JP6662903B2 - ゴルフボール追跡システム - Google Patents
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Description
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1]米国特許出願公開第2013/0274025号明細書
センサと中央処理装置との間の通信リンクの確立
中央処理装置は、飛行中のボールの速度及び位置を計算するための全てのセンサからのデータ並びにユーザ(ゴルファー)及びターゲットの位置を用いる。そのために、センサと中央処理装置との間の通信リンクが必要とされる。
複数のセンサからの距離データから空間の相対的な3次元位置を計算できるようにするために、センサの位置を許容しうる精度の範囲内で知る必要がある。この位置データを取得する正確な方法を決定すべきである。あり得る解決は、GNSS又は複数のレーダ信号のマルチラテレーションを含む。代替的に、範囲を測量する際の設置中にセンサ位置を正確に測定することができる。
システムによって計算したボール飛行軌跡を正しいユーザに割り当てることができるようにするために、ボールを打ったときのユーザの位置を知る必要がある。一つのあり得る実現において、変調タグとセンサの幾つかとの間の距離を測定するためにレーダを用いることができる。この場合、中央処理装置は、飛行中のボールの位置を計算するために用いるのと同様にユーザの位置を決定するためにマルチラテレーション技術を用いる。独自の変調コードを、ユーザの識別を可能にするためにアクティブタグの各々に対して用いることができる。代替的な実現は、位置マーカの位置を決定するために正確な相対GNSSを用いる。位置マーカをユーザに装着することができる又はユーザが打った位置に隣接して配置することができる。
変調タグを備えたターゲットの位置を、ユーザが装着したタグに対する原理と同一の原理を用いることによって又は(GNSSのような)他の手段によって決定することができる。これらのターゲット位置を、モバイルアプリケーションにおいて表示することができ、打ち終わったショットの意図したターゲットからの距離の報告又は意図的に定めた方向をユーザによって指定できるようにすることのような多様な機能に対して用いることが出る。
センサは、センサと飛行中のボールとの間の距離及びボールとセンサとの間の相対的な半径方向速度(ドップラー)を決定するためにFMCWレーダを用いる。これは、ボールの飛行軌跡の計算のために中央処理装置に報告される。
全てのセンサからの距離及び速度データを、マルチラテレーション及び追跡技術を用いて完全な3次元飛行軌跡を作成するために中央処理装置によって組み合わせることができる。これらの計算を、飛行中の全てのボールに対して同時に実行することができる。
完全なボール飛行軌跡が計算されると、その起点を決定することができる。全てのユーザの位置を知ることによって、各ボール飛行を、ショットを打ったユーザに割り当てることができる。
レーダセンサによって測定されたドップラー信号の変調を測定することによって、飛行中のボールの回転速度を取得することができる。
大気条件に関する所定の仮定を行うことによって、ボールの回転軸を、飛行軌跡及び打ち出し条件(水平打ち出し角度、垂直打ち出し角度、打ち出し速度及び打ち出し回転速度)から計算することができる。
飛行軌跡がセンサデータから計算されるので、システムは、それをインターネット接続を介して適切なユーザの携帯装置に分配することができる。モバイルアプリケーションは、種々の機能を実行するためにこのデータを用いることができる。
ユーザは、ユーザの携帯装置を用いることによって入力をシステムに提供することができる。あり得る入力は、ターゲットの選択及び意図的に定めた方向の指示を含む。この入力を、モバイルアプリケーション及び(例えば、意図的に定めた方向に対する飛行軌跡データのクラウドベースのストレージに対する)システムによって用いることができる。
モバイルアプリケーションは、ショットを完了した後にボール飛行データの即時のフィードバックを提供する。これを、装置のディスプレイにおける可視的なもののみとして又は装置のスピーカの音声読み上げによって構成することができる。
モバイルアプリケーションは、練習経験を充実させるとともにユーザの能力水準を判断して改善するのを助けるために複数のゲーム、競技会及び教材を含むことができる。
風の強さ、風の向き、気温、湿度、気圧、降水量等のようなパラメータを測定及び記録するために測候所を含めることができる。これを、気象条件がユーザの試合に及ぼす影響がどの程度異なるかをユーザによって正確に理解できるようにするために特定のプラクティスセッションに対してユーザのボール飛行データと共に記録することができる。
システムは、最適なセンサ位置決めを行うことを保証するために設置過程の間に設置者(installer)を案内することができる。これは、センサの相対位置及び中央処理装置に対する向きを報告するセンサを設計することによって可能になる。適切なセンサ配置は、システムが見えない場所を有しないようにすることを保証し、同時に、必要とされるセンサの総数を最小にする。
各センサは、それ自体のローレベル操作パラメータ(例えば、電圧、電流、温度、充電等)を測定するとともにそれを中央処理装置に報告することができる。全てのセンサからのデータの後処理を行うことによって、システムは、任意のセンサが誤ったターゲットを報告したか否か又は任意のセンサが報告すべきターゲットの行方が分からなくなっているか否かを検出することができる。
全ての計算したボール飛行データを、インターネット接続を介して特定のユーザアカウントにリンクするとともにクラウドベースのストレージにアップロードする。
これによって、サプライヤー及び/又はシステムアドミニストレータは、統計的使用データを取得するとともにシステムの動作を監視するためにシステムに遠隔で接続することができる。
このセクションは、図1に示す種々のシステムハードウェア構成要素に用いられる特定の技術及び実装の更なる情報を提供する。
最低レベルにおいて、全ての距離及び速度測定は、カバーする必要がある領域に分散したレーダセンサによって行われる。FMCWベースのレーダは、(特定のセンサの範囲内の)飛行中の全てのボール、ターゲット及びユーザに装着されたIDタグに対する距離を同時に測定する。センサの相対位置を正確に決定することが要求される場合、センサは、センサそれ自体と他のセンサとの間の距離を測定することもできる。正確な時間基準を取得するとともにシステムの全てのセンサの相対位置を決定するのを助けるために各ユニットにGNSS受信器が備えられる。
2.センサが電池式である場合、以下のオプションが存在する。
a.センサ全体をその日の終わりに取り外すとともに(電気ゴルフカートと同様に)翌朝まで充電器に接続する。翌朝の営業前のレンジセットアップルーチンの一部として、全てのセンサを設置場所に戻す必要がある。
b.センサは、毎朝又はシステムが交換の要求を表示するときに交換することができる取外し可能なバッテリパックを有する。
c.各センサは、バッテリを充電するのに用いられるそれ自体の太陽電池を有する。
中央処理装置は、ボール飛行軌跡の計算及びゴルフ練習場におけるハードウェア設置の管理を担う。このユニットを、練習設備に存在する建物内に収容することができる又は野外の気象耐性の筐体内に統合することができる。中央処理装置に交流電力が供給されるとともに中央処理装置がインターネット接続を行う。アンテナ支柱は、任意のWi−Fi(登録商標)アンテナに対する高い位置、センサと通信を行うアンテナ及び携帯電話ネットワークを介したインターネット接続を提供するためのアンテナを提供する。測候所を実現する場合、測候所をこの支柱に配置することもできる。
ユーザは、各セッションの前にユーザに対して作動する独自のIDタグを装着する。タグは、データセンサがタグまでの距離を測定できるようにレーダ信号を変調及び反射し、同時に、タグのIDを決定する。タグを、ユーザがユーザの打ち出し位置の芝に設置する位置マーカとして実現することもできる。ユーザの位置を決定するためにGNSSを用いることもできる。
ターゲットの位置を決定する方法は、ユーザ位置マーカに対して実現されるものと同様である。
ユーザは、システムに接続するスマートフォン又はタブレットを用いることができる。
デスクトップ又はモバイルアプリケーションを実行することができるインターネット接続を有する任意のパーソナルコンピュータ又は携帯機器を、ユーザのアカウントに格納されたデータにアクセスするのに用いることができる。
風の強さ、風の向き、気温、湿度、気圧、降水量等のようなパラメータを測定する測候所を設けることができる。中央処理装置との通信は、レーダセンサに用いられるプロトコルと同一のプロトコルを利用する。
このセッションは、ゴルファー、コーチ及びオペレータのユーザインタフェースとしての役割を果たすシステムの部分を形成する種々のソフトウェアアプリケーションの形態を説明する。
以下のボール飛行データは、以下の段落で説明する種々のソフトウェアアプリケーションを介してユーザが利用できる。
1.移動距離
2.飛球線からの側方偏位
3.ターゲットからの距離
4.着地角度
5.推定される転がり(estimated roll)
6.総距離
7.最高点
8.飛行の総時間
9.3次元飛行軌跡
10.打ち出し時のボール速度
11.垂直打ち出し角(vertical launch angle)
12.打ち出し方向
13.打ち出し時の回転速度
14.回転軸
ゴルファーは、練習設備にいる間に、スマートフォン又はタブレットで実行されるモバイルアプリケーションを介してシステムとやり取りを行う。
基本動作モードにおいて、ゴルファーは、各ショットの軌跡を見るとともに打ち出し位置の正確な表示(総移動距離及び側方偏位)を受け取ることができる。ゴルファーは、携帯機器のスピーカを介した各ショットの選択したデータパラメータ、例えば、「移動距離173m、高さ33m、状態:3mドロー」を読み出すアプリケーションのオプションも有する。
複数のゲーム及び教材は、ゴルファーのプラクティスセッションを更に有効で楽しいものとし、ゴルファーの改善を助け、かつ、種々の態様のゴルファーのゲームにおけるゴルファーの進歩を追跡するためにゴルファーが利用できる。現在のところ予測される少数の教材を、以下の段落で簡単に説明する。アプリについてここで提供するする詳細は、単なる説明に役立つ実例である。
これは、プレーヤが課題に取り組む度に毎日実行することができるクイックテスト/ルーチンである。プレーヤは、システムが記録することができるプレーヤの選択したクラブによって複数のショットを打つことができる。プレーヤは、当該クラブによる距離平均及び所定の日におけるこの平均からの偏位がどの程度であるかを徐々に正確に学ぶことができる。
単一のショットは、複数の異なる標的距離:40m,50m,60m,70m,80m,90m及び100mの打ち出しである。意図した標的距離の1m以内にあるボールの着地は10ポイントを獲得し、標的距離から更に1mずつ離れるに従って1ポイントずつ減少する。標的距離から10mより長い位置にボールが着地すると0ポイントが記録される。したがって、完璧なスコアは70ポイントである。
これは、ウェッジによる距離制御と同様であるが、距離が増大するに従って、ショートアイアンからロングアイアン及びハイブリッドまでの距離範囲をカバーする。
割り当てられた区域内にボールを保持しながらドライバー距離を最大にすることを試みる。
このゲームは、プレーヤが正確な距離制御を実現しながらプレーヤのショットの軌跡の高さを調整することができる方法をプレーヤに理解させることを試みる。これによって、風の強い条件においてショットを制御するためのプレーヤの能力が向上する。
プレーヤは、九つの異なる形態のショットを打つとともにターゲットの指定された距離の範囲内にボールを着地させるチャレンジを行い、プレーヤの能力水準が向上するに従ってチャレンジを累進的に更に難しいものにする。
20個の異なる距離を3回打つことによるプレーヤのゲームの総合的なテスト
プレイされる特定のコースに要求される実際の距離に基づくティーショット及びアプローチショットを行うことによって、ゴルフのティーからグリーンまでの仮想的なラウンドをプレイすることができる。
テスト及びチャレンジの各々に対するオンラインランキングシステムが存在する。プレーヤは、自分の国又は州、クラブ、個人的なグループ等の範囲内で世界中のゴルファーと能力水準を比較することができる。
コーチ及びチームマネージャに要求される能力はゴルファーに要求される能力とは異なるので、ここでは、コーチ及びチームマネージャのアプリケーションを個別のアプリケーションとして説明する。しかしながら、コーチ及びチームマネージャのアプリケーションを同一のアプリケーションの個別の機能として実現することもできる。
デスクトップ又はウェブベースのアプリケーションによって、プラクティスセッションの分析を、モバイルアプリケーションを用いた場合よりも更に詳しく行うことができる。プレーヤは、プレーヤのゲームの種々の態様の進歩を追跡するために種々の形式(図、グラフ等)の過去データを閲覧することができる。
管理アプリケーションは、練習場設備のオペレータが利用できる。このアプリケーションの一部について、以下に概略を説明する。
これは、システム全体のオン/オフの切替、無線ネットワーク特性の管理等のような基本動作を含む。
電流センサ形態を有するシステムのカバレージエリアを可視化することができる。これによって、カバレージを維持しながら練習場設定の再構成を可能にする。
オペレータは、システムコンポーネントのいずれかが予測したように動作しないとともに交換の必要があるかを知ることができる。これを、予防保全(例えば、レーダセンサバッテリの交換又はソーラーパネルのクリーニング)をスケジュールするのに用いることもできる。
全てのアクティブユーザタグ及び関連のユーザアカウントをこのアプリケーションから観察及び管理することができる。
第三者アプリケーションのエクスポート可能なフォーマットで利用できる3次元ボール飛行データを作成することが考えられる。これは、コーチ、クラブ組立工、機器製造者、ゴルフシミュレータ及びバーチャルゴルフゲーム並びにTVプロダクションに有用となることができる。
典型的な使用ケースシナリオを、一連のステップとして以下に概略を説明する。
1.ユーザの携帯機器のためにモバイルアプリケーションを利用できるオンラインストアからダウンロードする。
2.練習設備に到着すると、ユーザは、ゴルフ練習場のオペレータからICタグ及び位置マーカを受け取る。各ユーザは、ゴルフ練習場に到着したときにシステムに登録するだけでよい自身のパーソナルタグ又は位置マーカを受け取る。
3.ユーザは、ユーザ独自のアカウントにログインする。
4.起動の際に、各タグ又は位置マーカは、独自のIDを有し、これは、ユーザの携帯機器及びアカウントにリンクされる。これを、ブルートゥース(登録商標)若しくは近接無線通信を介して又は単にタグ番号をモバイルアプリケーションに入力することによって行うことができる。
5.タグをユーザのアカウントにリンクした後、ユーザによって打ち出された各ショットを測定するとともにモバイルアプリに表示する。
6.ユーザは、狙う特定のターゲットを選択することができる又は計算した打ち出し方向の基準としての役割を果たすモバイルアプリインタフェースの狙いの方向を表すことができる。
7.所望の場合には、ユーザは、アプリによって提供される種々の教材又はゲームからの選択を行うことができる。
8.ユーザは、ユーザのコーチによって作成された個別のプラクティスセッションに従うことができる。
9.プラクティスセッション後、ユーザのタグをユーザのアカウントから無効にするとともにゴルフ練習場のオペレータに返却する。
10.ユーザは、全ての記録されたボール飛行データ及びゲーム/教材の結果に対するオンラインアクセスを有する。これを、次の分析及び進歩の追跡に用いることができる。
Claims (19)
- カバレージエリアに亘って分散した複数のレーダセンサ及び前記レーダセンサと通信を行う遠隔でアクセス可能な中央処理装置を含む単一の分散型レーダセンサシステムを備えるゴルフボール追跡システムであって、
前記複数のセンサからセンサデータを受信する受信部と、
前記センサと前記カバレージエリアを動く複数のゴルフボールの各々の間の少なくとも相対速度及び距離を同時に決定し、あるサンプルから次のサンプルまでの相対速度及び距離の連続性に基づいて、飛行中の特定のボールからの次の測定を組み合わせ、組み合わされたセンサデータに基づいて前記カバレージエリアを動く複数のゴルフボールの位置を同時に決定する3次元追跡部と、
前記3次元追跡部によって決定された情報に基づいて飛行中の複数のゴルフボールのそれぞれの完全な軌跡を同時に作成するとともに前記軌跡の地理的な起点及び着地点を決定する軌跡決定部と、
ゴルファーの既知の地理的な位置及び前記複数のゴルフボールの軌跡の前記地理的な起点に基づいて前記複数のゴルフボールの各々を一人以上のゴルファーに割り当てる割当て部と、
を含むゴルフボール追跡システム。 - 前記一人以上のゴルファーの地理的な位置を決定するゴルファー位置決め部を含む請求項1に記載のゴルフボール追跡システム。
- 前記カバレージエリアはゴルフ練習場である請求項1又は2に記載のゴルフボール追跡システム。
- 前記カバレージエリア内に位置する専用ターゲットの位置を決定するターゲット位置決め部を含む請求項1〜3のいずれか一項に記載のゴルフボール追跡システム。
- 前記軌跡決定部は、止まった複数のゴルフボールの各々が特定の専用ターゲットから離れているかを更に決定する請求項4に記載のゴルフボール追跡システム。
- 前記レーダセンサは、周波数変調連続波(FMCW)レーダセンサである請求項1〜5のいずれか一項に記載のゴルフボール追跡システム。
- 前記カバレージエリアを動く複数のゴルフボールの位置を決定するためにマルチラテレーション技術を用いる請求項1〜6のいずれか一項に記載のゴルフボール追跡システム。
- ゴルファー及び/又は一つ以上の専用ターゲットの位置を決定するために(レーダ又はGNSSに関連した)専用IDを用いる請求項1〜7のいずれか一項に記載のゴルフボール追跡システム。
- ユーザがユーザデバイスからシステムにログオンするとともに前記ユーザに割り当てられたゴルフボールの情報にアクセスすることができるようにする通信部を含む請求項1〜8のいずれか一項に記載のゴルフボール追跡システム。
- ユーザデバイスにおいて操作可能であるとともにシステムによって受信又は決定したデータを利用するユーザに対するゲーム及び/又は教材を提供するように構成されたモバイルデバイスアプリケーションを含む請求項1〜9のいずれか一項に記載のゴルフボール追跡システム。
- プレーヤのトレーニングプログラムを管理するとともに進歩を追跡するためにコーチのツールとしての役割を果たすように適合した請求項1〜10のいずれか一項に記載のゴルフボール追跡システム。
- 予め規定された期間に亘ってゴルファーに割り当てられたボールに関連するセッションデータを、次の閲覧及び分析のために前記セッションデータをデスクトップ、モバイル又はウェブベースのアプリケーションを介してアクセスすることができる場所からクラウドベースの記憶設備にアップロードする請求項1〜11のいずれか一項に記載のゴルフボール追跡システム。
- カバレージエリアに亘って分散した複数のレーダセンサ及び前記レーダセンサと通信を行う遠隔でアクセス可能な中央処理装置を含む単一の分散型レーダセンサシステムを利用することによって行われ、
前記複数のセンサからセンサデータを受信することと、
前記センサと前記カバレージエリアを動く複数のゴルフボールの各々の間の少なくとも相対速度及び距離を同時に決定することと、
あるサンプルから次のサンプルまでの相対速度及び距離の連続性に基づいて、飛行中の特定のボールからの次の測定を組み合わせることと、
相対速度及び距離測定並びに組み合わされたセンサデータに基づいて前記カバレージエリアを動く複数のゴルフボールの位置を同時に決定することと、
飛行中の複数のゴルフボールのそれぞれの完全な軌跡を同時に作成するとともに前記軌跡の地理的な起点及び着地点を決定することと、
ゴルファーの既知の地理的な位置及び前記複数のゴルフボールの軌跡の計算した地理的な起点に基づいて前記複数のゴルフボールの各々を一人以上のゴルファーに割り当てることと、
を含む複数のゴルフボールを同時に追跡する方法。 - 前記一人以上のゴルファーの地理的な位置を決定することを含む請求項13に記載の方法。
- 前記カバレージエリアはゴルフ練習場である請求項13又は14に記載の方法。
- 前記カバレージエリア内に位置する専用ターゲットの位置を決定することを含む請求項13〜15のいずれか一項に記載の方法。
- 止まった複数のゴルフボールの各々が特定の専用ターゲットから離れているかを決定することを含む請求項13に記載の方法。
- 前記カバレージエリアを動く複数のゴルフボールの位置を決定するためにマルチラテレーション技術を用いる請求項13〜17のいずれか一項に記載の方法。
- 予め規定された期間に亘ってゴルファーに割り当てられたボールに関連するセッションデータを、次の閲覧及び分析のために前記セッションデータをデスクトップ、モバイル又はウェブベースのアプリケーションを介してアクセスすることができる場所からクラウドベースの記憶設備にアップロードすることを含む請求項13〜18のいずれか一項に記載の方法。
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