ES2249122B1

ES2249122B1 - Sistema de medicion via ultrasonidos de la actividad fisica y deportiva.

Info

Publication number: ES2249122B1
Application number: ES200400748A
Authority: ES
Inventors: Jose Luis Gonzalez Montesinos; Jose Maria Guerrero Rodriguez; Jesus Mora Vicente; Diego Gomez Vela; Angel Quiros Olozabal
Original assignee: Universidad de Cadiz
Current assignee: Universidad de Cadiz
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: ES2249122A1

Abstract

Sistema de medición vía ultrasonidos de la actividad física y deportiva. Consiste en un sistema que utiliza los ultrasonidos para la detección multiposicional de un conjunto de deportistas en un recinto abierto o cerrado, con objeto de grabar durante el tiempo de juego la posición de cada jugador con vistas a un estudio de las consecuencias de sus distintas intervenciones. El mecanismo se basa en el envío de pulsos de ultrasonidos secuenciales desde distintos puntos fijos del recinto de juego. La determinación del tiempo necesario en cubrir los trayectos entre esos distintos emisores fijos y la posición instantánea de cada receptor móvil, portado por un deportista, permitirá conocer las distancias equivalentes desde cada foco hasta ese receptor, a partir del conocimiento de la velocidad de propagación acústica en el medio. Mediante cálculos trigonométricos será posible la localización espacial del equipo receptor de ultrasonidos.

Description

Sistema de medición vía ultrasonidos de la actividad física y deportiva.

Sector de la técnica

Esta invención tiene su aplicación dentro del campo de la biomecánica, la fisiología y el entrenamiento deportivo, para investigadores y entrenadores que deseen conocer las velocidades, aceleraciones y distancias recorridas por un deportista durante el evento competitivo, ya que a partir de él se podrán conocer los requerimientos energéticos, la preparación física que se precisa, así como realizar estudios técnicos y tácticos de la actividad deportivo competitiva.

De igual forma tiene su aplicación en el campo de la información de los medios de comunicación durante la transmisión de eventos deportivos, aportando información más precisa y completa, por ejemplo, situación de cada jugador en el campo de juego, así como de las velocidades alcanzadas por cada deportista.

Estado de la técnica

Se han diseñado numerosos sistemas con el objetivo de medir los desplazamientos y el esfuerzo en situaciones de entrenamiento y/o competición de los deportistas. Para exponer el fundamento de los mismos y las carencias que hasta ahora presentan los agrupamos en dos grandes bloques:

a) Sistemas que estiman la distancia recorrida y el esfuerzo

Consideramos dentro de este bloque las planillas de observación, las grabaciones magnetofónicas y en vídeo, los podómetros y el cálculo del gasto energético a partir de variables fisiológicas obtenidas en el laboratorio.

Desde hace tiempo, durante las propias competiciones deportivas, algunos entrenadores y/o ayudantes elaboran planillas de observación en las que categorizar el número de esfuerzos realizados por cada jugador, así como la intensidad de los mismos. Otros utilizan cintas en los que se graba una descripción de la intensidad y el volumen de los desplazamientos, siendo analizados con posterioridad. Estos sistemas suponen la ventaja de obtener la información de inmediato, pero el inconveniente de ser excesivamente cualitativos y poco fiables, presuponiendo una gran habilidad del observador para asignar una intensidad al desplazamiento que observa, cuantificando el número total de desplazamientos y olvidándose del tiempo de duración de cada desplazamiento, que en definitiva es el que determina la distancia total recorrida.

Esto mismo se ha llevado a cabo filmando la competición y realizando el análisis con posterioridad, lo que ha permitido una toma de decisiones más sosegada, pudiendo estimar la distancia recorrida para cada tipo de esfuerzo. Por ejemplo, en el fútbol ha sido habitual establecer un rango de intensidades que varían según los autores que se consulten, y que oscilan entre 3, 4 ó 5 categorías; a estas intensidades se les asigna una velocidad media (por ejemplo 0-1 m/s, 1-2 m/s, 2-3 m/s, 3-4 m/s y 4-5 m/s) a partir de la que se obtiene la distancia total recorrida. Los inconvenientes de este sistema siguen siendo los mismos que en los anteriores, destacando su pobre precisión y fiabilidad; a pesar de que nunca ha sido validado con un instrumental más preciso o sofisticado, ha tenido gran trascendencia para entender lo que acontece en este deporte.

Existiría la posibilidad de colocar un podómetro a los deportistas durante la competición, similar a los utilizados en otros ámbitos, para registrar el número de apoyos con desaceleraciones superiores a un umbral. Sin embargo, además de interferir en la técnica del deportista, se presupondría una distancia homogénea para cada apoyo, lo que no ocurre en la mayoría de los deportes. Además, aquellos desplazamientos en forma de saltos, cambios de dirección bruscos, etc. quedarían registrados como un apoyo de carrera más, subestimando la intensidad de los mismos.

El cálculo de gasto energético de una competición obtenido a partir de las variables fisiológicas medidas en el laboratorio ha sido una estrategia muy utilizada para estimar la intensidad del esfuerzo en un deporte. Por ejemplo, los estudios en fútbol y baloncesto son muy abundantes, estimando las intensidades de esta competición en función de los valores de frecuencia cardiaca y consumo de oxígeno obtenidos durante un test de esfuerzo progresivo en laboratorio. Esta metodología es revisada y utilizada todavía para cuantificar la carga del entrenamiento y la competición, aunque se tiene conciencia de que las intensidades de desplazamiento se sobrestiman en un 10-20% durante la competición debido a factores motivacionales, habiéndose llegado a un estancamiento a la hora de proponer nuevas metodologías que puedan medir con mayor precisión dichas intensidades. Además, el gasto energético sólo puede ofrecer información sobre una intensidad media de los esfuerzos durante un periodo de tiempo, pero no ofrece valores a cada instante de los desplazamientos de los deportistas. Esta información resulta de vital importancia para entender el deporte, planificar el entrenamiento con coherencia y conocer el esfuerzo realizado en entrenamientos o competi-
ciones.

b) Sistemas que pretenden medir la distancia recorrida y el esfuerzo

Consideramos dentro de este bloque la digitalización de imágenes de vídeo en 2D y 3D, el GPS y el GPS diferencial.

Numerosos autores han sido conscientes de esta necesidad, diseñando equipos informáticos que permiten la digitalización de imágenes de videos para realizar un análisis 2D de los desplazamientos. Con éstos sistemas sólo se han filmado acontecimientos deportivos en espacios reducidos, como es el caso del fútbol sala, el waterpolo y el hockey sobre patines. Su fundamento es transformar, mediante ecuaciones trigonométricas y calibración de un sistema de referencia fijo, las coordenadas del deportista en el campo en coordenadas reales, tomando su posición como el punto medio entre los dos pies, ya que es bastante representativo de la proyección del centro de gravedad en el plano analizado (coordenadas x-y cartesianas). Este punto se marca manualmente con una frecuencia de 3 Hz, pudiendo variarse en función de las necesidades del análisis. Todavía hoy se siguen desarrollando sistemas similares a los que se describieron hace ya dos décadas, y en este sentido tenemos conocimiento de la medición de desplazamientos en fútbol sala, fútbol hierba y deportes de equipo en general. Todos ellos utilizan una metodología similar, con el marcaje manual del punto medio entre los pies y la calibración espacial, introduciendo como única novedad la utilización de dos cámaras sincronizadas, una para cada parcela del espacio de juego, reduciendo así el campo de filmación y aumentando la precisión en la digitalización manual de las imágenes, que son más grandes y claras. Los inconvenientes de todos estos sistemas van ligados a la gran cantidad de trabajo que conlleva digitalizar manualmente un acontecimiento de duración superior a los 40 minutos, con una frecuencia de análisis que oscila entre los 2 Hz y los 10 Hz, lo que significa digitalizar un total de 4800-24000 imágenes por deportista. Si se aumenta la frecuencia de digitalización, el análisis se hace muy lento y costoso, por lo que la tendencia es a disminuirla. No obstante, aunque se utilicen 10 Hz, la baja precisión del sistema provoca que la obtención de variables derivadas como la velocidad o la aceleración sea poco fiable, sin olvidar que se ha despreciado una dirección de desplazamiento en el espacio (coordenada z cartesiana o desplazamiento vertical). En este sentido, algunos de estos autores han comentado la imposibilidad de tener en cuenta los desplazamientos en forma de saltos, cambios de dirección bruscos, etc., ya que, o bien se realizan fundamentalmente en sentido vertical, o bien la posición de los pies no está determinada claramente en el suelo.

Una posible solución a los problemas que se han comentado se planteó con motivo del Mundial de Fútbol Francia-98, diseñando un sistema de digitalización automática 3D (Amisco System) que permitía el seguimiento simultáneo de los 22 jugadores de un partido utilizando 4 cámaras de vídeo sincronizadas que capturaban la imagen a un ordenador, para posteriormente ser tratada con un software específico sensible a luz reflejada por las camisetas de los jugadores. Previamente se debía calibrar el espacio de juego, y a continuación marcar la posición de los 22 deportistas que serian seguidos automáticamente por el programa de ordenador, obteniéndose las coordenadas tridimensionales de los desplazamientos con una frecuencia de muestreo de 10 Hz. Los inconvenientes relativos a la baja frecuencia de muestreo y la obtención de variables derivadas (velocidad y aceleración) son comunes a los que ya se han comentado, pero a esto se añade la imposibilidad del software para distinguir entre los jugadores de un mismo equipo cuando se cruzan en el espacio o desaparecen de la imagen (saliéndose fuera del terreno de juego). Por ello, no existe ninguna evidencia de la posterior utilización científica de este sistema, que ha quedado relegado a su oferta comercial por parte de algunas empresas.

En los últimos 5 años diversos investigadores han intentando cuantificar los desplazamientos de los deportistas con una mayor precisión utilizando la tecnología del GPS y del GPS diferencial. El sistema GPS proporciona información de los desplazamientos por todo el mundo utilizando un receptor. Este puede ser incorporado al deportista para calcular, a partir de la frecuencia de emisión del mensaje y el tiempo que tarda en llegar hasta los satélites, la posición en 3D con un error de 10 m, para lo que son suficientes 4 de los 24 satélites disponibles. Esta variedad de GPS no es válida para un análisis preciso de los desplazamientos, y sólo permite una cuantificación global de las distancias recorridas. Se puede mejorar utilizando un modo GPS diferencial, que consiste en una estación de referencia de GPS fijo y un receptor GPS en movimiento. Algunos estudios han comprobado la precisión en la medición de velocidad con un GPS diferencial ó DGPS, obteniéndose errores de sólo 0.1 Km/h, y afirmándose que éstos pueden corregirse hasta obtener una precisión de centímetros. Sin embargo, sólo se midió el desplazamiento de un sujeto 12 veces en 100 m y 15 veces en 200 m, tomándose como método de validación el cronometraje manual de diferentes velocidades de carrera y marcha. Aunque obtienen bajos coeficientes de variación (2%) y altos niveles de correlación (r = 0.997), se destaca que las distancias analizadas eran muy amplias, en línea recta, con un gran rango de velocidades (de 2.9 a 25.2 Km/h) y una baja frecuencia de muestreo del DGPS (0.5 Hz), lo que dificulta su aplicación a los deportes con cambios de dirección y desplazamientos cortos, además de seguir cuestionándose su validez para obtener velocidades y aceleraciones. Bastaría con resaltar que cuando se compara el DGPS con el cronómetro manual, realmente se está comparando un desplazamiento en 3D con otro en 1D, y por definición, los módulos de los mismos deben ser diferentes en un mismo tramo de marcha o carrera.

Estos problemas siguen manifestándose en otros trabajos donde para validar el DGPS se utilizan varios sujetos que caminan por una pista de atletismo a velocidades de marcha uniformes durante 5 minutos. Comparando las mediciones con DGPS mejorado en precisión (5 Hz) y con un acelerómetro a 17 Hz capaz de medir la velocidad absoluta, las distancias y velocidades de ambos sistemas durante los 5 minutos tuvieron altas relaciones (r = 0.9998) y bajos coeficientes de variación (<1%). Sin embargo, al comparar la variación intrasujeto paso a paso los coeficientes de variación aumentaron hasta un 45-51%. Parece bastante claro que el DGPS tampoco sirve para medir la posición exacta de los deportistas en intervalos de tiempo cortos, por lo que estos investigadores han empezado a utilizarlo en otras aplicaciones como la medición del coste metabólico, donde se requiere una precisión menor.

En conclusión, ningún sistema de los que se ha presentado es lo suficientemente válido y preciso para medir los desplazamientos de los deportistas durante el entrenamiento o la competición. Se resalta que existe una necesidad por parte de ellos, de sus entrenadores y de los propios investigadores por tener acceso a un dispositivo que permita registrar los desplazamientos en todas las direcciones espaciales y de forma inmediata, para incidir de manera más significativa en el propio entrenamiento; igualmente se necesita una precisión cercana al centímetro y una frecuencia de muestreo mayor que la frecuencia propia de las actividades deportivas, con la finalidad de obtener de manera fiable las velocidades de desplazamiento y aceleraciones, a partir de las que se deriva un amplio campo de investigación en las ciencias del deporte.

Descripción

El sistema propuesto utiliza los ultrasonidos para la detección multiposicional de un conjunto completo de deportistas en general dentro de un recinto abierto o cerrado con objeto de grabar durante el tiempo de juego la posición de cada jugador a intervalos regulares, así como la reproducción posterior en ordenador personal con vistas a un estudio de las consecuencias de las distintas intervenciones por parte de cada participante.

El mecanismo de medida se basa en el envío de pulsos de ultrasonidos secuenciales desde distintos puntos fijos del recinto de juego (figura 1). La determinación del tiempo necesario en cubrir los trayectos entre esos distintos emisores fijos y la posición instantánea del móvil (en este caso atletas o jugadores) permite conocer las distancias equivalentes desde cada foco hasta ese receptor, a partir del conocimiento de la velocidad de propagación acústica en el medio. Mediante determinados cálculos trigonométricos es posible la localización espacial del equipo receptor de ultrasonidos.

Para ello, cada jugador será equipado con un sensible receptor completo de señal ultrasónica adecuado para obtener una alta omnidireccionalidad. La determinación del tiempo de vuelo de pulsos emitidos desde cada vértice requiere una sincronización entre emisores y receptor que se realiza mediante un enlace auxiliar de velocidad de propagación mucho mayor que la velocidad de propagación del sonido. Se recurre así a la emisión de señal vía radiofrecuencia o pulsos de infrarrojo. Una vez determinada la posición, ésta se almacena a intervalos conocidos en una memoria no volátil que permite su posterior interpretación, cuando, tras la finalización del evento, los datos sean volcados sobre un ordenador personal, en conjunción con el resto de los participantes.

El sistema consta de tres módulos independientes:

-: Elementos Emisores: Situados en postes de algunos metros sobre el nivel del suelo y localizados en distintos puntos fijos del campo, cuyo foco está espacialmente delimitado. Cada uno de estos emisores consta de un conjunto emisor completo de ultrasonidos y transductores de amplia difusión y se sincronizarán con un equipo similar con características de "emisor principal" para la emisión secuencial de los pulsos ultrasónicos. Además, ese emisor principal manejará los impulsos vía radiofrecuencia o infrarrojos que permitirán la sincronización entre los elementos emisores, y entre éstos y los receptores móviles de ultrasonido. Dispondrá también de los sensores adecuados para la captación de los parámetros atmosféricos más importantes de cara a un cálculo exacto de la velocidad de propagación del sonido en la zona del recinto y durante el tiempo de celebración del evento.

-: Elementos Receptores: Deberá dotarse de uno de estos elementos a cada uno por cada deportista a monitorizar. Estos elementos, de muy poco peso, reducidas dimensiones, bajo consumo y alimentación autónoma por baterías, portan internamente el receptor de radio o de infrarrojos válido para la sincronización con la salida de pulsos de los distintos focos emisores, el propio receptor sensible de ultrasonidos junto a la electrónica interna que procesará los datos de llegada y los almacenará regularmente en la memoria. Se debe incorporar a cada elemento receptor un dispositivo para descarga de la información personal. Para ello se hará uso de la comunicación estándar en cualquier ordenador, o la transferencia sin contacto basada en tecnología inalámbrica, si los componentes emisores para conseguirla se incorporan en el elemento receptor.

-: Ordenador Personal con la interfaz necesaria para la descarga de los datos de cada jugador (RS-232, USB o inalámbrica) y un programa específico para las tareas de configuración de cada receptor móvil así como del procesado de los datos acumulados durante el partido. Las prestaciones de este programa dependerán de las necesidades de grupo de participantes, pero básicamente deben contemplar:

a): Presentación de cada participante en la pantalla (solo o en conjunto con el resto de participantes), identificado por un número, y su evolución sobre el espacio del recinto, a lo largo del tiempo del evento deportivo, y que a modo de película, dispondrá de recreación con posibilidades de paro, avance, cámara rápida, lenta y pausa.

b): Determinación de parámetros estimativos del rendimiento, como trayectoria total recorrida, velocidades y aceleraciones punta, consumo calorífico, etc.

c): Estrategias de juego así como penalizaciones.

A continuación se realiza una descripción pormenorizada del funcionamiento de cada uno de los módulos así como de los principios físicos donde se basa la idea del invento.

Principios físicos

La base científica del proceso de medida se basa exclusivamente en la utilización de la constancia de la velocidad de propagación de una onda sónica en un medio como medida de la longitud a partir del "tiempo de vuelo" de un corto pulso acústico en el rango de los ultrasonidos.

Es conocido que las emisiones acústicas, como transporte mecánico de energía, precisan de un medio material para su propagación. En el caso que nos ocupa, el medio general de transmisión será el aire afectado por el resto de variables atmosféricas circundantes en el espacio del evento deportivo y justo a esa hora. No obstante, el diseño puede ser válido, con las protecciones adecuadas a trabajar también para la localización de deportistas en actividades acuáticas.

La velocidad v [m/S] de propagación de la perturbación o de la onda está dada de manera general según [1] por la expresión:

c = \sqrt{\left(\frac{\partial p}{\partial \rho}\right)_{\rho \ 0}} = \sqrt{\frac{1}{\rho\beta \ _{ad}}}

donde p es la presión en el medio, \rho es la densidad y el término \beta_{ad} = \frac{1}{\rho} \frac{\partial \rho}{\partial p} es la "compresibilidad adiabática". Particularizando para el caso de los gases, y dada la fuerte dependencia de las propiedades de estos con respecto a la temperatura, se obtienen expresiones más particularizadas de la velocidad de propagación c en [m/S] como:

[2]c = \sqrt{\frac{0,76\cdot\delta\cdot g\cdot (1+\alpha\cdot T)}{1,293\cdot d}}

con \delta la densidad del mercurio, g la gravedad, T la temperatura en Kelvin, \alpha = 1/273 y d la densidad relativa del gas en cuestión respecto del aire. La dependencia de la velocidad con la presión es muy débil y en ese caso podemos ver que las expresiones se simplifican exclusivamente a una dependencia de la temperatura según:

C = 331,5\cdot (1+\alpha\cdot T) \ [m/S]

donde c_{0} = 331,5 [m/S+ es la velocidad del sonido en el aire justo en las condiciones T = 0ºC, 1 atmósfera de presión, 0,03% de contenido de CO_{2} y 0% de contenido de agua. De aquí se deriva a la expresión usual de C = 340 [m/S] a la temperatura de 15ºC [3].

De lo anterior, se deduce que es posible obtener un conocimiento casi completo de la velocidad de propagación a partir de la evaluación exclusiva de la temperatura, que con los medios tecnológicos actuales es una magnitud física fácilmente mensurable por distintos métodos electrónicos. Basta entonces formular el principio de la sincronización: es necesario transmitir una señal previa a la emisión del ultrasonido para que el componente receptor pueda determinar de manera correcta el tiempo de trayecto del pulso ultrasónico. Dada la velocidad relativamente baja del sonido, frente a la propagación de las ondas electromagnéticas cabe la posibilidad de utilizar estas últimas como mensajeras previas para la sincronización entre el emisor y el receptor para la puesta a cero del cronómetro que registrará el tiempo de vuelo de la señal acústica. En general se utilizará indistintamente como señal sincrónica una información previamente conocida por las estaciones emisoras y receptoras y enviada como modulación de una portadora electromagnética basada en la emisión de infrarrojo mediante focos de potencia suficiente para cubrir el recinto deportivo (lámpara de infrarrojo o baterías de diodo LED de infrarrojos) o un emisor de ondas de radio tipo AM o FM con la correspondiente antena diseñada y colocada para asegurar la difusión a lo largo de todo el área del recinto depor-
tivo.

La velocidad de transmisión de una onda electromagnética en el vacío es de c = 2,997924562\cdot10^{8} [m/S] \pm 1 [m/S]. En el caso del aire, con un índice de refracción de n = 1,000293, podemos suponer una velocidad de propagación ligeramente inferior pero en definitiva del mismo orden de magnitud [4]. El error cometido considerando que la señal de sincronismo precisa también de un tiempo mínimo de trayecto estará dado considerando los tiempos de propagación de ambos D tipos de onda para recorrer un trayecto semejante d. En este caso, porcentualmente, se obtiene, utilizando simples redondéos, un valor final de:

\varepsilon ^{%} = 100\cdot(t_{u}-t_{e}/t_{u}) = \frac{3\cdot 10^{8}-340}{3\cdot 10^{8}}100% = 1,131\cdot 10^{-4}%

donde t_{u} y t_{v} son los tiempos de propagación de cada señal necesarios para recorrer el mismo trayecto d. Se desprende del cálculo anterior que puede considerarse despreciable el factor de retraso debido a la finita propagación de las ondas electromagnéticas en el aire, frente a la velocidad de propagación de la perturbación material de ultrasonido.

Se utilizan por tanto ultrasonidos en la gama de 40 KHz a 80 KHz donde es fácil disponer de transductores comerciales. En esta gama, y considerando una velocidad de propagación típica de 340 m/S, obtenemos resoluciones en la medida del orden de la longitud de onda, esto es, entre 8,5 mm. y 4,25 mm. Esta resolución parece más que suficiente dado que la posición instantánea real de un deportista siempre va a estar rodeada de una cierta incertidumbre dadas las contorsiones y esfuerzos puntuales en el desarrollo de la actividad física.

Breve descripción de los dibujos

Figura 1.- Disposición de dos torres emisoras y envío de información al receptor.

Figura 2.- Diagrama de bloques del emisor principal.

Se distinguen los siguientes elementos:

1.: Emisor de radio.

2.: Electrónica de control.

3.: Sensor térmico.

4.: Amplificador de ultrasonido.

5.: Transductor.

6.: Emisor ultrasónico.

7.: Interfaz cable.

Figura 3.- Diagrama de bloques de los emisores secundarios.

Se distinguen los siguientes elementos:

8.: Receptor de radio.

9.: Emisor de radio.

10.: Electrónica de control.

11.: Amplificador ultrasonidos.

12.: Transductor.

13.: Emisor ultrasónico.

14.: Interfaz cable.

Figura 4.- Medición experimental de la velocidad de propagación.

Se distinguen los siguientes elementos:

15.: Amplificador de entrada.

16.: Lógica de control.

17.: Amplificador de salida.

Figura 5.- Disposición matricial esférica de emisores.

Figura 6.- Difusor de bocinas conectado al transductor de salida.

Figura 7.- Diagrama de uno de los elementos receptores.

Se distinguen los siguientes elementos:

18.: Receptor de radio.

19.: Electrónica de control.

20.: Difusor.

21.: Transductor.

22.: Amplificador de ultrasonido.

23.: Receptor ultrasónico.

24.: Interfaz cable, IRC, o RDIF.

25.: Memorias medidas.

26.: Baterías.

Figura 8.- Diagrama de interconexión del ordenador personal.

Se distinguen los siguientes elementos:

27.: Software específico.

28.: Interface.

Modo de realización de la invención

Como se anticipó en párrafos anteriores, el sistema de medida completo consta de tres partes fundamentales: elementos emisores fijos, elementos receptores personales móviles y ordenador personal para la evaluación posterior de los datos.

1.- Elementos Emisores

Son los encargados de enviar la señal de sincronismo vía onda electromagnética (radio o infrarrojos) como aviso de la inmediata puesta en salida del pulso ultrasónico (fig. 1). Con ello el receptor inicializará su cronómetro interior a cero y esperará la llegada de la señal acústica, cuyo tiempo de propagación hasta su ubicación instantánea es así determinado perfectamente. A partir de ese dato, y con lo comentado de la constancia de la velocidad de propagación del sonido, el receptor calculará la distancia a ese emisor concretamente.

Sin embargo, calcular la posición espacial requerirá uno o dos focos emisores (para las situaciones de áreas con condiciones de contorno muy restringidas) y de tres estaciones emisoras en recintos de práctica mas generales, y que deberán ser conocidas en todo momento por todos los receptores o por el ordenador personal que realice la interpretación de los datos. A partir de los tiempos de trayecto de las señales desde cada emisor hasta el receptor podrá evaluarse la ubicación momentánea mediante triangulación. No obstante, y dada la posibilidad de formación de sombras tanto acústicas como radioeléctricas debido a la presencia de obstáculos u otros deportistas interaccionando en el entorno, será fuertemente recomendable la utilización de al menos cuatro o seis torres emisoras que puedan acceder en la mayoría de los casos al conjunto receptor. La posición final será obtenida por el análisis y promediado de la información posicional conseguida a partir de los pares de torres que pudieron en ese momento contactar con el receptor.

Desde un punto de vista general todos los emisores serán idénticos en lo referente a la circuitería de emisión del paquete ultrasónico y envío de la señal de sincronismo radio. Sin embargo, de los múltiples postes con sus correspondientes emisores necesarios para conseguir determinar la posición espacial, uno de ellos deberá tomar la misión de sincronización de la emisión secuencial por parte de cada uno de los restantes. Por ello se podrá considerar la existencia de un poste emisor con carácter de "principal" (figura 2) y el resto, en número de al menos 2 hasta 5, con un carácter "secundario" (figura 3), aun cuando las diferencias técnicas entre ellos serán pequeñas.

El enlace entre la estación emisora principal y los postes secundarios se debe realizar mediante métodos que no demoren la emisión secuencial y rotativa de pulsos ultrasónicos a través de los correspondientes emisores secundarios. Puede utilizarse como medio la instalación de un cable de datos que una las estaciones entre si en forma de anillo, o bien colocar receptores de radio de la misma frecuencia que la ya utilizada como sincronismo emisor/receptor en cada estación secundaria y de esa manera la estación principal anunciará, con una codificación preestablecida, quién será en cada momento el poste que activará la emisión del pulso. Una vez establecida la identidad del emisor que en breve formalizará la emisión del pulso acústico, bien la estación principal o bien este poste en concreto se encargarán de emitir, vía radio, la señal de sincronismo correspondiente a esa localización.

1.1.- Compensación de la velocidad de propagación por efectos térmicos

Dado que la velocidad del sonido es dependiente de la temperatura y con idea de entregar correctamente las medidas, se puede dotar al emisor principal de dos mecanismos para la determinación correcta de la velocidad de propagación en los momentos de la competición:

a): Por un lado, de manera teórica, utilizando un sensor térmico que registre a intervalos regulares la temperatura ambiente. Con este dato, y utilizando las expresiones que derivan del tratamiento físico de la propagación, el ordenador podrá posteriormente compensar cada trayectoria de los jugadores durante un análisis tras la finalización del evento.

b): Experimentalmente (figura 4), haciendo uso de dos transductores ultrasónicos auxiliares incorporados, -uno emisor y otro receptor-, fijados en el propio equipo principal a distancia perfectamente conocida (por ejemplo 1 metro) y determinando periódicamente, -para las condiciones ambientales instantáneas-, cual es el tiempo de tránsito de un pulso auxiliar en recorrer ese trayecto. A partir de aquí se obtendrá una información precisa, sin ningún tipo de aproximación numérica, de cual es la verdadera propagación del sonido en ese momento.

En ambos casos, será necesario el almacenamiento de esta información que servirá dada la sincronización existente dentro de todo el sistema para realizar las compensaciones oportunas.

1.2.- Potencia Acústica Emitida

En principio, la invención contempla el seguimiento de los atletas y deportistas sobre un recinto general, cubriendo esta idea tanto instalaciones de tipo atlético como encuentros y competiciones, sin necesidad de diferenciar entre recintos abiertos al aire libre o construcciones cerradas; abundando más se citó anteriormente la posibilidad de extender el mecanismo de trabajo a las actividades acuáticas y submarinas, con tan solo contemplar las velocidad de propagación en un medio acuoso y los posibles efectos adversos de la humedad sobre los componentes del sistema.

Es por ello que es difícil contemplar a priori unas necesidades justas de potencia acústica en cada poste emisor. Podemos encontrar diferentes circunstancias donde la arquitectura del espacio incida drásticamente en los resultados del equipo de medida:

a): En primer lugar, las dimensiones del campo, cancha, pista deportiva, etc. pueden demandar mayor o menor necesidad de potencia capaz de cubrir acústicamente todo el área donde presumiblemente se concentrará la actividad de todos y cada uno los deportistas.

b): La localización particular de cada elemento arquitectónico así como la distribución de los componentes necesarios para la competición (gradas, porterías, tribunas, ubicaciones de jueces/árbitros, etc.) pueden provocar sombras acústicas o ecos múltiples que con mayor o menor influencia, afecten la resolución de las lecturas.

c): Disposiciones del espacio en modalidad abierto/cerrado afectarán tanto en la potencia necesaria para cubrir la zona como en la generación de ecos molestos para la obtención de las lecturas conectas de posición real.

No obstante podemos recurrir sencillamente a soluciones técnicas harto conocidas de control individual de la potencia de emisión en cada estación y ajuste "in-situ" en el instante de la instalación en un recinto particular, compensando así las particularidades constructivas de dicho espacio. Con esto, cada estación emisora estará dotada de un potenciómetro que permite dosificar la potencia de salida según los requerimientos acusados en la fase de ajuste, siempre con la ayuda de instrumentos sonómetros.

1.3.- Direccionalidad de los pulsos ultrasónicos

Otro fenómeno importante a tener en cuenta es el problema de la direccionalidad de los ultrasonidos. Es sabido que conforme aumenta la frecuencia de la oscilación en un pistón radiante, el diagrama polar acusa la formación de un lóbulo cada vez más estrecho [3]. En el caso que nos ocupa, la señal ultrasónica estará en el rango de 40 KHz y 80 KHz con vistas a evitar perturbaciones por elementos resonantes dentro o cercanos a la gama audible. Poder vibrar en estas frecuencias tan altas conlleva necesariamente una reducción del área del pistón con el efecto adverso de la direccionalidad de la radiación.

Utilizamos por tanto dos mecanismos básicos para conseguir aumentar la difusión de los campos ultrasónicos:

a): El primero (figura 5), la utilización de matrices compuestas por decenas de elementos transductores de emisión de pequeñas dimensiones y potencia. De esta forma, la asociación serie/paralelo de dicho conjunto permitirá, por un lado, satisfacer los requerimientos de densidad de potencia máxima que deberá disponer cada poste emisor con el fin de cubrir desahogadamente la superficie de competición. Por otro, permitirá una distribución de los componentes emisores en forma de casquete esférico que actuará favorablemente en la obtención de un gran ángulo sólido de difusión.

b): En segundo lugar (figura 6), la utilización de transductores de gran potencia de emisión según las necesidades requeridas por las dimensiones del recinto, y compensando su difusión mediante la adición de elementos mecánicos de radiación como bocinas, habitualmente utilizadas en instalaciones de sonorización acústica.

Por último, añadir la necesidad de preparar el equipo para trabajar a la intemperie. Ello obliga la utilización de soportes metálicos galvanizados así como una construcción robusta y estanca de los equipos emisores en ellos instalados.

1.4.- Potencia Electromagnética Emitida

En el caso de la utilización de señal de radio como señal de sincronismo, la integridad de la misma también dependerá de las condiciones ambientales y de las características del recinto en todas sus modalidades. La señal electromagnética también puede sufrir reflexiones fuertes en el caso de recintos cerrados, sin suponer en este caso un riesgo importante a la hora de determinar la situación de cada jugador, dada la alta velocidad de propagación en el medio.

Sin embargo, el problema principal será la absorción de la misma por elementos arquitectónicos o utensilios de carácter conductor situados en las inmediaciones de las antenas así como la degradación de la portadora en ambientes abiertos por pérdida de potencia.

Se establece como método general la utilización de frecuencias altas que permitan longitudes de antenas prácticas para la actividad, y a ser posible, en las bandas de difusión libres que establecen legalmente las directrices sobre comunicaciones de cada país. En principio, parece interesante la gama de 433 MHz aun cuando la limitación impuesta sea de 10 mW en la mayoría de las reglamentaciones. Esta pequeña potencia puede satisfacer las necesidades en recintos pequeños o en su defecto, siempre y cuando se coloque a lo largo del área de competición los suficientes emisores y re-emisores satélites que permitan cubrir electromagnéticamente de forma adecuada toda la instalación. Frente a este inconveniente está el no requerir la compra de un canal propio así como disponer de una amplia variedad de circuitos comerciales, tanto emisores como receptores, de bajo coste y amplia difusión. Igualmente, puede utilizarse en los países que así lo permitan la gama libre sobre canales dentro del rango 868-870 MHz.

Otras necesidades particulares de potencia o frecuencias específicas serán satisfechas únicamente mediante la instalación de equipos de radio con licencia propia concedidos según los canales disponibles para este tipo de actividad.

En cualquier caso, las potencias de emisión serán bajas y no superaran en ningún momento los límites en los que pudiera considerarse peligrosos para los participantes, según las reglamentaciones propias de cada país.

Si por el contrario en la aplicación se opta por el empleo de infrarrojos como única señal de sincronismo, se ha de tener en cuenta que junto a las perdidas asociadas a la transmisión en el medio, se ha de considerar su alta direccionalidad, que por un lado constriñe el margen de utilización, pero por otro las hace mas apta para recintos cerrados donde el factor de reflexión múltiple aumenta las posibilidades de recepción.

1.5.- Secuencia de Funcionamiento de los emisores

A modo de secuencia de tareas, los emisores deberán ejecutar una secuencia como la que se describe a continuación:

1.- Espera de señal que indica el inicio exacto del evento (partido, competición, etc.). Esta señal podrá ser enviada por algún mecanismo de "mando a distancia" por los jueces y árbitros competentes justo en el instante de inicio de la actividad deportiva.

2.- La estación emisora principal inicia todo el proceso. Arranca su cronómetro interno y pasa a emitir la primera señal de sincronismo, seguida del envío del primer pulso ultrasónico de posición.

3.- Espera de un tiempo prudencial para asegurar que el primer pulso acústico, a su velocidad (unos 340 m/S medios), barre toda la superficie de la instalación deportiva.

4.- Aviso por el mecanismo considerado (cable o radio) a la siguiente estación emisora.

5.- La estación participante en ese momento enviará su correspondiente paquete radio de sincronismo seguido del pulso acústico.

6.- Nueva espera hasta cubrir superficie con el sonido y aviso al siguiente poste, dentro de la cadena, que deberá participar en la emisión secuencial de los pulsos.

Dentro de esta secuencia de tareas se realizan mecánicamente, según los intervalos establecidos, el cronometraje para mantener una sincronización correcta para la posterior reproducción de la actividad de cada participante así como las tomas periódicas de la velocidad de propagación, o en su defecto, temperatura exterior para calcularla.

Igualmente que se avisa al inicio, la finalización del evento será detectada por la estación emisora principal que iniciará los trámites internos para almacenar la hora de finalización de la actividad así como avisará al resto de las estaciones y receptores la terminación del evento.

2.- Elementos Receptores

Los elementos receptores, uno por cada deportista a monitorizar, deben poseer unas características peculiares para conseguir una aceptación completa por parte de los deportistas. Además de las relativas a la obtención de las medidas con las resoluciones y precisiones adecuadas, deberá incidir con la menor repercusión posible sobre la tarea deportiva, por lo que se contemplará que:

-: Sean compactos y portátiles, con facilidad de soportarse de manera segura alrededor de la cintura.

-: De dimensiones y peso reducidos que no supongan merma en la libertad de movimiento de los participantes a la competición.

-: Autonomía suficiente para cubrir holgadamente los tiempos de competición de hasta 2 o 3 horas.

-: Coste reducido que permita la sustitución inmediata de los equipos defectuosos y el consiguiente desecho de los deteriorados, agilizando las posibles fallas de utilización en el transcurso de los encuentros.

-: Manejo sencillo y automatizado en los procesos de programación y volcado de resultados.

-: Robustos para soportar los frecuentes impactos a los que se someten los jugadores durante la confrontación de los partidos así como fuertes caídas y aceleraciones bruscas.

Por ello, la idea de la invención se soporta en la utilización de componentes digitales programables capaces de gestionar internamente todo el flujo de comunicaciones y tratamiento de los resultados, a cambio de un reducido coste energético, igualmente realizable mediante un ASIC (Application Specific Integrated Circuit).

Los componentes funcionales básicos de cada uno de los elementos receptores (figura 7) son:

a): Circuito de control digital, con las tareas de secuenciar todas las actividades internas y obtener los cálculos necesarios para el tratamiento correcto de las medidas. Basado en dispositivos programables (tipo FPGA, Field Programmable Gate Array, o bien un microcontrolador), podrán adecuarse mediante reprogramación a condiciones especiales o funcionalidad particular impuestas por el cliente.

b): Receptor de señal de radio, que proporcionará al control la información correcta que se envía desde los postes, tanto comandos tipo "inicio" de la competición o "final" de la misma, así como toda la señalización de sincronización en los instante de envío de pulsos ultrasónicos.

c): Receptor ultrasónico, amplificador, filtro y digitalización del pulso acústico, para proveer al núcleo de control un pulso digital integro y fiel al paquete ultrasónico enviado desde el poste emisor en ese instante.

d): Memoria, no volátil, que grabará a intervalos regulares la posición del individuo. Esa información permitirá posteriormente la reproducción de todos los eventos registrados a lo largo de la actividad deportiva sobre la pantalla del ordenador.

e): Elemento de potencia, basado en batería y los circuitos auxiliares que permitan su recarga así como la adecuación de tensiones para alimentar todos los componentes y una optimización de la energía que favorezca una amplia autonomía del receptor.

f): Circuito de transmisión de datos, que permitirá la descarga de la información almacenada durante el encuentro deportivo hacia un 1 ordenador personal, con capacidad de interpretar los datos y realizar las presentaciones previstas. La conexión con este ordenador puede ser mecánica a través de cable y conector, basado en la norma RS-232, o bien, puede hacer uso de técnicas inalámbricas como emisión codificada en pulsos de infrarrojos o inducción electromagnética basada en técnicas RFID (Radio Frequency Identification).

Los problemas más importantes encontrados en los receptores son la pérdida de recepción, tanto electromagnética como acústica, por la formación de sombras instantáneas según la disposición particular de los participantes y el entorno en ese justo momento. La emisión de radio, con la potencia y altura adecuada de las antenas, soslaya mejor esta dificultad. Sin embargo la principal dificultad es la recepción correcta de los ultrasonidos. Como se ha mencionado anteriormente, uno de los inconvenientes del método ultrasónico es la direccionalidad de la señal sónica emitida. Se han tomado tres precauciones que permitan paliar esta circunstancia:

-: Aumentar la directividad difusora de los postes emisores mediante la colocación de matrices semi-esféricas de elementos transductores, orientados de manera que cubran espacialmente la zona dedicada al encuentro deportivo.

-: Empleo de difusores cónicos sobre la cápsula ultrasónica receptora para conseguir aumenta también la directividad de la recepción (figura 7).

-: Instalación de postes de emisión redundantes que permitan acceder desde distintos puntos hasta los receptores móviles.

-: Incluir sensores auxiliares que aporten información adicional como acelerómetros o giróscopos.

Cada receptor dispone de un amplificador analógico que trata en primera aproximación la señal captada por el transductor. A continuación, un filtro angosto en torno a la banda de emisión-recepción de ultrasonido utilizada (40 KHz. o 80 KHz,). Este filtro reducirá las posibles interferencias de tipo acústico en la zona del encuentro. Por último, una ganancia adicional controlada por la circuiteria de control permitirá corregir las diferencias de amplitud recibidas según el alejamiento del receptor y los emisores. A partir de aquí, el relevo del tratamiento lo toma la electrónica de control, que podrá determinar la distancia al emisor basado en las medidas completadas correctamente.

Por un lado, es permisible la obtención de la posición a partir de todo el conjunto de pulsos redundantes enviados por cada uno de los postes emisores. De esa forma, la imposibilidad momentánea de comunicación entre un poste particular y el receptor podrá ser suplida mediante la determinación de la distancia a otro poste. Con dos/tres postes emisores conocidos (como se comento previamente) es posible deducir posteriormente la posición.

Además, aun cuando se pierda completamente la comunicación en un instante dado, es posible interpolar posiciones corruptas intermedias entre dos perfectamente delimitadas y conocidas, justo antes y después de la falla. El algoritmo de este tipo de procesado es más difícil de soportar en la electrónica del receptor y es preferible incorporarla en el programa de tratamiento que soporta el ordenador personal. En este caso, la interpolación deberá contemplar no solo las muestras anterior y posterior al incidente, sino también una evaluación particularizada a obtenida de la secuencia de registros de posición previos de ese jugador en concreto. Con ello quedarán patentes en la interpolación características intrínsecas del movimiento propio del individuo, que dependen tanto del tipo de actividad deportiva como del jugador en particular que la realiza.

Por último, la inclusión de nuevos dispositivos de medida podrá ahondar en una percepción mejorada a la hora de estimar la posición en los momentos de conflicto. Un tratamiento que contemple la adición de elementos de medida inercial como los acelerómetros y giróscopos no podrá, por si mismo, determinar las posiciones exactas de cada jugador por las derivas acumulativas a las que son propensos. Sin embargo, sí resultan una ayuda eficaz a la hora de interpolar posiciones suponiendo que en los momentos de incertidumbre la evaluación se realiza con estos dispositivos, pero a partir de los datos de posición anteriores y fiables del método ultrasónico. Una vez re-establecida la comunicación, la recolección de las localizaciones se hace más segura y ello vale para corregir la deriva posicional acumulada por el tratamiento inercial.

2.1.- Secuencia de tareas en el receptor

Cada receptor actúa como una máquina de estados con dos bloques distintos de funcionamiento. Por un lado, desde la conexión del mismo las tareas que espera recibir son comandos mediante el propio radio-receptor. En esta situación el equipo móvil espera recibir comandos desde el ordenador principal como de las estaciones emisoras para conducirlo a procedimientos que le permitan reportar su estado interno, configuración o volcar la información previamente capturada sobre el ordenador (vía los métodos comentados cable, infra-rojo o RFID, identificación por radiofrecuencia). También en esta fase espera la llegada de un comando tipo "inicio" que le indique que comienza la competición.

Tras el inicio de la actividad, el receptor entra en un segundo bucle cuya tarea es exclusivamente la detección de los pulsos de radio y ultrasonidos que permiten la determinación de la posición, según un esquema como se indica a continuación:

1): Rastrea la llegada de un pulso de radio.

2): Pone a cero su cronómetro interno y determina por la información que llegó de que poste emisor se trata (X, Y, Z, etc.).

3): Espera, durante un tiempo máximo estimado, la llegada del pulso ultrasónico. En este caso la medida puede ser correcta o corrupta si no se recibió el pulso descrito.

4): Si la lectura no fue correcta, pasa al punto 9)

5): Para el cronómetro y evalúa este resultado temporal para obtener las variables que conduzcan a determinar la distancia al poste mediante la velocidad de propagación. Esta tarea puede ser realizada a la vez que se mantiene alerta a la recepción radio de un nuevo poste emisor.

6): Almacena la información pertinente en la memoria interna que será volcada sobre el ordenador tras el encuentro.

7): Busca un nuevo mensaje de radio. Si se trata de un aviso desde un nuevo poste relativo a la inminente emisión de un pulso ultrasónico se salta a la posición 1). Si no, se analiza el mensaje para escrutar otras posibilidades como el comando "pausa" que anuncia un descanso en la competición, o el comando "final" que informa sobre la finalización de la misma. En cada caso el comportamiento del programa será evidente.

8): En cualquier caso, si no se trata de un comando reconocido, se supone que es una interferencia y se salta de nuevo al punto 1).

9): Finalización del bucle y paso a la espera de comandos de tipo general y de volcado de información.

Concluida la actividad, los jugadores y atletas podrán descargar la información recolectada a petición del ordenador a través de los comandos por radio que este envíe sobre cada receptor.

3.- Ordenador Personal e Interfaz de Comunicación

El tercer elemento implicado en el sistema de medición es un ordenador personal cuya actividad se inicia precisamente tras la finalización del evento. Esta máquina es la encargada tanto de una interpretación final y correcta de los resultados así como de limpiar e interpolar los posibles errores registrados por problemas de comunicación durante el evento deportivo. A la vez, compensa las medidas a los verdaderos cambios registrados en la velocidad de propagación del sonido durante la celebración de las actividades.

La entrada de datos al ordenador se realiza por una interfaz electrónica diseñada al efecto de este sistema de medición y que permite recolectar datos tanto desde la estación emisora principal, que porta los mecanismos de compensación de la propagación (sea por el método de la temperatura o de la medición directa de la velocidad de propagación a través de una longitud conocida), como de los equipos receptores adosados en cada uno de los participantes del encuentro. Para ello, el ordenador (fig. 8) estará conectado a un equipo auxiliar que le permita un intercambio de información con cada módulo receptor personal.

La opción vía cable RS-232 es la más simple pues una sola conexión eléctrica basta para establecer la comunicación. Sin embargo, el problema que presenta es el cuello de botella que originaría la descarga de los contenidos, una vez finalizado el evento, por parte de cada uno de los jugadores o participantes del encuentro. Una solución del tipo USB multiplica enormemente la velocidad de comunicación pero complica el diseño del equipo emisor portátil.

Las soluciones basadas en Infra-Rojo o RFID (radiofrequency identification) pueden ser técnicas que con una breve permanencia del deportista frente a la máquina, podrían leerse de manera casi inmediata los datos almacenados en los receptores móviles de cada uno de ellos.

Por otra parte, el ordenador ejecutará un programa diseñado específicamente para esta aplicación. Este "software" consta de tres módulos fundamentales:

-: La captura tras el encuentro, -mediante algunas de las técnicas propuestas-, de datos relativos a la posición de cada jugador y registrados en los equipos receptores individuales.

-: Lectura de la información relativa a la velocidad de propagación, sea el método directo de medida de trayecto de un pulso ultrasónico o de la variación de la temperatura y compensación numérica a partir de este valor.

-: El tratamiento matemático necesario para obtener, una información particularizada de sus recorridos, aceleraciones, velocidades, picos, trayecto total, etc., a partir de las trayectorias de cada jugador. Además, la obtención de estos resultados estará siempre corregida por los datos también registrados de la velocidad de propagación acústica (o en su defecto, compensados por las sucesivas lecturas de temperatura del recinto).

-: Presentación visual de la dinámica de la competición, a modo de vídeo, con opciones propias de parada, avance y retrocesos rápidos, cámara lenta, y pausa.

No obstante, las posibilidades que ofrece la informática permitirán la particularización de los programas sobre ordenador personal para obtener datos y conclusiones específicas según los deseos del cliente.

Manera en que la invención es susceptible de aplicación industrial

No se considera necesario hacer más extensa esta descripción para que cualquier experto en la materia comprenda el alcance de la invención y las ventajas que de la misma se derivan.

Los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos serán susceptibles de variación, siempre y cuando ello no suponga una alteración a la esencialidad del invento.

Los términos en que se ha descrito esta memoria deberán ser tomados siempre con carácter amplio y no limitativo.

Claims

1. Sistema de medición vía ultrasonidos de la actividad física y deportiva, caracterizado por comprender:

\bullet: Un emisor principal, en el que se distinguen:

\sqbullet: Un Emisor de radio.

\sqbullet: Electrónica de control.

\sqbullet: Un sensor térmico.

\sqbullet: Un amplificador de ultrasonido.

\sqbullet: Un transductor.

\sqbullet: Un emisor ultrasónico.

\sqbullet: Un Interfaz cable.

\bullet: Varios emisores secundarios, en los que se distinguen:

\sqbullet: Un receptor de radio.

\sqbullet: Un emisor de radio.

\sqbullet: Electrónica de control.

\sqbullet: Un amplificador ultrasonidos.

\sqbullet: Un transductor.

\sqbullet: Un emisor ultrasónico.

\sqbullet: Un Interfaz cable.

\bullet: Varios elementos receptores, en los que se distinguen:

\sqbullet: Un receptor de radio.

\sqbullet: Electrónica de control.

\sqbullet: Un difusor.

\sqbullet: Un transductor.

\sqbullet: Un amplificador de ultrasonido.

\sqbullet: Un receptor ultrasónico.

\sqbullet: Interfaz cable, IRC, o RDIF.

\sqbullet: Memorias medidas.

\sqbullet: Baterías.

\bullet: Un ordenador y un software específico.

2. Sistema de medición vía ultrasonidos de la actividad física y deportiva, según reivindicación 1, caracterizado porque los elementos emisores se colocan sobre postes de algunos metros sobre el nivel del suelo y localizados en distintos puntos fijos del campo, cuyo foco está espacialmente delimitado.

3. Sistema de medición vía ultrasonidos de la actividad física y deportiva, según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque cada uno de los elementos emisores consta de un conjunto emisor completo de ultrasonidos y transductores de amplia difusión.

\newpage

4. Sistema de medición vía ultrasonidos de la actividad física y deportiva, según reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque uno de los elementos emisores actúa de emisor principal para la emisión secuencial de los pulsos ultrasónicos.

5. Sistema de medición vía ultrasonidos de la actividad física y deportiva, según reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el emisor principal manejará los impulsos vía radiofrecuencia o infrarrojos que permitirán la sincronización entre los elementos emisores, y entre éstos y los receptores móviles de ultrasonido.

6. Sistema de medición vía ultrasonidos de la actividad física y deportiva, según reivindicación 1, caracterizado porque los elementos receptores, uno por cada deportista a monitorizar, poseen alimentación autónoma por baterías, portan internamente el receptor de radio o de infrarrojos válido para la sincronización con la salida de pulsos de los distintos focos emisores, el receptor sensible de ultrasonidos y la electrónica interna que procesará los datos de Llegada y los almacenará regularmente en la memoria.

7. Sistema de medición vía ultrasonidos de la actividad física y deportiva, según reivindicaciones 1 y 6, caracterizado porque los elementos receptores, incorporan un dispositivo para descarga de la información personal, pudiendo para ello hacer uso de la comunicación estándar en cualquier ordenador, o la transferencia sin contacto basada en tecnología inalámbrica, si los componentes emisores para conseguirla se incorporan en el elemento receptor.

8. Sistema de medición vía ultrasonidos de la actividad física y deportiva, según reivindicación 1, caracterizado porque comprende un Ordenador Personal con la interfaz necesaria para la descarga de los datos del elemento receptor de cada jugador y un programa específico para las tareas de configuración de cada receptor, así como del procesado de los datos acumulados durante el partido.

9. Sistema de medición vía ultrasonidos de la actividad física y deportiva, según reivindicaciones 1 y 8, caracterizado porque el programa que integra el ordenador encargado de la descarga y procesamiento de datos, debe contemplar:

-: La presentación de cada participante en la pantalla (solo o en conjunto con el resto de participantes), identificado por un número, y su evolución sobre el espacio del recinto, a lo largo del tiempo del evento deportivo, y que a modo de película, dispondrá de recreación con posibilidades de paro, avance, cámara rápida, lenta y pausa.

-: La determinación de parámetros estimativos del rendimiento, como trayectoria total recorrida, velocidades y aceleraciones punta y consumo calorífico.