.4GHz射频收发器，8K RAM、256K Flash存储器，其主要特性包括1个16位和2个8位通用定时器，2个UART，共有21个GPIO,可以通过设置，用作1个SPI或一个作双向数据传输通道，接收六维传感器的加速度计、磁力计参数，它有32.678KHz的休眠定时器，并拥有5种工作模式，精确的数据接收信号强度检测（RSSI)、功能强大的五通道直接内存（DMA），在发送接收、数据处理和传输时，可以选择不同的工作模式进行工作，以降低微处理器的功率损耗，在休闲模式时芯片的电流损耗可以调节，最低的电流损耗仅0.4ua。芯片仅有6×6×1mm，适宜应用于有体积要求的场合，无线通讯微处理器模块的供电电压为2～3.6伏，与可充电电池的电压相匹配。

低功耗的主芯片具有无线收发功能和输入输出功能，因此需要外围电路来实现芯片功能，外围电路是围绕主芯片进行配置，外围电路包括两个时钟电路电源电路、阻抗匹配电路、通讯接口、天线等，芯片中有RF_P和RF_N是一对差分输入、输出的偶极信号端口，所述的天线是一种特制的可以制成PCB板形式的天线，天线的接收频段为2400～2483MHz，其增益不小于3db，基于其是一种不平衡天线，需要在射频输入输出管脚与蓝牙天线之间连接一个巴伦（平衡、不平衡）匹配电路来实现，这种匹配电路可以用分离的电容、和电感来实现，整个电子电路板进行优化薄型设计，可以安置在智能足球球胆小气囊的中心。

作为优选，所述的数字六维传感器是一个三维加速度传感器和一个三维磁力计（电子罗盘）组成，其中三维加速度传感器通过实时测量得到的X、Y、Z三个方向的加速度可以得到的矢量值，通过获得的加速度值，比照足球的旋转运动，通过软件算法，我们就可以得到足球的运动方向、和加速度的绝对值大小，通过微处理器内部时钟的定时采集足球的加速度值，我们可以计算得到足球加速度的变化，进而获得足球的球速和足球的位置变化，如果在手机里事先设定足球场地的尺寸、和足球位置的初始值，我们可以通过相应的软件获得足球在训练、比赛时瞬间立体位置，足球质量历来是足球制造公司和足球界关心的足球指标，我们在测得加速度的最大变化值。通过力学计算也可以获得足球的击球力的大小，把足球受到外击力的大小进行记数，从而可以获得这只足球所受到的冲击次数，通过统计计算规律，可以了解这足球或足球制作工艺对足球寿命对影响。所述的数字六维传感器中还有一个三维磁力计，它可以测得精度高达0.1°的足球在静止状态下的“状态位置”，在运动状态下，可以根据三维磁力的变化根据该芯片给出的位置定义，磁力计芯片方向的变更，可以获得三维方向的磁力变化，可以很方便的了解足球的方向变化，从而获得了足球的实时旋转信息。

作为优选，所述的数字六维传感器采用飞思卡尔公司生产的FXOS8700CQ，这是一个封装在QFN的小型芯片，仅有3×3×1.2mm，它由2～3.6伏电压供电，供电电压范围较宽，电压较低，适合电压电池供电，加速度计测试范围可根据选择分别为±2g\±4g\±8g，满足竞技足球的球速、击球力的大小测定，磁力计测试范围可以在±1200uT，可以比较测试结果，获得足球的位置和三维方向，器件内置有专用的ADC转换器，可以把加速度、磁力的模拟数值转换为14位加速度数字值和16位磁力变化的数字信号，可以选择采用和SPI二种双向数据通信方式中的任何一种，采用串行实现与无线通讯微处理器的信号传输，所述的数字六维传感器的功率消耗极少，仅有0.24ma～0.08ma左右，由于它的体积很小，外围电路器件不多，与无线通讯微处理器的通信连接线少，因此，可以与CC2540蓝牙低功耗芯片、bq51013无线充电模块集成在同一块电路板中，使该电子组件的尺寸最小化。

作为优选，所述的可充电电池是一种超薄型柔性锂电池，其重量很轻，一般可控制在3g以内，可以根据电子装置电路板的尺寸大小以及足球内胆小气囊制作工艺，选择超薄柔性可充电锂电池，电池的电压选择为3.7伏，电池的容量以不少于2～3天充电一次，充电次数不小于500次，暂定充电电池的容量不小于65mah。

作为优选，所述的锂电池采用bq51013无线充电模块进行充电，本发明可以采用特制的超薄型柔性锂电池，标称电压3.7伏，终止电压为2.8V，为解决新型足球在使用中的供电问题，可以采用无线充电的方式，无线充电器可以选用市售的其中的一种无线充电器作为新型足球系统充电的充电器，当充电器通电以后在充电器中的线圈中产生高频振荡电流，在足球的球内胆的皮囊里，安装一个或二个弧形柔性平面电磁线圈，通过电磁感应，在线圈中感应出一定电压的高频电流，这个高频电流的电压量与足球安放的位置有关，安装在足球里面的线圈距离充电器的高频线圈越近，信号越强，高频信号经过无线充电模块bq51013的高频整流在信号的out端输出电压，通过调节可调电阻的阻值，使输出的电压满足柔性可充电电池充电要求。

作为优选，无线充电模块bq51013的高频电磁线圈与无线充电模块bq51013分别安装在特制的球胆皮囊中，其中无线充电模块bq51013安装在微型电子组件内，电子组件放置在球胆的皮囊里，二个特制的高频电磁线圈放置在相对的二个皮囊中，球胆橡胶皮之间有横向浅槽，用于薄型柔性可充电电池、无线充电模块和高频电磁线圈之间放置连接导线。

作为优选，所述的球员标志装置是一种智能足球专用电子手环，使用时，电子手环佩戴在运动员的手腕上，专用电子手环中的无线通讯微处理器也采用德州公司的CC2540，所采用的三维数字加速度传感器为LIS3DSH，它与六维数字加速度传感器有相似的结构，三维数字加速度计主要测试运动员位置，根据测试到的运动员前进（后退）的方向，确定运动加速度值的大小和方向，三维数字加速度传感器由或双向传输通道与微处理器器相连，微处理器得到加速度数据后，通过计算可以获得该球员的可以得到球员在足球场上的具体瞬时位置。

作为优选，所述的球员标志装置还具有运动员健康测试功能，采用深圳松恩电子科技有限公司生产的光电心率传感器，其芯片尺寸是4×2×1mm，功耗＜0.3ma，接受波长=550nm，其中配置运算放大器并加接外围电子元件可以获得运动员心率方波信号，与微处理器的I/O口相接，由微处理器和设定的定时器可以正确的测试运动员在各种运动状态下的心率参数。

优选地，所述的新型足球系统包括智能手机作为智能足球的通讯数据收发设备、计算设备和手动控制器终端设备三个部分以及安装在手机中配套的新型足球系统APP软件，智能手机APP软件应该包括足球比赛模块、足球训练模块、足球管理模块，按照使用要求，我们可以分别在在手机中得到需要的操作界面，包括手动、自动发出指令，发出足球的初始位置、比赛场地尺寸、比赛开始时间，智能足球可以记录新型足球系统的运动情况，经过计算可以获得包括足球的实时位置、比赛时的足球时速，击球次数、击球力度等参数，也可以通过动画显示足球的运动轨迹，这有助于足球训练时提供足球教练员训练效果的实时记录图像，无线通讯微处理器采用的是CC2540，它是由蓝牙收发模块和基于增强型的8051所组成的MCU，通过串行通讯的方式接收数字六维传感器FXOS8700CQ的加速度、磁力信号，由柔性可充电锂供电，该电池则由SQ51013无线充电模块获得电能补充，同时通过智能手机向新型足球系统事先设置训练和比赛场地尺寸、并发出如“足球位置初始值”、“比赛开始计时”、“比赛暂停”、“中场休息”等向新型足球系统发出微处理器计数器开启、暂停、微处理器休眠等指令，建立与新型足球系统的通信通道，连接带有蓝牙模块的高清晰度摄像机实时记录足球射门瞬时情况，判断足球进门、出界，足球比赛进球的全过程，还可以根据足球比赛的实际运动状态适时选择无线通讯微处理器工作模式降低微处理器模块的能耗。新型足球系统的训练模块应该能够记录球员的盘球、颠球、射门等训练训练质量情况，考察球员体能变化。新型足球系统的足球管理模块还应该记录足球已经受到冲击的次数，为足球比赛和训练选择合适的足球选择。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为本发明智能足球的俯视图；

图3为本发明智能足球的电子组件框图；

图4为本发明智能足球中的无线通讯微处理器框图；

图5为本发明智能足球中的数字六维传感器框图;

图6为本发明的球员标志装置电子框图;

图7为本发明的三维数字传感器电子框图。

图中：1、足球本体；2、球胆气囊；3、可充电电池；4、无线通讯微处理器；5、数字六维传感器；6、无线充电模块；7、无线充电模块线圈；8、智能手机；9、专用无线充电器；10、特制皮囊。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参见图1至图7所示的一种新型足球系统，是由智能足球、球员标志装置和安装专用手机APP软件的智能手机8组成，APP软件包括足球比赛模块、足球训练模块和足球质量管理模块，根据需要选用相应的模块，所述的智能足球包括足球本体1，足球本体1内部装有数字六维传感器5、无线通讯微处理器4、可充电电池3、无线充电模块6，其中数字六维传感器5、无线通信微处理器4和无线充电模块6组成一个微型电子组件，放置在足球内胆2的一个特制皮囊10内，所述的可充电电池3定制成超薄弧形，安置在与微型电子组件相对的另一个皮囊内，无线充电模块6的平面电磁接收线圈7放置在两个皮囊之间的另外两个皮囊内，相邻皮囊之间的距离一致以保持足球的平衡，所述的球员标志装置是一种穿戴电子设备，它由无线通讯微处理器、三轴加速度传感器、心率传感器和柔性电池组成，球员信息可以事先由智能手机8设定存在无线通讯微处理器的Flash存储器内，包括球队名称代号、球员球衣号、球员名字等，与智能足球的无线充电模块6对应的专用无线充电器9是通用的无线充电设备，设有专用的足球塑料座放置足球，保证智能足球在充电时不会滚动而与充电器分离；所述的智能足球和球员标志装置中的无线通讯微处理器模块都可以通过无线局域网连接各个具有蓝牙模块的微微网和相应的电子设备，接收智能手机8发出的操作指令，同时向智能手机8发送由微处理器4解算的实时足球运动数据，包括足球的瞬时位置、速度、加速度、实时时间、运动和射门方向、击球的“力”大小和次数以及双方球员在足球场上的实时位置；智能手机8安装专用的足球系统APP软件，根据足球训练、比赛的要求，专用APP软件所编程的软件模块可以提供盘球、颠球、射门等相关数据，所述新型足球系统还包括足球质量管理模块，足球内装置的数字六维传感器5在足球受到外力冲击时，足球便发生运动，六维传感器5将测到一次加速度的最大值，根据力学公式,我们可以得到击球力值大小，比照中华人民共和国的足球国家测试中“足球冲击力测试计”所提供击球力的数值，在无线通讯微处理器4内部设置该击球冲击力的基准值，把大于此冲击力值的次数在微处理器4内部进行记录，储存到Flash存储器里，每击球足球一次，足球本体1内部的加速度矢量值也变化一次，通过计算得到击球力的大小，若达到或超过规定击球力的基准数值，可以通过计数器进行计数、存储，同时存储到微处理器4中指定的Flash存储器单元，在断电情况下，即使电池损坏，其存储的数值仍然保存不变，这时我们就可以随时从智能手机中获得这个足球已经受到冲击的次数参数，也可以同时存储多个足球的冲击的次数，而达到监测足球寿命和足球管理的目的。

智能足球场地通讯装置和智能足球都应在无线局域网WLAN能够覆盖的区域使用，通过安装专用手机软件APP的智能手机8与安置在智能足球内部的无线通讯微处理器4组成微微网，也可以与安置在比赛场地里所有装有蓝牙收发模块的设备如带有蓝牙收发装置的CCD摄像机等相连接，构成有多个蓝牙网络连接网点的微微网，通过相应软件把所有在微微网上的设备通过4.0以上版本的BLE协议用无线的方式连接起来，所述的专用无线充电器9可以是与放置在智能足球内部的无线充电模块6相同的电子器件装置，安装在可以方便安放智能足球的足球塑料座上，并且可以对智能足球充电的专用电子装置。

所述的一种新型足球系统，还包括球员标志装置，其包括无线通讯微处理器、三维加速度传感器、心率传感器和微型可充电电池组成，装置在一个由硅橡胶材料制成的外壳里，分别佩戴在双方球员的手腕上，在训练时它可以选择运动员的健康情况监护，在比赛时它可以正确地向智能手机发送双方球员在比赛场上的瞬间位置和位置变化。

作为优选，所述无线通讯微处理器模块4,采用CC2540蓝牙低功耗芯片为核心，它是一款完全兼容蓝牙4.0低功耗BLE协议的Soc芯片，其内部集成了低功耗、增强型8051MCU内核，高性能2.4GHz射频收发器，8K RAM、256K Flash存储器，其主要特性包括1个16位和2个8位通用定时器，2个UART，共有21个GPIO,可以通过设置，用作1个SPI或一个作双向数据传输通道，接收六维传感器的加速度计、磁力计参数，它有32.678KHz的休眠定时器，并拥有5种工作模式，精确的数据接收信号强度检测（RSSI)、功能强大的五通道直接内存（DMA），在发送接收、数据处理和传输时，可以选择不同的工作模式进行工作，以降低微处理器的功率损耗，在休闲模式时芯片的电流损耗可以调节，最低的电流损耗仅0.4ua。芯片仅有6×6×1mm，适宜应用于有体积要求的场合，无线通讯微处理器模块的供电电压为2～3.6伏，与可充电电池的电压相匹配。

低功耗的主芯片具有无线收发功能和输入输出功能，因此需要外围电路来实现芯片功能，外围电路参照图4,外围电路是围绕主芯片进行配置，外围电路包括两个时钟电路电源电路、阻抗匹配电路、通讯接口、天线等，芯片中有RF_P和RF_N是一对差分输入、输出的偶极信号端口，所述的天线是一种特制的可以制成PCB板形式的天线，天线的接收频段为2400～2483MHz，其增益不小于3db，基于其是一种不平衡天线，需要在射频输入输出管脚与蓝牙天线之间连接一个巴伦（平衡、不平衡）匹配电路来实现，这种匹配电路可以用分离的电容、和电感来实现，巴伦匹配电路的电容、电感元件参数是：C1=18pF；C2=1pF；C3=1pF； C4=1pF；晶振电容C0=15pF；C0=15pF； L1=2nH；L2=2nH；L3=1nH；L4=1nH；所用的元件尺寸是1mm×0.5 mm；整个电子电路板进行优化薄型设计，可以安置在智能足球球胆小气囊的中心。

作为优选，所述的数字六维传感器5是一个三维加速度传感器和一个三维磁力计（电子罗盘）组成，其中三维加速度传感器通过实时测量得到的X、Y、Z三个方向的加速度可以得到的矢量值，通过获得的加速度值，比照足球的旋转运动，通过软件算法，我们就可以得到足球的运动方向、和加速度的绝对值大小，通过微处理器4内部时钟的定时采集足球的加速度值，我们可以计算得到足球加速度的变化，进而获得足球的球速和足球的位置变化，如果在手机里事先设定足球场地的尺寸、和足球位置的初始值，我们可以通过相应的软件获得足球在训练、比赛时瞬间立体位置，足球质量历来是足球制造公司和足球界关心的足球指标，我们在测得加速度的最大变化值。通过力学计算也可以获得足球的击球力的大小，把足球受到外击力的大小进行记数，从而可以获得这只足球所受到的冲击次数，通过统计计算规律，可以了解这足球或足球制作工艺对足球寿命对影响。所述的数字六维传感器中还有一个三维磁力计，它可以测得精度高达0.1°的足球在静止状态下的“状态位置”，在运动状态下，可以根据三维磁力的变化根据该芯片给出的位置定义，磁力计芯片方向的变更，可以获得三维方向的磁力变化，可以很方便的了解足球的方向变化，从而获得了足球的实时旋转信息。

作为优选，所述的数字六维传感器5采用飞思卡尔公司生产的FXOS8700CQ，这是一个封装在QFN的小型芯片，仅有3×3×1.2mm，它由2～3.6伏电压供电，供电电压范围较宽，电压较低，适合电压电池供电，加速度计测试范围可根据选择分别为±2g\±4g\±8g，满足竞技足球的球速、击球力的大小测定，磁力计测试范围可以在±1200uT，可以比较测试结果，获得足球的位置和三维方向，器件内置有专用的ADC转换器，可以把加速度、磁力的模拟数值转换为14位加速度数字值和16位磁力变化的数字信号，可以选择采用和SPI二种双向数据通信方式中的任何一种，采用串行实现与无线通讯微处理器的信号传输，所述的数字六维传感器的功率消耗极少，仅有0.24ma～0.08ma左右，由于它的体积很小，外围电路器件不多，与无线通讯微处理器的通信连接线少，因此，可以与CC2540蓝牙低功耗芯片、bq51013无线充电模块集成在同一块电路板中，使该电子组件的尺寸最小化。

作为优选，所述的可充电电池是一种超薄型柔性锂电池，其重量很轻，一般可控制在3g以内，可以根据电子装置电路板的尺寸大小以及足球内胆小气囊制作工艺，选择超薄柔性可充电锂电池，电池的电压选择为3.7伏，电池的容量以不少于2～3天充电一次，充电次数不小于500次，暂定充电电池的容量不小于65mah。

作为优选，所述的锂电池采用bq51013无线充电模块进行充电，本发明可以采用特制的超薄型柔性锂电池，标称电压3.7伏，终止电压为2.8V，为解决新型足球在使用中的供电问题，可以采用无线充电的方式，无线充电器可以选用市售的其中的一种无线充电器作为新型足球系统充电的充电器，当充电器通电以后在充电器中的线圈中产生高频振荡电流，在足球的球内胆的皮囊里，安装一个或二个弧形柔性平面电磁线圈，通过电磁感应，在线圈中感应出一定电压的高频电流，这个高频电流的电压量与足球安放的位置有关，安装在足球里面的线圈距离充电器的高频线圈越近，信号越强，高频信号经过无线充电模块bq51013的高频整流在信号的out端输出电压，通过调节可调电阻的阻值，使输出的电压满足柔性可充电电池充电要求。

作为优选，无线充电模块bq51013的高频电磁线圈与无线充电模块bq51013分别安装在特制的球胆皮囊中，其中无线充电模块bq51013安装在微型电子组件内，电子组件放置在球胆的皮囊里，二个特制的高频电磁线圈放置在相对的二个皮囊中，球胆橡胶皮之间有横向浅槽，用于薄型柔性可充电电池、无线充电模块和高频电磁线圈之间放置连接导线。

作为优选，所述的球员标志装置是一种智能足球专用电子手环，使用时，电子手环佩戴在运动员的手腕上，专用电子手环中的无线通讯微处理器也采用德州公司的CC2540，所采用的三维数字加速度传感器为LIS3DSH，它与六维数字加速度传感器有相似的结构，三维数字加速度计主要测试运动员位置，根据测试到的运动员前进（后退）的方向，确定运动加速度值的大小和方向，三维数字加速度传感器由或双向传输通道与微处理器器相连，微处理器得到加速度数据后，通过计算可以获得该球员的可以得到球员在足球场上的具体瞬时位置。

作为优选，所述的球员标志装置还具有运动员健康测试功能，采用深圳松恩电子科技有限公司生产的光电心率传感器，其芯片尺寸是4×2×1mm，功耗＜0.3ma，接受波长=550nm，其中配置运算放大器并加接外围电子元件可以获得运动员心率方波信号，与微处理器的I/O口相接，由微处理器和设定的定时器可以正确的测试运动员在各种运动状态下的心率参数。

优选地，所述的新型足球系统包括智能手机作为智能足球的通讯数据收发设备、计算设备和手动控制器终端设备三个部分以及安装在手机中配套的新型足球系统APP软件，智能手机APP软件应该包括足球比赛模块、足球训练模块、足球管理模块，按照使用要求，我们可以分别在在手机中得到需要的操作界面，包括手动、自动发出指令，发出足球的初始位置、比赛场地尺寸、比赛开始时间，智能足球可以记录新型足球系统的运动情况，经过计算可以获得包括足球的实时位置、比赛时的足球时速，击球次数、击球力度等参数，也可以通过动画显示足球的运动轨迹，这有助于足球训练时提供足球教练员训练效果的实时记录图像，无线通讯微处理器采用的是CC2540，它是由蓝牙收发模块和基于增强型的8051所组成的MCU，通过串行通讯的方式接收数字六维传感器FXOS8700CQ的加速度、磁力信号，由柔性可充电锂供电，该电池则由SQ51013无线充电模块获得电能补充，同时通过智能手机向新型足球系统事先设置训练和比赛场地尺寸、并发出如“足球位置初始值”、“比赛开始计时”、“比赛暂停”、“中场休息”等向新型足球系统发出微处理器计数器开启、暂停、微处理器休眠等指令，建立与新型足球系统的通信通道，连接带有蓝牙模块的高清晰度摄像机实时记录足球射门瞬时情况，判断足球进门、出界，足球比赛进球的全过程，还可以根据足球比赛的实际运动状态适时选择无线通讯微处理器工作模式降低微处理器模块的能耗。新型足球系统的训练模块应该能够记录球员的盘球、颠球、射门等训练训练质量情况，考察球员体能变化。新型足球系统的足球管理模块还应该记录足球已经受到冲击的次数，为足球比赛和训练选择合适的足球选择。

所述的智能足球制成以后必须按统计规律称重智能足球的重量，并把足球总重量作为智能足球系统的一个参数输入智能手机软件的设置值。

所述的智能足球内置的电子元件和芯片，都需要在焊接前进行元器件“温度老化”实验，所有器件都必须在120℃环境下，存储时间不小于24小时，经淘汰部分已经损坏的元器件并测试合格后，才能进行焊接作业。

所述的智能足球电子模块在制作足球前用专用的开发装置和设备进行装配和调试，并应用装有专用APP软件进行调试，专用APP应该具有可供调试的专用软件模块，无线充电模块及电磁线圈的软件功能模块。

比赛时本发明读取三维加速度传感器的加速度信息，微处理器根据指令要求和读到的三维加速度传感器的数值进行计算，足球位置的初始值是由比赛和训练开始时球所在的位置，由教练员、裁判员或工作人员用智能手机设定初始位置和比赛场地的实际尺寸。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种新型足球系统，是由智能足球、球员标志装置和安装专用手机APP软件的智能手机组成，APP软件包括足球比赛模块、足球训练模块和足球质量管理模块，根据需要选用相应的模块，其特征在于，所述的智能足球内部装有数字六维传感器、无线通讯微处理器、可充电电池、无线充电模块，其中数字六维传感器、无线通信微处理器和无线充电模块组成一个微型电子组件，放置在足球内胆的一个特制皮囊内，所述的可充电电池定制成超薄弧形，安置在与微型电子组件相对的另一个皮囊内，无线充电模块的平面电磁接收线圈放置在两个皮囊之间的另外两个皮囊内，相邻皮囊之间的距离一致以保持足球的平衡，所述的球员标志装置是一种穿戴电子设备，它由无线通讯微处理器、三轴加速度传感器、心率传感器和柔性电池组成，球员信息可以事先由智能手机设定存在无线通讯微处理器的Flash存储器内，包括球队名称代号、球员球衣号、球员名字等，与无线充电模块对应的专用无线充电器是通用的无线充电设备，设有专用的足球塑料座放置足球，保证智能足球在充电时不会滚动而与充电器分离；所述的智能足球和球员标志装置中的无线通讯微处理器模块都可以通过无线局域网连接各个具有蓝牙模块的微微网和相应的电子设备，接收智能手机发出的操作指令，同时向智能手机发送由微处理器解算的实时足球运动数据，包括足球的瞬时位置、速度、加速度、实时时间、运动和射门方向、击球的“力”大小和次数以及双方球员在足球场上的实时位置；智能手机安装专用的足球系统APP软件，根据足球训练、比赛的要求，专用APP软件所编程的软件模块可以提供盘球、颠球、射门等相关数据，所述新型足球系统还包括足球质量管理模块，足球内装置的数字六维传感器在足球受到外力冲击时，足球便发生运动，六维传感器将测到一次加速度的最大值，根据力学公式,我们可以得到击球力值大小，比照中华人民共和国的足球国家测试中“足球冲击力测试计”所提供击球力的数值，在无线通讯微处理器内部设置该击球冲击力的基准值，把大于此冲击力值的次数在微处理器内部进行记录，储存到Flash存储器里，每击球足球一次，足球本体内部的加速度矢量值也变化一次，通过计算得到击球力的大小，若达到或超过规定击球力的基准数值，可以通过计数器进行计数、存储，同时存储到微处理器中指定的Flash存储器单元，在断电情况下，即使电池损坏，其存储的数值仍然保存不变，这时我们就可以随时从智能手机中获得这个足球已经受到冲击的次数参数，也可以同时存储多个足球的冲击的次数，而达到监测足球寿命和足球管理的目的。

2.根据权利要求1所述的一种新型足球系统，其特征在于，所述无线通讯微处理器模块采用CC2540蓝牙电子芯片，集成了无线收发功能模块和ARM Cortex-M0微处理器于一体的芯片，电子芯片的核心是8051MCU芯片，所述的无线收发模块是蓝牙功能模块。

3.根据权利要求1所述的一种新型足球系统，其特征在于，所述的数字六维传感器采用飞思卡尔公司的FXOS8700CQ六维数字传感器，它是由3D加速度传感器和3D磁力计组成，用来测试足球的矢量加速度和足球的旋转力度。

4.根据权利要求1所述的一种新型足球系统，其特征在于，所述的可充电锂电池采用bq51013无线充电模块进行充电，无线充电模块的电磁线圈是弧线平面可弯曲的，由一个平面线圈或二个平面线圈内装在内胆的特制皮囊内，并置于规定的球片区域下进行充电。

5.根据权利要求1所述的一种新型足球系统，其特征在于，所述的无线通讯微处理器、六维数字加速度传感器、无线可充电模块以及它们相匹配的外围元件全部集成在组装在同一块电子电路板内，组成无线电子组件，外围电路围绕无线通讯微处理器的主芯片进行配置，外围电路包括两个时钟电路电源电路、阻抗匹配电路、通讯接口、天线等，芯片中有RF_P和RF_N是一对差分输入、输出的偶极信号端口，所述的天线是一种特制的可以制成PCB板形式的天线，天线的接收频段为2400～2483MHz，其增益不小于3db，基于其是一种不平衡天线，需要在射频输入输出管脚与蓝牙天线之间连接一个巴伦（平衡、不平衡）匹配电路来实现，这种匹配电路可以用分离的电容、和电感来实现，整个电子电路板采用优化薄型设计，安置在智能足球球胆特制气囊的中心。

6.根据权利要求1所述的一种新型足球系统，其特征在于，所述的可充电电池是按智能足球内部的电子组件尺寸特制的超薄型柔性锂电池。

7.根据权利要求1所述的一种新型足球系统，其特征在于，所述球员标志装置的无线通讯微处理器、三轴数字加速度计及其外围元件集成焊接于同一块印制板上，所述的球员标志装置用超薄型柔性可充电电池供电，用常用的电池充电器充电，使用时，把球员标志装置制成电子手腕状，安放在硅橡胶制作的软性材料上，比赛前根据球队、球员的选择佩戴在每个队员对手腕上。

8.根据权利要求1所述的一种新型足球系统，其特征在于，新型足球系统配置带有蓝牙收发模块的高清晰度摄像机，用来监视球门的射门情况，把带有蓝牙收发装置的摄像机直线安置在足球场的底线延长线上，利用智能手机中的APP软件，把带有蓝牙收发装置的摄像机作为智能手机微微网的一个蓝牙网点，在足球进入球门附近时接通该网络通道，在手机里实时记录足球在摄像机中的图像，在足球远离球门时则可以关闭这个通道的数据，以提高智能手机的收发速度。