CN116271756B - 一种可移动传准测试装置判断足球运动状态的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可移动传准测试装置判断足球运动状态的方法，包括以下步骤：根据配套的安装有uwb测距芯片和三向加速度传感器的足球实时获取uwb定位测距距离s和三向加速度传感器在三个互相垂直方向上的加速度；然后以足球中心为原点，建立三维坐标系，计算足球加速度a，对记录的三个方向的加速度进行积分得到足球在三个方向的速度曲线，再计算得到足球的速度曲线v_(t)以及曲线的斜率K_(t)，用a、K、重力加速度g之间的关系判断足球的状态及变化。本发明可以精确判断足球运动状态并计算足球第一落点时刻，同时，还能记录足球传准的最大高度，丰富了足球传准测试的参考数据。

Description

一种可移动传准测试装置判断足球运动状态的方法

技术领域

本发明涉及无线测距、足球运动辅助训练技术领域，具体涉及一种可移动传准测试装置判断足球运动状态的方法。

背景技术

足球是全世界范围内最受欢迎体育运动项目之一。传准是足球技术训练中的重要内容，也是足球人才选拔专项中的常用考试科目。目前常用的传准测试是在特定的距离和位置做标记和画圈，三个同心圆R₁＝2米，R₂＝3米，R₃＝4米，球员在距离圆心处特定距离传球到该位置处，人工记录足球的第一落点，根据落点在三个同心圆的位置进行打分，距离圆心越近得分越高。

人工测试需要在场地进行人工标记用石灰等材料画圈，增加人工和场地维护成本。人工测试智能记录大致位置不能精确记录第一落点到同心圆圆心的位置，数据不够精确。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种可移动传准测试装置判断足球运动状态的方法,

本发明采用下述的技术方案：

一种可移动传准测试装置判断足球运动状态的方法，包括以下步骤：

S1、首先打开测试装置根据测试模式进行参数设置，然后安装标志筒放置于地面，按开始按钮进行测试或辅助训练，其中测试模式为静止测试模式和移动训练模式；

S2、实时获取uwb定位测试距离s，用于提示当前足球和测试装置的距离；

S3、判断选择的模式，包括以下子步骤：

S31、当为静止测试模式，则通过uwb定位获取足球距离s，并与用户设置的测试距离L进行比较，如果两者的差距小于预设的阈值S，则示意满足测试距离条件可以进行踢球传准，反之则说明足球和测试器的距离不满足测试条件，提示调整足球和测试器的位置；

S32、当为移动训练模式，首先获取用户设置参数所对应的预设的模式、移动速度v、单程距离l，测试装置以匀速运动，持续时长为l/v，如果没有选择循环测试，则结束训练，反之则测试装置以匀速运动，持续时长l/v；

S4、根据安装有uwb测距芯片和三向加速度传感器的足球实时获取uwb定位测距距离s和三向加速度传感器在三个互相垂直方向上的加速度，以足球中心为原点，建立三维坐标系，计算足球加速度，用以判断足球的状态及变化，即所述加速度为：

其中a_x、a_y、a_z为三个互相垂直方向上的加速度；对记录的三个方向的加速度进行积分得到足球在三个方向的速度曲线，再计算得到足球的速度曲线v_(t)以及曲线的斜率K_(t)，用a、K、重力加速度g之间的关系判断足球的状态及变化。

进一步的，在所述步骤S31中，所述阈值S取值为5cm。

进一步的，在所述步骤4中，包括如下子步骤：

S41、当a＝0，并且s保持不变时，记录足球的状态为“静止”；

S42、当|a|>0，并且足球当前状态为“静止”时，修改足球状态为“踢球”；

S43、当|a|>g，并且足球当前状态为“踢球”时，修改足球状态为“上升”；

S44、当K＝0，并且当前足球状态为“上升”时，修改足球状态为“掉头”，记录掉头的时刻t₁；

S45、当|a|<g，并且足球当前状态为“上升”时，修改足球状态为“下降”。

进一步的，在所述步骤S4中，当a＝0，并且足球当前状态为“下降”时，修改足球状态为“落地”，获取定位测距距离s并记为测试成绩，此时即为足球传准的第一落点时刻，记录为t₂，计算足球传准最大高度：

其中t＝t₂-t₁，m为足球质量，g为重力加速度，k为空气阻力系数。

进一步的，一种可移动传准测试装置，包括标志筒、测试器，所述测试器上方设有环形卡槽，标志筒下方设有环形卡槽条，所述标志筒通过环形卡槽条设置在测试器的环形卡槽上。

进一步的，所述标志筒外部设置弹性面料层，所述弹性面料层由弹性支撑杆支撑，所述弹性支撑杆下部连接弹簧减震层，所述弹簧减震层下部依次设置间隙层和环形卡槽条。

进一步的，所述环形卡槽上设有环形灯带，所述测试器上设有移动轮。

进一步的，所述测试器包括处理组件，所述处理组件依次连接存储器、uwb测距组件、移动组件、通信组件、电源组件、音频组件和输入输出接口；所述通信组件连接加速度传感器组件。

本发明的有益效果是：

1.传准测试更简便，通过uwb测距组件自动测出足球距离，无需人工进行测距和同心圆标记。

2.效率高，支持多人循环测试。

3.数据更精确、更全面，可以精确计算足球第一落点时刻，足球距离装置的精确距离；同时，还能记录足球传准的最大高度，丰富了足球传准测试的参考数据。

4.适用性更高。不仅可以用于传准测试，还能进行移动靶位传准辅助训练。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1为本发明标志筒剖面和测试器结构示意图；

图2为本发明总体结构框模型示意图；

图3为本发明流程图示意图；

图4为本发明传准训练足球状态变化示意图；

图中：

图1：1-标志筒、11-弹性面料层、12-弹性支撑杆、13-弹簧减震层、14-间隙层、15-环形卡槽条、21-环形卡槽、22-环形灯带、23-移动轮、24-扬声器、25-充电孔、26-开始按钮

图2：3-处理组件、4-存储器、5-uwb测距组件、6-移动组件、7-通信组件、8-加速度传感器组件、9-电源组件、10-音频组件、11-输入输出接口

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，所述的可移动传准测试装置由标志筒1和测试器2构成，所述测试器2上方设有环形卡槽21，标志筒1下方设有环形卡槽条15，所述标志筒1通过环形卡槽条15设置在测试器2的环形卡槽21上，所述标志筒1外部设置弹性面料层11，所述弹性面料层11由弹性支撑杆12支撑，所述弹性支撑杆12下部连接弹簧减震层13，所述弹簧减震层13下部依次设置间隙层14和环形卡槽条15，所述环形卡槽21上设有环形灯带22，所述测试器2上设有移动轮23。

如图2所示，所述处理组件3依次连接存储器4、uwb测距组件5、移动组件6、通信组件7、电源组件9、音频组件10和输入输出接口11；所述通信组件7连接加速度传感器组件8。

利用上述可移动传准测试装置判断足球运动状态的方法具体包括以下步骤：

S1、首先打开测试装置根据测试模式进行参数设置，然后安装标志筒放置于地面，按开始按钮进行测试或辅助训练，其中测试模式为静止测试模式和移动训练模式；

S2、实时获取uwb定位测试距离s，用于提示当前足球和测试装置的距离；

S3、判断选择的模式，包括以下子步骤：

S31、当为静止测试模式，则通过uwb定位获取足球距离s，并与用户设置的测试距离L进行比较，如果两者的差距小于预设的阈值S，所述阈值S取值为5cm，则示意满足测试距离条件可以进行踢球传准，反之则说明足球和测试器的距离不满足测试条件，提示调整足球和测试器的位置；

S32、当为移动训练模式，首先获取用户设置参数所对应的预设的模式、移动速度v、单程距离l，测试装置以匀速运动，持续时长为l/v，如果没有选择循环测试，则结束训练，反之则测试装置以匀速运动，持续时长l/v；

S4、根据安装有uwb测距芯片和三向加速度传感器的足球实时获取uwb定位测距距离s和三向加速度传感器在三个互相垂直方向上的加速度，以足球中心为原点，建立三维坐标系，计算足球加速度，用以判断足球的状态及变化，即所述加速度为：

其中a_x、a_y、a_z为三个互相垂直方向上的加速度，对记录的三个方向的加速度进行积分得到足球在三个方向的速度曲线，再计算得到足球的速度曲线v_(t)以及曲线的斜率K_(t)，用a、K、重力加速度g之间的关系判断足球的状态及变化。

在所述步骤4中，包括如下子步骤：

S41、当a＝0，并且s保持不变时，记录足球的状态为“静止”；

S42、当|a|>0，并且足球当前状态为“静止”时，修改足球状态为“踢球”；

S43、当|a|>g，并且足球当前状态为“踢球”时，修改足球状态为“上升”；

S44、当K＝0，并且当前足球状态为“上升”时，修改足球状态为“掉头”，记录掉头的时刻t₁；

S45、当|a|<g，并且足球当前状态为“上升”时，修改足球状态为“下降”。

当a＝0，并且足球当前状态为“下降”时，修改足球状态为“落地”，获取定位测距距离s并记为测试成绩，此时即为足球传准的第一落点时刻，记录为t₂，计算足球传准最大高度：

其中t＝t₂-t₁，m为足球质量，g为重力加速度，k为空气阻力系数，因为足球的速度的大小和方向无法精准测量，为了简化处理，将足球从t₁到t₂的过程中垂向运动视作自由落体运动，即忽略足球水平向速度对足球垂向下落距离的影响，只考虑垂直方向速度大小对足球垂向下落距离的影响，且足球垂直方向上速度较低所受空气阻力小于重力，运动方程在上述简化中，以足球掉头时刻为起始时刻，根据简化条件t＝0，v＝0，y＝0，足球下落运动中重力大于所受垂向空气阻力，由/>积分，得到简化垂向速度/> 垂向运动方程/>

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种可移动传准测试装置判断足球运动状态的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、首先打开测试装置根据测试模式进行参数设置，然后安装标志筒放置于地面，按开始按钮进行测试或辅助训练，其中测试模式为静止测试模式和移动训练模式；

S2、实时获取uwb定位测试距离s，用于提示当前足球和测试装置的距离；

S3、判断选择的模式，包括以下子步骤：

S31、当为静止测试模式，则通过uwb定位获取足球距离s，并与用户设置的测试距离L进行比较，如果两者的差距小于预设的阈值S，则示意满足测试距离条件可以进行踢球传准，反之则说明足球和测试器的距离不满足测试条件，提示调整足球和测试器的位置；

S32、当为移动训练模式，首先获取用户设置参数所对应的预设的模式、移动速度v、单程距离l，测试装置以匀速运动，持续时长为l/v，如果没有选择循环测试，则结束训练，反之则测试装置以匀速运动，持续时长l/v；

S4、根据安装有uwb测距芯片和三向加速度传感器的足球实时获取uwb定位测距距离s和三向加速度传感器在三个互相垂直方向上的加速度，以足球中心为原点，建立三维坐标系，计算足球加速度，用以判断足球的状态及变化，即所述加速度为：

其中a_x、a_y、a_z为三个互相垂直方向上的加速度；对记录的三个方向的加速度进行积分得到足球在三个方向的速度曲线，再计算得到足球的速度曲线v_(t)以及曲线的斜率K_(t)，用a、K、重力加速度g之间的关系判断足球的状态及变化。

2.根据权利要求1所述一种可移动传准测试装置判断足球运动状态的方法，在所述步骤S31中，其特征在于，所述阈值S取值为5cm。

3.根据权利要求1所述一种可移动传准测试装置判断足球运动状态的方法，其特征在于，在所述步骤S4中，包括如下子步骤：

S41、当a＝0，并且s保持不变时，记录足球的状态为“静止”；

S42、当|a|>0，并且足球当前状态为“静止”时，修改足球状态为“踢球”；

S43、当|a|>g，并且足球当前状态为“踢球”时，修改足球状态为“上升”；

S44、当K＝0，并且当前足球状态为“上升”时，修改足球状态为“掉头”，记录掉头的时刻t₁；

S45、当|a|<g，并且足球当前状态为“上升”时，修改足球状态为“下降”。

4.根据权利要求1所述一种可移动传准测试装置判断足球运动状态的方法，其特征在于，在所述步骤S4中，当a＝0，并且足球当前状态为“下降”时，修改足球状态为“落地”，获取定位测距距离s并记为测试成绩，此时即为足球传准的第一落点时刻，记录为t₂，计算足球传准最大高度：

其中t＝t₂-t₁，m为足球质量，g为重力加速度，k为空气阻力系数。

5.一种可移动传准测试装置，基于根据权利要求1-4任意一项所述的一种可移动传准测试装置判断足球运动状态的方法，其特征在于，包括标志筒(1)、测试器(2)，所述测试器(2)上方设有环形卡槽(21)，标志筒(1)下方设有环形卡槽条(15)，所述标志筒(1)通过环形卡槽条(15)设置在测试器(2)的环形卡槽(21)上。

6.根据权利要求5所述的一种可移动传准测试装置，其特征在于，所述标志筒(1)外部设置弹性面料层(11)，所述弹性面料层(11)由弹性支撑杆(12)支撑，所述弹性支撑杆(12)下部连接弹簧减震层(13)，所述弹簧减震层(13)下部依次设置间隙层(14)和环形卡槽条(15)。

7.根据权利要求5所述的一种可移动传准测试装置，其特征在于，所述环形卡槽(21)上设有环形灯带(22)，所述测试器(2)上设有移动轮(23)。

8.根据权利要求5所述一种可移动传准测试装置，其特征在于，所述测试器包括处理组件，所述处理组件(3)依次连接存储器(4)、uwb测距组件(5)、移动组件(6)、通信组件(7)、电源组件(9)、音频组件(10)和输入输出接口(11)；所述通信组件(7)连接加速度传感器组件(8)。