DD266841B1 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR DETERMINING THE FLIGHTWORK - Google Patents
METHOD AND ARRANGEMENT FOR DETERMINING THE FLIGHTWORKInfo
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Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
Dio Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Ermittlung der Flugweite von sich auf Flug-, Sprung- und Wurfbahnen bewegenden Körpern, vorzugsweise der Sprungweite von Skispringern.Dio invention relates to a method and an arrangement for determining the range of moving on air, jump and trajectory moving bodies, preferably the jump distance of ski jumpers.
Es ist bekannt, Weitenmessungen z. B. beim Skispringen mit direkten, visuellen und damit subjektiven Venahren durchzuführen. Um die Genauigkeit zu erhöhen, wird eine Vielzahl Weitenrichter eingesetzt, was wegen der für diese Aufgabe unzureichenden Bildfolgefrequenz des menschlichen Auges nur eine geringe Wirkung hat, aber die dadurch bedingten Fehler und die Subjektivität nicht beseitigt.It is known width measurements z. B. to perform ski jumping with direct, visual and thus subjective Venahren. In order to increase the accuracy, a plurality of Weitenrichter is used, which has only a small effect due to the insufficient for this task frame rate of the human eye, but does not eliminate the resulting errors and the subjectivity.
Zur Überwindung dieses Zustandes wurde ein induktives Weitenmeßsystem entwickelt, bei dem quer zur Aufsprungbahnlängenachse Induktionsschleifen parallel zueinander derart untor der Landebahnoberfläche installiert und verankert werden, daß ihr Abstand gemäß Projekt der geforderten Weitenstufung entspricht. Ein auf einem Ski des Springers befindlicher Dauermagnet kann in hinreichender Nähe zu den Induktionsschleifen in diesen eine auswertbare Spannung erzeugen, die mit weiterer Annäherung zunimmt. Den Induktionsschleifen ist deshalb ein Komparator mit justierbarer Schwelle nachgeordnet, der in Abhängigkeit von der Schneehöhe so justiert werden muß, daß er nur dann anspricht, wenn der auf dem Ski montierte Magnet nur noch eine derartige Höhe über dem Landeprofil hat, daß er die nächste Induktionsschleife nur noch gleitend überquert. Nachteilig sind neben mehreron die Meßgenauigkeit ungünstig beeinflussenden Faktoren die hohen Investitionskosten zur lagesicheren Verlegung der Induktionsschleifen, die problematische Justierung der Komparatorschwellen mit ihrer relativ hohen Störanfälligkeit und die Tatsache, daß die Sprungweite nur auf das projektierte und nicht auf das aktuelle Schanzenprofil bezogen wird.To overcome this condition, an inductive Weitenmeßsystem has been developed in which transverse to the Aufsprungbahnlängenachse induction loops parallel to each other so untor the runway surface installed and anchored that their distance corresponds to the project according to the required grading. A permanent magnet located on a skier's ski can generate an evaluable voltage in sufficient proximity to the induction loops in them, which increases with further approximation. The induction loops is therefore a comparator with adjustable threshold downstream, which must be adjusted depending on the snow depth so that it responds only when the magnet mounted on the ski has only such a height above the landing profile, that he the next induction loop just gliding over. Disadvantages are in addition to mehreron the accuracy unfavorably influencing factors, the high investment costs for positionally safe installation of the induction loops, the problematic adjustment of the comparator thresholds with their relatively high susceptibility to interference and the fact that the jump distance is based only on the projected and not on the current ski jump profile.
Aus ähnlichen Gründen hat sich auch ein Verfahren nicht durchgesetzt, das an Stelle des vorgenannten Magneten und der Induktionsschleifen eine Einrichtung zur Aussendung von Wellen, eine Steuereinrichtung zur Beeinflussung der Wellen im Augenblick des Aufsprungs sowie eine Einrichtung zur Bestimmung des Ortes der Ausstrahlung/Überkopplung der WellenFor similar reasons, a method has not prevailed, in place of the aforementioned magnet and the induction loops, a device for emitting waves, a control device for influencing the waves at the moment of landing and a device for determining the location of the radiation / coupling of the waves
besitzt, die am Skispringer, soiner Ausrüstung oder im Aufsprunghang angocrdnet wordon müssen. Hinzu kommt noch oino Einrichtung zur optischen Bilderfassung de« Aufsprungs, die exakt im Moment dor Landung aufgelöst werden und darüber hinaus noch mit einem geteilten Strahlengang oder einer zusätzlichen Entfernungsmeßeinrichtung vorsehon sein muß, was (lon materiellen Aufwand gegenüber dem vorgenannten Induktionsschleifenverfahren zusätzlich erhöht.Owners who have to ango go to the ski jumper, soiner gear or hang-up hill. In addition, there is oino device for optical image capture de 'Aufsprungs, which are resolved exactly at the moment dor landing and beyond even with a split beam path or an additional distance meter vorsehon must be what (additional material expense compared to the aforementioned induction loop method increases.
Ein weiteres Verfahren verwendet im Aufsprunghang definiert ungeordnete Schallempfänger. Aus den Schallaufzoiten des beim Aufsprung erzeugten Geräusches zu diesen Empfängern wird der Landepunkt und damit die Weite bestimmt. Auch hier sind die Investitionskosten hoch, ist die Weitenmessung auf ein projektiertes Normprofil bezogen und die Anfälligkeit gegonübor störendem Bodenschall, den z. B. Zuschauer, die sich durch Treten oder Springen auf der Stelle erwärmen wollen, groß. Lichtschranken sind zu einer Ski-Sprungwoitenbestimmung allein nicht geeignet, da sie nicht in der Lage sind, den Punkt dsr Füße auf dem Ski zu erfassen und zusätzlich durch Nebel oder Niederschlag gestört werden können. So werden in einem weiteren Verfahren Lichtschranken mit seismischen Sensoren verknüpft. Dabei wird im Idealfall eine eindeutige Zuordnung von Lichtschranke und tatsächlicher Sprungweite erreicht. Die Witterungsabhängigkeit der Lichtschranken kann durch oine zeitgleich arbeitende Bildaufnahmooinrichtung kompensiert werden. Die bereits beim Schallaufzeitverfahren beschriebene Empfindlichkeit gegenüber störendem Bodonschall bleibt jedoch bestehen, da die Lichtschranken und/oder die Aufnahmeeinrichtung mit den seismischen Sensoren wirkungsmäßig verknüpft sind. Hinzu kommt, daß bei photogrammetrischer Auswertung der Bilder zusätzliche technische Mittel erforderlich sind, die den Aufwand weiter erhöhen. Außerdem dürfte der Einsatz von Fotografien zu einer Verzögerung der Sprungwettbewerbe führen.Another method uses in the Aufsprunghang defined disordered sound receiver. From the Schallaufzoiten the noise generated at the landing to these receivers, the landing point and thus the width is determined. Again, the investment costs are high, the width measurement is based on a projected standard profile and the susceptibility gegonübor disturbing ground noise, the z. B. spectators who want to heat by kicking or jumping on the spot, big. Photocells are not suitable for a ski-jump determination alone because they are unable to detect the point of their feet on the ski and can be disturbed by fog or precipitation. In a further process, photoelectric sensors are linked with seismic sensors. In the ideal case, an unambiguous assignment of light barrier and actual jump distance is achieved. The weather dependency of the photoelectric barriers can be compensated by an image recording unit operating at the same time. However, the sensitivity to disturbing Bodsonschall already described in Schallaufzeitverfahren remains, since the photoelectric sensors and / or the recording device are operatively linked to the seismic sensors. In addition, in photogrammetric evaluation of the images additional technical means are required, which further increase the effort. In addition, the use of photographs should lead to a delay in the jumping competitions.
Kostengünstiger sind transportable Anlagen, die keine ortsbezogenen Investitionen erfordern. So sind Vorrichtungen bekannt geworden, die am Ski befestigt sind und am Landeort des Skis eine Farbmarkierung im Schnee hinterlassen. Abgesehon davon, daß eine derartige Vorrichtung am Ski für den Springer nachteilig ist, muß erwartet werden, daß die Markierung im Schnee im Zeitintervall bis zur Landung des nächsten Springers rückstandslos ohne Veränderung der Gleiteigenschaften der Schneeoberfläche abgebaut sein und auch eine sofortige Wiedermarkierung zulassen muß, was bisher nicht gelungen ist. Ein anderes Verfahren nutzt ebenfalls eine am Ski angebrachte Vorrichtung, die im Landemoment einen auch auf dem Ski angebrachten Sender einschaltet. Aus der Laufzeitdifferenz zu mehreren lagemäßig bekannten Empfängorn wird die Lage des Landepunkies ermittelt. Es hat neben der Störanfälligkeit noch den Nachteil einer zusätzlich angebrachten Vorrichtung.More affordable are transportable assets that do not require location-based investment. Thus, devices have become known which are attached to the ski and leave a color mark in the snow at the landing of the ski. Apart from the fact that such a device on the ski is disadvantageous for the jumper, it must be expected that the mark in the snow in the time interval to the landing of the next Springer will be dismantled without residue without changing the sliding properties of the snow surface and must allow an immediate Wiedermarkierung what has not been successful so far. Another method also uses a device mounted on the ski, which switches on a landing gear also mounted on the ski transmitter. The position of the landing epicardium is determined from the transit time difference to several known receivers. It has in addition to the susceptibility nor the disadvantage of an additional device attached.
Durch die Erfindung sollen ein Verfahren und eine Anordnung geschaffen werden, die eine objektive, auch nachträglich überprüfbare, Sprung-, Wurf- und Flugweitenmessung, auch auf nicht ebenen Landeflächen gestatten, ohne daß am fliegenden Objekt zusätzliche Vorrichtungen benötigt werden, ausschließlich mit transportablen Geräten arbeiten und gleichzeitig eine hohe Störsicherheit gewährleisten.By the invention, a method and an arrangement are to be created, which allow an objective, even subsequently verifiable, jump, throw and range measurement, even on non-planar landing surfaces, without the flying object additional devices are needed to work exclusively with portable devices and at the same time ensure high interference immunity.
Autgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Bestimmung der Flugweite von vorzugsweise Flügen, Sprüngen, Würfen mittels mobiler Ausrüstungen, ohne zusätzliche Vorrichtungen an den bewegten Körpern und zur nachtraglichen Prüfung geeignet, zu schaffen.The object of the invention is to provide a method and an arrangement for determining the range of preferably flights, jumps, pitches by means of mobile equipment, without additional devices on the moving bodies and for subsequent testing.
Die Aufgabe löst zum einen ein Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß in einem oder mehreren der Landegeschwindigkeit des Flugobjektes und der geforderten Meßgenauigkeit entsprechenden Bildfolgefrequenz aufgestellt werden, für deren Bildfolgon die Daten der inneren und äußeren Orientierung uukannt sind, die mindestens die Landeszene des bewegten Körpb.s aufnehmen, und daß dio Bilder und die Orientierungsdaten gespeichert und nachfolgend oder parallel zur Aufnahme mit dem ebenfalls gespeicherten Profil der aktuellen Landeoberfläche verknüpft werden und aus dem der Landebildfolge entnommenen Landeort in Beziehung zu den gespeicherten Werten entsprechend dem Bestimmungsalgorithmus die Weite ermittelt wird. Letzteres erfolgt entweder, indem man den Bildfolgen der Kamera(s) ein aus Längs- und Weitenlinien gebildetes perspektiv-, maßstabs- und lagegetreues Netz, das die Landebahnoberfläche nachbildet und das aus dem vorzugsweise aktuell ermittelten Landeprofil abgeleitet wurde, überlagert und die dem gegebenen Bestimmungsalgorithmus entsprechende Weite an den entsprechenden Linien direkt abliest oder interpoliert, wenn man die aufgenommene Bildfolge des Landevorg-jngs mit eingepaßtem Gitter-Profil-Raster zur Bestimmung des Landemoments parallel oder nachfolgend im Zeitluperverfahren auswertet. Oder man errechnet aus den Bildkoordinaten des verfolgten Körpers und den Daten der Orientierung der Bilder reale oder virtuelle Flugkurven, wobei der Auftreffpunkt der realen Flugkurve auf die Landefläche den Landepunkt bestimmt bzw. dieser durch die Unstetigkeit der virtuellen Bahnkurve auf einer regelmäßigen Landebahn fixiert ist.The object is achieved, on the one hand, by a method according to the invention in which the image sequence frequency is established in one or more of the landing speed of the flying object and the required measuring accuracy, for the image sequence of which the data of the inner and outer orientation are known, which is at least the country scene of the moving body and that the images and the orientation data are stored and subsequently or parallel to the recording linked with the also stored profile of the current landing surface and determined from the land taken place landing in relation to the stored values according to the determination algorithm the width. The latter takes place either by superimposing on the image sequences of the camera (s) a network of perspective, scale and true-to-lenght lines which simulates the runway surface and which has been derived from the preferably currently determined landing profile and which corresponds to the given determination algorithm corresponding width at the corresponding lines read or interpolated directly, if one evaluates the recorded image sequence of Landevorg-jngs with fitted lattice profile grid for determining the landing moment in parallel or subsequently in the slow-motion method. Or one can calculate from the image coordinates of the tracked body and the data of the orientation of the images real or virtual flight curves, wherein the point of impact of the real flight curve on the landing area determines the landing point or this is fixed by the discontinuity of the virtual trajectory on a regular runway.
Die Aufgabe löst zum anderen eine Anordnung, in der mindestens eine Kamera mit einer der Bewegungsgeschwindigkeit und der erforderlichen Meßgenauigkeit entsprechenden Bildfolgefrequenz sowie den vorzugsweise aktuellen Oberflächenverlauf des Landebereichs beschreibende Mittel, vorzugsweise elektronische Tachymeter, mit einer Auswerteeinheit verbunden sind, die ihrerseits mit oinsr Anzeigeeinheit gekoppelt ist. Dabei kann die Auswertoeinheit zum einen aus einem Bildspeicher mit Wiedergabeeinrichtung, vorzugsweise für Zeitlupendarstellung der Kamerabildfolgen, und einer Einheit für die Ermittlung und Darstellung des mathematischen Modells der Landebahnoberfläche aus den Profilwerten bestehen, wobei die Wiedergabeeinrichtungen für die Kamerabildfolgen und das mathematische Moü'rII vorzugsweise ein gemeinsamer interaktiver Bildschirm sind. Zum anderen kann die Auswerteeinheit aus einem Bildspeicher und/oder einem Bildverarbeitungssystem bestehen.On the other hand, the object solves an arrangement in which at least one camera is connected to an evaluation unit that corresponds to the movement speed and the required measuring accuracy and to the preferably current surface course of the landing area, preferably electronic tachymeters, which in turn is coupled to the display unit , In this case, the evaluation unit can consist of an image memory with reproduction device, preferably for slow-motion imaging of the camera image sequences, and a unit for the determination and representation of the mathematical model of the runway surface from the profile values, wherein the playback devices for the camera image sequences and the mathematical Moü'rII preferably a common interactive screen. On the other hand, the evaluation unit may consist of an image memory and / or an image processing system.
Ausführungsbeispieleembodiments
Dio Erfindung wird nachstohend anhand von in Zeichnungen dargestellton Ausführungsboispiolen nahor erläutert.Dio invention will be explained in the following with reference to Ausführungsboispiolen nahor illustrated in drawings.
Fig. 1: zeigt ein Beispiel mit der erfindungsgemäßen Anordnung mit Kamera, einem Tachymeter, einor Auswortooinheit mit Bildspeicher, Wiedergabeoinrichtung für die Kamerabildfolgen und das mathematische Modell der Landebahn sowie einer Anzeigeeinheit.Fig. 1: shows an example with the inventive arrangement with camera, a total station, a Auswortooinheit with image memory, playback information for the camera image sequences and the mathematical model of the runway and a display unit.
Fig.2: zeigt ein Beispiel mit der erfindungsgemäßen Anordnuno '"it Kamera, einom Tachymeter, einer Auswertooinhoit mit Bildspeicher und Bildverarboitungssystem sowie einer Anzoigoeinheit.FIG. 2: shows an example with the device according to the invention, a tachymeter, an evaluation unit with image memory and image processing system, and an anzoigo unit.
In Figur 1 ist in der schemntischon Zeichnung beispielsweise eine Skisprunganlage dargestellt. Als Bezugspunkt für die Sprungweitenermittlung (|ilt die Vorderkante dos Schanzentisches 1. Im geodätisch bestimmten Meßpunkt 2 befindet sich ein Tachymeter 3, mit dem die Lage einer hinreichenden Anzahl von Punkten 4 auf der Oberfläche ermittelt und einer Auswerteeinheit 5 übergeben wird. Aus den Meßpunkten 4 berochnet die Auswerteeinheit 5, vorzugsweise bestehond aus einem Computer mit entsprechendem Interface und einem Bildspeicher für Zeitlupen und/oder Standbilddarstellung, das rmithematische Modell der aktuellen Aufsprungbahn, das in gleiche Längsstreifen und, entsprechend dem Woitenbestimmungsalgorithmus ermittelte, da;u in der Landeoberfläche rechtwinklig verlaufende Weitenlinien gegliedert und abgespeichert wird. In einem bezüglich seiner Lage zum Schanzentisch 1 geodätisch bekannten Aufnahmepunkt 6, wobei Müßpunkt 2 und Aufnahmepunkt 6 auch identisch sein können, befindet sich vorzugsweise eine elektronische Kamera 8 mit der notwendigen ßildfolgefrequenz, die den Landevorgang verfolgt und deren Bildfolgen ebenfalls der Auswerteeinheit 5 übermittelt werden, die in die Kamerabildfolgen das beschriebene lage- und perspektivgetreue Linienbild des Aufsprungbahnmodells mischt. Diese Folge von Bildern mit überlagerten Bildinhalten wird dargestellt und parallel dazu mit oder ohne das Profilliniennetz abgespeichert und kann somit auch zu einem späturen Zeitpunkt erneut, wenn erforderlich, wiede. mit dem dann bekannten Profilliniennetz überlagert, ausgewertet werden. Die Auswertung erfolgt, indem der Landevorgang in Zeitlupendarstellung vorzugsweise im Bildrücklauf verfolgt wird. Anhand der Änderung der Lage, z. B. Winkel zwischen Ski und den Rasterlängslinien, und/oder der Bewegungsrichtung, z. B. in bezug auf die Rasterlinien, wird in der Bildfolge der Ort bostimmt, wo der Körper erstmalig die Landebahn berührt hatte. An uen dargestellten Weitenlinien wird die Sprungweite direkt visuell abgelesen oder interpoliert bzw. durch einen Cursor auf dem Bildschirm erfaßt. Eine andere Ausführungsform ist ebenfalls in Figur 1 schematisch dargestellt. Auch hier gilt als Bezugspunkt für die Sprungweitonermittlung die Vorderkante des Schanzentisches 1. Im geodätisch bestimmten Meßpunkt 2 befindot sich ein Tachymeter 3, mit dem die Lage einer hinreichenden Anzahl von Punkten 4 auf der Oberflache ermittelt und einer Auswerteeinheit 5 übergeben werden. Aus den Meßpunkten 4 berechnet die Auswerteoinheit 5, vorzugsweise bostohend aus einem Computer mit entsprechendem Interface, aas mathematische Modell der ektuellon Aufsprungbahn und speichert es ab. In vorzugsweise zwei Aufnahmepunkten 6 und 7, die zu beiden Seiton oder längs der Aufsprungbahn geodätisch bestimmt sind, wobei eii or von ihnen auch mit dem Meßpunkt 2 identisch sein kann, befinden sich die Meßkameras 8 und 9, deren Orientierungsdaten, konstant oder variabel, bekannt sind, die die Landeszene des Skisprunglaufs erfassen. Die Bilder und Orientierungsdaten werden ebenfalls der Auswerteeinheit 5 zugeführt und abgespeichert. Parallel zur Aufnahme der Landeszene oder aber nachfolgend werden in den Bildfolgen der Kameras 8,9 die Bildkoordinaten des bewegten Körpers bzw. ein oder mehrere Punkte davon bestimmt und unter Beachtung der Onertierungsdaten im Vorwärtseinschnitt aus diesen die Flugkurve ermittelt. Eine hinreichende Anzahl von Bahnpunkten auf der Flugkurve, insbesondere auf dem letzten Teil der Flugbahn, gestattet, den Landepunkt auf der Aufsprungbahn zu bestimmen. Die dadurch bestimmte Weite wird euf der Anzeigeeinheit 10 und/oaer über Monitor 11 ausgegeben. Diese Ausführungsform ist technisch aufwendiger als die zuerst dargestellte. Sie kann gemäß Figur 2 noch dahingehend modifiziert werden, daß nur auf einer Seite der Aufsprungbahn vorzugsweise oine Kamera 8 steht, die einen Richtungsvektor zum bewegten Objektpunkt ermittelt und die Spur dieses Richtungsvektors auf der regelmäßig gestalteten Landefläche verfolgt. Sie hat, solange der bewegte Körper noch nicht den Landepunkt erreichte, auf der Landebahnebene Bewegungskomponenten in und quer zur Landerichtung, danach nur noch eine Bewegung in Landebahnrichtung.In Figure 1, for example, a ski jumping system is shown in the schemntischon drawing. In the geodetically determined measuring point 2 there is a tachymeter 3 with which the position of a sufficient number of points 4 on the surface is determined and transferred to an evaluation unit 5. From the measuring points 4 The evaluation unit 5, preferably consisting of a computer with a corresponding interface and an image memory for slow motion and / or still image representation, casts the rmithematic model of the current launch path, which is in equal longitudinal stripes and corresponding to the Woitenbestimmungsalgorithmus determined, u in the landing surface perpendicular extending width lines In a geodetically known with respect to its position to the take-off table 1 pickup point 6, wherein Müßpunkt 2 and pickup point 6 may also be identical, there is preferably an electronic camera 8 with the necessary ßildfolgefrequenz d en landing process tracked and their image sequences are also transmitted to the evaluation unit 5, which mixes the described situation and perspective line image of the landing hop model in the camera image sequences. This sequence of images with superimposed image content is displayed and stored in parallel with or without the profile line network and thus can be re-used at a later time, if necessary. superimposed with the then known profile line network, evaluated. The evaluation is carried out by the landing process is tracked in slow motion preferably in the image return. Based on the change in the situation, for. B. angle between the ski and the grid longitudinal lines, and / or the direction of movement, for. As with respect to the grid lines, the place is taken in the sequence where the body had touched the runway for the first time. At jump widths shown here, the jump distance is read or interpolated directly visually or detected by a cursor on the screen. Another embodiment is also shown schematically in FIG. Here too, the reference edge for the jump extension determination is the leading edge of the jump table 1. In the geodetically determined measuring point 2, there is a total station 3 with which the position of a sufficient number of points 4 on the surface is determined and transferred to an evaluation unit 5. From the measuring points 4, the evaluation unit 5 calculates, preferably bostohend, from a computer with a corresponding interface, the mathematical model of the ectuellon launching lane and stores it. In preferably two pick-up points 6 and 7, which are geodetically determined on both sides or along the landing strip, wherein eii or of them may also be identical to the measuring point 2, the measuring cameras are 8 and 9, the orientation data, constant or variable, known are that capture the country scene of ski jumping. The images and orientation data are also fed to the evaluation unit 5 and stored. Parallel to the recording of the country scene or else subsequently, the image coordinates of the moving body or one or more points thereof are determined in the image sequences of the cameras 8, 9 and the flight curve is determined from the onerting data in the forward incision from these. A sufficient number of track points on the flight curve, especially on the last part of the trajectory, allows the landing point on the landing track to be determined. The width thus determined is output from the display unit 10 and / or via the monitor 11. This embodiment is technically more complicated than the one shown first. It can be modified according to Figure 2 still to the effect that preferably on one side of the landing strip oine camera 8 is that determines a direction vector to the moving object point and tracks the track of this direction vector on the regularly designed landing area. It has, as long as the moving body has not yet reached the landing point on the runway plane components of movement in and across the direction of landing, then only one movement in the runway direction.
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