CN112233272B - 跑步计时装置及跑步计时方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及计时器领域，公开了一种跑步计时装置及跑步计时方法，跑步计时装置包括射频识别系统，所述射频识别系统包括用于固定在使用者躯干上的电子标签和阅读器，所述阅读器包括架设在地面上方的阅读器天线和罩设在所述阅读器天线外侧的开口向下的反射板，所述反射板包括第一反射部和第二反射部，所述第一反射部与所述第二反射部将所述阅读器天线的射频信号汇聚在所述阅读器天线的正下方。本发明所述的跑步计时装置通过将阅读器架设在地面的上方，阅读器能够免于被运动员踩踏，由于阅读器不会被运动员踩踏，取消覆盖的阅读器天线外周的保护垫，从而提高了阅读器与电子标签之间的通讯距离，使得阅读器能够快速、准确的读取电子标签的数据。

Description

跑步计时装置及跑步计时方法

技术领域

本发明涉及计时器领域，具体地涉及一种跑步计时装置及跑步计时方法。

背景技术

径赛是田径运动的一类，是在田径场的跑道或规定道路上进行的跑和走的竞赛项目的统称。竞赛规则中，撞线的身体有效部位是头部以下腰部以上的主要躯干部位。运动员的头部或脚部先撞线是不计算成绩的，只有躯干部位撞到终点线的垂直面才是有效的。

目前国内外优秀短跑运动员在终点撞线技术的采用基本分为两种形式：胸部撞线法及肩部撞线法。胸部撞线法在身体达到终点线后沿垂直面前瞬间身体前倾，完成终点撞线技术，利于身体顺利跑过终点；肩部撞线法在身体达到终点线后沿垂直面前瞬间，身体躯干前倾并伴随转肩的动作完成终点撞线动作，这样可以更快的到达终点。

在马拉松比赛项目中，由于参赛人数众多，通常有数万人参加，使得在短跑比赛中应用的终点摄像计时系统不适用于马拉松的比赛，马拉松比赛中，通常采用射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术对运动员进行计时。RFID系统由电子标签、阅读器及信息处理器组成，电子标签包括IC芯片与通信天线，电子标签由运动员佩戴在身上，阅读器包括阅读器天线，阅读器天线设在终点线，当电子标签经过阅读器的上方时，信息处理器接收到信号，完成计时。

受现有的电子标签和阅读器之间的通信距离的限制，为了测量和记录运动员的成绩，电子标签通常佩戴在运动员的鞋面上，阅读器通常铺设在地面上，这样使得电子标签和阅读器之间的距离减小，有利于电子标签和阅读器进行通信，然而，一方面，径赛的比赛规则是计算运动员的躯干部位的撞线时间，而电子标签反馈的是脚的撞线时间，二者之间存在时间差，现有的RFID系统无法准确测量运动员的成绩；另一方面，在撞线时，运动员步幅较大，存在直接跨越阅读器的情况，将导致阅读器无法记录运动员的成绩，现有的RFID系统无法准确记录运动员的成绩；同时，由于阅读器天线铺设在地面上，会遭到众多运动员的踩踏，阅读器天线使用寿命较短，为了避免阅读器天线受到破坏，通常在阅读器天线上覆盖保护垫，而保护垫进一步降低了电子标签的通信距离，使得理论上通信距离为1米的电子标签，实际上只能达到十几厘米。此外，现有的阅读器天线的射频信号向其四周辐射，存在运动员还没有达到阅读器天线上方时，阅读器天线已经与电子标签通信的情况，导致计时时间不准确，测量精度差。

发明内容

本发明的目的是提供一种跑步计时装置及跑步计时方法，以解决现有的跑步计时装置通信距离短、使用寿命短和测量精度差的问题。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种跑步计时装置，包括射频识别系统，所述射频识别系统包括用于固定在使用者躯干上的电子标签和阅读器，所述阅读器包括架设在地面上方的阅读器天线和罩设在所述阅读器天线外侧的开口向下的反射板，所述反射板包括第一反射部和第二反射部，所述第一反射部与所述第二反射部分别设置在所述阅读器天线的两侧，并将所述阅读器天线的射频信号汇聚在所述阅读器天线的正下方。

优选的，所述电子标签固定在使用者的躯干的上部。

优选的，所述阅读器天线与地面之间的距离不小于2米。

优选的，所述阅读器天线沿第一方向设置，所述第一方向倾斜于地面设置，和/或

所述阅读器天线的高度可调节。

优选的，所述反射板用于将所述阅读器天线发射的射频信号向第一垂直面汇聚。

优选的，所述第一反射部与所述第二反射部将所述阅读器天线的射频信号汇聚在所述第一垂直面内的不同高度上。

优选的，所述第一反射部与所述第二反射部相对于水平面的倾斜角度不同，或

所述第一反射部与所述第二反射部的曲率不同。

优选的，所述第一垂直面的厚度在5厘米至8厘米之间。

优选的，所述阅读器天线的射频信号集中在所述阅读器天线下方30厘米至80厘米之间。

此外，本发明还提供一种跑步计时方法，包括以下步骤：

在跑道的起跑线和终点线的上方分别架设一个本发明任意一项所述的阅读器；

佩戴有所述电子标签的使用者分别经过两个所述阅读器的下方，所述电子标签分别与所述阅读器进行通信；

信息处理器获取所述阅读器所发出的信号，并计算时间间隔。

本发明所述的跑步计时装置通过将阅读器架设在地面的上方，使得佩戴有电子标签的运动员从阅读器的下方经过，一方面，阅读器能够免于被运动员踩踏，从而避免阅读器被破坏，提高阅读器的使用寿命及工作的稳定性，另一方面，由于阅读器不会被运动员踩踏，相对于现有技术中的阅读器，取消覆盖的阅读器天线外周的保护垫，从而提高了阅读器与电子标签之间的通讯距离，使得阅读器能够快速、准确的读取电子标签的数据，此外，由于阅读器与电子标签之间的通讯距离的提高，使得电子标签能够佩戴在运动员的躯干上，而替代将电子标签佩戴在运动员脚上的方式，从而使得阅读器能够根据径赛规则测量出运动员真实的成绩，减小测量误差；通过设置开口向下的、用于反射射频信号的反射板，一方面，使得阅读器天线发射的射频信号向下反射，提高阅读器天线的下方的信号强度，在阅读器天线功率相同的情况下，提高通讯距离，另一方面，通过将射频信号向阅读器天线的正下方汇聚，使得反射板将射频信号限定在一定范围内，从而缩小电子标签与阅读器之间的通讯范围，使得仅当电子标签穿过阅读器天线正下方时，阅读器才读取电子标签的信号，避免电子标签未穿过阅读器正下方时，就已经与阅读器产生通信，提高测量精度。本发明的跑步计时方法通过在跑道的起点和终点分别设置跑步计时装置，从而使得跑步计时装置精准的记录使用者的起跑时间和结束时间，进而提高计时的精准度。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本发明一种实施方式的跑步计时装置的机构示意图；

图2是本发明另一种实施方式的跑步计时装置的机构示意图；

图3是本发明一种实施方式的阅读器的截面图；

图4是本发明一种实施方式的阅读器的截面图；

图5是本发明一种实施方式的阅读器的截面图；

图6是本发明一种实施方式的跑步计时装置的硬件机构示意图。

附图标记说明

1、阅读器；2、第一垂直面；3、伸缩杆；4、横梁；5、卷绳机构；6、导向机构；11、阅读器天线；12、反射板；121、第一反射部；122、第二反射部。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指在装配使用状态下的方位。“内、外”是指相对于各部件本身轮廓的内、外。

在本发明中提供了一种跑步计时装置，如图1至图6所示，包括射频识别系统，所述射频识别系统包括用于固定在使用者躯干上的电子标签和阅读器1，所述阅读器1包括架设在地面上方的阅读器天线11和罩设在所述阅读器天线11外侧的开口向下的反射板12，所述反射板12包括第一反射部121和第二反射部122，所述第一反射部121与所述第二反射部122相邻设置且为一体机构，所述第一反射部121与所述第二反射部122分别设置在所述阅读器天线11的两侧，并将所述阅读器天线11的射频信号汇聚在所述阅读器天线11的正下方。

本发明所述的跑步计时装置通过将阅读器1架设在地面的上方，使得佩戴有电子标签的运动员从阅读器1的下方经过，一方面，阅读器1能够免于被运动员踩踏，从而避免阅读器1被破坏，提高阅读器1的使用寿命及工作的稳定性，另一方面，由于阅读器1不会被运动员踩踏，相对于现有技术中的阅读器1，取消覆盖的阅读器天线11外周的保护垫，从而提高了阅读器1与电子标签之间的通讯距离，使得阅读器1能够快速、准确的读取电子标签的数据，此外，由于阅读器1与电子标签之间的通讯距离的提高，使得电子标签能够佩戴在运动员的躯干上，而替代将电子标签佩戴在运动员脚上的方式，从而使得阅读器1能够根据径赛规则测量出运动员真实的成绩，减小测量误差；通过设置开口向下的、用于反射射频信号的反射板12，一方面，使得阅读器天线11发射的射频信号向下反射，提高阅读器天线11的下方的信号强度，在阅读器天线11功率相同的情况下，提高通讯距离，另一方面，通过将射频信号向阅读器天线11的正下方汇聚，使得反射板12将射频信号限定在一定范围内，从而缩小电子标签与阅读器1之间的通讯范围，使得仅当电子标签穿过阅读器天线11正下方时，阅读器1才读取电子标签的信号，避免电子标签未穿过阅读器1正下方时，就已经与阅读器1产生通信，提高测量精度。

本发明的反射板12不仅能够用于将所述阅读器天线11的射频信号汇聚在所述阅读器天线11的正下方，所述反射板12还能够将所述电子标签发射的射频信号汇聚至阅读器天线11，从而提高电子标签的信号强度，进而使得电子标签的体积和重量进一步降低，降低电子标签对使用者跑步的影响。

相对于将阅读器天线11设置在跑道一侧的方式，本发明的阅读器天线11通过架设在地面的上方，使得射频信号均匀的散布在阅读器天线11下方的跑道内的任意位置，使用者能够从跑道内的任意位置穿过阅读器天线11的下方，而将阅读器天线11设置在跑道一侧，虽然能够避免使用者踩踏阅读器天线11，但是，在跑道的横向截面内，射频信号仍然集中在阅读器天线11的四周，也就是说，靠近阅读器天线11的跑道的信号强度高，远离阅读器天线11的跑道的信号强度低，而使用者为了保证自己的电子标签能够与阅读器1进行稳定的通信，从而会自发地向阅读器天线11所在的一侧运动，导致靠近阅读器天线11的位置人员集中，使用者向阅读器天线11所在位置运动时，不仅影响使用者的跑步节奏，还影响使用者原来的跑步路线，进而导致使用者的跑步成绩下降。

上述中，固定在使用者躯干上是指与使用者的躯干保持相对固定、不脱落，具体的，可以采用佩戴在使用者的上衣上的方式进行固定，进一步的，电子标签可以通过魔术贴、按扣、曲别针、胶水或胶带等连接件固定在使用者的上衣上，所述电子标签可以设置为可拆卸的。

上述中，阅读器1架设在地面上方包括阅读器1通过支架固定在地面上方，如图1所示，还包括通过绳索等连接件悬吊在地面上方，如图2所示。

为了进一步提高射频识别系统的测量精度，所述电子标签固定在使用者的躯干的上部。优选的，电子标签可以固定在使用者的胸部或肩部。这样的设置进一步减小了电子标签与阅读器1之间的距离，从而使得阅读器1能够快速、准确的读取电子标签的数据，此外，这样的设置还有利于提高运动员的成绩。

为了便于使用者穿过阅读器天线11的下方，同时，使得阅读器天线11不会对使用者的跑步姿态造成影响，所述阅读器天线11与地面之间的距离不小于2米。通过将阅读器天线11与地面之间的距离设置为不小于2米，在满足不同身高的使用者正常通过的同时，尽可能的缩小阅读器1与电子标签之间的通讯距离，一方面，使得阅读器1与电子标签之间的通讯时间进一步缩短，提高测量精度，另一方面，提高阅读器1与电子标签之间信号强度，使得射频识别系统的测量精度进一步提高。

优选的，所述阅读器天线11与地面的距离在2米至2.5米之间。这样的设置使得阅读器1既能够高效地与电子标签进行通信，同时，阅读器天线11也不会因为架设高度过低，从而对使用者的跑步姿态造成干扰。

进一步的，所述阅读器天线11沿第一方向设置，所述第一方向倾斜于地面设置，这样的设置使得阅读器天线11与地面之间的距离是逐渐变化的，即存在距离较高的位置，也存在距离较低的位置，使得不同身高的使用者可以穿过不同的位置，这样的设置使得不同身高的使用者在穿过阅读器天线11时，电子标签与阅读器1之间的通信时间基本一致，进一步提高测量精度，此外，还能够提高本发明的跑步计时装置的用户体验，所述阅读器天线11呈长条形并沿第一方向设置，从而使得在阅读器天线11能够沿跑道的宽度设置且能够射频信号能够覆盖整个跑道，当使用者在跑道的不同位置穿过第一垂直面2时，阅读器1均能与电子标签进行通信，和/或所述阅读器天线11的高度可调节，针对于不同的情况采用不同的高度范围，提高跑步计时装置的适用范围。具体的，根据本发明的一种实施方式，如图1所示，所述跑步计时装置包括伸缩架，所述伸缩架的两端分别设有一个伸缩杆3，两个所述伸缩杆3的一端分别与阅读器天线11的一端连接，所述伸缩杆3的另一端设置为固定。当伸缩杆3伸缩时，带动阅读器天线11的高度升降。进一步的，所述伸缩杆3还包括气缸或电动推杆。根据本发明的另一种实施方式，如图2所示，所述跑步计时装置包括支撑架，所述支撑架包括横梁4，所述横梁4的两端分别设置有一个卷绳机构5，阅读器天线11的两端分别通过卷绳机构5与横梁4连接，进一步的，卷绳机构5包括电机、绕线筒和绳索，电机与绕线筒传动连接以带动绕线筒转动，绳索缠绕在绕线筒的外周，当绕线筒转动时，绳索缠绕在绕线筒的外周或从绕线筒的外周释放，所述跑步计时装置还包括导向机构6，所述导向结构包括导轨和滑块，所述滑块与所述导轨滑动连接，所述导轨垂直设置且与所述横梁4固定连接，所述滑块与所述阅读器天线11固定连接，优选的，所述导向机构6包括两个，两个导向机构6分别设置在所述阅读器天线11的两端，这样的设置使得阅读器天线11在升降的过程中，沿着导向机构6运动，从而避免阅读器天线11产生水平方向的位移，进而导致测量的不精确。

为了提高射频识别系统的测量精度，所述反射板12用于将所述阅读器天线11发射的射频信号向第一垂直面2汇聚，从而使得电子标签只有在穿过第一垂直面2时，才能够与阅读器天线11进行通讯，避免现有技术中的电子标签在阅读器天线11的一侧时，即可以与阅读器1进行通信，从而提高了射频识别系统的测量精度。

上述中，所述第一垂直面2垂直于水平面且具有一定厚度。具体的，所述第一垂直面2的厚度在5厘米至8厘米之间。通过将第一垂直面2的厚度限定在3厘米至5厘米之间，并将射频信号集中在第一垂直面2内，能够有效地降低电子标签与阅读器1之间的通信范围，大大的改善了现有的电子标签与阅读器1之间通信范围过大，导致测量精度差的缺点。同时，第一垂直面2的厚度与终点线的宽度相对应，能够更好的适应径赛规则，更加精准的记录使用者的运动成绩。

根据本发明的一种实施方式，如图3和图4所示，所述第一反射部121与所述第二反射部122将所述阅读器天线11的射频信号汇聚在所述第一垂直面2内的不同高度上。这样的设置提高了第一垂直面2内不同高度的信号强度，使得佩戴有电子标签的不同身高的使用者经过第一垂直面2时，电子标签均能与阅读器天线11进行稳定的通信，而不会造成靠近阅读器天线11的位置信号强度高，而远离阅读器天线11的位置，信号强度低。

进一步的，为了提高第一垂直面2内不同高度的信号强度，如图4所示，所述第一反射部121与所述第二反射部122相对于水平面的倾斜角度不同，此时，所述第一反射部121与所述第二反射部122可以为平面或者曲面，或

如图3所示，所述第一反射部121与所述第二反射部122的曲率不同，此时，所述第一反射部121与所述第二反射部122为曲面。这样的设置使得第一反射部121与第二反射部122能够将阅读器天线11的信号反射在第一垂直面2内的不同的高度上，进而使得第一垂直面2内不同的高度上的信号强度更加均匀。

优选的，所述阅读器天线11的射频信号集中在所述阅读器天线11下方30厘米至80厘米之间。这样的设置不仅使得佩戴有电子标签的不同身高的使用者经过第一垂直面2时，电子标签均能与阅读器天线11进行稳定的通信，还使得射频信号能够相对集中在特定的高度范围内，从而提高信号强度。

根据本发明的另一种实施方式，如图5所示，所述第一反射部121与所述第二反射部122关于所述第一垂直面2对称设置，并将所述阅读器天线11的射频信号汇聚在所述阅读器天线11的下方。将第一反射部121和第二反射部122设置为关于第一垂直面2对称，使得反射板12能够将射频信号汇聚在阅读器天线11的正下方且位于第一垂直面2内，当且仅当电子标签穿过第一垂直面2的中心时，阅读器1才能够接收到电子标签的信号，从而提高了跑步计时装置的测量精度。

进一步的，为了提高阅读器1的信号强度，所述第一反射部121与所述第二反射部122反射的射频信号在所述第一垂直面2内相交且交点位于所述阅读器天线11下方30厘米至80厘米之间。通过所述第一反射部121与所述第二反射部122使得射频信号在所述第一垂直面2内相交，有效地提高了第一垂直面2的射频信号强度，使得电子标签穿过第一垂直面2时，电子标签能够与阅读器1进行稳定的信号传输。更进一步的，为了减小电子标签与阅读器1之间的距离，同时，不影响使用者的正常运动，将交点设置为位于所述阅读器天线11下方30厘米至80厘米之间，射频信号能够集中在该位置区间，这样的设置进一步提高了电子标签与阅读器1之间的通信效率。此外，由于第一垂直面2内的射频信号强度的增强，所述电子标签的质量和体积能够大幅降低，从而减小电子标签对使用者带来的负担，有利于提高使用者的跑步成绩。更进一步的，所述第一反射部121与所述第二反射部122反射的射频信号在所述第一垂直面2内的交点位于所述阅读器天线11下方50厘米至90厘米之间。

进一步的，如图5所示，所述反射板12的横截面的形状为抛物线，所述阅读器天线11设置在所述反射板12的焦点且朝向所述反射板12设置。通过将反射板12的横截面设置为抛物线，使得反射板12能够将射频信号均匀的将射频信号向第一垂直面2内反射。通过将阅读器天线11设置在反射板12的交点，能够进一步提高射频信号反射的均匀度，且能够将射频信号集中在第一垂直面2内。上述中，所述反射板12的横截面的形状为抛物线是指在沿反射板12的长度方向，所述反射板12的横截面的形状为抛物线。

本发明还提供一种跑步计时方法，如图6所示，包括以下步骤：

在跑道的起跑线和终点线的上方分别架设一个本发明所述的阅读器1，优选的，所述阅读器1设置在起跑线和终点线的正上方，具体的，所述阅读器天线11设置在起跑线和终点线的正上方；

佩戴有本发明所述的电子标签的使用者分别经过两个所述阅读器1的下方，所述电子标签分别与两个所述阅读器1进行通信，从而使得所述阅读器1开始记录和暂定记录；

信息处理器与所述阅读器1通信连接，信息处理器获取所述阅读器1所发出的信号，并计算时间间隔，具体的，信息处理器分别获取两个所述阅读器1所发出的信号，并计算两个信号之间的时间间隔，从而得到使用者的运动时间。

本发明的跑步计时方法通过在跑道的起点和终点分别设置跑步计时装置，从而使得跑步计时装置精准的记录使用者的起跑时间和结束时间，进而提高计时的精准度。

优选的，使用者将所述电子标签固定在胸部或肩部的前方，这样的设置有利于电子标签能够快速的穿过第一垂直面2，从而与阅读器1进行通信，进而提高使用者的运动成绩。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (6)

1.一种跑步计时装置，包括射频识别系统，其特征在于，所述射频识别系统包括用于固定在使用者躯干上的电子标签和阅读器（1），所述阅读器（1）包括架设在地面上方的阅读器天线（11）和罩设在所述阅读器天线（11）外侧的开口向下的反射板（12），所述反射板（12）包括第一反射部（121）和第二反射部（122），所述第一反射部（121）与所述第二反射部（122）分别设置在所述阅读器天线（11）的两侧，并将所述阅读器天线（11）的射频信号汇聚在所述阅读器天线（11）的正下方；所述反射板（12）用于将所述阅读器天线（11）发射的射频信号向第一垂直面（2）汇聚；所述第一反射部（121）与所述第二反射部（122）将所述阅读器天线（11）的射频信号汇聚在所述第一垂直面（2）内的不同高度上；所述第一反射部（121）与所述第二反射部（122）的曲率不同，所述阅读器天线（11）沿第一方向设置，所述第一方向倾斜于地面设置，所述阅读器天线（11）的高度可调节。

2.根据权利要求1所述的跑步计时装置，其特征在于：所述电子标签固定在使用者的躯干的上部。

3.根据权利要求1所述的跑步计时装置，其特征在于：所述阅读器天线（11）与地面之间的距离不小于2米。

4.根据权利要求1所述的跑步计时装置，其特征在于：所述第一垂直面（2）的厚度在5厘米至8厘米之间。

5.根据权利要求1所述的跑步计时装置，其特征在于：所述阅读器天线（11）的射频信号集中在所述阅读器天线（11）下方30厘米至80厘米之间。

6.一种如权利要求1至5任意一项所述的跑步计时装置的跑步计时方法，其特征在于：包括以下步骤：

在跑道的起跑线和终点线的上方分别架设一个所述的阅读器（1）；

佩戴有所述的电子标签的使用者分别经过两个所述阅读器（1）的下方，所述电子标签分别与所述阅读器（1）进行通信；

信息处理器获取所述阅读器（1）所发出的信号，并计算时间间隔。

Images