CN110947164A - 基于高精度定位的门线判断系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于高精度定位的门线判断系统及方法，所述系统包括：终端设备，置于球体内，用于获取球体的实时高精度定位信息，并将实时高精度定位信息上传至云端判定平台；云端判定平台，用于向终端设备播发差分数据，接收球体的实时高精度定位信息，保存当前比赛场地的高精度地图信息，结合球体的实时高精度定位信息及当前比赛场地的高精度地图信息，判定当前球体是否完全越过门线，并将判定结果实时推送到接收设备；接收设备，用于实时获取云端判定平台推送的判定结果。本发明解决在进展激烈的高水平足球比赛中，仅依靠主裁判的肉眼判定进球是否有效存在的错判的可能。

Description

基于高精度定位的门线判断系统及方法

技术领域

本发明涉及球场门线判断技术领域，具体涉及一种基于高精度定位的门线判断系统及方法。

背景技术

当前现有足球门线技术包括：底线裁判、鹰眼系统、Cairos GLT系统(此系统由阿迪达斯与Cairos Technologies AG联合开发)。

一、底线裁判的缺点：

1.每场比赛需要两名底线裁判站在两边球门附近的底线位置，专门判断处于门线附近的皮球是否完全越过门线；这样场上会有5名裁判，人力资源消耗大；

2.底线裁判靠肉眼近距离观察处于门线附近的皮球是否完全越过门线的方法效率低且准确率也很低；

3.比赛中的大部分时间底线裁判都沦为“离球场最近的看客”，这种做法是对人力资源的极大浪费；

二、鹰眼系统的缺点：

1.鹰眼系统要求每个球门至少有6个高速摄像机对准拍摄，而这类高速摄像机设备价格非常昂贵，摄像机就要25万镑；

2.鹰眼系统中摄像机拍摄到的足球至少要露出25％，否则完全被球员遮挡住的话，鹰眼系统无法计算出结果；

3.若大雾天等恶劣天气也会导致鹰眼系统无法计算出结果；

三、Cairos GLT系统在足球内部植入芯片，然后整个球门其实是个线圈，当足球飞过的时候会有小的电流变化进而来判断是否进球，缺点如下：

1.需要对球场进行改造，需要在禁区下和门线后安装细缆线，且细缆线不够稳定；

2.该方法判断不够快速和准确；

发明内容

本发明主要利用高精度实时定位和电子围栏技术判断球体(包括足球、橄榄球等)整体是否越过门线，从而判定为进球。本发明解决在进展激烈的高水平足球比赛中，仅依靠主裁判的肉眼判定进球是否有效存在的错判的可能。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种基于高精度定位的门线判断系统，所述门线判断系统包括：

终端设备，置于球体内，用于获取球体的实时高精度定位信息，并将实时高精度定位信息上传至云端判定平台；

云端判定平台，用于向终端设备播发差分数据，接收球体的实时高精度定位信息，保存当前比赛场地的高精度地图信息，结合球体的实时高精度定位信息及当前比赛场地的高精度地图信息，判定当前球体是否完全越过门线，并将判定结果实时推送到接收设备；

接收设备，用于实时获取云端判定平台推送的判定结果。

进一步地，所述终端设备包括天线、高精度定位模块和通信模块，高精度定位模块通过天线获得原始观测量，同时通过通信模块接收云端判定平台播发的差分数据，高精度定位模块根据原始观测量和差分数据计算出球体的实时高精度定位信息，通信模块将球体的实时高精度定位信息上传至云端判定平台。

进一步地，所述当前比赛场地的高精度地图信息通过高精度定位设备采集当前比赛场地的高精度定位信息绘制得出，并上传到云端判定平台。

进一步地，所述云端判定平台通过电子围栏判定当前球体是否完全越过门线。

进一步地，所述电子围栏基于比赛场地的高精度地图信息建立，包括预判电子围栏和球门电子围栏，预判电子围栏的范围大于球门电子围栏的范围。

进一步地，如果云端判定平台判断当前球体的实时高精度定位信息在预判电子围栏中，判断当前球体的实时高精度定位信息与底线的垂直距离，利用垂直距离以及球门电子围栏判定当前球体是否完全越过门线。

进一步地，如果垂直距离为负数，且垂直距离的绝对值大于球体的半径，则判断球体完全越过底线。

进一步地，通过电子围栏判断球体是否落入其中，如果球体落入其中，则判断球体越过的底线为门线；如果球体未落入其中，则判断球体出底线。

进一步地，将球体的当前高度与球门高度进行比较，如果球体完全越过门线且高度在球门高度以内，则判断为进球。

本发明还提供了一种基于高精度定位的门线判断方法，所述方法包括以下步骤：

安装于球体内的终端设备获取球体的实时高精度定位信息，并将实时高精度定位信息上传至云端判定平台；

云端判定平台向终端设备播发差分数据，接收球体的实时高精度定位信息，保存当前比赛场地的高精度地图信息，结合球体的实时高精度定位信息及当前比赛场地的高精度地图信息，判定当前球体是否完全越过门线，并将判定结果实时推送到接收设备。

进一步地，所述终端设备包括天线、高精度定位模块和通信模块，高精度定位模块通过天线获得原始观测量，同时通过通信模块接收云端判定平台播发的差分数据，高精度定位模块根据原始观测量和差分数据计算出球体的实时高精度定位信息，通信模块将球体的实时高精度定位信息上传至云端判定平台。

进一步地，所述当前比赛场地的高精度地图信息通过高精度定位设备采集当前比赛场地的高精度定位信息绘制得出，并上传到云端判定平台，云端判定平台通过电子围栏判定当前球体是否完全越过门线。

本发明还提供了一种存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序执行如下步骤：

安装于球体内的终端设备获取球体的实时高精度定位信息，并将实时高精度定位信息上传至云端判定平台；

云端判定平台向终端设备播发差分数据，接收球体的实时高精度定位信息，保存当前比赛场地的高精度地图信息，结合球体的实时高精度定位信息及当前比赛场地的高精度地图信息，判定当前球体是否完全越过门线，并将判定结果实时推送到接收设备。

本发明的有益效果如下：

1.避免增加额外的裁判员，造成人力资源的浪费；

2.通过高精度实时定位、电子围栏的技术使门线球的判断准确率达到100％；

3.摆脱恶劣天气、球员遮挡等异常场景对于门线球判断的影响；

4.降低门线球判断方案的成本。

附图说明

图1为本发明基于高精度定位的门线判断系统结构图；

图2为本发明赛前准备整体流程图；

图3为本发明预判断电子围栏和球门电子围栏示意图；

图4为本发明比赛中整体流程图；

图5为本发明足球到底线的垂直距离示意图。

具体实施方式

本发明主要利用高精度实时定位、高精度地图和电子围栏技术判断足球整体是否越过门线，从而判定为进球。下文中，结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

实施例一：

本发明提供了一种基于高精度定位的门线判断系统，系统结构图如图1所示，包括：

1、定制足球：

定制足球中装有终端设备，包括有天线、高精度定位模块及通信模块；

高精度定位模块利用从天线获得的原始观测量及云端播发的差分数据计算出当前足球的实时高精度定位；

通信模块实时地将高精度定位信息上传至云端判定平台；

2、云端判定平台：

向定制足球播发差分数据；

接收定制足球上传的实时高精度定位信息；

保存当前比赛场地的高精度地图信息；

结合定制足球的实时高精度定位信息及比赛场地的高精度地图信息，使用电子围栏技术判断当前定制足球是否完全越过门线；

向裁判实时推送当前云端判定平台的判定结果；

3、裁判：

佩戴能够与云端判定平台保持连接的接收设备；

通过佩戴的接收设备实时获取云端判定平台的判定结果；

依据云端判定平台的判定结果做出正确的判决。

实施例二：

本发明提供了一种基于高精度定位的门线判断方法，如图2、图3所示。

图2为本发明赛前准备整体流程图，具体步骤如下：

步骤101，在比赛开场前，大赛方组织专业人员使用高精度定位设备采集比赛球场的高精度定位信息，并依据采集的高精度定位信息绘制出比赛球场的高精度地图；

步骤102，大赛方将绘制好的比赛球场的高精度地图上传至云端判定平台；

步骤103，基于已绘制好的比赛球场的高精度地图，由工作人员建立预判电子围栏及球门电子围栏；预判电子围栏的作用是当球进入该区域后会实时的进行与球门电子围栏的判断，因此该电子围栏的范围将大于球门电子围栏的大小，如图3所示，预判断电子围栏(预判电子围栏)为一个长7m宽5m矩形，球门电子围栏为长7m宽2m的矩形；球门电子围栏的作用是最终判断球是否已经完全通过门线，为进球。

图4为本发明比赛中整体流程图，具体步骤如下：

步骤201，比赛开始后，裁判员启动定制足球内的终端设备；

步骤202，比赛的整个过程中，定制足球通过GNSS天线获取到原始观测数据，同时通过通信模块接收云端判定平台播发的差分改正数；定制足球内的高精度定位模块获取原始观测数据及差分改正数，并计算出当前定制足球的实时高精度定位信息；

步骤203，比赛的整个过程中，定制足球通过内置的通讯芯片实时的将解算出的高精度定位信息上传至云端判定平台；

步骤204，比赛的整个过程中，云端判定平台将会实时的收到定制足球上传的实时高精度定位信息；

步骤205，云端判定平台依据提前制作和存储的预判断电子围栏信息和当前定制足球上传的实时高精度定位信息，使用电子围栏判定技术判断此时足球是否在预判电子围栏中；若足球在预判电子围栏中，将向下执行206步骤；

步骤206，当足球进入预判断电子围栏内，云端判定平台根据当前定制足球的实时高精度定位信息及比赛场地的高精度地图，计算此时足球与底线的垂直距离h，如图5所示；若垂直距离h为负数，且h的绝对值大于足球的半径，表明该足球已完全越过底线；

步骤207，云端判定平台根据计算出的垂直距离及球门电子围栏最终判定足球是否完全越过门线，使用球门电子围栏判断当前足球是否落入其中，若足球落入其中，表明该足球越过的底线为门线；若足球并未落入该区域，表明该足球出底线；

同时将足球的当前高度与球门高度(2.44m)进行比较；若足球完全越过门线且高度在2.44m以内，则表明该足球已完全进入球门范围内，判断为进球，将向下执行208步骤，否则判断为不进球；

步骤208，云端判定平台将足球完全越过门线的结果实时的通知给裁判员；

步骤209，裁判员根据云端判定平台的结果做出最终的判罚。

本发明优选采用Java语言，本发明采用的高精度定位芯片能够实时解算出厘米级定位，本发明采用的高精度定位设备能够采集高精度地图。

实施例三：

本发明还提供了一种存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行如下步骤：

安装于球体内的终端设备获取球体的实时高精度定位信息，并将实时高精度定位信息上传至云端判定平台；

云端判定平台向终端设备播发差分数据，接收球体的实时高精度定位信息，保存当前比赛场地的高精度地图信息，结合球体的实时高精度定位信息及当前比赛场地的高精度地图信息，判定当前球体是否完全越过门线，并将判定结果实时推送到接收设备。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (13)

1.一种基于高精度定位的门线判断系统，其特征在于，所述门线判断系统包括：

终端设备，其置于球体内，用于获取球体的实时高精度定位信息，并将实时高精度定位信息上传至云端判定平台；

云端判定平台，其用于向终端设备播发差分数据，接收球体的实时高精度定位信息，保存当前比赛场地的高精度地图信息，结合球体的实时高精度定位信息及当前比赛场地的高精度地图信息，判定当前球体是否完全越过门线，并将判定结果实时推送到接收设备；

接收设备，其用于实时获取云端判定平台推送的判定结果。

2.如权利要求1所述的基于高精度定位的门线判断系统，其特征在于，所述终端设备包括天线、高精度定位模块和通信模块，高精度定位模块通过天线获得原始观测量，同时通过通信模块接收云端判定平台播发的差分数据，高精度定位模块根据原始观测量和差分数据计算出球体的实时高精度定位信息，通信模块将球体的实时高精度定位信息上传至云端判定平台。

3.如权利要求2所述的基于高精度定位的门线判断系统，其特征在于，所述当前比赛场地的高精度地图信息通过高精度定位设备采集当前比赛场地的高精度定位信息绘制得出，并上传到云端判定平台。

4.如权利要求3所述的基于高精度定位的门线判断系统，其特征在于，所述云端判定平台通过电子围栏判定当前球体是否完全越过门线。

5.如权利要求4所述的基于高精度定位的门线判断系统，其特征在于，所述电子围栏基于比赛场地的高精度地图信息建立，包括预判电子围栏和球门电子围栏，预判电子围栏的范围大于球门电子围栏的范围。

6.如权利要求5所述的基于高精度定位的门线判断系统，其特征在于，如果云端判定平台判断当前球体的实时高精度定位信息在预判电子围栏中，判断当前球体的实时高精度定位信息与底线的垂直距离，利用垂直距离以及球门电子围栏判定当前球体是否完全越过门线。

7.如权利要求6所述的基于高精度定位的门线判断系统，其特征在于，如果垂直距离为负数，且垂直距离的绝对值大于球体的半径，则判断球体完全越过底线。

8.如权利要求7所述的基于高精度定位的门线判断系统，其特征在于，通过电子围栏判断球体是否落入其中，如果球体落入其中，则判断球体越过的底线为门线；如果球体未落入其中，则判断球体出底线。

9.如权利要求6所述的基于高精度定位的门线判断系统，其特征在于，将球体的当前高度与球门高度进行比较，如果球体完全越过门线且高度在球门高度以内，则判断为进球。

10.一种基于高精度定位的门线判断方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

安装于球体内的终端设备获取球体的实时高精度定位信息，并将实时高精度定位信息上传至云端判定平台；

云端判定平台向终端设备播发差分数据，接收球体的实时高精度定位信息，保存当前比赛场地的高精度地图信息，结合球体的实时高精度定位信息及当前比赛场地的高精度地图信息，判定当前球体是否完全越过门线，并将判定结果实时推送到接收设备。

11.如权利要求10所述的基于高精度定位的门线判断方法，其特征在于，所述终端设备包括天线、高精度定位模块和通信模块，高精度定位模块通过天线获得原始观测量，同时通过通信模块接收云端判定平台播发的差分数据，高精度定位模块根据原始观测量和差分数据计算出球体的实时高精度定位信息，通信模块将球体的实时高精度定位信息上传至云端判定平台。

12.如权利要求11所述的基于高精度定位的门线判断方法，其特征在于，所述当前比赛场地的高精度地图信息通过高精度定位设备采集当前比赛场地的高精度定位信息绘制得出，并上传到云端判定平台，云端判定平台通过电子围栏判定当前球体是否完全越过门线。

13.一种存储器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序执行如下步骤：

安装于球体内的终端设备获取球体的实时高精度定位信息，并将实时高精度定位信息上传至云端判定平台；

云端判定平台向终端设备播发差分数据，接收球体的实时高精度定位信息，保存当前比赛场地的高精度地图信息，结合球体的实时高精度定位信息及当前比赛场地的高精度地图信息，判定当前球体是否完全越过门线，并将判定结果实时推送到接收设备。

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