JP5405743B2 - スポーツ・オブジェクトのｉｄ、動き、及び場所を追跡把握するためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般には、動いている物体を追跡把握することに関し、具体的には、ＧＰＳ（Global Positioning Satellite）受信機及び関連付けられているＲＦ（Radio Frequency）送信機コンポーネントを埋め込まれている１つ又は複数のスポーツ・オブジェクト（sports object）に関する距離、場所、ＩＤ、及び個々の飛行経路属性を追跡把握することに関する。

ゴルフ、野球、アイスホッケー、フットボール、サッカー、やり投げ、砲丸投げなど、動いている物体又は投げ出される物体が関与する、画定されたエリア内で行われるほとんどのスポーツにおいては、ゲームで使用されている動いているスポーツ・オブジェクトの移動距離及び飛行経路属性が正確にわかると、参加者及び見る側の双方にとって、スポーツの娯楽性及び競争性を大幅に高めることができる。打ち上げた高さ、飛行時間（滞空時間）、スピード、速度、上昇など、移動スポーツ・オブジェクトの飛行経路属性を高い精度で知ることは、往々にして大きな関心事となる可能性がある。

野球のゲームにおいては、例えば、ホームランダービーの出場者によって打たれた野球ボールの正確な移動距離を測定することは、勝者を決定する際にきわめて重要である。このような競争においては、見る側及び審判は、勝者を断定するために、出場者によって打たれたそれぞれの野球ボールが飛んだ正確な距離を知る必要がある。野球ボールのほとんどは、常に球場の中又は外の印のないエリア又は近づけないエリア内に着地するため、通常は、これらの打たれたボールに関する実際の距離の測定を確認することは不可能である。したがって、一般に認められている移動距離の測定基準は、必然的に、ホームベースなどの前もってわかっている起点から、外野のフェンスなどの最終的なボールの行き先の付近にある前もってわかっている距離マーカまでの距離を推測、見積もり、又は測定し、そこに実際の最終的なボールの到達地までの、又は実際の最終的なボールの到達地からの、推測された、見積もられた、又は測定されたさらなる距離を加えるか、又はそこから差し引くことに基づくことになる。これは、非効率的、不正確、及び時間がかかる可能性がある。

同様に、打ちっ放し練習場又は練習施設を使用しているゴルファーにとって、どれぐらい遠くへゴルフボールが飛んだかを知ること、並びに関連付けられている飛行経路（たとえばスライス、シャンク、ドロー）を知ることは、自分自身の上達度を評価し、打ちっ放し練習場での経験から十分に利益を得るためにきわめて有用である。現在、ゴルファーによって打ちっ放しエリア又は練習エリアへと打ち込まれるそれぞれのボールに関して、その距離は、その打ち込まれたボールが、最も近い距離マーカからどれぐらい離れて静止したかを見積もることによって推測される。ゴルフの距離マーカは、一般にフィールド内に配置され、ティーから５０ヤードの地点で開始し、２５又は５０ヤードきざみで増加し、通常は３５０ヤードなどの最長距離に至る。これらのマーカは、通常はグランド内の固定された棒であり、それぞれは、複数のユーザがティーアップを行うエリアから十分に見える大きさの標示を有し、この標示は、色の選択又は簡潔な２桁若しくは３桁の数字を使用することによって、ゴルファーからの距離を表示する。

典型的な施設においては、個々のプレーヤは、飛行経路に沿ってボールを目で追い、最終的な到達地及び移動距離を見積もるが、これは、ボールの飛行経路を目で追うプレーヤの能力に左右される。この作業は、複数のプレーヤ及び付随する複数のボールが、打ちっ放し練習場において同時に使用され、結果として、複数のボールが飛行する状況が頻繁に発生する場合には、往々にして複雑になる。ボールが飛行する最初の数秒間を目で追うことができないと、又は飛行中若しくはグランド上で１つのボールを別のボールと混同すると、ボールを目で追うこと、又は移動した距離を正確に見積もることができない結果となる可能性がある。天候条件及びプレイ時間に起因して自然の明るさが変化することによって、視認性に変動が生じ、ゴルフボールの移動した距離を見積もる作業がさらに複雑になる。日中の曇り、暗い空模様、又は荒れ模様の天気の間に自然の光が不足すること、並びに夜間における人口的な照明の限界を考慮すれば、ボールがどれぐらい遠くへ打たれたかを判断することの問題点は、さらにいっそう明らかになる。

複数のボールが既に打たれて、プレイフィールドのあちこちに散乱しており、それによって、自分のボールを追跡把握することが困難になる場合には、よくある別の難題に直面する。たとえ練習場の係員が、前に打たれたボールを再び使用するためにかき集めるカート又はその他のデバイスを使用して、ボールが着地するエリアを定期的に掃除しても、その施設が使用されている間はほとんど常に何百個、或いは何千個ものボールが、練習場のグランドのあちこちに散乱している場合が多い。このような状況によって、見る側がゴルフボールの実際に移動した距離を測定する能力が弱まる。

上述の複雑な要素を別にしても、移動距離を正確に測定しようとするいかなる試みも、プレーヤの注意深さに、及び少数の距離マーカ又はヤーデージ・マーカ（yardage marker）の正確さに大きく依存する。典型的な打ちっ放し練習場又は練習施設においては、いくつかのヤーデージ・マーカが練習場エリア内に配置されて、ゴルファーからそのヤーデージ・マーカまでの距離を表示している。通常、ヤーデージ・マーカからティー区画までとして表示されている距離は、正確ではない。これは、距離が通常はそれぞれのティー区画からは測定されないためである。たとえ距離が１つの特定のティー区画から正確に測定されても、その距離は、それぞれの隣接するティー区画に移るにつれて、新たに距離が測定されない限り、ますます不正確になる。ティー区画のレイアウトによっては、距離の不一致が著しくなる可能性がある。

さらに、プレーヤがゴルフ練習場の経験からさらに多くの利益を得るためには、それぞれのゴルフスイングを観察して、さまざまなスイングを比較できることが非常に重要である。現在では、コーチ又はプロの指導者が、動いているプレーヤを観察又はビデオ録画し、そのプレーヤのスイング力学などのさまざまな要素に関するフィードバックを提供することによって、この役割を提供している。多くのゴルファーが、このようなレッスン指導から上達しているが、このようなアプローチは主観的であり、繰り返される練習ストロークのさまざまな飛行属性を正確に知ることというさらなる要素によって、大幅に強化することができる。したがって、プロセスを改善することによって自分のゴルフスイングの力学を理解できるようにしたいというニーズが存在する。これは、ユーザが、正確にはじき出された距離及びゴルフボールの飛行属性を保存して、さまざまなストロークのプラス面やマイナス面などを比較する目的でレッスン指導中に又は後で見ることができるようにすることによって、達成することができる。

さらに別の例においては、ゴルフコース上でゴルフのラウンド・プレイしているゴルファーにとって、ゲーム中に行われるそれぞれのストロークごとの実際の移動距離を知ること、及び自分の上達度を測定及び評価するために、それぞれのボールがどのようにして打たれたかを正確に知ることができることは、有用なこと、ためになること、おもしろいことなどである可能性がある。特許文献１は、ゴルフカートと、フェアウェイ、バンカー、ウォーターハザード、グリーンなどのゴルフコース上のその他の目印との間の距離を測定するためにゴルフカート上に配置されるＧＰＳ受信機を開示している。このようなアプローチは、コース上のさまざまな目的ポイントまでの距離を測定する上では有用だが、このＧＰＳ受信機はゴルフカートに関連付けられており、ゴルフボールに関連付けられているのではないという事実によって、その有効範囲は限られる。そのようなものとして、これは、ボールそのものからコース上の次の目標又はその他の目的ポイントまでの実際の距離に関する正確な情報を提供しない。これはまた、ゴルフボールそのもののボール飛行属性に関するいかなる情報も提供しない。

動いているスポーツ・オブジェクトの移動した距離及び飛行属性を測定する方法は、不正確であり、効率が悪く、当て推量を前提としている。我々は、既存の方法の限界に対処する方法を見いだした。この方法によって、さまざまなスポーツ施設におけるユーザ及びプレーヤ、並びに見る側、スコア記録係、観客、スポーツキャスタ、指導者などは、ボール又はその他の動いているスポーツ・オブジェクトがどれぐらい遠くへ及びどれぐらい正確に移動したかを知ることができるようになるであろう。
公開を経た米国特許第６，５２４，１９９号明細書

動いているスポーツ・オブジェクトの位置及び飛行経路の情報を正確に提供したいというニーズが存在する。起点及び最終的な到達地における、並びにいくつかの中間ポイントにおける動いているスポーツ・オブジェクトの正確な位置情報を測定したいというニーズが存在する。見積もりや推測などを改善するやり方で、この位置情報を入手、表示、保存、及びその他の形で利用可能にしたいというニーズも存在する。

本発明は、１つ又は複数のスポーツ・オブジェクトの距離、場所、及び飛行経路属性を追跡把握するための新規な方法及び装置を提供し、それらのスポーツ・オブジェクトを個人の（又は団体の）プレーヤに関連付け、それぞれのスポーツ・オブジェクトの場所及び飛行経路をプレイフィールド又はアリーナに対応付け、それぞれのプレーヤ又は認定されたユーザが自分のスポーツ・オブジェクトの場所及び飛行経路属性にアクセスできるようにする。

本発明によるスポーツ・オブジェクトは、その中核内にＧＰＳ受信機、マイクロプロセッサ、及びＲＦ（radio frequency）送信機を装備しており、それによってこのスポーツ・オブジェクトは、当てられ、打たれ、投げられ、蹴られ、又はその他の形で動かされると、地球の周りの軌道上にあるＧＰＳ衛星、及び／又は練習場、コース、若しくはプレイフィールドの周りに配置されている地上のシュードライトによって送信される位置データ（本明細書では、一次データ又はトラッキングデータと呼ばれる）を受信して保存することができる。このスポーツ・オブジェクトは、静止した後で、練習場、コース、又はプレイフィールドの周りに配置されている１つ又は複数のＲＦ受信機へ自身の収集した位置データを送信することもでき、このような受信機は、コンピュータ制御のデータネットワークと関連付けられているか、又は統合されており、そしてそのデータネットワークは、このような収集されたデータをさらなる処理及び使用のために保存することができる。

スポーツ・オブジェクト内のＧＰＳ受信機は、そのスポーツ・オブジェクトに固有のＩＤ（identification）を与えるように設計されており、このＩＤによって、そのスポーツ・オブジェクトは、同時に認められているセッション中の使用に際して、その他のスポーツ・オブジェクトから区別される。ＲＦ送信機は、その固有のＩＤをネットワークサーバへ送信し、次いでそのスポーツ・オブジェクトが打たれた、又は動かされた特定の起点における特定の認定されたユーザにそのＩＤを関連付ける。

スポーツ・オブジェクトの活性化及びパワーアップは、打つ前に物体に電磁場又はその他の活性化フィールドを通過させること、物体の動きによって開始される活性化、又は衝撃によって開始される活性化など、さまざまな能動的又は受動的な方法を介して行うことができる。

したがって本発明の一態様では、標準的なやり方で機能するスポーツ・オブジェクトの能力に悪影響を及ぼすことなく、ＧＰＳ衛星又は地上のシュードライトから得られた場所情報を受信し、保存し、操作し、送信するために、電子デバイスをスポーツ・オブジェクト内に埋め込む。

本発明の別の態様は、スポーツ・オブジェクト又はスポーツボールの中核内に埋め込まれている電子コンポーネントのための衝撃吸収性を含む。

本発明の目的は、同時に使用されている多くのスポーツ・オブジェクト又はスポーツボールに関する一次情報（たとえばＩＤ、及び所与の時点における位置情報）を取り込むことである。本発明のもとでは、複数の一次情報を使用して、たとえば移動した距離、スピード、方向、打ち上げた高さ、及び軌道などの飛行経路属性を得ることができる。一実施形態においては、集約された飛行経路属性を使用して、スポーツ・オブジェクトが当初の位置から最終的な到達地まで辿った経路を地図上に位置付ける。

本発明のさらなる目的は、屋内又は屋外のフィールド若しくはアリーナにおける複数のスポーツ・オブジェクトの動きを追跡把握することである。スポーツ・オブジェクト内に埋め込まれている電子機器が、所与の時点におけるスポーツ・オブジェクトの一次情報を検知し、埋め込まれている送信アンテナを使用して、プレイングフィールド内に配置されている１つ又は複数の受信機へそのスポーツ・オブジェクトからの一次情報を送信する。この一次情報は、（たとえばハードドライブ上に）保存するためにコンピュータ制御のネットワークサーバへダウンロードされ、さらなる操作及び処理のためにアーカイブに保管される。サーバプロセッサは、スポーツ・オブジェクトのＩＤに基づいてデータを分類し、指定された物体までのボールの飛行時間の全体にわたって、１つ又は複数の指定されたスポーツ・オブジェクトに関する一次情報を、施設の１人又は複数の指定されたユーザにさらに関連付け、得られた情報を施設の指定されたユーザに表示する。

本発明の一実施形態によれば、プロセッサは、それぞれの打たれたスポーツ・オブジェクトに関して保存されているデータを、そのスポーツ・オブジェクトを打ったプレーヤに関連付け、施設のいたるところに配置されているディスプレイ端末を介してそのデータをほぼリアルタイムに見ることができるようにする。別の実施形態においては、はじめに適用可能な得られたデータをコンピュータのハードドライブ上に保存し、次いでたとえばＣＤ（compact disk）やＤＶＤ（digital video disk）などの個人的に見ることができるストレージメディアへそのデータを転送することによって、保存されているデータの指定された部分をスポーツ施設又はその他の場所において後で見ることができるようにする。

本発明のさらなる目的は、システム管理者を介してシステムデータへのアクセスをコントロールできるようにすることであり、システム管理者は、システムそのものを使用すること、並びに生成されたデータを見ることや入手することに対するアクセスのレベルを設定することができる。

添付の図面に示されているように、本発明の例示的な実施形態に関する以下の詳細な説明に照らせば、上述の目的が達成され、本発明のその他の特徴及び利点がさらに明らかになるであろう。

図面においては、同様の参照文字は、いくつかの図を通じて同様の要素を示している。

本発明について、添付の図面を参照して詳細に説明する。本発明を使用して、ほとんどいかなるスポーツにおいても複数のスポーツ・オブジェクトを同時に追跡把握することができるが、このセクションでは、ゴルフというスポーツにおける可能な一実施形態に関して本発明を説明する。一般に、この実施形態は、通常の使用過程において打たれた又はプレイされたゴルフボールの距離、場所、及び飛行経路属性を追跡把握するシステム及び方法に関する。具体的には、この実施形態は、ゴルフ練習場、打ちっ放し練習場、ゴルフコース、又は屋内環境に設置できるトラッキングシステムによって追跡把握することができる電子的に装備されたゴルフボールに関する。

図１は、新規なゴルフボールの一実施形態を示している。典型的なゴルフボールとしての機能に加えて、本発明のゴルフボール１００は、その場所及び飛行経路属性を追跡把握することができる。ゴルフボール１００は、電子コンポーネントを装備しており、それらの電子コンポーネントによって、ゴルフボール１００は、このタイプの情報を受信し、保存し、操作し、送信することができる。これらの電子コンポーネントは、図１において識別され、ゴルフボール１００上又はゴルフボール１００内に格納されている。ゴルフボール１００は、マイクロプロセッサ１０４を含み、このマイクロプロセッサ１０４は、タスクの処理を実行し、ゴルフボール１００の電子コンポーネントをコントロールする。ゴルフボール１００の電子コンポーネントは、バッテリー、電池、スーパーキャパシタ、インダクションエレメントなどの充電式電源１１２とコミュニケーションを取り合い、そうした充電式電源１１２によって電力を供給されることが好ましい。

例示的な一実施形態においては、トラッキングデータは、ゴルフボール１００によってＧＰＳアンテナ１１４を通じて受信され、このＧＰＳアンテナ１１４は、ＧＰＳ衛星のＬ１搬送波の送信、及び／又は局所的なシュードライト信号（図示せず）を受け取る。ＧＬＯＮＡＳＳシステムを含むその他のＧＰＳ衛星システムを利用することもできるという点に留意されたい。

軌道内のＧＰＳ衛星はすべて、Ｌ１及びＬ２と呼ばれるＵＨＦ帯域内の２つの搬送波周波数上で低出力の無線信号を継続的かつ同時に送信している。Ｌ１搬送波は、１５７５．４２ＭＨｚで送信を行い、ゴルフボール１００内のＧＰＳアンテナ１１４によって受信される一次データを含む。

別の例示的な実施形態においては、ＧＰＳ Ｌ１信号は、３つの異なるタイプの情報、すなわち疑似ランダムコード、軌道データ、及び暦データを含む。Ｌ１疑似ランダムコードは、Ｃ／Ａ（Coarse Acquisition）コードと呼ばれており、現時点での民間によるＧＰＳの使用のための基準である。これは、１０２３ビットごとに繰り返し、Ｌ１搬送波を１ＭＨｚの速度で変調する。疑似ランダムコードは、ＧＰＳの基礎をなす部分であり、どの衛星が情報を送信しているかを識別する複雑なデジタルコードから構成されている。さらに、軌道データとして知られている低周波数信号ナビゲーションステータスメッセージが、それぞれの衛星によって絶え間なく送信されており、このメッセージは、衛星の「健全性」ステータスに関する重要な情報、並びに現在の日時を含む。信号のこの部分は、位置を正しく測定するために必要不可欠である。最後に、それぞれの衛星は、暦データを送信しており、この暦データは、その衛星に関する、及びＧＰＳシステム内のその他のすべての衛星に関する軌道の情報を確認する。暦データは、１日の中の任意の時点において地球上の任意の地点から、それぞれの衛星がどこにいるはずであるかをＧＰＳ受信機１０２に知らせる。

オペレーショナルモードでは、ゴルフボール１００内のＧＰＳ受信機１０２は、見えるすべてのＧＰＳ衛星から送信されている一次ＧＰＳ Ｌ１データがＧＰＳアンテナ１１４によってリアルタイムで受信される際に、そのようなデータを記録する。通常、ＧＰＳ受信機１０２は、２Ｄの（2-dimensional）位置（緯度及び経度）を計算して動きを追跡把握するためには、少なくとも３つの衛星の信号上にロックされなければならない。３Ｄの（three-dimensional）位置（緯度、経度、及び高度）は、視野内の４つ以上の衛星を用いて得ることができる。基本的にＧＰＳ受信機１０２は、ＧＰＳ信号が衛星によって送信された時間と、そのＧＰＳ信号が受信された時間とを比較する。その時間の差によって、ＧＰＳ受信機１０２は、その衛星がどれぐらい遠くにあるかがわかる。いくつかの衛星からのさらなるデータを用いて、ＧＰＳ受信機１０２は、ゴルフボール１００の３Ｄの位置を定期的に測定することができる。

マイクロプロセッサ１０４内のソースコードは、ゴルフボール１００のコンポーネントのオペレーションをコントロールする。ＧＰＳ受信機１０２は、プログラムされた時間が経過すると、継続的に、又はその他のプログラム可能なイベントパラメータが終了すると、一次トラッキングデータのデジタルキャッシュをマイクロプロセッサ１０４へ出力する。次いで一次データは、図２に示されているように、ＲＦ送信機１１０及びＲＦアンテナ１１６を介してＲＦ受信機アレイ１６０へ送信される。

ゴルフボール１００は、上述のように、継続的に、間隔を置いて、又は１つ若しくは複数の条件が発生した際に、データを受信及び送信することができる。たとえば、ゴルフボール１００のユーザは、衝撃の瞬間からボールが静止するまでのトラッキング情報が欲しいだけかもしれない。その場合には、動き又は衝撃をモーションセンサ１０８が感知した時点から、ゴルフボール１００が静止したとモーションセンサ１０８が判断するまで、データを継続的に送信することを開始するようにマイクロプロセッサ１０４をプログラムすることができる。モーションセンサ１０８は、加速度計、線速度センサ、赤外線センサ、圧縮センサ、振動センサなど、動きを感知することができる任意のタイプのセンサとすることができる。或いは、データを受信及び送信するための特定の時間間隔を規定するようにマイクロプロセッサ１０４をプログラムすることもできる。たとえば、衝撃の時点で開始して１０秒間が経過した直後に終了する形でデータを受信及び送信するようにマイクロプロセッサ１０４をプログラムすることができる。

ゴルフボール１００は、使用のために選択された時点を検知できることが好ましい。図１に示されているように、ゴルフボール１００は、そのゴルフボール１００が使用のために選択された時点を検知するための検知器１０６を含む。検知器１０６は、ボール１００がティー又はマット１３４上に置かれた時点を検知することができる任意のタイプのセンサ又はデバイスとすることができ、対応するボール検知器をティー又はマット１３４の中又は周りに配置することを必要とすることもでき、又は必要としないこともできる。

それぞれのゴルフボール１００は、固有のＩＤを有し、この固有のＩＤは、ＧＰＳ受信機１０２内に保存され、パワーアップ時にマイクロプロセッサ１０４のメモリ内へロードされる。固有のＩＤは、１つのゴルフボール１００を別のゴルフボール１００から区別する役割を果たす任意の識別データとすることができる。この固有のＩＤによって、トラッキングシステム５０は、複数のゴルフボール１００を同時に追跡把握することができる。

ゴルフボール１００内におけるＧＰＳ受信機１０２の初期設定及び「初回調整」は、充電式電源１１２がゴルフボール１００の完全な充電を最初に完了した時点で、初めて行うことができる。最初の充電は、図４に示されているように、充電システム２３２において行うことが好ましいが、ティーボックス１３０内の充電システム１３２において行うこともできる。ゴルフボール１００は、充電システムのいずれかに配置されたときは常に、「パワーアップ」され、ＧＰＳ信号にさらされる。充電されてパワーアップされている間、ゴルフボール１００は、ＧＰＳ衛星から位置、暦、軌道、及び時間のデータ（一次データ）を得る。ＲＦ送信機１１０はオフにされているが、最後に得られた一次データは、ゴルフボール１００内に保存されている。ＧＰＳ受信機１０２の次の初期設定及び「初回調整」は、ゴルフボール１００の充電式電源１１２が完全に放電された場合、又はゴルフボール１００が施設から取り除かれた場合にのみ必要となる。

ユーザは、使用される前に充電システム１３２内に配置されている完全に充電されたゴルフボール１００を提供された状態でティーボックス１３０に立つことが好ましい。充電システム１３２内にある間、ゴルフボール１００は、パワーアップされ、直近の位置、暦、時間、及び軌道から構成されている保存されているデータによって、ＧＰＳ受信機１０２は、「ホットスタート」を実行することができる。「ホットスタート」においては、正確な現在のＧＰＳ位置データ及び「準備完了モード」が、迅速に達成される。

ゴルフボール１００がティーボックス１３０内のティー１３４上に配置されたときには、ＧＰＳ受信機１０２は、既にパワーアップされて調整を完了していることが好ましい。ゴルフボール１００を選択してティー又はマット１３４上に配置すると、マイクロプロセッサ１０４は、ＲＦ送信機アンテナ１１６に結合されているＲＦ送信機１１０を介してＲＦ受信機アレイ１６０へデータを出力する。このようなデータは、固有のボールＩＤ及び最後に記録された一次データを含むことができる。固有のボールＩＤを、最後に記録された一次データ（すなわち、最後に記録されたＧＰＳから得られたボールの位置）と共に出力すると、ゴルフボール１００がティーボックス１３０に相関付けられ、システムパフォーマンスの妥当性が確認される。

ゴルフボール１００が選択され、パワーアップ及びＧＰＳの調整が完了すると、ゴルフボール１００内における下記及びその他の起動時の事象が開始される。たとえばティー又はマット１３４は、既知の又は所定の場所を有することができ、したがって、ゴルフボール１００を追跡把握する際の起点としての役割を果たす。さらに、ゴルフボール１００がティーボックス１３０内のティー又はマット１３４上に配置されると、フィールド検知器１０６は、ＧＰＳアンテナ１１４及び／又はＲＦ送信機アンテナ１１６を介してデータを受信及び／又は送信することを開始するようマイクロプロセッサ１０４に信号で伝えることができる。

上述のように、トラッキングデータがゴルフボール１００によって受信され、またゴルフボール１００から送信されると、トラッキングシステム５０は、トラッキングデータをゴルフボール１００から受信し、そのデータを使用可能な形式に変換する。図２は、本発明を具体化するトラッキングシステムを示している。本発明のトラッキングシステム５０は、上述のように小型の電子機器を埋め込まれているゴルフボール１００の場所及び飛行経路属性を追跡把握するために使用される。

トラッキングシステム５０は、ゴルフボール１００によって送信されるデータを受信するためのＲＦ受信機又はＲＦ受信機アレイ１６０を含む。ＲＦ受信機アレイ１６０は、たとえば８００ＭＨｚや２．４ＧＨｚなど、配置されている環境内で認められているさまざまなＲＦ周波数範囲のいずれも利用することができる。本発明の一実施形態によれば、ＲＦ受信機アレイ１６０は、受信アンテナ、デジタルシグナルプロセッサ、フィルタ、及びＲＦケーブルを含む。

ゴルフボール１００から送信されたデータは、ＲＦ受信機アレイ１６０によって受信され、このＲＦ受信機アレイ１６０は、そのデータを直接システムサーバ１４０へ送信する。このプロセスは、ほぼリアルタイムに行うことができる。システムサーバ１４０は、ストレージメディアとオペレーティングシステムとを有するＰＣサーバ、又はその任意の同等物とすることができる。オペレーティングシステムは、システムソフトウェアを実行するためのフレームワークを提供することを担当することができる。ストレージメディアは、ハードドライブ、ディスク、或いはテープなど、データを保存するために一般に使用される任意のメディアとすることができる。一実施形態においては、たとえばＲＦ受信機アレイ１６０を介してゴルフボール１００から受信される一次データ又は処理済みデータを保存するために、ハードドライブを使用することができる。

考えられる１つのＲＦ受信機アレイ１６０の構成は、任意の特定の時点において複数のゴルフボール１００によって送信されるトラッキングデータを確実に首尾よく受信するために、打ちっ放し練習場、ゴルフコース、又はヒッティングエリアの周りに戦略的に配置されている複数のＲＦ受信機を含むことができる。考えられる別の構成は、単一のＲＦ受信機を含むことができ、ゴルフボール１００内のＲＦ送信機の信号強度、及びその受信機の感度は、その打ちっ放し練習場で可能な最長のドライバーショットに対応することができる。いずれの構成においても、ＲＦ受信機アレイ１６０は、トラッキングデータを処理するためにシステムサーバ１４０と通信する。

システムサーバ１４０は、単一の又は複数のティーボックス又は区画に結合することができる。それぞれのティーボックス１３０は、１つ又は複数のタイプのユーザ認証データ、たとえばキーパッドの入力を介して挿入される個人識別番号又はコード、ＩＤカード内に保存されているデータ、バイオメトリック認証などを収集して処理するためのデバイスに接続されている。キーパッド／カードＩＤ １２０によって、トラッキングシステム５０のユーザは、正当なＩＤを得ることができ、そのＩＤを特定のプレイセッション又は登録されたユーザに関連付ける。本発明のもとでは、それぞれのティーボックス１３０は、単一のキーパッド／カードＩＤ １２０に結合することができる。或いは、１つ又は複数のティーボックス１３０が、同一のキーパッド／カードＩＤ １２０を共有することもできる。本発明によれば、キーパッド／カードＩＤ １２０において収集されたユーザ認証データの処理は、システムサーバ１４０において、キーパッド／カードＩＤ １２０において、又はトラッキングシステム５０のその他の管理エリアにおいて実行することができる。

システムサーバ１４０は、単一の又は複数のディスプレイ端末１５０にさらに結合されている。一実施形態では、ディスプレイ端末１５０は、それぞれのティーボックス１３０の表示エリア内に配置され、プレイ中のゴルフボール１００に関するさまざまな音声情報及び／又は視覚情報をそれぞれのユーザに提供する。別の実施形態においては、ディスプレイ端末１５０は、ユーザがデータを後で見るために、クラブハウス、プロショップ、バー、又はレストラン内に配置することができる。或いは、ＣＤやＤＶＤなどのさまざまな携帯可能なメディアへデータをダウンロードすることもできる。

ＧＰＳ基準受信機（GPS reference receiver）１７０は、ＧＰＳ信号を劣化させて精度に影響を及ぼす可能性のある共通モードのエラーを補正するために図２のシステムサーバ１４０に接続することができる。可能性のあるいくつかのエラーとしては、電離圏及び対流圏の遅延（衛星信号が、大気を通過する際に減速すること）、受信機クロックのエラー（受信機の内蔵クロックが、ＧＰＳ衛星に搭載されている原子クロックほど正確ではない可能性があること）、軌道すなわち衛星軌道のエラー（衛星の報告した場所における不正確さ）が含まれる。

作動中のＧＰＳ受信機１０２からのＧＰＳ Ｌ１信号データ（すなわち一次位置データ）をシステムサーバ１４０内のＤＧＰＳ（Differential GPS）基準データと組み合わせることは、これらのエラーを少なくする上で、又はなくす上で役に立つことができる。ディファレンシャルＧＰＳ基準受信機１７０は、施設の地面上における正確な既知の場所に配置される。基準受信機１７０は、自身の正確な場所を知っているため、受信した信号を使用することによってそれぞれの衛星までの距離を測定して、これらの測定した距離と、自分の既知の位置から計算した実際の距離とを比較することによって、衛星信号内のエラーを割り出すことができる。視界内のそれぞれの衛星に関する測定した距離と、計算した距離との差が、「微分補正」となる。

それぞれの追跡把握されている衛星に関する微分補正は、補正メッセージへとフォーマット設定され、システムサーバ１４０へ送信される。これらの微分補正は、ＧＰＳ受信機１０２の計算に適用され、共通のエラーの多くを取り除き、正確さを改善する。基準受信機１７０は、エラーの構成要素を割り出し、リアルタイムにシステムサーバ１４０へ補正を提供する。補正データは、ＤＧＰＳ補正信号の形式でＤＧＰＳ基準受信機１７０から送信される。

図２を参照すると、トラッキングシステム５０は、システムインターフェース１８０を含み、このシステムインターフェース１８０は、システムサーバ１４０に結合されている。システムインターフェース１８０によって、トラッキングシステム５０の管理者は、システムをコントロールすることができる。システムインターフェース１８０は、システムサーバ１４０から切り離された論理ブロックとして示されているが、本発明は、双方の構成要素を単一の物理的な構成要素として結合することを除外するものではない。

図２に示されているトラッキングシステム５０の例示的な一実施形態においては、ユーザは、料金の精算、データの分析、データの保存などのために、必要に応じてキーパッド／カードＩＤ １２０を介してＩＤ及びその他の情報を入力する。トラッキングシステム５０にアクセスするための許可が与えられた場合には、ユーザには、指定されたティーボックス１３０を使用するための許可が与えられる。次いでユーザは、ゴルフボール１００を保持トレイ内に置くことへ進み、ゴルフボール１００をティー又はマット１３４上に置くことへ進む前に調整を受けることができる。或いはユーザは、ゴルフボール１００がフィーダ（図示せず）から自動的に供給されるのを待つこともできる。ゴルフボール１００は、ティー又はマット１３４上に置かれると、自身の固有のＩＤと、ＧＰＳから得られた位置及び時間とをシステムサーバ１４０へ送信し、その一方でティーボックス１３０は、ボール１００の位置をシステムサーバ１４０へ同時に送信する。システムサーバ１４０は、送信されたトラッキングデータの妥当性を確認し、ディスプレイ端末１５０又はその他のオーディオ−ビデオメディアを介して、システムの準備が整っている旨の表示をユーザへ送信する。何らかのシステムコンポーネントの機能不良（不良品のボールや、充電されていないボールなど）によってシステムの準備が整っていない場合には、表示シンボルやライトなどによって、そのような状況が存在していることをユーザに知らせる。そうでない場合には、ゴルフボール１００は、自身のＧＰＳ調整をティーボックス１３０から送信すると、プレイする準備が整う。

ゴルフボール１００が打たれると、モーションセンサ１０８は、加速を感知し、たとえば１０秒間や、ゴルフボール１００が静止するまでなど、モーションセンサ１０８による決定に従って、普通に打たれたゴルフボールの最大範囲の飛行時間に関連付けられている時間間隔にわたって、トラッキングデータ（位置データ、時間、ＩＤ）を記録及び保存する。トラッキングデータは、ゴルフボール１００によって飛行時間中にいくつかの間隔を置いて取り込まれ、ゴルフボール１００内に配置されたマイクロプロセッサ１０４内に保存される。データの取り込みが完了すると、次いでトラッキングデータは、ゴルフボール１００内に埋め込まれているＲＦ送信機１１０を介してＲＦ受信機アレイ１６０へ送信される。

本発明の一実施形態においては、位置データは、動き始めると毎秒１回の割合でゴルフボール１００によって取り込むことができる。別の実施形態においては、データは、たとえば毎秒複数の間隔でなど、その他の割合で取り込むことができる。

本発明の一実施形態においては、ゴルフボール１００は、取り込まれたトラッキングデータを保存することなく、ボールの飛行中はこのデータを継続的に送信する。或いは、さらに別の実施形態においては、いくつかのデータは、ゴルフボール１００内に埋め込まれたマイクロプロセッサ１０４内に保存され、その一方でその他のデータは、ボールの飛行経路中に送信される。

システムインターフェース１８０によってコントロールされるシステムサーバ１４０は、ゴルフボール１００から得られたトラッキングデータを処理し、ユーザが見るためにそのデータを適切なディスプレイ端末１５０へ回送する。一実施形態においては、ユーザには、ＤＶＤなどの取り外し可能なメディアへデータを保存すなわちダウンロードするオプションが与えられる。

別の実施形態においては、ゴルフボール１００が動かされて、ＧＰＳアンテナ１１４及びＧＰＳ受信機１０２が一次データを受信した場合は常に、ＲＦ送信機１１０及びＲＦ送信機アンテナ１１６は、ある時間間隔にわたって、すなわち動きが止まるまで、そのような一次データをＲＦ受信機アレイ１６０へ継続的に送信する。その後、ゴルフボール１００は回収され、次に使用される前に再び充電される。

本発明によれば、ゴルフボール１００内の検知器１０６は、そのゴルフボール１００がティーボックス１３０内のティー又はマット１３４上に置かれたことを感知し、最初のデータの送信を開始するようマイクロプロセッサ１０４に信号で伝える。最初のデータの送信は、システムサーバ１４０への固有のボールＩＤの出力と、一次データの出力とから構成される。このような一次データの出力は、ＲＦ送信機１１０及びＲＦ送信機アンテナ１１６を介して、システムサーバ１４０と通信状態にあるＲＦ受信機アレイ１６０へ行うことができる。この一連の起動時の事象は、システムサーバ１４０によって処理され、ユーザがプレイフィールド内へ打ち込む前にそれぞれのゴルフボール１００を識別し、そのゴルフボール１００が適切に充電されていることを確認し、そのゴルフボール１００がデータを受信及び送信する準備が整っていることを確かめ、そのゴルフボール１００の位置と、使用中のティーボックス１３０とを相関付ける役割を果たす。

ティーボックス１３０内の充電システム１３２は、ユーザがティーボックス１３０に立つと、ゴルフボール１００を保持し、誘導的に充電する。充電システム１３２は、エネルギー感知ループ若しくはアンテナ又は類似のデバイスと、ゴルフボール１００内の充電式電源を適切に供給するために必要な電子回路とから構成され、そのような充電式電源１１２は、電池、バッテリー、又はスーパーキャパシタから構成される。或いはゴルフボール１００は、完全に充電された状態で自動的に充電システム１３２に到着することもできる。充電システム１３２内にある間、ゴルフボール１００内のＧＰＳ受信機１０２及びマイクロプロセッサ１０４は、パワーアップされ、調整を完了し（すなわち、現在のＧＰＳ位置データを取得し）、ゴルフボール１００がティー又はマット１３４上に置かれたことを検知器１０６が感知するまでスタンバイモードに入っており、その感知した時点で最初のデータ送信が行われる。

本発明のさまざまな教示によるその他の代替実施形態又は実装形態は、当業者によって理解され、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく実現される。したがって本発明は、本明細書に記載の開示された実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に従って定義されるものであることを意図している。

本発明を具体化する電子的に装備されたゴルフボールを示すブロック図である。 本発明を具体化するゴルフボール・トラッキングシステムを示すブロック図である。 本発明を具体化するティーボックス装置を横から見た図である。

Claims (32)

1. トラッキングデータを受信し、保存し、送信することができるスポーツ・オブジェクトであって、
   トラッキングデータを受信するための受信機と、
   前記トラッキングデータを送信するための送信機と、
   前記受信機及び前記送信機をコントロールするためのプログラム可能なマイクロプロセッサであって、前記トラッキングデータが前記送信機によって前記スポーツ・オブジェクトから送信される前に前記マイクロプロセッサを通過するように、前記スポーツ・オブジェクトがトラッキングデータを前記受信機を通じて受信する、前記受信機及び前記送信機をコントロールするためのプログラム可能なマイクロプロセッサと、
   前記スポーツ・オブジェクト内に埋め込まれている前記受信機、送信機、及びプログラム可能なマイクロプロセッサに電力を供給するための充電式電源と、
   前記スポーツ・オブジェクトを使用するために選択した時点を検知するための、前記スポーツ・オブジェクト内に埋め込まれている検知器と、
   前記スポーツ・オブジェクトが衝撃を受けた時点、又は動き始めた時点を感知するためのモーションセンサと、
   前記スポーツ・オブジェクトを識別するためのＩＤ（ｉｄｅｎｔｉｔｙ）を前記マイクロプロセッサ内に保存して、前記送信機によって前記スポーツ・オブジェクトから遠くの受信機へ、前記モーションセンサによって感知された時点の前記トラッキングデータによって示される起点における特定の認定されたユーザと前記ＩＤとを関連付けられるように前記モーションセンサによって感知された時点から前記トラッキングデータと共に前記ＩＤを送信することができる手段と、
   を含むスポーツ・オブジェクト。
2. モーションセンサが加速度計を含む請求項１に記載のスポーツ・オブジェクト。
3. モーションセンサが線速度センサを含む請求項１に記載のスポーツ・オブジェクト。
4. モーションセンサが赤外線センサを含む請求項１に記載のスポーツ・オブジェクト。
5. モーションセンサが振動センサを含む請求項１に記載のスポーツ・オブジェクト。
6. スポーツ・オブジェクトが動いていることをモーションセンサが感知すると、前記スポーツ・オブジェクトが静止するまでトラッキングデータを受信及び送信するようにマイクロプロセッサがプログラムされている請求項１に記載のスポーツ・オブジェクト。
7. スポーツ・オブジェクトが動いていることをモーションセンサが感知すると、前記スポーツ・オブジェクトが静止するまでトラッキングデータを所定の方式で受信及び送信するようにマイクロプロセッサがプログラムされている請求項１に記載のスポーツ・オブジェクト。
8. スポーツ・オブジェクトが動いていることをモーションセンサが感知すると、前記スポーツ・オブジェクトが静止するまでトラッキングデータを継続的に受信及び送信するようにマイクロプロセッサがプログラムされている請求項１に記載のスポーツ・オブジェクト。
9. スポーツ・オブジェクトが動いていることをモーションセンサが感知すると、前記スポーツ・オブジェクトが静止するまでトラッキングデータを定期的に受信及び送信するようにマイクロプロセッサがプログラムされている請求項１に記載のスポーツ・オブジェクト。
10. スポーツ・オブジェクトが動き始めたことをモーションセンサが感知すると、トラッキングデータを受信及び送信するようにマイクロプロセッサがプログラムされている請求項１に記載のスポーツ・オブジェクト。
11. スポーツ・オブジェクトが動き始めたことをモーションセンサが感知すると、トラッキングデータを所定の方法で受信及び送信するようにマイクロプロセッサがプログラムされている請求項１に記載のスポーツ・オブジェクト。
12. スポーツ・オブジェクトが動き始めたことをモーションセンサが感知すると、トラッキングデータを継続的に受信及び送信するようにマイクロプロセッサがプログラムされている請求項１に記載のスポーツ・オブジェクト。
13. スポーツ・オブジェクトが動き始めたことをモーションセンサが感知すると、トラッキングデータを定期的に受信及び送信するようにマイクロプロセッサがプログラムされている請求項１に記載のスポーツ・オブジェクト。
14. モーションセンサを有するゴルフボールである請求項１に記載のスポーツ・オブジェクト。
15. ゴルフボールを使用するために選択したことを検知器が検知すると、トラッキングデータを受信及び送信するようにマイクロプロセッサがプログラムされている請求項１４に記載のゴルフボール。
16. ゴルフボールを使用するために選択したことを検知器が検知すると、トラッキングデータを所定の方式で受信及び送信するようにマイクロプロセッサがプログラムされている請求項１４に記載のゴルフボール。
17. ゴルフボールを使用するために選択したことを検知器が検知すると、トラッキングデータを継続的に受信及び送信するようにマイクロプロセッサがプログラムされている請求項１４に記載のゴルフボール。
18. ゴルフボールを使用するために選択したことを検知器が検知すると、トラッキングデータを定期的に受信及び送信するようにマイクロプロセッサがプログラムされている請求項１４に記載のゴルフボール。
19. ゴルフボールを使用するために選択したことを検知器が検知すると、トラッキングデータを所定の時間にわたって受信及び送信するようにマイクロプロセッサがプログラムされている請求項１４に記載のゴルフボール。
20. 受信機がアンテナを含む請求項１に記載のスポーツ・オブジェクト。
21. 送信機がアンテナを含む請求項１に記載のスポーツ・オブジェクト。
22. 請求項１に記載のスポーツ・オブジェクトに埋め込まれた送信機から送信されるトラッキングデータを受信するための無線周波受信機と、
    前記トラッキングデータを前記無線周波受信機から受信し、前記モーションセンサによって感知された時点の前記トラッキングデータによって示される起点における特定の認定されたユーザと前記スポーツ・オブジェクトの前記ＩＤとを関連付けるためのシステムサーバと、
    プロセッサと通信するディスプレイデバイスであって、前記トラッキングデータが表示されるディスプレイデバイスと、スポーツ・オブジェクト・トラッキングシステムのユーザが情報を入力するデータ入力デバイスとを含むスポーツ・オブジェクト・トラッキングシステム。
23. システムサーバにアクセスしてコントロールするためのシステムインターフェースをさらに含む請求項２２に記載のスポーツ・オブジェクト・トラッキングシステム。
24. トラッキングデータが実質的にリアルタイムで表示される請求項２２に記載のスポーツ・オブジェクト・トラッキングシステム。
25. 後で見るためにトラッキングデータが保存される請求項２２に記載のスポーツ・オブジェクト・トラッキングシステム。
26. ＧＰＳ基準受信機をさらに含む請求項２２に記載のスポーツ・オブジェクト・トラッキングシステム。
27. スポーツ・オブジェクトがゴルフボールである請求項２２に記載のスポーツ・オブジェクト・トラッキングシステム。
28. ティーボックスをさらに含む請求項２７に記載のゴルフボール・トラッキングシステム。
29. トラッキングデータを受信するための受信機を有するスポーツ・オブジェクトを含むスポーツ・オブジェクト及びトラッキングシステムであって、
    前記スポーツ・オブジェクトが、
    前記トラッキングデータを送信するための送信機と、
    前記受信機及び前記送信機をコントロールするためのプログラム可能なマイクロプロセッサであって、前記トラッキングデータが前記送信機によって前記スポーツ・オブジェクトから送信される前に前記マイクロプロセッサを通過するように、前記スポーツ・オブジェクトがトラッキングデータを前記受信機を通じて受信する、前記受信機及び前記送信機をコントロールするためのプログラム可能なマイクロプロセッサと、
    前記スポーツ・オブジェクトを使用するために選択した時点を検知するための、前記スポーツ・オブジェクト内に埋め込まれている検知器と、
    前記スポーツ・オブジェクトが衝撃を受けた時点、又は動き始めた時点を感知するためのモーションセンサと、
    前記スポーツ・オブジェクトを識別するためのＩＤ（ｉｄｅｎｔｉｔｙ）を前記マイクロプロセッサ内に保存して、前記送信機によって前記スポーツ・オブジェクトから遠くの受信機へ、前記モーションセンサによって感知された時点の前記トラッキングデータによって示される起点における特定の認定されたユーザと前記ＩＤとを関連付けられるように前記モーションセンサによって感知された時点から前記トラッキングデータと共に前記ＩＤを送信することができる手段と、を有し、
    前記スポーツ・オブジェクトが、
    充電式電源であって、
    前記送信機から送信されるトラッキングデータを受信するための無線周波受信機を有するトラッキングシステムと、
    前記トラッキングデータを前記無線周波受信機から受信するためのシステムサーバと、
    前記システムサーバと通信するディスプレイデバイスであって、前記トラッキングデータが表示されるディスプレイデバイスと、
    によって追跡把握することができるように、前記受信機、送信機、及びマイクロプロセッサに電力を供給するための充電式電源をさらに有する、
    スポーツ・オブジェクト及びトラッキングシステム。
30. データ入力システムをさらに含む請求項２９に記載のスポーツ・オブジェクト・トラッキングシステム。
31. 請求項１に記載のスポーツ・オブジェクトを追跡把握する方法であって、
    前記スポーツ・オブジェクト内でトラッキングデータを受信するステップと、
    マイクロプロセッサを通じて前記トラッキングデータを送信機へ転送するステップと、
    前記スポーツ・オブジェクトから、トラッキングシステム内に含まれている受信機へ、前記モーションセンサによって感知された時点の前記トラッキングデータによって示される起点における特定の認定されたユーザと前記ＩＤとを関連付けられるように前記モーションセンサによって感知された時点から前記トラッキングデータと共に前記ＩＤを送信するステップと、
    システムサーバを通じて前記トラッキングデータ及び前記ＩＤを処理するステップと、
    前記トラッキングデータを表示するステップとを含む方法。
32. データをデータ入力システムへ入力するステップをさらに含む請求項３１に記載のスポーツ・オブジェクトを追跡把握する方法。
    

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