CN111330249A - 一种网球训练监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种网球训练监控系统，包括：自动发球装置、击球监控模块、球下落监控模块、监控数据处理模块；监控数据处理模块，用于根据有效球对应的自动发球时球的速度、方向、最高点，与球拍的加速度信息、姿态信息、球压信息，确定自动发球时球的速度、方向、最高点与击球时的力量、位置、方向、高度的对应关系。本发明将发球时球的速度、方向、最高点信息与击球时的力量、位置、方向、高度的信息进行了对照分析获得了其对应关系，并从对应关系中分析出发球速度范围、方向范围、最高点范围，对应的接球策略(击球时的力量范围、球拍接触球的位置范围、方向范围、接球高度范围)，从而可以有效地指导网球训练者按照相关策略进行针对性训练。

Description

一种网球训练监控系统
技术领域
本发明涉及网球训练技术领域，更具体的涉及一种网球训练监控系统。
背景技术
随着网球运动的发展普及，越来越多的人参与到了网球运动中。网球训练的目的是通过反复的技能训练使训练者在实际比赛时占有优势，因此，在网络训练时需要监控训练者的技能训练情况。然而，现在技术中，在网球训练时监控的通常是训练者击球是否过网、击球落地位置，这仅仅是对网球训练简单粗略的监控，而并没有考虑网球发球、接发球与击球最终落地位置之间的关系，因此监控的数据不能对网球训练者提供较佳地指导意见。
发明内容
本发明实施例提供一种网球训练监控系统，用以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明实施例提供一种网球训练监控系统，包括：自动发球装置、击球监控模块、球下落监控模块、监控数据处理模块；
所述自动发球装置包括：自动落球箱，所述自动落球箱底部一侧与过球管的第一开口连通，所述过球管的第二开口与第一气泵连通，所述过球管的第三开口连接有环形通气管，所述环形通气管与第二气泵连接，所述环形通气管外壁上连接有多个带电磁阀的支气管，所述带电磁阀的支气管的开口朝向所述环形通气管的中心轴；
所述击球监控模块，用于通过传感器组监控击球时球拍的加速度信息、姿态信息、球压信息；
所述球下落监控模块，用于通过摄像装置监控最终球下落轨迹，并通过网球架一侧方的压力接球垫监控最终球下落的位置；
所述监控数据处理模块，用于按照随机抽取法控制所述带电磁阀的支气管关闭情况、第一气泵产生的风量大小、第二气泵产生的风量大小，确定自动发球时球的速度、方向、最高点，估算球下落位置，并判断球下落位置是否在人球有效范围内；根据最终球下落的轨迹、位置，判断最终球是否为有效球；根据有效球对应的自动发球时球的速度、方向、最高点，与球拍的加速度信息、姿态信息、球压信息，确定自动发球时球的速度、方向、最高点与击球时的力量、位置、方向、高度的对应关系。
进一步地，所述自动落球箱包括：箱体，所述箱体的宽度和网球的直径相同，所述箱体内底部左侧设置有上高下低的斜板，所述箱体外底部右侧设置有与所述箱体连通的下落管，所述斜板的下端与所述下落管的上口左端相接，所述下落管的直径和网球的直径相同，所述下落管的底部与所述过球管的第一开口连通。
进一步地，所述自动落球箱、所述过球管、第一气泵、第二气泵的底部均通过支撑杆和支撑板连接在升降装置的顶部。
进一步地，所述过球管和所述环形通气管为同轴管，所述过球管的直径小于所述环形通气管的直径。
进一步地，所述传感器组包括：三轴加速度传感器、三轴陀螺仪、多个第一压力传感器，所述三轴加速度传感器和所述三轴陀螺仪均设置在网球拍的球网和球杆相接处，多个所述第一压力传感器均布设在球网上。
进一步地，所述摄像装置设置在网球架上；所述压力接球垫铺设在网球架的一侧方，且所述接球垫铺设的边缘设置有弹性围挡；其中，所述压力接球垫内嵌设有多个第二压力传感器。
进一步地，所述监控数据处理模块包括：训练者位置确定单元、自动发球数据解算单元、球下落位置估算单元、人球有效范围判断单元；
所述训练者位置确定单元，用于通过训练者随身携带的定位仪，确定训练者的实际位置信息，并根据训练者的实际位置信息和所述环形通气管的实际位置，确定训练者与所述环形通气管之间的距离；所述自动发球数据解算单元，用于对多个所述带电磁阀的支气管分别进行编号，并根据开启抽取编号对应的所述带电磁阀的支气管、第一气泵随机产生的风量大小、第二气泵随机产生的风量大小，通过动力学理论，确定自动发球时球的速度、方向、最高点；所述球下落位置估算单元，用于根据自动发球时球的速度、方向、最高点，通过动力学理论，估算球下落位置；所述人球有效范围判断单元，用于根据球下落位置和训练者与所述环形通气管之间的距离，确定球与训练者之间的距离，并结合标准人球有效范围，判断球与训练者之间的距离是否在标准人球有效范围内。
进一步地，所述监控数据处理模块还包括：最终球下落数据解算单元、有效球判断单元；
所述最终球下落数据解算单元，用于根据最终球下落的轨迹，确定最终球第一下落点的位置，从多个最终球下落点的位置信息中选取最终球第一下落点的位置信息；所述有效球判断单元，用于根据最终球第一下落点的位置信息，结合下落球有效范围，判断最终下落球是否为有效球。
进一步地，所述监控数据处理模块还包括：监控球拍数据解算单元、监控数据提取单元、发球击球数据确定单元；
所述监控球拍数据解算单元，用于根据球拍的加速度信息和姿态信息，确定击球时方向和接球高度；根据球拍的球压信息，确定击球时的力量和球在球网上的位置；所述监控数据提取单元，用于提取有效球时的自动发球时球的速度、方向、最高点，和球拍的加速度信息、姿态信息、球压信息；所述发球击球数据确定单元，用于根据所述监控数据提取单元提取数据，确定自动发球时球的速度、方向、最高点和击球时的力量、位置、方向、高度的对应关系。
本发明实施例提供一种网球训练监控系统，与现有技术相比，其有益效果如下：
本发明通过监控击球时球拍的加速度信息、姿态信息、球压信息，监控最终球下落轨迹和最终球下落的位置，并根据最终球下落的轨迹、位置，判断最终球是否为有效球，从而根据有效球对应的自动发球时球的速度、方向、最高点，与球拍的加速度信息、姿态信息、球压信息，确定自动发球时球的速度、方向、最高点与击球时的力量、位置、方向、高度的对应关系，即本发明将发球时球的速度、方向、最高点信息与击球时的力量、位置、方向、高度的信息进行了对照，从中可以分析出发球-接球的规律，从而有效地指导网球训练者按照相关规律进行针对性训练。进一步，本发明通过自动发球装置，可以实现发球速度、方向的随机性，与实际网球比赛接球的随机性相似度高，实现了高度模拟发球，具有较强地实用性，且此自动发球装置结构简单、成本低、使用方便。
附图说明
图1为本发明实施例提供的网球训练监控系统整体原理功能框图；
图2为本发明实施例提供的自动发球装置结构示意图；
图3为本发明实施例提供的环形通气管和带电磁阀的支气管的位置结构示意图；
图4为本发明实施例提供的监控数据处理模块内部原理功能框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1～4，本发明实施例提供一种网球训练监控系统，该系统包括：自动发球装置1、击球监控模块2、球下落监控模块3、监控数据处理模块4。
具体参见图2和图3，自动发球装置1包括：自动落球箱11，自动落球箱11底部一侧与过球管12的第一开口连通，过球管12的第二开口与第一气泵13连通，过球管12的第三开口连接有环形通气管141，环形通气管141与第二气泵15连接，环形通气管141外壁上连接有多个带电磁阀的支气管142，带电磁阀的支气管142的开口朝向环形通气管141的中心轴。
本发明实施例中，自动落球箱11包括：箱体，箱体的宽度和网球的直径相同，箱体内底部左侧设置有上高下低的斜板111，箱体外底部右侧设置有与箱体连通的下落管112，斜板111的下端与下落管112的上口左端相接，下落管112的直径和网球的直径相同，下落管112的底部与过球管12的第一开口连通。
为了实现自动发球装置的高度调节，自动落球箱11的侧壁，过球管12、第一气泵13、第二气泵15的底部均通过支撑杆和支撑板17连接在升降装置16的顶部。
为了保证网球有效出离过球管12时并受不同方法风力的影响，过球管12和环形通气管141为同轴管，过球管12的直径小于环形通气管141的直径。
上述技术方案，通过自动发球装置，可以实现发球速度、方向的随机性，与实际网球比赛接球的随机性相似度高，实现了高度模拟发球，具有较强地实用性，且此自动发球装置结构简单、成本低、使用方便。
本发明实施例中，击球监控模块2，用于通过传感器组21监控击球时球拍的加速度信息、姿态信息、球压信息。其中，传感器组21包括：三轴加速度传感器211、三轴陀螺仪212、多个第一压力传感器213，三轴加速度传感器211和三轴陀螺仪212均设置在网球拍的球网和球杆相接处，多个第一压力传感器213均布设在球网上。
本发明实施例中，球下落监控模块3，用于通过摄像装置31监控最终球下落轨迹，并通过网球架一侧方的压力接球垫监控最终球下落的位置；其中，摄像装置31设置在网球架上；压力接球垫铺设在网球架的一侧方，且接球垫铺设的边缘设置有弹性围挡；其中，压力接球垫内嵌设有多个第二压力传感器32。
本发明实施例中，监控数据处理模块4，用于按照随机抽取法控制带电磁阀的支气管142关闭情况、第一气泵13产生的风量大小、第二气泵15产生的风量大小，确定自动发球时球的速度、方向、最高点，估算球下落位置，并判断球下落位置是否在人球有效范围内；根据最终球下落的轨迹、位置，判断最终球是否为有效球；根据有效球对应的自动发球时球的速度、方向、最高点，与球拍的加速度信息、姿态信息、球压信息，确定自动发球时球的速度、方向、最高点与击球时的力量、位置、方向、高度的对应关系。
具体参见图4，监控数据处理模块4包括：训练者位置确定单元41、自动发球数据解算单元42、球下落位置估算单元43、人球有效范围判断单元44。训练者位置确定单元41，用于通过训练者随身携带的定位仪，确定训练者的实际位置信息，并根据训练者的实际位置信息和环形通气管141的实际位置，确定训练者与环形通气管141之间的距离；自动发球数据解算单元42，用于对多个带电磁阀的支气管142分别进行编号，并根据开启抽取编号对应的带电磁阀的支气管142、第一气泵13随机产生的风量大小、第二气泵15随机产生的风量大小，通过动力学理论，确定自动发球时球的速度、方向、最高点；球下落位置估算单元43，用于根据自动发球时球的速度、方向、最高点，通过动力学理论，估算球下落位置；人球有效范围判断单元44，用于根据球下落位置和训练者与环形通气管141之间的距离，确定球与训练者之间的距离，并结合标准人球有效范围，判断球与训练者之间的距离是否在标准人球有效范围内。
具体参见图4，监控数据处理模块4还包括：最终球下落数据解算单元45、有效球判断单元46。最终球下落数据解算单元45，用于根据最终球下落的轨迹，确定最终球第一下落点的位置，从多个最终球下落点的位置信息中选取最终球第一下落点的位置信息；有效球判断单元46，用于根据最终球第一下落点的位置信息，结合下落球有效范围，判断最终下落球是否为有效球。
具体参见图4，监控数据处理模块4还包括：监控球拍数据解算单元47、监控数据提取单元48、发球击球数据确定单元49。监控球拍数据解算单元47，用于根据球拍的加速度信息和姿态信息，确定击球时方向和接球高度；根据球拍的球压信息，确定击球时的力量和球在球网上的位置；监控数据提取单元48，用于提取有效球时的自动发球时球的速度、方向、最高点，和球拍的加速度信息、姿态信息、球压信息；发球击球数据确定单元49，用于根据监控数据提取单元48提取数据，确定自动发球时球的速度、方向、最高点和击球时的力量、位置、方向、高度的对应关系。
本发明实例通过监控击球时球拍的加速度信息、姿态信息、球压信息，监控最终球下落轨迹和最终球下落的位置，并根据最终球下落的轨迹、位置，判断最终球是否为有效球，从而根据有效球对应的自动发球时球的速度、方向、最高点，与球拍的加速度信息、姿态信息、球压信息，确定自动发球时球的速度、方向、最高点与击球时的力量、位置、方向、高度的对应关系，即本发明将发球时球的速度、方向、最高点信息与击球时的力量、位置、方向、高度的信息进行了对照分析获得了其对应关系，且此对应关系为有效球时的对应关系，因此其对应关系具有参考价值，可以从其对应关系中分析出发球速度范围、方向范围、最高点范围，对应的接球策略(击球时的力量范围、球拍接触球的位置范围、方向范围、接球高度范围)，从而可以有效地指导网球训练者按照相关策略进行针对性训练。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种网球训练监控系统，其特征在于，包括：自动发球装置(1)、击球监控模块(2)、球下落监控模块(3)、监控数据处理模块(4)；
所述自动发球装置(1)包括：自动落球箱(11)，所述自动落球箱(11)底部一侧与过球管(12)的第一开口连通，所述过球管(12)的第二开口与第一气泵(13)连通，所述过球管(12)的第三开口连接有环形通气管(141)，所述环形通气管(141)与第二气泵(15)连接，所述环形通气管(141)外壁上连接有多个带电磁阀的支气管(142)，所述带电磁阀的支气管(142)的开口朝向所述环形通气管(141)的中心轴；
所述击球监控模块(2)，用于通过传感器组(21)监控击球时球拍的加速度信息、姿态信息、球压信息；
所述球下落监控模块(3)，用于通过摄像装置(31)监控最终球下落轨迹，并通过网球架一侧方的压力接球垫监控最终球下落的位置；
所述监控数据处理模块(4)，用于按照随机抽取法控制所述带电磁阀的支气管(142)关闭情况、第一气泵(13)产生的风量大小、第二气泵(15)产生的风量大小，确定自动发球时球的速度、方向、最高点，估算球下落位置，并判断球下落位置是否在人球有效范围内；根据最终球下落的轨迹、位置，判断最终球是否为有效球；根据有效球对应的自动发球时球的速度、方向、最高点，与球拍的加速度信息、姿态信息、球压信息，确定自动发球时球的速度、方向、最高点与击球时的力量、位置、方向、高度的对应关系。
2.如权利要求1所述的网球训练监控系统，其特征在于，所述自动落球箱(11)包括：箱体，所述箱体的宽度和网球的直径相同，所述箱体内底部左侧设置有上高下低的斜板(111)，所述箱体外底部右侧设置有与所述箱体连通的下落管(112)，所述斜板(111)的下端与所述下落管(112)的上口左端相接，所述下落管(112)的直径和网球的直径相同，所述下落管(112)的底部与所述过球管(12)的第一开口连通。
3.如权利要求1或2所述的网球训练监控系统，其特征在于，所述自动落球箱(11)的侧壁，所述过球管(12)、第一气泵(13)、第二气泵(15)的底部均通过支撑杆和支撑板(17)连接在升降装置(16)的顶部。
4.如权利要求1所述的网球训练监控系统，其特征在于，所述过球管(12)和所述环形通气管(141)为同轴管，所述过球管(12)的直径小于所述环形通气管(141)的直径。
5.如权利要求1所述的网球训练监控系统，其特征在于，所述传感器组(21)包括：三轴加速度传感器(211)、三轴陀螺仪(212)、多个第一压力传感器(213)，所述三轴加速度传感器(211)和所述三轴陀螺仪(212)均设置在网球拍的球网和球杆相接处，多个所述第一压力传感器(213)均布设在球网上。
6.如权利要求1所述的网球训练监控系统，其特征在于，所述摄像装置(31)设置在网球架上；所述压力接球垫铺设在网球架的一侧方，且所述接球垫铺设的边缘设置有弹性围挡；其中，所述压力接球垫内嵌设有多个第二压力传感器(32)。
7.如权利要求1所述的网球训练监控系统，其特征在于，所述监控数据处理模块(4)包括：训练者位置确定单元(41)、自动发球数据解算单元(42)、球下落位置估算单元(43)、人球有效范围判断单元(44)；
所述训练者位置确定单元(41)，用于通过训练者随身携带的定位仪，确定训练者的实际位置信息，并根据训练者的实际位置信息和所述环形通气管(141)的实际位置，确定训练者与所述环形通气管(141)之间的距离；所述自动发球数据解算单元(42)，用于对多个所述带电磁阀的支气管(142)分别进行编号，并根据开启抽取编号对应的所述带电磁阀的支气管(142)、第一气泵(13)随机产生的风量大小、第二气泵(15)随机产生的风量大小，通过动力学理论，确定自动发球时球的速度、方向、最高点；所述球下落位置估算单元(43)，用于根据自动发球时球的速度、方向、最高点，通过动力学理论，估算球下落位置；所述人球有效范围判断单元(44)，用于根据球下落位置和训练者与所述环形通气管(141)之间的距离，确定球与训练者之间的距离，并结合标准人球有效范围，判断球与训练者之间的距离是否在标准人球有效范围内。
8.如权利要求7所述的网球训练监控系统，其特征在于，所述监控数据处理模块(4)还包括：最终球下落数据解算单元(45)、有效球判断单元(46)；
所述最终球下落数据解算单元(45)，用于根据最终球下落的轨迹，确定最终球第一下落点的位置，从多个最终球下落点的位置信息中选取最终球第一下落点的位置信息；所述有效球判断单元(46)，用于根据最终球第一下落点的位置信息，结合下落球有效范围，判断最终下落球是否为有效球。
9.如权利要求7所述的网球训练监控系统，其特征在于，所述监控数据处理模块(4)还包括：监控球拍数据解算单元(47)、监控数据提取单元(48)、发球击球数据确定单元(49)；
所述监控球拍数据解算单元(47)，用于根据球拍的加速度信息和姿态信息，确定击球时方向和接球高度；根据球拍的球压信息，确定击球时的力量和球在球网上的位置；所述监控数据提取单元(48)，用于提取有效球时的自动发球时球的速度、方向、最高点，和球拍的加速度信息、姿态信息、球压信息；所述发球击球数据确定单元(49)，用于根据所述监控数据提取单元(48)提取数据，确定自动发球时球的速度、方向、最高点和击球时的力量、位置、方向、高度的对应关系。
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