EP1927020A2 - Konzept zur torentscheidung mittels magnetfeldern - Google Patents

Konzept zur torentscheidung mittels magnetfeldern

Info

Publication number
EP1927020A2
EP1927020A2 EP07818559A EP07818559A EP1927020A2 EP 1927020 A2 EP1927020 A2 EP 1927020A2 EP 07818559 A EP07818559 A EP 07818559A EP 07818559 A EP07818559 A EP 07818559A EP 1927020 A2 EP1927020 A2 EP 1927020A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnetic field
goal
gate
area
ball
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07818559A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Englert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cairos Technologies AG
Original Assignee
Cairos Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cairos Technologies AG filed Critical Cairos Technologies AG
Publication of EP1927020A2 publication Critical patent/EP1927020A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/081—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices the magnetic field is produced by the objects or geological structures
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0021—Tracking a path or terminating locations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0605—Decision makers and devices using detection means facilitating arbitration
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0021—Tracking a path or terminating locations
    • A63B2024/0037—Tracking a path or terminating locations on a target surface or at impact on the ground
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2209/00—Characteristics of used materials
    • A63B2209/08—Characteristics of used materials magnetic
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80—Special sensors, transducers or devices therefor
    • A63B2220/83—Special sensors, transducers or devices therefor characterised by the position of the sensor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80—Special sensors, transducers or devices therefor
    • A63B2220/89—Field sensors, e.g. radar systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2225/00—Miscellaneous features of sport apparatus, devices or equipment
    • A63B2225/50—Wireless data transmission, e.g. by radio transmitters or telemetry
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B43/00—Balls with special arrangements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B63/00—Targets or goals for ball games
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B63/00—Targets or goals for ball games
    • A63B63/004—Goals of the type used for football, handball, hockey or the like

Definitions

  • the present invention relates to a concept for goal decision by means of magnetic fields, as it can be used, for example, in football for goal decision.
  • Game equipment used in high-performance sports such as tennis balls, golf balls, footballs and the like, can now be accelerated to extremely high speeds, so that the detection of the object during the movement requires a very differentiated technology.
  • the technical means used hitherto - mainly cameras - do not meet the requirements outlined above or only insufficiently;
  • the previously known methods for position determination by means of different transmitter and receiver combinations also leave a great deal of latitude with regard to the spatial resolution of the position information, with regard to the manageability of the required transmitter / receiver components and, above all, with regard to the evaluation of the data received by the transmitter / receiver system that the fastest possible rating of the This data obtained results is not yet possible or at least very expensive.
  • soccer is one of the most controversial issues, whether in critical situations, the ball has exceeded the goal line or not.
  • the position of the ball at the goal line can be measured with an accuracy of approx. +/- 1.5 cm.
  • the influence of persons who move close to the ball or cover the ball not play a role.
  • An evaluation of video recordings, for example, with gate cameras is generally very expensive, and often results from a two-dimensionality of the image plane systems falsified values.
  • radio localization In the principle of radio localization, a moving object or the ball is triggered by electromagnetic waves. spread isolated.
  • a receiver or transmitter is integrated into the ball or attached to the ball, which can send data to a central transmitting / receiving device upon request.
  • the position of the ball can then be calculated, for example, from signal propagation times or from differences between at least two signals received at different antennas.
  • a disadvantage of the radio localization consists for example in a shadowing and / or in a reflection of electromagnetic waves by certain obstacles, such as persons. As a result, systems based on radio localization do not achieve the accuracy required for goal selection in football.
  • the object of the present invention is thus to provide an improved concept for goal decision. This object is achieved by a device according to claim 1, a device according to claim 13 and by methods according to any one of claims 28 to 30.
  • a goal decision can be made by a game device or a ball in the vicinity of the door by means of a magnetic field sensor measures a static magnetic field, of a the geometric shape of the gate adapted U-shaped or horseshoe-shaped Magnet is generated in the goal area or parallel to the goal area.
  • the magnetic field or internal magnetic field generated in the door surface or parallel to the door surface is larger than an external magnetic field (for example earth magnetic field) prevailing outside the door surface.
  • an external magnetic field for example earth magnetic field
  • a gate has hollow side posts and a hollow crossbar in which ferromagnetic cores are respectively attached.
  • the ferromagnetic cores in the side posts and in the crossbar are preferably arranged continuously.
  • a coil is wound around at least one of the ferromagnetic cores, which can be energized to generate the static internal magnetic field. When the coil is energized, an at least approximately homogeneous magnetic field is formed in the door surface. The magnetic field is similar to that of a horseshoe magnet.
  • the magnetic field sensor of the ball will measure a maximum magnetic field intensity when passing the goal line. It is located For example, at the time of measuring the maximum of the magnetic field, the ball is exactly in the plane defined by the goal line and the goal.
  • this additional condition is a direction of movement of the ball.
  • the magnetic field or the internal magnetic field is generated parallel to the goal area behind the goal line.
  • This can be achieved according to an embodiment of the present invention in that, for example, only the back of the door, i. the back of the side posts and crossbar are coated with a ferromagnetic material.
  • This creates an asymmetry in the field distribution with respect to the goal line. That The magnitude maximum of the magnetic field is not formed on, but behind the goal line. This asymmetry can be exploited according to the invention to make a clear goal decision.
  • An advantage of the present invention is that no calibration of the system for goal decision has to be made in advance.
  • a goal decision can be made on the basis of a consideration of a time course of the measured magnetic field strength near the gate. Becomes For example, detects a maximum of the measured magnetic field strength, so there is a sufficient condition for a "Tor" event.
  • hollow goalposts and a hollow crossbar may be provided with ferromagnetic cores to create a homogeneous static magnetic field in the toroidal area by means of a coil wound around the ferromagnetic cores.
  • a horseshoe-shaped permanent magnet could also be introduced into the goal posts and the crossbar or into an area below the goal line in order to achieve a "magnetic field curtain" within the goal area.
  • embodiments of the present invention have the advantage that a goal decision can be made, for example without intervention in the game operation of a ball game.
  • the inventive concept for goal decision by means of magnetic fields is tolerant to persons, i. Influences of persons who move near the moving object or the ball or cover the moving object are irrelevant.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an apparatus for generating a magnetic field in a gate, according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a schematic front view of a football goal with a ferromagnetic material in the goalpost and the crossbar, wherein the ferromagnetic material is wrapped by a coil, according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows a schematic progression of the magnetic field strength generated by the device according to FIG. 2 in an area around the goal line
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a device for generating a magnetic field parallel to the door surface according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 5 shows a schematic representation of the magnetic field generated by the device according to FIG. 4 in a region around the goal line
  • Fig. 6 is a schematic representation of a critical goal decision, with a ball once just behind the goal line and once hit just before the goal line;
  • FIG. 1a is a schematic representation of the time course of a magnetic field in a gate situation shown in FIG. 6;
  • FIG. 7b is a schematic representation of the time course of a magnetic field in the gate situation shown in Figure 6 according to a further embodiment of the present invention ..; and FIG. 8 shows a schematic illustration of a procedure for speed measurement of a ball by means of the Doppler effect according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 shows a device for determining whether a moving object has been brought through a gate with a goal area defined by the gate, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device 100 for generating a magnetic field in a gate, for example a football goal, with a gate area defined by the goal, through which a movable object is to be brought to achieve a goal.
  • the device 100 has a first region 110 with a ferromagnetic material, a second region 120 with a ferromagnetic material, and a third region 130 with a ferromagnetic material.
  • a gate generally has four boundaries.
  • One limit is given by a first side post, another limit by one second side post, an additional limitation by a crossbar and a further limitation of a goal is given by a goal line.
  • the first region 110 of the device 100 is associated with a first boundary of the gate
  • the second region 120 of the device 100 is associated with a second boundary of the gate
  • the third region 130 of the device 100 is associated with a third boundary of the gate.
  • the ferromagnetic material can thus be mounted, for example, within the gate limits, at the gate boundaries or at a certain distance from the gate boundaries.
  • the three regions 110-130 are located within three boundaries of the door to create an at least approximately homogeneous magnetic field in a plane defined by the door surface and the goal line.
  • the device 100 could for this purpose comprise a U-shaped or horseshoe-shaped permanent magnet.
  • the device 100 has a coil associated with the first 110, second 120 or third region 130, wherein the coil and the first 110, second 120 and third regions 130 are arranged to be closed show magnetic field lines having a part which is located in the door surface or parallel to the door surface, and the remaining parts of which are guided by the first 110, second 120 and third regions 130.
  • the areas are thus arranged U-shaped or horseshoe-shaped.
  • the device 100 according to an embodiment of the present invention further comprises means for generating coil activation signals, which is configured to supply the coil activation signals with a different one Intensity, ie, for example, to generate coil currents of different strengths.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a front view of a football goal 200 having a first side post 200a, a second side post 200b and a crossbar 200c.
  • the soccer goal 200 is located on a goal line 210.
  • the soccer goal 200 has a core 220 with a first, second and third area of ferromagnetic material.
  • the ferromagnetic core 220 is further wound with a coil 230 in order to generate in the plane defined by the goal line 210 and the soccer goal 200 an at least approximately homogeneous internal magnetic field whose field lines are provided by the reference numeral 240 by way of example.
  • the gate 200 has four boundaries. A first boundary forms the first side post 200a, a second boundary forms the second side post 200b, and a third boundary forms the crossbar 200c. Finally, there is a fourth boundary through the goal line 210.
  • the ferromagnetic material in the first boundary 200a forms the first region 110 of the magnetic field generating device 100.
  • the ferromagnetic material in the second boundary 200b of the gate 200 forms the second region 120 of the magnetic field generating device 100.
  • the ferromagnetic material in the crossbar or the third boundary of the gate 200 forms the third region 130 of the device for generating the magnetic field.
  • the coil 230 is associated with the third region 130 of the device 100 and the crossbar 200c, respectively. If a voltage is applied to the coil or if the coil 230 is energized, a course of magnetic field lines results, as in a horseshoe magnet, as shown in FIG. 2 indicated by reference numeral 240. Between the two side posts 200a and 200b arises an at least approximately homogeneous field line course. The field lines between the two side posts 200a, 200b close over the ferromagnetic core 220 of the gate 200. Outside the gate 200, therefore, almost no additional magnetic field is generated. As a rule, therefore, outside the football goal 200, only the weak geomagnetic field will prevail.
  • an internal magnetic field is generated, which is superimposed on the earth's magnetic field outside the door surface.
  • a kind of magnetic field curtain is thus created within the door surface, which is penetrated by a movable object or a ball if a door falls.
  • this magnetic field sensor will measure a maximum amount of magnetic field strength as it penetrates the magnetic field curtain in the door surface. This relationship will be illustrated below with reference to FIG. 3.
  • FIG. 3 shows a profile 300 of a magnetic field strength
  • -Axis at x 0 the goal area.
  • the x-axis points towards the playing field.
  • the symmetrical field strength profile shown in FIG. 3 results when the at least approximately homogeneous magnetic field is generated in the door surface 310, as for example in the exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 2.
  • the ferromagnetic material could also be located in the crossbar 200c, one of the two side posts 200a or 200b and in an area below the goal line 210 parallel to the crossbar 200c.
  • the resulting field lines within the door surface would not be parallel to the crossbar 200c, but parallel to the two side posts 200a, 200b.
  • a consideration of an additional condition in addition to the time course of the magnetic field can be avoided if an asymmetrical course of the magnetic field strength is generated with respect to the goal line or the goal area.
  • This can be achieved according to an exemplary embodiment of the present invention by generating a magnetic field parallel to the goal area behind the goal line with a device 100 according to the invention for generating a magnetic field. 4 shows a scheme for this purpose. Table perspective view of a device 100 for generating a magnetic field parallel to the goal area behind the goal line.
  • FIG. 4 shows a gate 200 having a first side post 200a, a second side post 200b and a crossbar 200c.
  • the gate 200 is located on a goal line 210.
  • a device 100 for generating a magnetic field is provided at a distance d.
  • the device 100 has a first region 110 with a ferromagnetic material, a second region 120 with a ferromagnetic material, and a third region 130 with a ferromagnetic material.
  • the device has a coil 230 which is assigned to the third region 130 or is wound around the third region 130.
  • the first area 110 of the device 100 is associated with the first side post 200a
  • the second area 120 of the device 100 is associated with the second side post 200b of the gate 200
  • the third area 130 of the device 100 is associated with the crossbar 200c of the gate 200.
  • the dimensions of the device 100 are at least as large as the dimensions of the football goal 200 in order not to obstruct the occurrence of the event "goal" as far as possible.
  • closed magnetic field lines are produced which have a part which is parallel to the door surface at a distance d behind the goal line 210 and the remaining parts thereof through the first 110, second 120 and third area 130 of the device 100.
  • the exemplary embodiment of the present invention according to FIG. 4 shows a profile of the magnetic field strength which is asymmetrical with respect to the goal surface or the goal line 210.
  • FIG. FIG. 5 shows a profile of the magnetic field strength of the magnetic field generated by the arrangement according to FIG. 4.
  • the horseshoe magnet formed by the device 100 together with the coil 230 is located at a distance d behind the goal line 210 or the crossbar 200c.
  • a ball moves towards goal 200, it experiences an increase in magnetic field strength up to a maximum located at distance d behind goal line 210. After reaching the maximum of the magnetic field strength of the ball has passed the magnetic field curtain, whereupon the magnetic field strength decreases again.
  • a magnetic field sensor preferably a three-dimensional magnetic field sensor, is located in the center of a ball and the distance d is, for example, half the diameter of the ball, then the magnetic field sensor in the ball detects the maximum of the magnetic field intensity exactly when the ball is completely behind the goal line 210 is located. So as long as no maximum was detected, it can be assumed that no goal has fallen.
  • a goal decision by means of the inventive concept will generally be necessary if it is not recognizable for a referee whether a ball is behind the goal line or not.
  • Such scenarios are conceivable, for example, when a goalkeeper catches the ball, but it is not certain whether the goalkeeper has caught the ball in front of the goal line.
  • Another scenario arises, for example, when a ball bounces off the bottom edge of the crossbar and then lands within fractions of a second either just behind or just before the goal line. In such cases, it is often not possible for a referee, even with video recordings, to decide whether a goal has been scored or not.
  • FIG. 6 shows a crossbar 200c under which the goalkeeper never located 210.
  • the x-axis shown in FIG. 6 points in the direction away from the goal, ie in the direction of the playing field.
  • a ball 600 rebounds from the crossbar 200c at an angle + ⁇ relative to the goal area and lands in the direction of the playing field, ie in front of the goal line 210 on the ground.
  • the ball 600 bounces off the crossbar 200c just opposite the angle at the angle - ⁇ relative to the goal area and lands behind the goal line 210 in the goal.
  • the amount of the angle ⁇ is sufficiently small, it is hardly possible in a game operation with the naked eye to decide whether the ball 600 bounces in front of or behind the goal line 210.
  • the exemplary embodiment of the present invention according to FIG. 4 is based on the following.
  • the generated magnetic field or the generated magnetic curtain is parallel to the goal area at a distance d behind the goal line 210.
  • FIG. 7 a shows the courses of the magnetic field strength over the time t resulting for the scenarios illustrated in FIG. 6.
  • the dashed curve indicated by reference numeral 700 describes the first scenario in which the ball is fired at high speed v from the field of play to the crossbar 200c and rebounds therefrom at an angle + ⁇ relative to the goal surface and lands in front of the goal line 210. In this first scenario, there is no goal.
  • the curve indicated by reference numeral 710 describes the time course of the magnetic field strength for the second scenario, in which the ball is fired at high speed v from the direction of the field against the goal bar 200c, from this at an angle - ⁇ relative to the goal surface downwards just behind the goal line bounces off. In this second scenario, so a goal falls.
  • the two time profiles of the measured magnetic field strengths 700 and 710 are congruent to each other.
  • the ball approaches from the playing field of the crossbar 200 c and thus the goal area spanned by the crossbar 200 c and the goal line 210.
  • the ball passes through an area of increasing magnetic field strength.
  • the ball bounces 600 in both scenarios to the crossbar 200c.
  • the ball 600 bounces off the crossbar 200c at the time to so that the sign of the x component vx of the velocity v reverses. As a result, the ball passes through the magnetic field in the opposite direction. By doing that, the amount
  • the ball 600 bounces off the crossbar 200c at the time to such that a goal situation arises.
  • changes
  • the velocity component v x changes
  • the sign of the velocity component v x does not change compared to before the impact the sign.
  • the ball continues to experience an increasing magnetic field after the impact in the second scenario, as indicated by the curve 710 in FIG. 7a.
  • of the velocity component v x so that at time to a point of discontinuity in the slope d
  • the magnetic field curtain With an asymmetrical arrangement of the magnetic field curtain with respect to the goal line or the goal area, therefore, an unambiguous goal decision can be made. However, it may happen that such an asymmetrical arrangement of the magnetic field curtain is not possible because, for example, additional devices behind a gate are not allowed by a regulation. In such a case, the ferromagnetic regions can be mounted, for example, within the goal boundaries or the goal posts, the crossbar or an area below the goal line, but this has an at least approximately symmetrical field strength course with respect to the goal line result.
  • the magnetic field is generated, for example, with an embodiment of the present invention shown in FIG. 2, then the maximum of the magnetic field lies in the door surface, then the time profiles of the magnetic sequence shown in FIG. 7 b result for the scenarios explained with reference to FIG field strength.
  • the dashed curve 720 describes the first scenario in which there is no goal
  • the solid curve 730 refers to the second scenario in which the ball 600 lands behind the goal line 210 and thus a goal event occurs.
  • the ball 600 experiences an increase in the magnetic field strength up to the impact on the crossbar 200c at the time t0, up to a maximum which exists in the goal area, ie in the area defined by the goal line 210 and the crossbar 200c , Since the ball 600 in both scenarios continues to move with the magnitude-alike, but signally different velocity component V x after the impact at time to and the internal magnetic field is symmetrical. is formed around the toric surface, the time course of the magnetic field strength measured by a magnetic field sensor in the ball is virtually identical for both scenarios. Without an addition of an additional condition, wherein the additional condition differs from the internal magnetic field, a goal decision here is therefore not readily possible.
  • the additional condition provides an indication as to from which side the moving object or ball 600 approaches the gate 200 or moves away from the gate.
  • the ball 600 contains a three-dimensional magnetic field sensor and a radio transmitter which serves to transmit the measured field strengths to a central evaluation device.
  • the Doppler effect is utilized according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the Doppler effect is the change in frequency of waves of any kind as a signal source moves toward or away from an observer. When approaching the frequency increases, in the opposite case it decreases.
  • the ball 600 sends a carrier signal having a frequency f c and moves the ball 600 on the gateway 200 to, for example, a befind Anlagen behind the goal receiver undergoes a frequency shift .DELTA.f> 0 with respect to the carrier frequency f c. If, on the other hand, the ball moves away from the gate, the receiver located behind the door experiences a frequency shift ⁇ f ⁇ 0 with respect to the carrier frequency f c . This relationship is shown schematically in FIG.
  • FIG. 8 shows a schematic frequency diagram with four spectral lines 800, 810, 820, 830.
  • the spectral line 800 at the frequency f c means, for example, the carrier frequency of the radio transmitter of the ball 600
  • the spectral line 810 at the frequency f c + ⁇ f D means a carrier frequency of the radio transmitter of the ball 600 shifted by an average Doppler frequency shift ⁇ f D.
  • a receiver located behind the gate 200 receives a frequency shifted signal.
  • ⁇ f D l of the frequency shift depends on an angle between a motion vector v of the ball and the connecting line from the transmitter to the receiver, ie, from the ball 600 to the receiver.
  • the ball 600 will generally have an additional rotation during a shot. This rotation causes a periodic oscillation of the frequency received by the receiver by an average Doppler shift ⁇ f D , as shown in FIG.
  • the rotation contains an expanded Doppler spectrum with a bandwidth of ( ⁇ f D , max ⁇ ⁇ f D , min ) around a center frequency (f c + ⁇ f D ).
  • the symmetry properties of the Doppler spectrum depend on the rotation of the ball. If the average Doppler frequency ⁇ f D has a positive value, then the ball 600 moves toward the receiver or gate 200. At a negative value, the ball 600 moves away from the receiver 200.
  • the Doppler frequency in particular the mean Doppler frequency .DELTA.f D , ie as an additional condition to the time course of the magnetic field strength, it can be determined by means of the Doppler frequency together with the time course of the magnetic field strength, whether a goal has fallen or not.
  • the additional condition is particularly necessary if the course of the magnetic field strength is symmetrical, ie the magnetic field For example, is generated by a device according to the invention, as shown in Fig. 2. In the device according to the invention shown in Fig. 3 can be dispensed with the above-described additional condition due to the asymmetry of the magnetic field profile around the goal line around.
  • Fig. 9 shows an apparatus 900 for determining whether a moving object has been brought through a gate with a goal area defined by the gate.
  • the apparatus 900 includes means 910 for providing information about a magnetic field experienced by the moving object.
  • the means 900 for detecting comprises means 920 for evaluating the information about the magnetic field to provide a gate statement.
  • the device 920 for evaluation is coupled to the device 910 for supplying the information about the magnetic field.
  • an internal magnetic field is measurable, which is greater than a running outside the door surface external magnetic field, such as the earth's magnetic field.
  • the device 910 is for delivering the
  • the device 910 for supplying the information about the magnetic field may, for example, be a three-dimensional one
  • Magnetic field sensor include, for example, a
  • Digitization of the measured values on a sensor chip is already integrated.
  • the device 920 for evaluating the information about the magnetic field is according to a preferred embodiment.
  • the device 920 for evaluating the information about the magnetic field is designed in accordance with an embodiment of the present invention to provide a gate decision by means of the time characteristic of the magnetic field.
  • a goal decision may be made based on detection of a maximum of the temporal magnetic field profile.
  • the conditions for a maximum of the time course of the magnetic field strength are dl B
  • / dt 0 and d 2
  • of the magnetic field strength from the components (B x , By, B 2 ) measured by the magnetic field sensor of a magnetic field in a spatial point according to IBI (B x 2 + B y 2 + B 2 2 ) 1/2 .
  • a criterion for deciding on a goal may also be a sign change of the first derivative d
  • a sign change from "+” to "-” will generally take place, since the magnetic field strength on approaching the goal line 210 first increases in order to decrease again after crossing it.
  • the additional condition provides an indication as to which side the moving object or the ball has approached the gate or moves away from the gate.
  • the device for detecting the additional condition could, according to an exemplary embodiment of the present invention, therefore be a device for detecting a Doppler frequency shift, in particular a mean Doppler frequency shift ⁇ f D , which is for example mounted behind a gate.
  • force or movement conditions of the movable object can be detected in order to obtain an additional condition for the time course of the magnetic field. This can be accomplished for example by motion and / or pressure sensors in the ball, the measurement data can be sent via radio transmitter to a central evaluation.
  • the magnetic field generated by the magnetic field generating apparatus 100 three-dimensionally with a desired accuracy in a locating range around the gate 200, and the measured values or components (B x , B y , B 2 ) of the field vector B for each relevant point in space, for example, in a so-called lookup table to assign the respective space coordinates (x, y, z) of the space points and store.
  • the field strengths and field directions are calculated according to a further embodiment of the present invention in a region of interest within and around the gate by means of mathematical formulas, and then in a lookup table the corresponding coordinates (x, y, z ).
  • the measured values can then be compared with the previously measured or calculated and stored values from the look-up table and, if appropriate, a goal decision made.
  • the device 910 for supplying the information about the magnetic field and the device 920 for evaluating the information about the magnetic field are both arranged in the movable object or the ball 600.
  • the information about the magnetic field in the ball can be stored, and be queried according to an embodiment of the present invention in a critical goal decision.
  • the movable object or ball 600 also requires a power supply device for power supply.
  • the power supply can be ensured, for example, by a battery in the ball 600.
  • the ball 600 may be activated near the door 200 via a weak signal transmitted, for example, from a dedicated transmitter of a central control / evaluation device.
  • the ball has, for example, a receiver which receives the activation signal and then activated via a processor, the measuring system in the ball near the gate 200.
  • the processor briefly turns on the receiver in the ball every 100 milliseconds. Once the activation signal is detected by the ball, the ball goes into continuous operation.
  • the magnetic field generated by a device according to the invention can also be used as the activation signal. If the ball 600 near the gate 200, this is detected by the three-dimensional magnetic field sensor in the ball. As soon as this happens, the measuring system switches on the ball.
  • the sensors can only be put into operation for a short time every 100 milliseconds.
  • detection is always switched on only briefly to save energy. For example, if the ball 600 no longer detects a signal for a very long time, such as one day, a timer for detection is raised to ten seconds, for example. This can drastically reduce energy consumption once again. For example, since the state of a battery can be queried in the ball, it is ensured that a timer in the ball at the start of play, for example, again set to 100 milliseconds.
  • a magnetic field can be induced in these objects.
  • This magnetic field could affect the field geometry of the magnetic field generated by the magnetic field generating device 100.
  • the players do not move as fast as to cause a significant induction.
  • the Ball 600 can reach speeds of up to 140 km / h. Therefore, in one implementation, it is preferable to make sure that the electronics in the ball 600 are as small as possible and have no large conductive areas.
  • An influence on the magnetic field generated by the device 100 by power cables located in the vicinity of the device 100 is relatively small.
  • a power cable usually has a forward and a return conductor, so that cancel the magnetic fields of the forward and return conductors each other. Even with single conductors, the influence would be relatively low, since at a mains frequency of 50 Hz, the field effect would be equivalent to a slight change in the earth's magnetic field.
  • An advantage of the inventive concept for goal decision is that a goal decision can be very robust against intentional or unwanted influence.
  • An inventive system for goal decision could be disturbed, for example, by a radio link between ball 600 and a central computer is disturbed. Since, according to an embodiment of the present invention, a receiving antenna is integrated in a central processing unit close behind the gate, a disruption of the system is very complex. The antenna can also be aligned, for example, as a directional antenna to the field.
  • data transmission between the ball 600 and the central computing device according to an embodiment of the present invention is only active when the ball is very close to the gate, i. located in the location determination area. A reception power of the radio link is very high due to the relatively short distance between the ball 600 and the central computer. As a result, a potential attacker would have to use a very complex and thus, with a high degree of probability, inconspicuous facility.
  • the magnetic field generated by the device 100 could be disturbed.
  • artificial magnetic fields do not spread very far in the room.
  • an attacker would need to mount relatively large coils to create an interference field.
  • the system can detect a fault and, for example, generate a warning if it would succeed to disrupt the system by radio or by magnetic field.
  • the magnetic field generated and used is of the order of magnitude of the earth's magnetic field, it can be assumed that it has no biological effects.
  • a further advantage of embodiments of the present invention is that the movable object or the ball can have a low power consumption since it does not provide a continuous detection signal, as it does For example, in radar systems or radio location systems is necessary to send.
  • a system according to the invention is used, for example, for the goalkeeper recognition in football, then no extensive installations in a football stadium are necessary. All necessary installations are only at the two respective gates. In addition, no calibration or calibration of antennas or cameras is necessary. In addition, there is no unnecessary system load from balls not involved in the game, since they can be switched off or are not within range of the magnetic fields generated in the goal area.
  • the inventive scheme can also be implemented in software.
  • the implementation can take place on a digital storage medium, in particular a floppy disk or a CD with electronically readable control signals, which can interact with a programmable computer system and / or microcontroller such that the corresponding method is carried out.
  • the invention thus also consists in a computer program product with program code stored on a machine-readable carrier for carrying out the method according to the invention, when the computer program product runs on a computer and / or microcontroller.
  • the invention can thus be realized as a computer program with a program code for carrying out the method, - when the computer program runs on a computer and / or microcontroller.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Time Recorders, Dirve Recorders, Access Control (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zur Entscheidung, ob ein bewegliches Objekt durch ein Tor (200a, b, c) mit einer durch das Tor definierten Torfläche gebracht worden ist, wobei in der Torfläche oder parallel zu der Torfläche ein Innen-Magnetfeld (240) messbar ist, das größer als ein außerhalb der Torfläche verlaufendes Außen-Magnetfeld ist, mit einem Schritt des Erzeugens des Innen-Magnetfelds (240) in dem Tor (200a, b, c), einem Schritt des Lieferns einer Information über ein Magnetfeld, das das bewegliche Objekt erfährt und einem Schritt des Auswertens der Information über das Magnetfeld, um eine Toraussage zu liefern mittels einer Detektion, dass das bewegliche Objekt das Innen-Magnetfeld (240) durchlaufen hat.

Description

Konzept zur Torentscheidung mittels Magnetfeldern
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Konzept zur Torentscheidung mittels Magnetfeldern, wie es beispielsweise beim Fußball zur Torentscheidung eingesetzt werden kann.
Seit geraumer Zeit besteht bei unterschiedlichen Interessengruppen das Anliegen, bewegte Objekte bzw. Personen in ihrem Bewegungsablauf studieren bzw. diesen nachvollziehen zu können, was die exakte Angabe der Position des Objekts örtlich und zeitlich voraussetzt. Von besonderem Interesse sind hierbei unter anderem Spielbälle insbesondere in kommerzialisierten Sportarten, wie z.B. die im dreidimensionalen Raum hoch beschleunigten Fußbälle ebenso wie Tennisoder Golfbälle. Die Fragestellung, wer das bespielte Objekt zuletzt berührt hat, wie es getroffen wurde und ob es eine Torlinie überschritten hat, kann dabei abhängig von der Spielart für den Ausgang des Spiels entscheidend sein.
Spielgeräte, die im Hochleistungssport eingesetzt werden wie z.B. Tennisbälle, Golfbälle, Fußbälle und dergleichen, lassen sich inzwischen auf extrem hohe Geschwindigkeiten beschleunigen, so dass die Erfassung des Objekts während der Bewegung eine sehr differenzierte Technologie erfordert. Die bislang eingesetzten technischen Mittel - vorwiegend Kameras - genügen den oben dargestellten Erfordernis- sen nicht oder nur ungenügend; auch die bislang bekannten Verfahren zur Positionsbestimmung mittels unterschiedlicher Sender- und Empfängerkombinationen lassen noch einen großen Spielraum bezüglich der räumlichen Auflösung der Positionsangaben, bezüglich der Handhabbarkeit der benötigten Sen- der/Empfängerkomponenten und vor allem bezüglich der Auswertung der mittels Sender/Empfängersystem erhaltenen Daten, so dass eine schnellstmögliche Bewertung der aus diesen Daten erhaltenen Ergebnisse noch nicht möglich ist oder zumindest sehr aufwendig ist.
Nicht nur im kommerziellen Sport, in dem bewegliche Spiel- gerate eingesetzt werden können, sondern auch im privaten Bereich sind die Benutzer immer mehr an elektronische Geräte gewohnt, die diverse Informationen anzeigen, um einem Benutzer ein Feedback dahin gehend zu geben, wie er auf einen Gegenstand eingewirkt hat, oder um ihm Informati- onen darüber zu geben, wo sich beispielsweise ein Spielgerät befindet.
Eine Vielzahl von Aufgaben, wie beispielsweise die Torentscheidung bei einem Fußballspiel, setzt eine Kenntnis von Position und/oder Orientierung von einem beweglichen Objekt bzw. einem Ball voraus. Beim Fußballspiel ist eines der umstrittensten Themen, ob in kritischen Situationen der Ball die Torlinie überschritten hat oder nicht. Hierzu ist es notwendig, dass die Position des Balls an der Torlinie mit einer Genauigkeit von ca. +/- 1,5 cm gemessen werden kann. Außerdem dürfen Einflüsse von Personen, die sich nahe des Balls bewegen bzw. den Ball abdecken, keine Rolle spielen.
Es existieren zahlreiche Verfahren, mit denen eine Torentscheidung eines Schiedsrichters nachvollzogen werden kann. Diese Verfahren basieren beispielsweise auf optischen zweidimensionalen oder dreidimensionalen Sensoren mit einem Auswertesystem, auf einer Ausnutzung des bekannten Radar- prinzips oder auf einem Prinzip der Funklokalisierung.
Eine Auswertung von Videoaufzeichnungen beispielsweise mit Torkameras ist im Allgemeinen sehr aufwendig, und oft ergeben sich durch eine Zweidimensionalität der Bildebenen- Systeme verfälschte Werte.
Bei dem Prinzip der Funklokalisierung wird ein bewegliches Objekt bzw. der Ball durch elektromagnetische Wellenaus- breitung lokalisiert. Dabei wird beispielsweise ein Empfänger bzw. Sender in den Ball integriert bzw. an dem Ball angebracht, der bei Anfrage Daten an eine zentrale Sende- /Empfangsvorrichtung schicken kann. Die Position des Balls kann danach beispielsweise aus Signallaufzeiten bzw. aus Differenzen zwischen wenigstens zwei an unterschiedlichen Antennen empfangenen Signalen berechnet werden. Ein Nachteil der Funklokalisierung besteht beispielsweise in einer Abschattung und/oder in einer Reflexion elektromagnetischer Wellen durch bestimmte Hindernisse, wie beispielsweise Personen. Dadurch erreichen Systeme basierend auf einer Funklokalisierung nicht die für eine Torentscheidung beim Fußball benötigte Genauigkeit.
Wie bereits beschrieben, basieren derzeitige Lokalisations- verfahren beispielsweise auf optischen Sensoren mit einem Auswertesystem (Videoauswertesystem) oder sie basieren auf dem Einsatz von RF-Transpondern in und außerhalb des beweglichen Objekts bzw. des Balls. Solche Lokalisationsverfah- ren zur Torentscheidung ziehen hohe Investitions- und Wartungskosten, Empfindlichkeit gegenüber Umweltbedingungen und einen großen Aufwand zur Anpassung der Auswertealgorithmen nach sich. Für eine Nahbereichslokalisierung, d.h. eine Positionsbestimmung von einem Objekt innerhalb eines kleinen Bereichs, sind Systeme, die eine Funklokalisierung nutzen, nicht geeignet, da bei einer geringen geometrischen Ausdehnung Unterschiede von verschiedenen Signallaufzeiten kaum noch messbar sind. Die Anforderungen an Systeme zur Lokalisierung eines beweglichen Objekts werden also von diesem Verfahren in Bezug auf Wirtschaftlichkeit, Robustheit, Taktzeit und Objektunabhängigkeit für eine exakte Positionsbestimmung zur Torentscheidung, beispielsweise in einem Bereich von wenigen Zentimetern, nicht bzw. nur unzureichend erfüllt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein verbessertes Konzept zur Torentscheidung zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 13 und durch Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30 gelöst.
Die Erkenntnis der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine Torentscheidung getroffen werden kann, indem ein Spielgerät bzw. ein Ball in der Nähe des Tores mittels eines Magnetfeldsensors ein statisches Magnetfeld vermisst, das von einem der geometrischen Form des Tores angepassten U-förmigen bzw. hufeisenförmigen Magneten in der Torfläche oder parallel zur Torfläche erzeugt wird. Dabei ist das in der Torfläche oder parallel zur Torfläche erzeugte Magnetfeld bzw. Innen-Magnetfeld größer als ein außerhalb der Torfläche herrschendes Außen-Magnetfeld (z.B. Erdmagnet- feld) . Über die gemessene Intensität des Innen- Magnetfeldes, das gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sein Betragsmaximum in der Torebene bzw. Torfläche aufweist, kann eine Entscheidung darüber getroffen werden, ob ein bewegliches Objekt bzw. ein Ball die Torlinie überschritten hat oder nicht.
Dazu weist gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Tor hohle Seitenpfosten und eine hohle Querlatte auf,, in denen jeweils ferromagnetische Kerne ange- bracht sind. Dabei sind die ferromagnetischen Kerne in den Seitenpfosten und in der Querlatte vorzugsweise durchgängig angeordnet. Um wenigstens einen der ferromagnetischen Kerne ist dabei eine Spule gewickelt, welche zur Erzeugung des statischen Innen-Magnetfeldes bestromt werden kann. Wird die Spule bestromt, so bildet sich in der Torfläche ein zumindest näherungsweise homogenes Magnetfeld aus. Dabei ähnelt das Magnetfeld dem eines Hufeisenmagneten. Wird ein Ball, der gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einem dreidimensionalen Magnetfeldsensor ausgestattet ist, durch die durch die Seitenpfosten und die Querlatte begrenzte Torfläche gebracht, so wird der Magnetfeldsensor des Balls beim Überschreiten der Torlinie ein Maximum der Magnetfeldintensität messen. Dabei befindet sich der Ball zum Zeitpunkt des Messens des Maximums des Magnetfeldes beispielsweise genau in der durch die Torlinie und das Tor aufgespannten Ebene.
Wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung das Magnetfeld derart erzeugt, dass sich sein Betragsmaximum genau in der durch das Tor und die Torlinie aufgespannten Ebene befindet, so benötigt man für eine eindeutige Torentscheidung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine weitere Zusatzbedingung. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist diese Zusatzbedingung eine Bewegungsrichtung des Balls. Durch Ausnutzung des Doppler-Effekts wird festgestellt, ob sich ein Ball vom Spielfeld weg ins Tor bewegt oder vom Tor weg in Richtung Spielfeld. Dazu weist der Ball gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Funksender auf, so dass Frequenzverschiebungen eines Trägersignals aufgrund des Doppler-Effekts gemessen werden können.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird das Magnetfeld bzw. das Innen-Magnetfeld parallel zur Torfläche hinter der Torlinie erzeugt. Dies kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht werden, dass beispielsweise lediglich die Rückseite des Tors, d.h. die Rückseite der Seitenpfosten und der Querlatte, mit einem ferromagneti- schen Material beschichtet werden. Dadurch entsteht bezüglich der Torlinie eine Unsymmetrie in der Feldverteilung. D.h. das Betragsmaximum des Magnetfeldes bildet sich nicht auf, sondern hinter der Torlinie. Diese Unsymmetrie kann erfindungsgemäß ausgenutzt werden, um eine eindeutige Torentscheidung zu treffen.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass vorab keine Kalibrierung des Systems zur Torentscheidung vorgenommen werden muss. Eine Torentscheidung kann aufgrund einer Betrachtung eines zeitlichen Verlaufs der gemessenen magnetischen Feldstärke in Tornähe getroffen werden. Wird beispielsweise ein Maximum der gemessenen magnetischen Feldstärke detektiert, so liegt damit eine hinreichende Bedingung für ein Ereignis „Tor" vor.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das erfindungsgemäße System sehr einfach zu realisieren ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können dazu beispielsweise hohle Torpfosten und eine hohle Querlatte mit ferromagnetischen Kernen versehen werden, um mittels einer um die ferromagnetischen Kerne gewickelten Spule in der Torfläche ein homogenes statisches Magnetfeld zu erzeugen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung könnte in die Torpfosten und die Querlatte bzw. in einen Bereich unterhalb der Torlinie auch ein hufeisenförmiger Permanentmagnet eingebracht werden, um einen „Magnetfeldvorhang" innerhalb der Torfläche zu erzielen.
Damit besteht mit dem erfindungsgemäßen Konzept die Mög- lichkeit zur Torentscheidung basierend auf einer Betrachtung des zeitlichen Verlaufs eines Magnetfeldes in Tornähe.
Somit weisen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung den Vorteil auf, dass eine Torentscheidung beispiels- weise ohne Eingriff in den Spielbetrieb eines Ballsspiels erfolgen kann.
Des weiteren ist das erfindungsgemäße Konzept zur Torentscheidung mittels Magnetfeldern beispielsweise gegenüber Personen tolerant, d.h. Einflüsse von Personen, die sich nahe des beweglichen Objekts bzw. des Balls bewegen bzw. das bewegliche Objekt abdecken, spielen keine Rolle.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Erzeugen eines magnetischen Feldes in einem Tor, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Frontansicht eines Fußballtors mit einem ferromagnetischen Material in den Torpfosten und der Querlatte, wobei das ferromagne- tische Material von einer Spule umwickelt ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 3 einen schematischen Verlauf der von der Vorrichtung gemäß Fig. 2 erzeugten magnetischen FeId- stärke in einem Bereich um die Torlinie;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Erzeugen eines magnetischen Feldes parallel zur Torfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine schematische Darstellung des von der Vorrichtung gemäß Fig. 4 erzeugten Magnetfeldes in einem Bereich um die Torlinie;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer kritischen Torentscheidung, wobei ein Ball einmal knapp hinter der Torlinie und einmal knapp vor der Torlinie auftrifft;
Fig. Ia eine schematische Darstellung des zeitlichen Verlaufs eines Magnetfeldes bei einer in Fig. 6 gezeigten Torsituation;
Fig. 7b eine schematische Darstellung des zeitlichen Verlaufs eines Magnetfeldes bei der in Fig. 6 gezeigten Torsituation gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Vorgehensweise zur Geschwindigkeitsmessung eines Balls mittels des Doppler-Effekts gemäß einem Ausführungs- beispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9 eine Vorrichtung zum Feststellen, ob ein bewegliches Objekt durch ein Tor mit einer durch das Tor definierten Torfläche gebracht worden ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Bezüglich der nachfolgenden Beschreibung sollte beachtet werden, dass bei den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen gleich oder gleich wirkende Funktionselemente gleiche Bezugszeichen aufweisen und somit die Beschreibungen dieser Funktionselemente in den verschiedenen in den nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen untereinander aus- tauschbar sind.
Im Nachfolgenden wird der Begriff „Signal" für Ströme oder Spannungen gleichermaßen verwendet, es sei denn, es ist explizit etwas anderes angegeben.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 zum Erzeugen eines magnetischen Feldes in einem Tor, beispielsweise einem Fußballtor, mit einer durch das Tor definierten begrenzten Torfläche, durch die ein beweg- licher Gegenstand zu bringen ist, um ein Tor zu erzielen. Die Vorrichtung 100 weist einen ersten Bereich 110 mit einem ferromagnetischen Material, einen zweiten Bereich 120 mit einem ferromagnetischen Material und einen dritten Bereich 130 mit einem ferromagnetischen Material auf.
Ein in Fig. 1 nicht gezeigtes Tor weist im Allgemeinen vier Begrenzungen auf. Eine Begrenzung ist durch einen ersten Seitenpfosten gegeben, eine weitere Begrenzung durch einen zweiten Seitenpfosten, eine zusätzliche Begrenzung durch eine Querlatte und eine weitere Begrenzung eines Tors ist durch eine Torlinie gegeben. Im Allgemeinen ist der erste Bereich 110 der Vorrichtung 100 einer ersten Begrenzung des Tors zugeordnet, der zweite Bereich 120 der Vorrichtung 100 ist einer zweiten Begrenzung des Tors zugeordnet und der dritte Bereich 130 der Vorrichtung 100 ist einer dritten Begrenzung des Tors zugeordnet. Das ferromagnetische Material kann also beispielsweise innerhalb der Torbegrenzun- gen, an den Torbegrenzungen oder in einer gewissen Entfernung zu den Torbegrenzungen angebracht sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung befinden sich die drei Bereiche 110 - 130 innerhalb bzw. unmittelbar an drei Begrenzungen des Tors, um ein zumindest näherungsweise homogenes Magnetfeld in einer durch die Torfläche und die Torlinie aufgespannten Ebene zu erzeugen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung könnte die Vorrichtung 100 dazu einen U-förmigen bzw. hufeisenförmigen Permanentmagneten umfassen.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung 100 eine Spule auf, die dem ersten 110, zweiten 120 oder dritten Bereich 130 zugeordnet ist, wobei die Spule und der erste 110, zweite 120 und dritte Bereich 130 so angeordnet sind, dass sich geschlossene magnetische Feldlinien ergeben, die einen Teil haben, der sich in der Torfläche oder parallel zur Torflä- che befindet, und deren restliche Teile durch den ersten 110, zweiten 120 und dritten Bereich 130 geführt werden. Die Bereiche sind also U-förmig bzw. hufeisenförmig angeordnet. Um eine Reichweite bzw. Stärke des mit der Spule erzeugten Magnetfeldes variieren zu können, weist die Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ferner eine Einrichtung zum Erzeugen von Spulenaktivierungssignalen auf, die ausgebildet ist, um die Spulenaktivierungssignale mit einer unterschiedlichen Intensität, d.h. also beispielsweise Spulenströme unterschiedlicher Stärke zu erzeugen.
Dazu zeigt Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 zeigt eine Frontansicht eines Fußballtors 200 mit einem ersten Seitenpfosten 200a, einem zweiten Seitenpfosten 200b und einer Querlatte 200c. Das Fußballtor 200 befindet sich auf einer Torlinie 210. Weiterhin weist das Fußballtor 200 einen Kern 220 mit einem ersten, zweiten und dritten Bereich aus ferromagnetischem Material auf. Der ferromagnetische Kern 220 ist ferner mit einer Spule 230 umwickelt, um in der von der Torlinie 210 und dem Fußballtor 200 aufgespannten Ebene ein zumindest näherungsweise homogenes Innen-Magnetfeld zu erzeugen, dessen Feldlinien exemplarisch mit dem Bezugszeichen 240 versehen sind.
Das Tor 200 weist vier Begrenzungen auf. Eine erste Begrenzung bildet der erste Seitenpfosten 200a, eine zweite Begrenzung bildet der zweite Seitenpfosten 200b und eine dritte Begrenzung bildet die Querlatte 200c. Schließlich ist eine vierte Begrenzung durch die Torlinie 210 gegeben. Das ferromagnetische Material in der ersten Begrenzung bzw. dem ersten Seitenpfosten 200a bildet den ersten Bereich 110 der Vorrichtung 100 zum Erzeugen des magnetischen Feldes. Das ferromagnetische Material in der zweiten Begrenzung bzw. dem zweiten Pfosten 200b des Tors 200 bildet den zweiten Bereich 120 der Vorrichtung 100 zum Erzeugen des magnetischen Feldes. Schließlich bildet das ferromagnetische Material in der Querlatte bzw. der dritten Begrenzung des Tors 200 den dritten Bereich 130 der Vorrichtung zum Erzeugen des magnetischen Feldes.
In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Spule 230 dem dritten Bereich 130 der Vorrichtung 100 bzw. der Querlatte 200c zugeordnet. Wird an die Spule eine Spannung angelegt bzw. wird die Spule 230 bestromt, so entsteht ein Verlauf magnetischer Feldlinien wie bei einem Hufeisenmagneten, wie es in Fig. 2 durch Bezugszeichen 240 angedeutet ist. Zwischen den beiden Seitenpfosten 200a und 200b entsteht ein zumindest näherungsweise homogener Feldlinienverlauf. Die Feldlinien zwischen den beiden Seitenpfosten 200a, 200b schließen sich über den ferromagnetischen Kern 220 des Tors 200. Außerhalb des Tors 200 wird daher so gut wie kein zusätzliches Magnetfeld erzeugt. In der Regel wird daher außerhalb des Fußballtors 200 lediglich das schwache Erdmagnetfeld vorherrschen. Innerhalb der Torfläche wird ein Innen- Magnetfeld erzeugt, das sich dem Erdmagnetfeld außerhalb der Torfläche überlagert. Bei einer ausreichenden Bestro- mung der Spule 230 entsteht somit innerhalb der Torfläche eine Art Magnetfeldvorhang, der von einem beweglichen Objekt bzw. einem Ball durchdrungen wird, falls ein Tor fällt.
Weist ein Ball beispielsweise einen dreidimensionalen Magnetfeldsensor in seinem Inneren auf, so wird dieser Magnetfeldsensor beim Durchdringen des Magnetfeldvorhangs in der Torfläche einen maximalen Betrag der magnetischen Feldstärke messen. Dieser Zusammenhang soll im Nachfolgenden anhand von Fig. 3 verdeutlicht werden.
Fig. 3 zeigt einen Verlauf 300 einer magnetischen Feldstär- ke |B| in einem Bereich um die Torfläche. Dabei kennzeichnet die I B| -Achse bei x=0 die Torfläche. Die x-Achse weist in Richtung Spielfeld.
Nähert sich ein Ball dem Tor 200 von Seiten des Spielfel- des, also in negativer x-Richtung, so wird ein in dem Ball angebrachter dreidimensionaler Magnetfeldsensor einen Feldstärkeverlauf messen, der exemplarisch in Fig. 3 gezeigt ist. Bis zum Erreichen der Torlinie bzw. der Torfläche bei x=0 wird die magnetische Feldstärke kontinuierlich anwachsen, um in der Torfläche bei x=0 ihr Maximum zu erreichen. Nach Durchqueren der Torfläche bzw. der Torlinie wird das Magnetfeld wieder kontinuierlich fallen. Der in Fig. 3 gezeigte symmetrische Feldstärkeverlauf ergibt sich dann, wenn das zumindest näherungsweise homogene magnetische Feld in der Torfläche 310 erzeugt wird, wie beispielsweise bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungs- beispiel der vorliegenden Erfindung.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung könnte sich das ferromagnetische Material auch in der Querlatte 200c, einem der beiden Seitenpfosten 200a oder 200b und in einem Bereich unterhalb der Torlinie 210 parallel zur Querlatte 200c befinden. Die dabei entstehenden Feldlinien innerhalb der Torfläche wären nicht parallel zur Querlatte 200c, sondern parallel zu den beiden Seitenpfosten 200a, 200b. Im Vergleich zu der geringeren Höhe eines Fußballtors im Vergleich zu dessen Breite sind damit bei diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bei gleicher Bestromung der Spule 230 größere Feldstärken innerhalb der Torfläche erzielbar als bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Durch den um die Torlinie bzw. die Torfläche symmetrischen Feldstärkeverlauf, so wie er in Fig. 3 gezeigt ist, können sich in kritischen Torsituationen (z.B. „Wembley-Tor") Mehrdeutigkeiten ergeben, die nur dann aufgelöst werden können, wenn zusätzlich zum zeitlichen Verlauf der magnetischen Feldstärke eine weitere Zusatzbedingung geprüft wird. Auf diesen Sachverhalt wird im Nachfolgenden noch anhand der Fig. 6 - 7b eingegangen.
Eine Betrachtung einer Zusatzbedingung zusätzlich zum zeitlichen Verlauf des Magnetfeldes kann umgangen werden, wenn bezüglich der Torlinie bzw. der Torfläche ein unsymmetrischer Verlauf der magnetischen Feldstärke erzeugt wird. Dies kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorlie- genden Erfindung dadurch erreicht werden, indem ein Magnetfeld parallel zur Torfläche hinter der Torlinie mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 zum Erzeugen eines magnetischen Feldes erzeugt wird. Dazu zeigt Fig. 4 eine Schema- tische perspektivische Darstellung einer Vorrichtung 100 zum Erzeugen eines magnetischen Feldes parallel zur Torfläche hinter der Torlinie.
Fig. 4 zeigt ein Tor 200 mit einem ersten Seitenpfosten 200a, einem zweiten Seitenpfosten 200b und einer Querlatte 200c. Das Tor 200 befindet sich auf einer Torlinie 210. Hinter der Torlinie 210 ist in einem Abstand d eine Vorrichtung 100 zum Erzeugen eines magnetischen Feldes vorge- sehen. Die Vorrichtung 100 weist einen ersten Bereich 110 mit einem ferromagnetischen Material, einen zweiten Bereich 120 mit einem ferromagnetischen Material und einen dritten Bereich 130 mit einem ferromagnetischen Material auf. Des Weiteren weist die Vorrichtung eine Spule 230 auf, die dem dritten Bereich 130 zugeordnet ist bzw. um den dritten Bereich 130 gewickelt ist. Der erste Bereich 110 der Vorrichtung 100 ist dem ersten Seitenpfosten 200a zugeordnet, der zweite Bereich 120 der Vorrichtung 100 ist dem zweiten Seitenpfosten 200b des Tores 200 zugeordnet und der dritte Bereich 130 der Vorrichtung 100 ist der Querlatte 200c des Tores 200 zugeordnet. Dabei sind die Abmessungen der Vorrichtung 100 mindestens so groß wie die Abmessungen des Fußballtors 200, um ein Eintreten des Ereignis „Tor" möglichst nicht zu behindern.
Wird die Spule 230 bestromt, ergeben sich gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung geschlossene magnetische Feldlinien, die einen Teil haben, der sich parallel zur Torfläche in einem Abstand d hinter der Torli- nie 210 befindet und deren restliche Teile durch den ersten 110, zweiten 120 und dritten Bereich 130 der Vorrichtung 100 geführt werden.
Im Vergleich zu der in Fig. 2 gezeigten Anordnung ergibt sich durch das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemäß Fig. 4 ein Verlauf der magnetischen Feldstärke, der bezüglich der Torfläche bzw. der Torlinie 210 unsymmetrisch ist. Dieser Sachverhalt ist in Fig. 5 gezeigt. Fig. 5 zeigt einen Verlauf der magnetischen Feldstärke des durch die Anordnung gemäß Fig. 4 erzeugten Magnetfeldes. Der durch die Vorrichtung 100 samt Spule 230 gebildete Hufeisenmagnet befindet sich im Abstand d hinter der Torlinie 210 bzw. der Querlatte 200c. Bewegt sich ein Ball auf das Tor 200 zu, so erfährt er einen Anstieg der magnetischen Feldstärke bis hin zu einem Maximum, das sich in dem Abstand d hinter der Torlinie 210 befindet. Nach Erreichen des Maximums der magnetischen Feldstärke hat der Ball den Magnetfeldvorhang passiert, woraufhin die magnetische Feldstärke wieder sinkt.
Befindet sich ein Magnetfeldsensor, vorzugsweise ein drei- dimensionaler Magnetfeldsensor, im Mittelpunkt eines Balls und beträgt der Abstand d beispielsweise den halben Durchmesser des Balls, so detektiert der Magnetfeldsensor im Ball das Maximum der magnetischen Feldstärke genau dann, wenn sich der Ball vollständig hinter der Torlinie 210 befindet. Solange also kein Maximum detektiert wurde, kann davon ausgegangen werden, dass auch kein Tor gefallen ist.
Eine Torentscheidung mittels des erfindungsgemäßen Konzepts wird im Allgemeinen dann notwendig sein, wenn es für einen Schiedsrichter nicht erkennbar ist, ob sich ein Ball hinter der Torlinie befindet oder nicht. Solche Szenarien sind beispielsweise dann denkbar, wenn ein Torwart den Ball fängt, es aber nicht sicher ist, ob der Torwart den Ball vor der Torlinie gefangen hat. Ein weiteres Szenario ergibt sich beispielsweise dann, wenn ein Ball von der Unterkante der Querlatte abprallt und dann innerhalb von Sekundenbruchteilen entweder kurz hinter oder kurz vor der Torlinie landet. In solchen Fällen ist es für einen Schiedsrichter selbst mit Videoaufzeichnungen oftmals nicht möglich zu entscheiden, ob ein Tor gefallen ist oder nicht.
Das letztere Szenario ist schematisch in Fig. 6 gezeigt. Fig. 6 zeigt eine Querlatte 200c, unter der sich die Torli- nie 210 befindet. Die in Fig. 6 gezeigte x-Achse zeigt in Richtung vom Tor weg, d.h. in Richtung Spielfeld. In einem ersten Szenario prallt ein Ball 600 von der Querlatte 200c in einem Winkel +α relativ zur Torfläche ab und landet in Richtung des Spielfelds, also vor der Torlinie 210 auf dem Boden. In einem zweiten Szenario prallt der Ball 600 genau entgegengesetzt im Winkel -α relativ zur Torfläche von der Querlatte 200c ab und landet hinter der Torlinie 210 im Tor.
Ist der Betrag des Winkels α hinreichend klein, so ist es in einem Spielbetrieb mit bloßem Auge kaum möglich zu entscheiden, ob der Ball 600 vor oder hinter der Torlinie 210 aufprallt.
Mit dem erfindungsgemäßen Konzept ist es nun jedoch möglich zu entscheiden, ob der Ball 600 die Torlinie 210 überschritten hat oder nicht. Im Folgenden sei das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemäß Fig. 4 zugrunde- gelegt. Das erzeugte magnetische Feld bzw. der erzeugte magnetische Vorhang befindet sich dabei parallel zur Torfläche in einem Abstand d hinter der Torlinie 210.
Fig. 7a zeigt die sich für die in Fig. 6 dargestellten Szenarien ergebenden Verläufe der magnetischen Feldstärke aufgetragen über der Zeit t. Die mit Bezugszeichen 700 gekennzeichnete gestrichelte Kurve beschreibt das erste Szenario, in dem der Ball mit hoher Geschwindigkeit v aus Richtung vom Spielfeld an die Querlatte 200c geschossen wird und von dieser in einem Winkel +α relativ zur Torfläche abprallt und vor der Torlinie 210 landet. In diesem ersten Szenario fällt also kein Tor. Die mit Bezugszeichen 710 gekennzeichnete Kurve beschreibt den zeitlichen Verlauf der magnetischen Feldstärke für das zweite Szenario, in dem der Ball mit hoher Geschwindigkeit v aus Richtung vom Spielfeld gegen die Torlatte 200c geschossen wird, von dieser in einem Winkel -α relativ zur Torfläche nach unten knapp hinter die Torlinie 210 abprallt. In diesem zweiten Szenario fällt also ein Tor.
Bis zu einem Zeitpunkt t0 liegen die beiden zeitlichen Verläufe der gemessenen magnetischen Feldstärken 700 und 710 deckungsgleich übereinander. Bis zu dem Zeitpunkt t0 nähert sich der Ball aus Richtung vom Spielfeld der Querlatte 200c und damit der durch die Querlatte 200c und die Torlinie 210 aufgespannten Torfläche. Wie im Vorhergehenden bereits beschrieben wurde, durchläuft der Ball dabei einen Bereich ansteigender magnetischer Feldstärke. Zum Zeitpunkt to prallt der Ball 600 in beiden Szenarien an die Querlatte 200c.
In dem ersten Szenario, d.h. dem Szenario, in dem kein Tor fällt, prallt der Ball 600 zum Zeitpunkt to so von der Querlatte 200c ab, dass sich das Vorzeichen der x- Komponente vx der Geschwindigkeit v umkehrt. Dadurch durchläuft der Ball das Magnetfeld in entgegengesetzter Rich- tung. Dadurch, dass der Betrag | vx | der Geschwindigkeitskomponente vx kleiner ist als vor dem Aufprall an die Querlatte 200c, durchläuft der Ball das Magnetfeld natürlich langsamer. Dieser Sachverhalt ist in Fig. 7a angedeutet.
In dem zweiten Szenario prallt der Ball 600 zum Zeitpunkt to derart von der Querlatte 200c ab, dass eine Torsituation entsteht. Durch den Aufprall auf die Querlatte 200c ändert sich zwar der Betrag I vx | der Geschwindigkeitskomponente vx, das Vorzeichen der Geschwindigkeitskomponente vx wechselt jedoch im Vergleich zu vor dem Aufprall nicht das Vorzeichen. Aufgrund des Maximums des Magnetfeldes im Abstand d hinter der Torlinie 210 erfährt der Ball in dem zweiten Szenario nach dem Aufprall weiterhin ein steigendes Magnetfeld, wie es in Fig. 7a durch die Kurve 710 angedeutet ist. Auch hier wird sich durch den Aufprall der Betrag |vx| der Geschwindigkeitskomponente vx verringern, so dass zum Zeitpunkt to eine Unstetigkeitsstelle in der Steigung d|B|/dt der Magnetfeldkurve 710 zu erkennen ist. Erst nachdem der Ball das Maximum der Kurve 710 erreicht hat, hat der Ball die Torlinie 210 mit seinem vollen Durchmesser überschritten und ein Ereignis „Tor" kann angezeigt werden.
Mit einer unsymmetrischen Anordnung des Magnetfeldvorhangs bzgl. der Torlinie bzw. der Torfläche kann also eine eindeutige Torentscheidung getroffen werden. Es kann jedoch vorkommen, dass eine solche unsymmetrische Anordnung des Magnetfeldvorhangs nicht möglich ist, weil beispielsweise zusätzliche Vorrichtungen hinter einem Tor von einem Reglement nicht erlaubt werden. In einem solchen Fall können die ferromagnetischen Bereiche beispielsweise innerhalb der Torbegrenzungen bzw. der Torpfosten, der Querlatte oder einem Bereich unterhalb der Torlinie angebracht werden, was jedoch einen zumindest näherungsweise symmetrischen Feldstärkeverlauf bzgl. der Torlinie zur Folge hat.
Wird das Magnetfeld beispielsweise mit einer in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt, liegt das Maximum des magnetischen Feldes also in der Torfläche, so ergeben sich für die anhand von Fig. 6 erläuterten Szenarien die in Fig. 7b dargestellten zeitlichen Verläufe der magnetischen Feldstärke.
Die gestrichelte Kurve 720 beschreibt das erste Szenario, in dem es zu keinem Tor kommt, die durchgezogene Kurve 730 bezieht sich auf das zweite Szenario, in dem der Ball 600 hinter der Torlinie 210 landet und somit ein Torereignis eintritt. In beiden Szenarien erfährt der Ball 600 bis zum Aufprall auf die Querlatte 200c zum Zeitpunkt to einen Anstieg der magnetischen Feldstärke bis hin zu einem Maximum, welches in der Torfläche, d.h. in der durch die Torlinie 210 und die Querlatte 200c aufgespannte Fläche, exis- tiert. Da sich der Ball 600 in beiden Szenarien mit der betragsmäßig gleichen, jedoch vorzeichenmäßig unterschiedlichen Geschwindigkeitskomponente Vx nach dem Aufprall zum Zeitpunkt to weiterbewegt und das Innen-Magnetfeld symmet- risch um die Torfläche ausgebildet ist, ist der von einem Magnetfeldsensor in dem Ball gemessene zeitliche Verlauf der magnetischen Feldstärke für beide Szenarien praktisch identisch. Ohne ein Hinzuziehen einer Zusatzbedingung, wobei sich die Zusatzbedingung von dem Innen-Magnetfeld unterscheidet, ist eine Torentscheidung hier also nicht ohne Weiteres möglich.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung liefert die Zusatzbedingung einen Hinweis darauf, von welcher Seite sich das bewegliche Objekt bzw. der Ball 600 dem Tor 200 nähert bzw. sich vom Tor entfernt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung befindet sich in dem Ball 600 ein dreidimensionaler Magnetfeldsensor und ein Funksender, der zur Übertragung der gemessenen Feldstärken an eine zentrale Auswertevorrichtung dient. Um eine Aussage treffen zu können, ob sich der Ball 600 von dem Tor 200 weg bzw. auf das Tor zu bewegt, wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Doppler-Effekt ausgenutzt. Als Doppler-Effekt bezeichnet man die Veränderung der Frequenz von Wellen jeder Art, während sich eine Signalquelle auf einen Beobachter zu oder von diesem weg bewegt. Bei der Annäherung erhöht sich die Frequenz, im umgekehrten Fall verringert sie sich. Sendet der Ball 600 also ein Trägersignal mit einer Frequenz fc und bewegt sich der Ball 600 auf das Tor 200 zu, so erfährt beispielsweise ein hinter dem Tor befindlicher Empfänger eine Frequenzverschiebung Δf > 0 gegenüber der Trägerfrequenz fc. Bewegt sich der Ball hingegen vom Tor weg, so erfährt der hinter dem Tor befindliche Empfänger eine Frequenzverschiebung Δf < 0 gegenüber der Trägerfrequenz fc. Dieser Zusammenhang ist in Fig. 8 schematisch dargestellt.
Fig. 8 zeigt ein schematisches Frequenzdiagramm mit vier Spektrallinien 800, 810, 820, 830. Die Spektrallinie 800 bei der Frequenz fc bedeutet beispielsweise die Trägerfrequenz des Funksenders des Balls 600, die Spektrallinie 810 bei der Frequenz fc+ΔfD bedeutet eine um eine mittlere Dopplerfrequenzverschiebung ΔfD verschobene Trägerfrequenz des Funksenders des Balls 600. Die Spektrallinie 820 bei der Frequenz fc+ΔfD,min bedeutet eine um eine minimale Dopp- lerfrequenzverschiebung ΔfD,min verschobene Trägerfrequenz des Funksenders des Balls 600 und die Spektrallinie 830 bei der Frequenz fc +ΔfB,-.ax bedeutet eine um eine maximale Dopplerfrequenzverschiebung ΔfD,max verschobene Trägerfrequenz des Funksenders des Balls 600.
Bewegt sich der Ball 600 auf das Tor 200 zu, so empfängt ein hinter dem Tor 200 befindlicher Empfänger ein in der Frequenz verschobenes Signal. Dabei hängt der Betrag |ΔfDl der Frequenzverschiebung ab von einem Winkel zwischen einem Bewegungsvektor v des Balls und der Verbindungslinie vom Sender zum Empfänger, d.h. also vom Ball 600 zum Empfänger. Der Ball 600 wird bei einem Schuss im Allgemeinen eine zusätzliche Rotation aufweisen. Diese Rotation verursacht eine periodische Oszillation der vom Empfänger empfangenen Frequenz um eine mittlere Dopplerverschiebung ΔfD, wie es in Fig. 8 gezeigt ist. Durch die Rotation enthält man ein aufgeweitetes Dopplerspektrum mit einer Bandbreite von (ΔfD,max ~ ΔfD,min) um eine Mittenfrequenz (fc + ΔfD) . Dabei hängen Symmetrieeigenschaften des Dopplerspektrums von der Rotation des Balls ab. Weist die mittlere Dopplerfrequenz ΔfD einen positiven Wert auf, so bewegt sich der Ball 600 auf den Empfänger bzw. das Tor 200 zu. Bei einem negativen Wert bewegt sich der Ball 600 von dem Empfänger bzw. dem Tor 200 weg.
Zieht man die Dopplerfrequenz, insbesondere die mittlere Dopplerfrequenz ΔfD, also als eine Zusatzbedingung zum zeitlichen Verlauf des Magnetfeldstärke heran, so kann mittels der Dopplerfrequenz zusammen mit dem zeitlichen Verlauf der magnetischen Feldstärke ermittelt werden, ob ein Tor gefallen ist oder nicht. Die Zusatzbedingung ist insbesondere dann notwendig, wenn der Verlauf der magnetischen Feldstärke symmetrisch ist, d.h. das Magnetfeld beispielsweise von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugt wird, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Bei der in Fig. 3 gezeigten erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auf die im Vorhergehenden beschriebene Zusatzbedingung aufgrund der Unsymmetrie des Magnetfeldverlaufs um die Torlinie herum verzichtet werden.
Fig. 9 zeigt eine Vorrichtung 900 zum Feststellen, ob ein bewegliches Objekt durch ein Tor mit einer durch das Tor definierten Torfläche gebracht worden ist. Die Vorrichtung 900 weist eine Einrichtung 910 zum Liefern einer Information über ein Magnetfeld auf, das das bewegliche Objekt erfährt. Ferner umfasst die Vorrichtung 900 zum Feststellen eine Einrichtung 920 zum Auswerten der Information über das Magnetfeld, um eine Toraussage zu liefern. Dazu ist die Einrichtung 920 zum Auswerten mit der Einrichtung 910 zum Liefern der Information über das Magnetfeld gekoppelt.
In der Torfläche oder parallel zu der Torfläche ist ein Innen-Magnetfeld messbar, das größer als ein außerhalb der Torfläche verlaufendes Außen-Magnetfeld ist, wie beispielsweise das Erdmagnetfeld.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegen- den Erfindung sind die Einrichtung 910 zum Liefern der
Information und die Einrichtung 920 zum Auswerten der
Information über eine Funkstrecke miteinander gekoppelt.
Dabei befindet sich die Einrichtung 910 zum Liefern der
Information über das Magnetfeld, das das bewegliche Objekt erfährt, innerhalb des beweglichen Objekts bzw. des Balls.
Dabei kann die Einrichtung 910 zum Liefern der Information über das Magnetfeld beispielsweise einen dreidimensionalen
Magnetfeldsensor umfassen, bei dem beispielsweise eine
Digitalisierung der Messwerte auf einem Sensorchip bereits integriert ist.
Die Einrichtung 920 zum Auswerten der Information über das Magnetfeld befindet sich gemäß einem bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer zentralen Auswerteeinheit, die per Funk mit dem beweglichen Objekt bzw. der Einrichtung 910 zum Liefern der Information gekoppelt ist. Die Einrichtung 920 zum Auswerten der Information über das Magnetfeld ist gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgebildet, um mittels des zeitlichen Verlaufs des Magnetfeldes eine Torentscheidung zu liefern.
Wie im Vorhergehenden bereits beschrieben wurde, kann gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eine Torentscheidung aufgrund einer Detektierung eines Maximums des zeitlichen Magnetfeldverlaufs herbeigeführt werden. Die Bedingungen für ein Maximum des zeitlichen Verlaufs der Magnetfeldstärke lauten dl B | /dt = 0 und d2|B|/dt2 < 0, wobei sich der Betrag |B| der magnetischen Feldstärke aus den von dem Magnetfeldsensor gemessenen Komponenten (Bx, By, B2) eines Magnetfeldes in einem Raumpunkt gemäß IBI = (Bx 2 + By 2 + B2 2) 1/2 berechnen lässt. Mit einer von dem Ball 600 gesendeten Sequenz von Magnetfeldmesswerten und einer entsprechenden Logik können die beiden vorgenannten Bedingungen also stets überprüft werden.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann ein Kriterium für Entscheidung über ein Tor auch ein Vorzeichenwechsel der ersten Ableitung d|B|/dt sein. Beim Durchqueren des Maximums des Magnetfeldverlaufs wird im Allgemeinen ein Vorzeichenwechsel von „+" nach „-„ erfolgen, da die Magnetfeldstärke bei Annäherung an die Torlinie 210 erst zunimmt um nach Überqueren dieser wieder abzunehmen.
Zusätzlich können weitere Ereignisse aus dem Verlauf der ersten Ableitung d | B | /dt des zeitlichen Verlaufs der Mag- netfeldstärke erschlossen werden. Besitzt die erste Ableitung zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Unstetigkeitsstel- Ie, so kann, wie im Vorhergehenden beschrieben, davon ausgegangen werden, dass der Ball beispielsweise einen Seitenpfosten bzw. die Querlatte berührt hat. Wird ein Innen-Magnetfeld, wie anhand von Fig. 2 beschrieben wurde, symmetrisch zur Torlinie 210 erzeugt, so wird ferner eine Einrichtung zum Erfassen einer Zusatzbedingung benötigt, wobei sich die Zusatzbedingung von dem Innen-Magnetfeld unterscheidet und wobei der zeitliche Verlauf des Magnetfeldes und die Zusatzbedingung zusammen ausgewertet werden können. Dabei liefert gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Zusatzbedingung einen Hinweis darauf, von welcher Seite sich das bewegliche Objekt bzw. der Ball dem Tor genähert hat bzw. sich von dem Tor entfernt .
Die Einrichtung zum Erfassen der Zusatzbedingung könnte gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung also eine Einrichtung zum Erfassen einer Dopplerfrequenz- verschiebung, insbesondere einer mittleren Dopplerfrequenz- verschiebung ΔfD sein, die beispielsweise hinter einem Tor angebracht ist.
Ferner können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung auch Kraft- oder Bewegungsverhältnisse des beweglichen Objekts erfasst werden, um eine Zusatzbedingung zum zeitlichen Verlauf des Magnetfeldes zu erhalten. Dies kann beispielsweise durch Bewegungs- und/oder Drucksensoren im Ball bewerkstelligt werden, deren Messdaten per Funksender zu einer zentralen Auswerteeinrichtung gesendet werden können.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das von der Vorrichtung 100 zum Erzeugen eines magnetischen Feldes erzeugte magnetische Feld dreidimensional mit einer gewünschten Genauigkeit in einem Ortsbestimmungsbereich um das Tor 200 auszumessen und die Messwerte bzw. die Komponenten (Bx, By, B2) des Feldvektors B für jeden relevanten Raumpunkt beispielsweise in einer sogenannten Lookup-Tabelle den jeweiligen Raumkoordinaten (x, y, z) der Raumpunkte zuzuordnen und zu speichern. Genauso ist es natürlich denkbar, dass die Feldstärken und Feldrichtungen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem interessierenden Bereich innerhalb und um das Tor herum mittels mathematischer Formeln berechnet werden, um anschließend in einer Lookup- Tabelle den entsprechenden Koordinaten (x, y, z) zugeordnet zu werden. Wird anschließend eine Feldstärke und die zugehörige Feldrichtung an einem beliebigen Ort des Ortsbestimmungsbereichs um das Tor herum gemessen, so können die Messwerte daraufhin mit den vorab gemessenen oder berechneten und gespeicherten Werten aus der Lookup-Tabelle verglichen werden und somit gegebenenfalls eine Torentscheidung getroffen werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es denkbar, dass die Einrichtung 910 zum Liefern der Information über das Magnetfeld und die Einrichtung 920 zum Auswerten der Information über das Magnetfeld beide in dem beweglichen Objekt bzw. dem Ball 600 angeordnet sind. Dabei können die Informationen über das Magnetfeld im Ball gespeichert werden, und gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bei einer kritischen Torentscheidung abgefragt werden.
Das bewegliche Objekt bzw. der Ball 600 benötigt ferner eine Energieversorgungseinrichtung zur Energieversorgung. Die Energieversorgung kann beispielsweise durch eine Batterie im Ball 600 gewährleistet werden. Um eine lange Lebensdauer der Energieversorgung des Balls zu gewährleisten, ist es ferner beispielsweise möglich, diesen aktivieren und deaktivieren zu können. Dies sollte vorzugsweise im Hinblick darauf geschehen, möglichst wenige Eingriffe in den Spielbetrieb notwendig zu machen. Der Ball 600 kann in der Nähe des Tors 200 über ein schwaches Signal aktiviert werden, welches beispielsweise von einem dafür ausgebildeten Sender einer zentralen Steuer-/Auswerteeinrichtung gesendet wird. Dazu weist der Ball beispielsweise einen Empfänger auf, der das Aktivierungssignal empfängt und daraufhin über einen Prozessor das Messsystem im Ball in der Nähe des Tors 200 aktiviert. Der Prozessor schaltet beispielsweise den Empfänger im Ball alle 100 Millisekunden kurz ein. Sobald das Aktivierungssignal vom Ball erkannt wird, geht der Ball in Dauerbetrieb.
Weiterhin kann als Aktivierungssignal auch das von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugte Magnetfeld benutzt werden. Kommt der Ball 600 in die Nähe des Tors 200, so wird dies durch den dreidimensionalen Magnetfeldsensor im Ball erkannt. Sobald dies der Fall ist, schaltet sich das Messsystem im Ball ein. Auch hier können beispielsweise die Sensoren nur alle 100 Millisekunden kurzzeitig in Betrieb genommen werden.
Bei den beiden im Vorhergehenden beschriebenen Vorgehensweisen wird eine Detektion immer nur kurz eingeschaltet, um Energie zu sparen. Wenn der Ball 600 über sehr lange Zeit, beispielsweise einen Tag, kein Signal mehr erkennt, wird ein Timer zur Detektion beispielsweise auf zehn Sekunden hochgestellt. Dadurch kann der Energieverbrauch nochmals drastisch gesenkt werden. Da beispielsweise der Zustand einer Batterie im Ball abgefragt werden kann, ist sichergestellt, dass ein Timer im Ball bei Spielbeginn wieder beispielsweise auf 100 Millisekunden gestellt ist.
Wenn sich leitfähige Objekte (auch Personen) in einem Magnetfeld bewegen, dann kann in diesen Objekten ein Magnetfeld induziert werden. Dieses Magnetfeld könnte die Feldgeometrie des durch die Vorrichtung 100 zum Erzeugen eines magnetischen Feldes erzeugten Magnetfeldes beeinflussen. Bei einem Fußballspiel bewegen sich die Spieler allerdings nicht so schnell, als dass eine merkliche Induktion hervorgerufen werden könnte. Der Ball 600 allerdings Ge- schwindigkeiten von bis zu 140 km/h erreichen. Deshalb ist bei einer Implementierung vorzugsweise darauf zu achten, dass die Elektronik in dem Ball 600 möglichst klein ist und keine großen leitfähigen Flächen aufweist. Ein Einfluss auf das durch die Vorrichtung 100 erzeugte magnetische Feld durch sich in der Nähe der Vorrichtung 100 befindliche Stromkabel ist relativ gering. Ein Stromkabel weist zumeist einen Hin- und einen Rückleiter auf, so dass sich die Magnetfelder des Hin- und Rückleiters gegenseitig aufheben. Selbst bei Einzelleitern wäre der Einfluss relativ gering, da bei einer Netzfrequenz von 50 Hz die Feldeinwirkung einer leichten Änderung des Erdmagnetfeldes gleichkommen würde.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Konzepts zur Torentscheidung besteht darin, dass eine Torentscheidung sehr robust gegenüber gewollter oder ungewollter Beeinflussung erfolgen kann. Ein erfindungsgemäßes System zur Torentscheidung könnte beispielsweise gestört werden, indem eine Funkverbindung zwischen Ball 600 und einem Zentralrechner gestört wird. Da gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Empfangsantenne in einer Zentralrechenein- richtung dicht hinter dem Tor integriert ist, ist eine Störung des Systems sehr aufwändig. Die Antenne kann zudem beispielsweise als Richtantenne zum Spielfeld hin ausgerichtet sein. Zudem ist eine Datenübertragung zwischen dem Ball 600 und der Zentralrecheneinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nur dann aktiv, wenn sich der Ball sehr dicht am Tor, d.h. in dem Ortsbestimmungsbereich befindet. Eine Empfangsleistung der Funkverbindung ist durch die relativ kurze Distanz zwischen Ball 600 und Zentralrecheneinrichtung sehr hoch. Dadurch müsste ein potentieller Angreifer eine sehr aufwändige und damit mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht unauffällige Anlage verwenden.
Auch das durch die Vorrichtung 100 erzeugte magnetische Feld könnte gestört werden. Allerdings breiten sich künstliche Magnetfelder nicht sehr weit im Raum aus. Demzufolge müsste ein Angreifer relativ große Spulen montieren, um ein Störfeld erzeugen zu können. Durch in der Auswerteeinrichtung 920 integrierten Plausibilitätsbetrachtungen kann das System eine Störung erkennen und beispielsweise eine Warnung generieren, falls es gelingen würde, per Funk oder per Magnetfeld das System zu stören.
Da bei dem erfindungsgemäßen Konzept zur Torentscheidung keine Funkortung verwendet wird, werden andere Funksysteme, die im gleichen Frequenzbereich arbeiten, nicht gestört. Die direktionale Funkverbindung zwischen dem Ball 600 und einem Zentralrechner kann beispielsweise im 2.4-GHz Bereich angeordnet sein und ist aufgrund der geringen zu übertragenden Datenraten sehr schmalbandig. Daher stellt sie keine Belastung beispielsweise für vorhandene WLAN-Systeme (WLAN = Wireless Local Area Network) dar.
Da das erzeugte und verwendete magnetische Feld in der Größenordnung des Erdmagnetfelds liegt, kann davon ausge- gangen werden, dass es keine biologischen Wirkungen hat.
Bei Systemen, welche auf Funkortung basieren, ist es mit vertretbarem Aufwand zumeinst nicht möglich, Signal- Reflexionen vom Original-Signal unterscheiden zu können, wenn die Reflexion sehr dicht am Sender erfolgt. Diese Probleme treten bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise nicht auf. Des Weiteren besteht kein Problem bezüglich einer Feldabdeckung wie bei Funkortungs- oder optischen Systemen. Magnetfelder können Personen und Torpfosten ungedämpft durchdringen. Mittels Funksignalen kann hingegen der Ball nicht mehr geortet werden, wenn beispielsweise mehrere Personen auf dem Ball liegen.
Ein weiterer Vorteil von Ausführungsbeispielen der vorlie- genden Erfindung besteht darin, dass das bewegliche Objekt bzw. der Ball einen geringen Stromverbrauch aufweisen kann, da er kein kontinuierliches Ortungssignal, wie es bei- spielsweise bei Radarsystemen oder Funkortungssystemen notwendig ist, senden muss.
Wird ein erfindungsgemäßes System beispielsweise zur Torer- kennung beim Fußball benutzt, so sind keine umfangreichen Einbauten in einem Fußballstadion notwenig. Alle erforderlichen Einbauten befinden sich lediglich an den beiden jeweiligen Toren. Zudem ist kein Einmessen bzw. Kalibrieren von Antennen oder Kameras notwenig. Es gibt zudem keine unnötige Systembelastung durch nicht am Spiel beteiligte Bälle, da diese ausgeschaltet werden können bzw. sich nicht in Reichweite der im Torraum erzeugten Magnetfelder befinden.
Wie im Vorhergehenden bereits beschrieben, ist bei dem erfindungsgemäßen Konzept kein Eingriff in den Spielbetrieb notwendig, da eine Ballaktivierung automatisch vollzogen wird.
Nicht zuletzt kann eine Installation eines erfindungsgemäßen Systems zur Torentscheidung mit erheblich geringeren Kosten im Vergleich zu funkbasierten oder optischen Systemen erfolgen.
Weitere Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Konzepts sind natürlich auch bei anderen Sportarten zu sehen, in denen beispielsweise kritische Torentscheidungen bzw. Linienentscheidungen zu fällen sind.
Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass abhängig von den Gegebenheiten das erfindungsgemäße Schema auch in Software implementiert sein kann. Die Implementierung kann auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette oder einer CD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfol- gen, die so mit einem programmierbaren Computersystem und/oder MikroController zusammenwirken können, dass das entsprechende Verfahren ausgeführt wird. Allgemein besteht die Erfindung somit auch in einem Computerprogrammprodukt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Rechner und/oder Mikrocontroller abläuft. In anderen Worten ausgedrückt kann die Erfindung somit als ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens realisiert werden,- wenn das Computerprogramm auf einem Computer und/oder Mikrocontroller abläuft.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (100) zum Erzeugen eines magnetischen Feldes in einem Tor (200) mit einer durch das Tor (200) definierten begrenzten Torfläche, durch die ein bewegliches Objekt (600) zu bringen ist, um ein Tor zu erzielen, wobei die Vorrichtung (100) ausgebildet ist, um in der Torfläche oder parallel zur Torfläche ein Innen-Magnetfeld zu erzeugen, das größer als ein au- ßerhalb der Torfläche vorliegendes Außen-Magnetfeld ist.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der das Tor (200) vier Begrenzungen (200a-d) aufweist und wobei die Vor- richtung (100) folgende Merkmale aufweist:
einen ersten Bereich (110) mit einem ferromagnetischen Material, der einer ersten Begrenzung zugeordnet ist;
einen zweiten Bereich (120) mit einem ferromagnetischen Material, der einer zweiten Begrenzung zugeordnet ist; und
einen dritten Bereich (130) mit einem ferromagneti- sehen Material, der einer dritten Begrenzung zugeordnet ist.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Vorrichtung (100) ferner folgendes Merkmal aufweist:
eine Spule (230), die dem ersten (110), zweiten (120) oder dritten Bereich (130) zugeordnet ist, wobei die Spule (230) und der erste (110), zweite (120) und dritte Bereich (130) so angeordnet sind, dass sich ge- schlossene magnetische Feldlinien ergeben, die einen Teil haben, der sich in der Torfläche oder parallel zur Torfläche befindet, und deren restliche Teile durch den ersten (110), zweiten (120) und dritten Bereich (130) geführt werden.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der erste Bereich (HO) einem ersten Seitenpfosten (200a) entspricht, der zweite Bereich (120) einem zweiten Seitenpfosten (200b) entspricht und der dritte Bereich (130) der Querlatte (200c) entspricht oder der erste Bereich (110) einem Seitenpfosten (200a, b) entspricht, der zweite Bereich (120) der Querlatte (200c) entspricht und der dritte Bereich (130) einer Torlinie (210) entspricht, auf der das Tor (200) steht.
5. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Tor (200) hohle Seitenpfosten (200a, b) und eine hohle Querlatte (200c) aufweist und wobei in wenigstens einem Seitenpfosten (200a, b) und der Querlatte (200c) ferromagnetische Kerne (220) angebracht sind.
6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein ein ferromagnetisches Material aufweisender Stab unterhalb der Torlinie (210) vergraben ist.
7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein ferromagnetisches Material auf wenigstens einem der Seitenpfosten (200a, b) und der Querlatte (200c) aufgebracht ist.
8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein ferromagnetisches Material des ersten (110), zweiten (120) und dritten Bereichs (130) jeweils durchgängig angebracht ist und der erste (110), zweite (120) und dritte Bereich (130) zusammen eine U-Form bilden.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Begrenzung einem ersten Seitenpfosten (200a) entspricht, die zweite Begrenzung einem zweiten Seiten- pfosten (200b) entspricht, die dritte Begrenzung der
Querlatte (200c) entspricht und die vierte Begrenzung der Torlinie (210) entspricht und sich der erste
(110), zweite (120) und dritte Bereich (130) der Vor- richtung (100) in einer Ebene parallel zur Torebene hinter der Torlinie (210) befinden.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Vorrichtung
(100) ferner eine Einrichtung zum Erzeugen von Spulen- aktivierungssignalen aufweist.
11. Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Einrichtung zum Erzeugen von Spulenaktivierungssignalen ausgebildet ist, um die Spulenaktivierungssignale mit unter- schiedlichen Intensitäten zu erzeugen.
12. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Vorrichtung einen Permanentmagneten umfasst.
13. Vorrichtung (900) zum Feststellen, ob ein bewegliches Objekt (600) durch ein Tor (200) mit einer durch das Tor (200) definierten Torfläche gebracht worden ist, wobei in der Torfläche oder parallel zu der Torfläche ein Innen-Magnetfeld messbar ist, das größer als ein außerhalb der Torfläche verlaufendes Außen-Magnetfeld ist, mit folgenden Merkmalen:
einer Einrichtung (910) zum Liefern einer Information über ein Magnetfeld, das das bewegliche Objekt (600) erfährt; und
einer Einrichtung (920) zum Auswerten der Information über das Magnetfeld, um eine Toraussage zu liefern, wobei die Einrichtung (920) zum Auswerten ausgebildet ist, um zu detektieren, dass das bewegliche Objekt (600) das Innen-Magnetfeld durchlaufen hat.
14. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, bei der die Einrichtung (910) zum Liefern ausgebildet ist, um Informationen über einen zeitlichen Verlauf des Magnetfeldes zu liefern, die ferner eine Einrichtung zum Erfassen einer Zusatzbedingung aufweist, wobei sich die Zusatzbedingung von dem Innen-Magnetfeld unterscheidet; und bei der die Einrichtung zum Auswerten (920) ausgebildet ist, um den zeitlichen Verlauf und die Zusatzbedingung zusammen auszuwerten.
15. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, bei der die Einrichtung
(910) zum Liefern ausgebildet ist, um mittels der Zusatzbedingung einen Hinweis darauf zu liefern, von welcher Seite sich das bewegliche Objekt (600) dem Tor (200) genähert hat.
16. Vorrichtung gemäß Anspruch 15, bei der die Einrichtung
(910) zum Liefern ausgebildet ist, um Kraft- und/oder Bewegungsverhältnisse des beweglichen Objekts (600) zu erfassen.
17. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei sich die Einrichtung (910) zum Liefern in dem beweglichen Objekt (600) befindet .
18. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei die Einrichtung
(910) zum Liefern einen Magnetfeldsensor aufweist.
19. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei der Magnetfeld- sensor der Einrichtung (910) zum Liefern ein dreidimensionaler Magnetfeldsensor ist.
20. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei sich die Einrichtung (920) zum Auswerten in dem beweg- liehen Objekt (600) befindet.
21. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei sich die Einrichtung (920) zum Auswerten nicht in dem beweglichen Objekt (600) befindet und die Einrichtung zum Liefern (910) mit der Einrichtung (920) zum Auswerten koppelbar ist.
22. Vorrichtung gemäß Anspruch 21, wobei die Einrichtung zum Auswerten (920) ferner einen Empfänger zum Empfangen einer Sequenz von Magnetfeldmesswerten von dem beweglichen Objekt (600) aufweist.
23. Vorrichtung gemäß Anspruch 22, wobei der Empfänger ein Funkempfänger ist.
24. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Einrichtung
(920) zum Auswerten ausgebildet ist, um die Toraussage mittels einer Ableitung des zeitlichen Verlaufs des Magnetfeldes nach der Zeit zu liefern.
25. Vorrichtung gemäß Anspruch 24, wobei die Ableitung des zeitlichen Verlaufs des Magnetfeldes nach der Zeit d|B|/dt zum Zeitpunkt des Überschreitens der Torlinie zumindest näherungsweise gleich Null ist.
26. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei die Zusatzbedingung der Einrichtung (920) zum Auswerten eine Dopplerfrequenz (ΔfD) ist, die durch eine Bewegung des beweglichen Objekts (600) auf die Einrichtung (920) zu oder von ihr weg auftritt.
27. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Einrichtung (920) zum Auswerten ausgebildet ist, um die Toraussage durch Vergleichen der Messwerte der Sequenz von Messwerten mit vorab bestimmten Werten zu erhalten.
28. Verfahren zum Erzeugen eines magnetischen Feldes in einem Tor (200) mit einer durch das Tor (200) definierten begrenzten Torfläche, durch die ein bewegliches Objekt (600) zu bringen ist, um ein Tor zu erzielen, mit einem Schritt des Erzeugens eines Innen- Magnetfeldes, das größer als ein außerhalb der Torfläche vorliegendes Außen-Magnetfeld ist.
29. Verfahren zum Feststellen, ob ein bewegliches Objekt (600) durch ein Tor (200) mit einer durch das Tor (200) definierten Torfläche gebracht worden ist, wobei in der Torfläche oder parallel zu der Torfläche ein Innen-Magnetfeld messbar ist, das größer als ein außerhalb der Torfläche verlaufendes Außen-Magnetfeld ist, mit folgenden Schritten:
Liefern einer Information über ein Magnetfeld, das das bewegliche Objekt (600) erfährt; und
Auswerten der Information über das Magnetfeld, um eine Toraussage zu liefern mittels einer Detektion, dass das bewegliche Objekt (600) das Innen-Magnetfeld durchlaufen hat.
30. Verfahren zur Entscheidung, ob ein bewegliches Objekt (600) durch ein Tor (200) mit einer durch das Tor (200) definierten Torfläche gebracht worden ist, wobei in der Torfläche oder parallel zu der Torfläche ein Innen-Magnetfeld messbar ist, das größer als ein au- ßerhalb der Torfläche verlaufendes Außen-Magnetfeld ist, mit folgenden Schritten:
Erzeugen des Innen-Magnetfelds in dem Tor (200) ;
Liefern einer Information über ein Magnetfeld, das das bewegliche Objekt (600) erfährt; und
Auswerten der Information über das Magnetfeld, um eine Toraussage zu liefern mittels einer Detektion, dass das bewegliche Objekt (600) das Innen-Magnetfeld durchlaufen hat.
31. Computer-Programm mit einem Programmcode zur Durchführung der Verfahren gemäß den Ansprüchen 28 - 30, wenn das Computer-Programm auf einem Computer oder Mikro- controller abläuft
EP07818559A 2006-10-06 2007-09-28 Konzept zur torentscheidung mittels magnetfeldern Withdrawn EP1927020A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006047376A DE102006047376B3 (de) 2006-10-06 2006-10-06 Konzept zur Torentscheidung mittels Magnetfeldern
PCT/EP2007/008479 WO2008043443A2 (de) 2006-10-06 2007-09-28 Vorrichtung und verfahren zur torentscheidung mittels magnetfelder

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1927020A2 true EP1927020A2 (de) 2008-06-04

Family

ID=39047691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP07818559A Withdrawn EP1927020A2 (de) 2006-10-06 2007-09-28 Konzept zur torentscheidung mittels magnetfeldern

Country Status (4)

Country Link
US (2) US8057328B2 (de)
EP (1) EP1927020A2 (de)
DE (1) DE102006047376B3 (de)
WO (1) WO2008043443A2 (de)

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7795861B2 (en) * 2006-05-02 2010-09-14 Cairos Technologies Ag Method and apparatus for controlling a movable object for localization within a positioning area
DE102007009232B3 (de) * 2007-02-26 2008-09-04 Cairos Technologies Ag Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen eines Magnetfeldes in einem Torraum zur Torentscheidung
DE102007015493A1 (de) * 2007-03-30 2008-10-02 Cairos Technologies Ag Bewegungsbereich für einen mobilen Gegenstand und Auswertungsvorrichtung zum Feststellen einer Position eines mobilen Gegenstands
DE102007052946B4 (de) * 2007-10-15 2016-02-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung, Verfahren und System zum Erkennen, wenn ein Objekt oder eine Person eine durch ein magnetisches Feld markierte Grenze überschreitet
WO2009111472A2 (en) 2008-03-03 2009-09-11 Nike, Inc. Interactive athletic equipment system
US8002635B2 (en) * 2008-03-24 2011-08-23 Shyh-Jye Wang Apparatus and method of impact emulation for video games
GB2462624A (en) * 2008-08-14 2010-02-17 Arthur Stewart Dunlop Goal detection apparatus
WO2010020854A2 (en) * 2008-08-19 2010-02-25 Al-Jazzaf, Abdulaziz Goal wall
US8231506B2 (en) 2008-12-05 2012-07-31 Nike, Inc. Athletic performance monitoring systems and methods in a team sports environment
US8628453B2 (en) 2008-12-05 2014-01-14 Nike, Inc. Athletic performance monitoring systems and methods in a team sports environment
US20100184564A1 (en) 2008-12-05 2010-07-22 Nike, Inc. Athletic Performance Monitoring Systems and Methods in a Team Sports Environment
DE102008062276B3 (de) * 2008-12-15 2010-09-09 Cairos Technologies Ag System und Verfahren zur Ballbesitzerkennung mithilfe eines passiven Feldes
US10668333B2 (en) 2009-11-19 2020-06-02 Wilson Sporting Goods Co. Football sensing
US9636550B2 (en) 2009-11-19 2017-05-02 Wilson Sporting Goods Co. Football sensing
US10751579B2 (en) 2009-11-19 2020-08-25 Wilson Sporting Goods Co. Football sensing
US10821329B2 (en) 2009-11-19 2020-11-03 Wilson Sporting Goods Co. Football sensing
US8870689B2 (en) 2009-11-19 2014-10-28 Wilson Sporting Goods, Co. American-style football including electronics coupled to the bladder
KR101818092B1 (ko) 2010-11-10 2018-01-12 나이키 이노베이트 씨.브이. 시간 기반 체육 활동 측정 및 표시를 위한 시스템 및 방법
US9411940B2 (en) 2011-02-17 2016-08-09 Nike, Inc. Selecting and correlating physical activity data with image data
US10118078B2 (en) * 2011-11-02 2018-11-06 Toca Football, Inc. System, apparatus and method for ball throwing machine and intelligent goal
KR102333493B1 (ko) 2012-10-25 2021-12-01 나이키 이노베이트 씨.브이. 팀 스포츠 환경에서의 운동 수행 모니터링 시스템들 및 방법들
US9265991B2 (en) * 2012-10-25 2016-02-23 Sstatzz Oy Method and system for monitoring movement of a sport projectile
US9656142B2 (en) 2012-11-09 2017-05-23 Wilson Sporting Goods Co. Basketball shot determination system
US9623311B2 (en) 2012-11-09 2017-04-18 Wilson Sporting Goods Co. Basketball sensing apparatus
US9844704B2 (en) 2012-11-09 2017-12-19 Wilson Sporting Goods Co. Basketball sensing apparatus
US9517397B2 (en) 2012-11-09 2016-12-13 Wilson Sporting Goods Co. Sport performance system with ball sensing
US9656140B2 (en) 2012-11-09 2017-05-23 Wilson Sporting Goods Co. Sport performance system with ball sensing
US9656143B2 (en) 2012-11-09 2017-05-23 Wilson Sporting Goods Co. Basketball shot determination system
US10159884B2 (en) 2012-11-09 2018-12-25 Wilson Sporting Goods Co. Basketball make-miss shot sensing
US9901801B2 (en) 2012-11-09 2018-02-27 Wilson Sporting Goods Co. Basketball sensing apparatus
DE102013100216B4 (de) * 2012-12-13 2014-12-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Elastisch verformbarer sportausrüstungsgegenstand mit einer verformbaren elektromagnetischen spulenstruktur
US9500464B2 (en) * 2013-03-12 2016-11-22 Adidas Ag Methods of determining performance information for individuals and sports objects
US10549165B2 (en) 2013-03-15 2020-02-04 Wilson Sporting Goods Co. Ball sensing
US10821345B2 (en) * 2014-04-25 2020-11-03 Christopher DeCarlo Sporting device for analyzing an element in a tunnel, apparatus, system, method, and computer program product
US20160136504A1 (en) * 2014-06-02 2016-05-19 Conte Cuttino Sport-Related Goal Line or Boundary Indicator
US9916001B2 (en) 2014-07-08 2018-03-13 Wilson Sporting Goods Co. Sport equipment input mode control
US10345118B2 (en) 2016-09-13 2019-07-09 Intel Corporation Methods and apparatus for high speed location determinations
DE102016120250A1 (de) * 2016-10-24 2018-04-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und vorrichtung zum bestimmen einer position eines beweglichen objekts sowie system umfassend die vorrichtung
US10434391B2 (en) 2017-04-24 2019-10-08 Intel Corporation Apparatus and methods to track sport implements

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2051386A1 (de) * 1970-10-20 1972-04-27 Rudat, Otto; Hanke, Herbert; 4650 Gelsenkirchen Verfahren zum automatischen Erkennen von Treffern bei sportlichen Spielen
DE2732543C3 (de) * 1977-07-19 1980-08-07 Precitec Gesellschaft Fuer Praezisionstechnik Und Elektronik Mbh & Co Entwicklungs- Und Vertriebs-Kg, 7570 Baden-Baden Vorrichtung zur Erfassung von sich im Gebiet einer Grenzfläche befindenden Objekten
CH670395A5 (en) * 1987-05-07 1989-06-15 Rene Jacques Lappert Shot assessment installation for ball game goals - has frame equipped with EM=wave transmitter=receiver system covering goal mouth to record ball position and speed
GB2219710B (en) * 1988-06-07 1992-06-03 Techno Tip Improvements in sports coverage
DE4418761A1 (de) * 1994-05-28 1996-03-21 Nsm Ag Vorrichtung zur Erfassung von Tortreffern bei Ballspielen
US6151563A (en) * 1998-01-14 2000-11-21 Silicon Pie, Inc. Speed, spin rate, and curve measuring device using magnetic field sensors
WO2000047291A1 (en) * 1999-02-09 2000-08-17 Integrated Design Limited Position sensing
US6976953B1 (en) * 2000-03-30 2005-12-20 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Maintaining the alignment of electric and magnetic fields in an x-ray tube operated in a magnetic field
JP3786887B2 (ja) * 2002-03-04 2006-06-14 アイチ・マイクロ・インテリジェント株式会社 磁気検出器
KR100792514B1 (ko) * 2005-01-14 2008-01-10 삼성전자주식회사 이동물체의 방향검출방법 및 시스템
EP1855766B1 (de) * 2005-03-09 2015-01-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Tordetektor für die erfassung eines durch eine torebene gehenden gegenstands

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2008043443A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
US8057328B2 (en) 2011-11-15
US20120041709A1 (en) 2012-02-16
WO2008043443A3 (de) 2008-08-21
WO2008043443A2 (de) 2008-04-17
DE102006047376B3 (de) 2008-04-10
US20080085790A1 (en) 2008-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006047376B3 (de) Konzept zur Torentscheidung mittels Magnetfeldern
DE102007009232B3 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen eines Magnetfeldes in einem Torraum zur Torentscheidung
DE102007001820B3 (de) Konzept zur Erkennung eines Kontakts mit einem Spielgerät
WO2008119479A1 (de) Bewegungsbereich für einen mobilen gegenstand und auswertungsvorrichtung zum feststellen einer position eines mobilen gegenstands
DE102008062276B3 (de) System und Verfahren zur Ballbesitzerkennung mithilfe eines passiven Feldes
DE102007052946B4 (de) Vorrichtung, Verfahren und System zum Erkennen, wenn ein Objekt oder eine Person eine durch ein magnetisches Feld markierte Grenze überschreitet
EP2200723B1 (de) Erfassen und bereitstellen von spielerinformationen mit spielerseitigem sensor
EP1852155B1 (de) System und Verfahren zur Positionsbestimmung eines beweglichen Objekts mittels Magnetfeldern
DE69702338T2 (de) Verfahren und system zur manipulation von objekten in einem fernsehbild
WO2007014702A1 (de) Bewegliche vorrichtung und empfängervorrichtung zur erfassung von kontakten mit der beweglichen vorrichtung
DE102007048818A1 (de) Automatische Positionsbestimmung eines Objektes, insbesondere eines Fußballs
WO2010128121A1 (de) Konzept zum bestimmen eines schätzwerts einer lage eines empfangselements
DE10029463A1 (de) Auswerteeinheit und Verfahren zur Auswertung von statischen Zuständen und/oder Bewegungsabläufen
EP1976601B1 (de) Konzept zur aktivierung eines spielgeräts
EP2718906B1 (de) System zur erfassung der position eines gegenstandes
EP3337580A1 (de) Golfball, system und verfahren zur ortung eines golfballs
EP3663769A1 (de) Vorrichtung zur bestimmung der geschwindigkeit von fahrzeugen
DE102006008333A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Training der Bewegung eines Schlägers zum Schlagen eines Balles, insbesondere für das Golfspiel, für Baseball, für Tennis und für Eishockey
DE102016120246A1 (de) Verfahren, Vorrichtung und Computerprogramm zum Bestimmen einer Information über eine Position eines Objekts, wobei das Objekt ein Magnetfeld emittiert
DE102005031333A1 (de) Positionsdetektion an einer Stange
WO2005077466A2 (de) Verfahren und einrichtung zur anzeige von parametern der bahn zumindest eines bewegten gegenstandes
DE9408420U1 (de) Anordnung zur Positionsüberwachung eines Sportgerätes
DE10238896B4 (de) Verfahren zur Auswertung von Radardaten
DE60123451T2 (de) Verfahren zum bestimmen eines druckindexes
WO2015014693A1 (de) Trainingsvorrichtung, insbesondere für mannschaftssportarten, und trainingsfigur

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20080328

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA HR MK RS

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: A63B 71/06 20060101ALI20080521BHEP

Ipc: G01V 3/08 20060101AFI20080521BHEP

R17D Deferred search report published (corrected)

Effective date: 20080821

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20130104

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20130403