CN113260424A - 利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法和利用该方法的雷达感测装置以及记录所述方法的计算装置可读记录介质 - Google Patents

利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法和利用该方法的雷达感测装置以及记录所述方法的计算装置可读记录介质 Download PDF

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Abstract

本发明旨在提供一种利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法和利用该方法的雷达感测装置以及记录所述方法的计算装置可读记录介质，在所述利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法中，能够在高尔夫球手用高尔夫球杆击打球时与通过雷达信号的分析来计算对球的运动参数分开地通过所述雷达信号的分析来计算高尔夫球杆的位置坐标信息，并由此计算高尔夫球杆的挥杆轨迹。

Description

利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法和利用 该方法的雷达感测装置以及记录所述方法的计算装置可读记 录介质
技术领域
本发明涉及一种利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法和利用该方法的雷达感测装置以及记录所述方法的计算装置可读记录介质，更详细地，是一种利用雷达信号的多普勒效应(Doppler Effect)来分析从球反射的信号和从高尔夫球杆反射的信号，并由此计算球的运动参数外，还计算高尔夫球杆的挥杆轨迹的发明。
背景技术
对于利用球的体育比赛，尤其高尔夫球，人们一直尝试准确地感测被高尔夫球手击打而移动的球和高尔夫球杆的物理特性，并利用感测到的该值来进行击球分析，或者准确地分析高尔夫球手的挥杆引起的高尔夫球杆的挥杆。
随着高尔夫挥杆，高尔夫球杆和球都会移动，而感测其的感测装置的代表性的装置是摄像头感测装置和雷达感测装置。
尤其，摄像头感测装置获取对高尔夫球杆击打球的场景的多个帧的影像，并分析所获取的多个帧的影像，从而具有高尔夫球杆和球的移动的物理特性均容易感测的优点，但存在其感测范围较窄且难以准确感测球的旋转的局限性。
相反，在雷达感测装置的情况下，雷达发射信号接收并分析由球反射的反射波，从而可以准确地计算对球的运动的各种信息，因而具有感测范围较广且能够准确地感测球的旋转的优点。
然而，如上所述，雷达感测装置能够准确地收集并分析对球的感测数据，以准确地计算球的旋转等重要的球运动参数，而在对高尔夫球杆的感测中，不同于球，由于高尔夫球杆的头的大小较大，由高尔夫球杆的头反射的雷达信号分布的范围较广，无法特定杆头的某一点来绘制该点的轨迹，因而很难利用雷达感测装置的感测数据来计算高尔夫球杆的挥杆轨迹。
如现有的关于雷达感测装置的多个现有技术文献，例如韩国授权专利公报第10-0947898号、日本授权专利公报第6048120号、韩国公开专利公报第2016-0054013号以及韩国公开专利公报第2015-0139494号等中也公开，当前，关于雷达感测装置公开的大部分的现有技术涉及通过雷达感测进行的球速度、旋转等球运动参数的计算，而诸如高尔夫球杆的挥杆轨迹的杆数据的计算却毫无所涉。
因此，当前需要研究和开发一种利用雷达感测装置的感测数据不但计算对球的信息而且还计算对高尔夫球杆的信息，例如高尔夫球杆的挥杆轨迹信息等的方法。
发明内容
技术问题
本发明旨在提供一种利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法和利用该方法的雷达感测装置以及记录所述方法的计算装置可读记录介质，在所述利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法中，能够在高尔夫球手用高尔夫球杆击打球时与通过雷达信号的分析来计算对球的运动参数分开地通过所述雷达信号的分析来计算高尔夫球杆的位置坐标信息，并由此计算高尔夫球杆的挥杆轨迹。
技术方案
本发明的一实施例提供一种利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法，所述雷达感测数据是通过接收雷达信号的反射波来生成的，所述利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法包括：利用所述雷达感测数据来指定高尔夫球杆与球的撞击时间点的步骤；由所述雷达感测数据生成用于显示高尔夫球杆的挥杆轨迹的轨迹显示区域的步骤；在所述轨迹显示区域上设定所指定的所述撞击时间点上的撞击位置的步骤；以及以所述轨迹显示区域上的撞击时间点的位置为基准，计算随着计算其前后的多个感测时间点上的高尔夫球杆的坐标而生成的高尔夫球杆的挥杆轨迹的步骤。
此外，优选地，指定所述撞击时间点的步骤包括：接收所述雷达信号的反射波以生成包括对球的信号数据和对高尔夫球杆的信号数据的数据作为所述雷达感测数据的步骤；以及将对基于所述对球的信号数据的所述高尔夫球杆的信号数据上的时间点指定为所述撞击时间点的步骤。
此外，优选地，生成所述轨迹显示区域的步骤包括：分别生成从上方观察的第一坐标平面和从侧面观察的第二坐标平面作为所述轨迹显示区域的步骤。
此外，优选地，设定所述撞击位置的步骤包括：通过利用作为雷达感测装置与放置球的位置之间的距离的基准距离和对在所指定的所述撞击时间点上的高尔夫球杆的信号的相位信息在所述轨迹显示区域上显示所述撞击位置来设定的步骤。
此外，优选地，计算所述高尔夫球杆的挥杆轨迹的步骤包括：通过基于所述轨迹显示区域上的高尔夫球杆的坐标导出高尔夫球杆的移动的倾向性来计算所述高尔夫球杆的挥杆轨迹的步骤。
此外，优选地，计算所述高尔夫球杆的挥杆轨迹的步骤包括：以所设定的所述撞击位置为基准，针对其之前的高尔夫球杆的位置，由对所述雷达感测数据的高尔夫球杆的信号数据计算对所述撞击时间点之前的所述高尔夫球杆的每个感测时间点上的高尔夫球杆的坐标并显示于所述轨迹显示区域的步骤；以及以所设定的所述撞击位置为基准，针对其之后的高尔夫球杆的位置，由对所述雷达感测数据的高尔夫球杆的信号数据计算对所述撞击时间点之后的所述高尔夫球杆的每个感测时间点上的高尔夫球杆的坐标并显示于所述轨迹显示区域的步骤。
此外，优选地，计算所述高尔夫球杆的挥杆轨迹的步骤包括：在对所述雷达感测数据的高尔夫球杆的信号数据上的所述撞击时间点之前和之后以预先设定的时间间隔分别指定对所述高尔夫球杆的反射波信号的感测时间点的步骤；利用所述撞击时间点之前的每个感测时间点上的相位和速度值来计算所述每个感测时间点上的所述高尔夫球杆的坐标值并在对应于计算出的所述坐标值的所述轨迹显示区域上的位置显示坐标的步骤；利用所述撞击时间点之后的每个感测时间点上的相位和速度值来计算所述每个感测时间点上的所述高尔夫球杆的坐标值并在对应于计算出的所述坐标值的所述轨迹显示区域上的位置显示坐标的步骤。
此外，优选地，计算所述高尔夫球杆的挥杆轨迹的步骤包括：在对所述雷达感测数据的高尔夫球杆的信号数据上的所述撞击时间点之前和之后以预先设定的时间间隔分别指定对所述高尔夫球杆的反射波信号的感测时间点的步骤；利用所述撞击时间点之前的每个感测时间点上的相位和速度值来计算所述每个感测时间点上的所述高尔夫球杆的坐标值并在对应于计算出的所述坐标值的所述第一坐标平面和第二坐标平面各自的区域上的位置分别显示坐标的步骤；以及利用所述撞击时间点之后的每个感测时间点上的相位和速度值来计算所述每个感测时间点上的所述高尔夫球杆的坐标值并在对应于计算出的所述坐标值的所述第一坐标平面和第二坐标平面各自的区域上的位置分别显示坐标的步骤。
此外，优选地，所述利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法还包括：针对显示于所述轨迹显示区域的高尔夫球杆位置的坐标数据，通过预先设定的数据处理去除异常点并对有效数据进行拟合处理来计算高尔夫球杆的挥杆轨迹的步骤。
另一方面，本发明也包括记录有如上所述的计算方法的计算装置可读记录介质。
另一方面，本发明的一实施例的雷达感测装置包括：信号发送部，其发送雷达信号；信号接收部，其接收针对所述信号发送部的信号从球和高尔夫球杆反射的反射波信号；信号分析部，其通过所接收的所述反射波信号来生成包括对球的信号数据和对高尔夫球杆的信号数据的雷达感测数据；以及信息计算部，其利用所述雷达感测数据来指定高尔夫球杆与球的撞击时间点，并由所述雷达感测数据生成用于显示高尔夫球杆的挥杆轨迹的轨迹显示区域，并且在所述轨迹显示区域上设定所指定的所述撞击时间点上的撞击位置，并以所述轨迹显示区域上的撞击时间点的位置为基准，计算随着计算其前后的多个感测时间点上的高尔夫球杆的坐标而生成的高尔夫球杆的挥杆轨迹。
此外，优选地，所述信息计算部构成为通过基于所述轨迹显示区域上的高尔夫球杆的坐标导出高尔夫球杆的移动的倾向性来计算所述高尔夫球杆的挥杆轨迹。
此外，优选地，所述信息计算部构成为：通过在对所述雷达感测数据的高尔夫球杆的信号数据上的所述撞击时间点之前和之后以预先设定的时间间隔分别指定对所述高尔夫球杆的反射波信号的感测时间点，并利用所述撞击时间点之前的每个感测时间点上的相位和速度值来计算所述每个感测时间点上的所述高尔夫球杆的坐标值并在对应于计算出的所述坐标值的所述轨迹显示区域上的位置显示坐标，并且利用所述撞击时间点之后的每个感测时间点上的相位和速度值来计算所述每个感测时间点上的所述高尔夫球杆的坐标值并在对应于计算出的所述坐标值的所述轨迹显示区域上的位置显示坐标来计算通过所述轨迹显示区域上的所述高尔夫球杆的坐标数据生成的高尔夫球杆的挥杆轨迹。
发明的效果
本发明的利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法和利用该方法的雷达感测装置以及记录所述方法的计算装置可读记录介质具有能够在高尔夫球手用高尔夫球杆击打球时与通过雷达信号的分析来计算对球的运动参数分开地通过所述雷达信号的分析来计算高尔夫球杆的位置坐标信息，并由此有效地计算高尔夫球杆的挥杆轨迹的效果。
附图说明
图1是示出本发明的一实施例的雷达感测装置的使用例的图。
图2是将本发明的一实施例的雷达感测装置的构造以框图示出的图。
图3是简单地示出本发明的一实施例的雷达感测装置的信号接收部的构造的一例的图。
图4示出包括利用由本发明的一实施例的雷达感测装置的信号分析部接收到的雷达信号来生成的球的信号数据和对高尔夫球杆的信号数据的雷达感测数据的一例的图。
图5和图6是示出通过本发明的一实施例的利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法在从上方观察的第一坐标平面和从侧面观察的第二坐标平面上分别显示高尔夫球杆的位置坐标作为轨迹显示区域并利用其来计算挥杆轨迹的过程的图。
图7是示出本发明的一实施例的利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法的流程图。
具体实施方式
下面参照附图对关于本发明的利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法及利用其的雷达感测装置的更具体的内容进行描述。
首先，参照图1和图2对本发明的一实施例的雷达感测装置的构造及各构成要素的功能进行描述。图1是示出雷达感测装置的使用例的图，图2是将本发明的一实施例的雷达感测装置的构造以框图示出的图。
本发明的一实施例的雷达感测装置基本上是一种利用雷达(Radar)的多普勒效应(Doppler Effect)计算运动物体(高尔夫球、高尔夫球杆等)的运动参数的装置，如图1所示，使雷达感测装置100位于持高尔夫球杆20的用户10的侧方，即使位于在球30行进的方向的后方隔开规定距离的位置来使用。
雷达感测装置100与球30的距离是基准距离Dr，优选以使雷达感测装置100对应于预先设定的距离值的方式适当地设置雷达感测装置100。
上述基准距离Dr可以对雷达感测装置100感测球和感测球杆均成为重要的基准。
另一方面，如图2所示，本发明的一实施例的雷达感测装置构成为包括信号发送部110、信号接收部120、信号分析部130以及信息计算部140。
本发明的一实施例的雷达感测装置设置于距用户待击打的球的位置规定距离的后方的地面或地面附近，并且可以构成我在该设置位置朝待通过击打而运动的球的运动方向发送特定频率的雷达信号，并且在接收并分析由球反射的反射波时跟踪运动的球。
所述信号发送部110构成为在瞄准的方向上发送特定雷达(Radar)信号，并且，尽管图中未示出，可以构成为包括发送雷达信号的发送天线。
所述信号接收部120构成为接收所述信号发送部110发送的雷达信号从所述反射回来的反射波信号。
此时，所述信号发送部110的雷达信号分别到达球30和高尔夫球杆20，所述信号接收部120接收分别从运动的球和沿挥杆轨迹移动的高尔夫球杆头反射的反射波信号。
就所述信号发送部110发送并分别由所述球和高尔夫球杆反射的反射波信号而言，通过雷达信号的多普勒效应，所述信号发送部110所发送的信号的频率变化而发生多普勒频移(Doppler shift)。即，所述信号接收部120接收发生多普勒频移(Doppler shift)的信号。
所述信号接收部120构成为具备多个接收所述反射波信号的接收天线，从而可以利用多个接收天线各自的接收信号的相位差来知道对球和高尔夫球杆的动作的各种信息。
图3简单地示出本发明的一实施例的雷达感测装置的信号接收部120的构造的一例，如图所示，当信号接收部120适当地配置而具备包括RA1、RA2及RA3的三个以上的接收天线时，每个接收天线RA1、RA2及RA3可以接收从高尔夫球杆20接收的反射波信号，并且可以分别计算每个接收天线之间的信号的相位差，即RA1和RA2分别接收的信号的相位差以及RA1和RA3分别接收的信号的相位差。当然，对于球，也可以如同上述地计算相位差。
另一方面，再回到图2，本发明的一实施例的雷达感测装置的信号分析部130从所述信号接收部120接收雷达信号的反射波并生成包括对球的信号数据和对高尔夫球杆的信号数据的雷达感测数据。
图4示出利用所述信号分析部130利用所接收的雷达信号来生成的对球的信号数据BD和对高尔夫球杆的信号数据CD的雷达感测数据SD的一例。
图4所示的雷达感测数据表示对球和高尔夫球杆的反射波信号生成光谱图(Spectrogram)作为雷达感测数据。
在图4所示的光谱图中，横轴为时间轴，纵轴为频率轴，可以看出，对于对球的信号数据BD，由于球的大小较小，信号数据的分布呈现得较窄且密集，因而可以获得比较准确的信号范围，而对于对高尔夫球杆的信号数据CD，由于球杆头的大小相对大，呈现较宽的范围的信号分布。
如此，由于高尔夫球杆的信号数据的信号范围分布得较交，不同于球，很难指定高尔夫球杆头的某一指定点并以该指定点为基准计算出杆头的轨迹。
因此，本发明的一实施例的雷达感测装置的高尔夫球杆的挥杆轨迹的计算方法不是以对高尔夫球杆的某一指定点为基准计算挥杆轨迹，而是涉及一种通过信号数据CD找出基于整体的高尔夫球杆头的移动路径的倾向性并基于此来计算挥杆轨迹的方法。
为此，本发明的一实施例的雷达感测装置设想一叫作轨迹显示区域的虚拟的区域，并从上述雷达感测数据计算对高尔夫球杆的位置的坐标值并显示于所述轨迹显示区域，并通过基于所显示的该多个高尔夫球杆位置坐标值来导出高尔夫球杆的移动的倾向性来计算高尔夫球杆的挥杆轨迹。对此的更具体的事项将在后面描述。
另一方面，再回到图2，本发明的一实施例的雷达感测装置的信息计算部140构成为通过利用由所述信号分析部130生成的雷达感测数据计算多个感测时间点上的高尔夫球杆的坐标来计算高尔夫球杆的挥杆轨迹。
雷达感测装置可以通过从置于基准距离上的球的出发位置起利用对球的信号数据以规定的时间间隔计算球的位置坐标来计算运动的球的轨迹。
在球的情况下，可以以放置球的位置，即基准距离上的位置为基准(即，为原点)容易地计算球的坐标来找出球的轨迹，但在高尔夫球杆的情况下，难以将从上挥杆到收杆的某一时间点作为基准原点(由于从上挥杆到收杆的轨迹和节奏因人而异，因而无法确定恒定的原点)，因而雷达感测方式存在难以计算高尔夫球杆的挥杆轨迹的问题。
因此，在本发明中，通过指定高尔夫球杆的头和球相遇的撞击时间点，并以该撞击时间点为基准来指定其之前和之后的每个高尔夫球杆的头的位置坐标的方式计算高尔夫球杆的挥杆轨迹(下文中，用“高尔夫球杆的位置”或“高尔夫球杆的坐标”等表达的均用作“高尔夫球杆的头的位置或坐标”的含义)。
尤其，在本发明中，为了容易地计算高尔夫球杆的挥杆轨迹，提供一种通过在程序上生成叫作轨迹显示区域的虚拟的区域并在该区域上显示高尔夫球杆的坐标，并通过掌握所显示的多个坐标的倾向性来导出挥杆轨迹的方法。
在图5和图6中示出如上所述的轨迹显示区域的一例。
在本发明中，如图5和图6所示，可以分别生成从上方观察的第一坐标平面VR1和从侧面观察的第二坐标平面VR2，作为上述轨迹显示区域。
图5的(a)、(c)、(e)和图6的(a)所示为所述第一坐标平面VR1，图5的(b)、(d)、(f)和图6的(b)所示为所述第二坐标平面VR2。
所述轨迹显示区域可以包括所述第一坐标平面VR1和所述第二坐标平面VR2中的至少一个，也可以包括三维虚拟区域，而不是二维区域。
无论所述轨迹显示区域是二维区域还是三维区域，高尔夫球杆的坐标的计算方式和由此计算挥杆轨迹的方式是相同的(这是因为，第一及第二坐标平面上的同一位置的坐标可以转换为三维空间上的坐标)。
因此，本发明的一实施例的雷达感测装置的信息计算部140可以构成为：指定高尔夫球杆和球的撞击时间点，并由所述雷达感测数据生成用于显示高尔夫球杆的挥杆轨迹的轨迹显示区域，并且在所述轨迹显示区域上设定所指定的所述撞击时间点上的撞击位置，并以所述轨迹显示区域上的撞击时间点的位置为基准，计算随着计算其前后的多个感测时间点上的高尔夫球杆的坐标而生成的高尔夫球杆的挥杆轨迹。
更具体而言，本发明的一实施例的雷达感测装置的信息计算部140构成为，在对如图4所示的雷达感测数据SD的高尔夫球杆的信号数据CD上的撞击时间点Pti之前和之后以预先设定的时间间隔分别指定对高尔夫球杆的反射波信号的感测时间点Pbi、Pai等，并利用所述撞击时间点之前的感测时间点Pbi等的各自上的相位和时速度值计算每个所述感测时间点上的高尔夫球杆的坐标值在对应于计算出的所述坐标值的轨迹显示区域上的位置显示坐标(对应于图5的(c)和(d)所示的Cbi1和Cbi2)，并且利用所述撞击时间点之后的感测时间点Pai等的各自上的相位和速度值计算每个所述感测时间点上的所述高尔夫球杆的坐标值并在对应于计算出的所述坐标值的所述轨迹显示区域上的位置显示坐标(对应于图5的(e)、(f)所示的Cai1和Cai2)，由此计算在轨迹显示区域上由所述高尔夫球杆的坐标数据生成的高尔夫球杆的挥杆轨迹。
下文中，利用图7所示的流程图对如上所述的本发明的一实施例的利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法进行描述，并且同时参照上述图4至图6对有关挥杆轨迹的计算的主要步骤的更具体的内容进行描述。
参照图7，在本发明的雷达感测装置如图1所示示例所示将雷达感测装置与球的基准设置为预先设定的距离值的状态下，所述雷达感测装置发送雷达信号，并接收由移动的物体(即，球和高尔夫球杆)反射的信号(S100)。前已述及，这分别通过信号发送部和信号接收部进行。
雷达感测装置的信号分析部利用信号接收部所接收的雷达信号来生成如图4所示的雷达感测数据(S110)。
前已述及，所述雷达感测数据例如可以生成为时间轴和频率轴的光谱图。
所述雷达感测数据如图4所示被分别区分为对球的信号数据BD和对高尔夫球杆的信号数据CD而示出，并且，利用对球的信号数据BD计算对球的运动的参数，并利用对高尔夫球杆的信号数据CD计算高尔夫球杆的挥杆轨迹等。
另一方面，在图7中，本发明的一实施例的雷达感测装置的信息计算部利用对如上述由信号分析部生成的雷达感测数据的高尔夫球杆的信号数据线在该信号数据上指定撞击时间点，即高尔夫球杆的头击打球的时间点(S120)。
参照图4，可以通过基于球的信号数据BD指定高尔夫球杆的信号数据CD上的时间点来决定撞击时间点Pti。
例如，既可以指定球的信号数据BD开始的时间的高尔夫球杆的信号数据CD上的时间点，并将该时间点决定为撞击时间点，也可以在高尔夫球杆的信号数据CD上基于对应于高尔夫球杆的最大速度的时间点Pc指定撞击时间点Pti。
再回到图7，本发明的一实施例的雷达感测装置的时信息计算部为了计算高尔夫球杆的挥杆轨迹而生成作为虚拟的区域的轨迹显示区域(S130)。
上述轨迹显示区域可以如图5所示包括从上方观察的第一坐标平面VR1和从侧面观察的第二坐标平面VR2，图5的(a)、(c)、(e)所示为所述第一坐标平面VR1的示例，图5的(b)、(d)、(f)所示为所述第二坐标平面VR2的示例。
所述雷达感测装置的信息计算部通过利用对在步骤S120中指定的在雷达感测数据上指定的撞击时间点Pti上的高尔夫球杆的雷达信号的相位信息和作为雷达感测装置和放置球的位置之间的距离的基准距离Dr(参照图1)在轨迹显示区域上显示撞击时间点上的位置，即撞击位置来设定成为挥杆轨迹的计算的基准的撞击位置(S140)。
图5的(a)示出在第一坐标平面VR1上以基准距离为基准设定撞击时间点上的位置，即撞击位置Cti1(这里，Lr表示第一坐标平面VR1的中心线)，图5的(b)示出在第二坐标平面VR2上以相对于地面Lg的基准距离为基准设定撞击位置Cti2。
所述第一坐标平面VR1和第二坐标平面VR2表示相对于相同的虚拟空间的一侧和另一侧的坐标平面，第一坐标平面VR1和第二坐标平面VR2上的每个点分别在一侧面和另一侧面表示同一个三维空间上的点。即，Cti1和Cti2是同一个点，并且待后述的所有坐标的点分别彼此相同地对应。
所述第一坐标平面VR1和第二坐标平面VR2由预先设定的坐标系定义，其可以是球坐标系，也可以是正交坐标系。例如，图5的(a)、(c)、(e)可以是x-y坐标平面(横轴为x轴，纵轴为y轴)，图5的(b)、(d)、(f)可以是y-z坐标平面(横轴为y轴，纵轴为z轴)。
在如上所述地在轨迹显示区域上设定撞击时间点的位置后，雷达感测装置的信息计算部以所述撞击位置Cti1、Cti2为基准计算其之前的高尔夫球杆的坐标Cbi1、Cbi2，并以撞击位置Cti1、Cti2为基准计算其之后的高尔夫球杆的坐标Cai1、Cai2，并计算基于全体坐标的高尔夫球杆的挥杆轨迹。
步骤S200和步骤210涉及撞击时间点之前的高尔夫球杆的坐标的计算，步骤S300和步骤S310涉及撞击时间点之后的高尔夫球杆的坐标的计算。
首先，可以计算撞击时间点之前的高尔夫球杆的坐标，雷达感测装置的信息计算部在雷达感测数据中指定撞击时间点之前的预先设定的时间间隔的多个感测时间点(即，对高尔夫球杆的反射波信号的感测时间点)(S200)，并由该感测时间点上的高尔夫球杆的相位和速度值计算高尔夫球杆的坐标值并显示于轨迹显示区域(S210)。
然后，可以计算撞击时间点之后的高尔夫球杆的坐标，雷达感测装置的信息计算部在雷达感测数据中指定撞击时间点之后的预先设定的时间间距的多个感测时间点(即，对高尔夫球杆的反射波信号的感测时间点)(S300)，并由该感测时间点上的高尔夫球杆的相位和速度值计算高尔夫球杆的坐标值并显示于轨迹显示区域(S310)。
上述S200和S210的撞击时间点之前的高尔夫球杆的坐标的计算基于以撞击时间点为基准在时间上逆序地指定的每个感测时间点上的高尔夫球杆的相位和速度值计算坐标，而上述S300和S310的撞击时间点之后的高尔夫球杆的坐标的计算基于以撞击时间点为基准按时间顺序指定的每个感测时间点上的高尔夫球杆的相位和速度值计算坐标。
对此，参照图4和图5进行更具体的描述。
可以在图4所示的雷达感测数据SD的高尔夫球杆的信号数据CD中以撞击时间点Pti为基准指定其之前的感测时间点上的点Pbi和其之后的感测时间点上的点Pai。
由于可以从对撞击时间点Pti之前的每个感测时间点上的高尔夫球杆的信号的频率信息知道速度值，并分别知道该感测时间点上的高尔夫球杆的相位值，因而由此可以计算轨迹显示区域上的高尔夫球杆的位置坐标。
例如，可以在图4中指定作为撞击时间点Pti之前的感测时间点的pb1上的相位值和速度值，并利用其在图5的(c)所示的第一坐标平面VR1计算作为对应于所述感测时间点pb1的点的b1坐标，作为撞击位置坐标Cti1之前的坐标，并且可以在图5的(d)所示的第二坐标平面VR2计算作为对应于所述感测时间点pb1的点的b1’坐标，作为撞击位置坐标Cti2之前的坐标。
更详细而言，在图5的(a)所示的第一坐标平面VR1中，在虽然利用基准距离指定撞击位置Cti1，但无法知道其之前的高尔夫球杆的坐标的状态下，撞击位置Cti1之前的未知的坐标上的相位值和速度值可以通过图4的雷达感测数据的pb1知道。
即，可以在未知的坐标(点)与撞击位置坐标(点)Cti1之间，可以知道对应于相位值的两点之间的角度和对应于速度值的两点之间的距离(或者，可以知道从未知的点向撞击位置的点的速度矢量和向量。速度矢量包括方向，即角度信息，向量包括距离信息)。
当已知从一点到另一点的角度和距离值，并且两点中的一点的坐标被指定时，可以由此计算极坐标系中未指定的一点，即未知的点的坐标。极坐标系中的、坐标值可以容易转换成正交坐标系中的坐标值，因而其实质归根结底是相同的。
换言之，在图5的(c)所示的第一坐标平面VR1中，b1坐标和Cti1坐标是已知的，而b1坐标是未知的点，但可以知道该点上的相位值和速度值，并且Cti1(撞击位置)坐标被指定，因而可以由此容易计算b1坐标的坐标值。
当然，在图5的(d)所示的第二坐标平面VR2中的b1’坐标与Cti2坐标之间计算b1’坐标的坐标值也同样可以以如上所述的方式来计算。
当计算出图5的(c)所示的第一坐标平面VR1中的b1坐标时，其之前的b2坐标也可以用相同的方式来计算。即，在b2坐标未定的状态下，可以知道作为对应于其位置的图4所示的雷达感测数据SD的高尔夫球杆信号数据CD上的对应的点的pb2上的相位值和速度值，并且由于b1坐标是已指定的，因而可以由此计算b2坐标。
同样地，在图5的(d)所示的第二坐标平面VR2也可以利用雷达感测数据中的pb2上的相位值和速度值来计算b2’坐标。
通过这种方式，可以利用撞击时间点Pti之前的多个感测时间点Pbi各自上的高尔夫球杆的相位值和速度值来计算并显示轨迹显示区域VR1、VR2上的撞击位置坐标Cti1、Cti2之前的高尔夫球杆的坐标Cbi1、Cbi2。
同样地，由于可以从对撞击时间点Pti之后的每个感测时间点上的高尔夫球杆的信号的频率信息知道速度值，并且可以分别知道该感测时间点上的高尔夫球杆的相位值，因而可以由此计算轨迹显示区域上的高尔夫球杆的位置坐标。
由于可以指定图4中撞击时间点Pti上的相位值和速度值，因而可以利用其来计算作为图5的(e)所示的第一坐标平面VR1中满足撞击位置坐标Cti1中的相位值和速度值的撞击位置之后的坐标对的a1坐标，同样地，可以利用撞击时间点Pti上的相位值和速度值来计算作为图5的(f)所示的第二坐标平面VR2中的撞击位置坐标Cti2之后的坐标的a1'坐标(a1坐标和a1'坐标对应于雷达感测数据SD上的pa1)。
此外，可以指定作为图4中雷达感测数据上的感测时间点的pa1上的相位值和速度值，并利用其计算作为图5的(e)所示的第一坐标平面VR1中的a1坐标中满足pa1上的相位值和速度值的坐标的a2坐标，同样地，可以利用pa1上的相位值和速度值来计算作为图5的(f)所示的第二坐标平面VR2中的a1'坐标中满足上述pa1上的相位值和速度值的坐标的a2'坐标(a2坐标和a2'坐标对应于雷达感测数据SD上的pa2)。
通过这种方式，可以利用撞击时间点Pti之后的多个感测时间点Pai各自上的高尔夫球杆的相位值和速度值来计算并显示轨迹显示区域VR1、VR2上的撞击位置坐标Cti1、Cti2之后的高尔夫球杆的坐标Cai1、Cai2。
图5的(e)和(f)示出按照如上所述的方法在作为轨迹显示区域的第一坐标平面VR1和第二坐标平面VR2分别显示挥杆期间的高尔夫球杆的位置坐标。
然而，如前所述，由于高尔夫球杆的信号数据的信号范围分布得较广，不同于球，很难指定高尔夫球杆头的某一特征点并以该特征点为基准计算杆的轨迹，因此，如图5的(e)和(f)所示，高尔夫球杆的位置的坐标分布并不呈现到准确地称之为挥杆轨迹的程度。
因此，优选通过信号数据CD找出基于整体的高尔夫球杆头的移动路径的倾向性并基于该倾向性来计算挥杆轨迹，图6示出利用图5的(e)和(f)所示的高尔夫球杆的轨迹显示区域中的坐标分布来掌握其倾向性并计算挥杆轨迹的情形。
即，参照图6和图7，当如上述完成撞击时间点之前的球杆坐标显示和撞击时间点之后的球杆坐标显示时(S220、S320)，本发明的一实施例的雷达感测装置的信息计算部通过对如上所述的显示于轨迹显示区域的坐标数据的预先设定的数据处理来计算高尔夫球杆的挥杆轨迹(S400)。
上述数据处理是利用如图5的(e)和(f)所示的多个坐标数据的分布进行最小二乘法等的统计分析处理，例如可以利用RANSAC算法等。
即，通过对如图5的(e)和(f)所示的多个坐标数据进行诸如RANSAC(随机抽样一致算法)的统计分析处理来区分有效数据(Inlier)和异常点(Outlier)并去除所述异常点，并对所述有效数据进行例如polyfit(多项式拟合)之类的拟合(Fitting)处理，由此可以计算如图6的(a)和(b)所示的挥杆轨迹CP1和CP2。
图6的(a)所示的数据CP1表示对图5的(e)所示的第一坐标平面VR1上的坐标数据进行利用RANSAC(随机抽样一致)算法的统计分析处理来导出有效数据并对此进行拟合处理的结果，图6的(b)所示的数据CP2表示对图5的(f)所示的第二坐标平面VR2上的坐标数据进行利用RANSAC算法的统计分析处理并对其进行拟合处理的结果。
可以通过这种方法来计算高尔夫球杆的挥杆轨迹，并且，可以验证那样计算的挥杆轨迹是否为正常的挥杆轨迹(S410)。
例如，在最终计算出的挥杆轨迹是在第二坐标平面通过地面Lg的下方而形成的情况下，无法将其称为正常的挥杆轨迹。
图7的步骤S410的挥杆轨迹的验证步骤是判断如上所述的非正常的挥杆轨迹的过程。
这也可以通过多次实验构建关于非正常的挥杆轨迹的数据，并基于关于非正常的挥杆轨迹的数据判断如上述计算出的挥杆轨迹是否为正常的挥杆轨迹的过程来进行。
当在挥杆轨迹的验证过程中判断为计算出的挥杆轨迹是正常的挥杆轨迹时，将该挥杆轨迹数据传递至下一个过程(S420)；当判断为计算出的挥杆轨迹是非正常的挥杆轨迹时，不传递该挥杆轨迹数据(S430)。
这里，上述下一个过程可以是利用最终计算出的挥杆轨迹数据来计算高尔夫球杆的运动参数，例如球杆路径(Club Path)、挥杆方向(Swing Direction)、攻角(Angle OfAttack)、杆面动态仰角(Dynamic Loft)、杆面倒旋仰角(Spin Loft)等的过程，也可以是由通过有线/无线方式与雷达感测装置连接的显示装置或移动终端等输出最终计算出的挥杆轨迹数据的过程。
如上所述，本发明具有能够在高尔夫球手用高尔夫球杆击打球时与通过雷达信号的分析来计算对球的运动参数分开地通过所述雷达信号的分析来计算以往的雷达感测装置根本无法计算的高尔夫球杆的位置坐标信息，并由此计算高尔夫球杆的挥杆轨迹的优点。
工业上利用的可能性
本发明的利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法及利用其的雷达感测装置可以利用于进行基于高尔夫挥杆的球的轨迹、打球分析等的高尔夫相关产业领域和通过实现基于虚拟显示的高尔夫模拟影像来使用户能够享受虚拟的高尔夫比赛的所谓的屏幕高尔夫产业领域等。

Claims (13)

1.一种利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法，所述雷达感测数据是通过接收雷达信号的反射波来生成的，所述利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法的特征在于，包括：
利用所述雷达感测数据来指定高尔夫球杆与球的撞击时间点的步骤；
由所述雷达感测数据生成用于显示高尔夫球杆的挥杆轨迹的轨迹显示区域的步骤；
在所述轨迹显示区域上设定所指定的所述撞击时间点上的撞击位置的步骤；以及
以所述轨迹显示区域上的撞击时间点的位置为基准，计算随着计算其前后的多个感测时间点上的高尔夫球杆的坐标而生成的高尔夫球杆的挥杆轨迹的步骤。
2.根据权利要求1所述的利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法，其特征在于，
指定所述撞击时间点的步骤包括：
接收所述雷达信号的反射波以生成包括对球的信号数据和对高尔夫球杆的信号数据的数据作为所述雷达感测数据的步骤；以及
将对基于所述对球的信号数据的所述高尔夫球杆的信号数据上的时间点指定为所述撞击时间点的步骤。
3.根据权利要求1所述的利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法，其特征在于，
生成所述轨迹显示区域的步骤包括：
分别生成从上方观察的第一坐标平面和从侧面观察的第二坐标平面作为所述轨迹显示区域的步骤。
4.根据权利要求1所述的利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法，其特征在于，
设定所述撞击位置的步骤包括：
通过利用作为雷达感测装置与放置球的位置之间的距离的基准距离和对在所指定的所述撞击时间点上的高尔夫球杆的信号的相位信息在所述轨迹显示区域上显示所述撞击位置来设定的步骤。
5.根据权利要求1所述的利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法，其特征在于，
计算所述高尔夫球杆的挥杆轨迹的步骤包括：
通过基于所述轨迹显示区域上的高尔夫球杆的坐标导出高尔夫球杆的移动的倾向性来计算所述高尔夫球杆的挥杆轨迹的步骤。
6.根据权利要求1所述的利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法，其特征在于，
计算所述高尔夫球杆的挥杆轨迹的步骤包括：
以所设定的所述撞击位置为基准，针对其之前的高尔夫球杆的位置，由对所述雷达感测数据的高尔夫球杆的信号数据计算对所述撞击时间点之前的所述高尔夫球杆的每个感测时间点上的高尔夫球杆的坐标并显示于所述轨迹显示区域的步骤；以及
以所设定的所述撞击位置为基准，针对其之后的高尔夫球杆的位置，由对所述雷达感测数据的高尔夫球杆的信号数据计算对所述撞击时间点之后的所述高尔夫球杆的每个感测时间点上的高尔夫球杆的坐标并显示于所述轨迹显示区域的步骤。
7.根据权利要求1所述的利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法，其特征在于，
计算所述高尔夫球杆的挥杆轨迹的步骤包括：
在对所述雷达感测数据的高尔夫球杆的信号数据上的所述撞击时间点之前和之后以预先设定的时间间隔分别指定对所述高尔夫球杆的反射波信号的感测时间点的步骤；
利用所述撞击时间点之前的每个感测时间点上的相位和速度值来计算所述每个感测时间点上的所述高尔夫球杆的坐标值并在对应于计算出的所述坐标值的所述轨迹显示区域上的位置显示坐标的步骤；以及
利用所述撞击时间点之后的每个感测时间点上的相位和速度值来计算所述每个感测时间点上的所述高尔夫球杆的坐标值并在对应于计算出的所述坐标值的所述轨迹显示区域上的位置显示坐标的步骤。
8.根据权利要求3所述的利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法，其特征在于，
计算所述高尔夫球杆的挥杆轨迹的步骤包括：
在对所述雷达感测数据的高尔夫球杆的信号数据上的所述撞击时间点之前和之后以预先设定的时间间隔分别指定对所述高尔夫球杆的反射波信号的感测时间点的步骤；
利用所述撞击时间点之前的每个感测时间点上的相位和速度值来计算所述每个感测时间点上的所述高尔夫球杆的坐标值并在对应于计算出的所述坐标值的所述第一坐标平面和第二坐标平面各自的区域上的位置分别显示坐标的步骤；以及
利用所述撞击时间点之后的每个感测时间点上的相位和速度值来计算所述每个感测时间点上的所述高尔夫球杆的坐标值并在对应于计算出的所述坐标值的所述第一坐标平面和第二坐标平面各自的区域上的位置分别显示坐标的步骤。
9.根据权利要求7所述的利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法，其特征在于，还包括：
针对显示于所述轨迹显示区域的高尔夫球杆位置的坐标数据，通过预先设定的数据处理去除异常点并对有效数据进行拟合处理来计算高尔夫球杆的挥杆轨迹的步骤。
10.一种计算装置可读记录介质，记录有根据权利要求1至8中任一项所述的利用雷达感测数据的高尔夫球杆的挥杆轨迹计算方法。
11.一种雷达感测装置，其特征在于，包括：
信号发送部，其发送雷达信号；
信号接收部，其接收针对所述信号发送部的信号从球和高尔夫球杆反射的反射波信号；
信号分析部，其通过所接收的所述反射波信号来生成包括对球的信号数据和对高尔夫球杆的信号数据的雷达感测数据；以及
信息计算部，其利用所述雷达感测数据来指定高尔夫球杆与球的撞击时间点，并由所述雷达感测数据生成用于显示高尔夫球杆的挥杆轨迹的轨迹显示区域，并且在所述轨迹显示区域上设定所指定的所述撞击时间点上的撞击位置，并以所述轨迹显示区域上的撞击时间点的位置为基准，计算随着计算其前后的多个感测时间点上的高尔夫球杆的坐标而生成的高尔夫球杆的挥杆轨迹。
12.根据权利要求11所述的雷达感测装置，其特征在于，
所述信息计算部构成为通过基于所述轨迹显示区域上的高尔夫球杆的坐标导出高尔夫球杆的移动的倾向性来计算所述高尔夫球杆的挥杆轨迹。
13.根据权利要求11所述的雷达感测装置，其特征在于，
所述信息计算部构成为：通过在对所述雷达感测数据的高尔夫球杆的信号数据上的所述撞击时间点之前和之后以预先设定的时间间隔分别指定对所述高尔夫球杆的反射波信号的感测时间点，并利用所述撞击时间点之前的每个感测时间点上的相位和速度值来计算所述每个感测时间点上的所述高尔夫球杆的坐标值并在对应于计算出的所述坐标值的所述轨迹显示区域上的位置显示坐标，并且利用所述撞击时间点之后的每个感测时间点上的相位和速度值来计算所述每个感测时间点上的所述高尔夫球杆的坐标值并在对应于计算出的所述坐标值的所述轨迹显示区域上的位置显示坐标来计算通过所述轨迹显示区域上的所述高尔夫球杆的坐标数据生成的高尔夫球杆的挥杆轨迹。
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