CN108452539A - 一种起跑判别方法及电子起跑器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种起跑判别方法及电子起跑器，该方法包括压力检测、差分和判别三个步骤，所述的电子起跑器，包括起跑判别装置、脚蹬机构，所述的起跑判别装置包括：设置在脚蹬机构上的压力传感器；对压力传感器输出进行采样的采样装置；对采样装置输出进行差分的差分装置；对差分装置输出与阈值进行比较的比较器；所述的比较器在差分装置的输出大于阈值时输出中断信号表示已起跑。经大量起跑图像研究表明，运动员在起跑的瞬间会进入一段压力的线性增长区，此线性区起点可准确的识别运动员是否开始起跑动作，依据此特性，可使用差分算法判断运动员的起跑，以弥补单纯阈值判别算法的不足之处。

Description

一种起跑判别方法及电子起跑器

技术领域

本发明涉及运动器材领域，特别是一种起跑判别方法及电子起跑器。

背景技术

电子起跑器（Start detection system ），又称起跑监视系统或电子起跑判罚器，按照国际田联的要求，为了保证比赛的公平性，需要用电子起跑器对各位运动员的起跑反应时间进行监测。它采用电子监测对起跑器压力传感器进行实时监测其压力变化，通过相应的判别算法以判断运动员是否起跑。传统的判别算法为起跑阈值法，当检测到运动员起跑时的某一点压力值大于等于预先设定的起跑阈值，则认为运动员已起跑，如图1所示，t1时刻开始压力线性增加，此时已起跑，实践中，设置一个阈值如25-30Kg，当压力传感器检测到压力超过这个阈值时已起跑。但实际使用时存在不同的运动员蹬力有差异, 不同运动员的起跑动作不相同，再加上人体体重差异，起跑压力参差不齐，很难对每一个运动员的起跑时刻进行公平、准确和有效的检测 ，影响比赛的公平性。

发明内容

本发明为克服目前电子起跑器中采用阈值法很难对每一个运动员的起跑时间进行公平、准确和有效的检测的不足，提供一种起跑判别方法以及使用该起跑判别方法的电子起跑器。

本发明为实现其目的所采用的技术方案是：一种起跑判别方法，包括以下步骤：

步骤1、按照设定的采样频率实时测量运动员双脚施加于起跑器上的压力；

步骤2、对步骤1检测到的压力进行差分；

步骤3、对差分值进行判断，如果大于设定的阈值，则认为运动员已起跑。

经大量起跑图像研究表明，运动员在起跑的时刻会进入一个线性增长区，此线性区的起点可准确识别运动员是否开始起跑动作，依据此特性，可使用差分算法判断运动员的起跑时刻，以弥补压力阈值判别算法的不足之处。

进一步的，上述的起跑判别方法中：步骤1中采用的测量频率为2KHz；步骤3中设定的阈值为3-5Kg之间。

本发明还提供了一种电子起跑器，包括起跑判别装置、脚蹬机构，所述的起跑判别装置包括：设置在脚蹬机构上的压力传感器；对压力传感器输出进行采样的采样装置；对采样装置输出进行差分的差分装置；对差分装置输出与阈值进行比较的比较器；所述的比较器在差分装置的输出大于阈值时输出中断信号表示已起跑。

进一步的，上述的电子起跑器中：还包括时钟单元，所述的时钟单元与比较器相连，接收比较器输出的中断信号产生起跑时刻。

进一步的，上述的电子起跑器中：所述的采样装置的采样频率等于2KHz。所述的比较器中使用的阈值范围在3-5Kg之间。

下面结合具体实施例对本发明作较为详细的描述。

附图说明

图1是起跑图像。

图2是本发明的流程图。

具体实施方式

实施例1，如图2所示，本实施例是一种通过检测压力的差来判断是否起跑的一种起跑判别方法。包括以下步骤：

步骤1、按照设定的频率实时测量运动员双脚加于起跑器上的压力；设定频率实际上就是对压力传感器的采样频率，在实践中，如中国专利公开号CN2728586Y公开的径赛电子起跑器一样，有一个压力传感器总成，对运动员双脚踩踏脚蹬机构的压力进行检测，目前一般运动员的起跑图像如图1所示，开始有一段平坦部分，然后t1时间开始起跑，此时开始有一段近似线性的增加区直到顶点的t2时刻，该时刻运动员抬手、然后下降到t3时刻，此时抬后脚，然后压力消失，消失时刻t4抬前脚。本方法就是要找到起跑时刻t1。

步骤2、对步骤1检测到的压力进行差分；实践上在t1时间以前基本上压力传感器压力不变，按照采样频率，后面检测到的压力减去前面检测到的压力，时间间隔在1ms中是比较合适的，两个相减形成差分结果。

步骤3、对差分结果进行判断，如果大于设定的阈值，则认为运动员已起跑。对于运动员一般来说，实践中我们使用3-5Kg作为阈值。在实践中，由于一般采用2KHz的采样频率，两个采样点之间的时间间隔只有0.5ms，因此，设定起跑时刻时以压力差分超过阈值的两个采样点中前一个采样点的时刻为起跑时刻。

本实施例中的电子起跑器与目前市场上的电子起跑器结构相似，包括起跑判别装置、脚蹬机构。其中，起跑判别装置包括：设置在脚蹬机构上的压力传感器；对压力传感器输出进行采样的采样装置；对采样装置输出进行差分的差分装置；对差分装置输出与阈值进行比较的比较器；所述的比较器在差分装置的输出大于阈值时输出中断信号表示已起跑。另外还包括时钟单元，时钟单元与比较器相连，接收比较器输出的中断信号产生起跑时刻。本实施例中采样装置的采样频率为2KHz。比较器中使用的阈值范围在3-5Kg之间。

目前，一般的起跑器对于脚蹬压力阈值一般设定在25-30公斤（厂家大多将出厂压力阈值设定在30公斤），理解是由于压力曲线起始时刻技术上难以自动判定，也就是说由于压力曲线起始段0-t1较平，起始时刻t1的自动判定的误差会很大，并且容易产生误判。对于专业运动员来说，一般从25-30公斤压力范围开始即进入压力的线性增长区，阈值设在此区，测量误差较小，判定灵敏度和分辨力较高。

运动员起跑瞬间，电子起跑器对其压力进行检测，依据导数算法，找出起跑压力线性区的拐点，如果在单位时间内的压力增量大于3至5kg，则认为运动员已起跑，并且置相应的起跑标志位，如不满足此要求，则判别为起跑压力不足或者未起跑。

根据本实施例，使用导数算法(差分法)可以对运动员的起跑时间进行准确的检测，解决了传统阈值判别算法的缺点，可以全面的检测运动员的起跑压力曲线。

Claims (7)

1.一种起跑判别方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、按照设定的采样频率实时测量运动员双脚施加于起跑器上的压力；

步骤2、对步骤1检测到的压力进行差分；

步骤3、对差分值进行判断，如果大于设定的阈值，则认为运动员已起跑。

2.根据权利要求1所述的起跑判别方法，其特征在于：步骤1中采用的测量频率为2KHz。

3.根据权利要求1或2所述的起跑判别方法，其特征在于：步骤3中设定的阈值为3-5Kg之间。

4.一种电子起跑器，包括起跑判别装置、脚蹬机构，其特征在于：所述的起跑判别装置包括：

设置在脚蹬机构上的压力传感器；

对压力传感器输出进行采样的采样装置；

对采样装置输出进行差分的差分装置；

对差分装置输出与阈值进行比较的比较器；所述的比较器在差分装置的输出大于阈值时输出中断信号表示已起跑。

5.根据权利要求4所述的电子起跑器，其特征在于：还包括时钟单元，所述的时钟单元与比较器相连，接收比较器输出的中断信号产生起跑时刻。

6.根据权利要求4或5所述的电子起跑器，其特征在于：所述的采样装置的采样频率大于或等于2KHz。

7.根据权利要求4或5所述的电子起跑器，其特征在于：所述的比较器中使用的阈值范围在3-5Kg之间。