CN111629433B - 一种基于uwb定位技术的高尔夫球定位系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于UWB定位技术的高尔夫球定位系统的工作方法，包括：对高尔夫球进行激发；通过加速度传感器来获得自身的加速度和出射角，并将数据信息发射给UWB信号基站；UWB定位模块对球体的实时位置进行定位，测算出球体的飞行速度以及距离；球体落地后UWB定位模块获取地位置并计算出滚动距离；将UWB定位模块获取的信息传送UWB信号基站，UWB信号基站将数据传送给数据分析系统，数据分析系统对数据进行汇总分析，提供精准球体位置信息；数据分析系统将所有信息汇总分析后，发送至用户手机APP端。本发明所通过科学数据的分析方法来加速新手高尔夫球玩家的入门或提高高尔夫球玩家的球技，利用UWB的定位功能，精准定位高尔夫球的落点及位置，减少寻球时间，避免遗漏、丢球。

Description

一种基于UWB定位技术的高尔夫球定位系统及其工作方法

技术领域

本发明属于高尔夫球类娱乐领域，特别涉及一种基于UWB定位技术的高尔夫球定位系统。

背景技术

随着社会经济的快速水平和生活质量都在不断的提高，人们越来越注重身体锻炼，高尔夫球发展，人们的生活是一种把享受大自然乐趣、体育锻炼和游戏集于一身的运动，受到很多人的喜爱。

在高尔夫球训练及比赛中，高尔夫球玩家击球后，往往通过自身视觉观察力及击球经验来判断这一杆球打的是否完美。对于新手而言，这样的方法显然难以实现，从而导致了新手对高尔夫球入门增加了难度和对高尔夫球球技的提高带来了困难。在大中型高尔夫球场，通常也会发生击球后无法准确判断球体落点位置，这造成了在高尔夫球回收时需要较长时间找球，甚至出现遗漏、丢球现象，造成高尔夫球的浪费。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种基于UWB定位技术的高尔夫球定位系统，其结构简单，设计合理，通过科学数据的分析方法来加速新手高尔夫球玩家的入门或提高高尔夫球玩家的球技，同时可利用UWB的定位功能，精准定位高尔夫球的落点及位置，便于高尔夫球的回收，降低了高尔夫球的寻球时间，避免了遗漏、丢球现象发生的概率。

技术方案：为了实现上述目的，本发明提供了一种基于UWB定位技术的高尔夫球定位系统的工作方法，包括：具体的工作方法如下：

1)：首先将高尔夫球置于TEE上，高尔夫球玩家对高尔夫球进行激发；

2)：高尔夫球被激发后飞出，在飞出的过程中通过加速度传感器来获得自身的加速度和出射角，并通过UWB模块将获得的数据信息发射给UWB信号基站；

3)：与此同时，在高尔夫球中的UWB定位模块对球体的实时位置进行定位，测算出球体的飞行速度以及距离；

4)：当球体落地后，UWB定位模块获取球体的落地位置并计算出球体的滚动距离；

5)：然后将UWB定位模块获取的信息传送UWB信号基站，UWB信号基站将接收到的数据传送给数据分析系统，数据分析系统接收到数据后，对所有信息进行汇总、分析，得出用户的击球力度、球体飞行轨迹、落点信息等内容供用户参考，并提供精准球体位置信息，等待回收；

6)：数据分析系统将所有信息汇总分析后，将分析结果发送至用户手机APP端，用户通过查看数据得知击球信息；

7)：最后根据接收到的球体位置对球进行回收即可。

本发明中在使用的过程中，高尔夫球内部的工作方法如下：

首先放置在高尔夫球TEE上处于低功耗状态的UWB高尔夫球需要监测自身的加速度值；当高尔夫球玩家击球时，球体会受到一个较大的力即球体获得一个较大的加速度值，该加速度值大于等于1m/s²，此时高尔夫球记录下该加速度值和出射角力的方向，并通过UWB模块发送至数据分析系统；

然后判断球体是否落地，如果球体落地，那么当球体落地的一瞬间，球体会获得一个与球体运动方向相反的、较大的加速度力；

若没有出现球体落地情况，则表明球体处于空中飞行状态，此时需要记录下飞行中的球体加速度和运动方向，并利用UWB定位技术，定位并计算球体的飞行轨迹及飞行速度信息；

若出现体落地情况，通过UWB定位技术捕捉落点信息发送至数据分析系统；接着判断球体是否停止运动，若没有停止运动则表明球体在滚动中，此时记录滚动信息；

若球体停止运动，则UWB定位模块需要将停止运动点的位置信息发送给UWB定位基站，然后UWB定位基站将数据发送给数据分析系统，等待球体回收。

本发明中所述高尔夫球的加速度值计算方式如下：

根据合力公式F＝ma

其中，F是高尔夫球所受的合外力、m是高尔夫球的重量、a是合加速度值；

其中a＝sqrt(aX^2+aY^2+aZ^2)推算出高尔夫球发射时所用的力；X轴、Y轴、Z轴的合力与水平轴的夹角即为球体飞行时的出射角度，aX为水平轴加速度。所述X轴、Y 轴、Z轴的合力通过平行四边形法则推算。

本发明中所述高尔夫球飞行速度的计算方式如下：

1)：首先通过d²＝|x1-x2|²+|y2-y1|²算出UWB定位模块中连续两个定位点之间的距离d；

其中x1，y1和x2,y2为同等间隔时间下，前后两点的坐标信息，即t时刻下的x1，y1和t2时刻下的x2,y2；

2)：求出合加速度值与水平轴的夹角；

θ＝arccos(aX/a)

其中，θ为合加速度值与水平轴的夹角，aX为水平轴加速度，a为合力加速度。

3)：再通过x＝d/cosθ三角函数求出球体在单位时间t中所飞过的距离x；

4)：最后算出飞行速度：

即：v＝x/t＝d/cosθ/t其中t是单位时间，x是球体在单位时间t中所飞过的距离。

本发明中所述的一种基于UWB定位技术的高尔夫球定位系统，UWB高尔夫球、一组UWB信号基站、数据分析系统和用户手机APP，其中，所述UWB高尔夫球中设有加速度传感器和UWB定位模块，且所述加速度传感器和UWB定位模块均与UWB 信号基站的输入端连接连接，所述UWB信号基站的输出端与数据分析系统和用户手机 APP连接。

本发明中所述UWB高尔夫球中还设有主控电路和电池电路，所述加速度传感器和UWB定位模块均与主控电路连接，并通过主控电路的控制中心与UWB信号基站连接；

所述主控电路，用于接受、处理六轴加速度传感器感知信息和控制UWB定位模块的通讯；

所述电池电路，用于为整个UWB高尔夫球提供电量和无线充电。

本发明中所述UWB信号基站为远距离室外型UWB定位基站，其能够根据高尔夫球场的实际面积及UWB基站信号覆盖面积进行适量布局，基站布局数量至少3座。

本发明中所述高尔夫球上设有独立编码，即每个UWB高尔夫球内部处理器带有特定ID 信息，且每颗高尔夫球都带有含有该球体信息的二维码标签，所述二维码标签与用户手机APP相配合。

本发明中所述数据分析系统中设有数据接收模块、数据存储模块、数据分析模块、数据传输模块和数据分析控制模块，所述数据接收模块、数据存储模块、数据分析模块和数据传输模块均与数据分析控制模块连接，且所述的数据分析控制模块与UWB信号基站和用户手机APP连接。

本发明在红所述高尔夫球上内还设有具有无线充电动能的供电装置。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：

1、本发明所述的一种基于UWB定位技术的高尔夫球定位系统，通过科学数据的分析方法来加速新手高尔夫球玩家的入门或提高高尔夫球玩家的球技，同时可利用UWB的定位功能，精准定位高尔夫球的落点及位置，便于高尔夫球的回收，降低了高尔夫球的寻球时间，避免了遗漏、丢球现象发生的概率。

2、本发明中高尔夫球中的六轴加速度传感器可以获取到3个加速度值和3 个角速度值，通过计算可以得到高尔夫球被击中时的力度以及力的方向；当球体在空中飞行时，可以通过六轴加速度传感器感知球体的飞行方向、飞行加速度，同时也可以利用UWB定位技术，对高尔夫球进行精准定位，通过位置信息及时间差信息，可以推算出高尔夫球的飞行速度、飞行轨迹；当球体落地时，六轴加速度传感器会捕获到一个与运动方向相反的力，触发UWB定位模块进行精准定位球体落点。

3、本发明中根据场地的大小通过TDOA定位测量高尔夫球信号到达基站的时间，可以确定高尔夫球到基站的距离，利用高尔夫球到各个基站的距离以基站为中心，距离为半径作圆，就能精确定位高尔夫球的位置。由于绝对时间一般比较难测量，通过比较高尔夫球到达各个基站的绝对时间差，以基站为焦点，距离差为长轴的双曲线，双曲线的交点就是高尔夫球的位置。同时也能够合理的对 UWB服务基站的个数和布局的位置进行合理的规划。

附图说明

图1为本发明所述的基于UWB定位技术的高尔夫球定位系统工作流程图；

图2为本发明中UWB高尔夫内部电路工作流程图；

图3为本发明中基于UWB定位技术的高尔夫球定位系统的电气连接图；

图4为本发明中基于UWB定位技术的高尔夫球运动状态检测系统组成图；

图5为本发明中UWB信号基站的数量推算示意图，即TDOA定位原理图；

图6为本发明中高尔夫球飞行速度的计算方式的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

实施例

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示的一种基于UWB定位技术的高尔夫球定位系统的工作方法，包括：具体的工作方法如下：

1)：首先将高尔夫球置于TEE上，高尔夫球玩家对高尔夫球进行激发；

2)：高尔夫球被激发后飞出，在飞出的过程中通过加速度传感器来获得自身的加速度和出射角，并通过UWB模块将获得的数据信息发射给UWB信号基站；

3)：与此同时，在高尔夫球中的UWB定位模块对球体的实时位置进行定位，测算出球体的飞行速度以及距离；

4)：当球体落地后，UWB定位模块获取球体的落地位置并计算出球体的滚动距离；

5)：然后将UWB定位模块获取的信息传送UWB信号基站，UWB信号基站将接收到的数据传送给数据分析系统，数据分析系统接收到数据后，对所有信息进行汇总、分析，得出用户的击球力度、球体飞行轨迹、落点信息等内容供用户参考，并提供精准球体位置信息，等待回收；

6)：数据分析系统将所有信息汇总分析后，将分析结果发送至用户手机APP 端，用户通过查看数据得知击球信息；

7)：最后根据接收到的球体位置对球进行回收即可。

如图2所示的本实施例中，在使用的过程中，高尔夫球内部的工作方法如下：

首先放置在高尔夫球TEE上处于低功耗状态的UWB高尔夫球需要监测自身的加速度值；当高尔夫球玩家击球时，球体会受到一个较大的力即球体获得一个较大的加速度值，该加速度值大于等于1m/s²，此时高尔夫球记录下该加速度值和出射角力的方向，并通过UWB模块发送至数据分析系统；

然后判断球体是否落地，如果球体落地，那么当球体落地的一瞬间，球体会获得一个与球体运动方向相反的、较大的加速度力；

若没有出现球体落地情况，则表明球体处于空中飞行状态，此时需要记录下飞行中的球体加速度和运动方向，并利用UWB定位技术，定位并计算球体的飞行轨迹及飞行速度信息；

若出现体落地情况，通过UWB定位技术捕捉落点信息发送至数据分析系统；接着判断球体是否停止运动，若没有停止运动则表明球体在滚动中，此时记录滚动信息；

若球体停止运动，则UWB定位模块需要将停止运动点的位置信息发送给 UWB定位基站，然后UWB定位基站将数据发送给数据分析系统，等待球体回收。

进一步的，所述高尔夫球的加速度值计算方式如下：

根据合力公式F＝ma

其中，F是高尔夫球所受的合外力、m是高尔夫球的重量、a是合加速度值；

其中a＝sqrt(aX^2+aY^2+aZ^2)推算出高尔夫球发射时所用的力；X轴、Y轴、 Z轴的合力(通过平行四边形法则推算)与水平轴的夹角即为球体飞行时的出射角度，aX为水平轴加速度。

更进一步的，本发明中所述高尔夫球飞行速度的计算方式如下：

1)：首先通过d²＝|x1-x2|²+|y2-y1|²算出UWB定位模块中连续两个定位点之间的距离d；

其中x1，y1和x2,y2为同等间隔时间下，前后两点的坐标信息，即t时刻下的x1，y1和t2时刻下的x2,y2；

2)：求出合加速度值与水平轴的夹角；

θ＝arccos(aX/a)

其中，θ为合加速度值与水平轴的夹角，aX为水平轴加速度，a为合力加速度。

3)：再通过x＝d/cosθ三角函数求出球体在单位时间t中所飞过的距离x；

4)：最后算出飞行速度：

即：v＝x/t＝d/cosθ/t其中t是单位时间，x是球体在单位时间t中所飞过的距离。

实施例2

如图1所示的一种基于UWB定位技术的高尔夫球定位系统的工作方法，包括：具体的工作方法如下：

1)：首先将高尔夫球置于TEE上，高尔夫球玩家对高尔夫球进行激发；

2)：高尔夫球被激发后飞出，在飞出的过程中通过加速度传感器来获得自身的加速度和出射角，并通过UWB模块将获得的数据信息发射给UWB信号基站；

3)：与此同时，在高尔夫球中的UWB定位模块对球体的实时位置进行定位，测算出球体的飞行速度以及距离；

4)：当球体落地后，UWB定位模块获取球体的落地位置并计算出球体的滚动距离；

5)：然后将UWB定位模块获取的信息传送UWB信号基站，UWB信号基站将接收到的数据传送给数据分析系统，数据分析系统接收到数据后，对所有信息进行汇总、分析，得出用户的击球力度、球体飞行轨迹、落点信息等内容供用户参考，并提供精准球体位置信息，等待回收；

6)：数据分析系统将所有信息汇总分析后，将分析结果发送至用户手机APP 端，用户通过查看数据得知击球信息；

7)：最后根据接收到的球体位置对球进行回收即可。

如图2所示的本实施例中，在使用的过程中，高尔夫球内部的工作方法如下：

首先放置在高尔夫球TEE上处于低功耗状态的UWB高尔夫球需要监测自身的加速度值；当高尔夫球玩家击球时，球体会受到一个较大的力即球体获得一个较大的加速度值，该加速度值大于等于1m/s²，此时高尔夫球记录下该加速度值和出射角力的方向，并通过UWB模块发送至数据分析系统；

然后判断球体是否落地，如果球体落地，那么当球体落地的一瞬间，球体会获得一个与球体运动方向相反的、较大的加速度力；

若没有出现球体落地情况，则表明球体处于空中飞行状态，此时需要记录下飞行中的球体加速度和运动方向，并利用UWB定位技术，定位并计算球体的飞行轨迹及飞行速度信息；

若出现体落地情况，通过UWB定位技术捕捉落点信息发送至数据分析系统；接着判断球体是否停止运动，若没有停止运动则表明球体在滚动中，此时记录滚动信息；

若球体停止运动，则UWB定位模块需要将停止运动点的位置信息发送给 UWB定位基站，然后UWB定位基站将数据发送给数据分析系统，等待球体回收。

进一步的，所述高尔夫球的加速度值计算方式如下：

根据合力公式F＝ma

其中，F是高尔夫球所受的合外力、m是高尔夫球的重量、a是合加速度值；

其中a＝sqrt(aX^2+aY^2+aZ^2)推算出高尔夫球发射时所用的力；X轴、Y轴、 Z轴的合力(通过平行四边形法则推算)与水平轴的夹角即为球体飞行时的出射角度，aX为水平轴加速度。

更进一步的，本发明中所述高尔夫球飞行速度的计算方式如下：

1)：首先通过d²＝|x1-x2|²+|y2-y1|²算出UWB定位模块中连续两个定位点之间的距离d；

其中x1，y1和x2,y2为同等间隔时间下，前后两点的坐标信息，即t时刻下的x1，y1和t2时刻下的x2,y2；

2)：求出合加速度值与水平轴的夹角；

θ＝arccos(aX/a)

其中，θ为合加速度值与水平轴的夹角，aX为水平轴加速度，a为合力加速度。

3)：再通过x＝d/cosθ三角函数求出球体在单位时间t中所飞过的距离x；

4)：最后算出飞行速度：

即：v＝x/t＝d/cosθ/t其中t是单位时间，x是球体在单位时间t中所飞过的距离。

3点UWB基站不好定位高度信息，所以用角度和临边的公式推算斜边的长度，斜边的长度是比球体飞行弧度的距离短的，只作为一个参考距离(实际应用场合中该误差距离可以忽略)。

如图3和图4本发明中一种基于UWB定位技术的高尔夫球定位系统，UWB 高尔夫球、一组UWB信号基站、数据分析系统和用户手机APP，其中，所述 UWB高尔夫球中设有加速度传感器和UWB定位模块，且所述加速度传感器和 UWB定位模块均与UWB信号基站的输入端连接，所述UWB信号基站的输出端与数据分析系统连接，所述数据分析系统的输出端与用户手机APP连接；

UWB定位模块，用于对球体的位置信息进行精准定位，同时可以利用TDOA 定位算法，结合球体的运动加速度可以推算出高尔夫球在空中的飞行轨迹、飞行速度等相关信息；。

当高尔夫球玩家击球时，高尔夫球中的六轴加速度传感器可以获取到3个加速度值和3个角速度值，通过计算可以得到高尔夫球被击中时的力度以及力的方向；当球体在空中飞行时，可以通过六轴加速度传感器感知球体的飞行方向、飞行加速度，同时也可以利用UWB定位技术，对高尔夫球进行精准定位，通过位置信息及时间差信息，可以推算出高尔夫球的飞行速度、飞行轨迹；当球体落地时，六轴加速度传感器会捕获到一个与运动方向相反的力，触发UWB定位模块进行精准定位球体落点。由于球体受惯性及引力影响，球体会向前滚动，通过UWB定位技术也可以捕获高尔夫的滚动距离和最终球体停止位置。

本发明中所述UWB高尔夫球中还设有主控电路和电池电路，所述加速度传感器和UWB定位模块均与主控电路连接，并通过主控电路的控制中心与UWB 信号基站连接；

所述主控电路，用于接受、处理六轴加速度传感器感知信息和控制UWB定位模块的通讯；

所述电池电路，用于为整个UWB高尔夫球提供电量和无线充电。

本发明中所述UWB信号基站为远距离室外型UWB定位基站，其能够根据高尔夫球场的实际面积及UWB基站信号覆盖面积进行适量布局，基站布局数量至少3 座。

本发明中所述高尔夫球上设有独立编码，即每个UWB高尔夫球内部处理器带有特定ID信息，且每颗高尔夫球都带有含有该球体信息的二维码标签，所述二维码标签与与高尔夫球内置编码芯片信息相一致。

本发明中所述数据分析系统中设有数据接收模块、数据存储模块、数据分析模块、数据传输模块和数据分析控制模块，所述数据接收模块、数据存储模块、数据分析模块和数据传输模块均与数据分析控制模块连接，且所述的数据分析控制模块与UWB信号基站和用户手机APP连接。

本发明中所述高尔夫球内还设有具有无线充电动能的供电装置。

实施例3

本实施例中所涉及的高尔夫球定位系统及其工作方法的内容与实施例2中的内容相同。

所述高尔夫球采用UWB高尔夫球。

本实施例中所述的所述加速度传感器采用六轴加速度传感器，用于感知球体的运动姿态，如在击球时可获取到球体的加速度及运动方向、在飞行过程中可获取球体的飞行角度及飞行加速度，结合UWB定位技术可推算出飞行速度信息，在落地后可结合UWB技术获取球体的落点信息、滚动距离及精准停止距离。具体的：高尔夫球中的六轴加速度传感器可以获取到3个加速度值和3个角速度值，通过计算可以得到高尔夫球被击中时的力度以及力的方向；当球体在空中飞行时，可以通过六轴加速度传感器感知球体的飞行方向、飞行加速度，同时也可以利用UWB定位技术，对高尔夫球进行精准定位，通过位置信息及时间差信息，可以推算出高尔夫球的飞行速度、飞行轨迹；当球体落地时，六轴加速度传感器会捕获到一个与运动方向相反的力，触发UWB定位模块进行精准定位球体落点。由于球体受惯性及引力影响，球体会向前滚动，通过UWB定位技术也可以捕获高尔夫的滚动距离和最终球体停止位置。

所述UWB服务基站的个数选择和分布的距离，在UWB定位算法中，常见有TWR 定位算法、TOA定位算法和TDOA定位算法，其中TDOA定位算法具有容量大、数据延时低、定位精度高等优点，但基于TODA定位算法的UWB系统至少需要3 个UWB信号基站组成，考虑到UWB信号基站的发射功率、发射距离、网络负载量，在高尔夫球场上需要布置至少3个以上的UWB信号基站。

如图5所示的TDOA定位是一种利用到达时间差进行定位的算法，通过测量高尔夫球信号到达基站的时间，可以确定高尔夫球到基站的距离。利用高尔夫球到各个基站的距离(以基站为中心，距离为半径作圆)，就能精确定位高尔夫球的位置。由于绝对时间一般比较难测量，通过比较高尔夫球到达各个基站的绝对时间差，以基站为焦点，距离差为长轴的双曲线，双曲线的交点就是高尔夫球的位置。

所述的加速度传感器采用六轴加速度传感器，用于感知球体的运动姿态，如在击球时可获取到球体的加速度及运动方向、在飞行过程中可获取球体的飞行角度及飞行加速度，结合UWB定位技术可推算出飞行速度信息，在落地后可结合UWB技术获取球体的落点信息、滚动距离及精准停止距离。

在用户使用手机绑定需要激发出去的高尔夫球为前提下，首先当高尔夫球玩家击球后，高尔夫球获取自身的加速度及出射角，并通过UWB模块发射给UWB基站。其次高尔夫球飞行时，高尔夫球获取自身加速度信息和飞行角度，并利用UWB定位技术定位球体的实时位置。然后高尔夫球在落地时获取自身落点信息，并持续记录滚动距离信息，直到停止。数据分析系统将以上所有信息进行汇总、分析，得出用户的击球力度、球体飞行轨迹、落点信息等内容供用户参考，并提供精准球体位置信息，等待回收。数据分析系统将所有信息汇总分析后，将分析结果发送至用户手机APP端，用户通过查看数据得知击球信息。

在本方案中的UWB高尔夫内部工作流程如下：首先放置在高尔夫球 TEE上处于低功耗状态的UWB高尔夫球需要监测自身的加速度值。当高尔夫球玩家击球时，球体会受到一个较大的力即球体获得一个较大的加速度值 (通常大于1m/s²)，此时高尔夫球记录下该加速度值和出射角(力的方向)，并通过UWB模块发送至数据分析系统。其次判断球体是否落地，当球体落地的一瞬间，球体会获得一个与球体运动方向相反的、较大的加速度力。若没有出现球体落地情况，则表明球体处于空中飞行状态，此时需要记录下飞行中的球体加速度和运动方向，并利用UWB定位技术，定位并计算球体的飞行轨迹及飞行速度信息；若出现体落地情况，通过UWB定位技术捕捉落点信息发送至数据分析系统。接着判断球体是否停止运动，若没有停止运动则表明球体在滚动中，此时记录滚动信息；若球体停止运动，则需要将停止运动点的位置信息发送至数据分析系统，等待球体回收。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于UWB定位技术的高尔夫球定位系统的工作方法，其特征在于：包括：具体的工作方法如下：

1）：首先将高尔夫球置于TEE上，高尔夫球玩家对高尔夫球进行激发；

2）：高尔夫球被激发后飞出，在飞出的过程中通过加速度传感器来获得自身的加速度和出射角，并通过UWB模块将获得的数据信息发射给UWB信号基站；

3）：与此同时，在高尔夫球中的UWB定位模块对球体的实时位置进行定位，测算出球体的飞行速度以及距离；

4）：当球体落地后，UWB定位模块获取球体的落地位置并计算出球体的滚动距离；

5）：然后将UWB定位模块获取的信息传送UWB信号基站，UWB信号基站将接收到的数据传送给数据分析系统，数据分析系统接收到数据后，对所有信息进行汇总、分析，得出用户的击球力度、球体飞行轨迹、落点信息等内容供用户参考，并提供精准球体位置信息，等待回收；

6）：数据分析系统将所有信息汇总分析后，将分析结果发送至用户手机APP端，用户通过查看数据得知击球信息；

7）：最后根据接收到的球体位置对球进行回收即可；

在使用的过程中，高尔夫球内部的工作方法如下：首先放置在高尔夫球TEE上处于低功耗状态的UWB高尔夫球需要监测自身的加速度值；当高尔夫球玩家击球时，球体会受到一个较大的力即球体获得一个较大的加速度值，该加速度值大于等于1 m/s²，此时高尔夫球记录下该加速度值和出射角力的方向，并通过UWB模块发送至数据分析系统；

然后判断球体是否落地，如果球体落地，那么当球体落地的一瞬间，球体会获得一个与球体运动方向相反的、较大的加速度力；

若没有出现球体落地情况，则表明球体处于空中飞行状态，此时需要记录下飞行中的球体加速度和运动方向，并利用UWB定位技术，定位并计算球体的飞行轨迹及飞行速度信息；

若出现球体落地情况，通过UWB定位技术捕捉落点信息发送至数据分析系统；接着判断球体是否停止运动，若没有停止运动则表明球体在滚动中，此时记录滚动信息；

若球体停止运动，则UWB定位模块需要将停止运动点的位置信息发送给UWB定位基站，然后UWB定位基站将数据发送给数据分析系统，等待球体回收；所述高尔夫球的加速度值计算方式如下：根据合力公式F=ma

其中，F是高尔夫球所受的合外力、m是高尔夫球的重量、a是合加速度值；

其中a=sqrt(aX^2+aY^2+aZ^2)推算出高尔夫球发射时所用的力； X轴、Y轴、Z轴的合力（通过平行四边形法则推算）与水平轴的夹角即为球体飞行时的出射角度；

本发明中所述高尔夫球飞行速度的计算方式如下：

1）：首先通过d²＝|x1-x2|²＋|y2-y1|²算出UWB定位模块中连续两个定位点之间的距离d；

其中x1，y1和x2,y2为 同等间隔时间下，前后两点的坐标信息，即t时刻下的x1，y1和t2时刻下的x2,y2；

2）：求出合加速度值与水平轴的夹角；

θ=arccos(aX/a)

其中，θ为合加速度值与水平轴的夹角，aX为水平轴加速度，a为合力加速度；

3）：再通过x=d/cosθ三角函数求出球体在单位时间t中所飞过的距离x；

4）：最后算出飞行速度：

即：v=x/t=d/cosθ/t，其中t是单位时间，x是球体在单位时间t中所飞过的距离；

所述高尔夫球上设有独立编码，即每个UWB高尔夫球内部处理器带有特定ID信息，且每颗高尔夫球都带有含有该球体信息的二维码标签，所述二维码标签与用户手机APP相配合；

所述加速度传感器采用六轴加速度传感器，用于感知球体的运动姿态，如在击球时可获取到球体的加速度及运动方向、在飞行过程中可获取球体的飞行角度及飞行加速度，结合UWB定位技术可推算出飞行速度信息，在落地后可结合UWB技术获取球体的落点信息、滚动距离及精准停止距离。

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