CN109477894A - 用于跟踪多个抛射体的系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于跟踪多个抛射体的系统，包括第一雷达设备，该第一雷达设备定向成使得第一雷达设备的视场覆盖抛射体将要从多个发射位置发射进入的目标区域的至少一部分。该系统还包括处理器，该处理器从雷达接收数据并从数据中识别多个抛射体的踪迹。处理器针对所识别的每个抛射体踪迹确定发射位置中的发射该抛射体的特定发射位置，并且向与每个抛射体相关联的发射位置提供与抛射体的轨迹对应的数据。

Description

用于跟踪多个抛射体的系统
背景技术
已知用于跟踪诸如高尔夫球的单个抛射体的飞行的系统。然而，在多个抛射体从多个发射区域发射到共同目标区域的情况下，跟踪变得非常困难。尽管可以为每个发射区域提供专用的跟踪系统，但是取决于发射区域的数量，这种布置的成本可能过高。另外，在许多抛射体以不可预测的间隔发射的情况下，抛射体的轨迹可能交叉(或几乎交叉)，需要系统区分这些轨迹，以确保交叉之后的轨迹部分与正确的初始轨迹(交叉之前)相关联，从而确保准确地确定每个抛射体的完整轨迹。
发明内容
本发明涉及一种用于跟踪多个抛射体的系统，该系统包括：第一雷达设备，定向成使得第一雷达设备的视场覆盖抛射体将要从多个发射位置发射进入的目标区域的至少一部分；和处理器，从雷达接收数据并且从数据中识别多个抛射体的踪迹，该处理器针对识别出的每个抛射体踪迹确定发射位置中发射抛射体的特定发射位置，并且向与每个抛射体相关联的设备提供与抛射体的轨迹对应的数据。
根据示例性实施例，该系统还包括第二雷达设备，其定向成使得第二雷达设备的第二视场覆盖目标体积中包括第一视场外部的目标体积部分的至少一部分以及目标体积中还包括在第一视场中的重叠部分。
根据示例性实施例，与每个位置相关联的设备包括显示数据的屏幕。
根据示例性实施例，对于多个时间帧中的每一者，处理器从第一雷达设备接收雷达信号，并且根据该雷达信号计算包括识别出的每个抛射体的位置和速度值的抛射体数据。
根据示例性实施例，对于每个时间帧，处理器参考来自至少一个在先时间帧的数据，并且针对识别出的每个抛射体确定抛射体数据是否与现有轨迹相关，并且当抛射体数据与现有轨迹相关时，处理器更新当前抛射体数据所相关的现有轨迹以包括当前抛射体数据。
根据示例性实施例，当针对识别出的抛射体的当前抛射体数据与现有轨迹不相关时，启动新轨迹。
根据示例性实施例，对于每个轨迹，处理器将初始抛射体位置与已知发射位置进行比较，并且如果初始抛射体位置与已知发射位置匹配，则处理器将该发射位置分配给轨迹。
根据示例性实施例，当轨迹的初始抛射体位置与已知发射位置不匹配时，处理器基于轨迹从初始抛射体位置在时间上向后外推到抛射体的发射位置。
根据示例性实施例，多个抛射体是练习场中被发射的高尔夫球，并且其中，处理器将发射位置与多个击球隔间的已知位置进行比较，从该多个击球隔间中将高尔夫球击向练习场中，其中每个击球隔间被处理器识别为单个发射位置，使得从击球隔间内的任何位置发射的任何高尔夫球被识别为来自该击球隔间，并且处理器向与击球隔间相关联的设备提供与抛射体的轨迹对应的数据。
根据示例性实施例，该系统还包括第三雷达设备，其定向成使得第二雷达设备的第三视场覆盖目标体积中包括第一和第二视场外部的目标体积部分的至少一部分以及目标体积中还包括在第一和第二视场之一中的重叠部分。
根据示例性实施例，第一雷达设备位于目标体积中发射位置所在的第一端，第一视场从发射位置朝向目标体积远的端延伸到目标体积中，第二雷达设备位于目标体积的面向目标体积的第一端的第一侧面，并且该第一侧面包括发射位置中具有与第一侧面相邻的第一位置的第一部分，第三雷达设备位于目标体积的面向目标体积第一端的第二侧面，并且该第二侧面包括发射位置中具有与第一侧面相邻的第二位置的第二部分。
根据示例性实施例，第二和第三视场重叠，使得目标体积的整个第一端在第二和第三视场中的至少一者内。
根据示例性实施例，处理器从与用户相关联的设备接收位置数据，并且将设备的位置识别为已知发射位置。
根据示例性实施例，由处理器接收的位置数据是来自移动设备的GPS数据。
根据示例性实施例，处理器将作为系统的用户登录的多个设备中的每一者识别为已知发射位置。
根据示例性实施例，当处理器将抛射体识别为可能与已知发射位置相关联时，处理器向与已知发射位置相关联的设备发送抛射体的轨迹信息，并且请求设备的用户确认抛射体与已知发射位置相关联。
根据示例性实施例，第一雷达设备是连续波多普勒雷达。
附图说明
图1示出根据第一示例性实施例的具有雷达跟踪系统的高尔夫球练习场的立体图；
图2示出图1的高尔夫球练习场的侧视图；
图3a示出根据示例性实施例的雷达专用计算机的操作方法的流程图；
图3b示出显示样本多普勒频谱的曲线图；
图4示出根据示例性实施例的用于跟踪多个对象的方法的流程图；
图5示出用于确定新的或现有踪迹中是否出现峰值的方法的流程图；
图6示出用于将击球隔间分配给踪迹并确定踪迹何时完成的方法的流程图；
图7示出由雷达检测到的包括相交的两个踪迹T1和T2的信号的曲线图(多普勒频率对时间)；
图8a、图8b和图8c示出与图7的信号对应的被分解为三维空间中两个球的运动分量的表示的数据的曲线图；并且
图9示出根据本发明的实施例的包括采用四个雷达设备的系统的系统立体图；
图10示出图9的系统的侧视图；
图11示出根据本发明的实施例的包括采用两个雷达设备的系统的系统立体图；
图12示出图11的系统的侧视图；
图13示出根据本发明的实施例的包括采用单个雷达设备的系统的系统立体图；以及
图14示出图13的系统的侧视图。
具体实施方式
参考以下描述和相关附图可以进一步理解示例性实施例，其中相同的元件具有相同的附图标记。示例性实施例涉及一种设备、系统和方法，其在从多个发射位置发射的多个抛射体移动通过一区域时使用雷达来跟踪抛射体，并且识别发射每个抛射体的发射位置。取决于发射区域的物理尺寸以及第一雷达设备的视线阻挡等实际问题，可能需要在系统中安装一个或多个附加雷达设备以增加系统覆盖的体积的覆盖范围。优选地，覆盖发射区域的整个范围，以便在发射后不久可以由系统获取发射的抛射体，以使抛射体轨迹和相关数据能够与各发射位置相关联。尽管本文详述的示例性实施例描述了对高尔夫球的跟踪，但是本领域技术人员将理解，可以以相同的方式用系统跟踪任何运动球或甚至非运动相关的抛射体。
图1示出根据示例性实施例的用于跟踪对象的第一系统100。第一系统100包括分布在抛射体将要被发射进入的目标区域周围的三个雷达设备102、102'、102”。在图1的实施例中，系统100是用于跟踪从沿练习场104的第一端108分布的多个发射位置(击球隔间106)被击向目标区域(练习场104)中的高尔夫球的系统。每个雷达单元可以例如是在X波段(10.5-10.6GHz)下发射微波的连续波多普勒雷达，其发射大约500毫瓦的EIRP(等效全向辐射功率)，因此适于符合短距离有意辐射器的FCC和CE规定。可以使用任何类型的连续波(CW)多普勒雷达，包括相位或频率调制的CW雷达、多频VW雷达或单频CW雷达。当前的脉冲雷达系统在追踪靠近雷达设备的对象方面的能力受到限制。然而，对象必须距这些脉冲雷达系统的距离随着时间的推移而减小，并且预计将持续减小。因此，这些类型的雷达可以很快对这些操作有效，并且也可以考虑它们在下面描述的本发明的系统中的使用。在整个申请中，基于多普勒频谱的使用来描述对于对象的跟踪。可以理解，这些多普勒频谱指代来自连续波多普勒雷达的数据。如果采用脉冲雷达系统，则将基于脉冲在从对象反射之后返回雷达所需的时间来计算类似的数据。也可以使用能够三维跟踪与本文描述的对象类似的对象的任何其他类型的雷达。
如图1和图2所示，第一雷达设备102位于面向目标区域108的击球隔间106的后面。雷达设备102被设置为使得从击球隔间106发射的大部分抛射体轨迹将在设备102的视场110(波束覆盖范围)内，而没有来自建筑物和其他结构的任何阻挡。对于在不同层上具有击球隔间106的多层设施，这意味着雷达设备102通常设置为a)以击球隔间地板(hitting bayfloors)之间的击球隔间立面为中心，或者替代地，b)在击球隔间顶部。取决于水平方向上击球隔间的数量和视场110，可能优选的是将雷达设备102设置在替选的b)击球隔间106的前部后面大约0-25m处并且在最高击球隔间地板上方大约3m处。在该示例性实施例中，雷达102的视场110从击球隔间106向外延伸并且包围其中的雷达设备102'和102”以及延伸超出雷达设备102'、102”的练习场104的整个部分(与雷达设备102'、102”相比距击球隔间更远的部分104)。雷达设备102'位于练习场104的右侧(当朝向击球隔间106看时)，旨在向里朝向雷达设备102，使得雷达设备102'的视场112包括击球隔间106的第一部分(包括雷达设备102右侧的所有击球隔间106)以及练习场104的位于雷达设备102'前方从练习场104的右侧界线114延伸以延伸越过练习场104的中心线116的一部分。在该示例性实施例中，雷达设备102'和102”分别设置在右侧界线114和左侧界线120处，距击球隔间106约75米。然而，本领域技术人员将理解，只要视场110、112、118覆盖整个目标区域以避免不可获得轨迹数据的盲点，就可以选择雷达设备102、102'、102”的任何其他位置。
类似地，雷达设备102”在练习场104的左侧，旨在向里朝向雷达设备102，使得雷达设备102”的视场118包括击球隔间106的第二部分(包括雷达设备102左侧的所有击球隔间106)以及练习场104的位于雷达设备102”前方从练习场104的左侧界线120延伸以延伸越过练习场104的中心线116的一部分。如本领域技术人员将理解的，视场112和118在包括击球隔间106的中心击球隔间的区域122中重叠，以确保所有击球隔间106都在雷达102'、102”之一的视场112、118内。另外，这种布置确保练习场104的整个区域在视场110、112、118之一内，使得可以在每个抛射体的整个轨迹(限于在练习场104内的轨迹部分)上跟踪抛射体。
如本领域技术人员将理解的，抛射体可以在其飞行期间移动通过不同区域，诸如仅在视场110、112、118中的仅一个内的第一区域到由多于一个视场110、112、118覆盖的区域(例如，重叠区域122)，然后进入仅视场110、112、118中的不同视场内的区域。当抛射体从一个视场移动到另一视场时，系统100必须连续地将来自与对应视场110、112、118相关联的雷达设备102、102'、102”中的第一雷达设备的轨迹初始部分的跟踪数据与来自与视场110、112、118对应的雷达设备102、102'、102”中的第二雷达设备的抛射体进入的轨迹后续部分所对应的跟踪数据相关联。例如，从自右侧界线114起第四击球隔间106发射的高尔夫球沿轨迹线T朝向中心线116首先进入雷达设备102'的视场112。然后球将进入重叠区域122并由此进入练习场104中仅在雷达设备102的视场110内的部分。对于轨迹初始部分，系统100将具有与仅来自雷达设备102'的轨迹对应的数据。对于轨迹的第二部分，系统100将具有与来自雷达设备102、102'和102”的该轨迹对应的数据。此后，球可以穿过视场110和118重叠的区域，然后进入仅在视场110内的区域。系统100使来自各种雷达设备102、102'、102”的轨迹数据相关联以产生完整轨迹(例如，从发射到落地)的方法将在下面进行更详细的描述。
系统100包括数据处理系统200，如本领域技术人员将理解的，数据处理系统可以包括经由有线或无线连接耦合到雷达设备102、102'和102”的一个或多个计算机。在一个实施例中，数据处理系统200包括分离的计算机202、202'和202”，每个计算机与雷达设备102、102'、102”中对应的一个雷达设备相关联，以及包括协调来自三个计算机202、202'、202”的数据的中央计算机204。然而，本领域技术人员将理解，下面描述的所有操作可以由单个计算机执行或在任何数量的计算机上执行，其中各种任务以任何期望的方式分布在计算机之间。
在一个示例性实施例中，计算机202、202'和202”中的每一者定义其自身的与来自其对应雷达设备的数据有关的三维雷达坐标系。然后，中央计算机204定义通用坐标系，其中中央计算机204转换在相应雷达坐标系中格式化的跟踪数据，因为该数据来自计算机202、202'、202”中的每一者。这允许中央计算机204跟踪移动通过视场110、112和118中的空间的所有对象，并相对于练习场104绘制这些对象的轨迹。本领域技术人员将理解通用坐标系可以与雷达坐标系之一相同，以简化计算。然而，可能希望基于视场110、112、118之一中存在的永久物理特征来定义通用坐标系，以便可以参考这些永久物理特征来重新校准系统100。例如，通用坐标系可以基于从击球隔间106的中心击球隔间的中心延伸到练习场104的端线的中心的第一水平轴线、与第一轴线垂直的第二水平轴线以及垂直延伸通过第一和第二轴线的交叉点的第三轴线。
中央计算机204还将向后跟随每个对象的轨迹以识别发射每个对象的击球隔间106。因此，在练习场104的情况下，每次击球可以与其击球隔间106关联，并且可以向各高尔夫球手提供关于他们的击球的数据(例如，经由每个击球隔间106处的屏幕)，即使当球正在几乎同时从多个击球隔间106发射时。另外，中央计算机204向计算机202、202'、202”中的每一个提供关于被跟踪的所有对象的所有数据，使得雷达设备102、102'、102”中的每一个可以分别搜索在已知位置(即，当前轨迹将进入视场110、112、118中之一的位置)处进入其相应视场110、112、118的对象。然后，计算机202、202'和202”中的每一个可以将该数据从中央计算机204转换成其自身的雷达专用坐标系，使得即使这些对象通过不同视场110、112、118，也可以连续地跟踪每个对象。然而，本领域技术人员将理解，替代地，中央计算机204可以执行转换并将数据提供给其相应的坐标系中的计算机202、202'、202”中的每一者。
图3a的流程图示出由计算机202、202'、202”实现的操作的方法300，该方法在进行测量的每个时间间隔处重复。例如，在示例性系统中，每个计算机202、202'、202”可以每隔10ms执行图3a的方法(或每秒100次)。尽管将仅关于计算机202和雷达设备102描述该方法，但是本领域技术人员将理解，关于来自雷达设备102'和102”的数据，计算机202'、202”将执行相同的步骤。
对于每个时间间隔，在步骤310中，计算机202从雷达设备102接收数据，并且在步骤320中，计算多普勒频谱(参见图3b)，例如，通过以已知方式对于雷达设备102的所有信道使用快速傅里叶变换。在步骤330中，计算机202使用已知技术从多普勒频谱中识别局部强度最大值，从而创建表示移动通过雷达设备102的视场110的对象的峰值。如本领域技术人员将理解的，对于每个多普勒频率峰值，针对所识别的峰值计算雷达数据中表示的对象的3D位置和其他数据(速度、信噪比等)。在下文中，考虑峰值，包括在该时间点给定对象的对应3D位置、速度、信噪比以及其他特性。在步骤340中，计算机202将与在雷达设备102的坐标系中表示的所识别的峰值对应的数据转发到中央计算机204。如本领域技术人员将理解的，在替代实施例中，计算机可以将与所识别的峰值对应的数据转换到通用坐标系中，然后将该数据转发到中央计算机204。
对于每个时间间隔，中央计算机204在步骤340中接收由计算机202、202'、202”生成的数据，并且执行图4的方法400以跟踪视场110、112、118内被确定为相关的所有抛射体(例如，对于练习场，被确定为正在飞行的高尔夫球的所有抛射体)。例如，如本领域技术人员将理解的，可以从分析中检测并去除不遵循与弹道飞行相关联的模式的移动物体(例如，鸟)。在步骤410中，中央计算机204在当前时间间隔内从每个计算机202、202'、202”接收数据，并且在步骤420中，可以将该数据转换到通用坐标系。在步骤430中，中央计算机204确定数据中表示的每个峰值是否可以分配给现有轨迹或者是否应当启动新轨迹。方法500更清楚地说明该过程。
如图5所示，对于每个时间间隔，中央计算机204分析从所有雷达102、102'、102”接收的每个峰值，以确定峰值N是否与现有踪迹M匹配。如本领域技术人员将理解的，踪迹是与运动对象相关联的三维位置的时间序列和其他轨迹数据。在步骤510中，中央计算机204将峰值N与每个现有踪迹进行比较，以确定峰值N是否与任何现有踪迹相匹配。本领域技术人员将理解，中央计算机可以通过将新位置和速度数据与来自现有踪迹的数据进行比较(例如，通过比较来自峰值的数据与自一个或多个在先时间间隔起的每个踪迹的数据)以确定新数据是否与任何踪迹的在先速度和位置数据一致，从而确定峰值是否表示现有轨迹上的新点。即，如果中央计算机204确定在先球位置和新峰值之间的距离等于(在一定的公差范围内等于)现有踪迹M的球在其在先速度下将经过的距离，并且该距离与在先速度的方向一致，则该峰值将被分配给该在先轨迹M。如果峰值N与现有踪迹M匹配，则该方法进行到600。如果新峰值N与任何现有轨迹都不一致，则将其分配为新轨迹的初始点，并且该方法进行到600。
在如图6所示的方法600中，对于每个踪迹M，中央计算机204确定踪迹是否与击球隔间106中的特定击球隔间相关联。在步骤610中，如果踪迹M不与击球隔间106相关联，则中央计算机204在步骤620中将踪迹M与击球隔间106相关联，例如，通过沿踪迹M在时间上向后移动到击球隔间106之一处的初始点。替代地，如果踪迹M的初始点不在击球隔间106之一处(例如，直到球从其发射时起行进一段距离之后没有拾取到球)，则可以通过在时间上向后外推来识别特定击球隔间106(例如，沿与其之后轨迹一致的路径在时间上向后继续踪迹M)，直到踪迹M到达击球隔间106之一。然后，在步骤630中，中央计算机204计算与踪迹M相关联的球的发射数据并且将该数据转发到与该踪迹M相关联的击球隔间Q 106。然后该方法进行到步骤640。如本领域技术人员将理解的，转发到与踪迹M的发射位置相关联的击球隔间106(或其他位置)的数据可以包括示出从一个或多个角度看球的飞行路径的图形数据、有关变量(诸如发射速度、平均速度、相对于水平方向的发射角度、旋转速率、旋转轴线、覆盖距离、最大高度等)的表列数据。另外，该数据可以被提供给与发射位置相关联的击球隔间Q106(或任何其他位置)所关联的设备。例如，该设备可以是显示数据的屏幕、与位于发射位置的用户相关联的移动设备等。
如果在步骤610中，踪迹M与特定击球隔间Q 106相关联，则该方法进行到步骤640。在步骤640中，中央计算机204确定球是否已落地。例如，如果踪迹M沿弧线向上行进，达到峰值然后继续沿弧线下降，并且在当前时间间隔中球的高度相同或在先前时间间隔中更高，则中央计算机204确定球已落地。替代地，计算机204可以基于球的高度与球的当前位置处的表面的已知高度之间的比较来做出该确定。如果中央计算机204在步骤640中确定球已落地，则在步骤650中终止踪迹M，并且在步骤660中计算最终数据并转发给所识别的击球隔间Q 106中的用户。如果在步骤640中，中央计算机204确定球尚未落地，则在步骤670中，对踪迹M进行平滑(例如，进行滤波以减少噪声)，并且在步骤680中，将更新后的平滑踪迹M提供给与踪迹M相关联的击球隔间Q 106中的用户。本领域技术人员将理解，该信息也可以根据需要转发到任何数量的击球隔间106。例如，如果在比赛中涉及多个击球隔间106，则可以将与这些击球隔间106相关联的所有踪迹提供给所有这些击球隔间106。对于尚未终止的踪迹M，该过程在下一时间间隔内重复。
图7和图8a至图8c示出用于处理两个以上球在时间上足够靠近的情况并且一个或多个踪迹被另一踪迹阻挡的多普勒频率的方法。具体地，如图7所示，在该示例中，球1的踪迹T1与球2的踪迹T2交叉，并且T1的踪迹使踪迹T2中断由图7和图8a至图8c中的每一者中的灰色区域710表示的一段时间。踪迹T1和T2在图7的视角下在时间范围710内重叠，使得当两个踪迹在该重叠710之后分离时，专用于生成数据的雷达的计算机可能无法立即确定之后踪迹部分a和b中的哪一个与T1相关联并且哪一个与T2相关联。然而，当踪迹T1和T2中包括的数据被分解以示出球1和2随时间的路径时，如图8a至图8c所示，清楚的是，部分a是踪迹T1的延续，而部分b是踪迹T2的延续。这是由部分a和b表示的行程与踪迹T1和T2的初始部分的比较，清楚地表明应该将部分a和b分配给哪个踪迹。如本领域技术人员将理解的，系统还可以比较其他参数，诸如例如比较由踪迹T1和T2的初始部分表示的速度与部分a和b中表示的速度，以提高选择准确度。
图9和图10示出根据另一示例性实施例的用于跟踪多个对象的系统900。系统900包括四个雷达设备902、902'、902”、902”'。类似于系统100，雷达设备902、902'、902”、902”'中的每一者分别耦合到对应的计算机905、905'、905”、905”'，并且这些雷达计算机中的每一者都以与关于上述系统100所述相同的方式连接到中央计算机907。雷达设备902”和902”'以与系统100的雷达设备102'和102”相同的方式设置，同时在系统900中用两个雷达设备902、902'来替换雷达设备102。每个雷达位于练习场906的击球隔间908后面，并且与雷达102类似地设置，除了它不是位于练习场906的中心线910上，雷达设备902从中心线910朝向练习场906的右边缘912偏移，同时雷达设备902'从中心线910朝向左边缘914偏移。因此，雷达设备902、902'、902”、902”'的视场916、918、920、922分别以与系统100的雷达设备102、102'、102”的视场110、112、118类似的方式重叠。系统900的中央计算机907以与中央计算机204和计算机202、202'、202”通信相同的方式与计算机905、905'、905”、905”'协调以跟踪在各视场之间移动的抛射体。与系统100中相比，系统900的四个雷达设备布置提供了练习场906和击球隔间908的区域的更完整的覆盖，但是其他操作类似。
图11和图12示出根据另一示例性实施例的用于跟踪多个对象的系统1100。系统1100包括两个雷达设备1102、1102'。系统1100类似于系统900，其中雷达设备1102和1102'基本上类似于雷达设备902、902'设置在练习场1106的击球隔间1108后面。然而，在系统1100中，没有附加的雷达设备如雷达设备902”、902”'那样设置在击球隔间1108前面。本领域技术人员将理解，系统1100可以包括雷达计算机耦合到以与系统100的计算机类似的方式操作的可选中央计算机的类似布置。如图11和图12所示，雷达设备1102、1102'的视场1110、1112分别重叠，同时使练习场1106的某些部分未被覆盖。如下面将关于系统1300所描述的，系统1100将基于由雷达设备1102、1102'检测到的轨迹部分来外推通过练习场1106的这些未覆盖部分的轨迹部分，以识别发射每个球的特定击球隔间1108并且完成每个球到其落地点的轨迹。系统1100非常适合于仅具有单一高度击球位置的高尔夫球练习场。在这种情况下，球轨迹将快速地位于视场1110和/或1120内，而视线不被建筑物阻挡，如在多层击球设施中的情况那样。系统1100可以由一个、两个或更多个雷达1102构成，这取决于对于覆盖特定宽度的发射区域的需要以及雷达设备1102和1102'可以放置在击球位置108后面多远。
如图13和图14所示，其示出根据另一示例性实施例的用于跟踪多个对象的系统1300。系统1300包括单个雷达设备1302，其设置为使得雷达设备1302的视场1304包括抛射体将被发射到的基本上所有目标区域。在图13和图14的实施例中，系统1300是用于跟踪从沿练习场1306的第一端1310分布的多个发射区域(击球隔间1308)被击向目标区域(练习场1306)中的高尔夫球的系统。该实施例的视场1304包括所有击球隔间1308。例如，如图13和图14所示，雷达1302基本上置于练习场1306的端线1312的中心上方所需距离处。如果可以在靠近击球隔间1308的抛射体轨迹上实现足够的信噪比和位置准确度，则这种类型的设置是所期望的，使得系统仍然可以准确地将每个轨迹与发射区域中的击球隔间相关联。如果这是高尔夫球练习场，则通常需要将雷达1302设置在击球隔间1308前方约60-250米处。这种类型的设置非常适合于具有有限高尔夫球飞行距离的高尔夫球练习场，例如因为高尔夫球被网挡住了。
例如，用于该实施例的雷达单元1302可以是更高功率的多普勒雷达，其发射X波段的微波并且具有足够高的位置测量准确度，以确保抛射体轨迹与击球隔间准确关联。因此，系统1300基本上类似于系统100操作，除了仅基于来自雷达设备1302的数据跟踪每个球，并且不需要如系统100那样需要多于一个坐标系或需要从一个雷达设备切换到另一雷达设备进行跟踪。对于在视场1304之外的任何球的飞行部分，计算机1305可以在时间上向前或向后外推以估计球从发射(例如，识别发射球的击球隔间1308)到落地的整个轨迹。本领域技术人员将理解，系统1300仍然可以以与上述系统100相同的方式采用基于练习场1306中的可识别物理标志的通用坐标系。在这种情况下，雷达设备1302的坐标系最初可以设置为与通用坐标系完全一致。然而，如果设备1302在任何时间都移动，则可以测量系统1300的移动并且可以考虑其中系统1300将新的雷达专用坐标系(用于设备1302)转换为通用坐标系的任何位置或目标改变，以便将来自设备1302的测量结果准确地与练习场1306上的位置关联。
如图14所示，高尔夫球的示例性踪迹T1在时间T0处离开视场1304之外的击球隔间1308，并且在发射之后不久在时间Ti处进入视场1304。雷达设备1302在球进入视场1304时拾取球并跟踪球，直到球在时间Tf处离开视场1304。计算机1305基于来自雷达设备1302的数据生成球的轨迹，其覆盖从Ti到Tf的整个时间，并且基于该轨迹，外推轨迹中从T0延伸到Ti的初始部分T10以识别发射球的击球隔间1308。然后，计算机1305外推轨迹T1中从时间Tf延伸到球落地的时间T1的部分T11。然后，计算机1305组合整个轨迹T1并将与该轨迹T1对应的数据发送到被识别为球的发射位置的击球隔间108。本领域技术人员将理解，可以在任何所述系统中使用相同的外推过程来说明球离开雷达的视场的任何时间或者系统因任何原因失去对球的跟踪的任何时间段。
本领域技术人员将理解，尽管先前描述的实施例描述了分立的击球隔间106，但是系统100(或本文公开的任何其他系统)可以识别与每个检测到的抛射体踪迹相关联的击球位置。然后，这些击球位置可以与关联每个抛射体的系统的用户相关联。在高尔夫球练习场的情况下，可以允许用户从较大发射区域内的任何位置进行击球。然后，每个用户可以通过使用具有定位功能的电子设备登录系统(例如，通过WiFi或其他无线网络)来与击球的特定位置相关联。例如，用户可以使用具有GPS或任何其他电子定位系统的移动电话登录系统，并且系统可以将与任何其他登录设备相比距该设备的当前位置更近的任何位置进行的所有击球与该设备相关联。替代地或另外，系统可以查询正在考虑关联一次或多次击球的设备并且询问设备的用户以指示他是否实际上进行了任何或所有指示的击球(踪迹)。基于用户响应，系统然后可以将来自给定位置的将来踪迹与该用户(用户设备)相关联。本领域技术人员将理解，该变型可以与任何或所有先前描述的系统一起使用。
本领域技术人员将理解，上述示例性实施例可以以任何合适的软件或硬件配置或其组合来实现。用于实现示例性实施例的示例性硬件平台可以包括例如具有兼容操作系统的基于Intel x86的平台、Windows平台、Linux平台、Mac平台和MAC OS、具有诸如iOS、Android等的操作系统的移动设备。在另一示例中，上述方法的示例性实施例可以体现为包含存储在可以在处理器或微处理器上执行的非暂时性计算机可读存储介质上的代码行的程序。
对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以在本公开中进行各种修改。因此，本公开旨在覆盖本公开的修改和变化，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。

Claims (17)

1.一种用于跟踪多个抛射体的系统，包括：
第一雷达设备，其定向成使得所述第一雷达设备的第一视场覆盖抛射体将要从多个发射位置发射进入的目标体积的至少一部分；和
处理器，其从雷达接收数据并且从所述数据中识别多个抛射体的踪迹，所述处理器针对所识别的每个抛射体踪迹确定发射所述抛射体的发射位置，并且向与所述发射位置相关联的设备提供与抛射体的轨迹对应的数据。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括第二雷达设备，所述第二雷达设备定向成使得所述第二雷达设备的第二视场覆盖所述目标体积中包括所述第一视场之外的目标体积部分的至少一部分、以及所述目标体积中还包括在所述第一视场中的重叠部分。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，与每个位置相关联的所述设备包括显示所述数据的屏幕。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，对于多个时间帧中的每一者，所述处理器从所述第一雷达设备接收雷达信号，并且根据所述雷达信号计算抛射体数据，所述抛射体数据包括所识别的每个抛射体的位置和速度值。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，对于每个时间帧，所述处理器参考来自至少一个在先时间帧的数据，并且针对所识别的每个抛射体确定所述抛射体数据是否与现有轨迹相关，并且当所述抛射体数据与现有轨迹相关时，所述处理器更新当前抛射体数据所相关的现有轨迹以包括所述当前抛射体数据。
6.根据权利要求4所述的系统，其中，当针对所识别的抛射体的所述当前抛射体数据与现有轨迹不相关时，启动新轨迹。
7.根据权利要求4所述的系统，其中，对于每个轨迹，所述处理器将初始抛射体位置与已知发射位置进行比较，并且如果所述初始抛射体位置与已知发射位置匹配，则所述处理器将所述发射位置分配给所述轨迹。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，当轨迹的所述初始抛射体位置与已知发射位置不匹配时，所述处理器基于所述轨迹从所述初始抛射体位置在时间上向后外推到所述抛射体的发射位置。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个抛射体是练习场中被发射的高尔夫球，并且其中，所述处理器将发射位置与多个击球隔间的已知位置进行比较，从所述多个击球隔间中将高尔夫球击向所述练习场中，其中每个击球隔间被处理器识别为单个发射位置，使得从击球隔间内的任何位置发射的任何高尔夫球被识别为来自所述击球隔间，并且所述处理器向与所述击球隔间相关联的设备提供与所述抛射体的轨迹对应的数据。
10.根据权利要求2所述的系统，还包括第三雷达设备，所述第三雷达设备定向成使得所述第二雷达设备的第三视场覆盖所述目标体积中包括所述第一视场和所述第二视场之外的目标体积部分的至少一部分以及所述目标体积中还包括在所述第一视场和所述第二视场之一中的重叠部分。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述第一雷达设备设置在所述目标体积中所述发射位置所在的第一端，其中所述第一视场从所述发射位置朝向所述目标体积的远端延伸到所述目标体积中，所述第二雷达设备设置在所述目标体积的面向所述目标体积的所述第一端的第一侧面，并且所述第一侧面包括发射位置中具有与所述第一侧面相邻的第一位置的第一部分，所述第三雷达设备设置在所述目标体积的面向所述目标体积的所述第一端的第二侧面，并且所述第二侧面包括发射位置中具有与所述第一侧面相邻的第二位置的第二部分。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述第二视场和所述第三视场重叠，使得所述目标体积的整个第一端在所述第二视场和所述第三视场中的至少一者内。
13.根据权利要求7所述的系统，其中，所述处理器从与用户相关联的设备接收位置数据，并且将所述设备的位置识别为已知发射位置。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，由所述处理器接收的所述位置数据是来自移动设备的GPS数据。
15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述处理器将作为所述系统的用户登录的多个设备中的每一者识别为已知发射位置。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，当所述处理器将抛射体识别为可能与已知发射位置相关联时，所述处理器向与所述已知发射位置相关联的设备发送所述抛射体的轨迹信息，并且请求所述设备的用户确认所述抛射体与所述已知发射位置相关联。
17.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一雷达设备是连续波多普勒雷达。
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