CN114832356B - 一种田径接力训练用计时系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种田径接力训练用计时系统，包括：接力棒本体，接力棒本体上设置有采集模块、计时模块、分析处理模块、显示模块，采集模块包括压力采集单元和加速度采集单元；分析处理模块包括取样分析单元、判断单元；计时模块包括第一计时子模块、第二计时子模块，第一计时子模块根据接收到的压力信号开始计时及停止计时并生成合计时间信息发送至显示模块；第二计时子模块在接收到接力起始信号时开始计时，在接收到接力终止信号时停止计时并生成接力时间信息发送至显示模块。本发明具有能够对接力训练时各个环节所耗费的时间进行计时，得到准确数据，能够对各环节进行针对性的训练，提高训练效率的优点。
Description
技术领域
本发明涉及体育用品技术领域，特别涉及一种田径接力训练用计时系统。
背景技术
田径训练使用的计时工具有1、手握秒表：跑步携带不方便，一般情况需要他人协助计时。2、运动手表：计时启动/停止需要另外一只手操作，可用于对精确度要求不高的长跑计时。3、田径全自动电子计时仪：一般用于专业田径比赛，设备造价较高。目前在进行田径接力训练时没有专门的计时设备，需要依赖他人计时，而且使用上述计时工具进行计时只能够得到总体时间，无法准确得到各棒选手所用的时间，而且训练的目的是为了找到问题发现薄弱的环节，使用上述计时工具进行计时只能够得到总体时间，无法准确得到在接力过程中各个环节所耗费的时间，因此没办法针对性的进行训练，影响训练效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种田径接力训练用计时系统，其具有能够对接力训练时各个环节所耗费的时间进行计时，得到准确数据，能够对各环节进行针对性的训练，提高训练效率的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种田径接力训练用计时系统，包括：接力棒本体，所述接力棒本体上设置有采集模块、计时模块、分析处理模块、显示模块，
所述采集模块包括压力采集单元和加速度采集单元，所述压力采集单元用于实时采集所述接力棒本体表面所受的压力并生成对应的压力信号；所述加速度采集单元用于检测接力棒本体的加速度并生成加速度信号；
所述分析处理模块包括取样分析单元、判断单元，所述取样分析单元每隔预设间隔时间获取所述加速度采集单元生成的加速度信号，并根据加速度信号计算得到接力棒本体的加速度处于竖直方向上的分量记为加速度计算值，并根据多个加速度计算值以及各个加速度计算值对应的时间点拟合成加速曲线；所述判断单元根据所述加速曲线生成接力起始信号和接力终止信号；
所述计时模块包括第一计时子模块、第二计时子模块，所述第一计时子模块根据接收到的压力信号开始计时及停止计时并生成合计时间信息发送至所述显示模块；所述第二计时子模块在接收到所述接力起始信号时开始计时，在接收到所述接力终止信号时停止计时并生成接力时间信息发送至所述显示模块；
所述显示模块用于显示合计时间信息及若干接力时间信息，所述合计时间信息表征为该次接力训练耗费总时长，所述接力时间信息表征为该次接力训练中每次交接棒时所耗费的时长。
进一步设置：所述判断单元包括包括周期获取子单元和曲线比对子单元，所述周期获取子单元根据所述加速曲线得到周期比对曲线，所述周期比对曲线表征为相邻两次加速度计算值为0时的时间间隔内加速度计算值的实际变化；所述曲线比对子单元配置有标准变化曲线和比对阈值，所述曲线比对子单元比对标准变化曲线与所述周期比对曲线的重合度，当重合度首次小于比对阈值时则生成接力起始信号。
进一步设置：所述判断单元还包括终止子单元，所述终止子单元配置有终止判断策略，所述终止判断策略在生成接力起始信号后且标准变化曲线和周期比对曲线的重合度首次大于等于比对阈值时生成接力终止信号并发送至第二计时子模块。
进一步设置：所述曲线比对子单元还配置有曲线修正策略，在所述标准变化曲线与所述周期比对曲线的重合度大于等于比对阈值时，所述曲线修正策略根据所述周期比对曲线对所述标准变化曲线进行修正并得到新的标准变化曲线，在所述曲线比对子单元生成所述接力起始信号后，所述曲线修正策略停止执行。
进一步设置：所述判断单元还包括重置子单元，所述重置子单元配置有重置策略，所述重置策略在检测到所述接力终止信号发送至第二计时子模块后生成复位指令，所述周期获取子单元、曲线比对子单元和终止子单元进行复位重置。
进一步设置：所述第一计时子模块包括信号判断单元和第一计时单元，所述信号判断单元将所述压力信号实时转换为压力值，比较压力值与预设的压力阈值，若所述压力值大于所述压力阈值则输出计时信号，所述第一计时单元接收到计时信号则开始计时，所述第一计时单元在开始计时持续预设时间后再次接收到计时信号则停止计时并生成合计时间信息输出至显示模块。
进一步设置：所述计时模块还包括第三计时子模块，所述第三计时子模块在接收到计时信号或接力终止信号时开始计时；所述第三计时子模块在接收到接力起始信号或在预设时间内连续接收到两次计时信号时停止计时并生成分段计时信息至所述显示模块，所述分段计时信息表征为该次接力训练中各棒选手所耗费的时间。
进一步设置：所述接力棒本体包括第一棒体和第二棒体，所述压力采集单元包括截止单元、第一压力单元和第二压力单元，所述第一压力单元和第二压力单元分别设置于第一棒体和第二棒体的表面用于检测接力棒本体受到的压力，在所述第一压力单元和第二压力单元同时生成压力信号时，所述截止单元执行并阻止所述第一压力单元和第二压力单元将压力信号发送至第一计时子模块。
进一步设置：所述分析处理模块还包括交接警报子模块，所述截止单元阻止所述第一压力单元和第二压力单元将压力信号发送至第一计时子模块后将阻拦的压力信号转发至所述交接警报子模块，所述交接警报子模块接收到所述压力信号持续时间超过预设警报阈值则发出提示信号至所述显示模块进行显示。
进一步设置：所述显示模块具体为液晶显示屏，所述第一棒体和第二棒体的连接处开设有供所述液晶显示屏嵌入的凹槽，所述第一压力单元和第二压力单元均选用薄膜压力传感器。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、通过加速度采集模块对接力棒本体的加速度进行实时获取，并通过分析处理模块计算得到反应接力棒本体在竖直方向上加速度变化的加速曲线，由于在奔跑时手臂摆动接力棒本体，在竖直方向上接力棒本体加速度的分量是呈周期性变化的，而在进行交接棒时训练人员要尽量保持接力棒本体的平稳来交接至下一棒人员的手中，因此通过判断单元截取每个周期内的加速曲线与预设的标准变化曲线进行比对，在两者重合度小于预设的比对阈值时，即表明训练人员不再摆动手臂而是准备开始交接棒，而在交接棒开始后标准变化曲线和周期比对曲线的重合度首次大于等于比对阈值时，说明交接棒已经完成，从而来得到在接力过程中交接棒时所耗费的时间，通过各棒交接时所耗费的时间能够直观的发现问题所在从而进行针对性训练。
2、由于每个训练人员奔跑时手臂的摆动频率及幅度不同，因此通过曲线修正策略根据周期比对曲线对标准变化曲线进行修正并得到新的标准变化曲线，在交接开始前不断调整标准变化曲线来使标准变化曲线更加符合对应的训练人员的动作习惯，使对开始交接棒时间节点的判断更加精准。
3、设置第一计时子模块和第三计时子模块，第一计时子模块对该次接力训练耗费总时长进行计时，第三计时子模块对该次接力训练中各棒选手所耗费的时间进行计时，本系统可以对总时长及各个训练人员所耗费的时长进行计时，从而直观的发现各个训练人员存在的缺点进行针对性训练，提高训练效率。
附图说明
图1是实施例中接力棒本体的整体结构示意图；
图2是实施例的整体结构框图。
图中，1、接力棒本体；101、第一棒体；102、第二棒体；2、分析处理模块；21、取样分析单元；22、判断单元；3、采集模块；31、加速度采集单元；32、压力采集单元；4、计时模块；41、第一计时子模块；42、第二计时子模块；43、第三计时子模块；5、显示模块；6、液晶显示屏。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例：
如图1和图2所示，一种田径接力训练用计时系统，包括：接力棒本体1，所述接力棒本体1上设置有采集模块3、计时模块4、分析处理模块2、显示模块5，
所述采集模块3包括压力采集单元32和加速度采集单元31，所述压力采集单元32用于实时采集所述接力棒本体1表面所受的压力并生成对应的压力信号；所述加速度采集单元31用于检测接力棒本体1的加速度并生成加速度信号；
所述分析处理模块2包括取样分析单元21、判断单元22，所述取样分析单元21每隔预设间隔时间获取所述加速度采集单元31生成的加速度信号，并根据加速度信号计算得到接力棒本体1的加速度处于竖直方向上的分量记为加速度计算值，并根据多个加速度计算值以及各个加速度计算值对应的时间点拟合成加速曲线；所述判断单元22根据所述加速曲线生成接力起始信号和接力终止信号；由于训练人员在运动过程中本身就存在加速度的变化，因此通过取样分析单元21计算得到加速度竖直方向上的分量来拟合成加速曲线，排除了训练人员奔跑过程中对加速度的影响。
所述计时模块4包括第一计时子模块41、第二计时子模块42，所述第一计时子模块41根据接收到的压力信号开始计时及停止计时并生成合计时间信息发送至所述显示模块5；所述第二计时子模块42在接收到所述接力起始信号时开始计时，在接收到所述接力终止信号时停止计时并生成接力时间信息发送至所述显示模块5；从而来得到在接力过程中交接棒时所耗费的时间，通过各棒交接时所耗费的时间能够直观的发现问题所在从而进行针对性训练。
所述显示模块5用于显示合计时间信息及若干接力时间信息，所述合计时间信息表征为该次接力训练耗费总时长，所述接力时间信息表征为该次接力训练中每次交接棒时所耗费的时长。
所述判断单元22包括包括周期获取子单元和曲线比对子单元，所述周期获取子单元根据所述加速曲线得到周期比对曲线，所述周期比对曲线表征为相邻两次加速度计算值为0时的时间间隔内加速度计算值的实际变化；所述曲线比对子单元配置有标准变化曲线和比对阈值，所述曲线比对子单元比对标准变化曲线与所述周期比对曲线的重合度，当重合度首次小于比对阈值时则生成接力起始信号。由于在奔跑时手臂摆动接力棒本体1，在竖直方向上接力棒本体1加速度的分量是呈周期性变化的，而在进行交接棒时训练人员要尽量保持接力棒本体1的平稳来交接至下一棒人员的手中，因此通过判断单元22截取每个周期内的加速曲线与预设的标准变化曲线进行比对，在两者重合度小于预设的比对阈值时，即表明训练人员不再摆动手臂而是准备开始交接棒。
所述判断单元22还包括终止子单元，所述终止子单元配置有终止判断策略，所述终止判断策略在生成接力起始信号后且标准变化曲线和周期比对曲线的重合度首次大于等于比对阈值时生成接力终止信号并发送至第二计时子模块42。交接棒开始后标准变化曲线和周期比对曲线的重合度首次大于等于比对阈值时，说明交接棒已经完成。
所述曲线比对子单元还配置有曲线修正策略，在所述标准变化曲线与所述周期比对曲线的重合度大于等于比对阈值时，所述曲线修正策略根据所述周期比对曲线对所述标准变化曲线进行修正并得到新的标准变化曲线，在所述曲线比对子单元生成所述接力起始信号后，所述曲线修正策略停止执行。由于每个训练人员奔跑时手臂的摆动频率及幅度不同，因此通过曲线修正策略根据周期比对曲线对标准变化曲线进行修正并得到新的标准变化曲线，在交接开始前不断调整标准变化曲线来使标准变化曲线更加符合对应的训练人员的动作习惯，使对开始交接棒时间节点的判断更加精准。
所述判断单元22还包括重置子单元，所述重置子单元配置有重置策略，所述重置策略在检测到所述接力终止信号发送至第二计时子模块42后生成复位指令，所述周期获取子单元、曲线比对子单元和终止子单元进行复位重置。重置子单元在接力终止信号发送至第二计时子模块42后生成复位指令，即在第二计时子模块42完成一次交接过程的计时后生成复位指令，由于存在多次交接过程且每个训练人员摆臂的过程幅度和频率都不同，因此在完成一次交接过程的时候通过复位指令对周期获取子单元、曲线比对子单元和终止子单元进行复位重置，是其状态和数据恢复至初始状态，以适应下一次交接过程以及根据下一位训练人员的运动习惯对标准变化曲线进行修正。
所述第一计时子模块41包括信号判断单元22和第一计时单元，所述信号判断单元22将所述压力信号实时转换为压力值，比较压力值与预设的压力阈值，若所述压力值大于所述压力阈值则输出计时信号，所述第一计时单元接收到计时信号则开始计时，所述第一计时单元在开始计时持续预设时间后再次接收到计时信号则停止计时并生成合计时间信息输出至显示模块5。通过压力采集单元32采集接力棒本体1表面的压力而生成压力信号，将压力信号作为第一计时子模块41计时的开关，无需他人进行辅助，且通过单手用力按压接力棒本体1即可实现，不需要其他动作，便于使用且不会影响计时精度和训练人员开始训练，而设置压力阈值，在检测到的压力值大于压力阈值时才输出计时信号开始计时，避免在运动过程中无意识的动作产生误触发而影响计时，需要开始计时只需要用力按压接力棒表面即可开始，在停止时只需要用力长按即可停止计时。
所述计时模块4还包括第三计时子模块43，所述第三计时子模块43在接收到计时信号或接力终止信号时开始计时；所述第三计时子模块43在接收到接力起始信号或在预设时间内连续接收到两次计时信号时停止计时并生成分段计时信息至所述显示模块5，所述分段计时信息表征为该次接力训练中各棒选手所耗费的时间。通过第三计时子模块43对各棒选手所耗费的时间进行计时，可以直观反应各棒选手的成绩从而制定针对性的训练。
所述接力棒本体1包括第一棒体101和第二棒体102，所述压力采集单元32包括截止单元、第一压力单元和第二压力单元，所述第一压力单元和第二压力单元分别设置于第一棒体101和第二棒体102的表面用于检测接力棒本体1受到的压力，在所述第一压力单元和第二压力单元同时生成压力信号时，所述截止单元执行并阻止所述第一压力单元和第二压力单元将压力信号发送至第一计时子模块41。在第一棒体101和第二棒体102上均设置压力采集单元32，保证训练人员握持任何一端时都能够控制第一计时子模块41开始或停止计时。截止单元的设置是避免在交接棒时接帮人员由于刚接过接力棒突然用力过大导致误触。
所述分析处理模块2还包括交接警报子模块，所述截止单元阻止所述第一压力单元和第二压力单元将压力信号发送至第一计时子模块41后将阻拦的压力信号转发至所述交接警报子模块，所述交接警报子模块接收到所述压力信号持续时间超过预设警报阈值则发出提示信号至所述显示模块5进行显示。由于在交接棒时需要将接力棒本体1在两个训练人员之间传递，一个是在减速另一个是在加速运动，因此在交接过程中如果两人同时握棒的时间持续过长会导致意外发生，因此设置交接警报子模块，在两人同时握持接力棒本体1超过预设警报阈值时发出警报提醒训练人员。
所述显示模块5具体为液晶显示屏6，所述第一棒体101和第二棒体102的连接处开设有供所述液晶显示屏6嵌入的凹槽，所述第一压力单元和第二压力单元均选用薄膜压力传感器。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种田径接力训练用计时系统，其特征在于，包括：接力棒本体，所述接力棒本体上设置有采集模块、计时模块、分析处理模块、显示模块，
所述采集模块包括压力采集单元和加速度采集单元，所述压力采集单元用于实时采集所述接力棒本体表面所受的压力并生成对应的压力信号；所述加速度采集单元用于检测接力棒本体的加速度并生成加速度信号；
所述分析处理模块包括取样分析单元、判断单元，所述取样分析单元每隔预设间隔时间获取所述加速度采集单元生成的加速度信号，并根据加速度信号计算得到接力棒本体的加速度处于竖直方向上的分量记为加速度计算值，并根据多个加速度计算值以及各个加速度计算值对应的时间点拟合成加速曲线；所述判断单元根据所述加速曲线生成接力起始信号和接力终止信号；
所述计时模块包括第一计时子模块、第二计时子模块，所述第一计时子模块根据接收到的压力信号开始计时及停止计时并生成合计时间信息发送至所述显示模块；所述第二计时子模块在接收到所述接力起始信号时开始计时，在接收到所述接力终止信号时停止计时并生成接力时间信息发送至所述显示模块；
所述显示模块用于显示合计时间信息及若干接力时间信息，所述合计时间信息表征为该次接力训练耗费总时长，所述接力时间信息表征为该次接力训练中每次交接棒时所耗费的时长，
所述判断单元包括包括周期获取子单元和曲线比对子单元，所述周期获取子单元根据所述加速曲线得到周期比对曲线，所述周期比对曲线表征为相邻两次加速度计算值为0时的时间间隔内加速度计算值的实际变化；所述曲线比对子单元配置有标准变化曲线和比对阈值，所述曲线比对子单元比对标准变化曲线与所述周期比对曲线的重合度，当重合度首次小于比对阈值时则生成接力起始信号。
2.根据权利要求1所述的一种田径接力训练用计时系统，其特征在于，所述判断单元还包括终止子单元，所述终止子单元配置有终止判断策略，所述终止判断策略在生成接力起始信号后且标准变化曲线和周期比对曲线的重合度首次大于等于比对阈值时生成接力终止信号并发送至第二计时子模块。
3.根据权利要求2所述的一种田径接力训练用计时系统，其特征在于，所述曲线比对子单元还配置有曲线修正策略，在所述标准变化曲线与所述周期比对曲线的重合度大于等于比对阈值时，所述曲线修正策略根据所述周期比对曲线对所述标准变化曲线进行修正并得到新的标准变化曲线，在所述曲线比对子单元生成所述接力起始信号后，所述曲线修正策略停止执行。
4.根据权利要求3所述的一种田径接力训练用计时系统，其特征在于，所述判断单元还包括重置子单元，所述重置子单元配置有重置策略，所述重置策略在检测到所述接力终止信号发送至第二计时子模块后生成复位指令，所述周期获取子单元、曲线比对子单元和终止子单元进行复位重置。
5.根据权利要求1所述的一种田径接力训练用计时系统，其特征在于，所述第一计时子模块包括信号判断单元和第一计时单元，所述信号判断单元将所述压力信号实时转换为压力值，比较压力值与预设的压力阈值，若所述压力值大于所述压力阈值则输出计时信号，所述第一计时单元接收到计时信号则开始计时，所述第一计时单元在开始计时持续预设时间后再次接收到计时信号则停止计时并生成合计时间信息输出至显示模块。
6.根据权利要求5所述的一种田径接力训练用计时系统，其特征在于，所述计时模块还包括第三计时子模块，所述第三计时子模块在接收到计时信号或接力终止信号时开始计时；所述第三计时子模块在接收到接力起始信号或在预设时间内连续接收到两次计时信号时停止计时并生成分段计时信息至所述显示模块，所述分段计时信息表征为该次接力训练中各棒选手所耗费的时间。
7.根据权利要求5所述的一种田径接力训练用计时系统，其特征在于，所述接力棒本体包括第一棒体和第二棒体，所述压力采集单元包括截止单元、第一压力单元和第二压力单元，所述第一压力单元和第二压力单元分别设置于第一棒体和第二棒体的表面用于检测接力棒本体受到的压力，在所述第一压力单元和第二压力单元同时生成压力信号时，所述截止单元执行并阻止所述第一压力单元和第二压力单元将压力信号发送至第一计时子模块。
8.根据权利要求7所述的一种田径接力训练用计时系统，其特征在于，所述分析处理模块还包括交接警报子模块，所述截止单元阻止所述第一压力单元和第二压力单元将压力信号发送至第一计时子模块后将阻拦的压力信号转发至所述交接警报子模块，所述交接警报子模块接收到所述压力信号持续时间超过预设警报阈值则发出提示信号至所述显示模块进行显示。
9.根据权利要求7所述的一种田径接力训练用计时系统，其特征在于，所述显示模块具体为液晶显示屏，所述第一棒体和第二棒体的连接处开设有供所述液晶显示屏嵌入的凹槽，所述第一压力单元和第二压力单元均选用薄膜压力传感器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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