JP7152493B2 - スポーツボールのスピン軸を決定するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Description
1.uが飛行中のボールの速度ベクトルVに垂直になるように、uxを決定する。この場合、決定されたスピン軸は、ライフルスピン又はジャイロスピンを持たないだろう。これは、多くの場合、例えばゴルフショットで、かなり有効な仮定であり、この仮定が有効でなくても、この仮定による3Dスピンの効果は、正しい3Dスピン軸で得られる空気力学と実質的に同等の挙動の空気力学をもたらすだろう。従って、ボールの飛行に対する3Dスピン軸の向きの影響を特定するための実用的な用途として、これは非常に役立つ。
2.他の方法によってライフルスピンの量又は割合を推定する。ライフルスピンは、ボールの空気力学的挙動をボールの所定のスピン量に関連付けることによって、又は、フレームからフレームへのボールのボール認識パターンの光学追跡を使用することによって推定され得る。あるいは、ライフルスピンのライフル割合は、総周波数帯域幅BW(=図7のfd,F-fd,A)をボールの所定のスピン量と半径とに基づくゼロライフルスピン(BEnoRifle=2×ω×r)での予想帯域幅と比較することで推定され得る。BW=cos(θ)×BWnoRifle。ここで、θはライフルスピン角度である。更に他の代替案は、ライフルのスピン量又は割合を事前に決定又は想定することである。
3.3Dスピン軸ベクトルが所定の時間間隔で一定であるという仮定の下で、前記主軸nは、これらの主軸nのうちの少なくとも2つが非平行な半スピン平面を定義する、飛行中の少なくとも2つの異なる時点で決定される。3Dスピン軸は、決定された主軸nにそれぞれ垂直なスピン軸半平面の交差である。このアプローチでは、時間の経過に伴ってスピン軸が略一定であると想定される。これは、殆どの用途で有効な想定である。
4.同じ時点で少なくとも2つの異なる位置から主軸nを決定する。これらの主軸の少なくとも2つは非平行であり、3Dスピン軸ベクトルに平行な線に沿って、対応する半平面が交差する。2つの異なる位置は、2つのレーダシステム102を処理ユニット202に接続することによって、又は、受信機106の数を増やし、それらを非平行スピン軸半平面の決定をなすために十分に離すことによって得ることができる。
Claims (9)
- スポーツボールのスピン軸を決定するためのシステムであって、
2つのペアの受信機が同一直線上にないように配置された少なくとも3つの受信機を有し、スポーツボールが放たれる対象領域に信号を送信する第1レーダと、
前記第1レーダからデータを受信し、前記ボールがスピンしているときの前記ボールにおける異なる部分の前記第1レーダに対する異なる速度に対応する、第1時点で受信された第1レーダ周波数範囲を決定する処理ユニットであって、前記第1レーダ周波数範囲を複数の周波数成分に分け、前記周波数成分のそれぞれについて、前記周波数成分のそれぞれに関連する角度位置を計算し、決定された前記角度位置により表される線によって前記スポーツボールの主軸を定義し、この主軸に垂直な線を、前記第1レーダから前記スポーツボールへの視線に垂直な平面に対する前記スピン軸の第1投影として識別する処理ユニットと、
を備えることを特徴とするシステム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
前記周波数成分のそれぞれに関連する前記角度位置は、前記第1レーダの第1ペアの受信機により受信された信号と、前記第1レーダの第2ペアの受信機により受信された信号と、の間で検出される位相シフトに基づいて決定されることを特徴とするシステム。 - 請求項2に記載のシステムであって、
前記位相シフトは、様々な前記周波数成分のそれぞれを、前記第1レーダに対応する第1レーダ座標系に対する角度位置に割り当てるために使用されることを特徴とするシステム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
2つのペアの受信機が同一直線上にないように配置された少なくとも3つの受信機を有し、前記対象領域に信号を送信する第2レーダと、
前記第2レーダからデータを受信し、前記ボールがスピンしているときの前記ボールにおける異なる部分の前記第2レーダに対する異なる速度に対応する、前記第1時点で受信された第2レーダ周波数範囲を決定する処理ユニットであって、前記第2レーダ周波数範囲を複数の周波数成分に分け、前記周波数成分のそれぞれについて、前記周波数成分のそれぞれに関連付けられた角度位置を計算し、決定された角度位置により表される線によって前記スポーツボールの主軸を定義し、この主軸に垂直な線を、前記第2レーダから前記スポーツボールへの視線に垂直な平面に対する前記スピン軸の第2投影として識別し、前記スピン軸の前記第1投影及び前記第2投影に基づいて、前記スポーツボールの3次元スピン軸を計算する処理ユニットと、
を更に備えることを特徴とするシステム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
前記スポーツボールの3次元スピン軸を計算することなく、前記スポーツボールの速度ベクトルに垂直な平面に対する前記スピン軸の投影に基づいて、前記スポーツボールの軌道の特性を推定することを特徴とするシステム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
前記レーダは、前記ボールに対してある角度である第1組の受信機と、前記ボールに対して第2角度である第2組の受信機と、を有し、前記処理ユニットは、前記第1組の受信機及び前記第2組の受信機からの前記スピン軸の投影の組み合わせに基づいて、3次元スピン軸を決定することを特徴とするシステム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
前記処理ユニットは、第1時点での前記スピン軸の第1投影を決定し、次に、第2時間での前記スピン軸の追加の第1投影を計算し、前記スポーツボールの3次元スピン軸を決定するために第1と第2の投影を組み合わせることによって、3次元スピン軸を計算することを特徴とするシステム。 - スポーツボールのスピン軸を決定する方法であって、
少なくとも3つの受信機が同一直線上にないように配置された3つの受信機を有する第1レーダを介して、前記スポーツボールが放たれる対象領域に、前記スポーツボールにより前記受信機へ反射される信号を送信することと、
前記第1レーダにより、前記受信機を介して、反射された前記信号を受信することと、
前記スポーツボールがスピンしているときの前記スポーツボールにおける異なる部分の前記第1レーダに対する異なる速度に対応する、前記第1レーダにより受信された周波数の範囲を決定するために、前記第1レーダにより第1時点で受信された前記反射された信号の周波数分析を実行することと、
受信した前記信号を複数の周波数成分に分けることと、
前記周波数成分のそれぞれに対応する角度位置を決定し、角度位置により決定されて表される線によって前記スポーツボールの主軸を定義し、この主軸に垂直な線を、前記第1レーダから前記スポーツボールへの視線に垂直な平面に対する前記スポーツボールの前記スピン軸の投影として識別することと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項8に記載の方法であって、
2つのペアの受信機が同一直線上にないように配置された少なくとも3つの受信機を有する第2レーダを介して信号を前記対象領域に送信することと、
前記第2レーダからデータを受信し、前記ボールがスピンしているときの前記ボールにおける異なる部分の前記第2レーダに対する異なる速度に対応する、前記第2レーダにより前記第1時点で受信された周波数の範囲を決定することであって、前記第2レーダの周波数の範囲を複数の周波数成分に分け、前記周波数成分のそれぞれについて、前記周波数成分のそれぞれに関連付けられた角度位置を計算し、決定された角度位置により表される線によって前記スポーツボールの主軸を定義し、この主軸に垂直な線を、前記第2レーダから前記スポーツボールへの視線に垂直な平面に対する前記スピン軸の第2投影として識別し、前記スピン軸の前記第1及び第2投影に基づいて、前記スポーツボールの3次元スピン軸を計算することと、
を含むことを特徴とする方法。
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