CN112957713A - 确定冰球运动中球员与冰球位置和持球权的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了确定冰球运动中球员与冰球位置和持球权的方法及系统，方法包括：S01、获取蓝牙标签所发出的数据信号，并根据对应数据信号采用AOA定位算法对球员、球员手持的冰球球杆和冰球进行定位，生成对应的定位信息；S02、根据冰球的定位信息与球员所手持的冰球球杆的定位信息，按照预设条件进行判断球权和输出球权信息、判断传球和输出传球信息、判断抢断和输出抢断信息，本发明方案定位快速、准确度高、成本低、实施可靠且维护便利。

Description

确定冰球运动中球员与冰球位置和持球权的方法及系统

技术领域

本发明涉及体育运动数据获取技术领域，尤其涉及确定冰球运动中球员与冰球位置和持球权的方法及系统。

背景技术

冰球运动作为一种快节奏的竞技运动，其运动过程中的状态判定和回顾进行战术分析的难度也较大，为了便于进行研究分析，目前有一些通过视频识别和慢回放的影像技术来进行辅助对冰球运动场内状况进行判断分析，然而这种方式在反馈效率上，仍然存在一定的局限性，尤其是对于一些视野死角而言，常常难以进行有效分析，虽然目前出现了通过在球员身上进行布设UWB标签进行辅助的形式，然而该方案中对于球权的判别是依据冰球的位置和球员的位置关系来确定；但由于冰球运动中运动员都是用杆来控制冰球，两者之间的距离较远，实现球权的判别较复杂且容易出错。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种定位快速、准确度高、成本低、实施可靠且维护便利的确定冰球运动中球员与冰球位置和持球权的方法及系统。

为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：

一种确定冰球运动中球员与冰球位置和持球权的方法，所述的球员均携带有蓝牙标签Ⅰ，所述球员手持的冰球球杆上均设置有蓝牙标签Ⅱ，所述的冰球设置有蓝牙标签Ⅲ，其中，蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ和蓝牙标签Ⅲ均用于输出数据信号，且不同蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ和蓝牙标签Ⅲ所发出的数据信号均包括用于表明其身份的预设数据，所述的方法包括：

获取蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ和蓝牙标签Ⅲ所发出的数据信号，并根据对应数据信号采用AOA定位算法对球员、球员手持的冰球球杆和冰球进行定位，生成对应的定位信息；

根据冰球的定位信息与球员所手持的冰球球杆的定位信息，按照预设条件进行判断球权和输出球权信息；

根据冰球的定位信息与球员所手持的冰球球杆的定位信息，按照预设条件进行判断传球和输出传球信息；

根据冰球的定位信息与球员所手持的冰球球杆的定位信息，按照预设条件进行判断抢断和输出抢断信息。

作为一种可能的实施方式，进一步，本方案还包括对冰球运动的场地进行构建虚拟三维坐标；

所述冰球运动的场地区域布设有用于接收蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ和蓝牙标签Ⅲ所发出数据信号的蓝牙基站群；所述的蓝牙基站群包括至少3台以上蓝牙基站，且蓝牙基站群所能接收的数据信号区域覆盖整个冰球运动的场地区域；

所述的蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ和蓝牙标签Ⅲ均为主动式有源蓝牙标签，且按预设频率采用广播的方式在私有信道通信环境中发出预设有指定信息的数据信号；所述的蓝牙基站群中的各蓝牙基站按照200Hz的采样频率进行数据信号采样工作。

作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述的蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ和蓝牙标签Ⅲ所发出的数据信号中均包括AOA数据包、标签ID和同步单元ID，所述蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ或蓝牙标签Ⅲ在不同时间发出的数据信号中，对应的同步单元ID均不相同，所述蓝牙标签Ⅰ所发出的数据信号中均还包括：佩戴该蓝牙标签的球员ID、该球员所属的球队ID；所述蓝牙标签Ⅱ所发出的数据信号中均还包括：持有该冰球球杆的球员ID和/或该球员所属的球队ID；

其中，

当冰球的定位信息与冰球球杆的定位信息之间的水平距离小于预设距离阈值且持续时间大于预设时间阈值时，则输出该冰球球杆对应的球员具有球权的信息；

当球权出现变化时，上一冰球球杆对应的球员所属的球队ID与下一冰球球杆对应的球员所属的球队ID一致时，则输出传球信息；

当球权出现变化时，上一冰球球杆对应的球员所属的球队ID与下一冰球球杆对应的球员所属的球队ID不一致时，则输出抢断信息。

作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述的蓝牙基站群根据蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ或蓝牙标签Ⅲ所发出的数据信号进行接收后，对数据信号进行去噪、筛选、择优后，选用蓝牙基站群内符合预设条件的至少3台蓝牙基站所获取的数据信号进行解析和采用AOA定位算法(可以为多重信号分类算法MUSIC)计算和输出蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ或蓝牙标签Ⅲ发出该数据信号时的位置。

作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述的蓝牙基站群对数据信号进行去噪的方法为：

蓝牙基站群接收数据信号并记录对应数据信号的RSSI值，然后每个蓝牙基站均对其接收的数据信号进行解析，且对数据信号中标签ID和同步单元ID一致的多个数据信号进行保留RSSI值最大的数据信号，其余舍弃；

所述的蓝牙基站群对数据信号进行筛选、择优和采用AOA定位算法计算和输出蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ或蓝牙标签Ⅲ发出该数据信号时的位置的方法为如下之一：

(1)蓝牙基站群按照预设RSSI阈值进行排除小于RSSI阈值的数据信号后，根据RSSI值由大至小选择至少3个数据信号进行解析和采用AOA定位算法计算该数据信号所对应的蓝牙标签在冰球运动场地内的位置；

(2)蓝牙基站群对所有保留的数据信号进行解析和采用AOA定位算法计算该数据信号所对应的蓝牙标签在冰球运动场地内的位置，然后根据RSSI值由大至小选取前N个数据信号，N≥3。

作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述蓝牙基站群包括间隔环绕布设在的冰球运动场地边缘的蓝牙基站，且相邻蓝牙基站之间的水平间距小于12m；

所述的蓝牙标签Ⅰ为设置在球员穿戴的护胸上；

所述的蓝牙标签Ⅱ为设置在冰球球杆的杆刃上；

所述的蓝牙标签Ⅲ为设置在冰球内部。

作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述冰球球杆的杆刃上部设置有用于容置蓝牙标签Ⅱ的安装通槽，所述的蓝牙标签Ⅱ通过缓冲组件装配于安装通槽内；所述安装通槽的两端均设有将蓝牙标签Ⅱ及缓冲组件固定于安装通槽内的防护层，将安装通槽设置在杆刃的上部，主要在于杆刃的上部一般在冰球运动过程中不会直接对冰球进行接触和施加作用力，因此，相对较为安全，另外，安装通槽的内壁轮廓可以进一步设置成圆角过渡，避免安装通槽因为应力集中而发生开裂，而采用保护层进行覆盖安装通槽，可以进一步提高安装通槽的结构强度。

作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述的防护层为碳纤维层，所述的碳纤维层包覆在冰球球杆的球刃上并覆盖安装通槽的两端，所述的缓冲组件为将蓝牙标签Ⅱ包裹其中的包覆件，所述的蓝牙标签Ⅱ通过缓冲组件装配于安装通槽内时，缓冲组件对应安装通槽两端的部位均与冰球球杆的杆刃相平。

由于在冰球运动中，球员的冰球球杆与冰球之间的接触会产生较为剧烈的冲击震动，尤其是抢断和传球时，冰球球杆的杆刃会因为对冰球施加较大的力道，而蓝牙标签Ⅱ为有源蓝牙标签，其电路板表面还需要设置处理器、电源等零部件，因此，蓝牙标签Ⅱ的两端面制成凹凸均匀、重量均匀的结构是非常困难的，而为了避免蓝牙标签Ⅱ在工作过程中，受冰球球杆的杆刃传导的冲击而导致其元器件引脚脱离或震断，如何提高蓝牙标签Ⅱ的抗冲击能力，是提高其工作可靠性的重要技术细节之一，基于此，本方案还提出如下两个缓冲组件的简要优选结构。

作为一种较优的选择实施方式之一，优选的，所述的缓冲组件包括：

第一支架，为弹性材料成型的环形结构，其外周侧轮廓与安装通槽的内壁轮廓相适应，其内周侧轮廓与蓝牙标签Ⅱ的外边缘轮廓相适配且用于套接在蓝牙标签Ⅱ的外边缘；

第一垫片，为弹性材料成型的片状结构，其外周侧轮廓与安装通槽的内壁轮廓相适应，且用于设置在第一支架一端面，并用于与蓝牙标签Ⅱ一端面相贴；

第二垫片，为弹性材料成型的片状结构，其外周侧轮廓与安装通槽的内壁轮廓相适应，且用于设置在第一支架另一端面，并用于与蓝牙标签Ⅱ另一端面相贴；

所述的蓝牙标签Ⅱ通过缓冲组件装配于安装通槽内时，所述的第一垫片、第二垫片分别与安装通槽两端对应的杆刃表面相平。

通过第一垫片、第二垫片和第一支架的弹性材料特性，可以使得蓝牙标签Ⅱ在受到震动时起到弹性缓冲效果，降低蓝牙标签Ⅱ受到震动而寿命提前结束的概率。

作为一种较优的选择实施方式之一，优选的，所述的缓冲组件包括：

缓冲带，为薄膜材料成型的条形带状结构，其内部设置有容置腔，且该容置腔内填充有非牛顿流体(或剪切增稠液体)，所述的缓冲带用于缠绕包裹蓝牙标签Ⅱ；

粘接带，两端分别与缓冲带的两端固定粘接，使缓冲带将蓝牙标签Ⅱ固定缠绕包裹，且缓冲带缠绕包裹的圈数为1圈；

所述的缓冲带将蓝牙标签Ⅱ缠绕包裹时，缓冲带内的非牛顿流体的厚度不低于1.5mm，非牛顿流体的厚度决定了其抗剪切能力，若是低于1.5mm，则会因为非牛顿流体在柔性流动状态下，出现蓝牙标签Ⅱ的表面没有非牛顿流体层进行隔挡的情况，而缓冲带的内外壁薄膜的壁厚约为0.1～0.3mm。

一般情况下，蓝牙标签的厚度多为5mm左右，因此，上述两种缓冲组件结构适用于杆刃厚度为8mm以上的杆刃结构。

上述两种可拆卸式的缓冲组件方案能够大大提高蓝牙标签的装配便利性和高效性，同时能够方便维护，相比于传统将电子元件通过树脂包裹的一次性方式，本方案缓冲组件的保护方式，使用成本更低，还可以重复利用。

基于上述方案，本发明还提供一种确定冰球运动中球员与冰球位置和持球权的系统，包括：

多个蓝牙标签，分别与球员、冰球球杆和冰球的数量对应，且供球员携带和对应设置在冰球球杆及冰球上，所述的蓝牙标签用于发出预设有指定信息的数据信号；

蓝牙基站群，包括至少3台蓝牙基站，且至少3台蓝牙基站布设在冰球运动场地区域上，并用于接收蓝牙标签发出的数据信号并反馈定位信息，该蓝牙基站群所能接收的数据信号区域覆盖整个冰球运动的场地区域；

数据处理模块，用于对冰球运动的场地进行构建虚拟三维坐标和接收蓝牙基站群所反馈的定位信息，且将蓝牙基站群所反馈的定位信息对应至虚拟三维坐标中，生成三维定位坐标数据；

信息判断单元，用于获取数据处理模块生成的三维定位坐标数据和判断球员的持球、传球和抢断状态并输出。

作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案还包括：

可视化单元，用于获取数据处理模块构建的虚拟三维坐标和基于定位信息生成的三维定位坐标数据，以及信息判断单元输出的持球、传球和抢断状态，且进行可视化输出。

采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，其具有的有益效果为：本方案巧妙性通过在冰球运动的球员、球员手持的冰球球杆和冰球上设置蓝牙标签，通过AOA定位算法来获取定位信息，结合蓝牙标签发出的数据信息，将定位信息和数据信息进行关联，从而进一步能够实现对冰球运动过程中的持球、抢断、传球等技术操作进行判断识别，同时，定位信息可以进一步处理来获得运动员、冰球在场中的移动轨迹，从而使得后续进行技术分析更为方便、准确，而本方案的蓝牙标签通过缓冲组件安装在冰球球杆的杆刃上，通过缓冲组件来缓解、抵消冲击以及提供支撑力，令蓝牙标签设置在杆刃上时，能够大大避免有源蓝牙标签出现元件焊接引脚脱离、断裂等不良使用问题，提高了蓝牙标签的使用可行性、可靠性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是AOA定位的简要示意图之一；

图2是AOA定位的简要示意图之二；

图3是AOA定位的简要示意图之三；

图4是AOA定位的简要俯仰角、方位角模型示意图；

图5是本发明基于AOA定位进行计算蓝牙标签位置的简要流程示意图；

图6是本发明方案的蓝牙基站群布设在冰球运动场地的简要示意图；

图7是本发明方案的蓝牙标签Ⅰ所发出数据信号的简要数据结构示意图；

图8是本发明方案的方法简要实施流程示意图；

图9是本发明方案的球权判定简要流程示意图；

图10是本发明方案的传球或抢断判定简要流程示意图；

图11为本发明方案的冰球球杆的简要示意图；

图12为本发明方案的冰球球杆的简要局部剖切示意图；

图13为图12中A处的局部结构放大示意图；

图14为本发明方案的蓝牙标签Ⅱ通过缓冲组件装配在冰球球杆的杆刃内的简要示意图；

图15是本发明方案的缓冲组件另一实施结构示意图；

图16是本发明方案另一实施结构的缓冲组件与蓝牙标签Ⅱ配合的简要状态示意图；

图17是本发明方案另一实施结构的缓冲组件与蓝牙标签Ⅱ配合后装配在冰球球杆的杆刃内的简要示意图；

图18是本发明方案的系统简要连接原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在图1至图10之一所示的基础上，结合图18所示，本方案一种确定冰球运动中球员与冰球位置和持球权的方法，所述的球员均携带有蓝牙标签Ⅰ，所述球员手持的冰球球杆上均设置有蓝牙标签Ⅱ，所述的冰球设置有蓝牙标签Ⅲ，其中，蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ和蓝牙标签Ⅲ均用于输出数据信号(采用广播的方式)，且不同蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ和蓝牙标签Ⅲ所发出的数据信号均包括用于表明其身份的预设数据。

着重参考图8，所述确定冰球运动中球员与冰球位置和持球权的方法包括：

S01、获取蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ和蓝牙标签Ⅲ所发出的数据信号，并根据对应数据信号采用AOA定位算法对球员、球员手持的冰球球杆和冰球进行定位，生成对应的定位信息。

由于获得对应定位信息后，对定位信息进行获取和判断可以使得场内情况得到较为快速的判断，因此，步骤S01之后的步骤S02包括若干可以并行操作的子步骤：

S021、根据冰球的定位信息与球员所手持的冰球球杆的定位信息，按照预设条件进行判断球权和输出球权信息；

S022、根据冰球的定位信息与球员所手持的冰球球杆的定位信息，按照预设条件进行判断传球和输出传球信息；

S023、根据冰球的定位信息与球员所手持的冰球球杆的定位信息，按照预设条件进行判断抢断和输出抢断信息。

其中，图1～图5简要示出了采用AOA定位算法对蓝牙信号进行定位的机理，蓝牙定位标签是指拥有广播协议的蓝牙外围设备，蓝牙标签在工作时，将连续周期性地向它的周围环境进行广播，同时，其不会被其他设备进行连接，蓝牙定位标签发送的广播信号包含寻向数据包，寻向数据包包含当前标签的ID，所在逻辑时钟同步单元ID等信息。蓝牙基站本身包含有蓝牙天线阵列，系统启动后，所有蓝牙基站和蓝牙定位标签之间同步逻辑时钟。蓝牙基站通过实时获取蓝牙标签的信号强度、到达角等参数，定位服务器即可实时计算出蓝牙标签的定位数据。

本方案中，蓝牙基站群是基于蓝牙5.1标准规范版本中的寻向功能进行定位的，另外，蓝牙定位的寻向功能(Direction Finding Using Bluetooth Low Energy，蓝牙核心规范文档281页)包括到达角(Angle of Arrival,AoA)和出发角(Angle of Departure,AoD)两种方向测量技术，本方案使用了AoA到达角技术来实现对运动场模型中各个子模型的定位。

基于图2、3、4之一所示，计算到达角的计算公式为：

θ＝arccos((ψλ)/(2πd))

其中，d是天线之间的距离，λ电磁波波长，ψ为电磁波经过两个天线时的相位差。而蓝牙基站在场周分布的越均匀计算出来的位置越准确。

图4是AOA定位的简要俯仰角、方位角模型示意图，该两个角度可确定一条以基站为起点的直线，而对应的定位标签(蓝牙标签)即在该条直线上，具体地，广播信号以标签为球心，向x,y,z三维空间均匀传播。对于广播信号在室内因反射情况产生的噪声，蓝牙基站会收到具有相同标签的ID和同步单元ID，但是RSSI(接收信号强度)值不同的多个信号。基站的去噪方案是：保留RSSI值最大的信号，丢弃其他信号。

结合图5所示，本实施例中，蓝牙基站群接收蓝牙定位标签的广播信号时，可以通过RSSI值计算信号强度，信号强度反应了标签与基站距离的远近，RSSI值越小，距离越远。蓝牙基站将指定的标签ID、指定的逻辑时钟同步单元ID和其他附属信息(例如信号强度值)发送给定位服务器。具体的算法在蓝牙5.1标准规范版本记载，在此不再具体阐述。并且，本申请中，通过定位服务器进行收集运动场模型内部所有子模型在同一个同步单元下的位置坐标后，封装到一个位置帧内，并将位置帧发送给数据分析服务器。

为了便于对定位信息进行可视化、数据统一化的直观输出，作为一种可能的实施方式，进一步，本方案步骤S01还包括对冰球运动的场地进行构建虚拟三维坐标，通过构建了虚拟三维坐标输出的定位信息更为直观明了。

结合图6所示，为了便于对接收蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ和蓝牙标签Ⅲ所发出的数据信号进行无死角的接收，所述冰球运动的场地区域布设有用于接收蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ和蓝牙标签Ⅲ所发出数据信号的蓝牙基站群；所述的蓝牙基站群包括至少3台以上蓝牙基站，且蓝牙基站群所能接收的数据信号区域覆盖整个冰球运动的场地区域，而图6所示规格约为61×30米的场地而沿，通过在场地边缘按10米左右环绕布设多台蓝牙基站，然后还可以在场地长度方向中部进行再布设一排蓝牙基站。

由于被动式的蓝牙标签在通讯时，会存在较大的时延问题，因此，本实施例所述的蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ和蓝牙标签Ⅲ均为主动式有源蓝牙标签，且均按预设频率采用广播的方式在私有信道通信环境中发出预设有指定信息的数据信号；所述的蓝牙基站群中的各蓝牙基站按照200Hz的采样频率进行数据信号采样工作，由于冰球的最快速度为160公里/小时，即44.44米/秒，因此，在200Hz的采样频率下，两次采样间隔冰球最多运动0.22米。

而作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述的蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ和蓝牙标签Ⅲ所发出的数据信号中均包括AOA数据包、标签ID和同步单元ID，所述蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ或蓝牙标签Ⅲ在不同时间发出的数据信号中，对应的同步单元ID均不相同，所述蓝牙标签Ⅰ所发出的数据信号中均还包括：佩戴该蓝牙标签的球员ID、该球员所属的球队ID；所述蓝牙标签Ⅱ所发出的数据信号中均还包括：持有该冰球球杆的球员ID和/或该球员所属的球队ID；在本实施例中，除上述提及数据信息外，还可以建立如图7所示的球员对象数据结构以便进行信息关联，其中，各属性的含义如下：

ID：球员；TEAM_ID：球员所属球队；GAME_ID：所处比赛；DEFENDER：本球员的对方防守球员；KEEP_BALL：是否持球；IS_OFFENSE：是否为进攻方；AVG_SPEED：平均速度；DIRECTION：方向，等等。

在该数据结构下，比赛开始之前，系统需要初始化比赛数据，例如建立赛场模型，建立球员数据模型，设置每个球员所属球队(TEAM_ID)等等。

而基于采用AOA定位算法对球员、球员手持的冰球球杆和冰球进行定位，生成对应的定位信息，结合图9或图10所示，可以按如下逻辑进行判断场内的部分比赛状态：

(1)当冰球的定位信息与冰球球杆的定位信息之间的水平距离小于预设距离阈值(如30cm)且持续时间大于预设时间阈值(如2s)时，则输出该冰球球杆对应的球员具有球权的信息；

(2)当球权出现变化时，上一冰球球杆对应的球员所属的球队ID与下一冰球球杆对应的球员所属的球队ID一致时，则输出传球信息；在此基础上，还可以进一步逻辑限定如：球员A持有球权，在后续位置帧的位置信息中，球开始远离球员A的球杆位置，并向同队球员中的一名球员B靠近，在一段时间内(2秒内)冰球与球员B所持球杆的位置水平距离始终小于预设的阈值(如30cm)时，传球动作结束，把球员A记做传球人，球员B记做接球人；

(3)当球权出现变化时，上一冰球球杆对应的球员所属的球队ID与下一冰球球杆对应的球员所属的球队ID不一致时，则输出抢断信息；即球员A和球员C属于不同的球队，首先系统识别出球员A持有球权，在后续的位置帧输入的所有子模型的位置信息中，系统识别出球权在未经过其他球员的情况下，被球员C持有，则系统判别球员C抢断一次。

在蓝牙基站群中的蓝牙基站数量在3台以上的情况下，为了提高数据信息获取的精度、可靠性和排出干扰噪声，作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述的蓝牙基站群根据蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ或蓝牙标签Ⅲ所发出的数据信号进行接收后，对数据信号进行去噪、筛选、择优后，选用蓝牙基站群内符合预设条件的至少3台蓝牙基站所获取的数据信号进行解析和采用AOA定位算法(多重信号分类算法)计算和输出蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ或蓝牙标签Ⅲ发出该数据信号时的位置。

由于蓝牙标签所发出的数据信号方向为以其作为球心的进行类似于放射状方式向场地的三维空间(x、y、z)输出，因此，其会存在一定的数据信号反射，而蓝牙基站群可能在短时间内收到多个信息一致的数据信号，因此，为了避免干扰和节约算力，蓝牙基站群需要对接收的数据信号进行去噪处理，而作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述的蓝牙基站群对数据信号进行去噪的方法为：

蓝牙基站群接收数据信号并记录对应数据信号的RSSI值，然后每个蓝牙基站均对其接收的数据信号进行解析，且对数据信号中标签ID和同步单元ID一致的多个数据信号进行保留RSSI值最大的数据信号，其余舍弃；

所述的蓝牙基站群对数据信号进行筛选、择优和采用AOA定位算法计算和输出蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ或蓝牙标签Ⅲ发出该数据信号时的位置的方法为如下之一：

(1)蓝牙基站群按照预设RSSI阈值进行排除小于RSSI阈值的数据信号后，根据RSSI值由大至小选择至少3个数据信号进行解析和采用AOA定位算法计算该数据信号所对应的蓝牙标签在冰球运动场地内的位置，继而将其用于计算对应数据信号的载体在赛场中的三维坐标(xyz坐标)；

(2)蓝牙基站群对所有保留的数据信号进行解析和采用AOA定位算法计算该数据信号所对应的蓝牙标签在冰球运动场地内的位置，然后根据RSSI值由大至小选取前N个数据信号，N≥3，继而将其用于计算对应数据信号的载体在赛场中的三维坐标(xyz坐标)。

定位服务器接收蓝牙基站所传输的经筛选后的数据信号，根据每个基站各自在赛场模型坐标系中的坐标值以及标签的方位角和俯仰角，计算出标签在赛场模型中的xyz坐标值；而(1)、(2)中所提及筛选后的数据均可以通过考虑两台及以上的基站输出的结果，利用加权平均等算法得到更加准确的坐标值。

作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述蓝牙基站群包括间隔环绕布设在的冰球运动场地边缘的蓝牙基站，且相邻蓝牙基站之间的水平间距小于12m；

所述的蓝牙标签Ⅰ为设置在球员穿戴的护胸上；

所述的蓝牙标签Ⅱ为设置在冰球球杆的杆刃上；

所述的蓝牙标签Ⅲ为设置在冰球内部。

结合图11至图13之一所示，由于冰球球杆1为细长结构，因此，蓝牙标签Ⅱ的设置位置一定程度上成为了判断蓝牙标签Ⅱ与冰球内部蓝牙标签Ⅲ距离的误差决定因素之一，而蓝牙标签Ⅱ实际与蓝牙标签Ⅲ的间距越小，则二者的计算误差越小，因此，作为一种较优的选择实施方式，优选的，本实施例所述冰球球杆1的杆刃2上部设置有用于容置蓝牙标签Ⅱ3的安装通槽21，所述的蓝牙标签Ⅱ3通过缓冲组件4装配于安装通槽21内；所述安装通槽21的两端均设有将蓝牙标签Ⅱ3及缓冲组件4固定于安装通槽21内的防护层，将安装通槽21设置在杆刃2的上部，主要在于杆刃2的上部一般在冰球运动过程中不会直接对冰球进行接触和施加作用力，因此，相对较为安全，另外，安装通槽21的内壁轮廓可以进一步设置成圆角过渡，避免安装通槽21因为应力集中而发生开裂，而采用保护层进行覆盖安装通槽21，可以进一步提高安装通槽21的结构强度。

防护层的主要作用在于将蓝牙标签Ⅱ3和缓冲组件4固定于安装通槽21内，同时避免杆刃2发生断裂，作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述的防护层可以为碳纤维层，所述的碳纤维层包覆在冰球球杆1的球刃2上并覆盖安装通槽的两端，所述的缓冲组件为将蓝牙标签Ⅱ包裹其中的包覆件，所述的蓝牙标签Ⅱ通过缓冲组件装配于安装通槽内时，缓冲组件对应安装通槽两端的部位均与冰球球杆的杆刃相平。

由于在冰球运动中，球员的冰球球杆1与冰球之间的接触会产生较为剧烈的冲击震动，尤其是抢断和传球时，冰球球杆1的杆刃2会因为对冰球施加较大的力道，而蓝牙标签Ⅱ为有源蓝牙标签，其电路板表面还需要设置处理器、电源等零部件，因此，蓝牙标签Ⅱ的两端面制成凹凸均匀、重量均匀的结构是非常困难的，而为了避免蓝牙标签Ⅱ在工作过程中，受冰球球杆的杆刃传导的冲击而导致其元器件引脚脱离或震断，如何提高蓝牙标签Ⅱ的抗冲击能力，是提高其工作可靠性的重要技术细节之一，基于此，本方案还提出如下两个缓冲组件的简要优选结构。

在图11至图13基础上，进一步结合图14，作为一种较优的选择实施方式之一，优选的，所述的缓冲组件包括：

第一支架41，为弹性材料成型的环形结构，其外周侧轮廓与安装通槽21的内壁轮廓相适应，其内周侧轮廓与蓝牙标签Ⅱ3的外边缘轮廓相适配且用于套接在蓝牙标签Ⅱ3的外边缘；

一对垫片22，为弹性材料成型的片状结构，其外周侧轮廓与安装通槽的内壁轮廓相适应，且用于设置在第一支架两端面，并用于与蓝牙标签Ⅱ对应两端面相贴；

而一对垫片22可以为表面结构不同的第一垫片和第二垫片构成；

所述的蓝牙标签Ⅱ3通过缓冲组件装配于安装通槽21内时，所述的一对垫片42分别与安装通槽21两端对应的杆刃2表面相平，结合碳纤维层22作为保护层，能够将一对垫片42、第一支架41和蓝牙标签Ⅱ3相对约束在安装通槽21内。

而通过一对垫片42和第一支架41的弹性材料特性，可以使得蓝牙标签Ⅱ3在受到震动时起到弹性缓冲效果，降低蓝牙标签Ⅱ3受到震动而寿命提前结束的概率。

而缓冲组件的实施结构并不局限于上述，在图11至图13基础上，进一步结合图15至图17之一所示，作为一种较优的选择实施方式之一，优选的，所述的缓冲组件4包括：

缓冲带43，为薄膜材料成型的条形带状结构，其内部设置有容置腔，且该容置腔内填充有非牛顿流体431(或剪切增稠液体)，所述的缓冲带43用于缠绕包裹蓝牙标签Ⅱ3；

粘接带44，两端分别与缓冲带43的两端固定粘接，使缓冲带将蓝牙标签Ⅱ3固定缠绕包裹，且缓冲带43缠绕包裹的圈数为1圈(大于1圈则会导致包裹结构过为臃肿，难以小型化安装)；

所述的缓冲带43将蓝牙标签Ⅱ3缠绕包裹时，缓冲带43内的非牛顿流体431的厚度不低于1.5mm，非牛顿流体431的厚度决定了其抗剪切能力，若是低于1.5mm，则会因为非牛顿流体431在柔性流动状态下，出现蓝牙标签Ⅱ3的表面没有非牛顿流体层进行隔挡的情况，而缓冲带的内外壁薄膜的壁厚约为0.1～0.3mm。

一般情况下，蓝牙标签的厚度多为5mm左右，因此，上述两种缓冲组件结构适用于杆刃厚度为8mm以上的杆刃结构。

结合图18所示，基于前述的方案，本实施例还提供了一种确定冰球运动中球员与冰球位置和持球权的系统，包括：

多个蓝牙标签5，分别与球员、冰球球杆和冰球的数量对应，且供球员携带和对应设置在冰球球杆及冰球上，所述的蓝牙标签用于发出预设有指定信息的数据信号；

蓝牙基站群6，包括至少3台蓝牙基站，且至少3台蓝牙基站布设在冰球运动场地区域上，并用于接收蓝牙标签发出的数据信号并反馈定位信息，该蓝牙基站群6所能接收的数据信号区域覆盖整个冰球运动的场地区域；

数据处理模块7，用于对冰球运动的场地进行构建虚拟三维坐标和接收蓝牙基站群6所反馈的定位信息，且将蓝牙基站群6所反馈的定位信息对应至虚拟三维坐标中，生成三维定位坐标数据；

信息判断单元8，用于获取数据处理模块7生成的三维定位坐标数据和判断球员的持球、传球和抢断状态并输出。

其中，多个蓝牙标签5、蓝牙基站群6和数据处理模块7构成定位基础平台，其可以直接布设在冰球运动场地周边，而信息判断单元8可以采用云服务器或其他远程服务器进行作为数据分析服务器使用。

另外，为了提高直观展示程度，作为一种较优的选择实施方式，优选的，本实施例方案还包括：

可视化单元，用于获取数据处理模块构建的虚拟三维坐标和基于定位信息生成的三维定位坐标数据，以及信息判断单元输出的持球、传球和抢断状态，且进行可视化输出。

另外，在本发明各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施方式方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种确定冰球运动中球员与冰球位置和持球权的方法，其特征在于，所述的球员均携带有蓝牙标签Ⅰ，所述球员手持的冰球球杆上均设置有蓝牙标签Ⅱ，所述的冰球设置有蓝牙标签Ⅲ，其中，蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ和蓝牙标签Ⅲ均用于输出数据信号，且不同蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ和蓝牙标签Ⅲ所发出的数据信号均包括用于表明其身份的预设数据，所述的方法包括：

获取蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ和蓝牙标签Ⅲ所发出的数据信号，并根据对应数据信号采用AOA定位算法对球员、球员手持的冰球球杆和冰球进行定位，生成对应的定位信息；

根据冰球的定位信息与球员所手持的冰球球杆的定位信息，按照预设条件进行判断球权和输出球权信息；

根据冰球的定位信息与球员所手持的冰球球杆的定位信息，按照预设条件进行判断传球和输出传球信息；

根据冰球的定位信息与球员所手持的冰球球杆的定位信息，按照预设条件进行判断抢断和输出抢断信息。

2.如权利要求1所述的确定冰球运动中球员与冰球位置和持球权的方法，其特征在于，其还包括对冰球运动的场地进行构建虚拟三维坐标；

所述冰球运动的场地区域布设有用于接收蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ和蓝牙标签Ⅲ所发出数据信号的蓝牙基站群，所述的蓝牙基站群包括至少3台以上蓝牙基站，且蓝牙基站群所能接收的数据信号区域覆盖整个冰球运动的场地区域；

所述的蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ和蓝牙标签Ⅲ均为主动式有源蓝牙标签，且按预设频率采用广播的方式在私有信道通信环境中发出预设有指定信息的数据信号；所述的蓝牙基站群中的各蓝牙基站按照200Hz的采样频率进行数据信号采样工作。

3.如权利要求2所述的确定冰球运动中球员与冰球位置和持球权的方法，其特征在于，所述的蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ和蓝牙标签Ⅲ所发出的数据信号中均包括AOA数据包、标签ID和同步单元ID，所述蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ或蓝牙标签Ⅲ在不同时间发出的数据信号中，对应的同步单元ID均不相同，所述蓝牙标签Ⅰ所发出的数据信号中均还包括：佩戴该蓝牙标签的球员ID、该球员所属的球队ID；所述蓝牙标签Ⅱ所发出的数据信号中均还包括：持有该冰球球杆的球员ID和/或该球员所属的球队ID；

其中，

当冰球的定位信息与冰球球杆的定位信息之间的水平距离小于预设距离阈值且持续时间大于预设时间阈值时，则输出该冰球球杆对应的球员具有球权的信息；

当球权出现变化时，上一冰球球杆对应的球员所属的球队ID与下一冰球球杆对应的球员所属的球队ID一致时，则输出传球信息；

当球权出现变化时，上一冰球球杆对应的球员所属的球队ID与下一冰球球杆对应的球员所属的球队ID不一致时，则输出抢断信息。

4.如权利要求2或3所述的确定冰球运动中球员与冰球位置和持球权的方法，其特征在于，所述的蓝牙基站群根据蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ或蓝牙标签Ⅲ所发出的数据信号进行接收后，对数据信号进行去噪、筛选、择优后，选用蓝牙基站群内符合预设条件的至少3台蓝牙基站所获取的数据信号进行解析和采用AOA定位算法计算和输出蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ或蓝牙标签Ⅲ发出该数据信号时的位置。

5.如权利要求4所述的确定冰球运动中球员与冰球位置和持球权的方法，其特征在于，所述的蓝牙基站群对数据信号进行去噪的方法为：

蓝牙基站群接收数据信号并记录对应数据信号的RSSI值，然后每个蓝牙基站均对其接收的数据信号进行解析，且对数据信号中标签ID和同步单元ID一致的多个数据信号进行保留RSSI值最大的数据信号，其余舍弃；

所述的蓝牙基站群对数据信号进行筛选、择优和采用AOA定位算法计算和输出蓝牙标签Ⅰ、蓝牙标签Ⅱ或蓝牙标签Ⅲ发出该数据信号时的位置的方法为如下之一：

(1)蓝牙基站群按照预设RSSI阈值进行排除小于RSSI阈值的数据信号后，根据RSSI值由大至小选择至少3个数据信号进行解析和采用AOA定位算法计算该数据信号所对应的蓝牙标签在冰球运动场地内的位置；

(2)蓝牙基站群对所有保留的数据信号进行解析和采用AOA定位算法计算该数据信号所对应的蓝牙标签在冰球运动场地内的位置，然后根据RSSI值由大至小选取前N个数据信号，N≥3。

6.如权利要求5所述的确定冰球运动中球员与冰球位置和持球权的方法，其特征在于，所述蓝牙基站群包括间隔环绕布设在的冰球运动场地边缘的蓝牙基站，且相邻蓝牙基站之间的水平间距小于12m；

所述的蓝牙标签Ⅰ为设置在球员穿戴的护胸上；

所述的蓝牙标签Ⅱ为设置在冰球球杆的杆刃上；

所述的蓝牙标签Ⅲ为设置在冰球内部。

7.如权利要求6所述的确定冰球运动中球员与冰球位置和持球权的方法，其特征在于，所述冰球球杆的杆刃上部设置有用于容置蓝牙标签Ⅱ的安装通槽，所述的蓝牙标签Ⅱ通过缓冲组件装配于安装通槽内；所述安装通槽的两端均设有将蓝牙标签Ⅱ及缓冲组件固定于安装通槽内的防护层。

8.如权利要求6所述的确定冰球运动中球员与冰球位置和持球权的方法，其特征在于，所述的防护层为碳纤维层，所述的碳纤维层包覆在冰球球杆的球刃上并覆盖安装通槽的两端，所述的缓冲组件为将蓝牙标签Ⅱ包裹其中的包覆件，所述的蓝牙标签Ⅱ通过缓冲组件装配于安装通槽内时，缓冲组件对应安装通槽两端的部位均与冰球球杆的杆刃相平。

9.一种确定冰球运动中球员与冰球位置和持球权的系统，其特征在于，包括：

多个蓝牙标签，分别与球员、冰球球杆和冰球的数量对应，且供球员携带和对应设置在冰球球杆及冰球上，所述的蓝牙标签用于发出预设有指定信息的数据信号；

蓝牙基站群，包括至少3台蓝牙基站，且至少3台蓝牙基站布设在冰球运动场地区域上，并用于接收蓝牙标签发出的数据信号并反馈定位信息，该蓝牙基站群所能接收的数据信号区域覆盖整个冰球运动的场地区域；

数据处理模块，用于对冰球运动的场地进行构建虚拟三维坐标和接收蓝牙基站群所反馈的定位信息，且将蓝牙基站群所反馈的定位信息对应至虚拟三维坐标中，生成三维定位坐标数据；

信息判断单元，用于获取数据处理模块生成的三维定位坐标数据和判断球员的持球、传球和抢断状态并输出。

10.如权利要求9所述的一种确定冰球运动中球员与冰球位置和持球权的系统，其特征在于，其还包括：

可视化单元，用于获取数据处理模块构建的虚拟三维坐标和基于定位信息生成的三维定位坐标数据，以及信息判断单元输出的持球、传球和抢断状态，且进行可视化输出。

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