KR20020015752A - 운동 경기 상에서 경기자의 위치 측정 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

운동 경기를 하는 경기자들의 몸에 부착되며, 상기 경기자들에게 배정된 고유 번호 및 송신 시간을 포함하는 정보를 송신하는 이동체 모듈; 상기 이동체 모듈이 송신하는 신호를 받는 복수의 수신안테나; 상기 수신안테나와 연결되며, 상기 수신안테나가 수신한 신호로부터 상기 이동체 모듈이 송신한 정보를 검출해내는 복수의 수신기; 및 상기 수신기로부터 검출된 상기 경기자의 위치를 계산하는 데이터 처리수단을 포함하는 것을 특징으로 하고, 위치 측정 방법은 운동 경기를 하는 각 경기자에게 부착된 이동체 모듈이 상기 경기자에 해당하는 고유번호 및 전송 시간을 포함하는 정보를 송신하는 단계(a); 상기 이동체 모듈이 송신하는 정보를 복수의 수신안테나가 수신하는 단계(b); 상기 수신안테나가 수신한 신호로부터 상기 이동체 모듈이 송신한 정보를 검출하는 단계(c); 상기 단계(c)에서 검출된 정보 중 송신 시간 및 복수의 수신안테나가 정보를 수신한 수신 시간의 차이를 이용하여 상기 경기자의 위치를 계산하는 단계(d); 상기 단계(d)에서 계산된 위치를 기초로 하여 상기 각 경기자의 위치를 디스플레이 화면에 표시하는 단계(e)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 의한 시스템 및 방법에 의하면 단체 경기에서 개별적으로 보여주긴 힘든 각 경기자의 포지션의 변화를 실시간으로 보여줌으로써 경기 운영자와 관중, 티브이 시청자에게 보다 다양한 경기 정보를 제공할 수 있다.

Description

운동 경기 상에서 경기자의 위치 측정 시스템 및 방법{System and Method for Measuring Position of Player in Sports}

본 발명은 운동 경기 상에서 경기자의 위치 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단체 운동 경기에서 전체적으로 포착하기 어려운 각 경기자의 위치 변화를 실시간으로 표시하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

축구와 같은 단체 운동경기를 티브이에서 중계할 때는 경기의 전체적인 상황을 중계할 수 없고, 주요한 부분만을 확대하여 중계를 하게 된다. 따라서 현재 중계가 되지 않는 지역의 상황을 알기 위해서는 별도의 카메라를 설치하여 그 상황을 녹화하여야 한다. 하지만 이러한 방식도 카메라가 비추는 지엽적인 지역의 상황을 알 수 있는 것이며, 경기의 전체적인 상황을 판단하기에는 문제가 있다. 팀의 조직력 분석과 같은 전체적인 팀플레이가 어떻게 되는지 쉽게 알 수 있는 전체 선수의 위치 포착 방법이 제시되고 있지 않는 바 본 발명은 이러한 방법 및 시스템에 관한 것이다.

위치를 측정하는 방법 중에서 가장 널리 알려진 것은 광역 측위 시스템(Global Positioning System, 이하 "GPS"라 함)으로서 위성을 통해 위치를 측정하는 방법이다. GPS 위성을 이용해 지구상의 모든 이동체의 위치를 거리 및 거리변동 속도계산에 의해 측정하는 시스템이다. GPS에 의해 위치를 측정하는 방법은 다음과 같다.

우선 GPS 위성으로부터 이동체까지의 거리를 측정하게 되는데 이동체까지의 거리 측정은 위성에서 신호를 발사하여 이동체까지 도달하는데 걸리는 시간을 측정하여 광속과 이동체까지의 소요시간의 곱으로 거리를 알아낸다.

한 개의 위성에서의 거리 측정만으로는 위치를 예측할 수 없으므로 여러 개의 GPS 위성으로부터의 거리를 알아내어야 한다. 위치 측정을 위해 삼각 측량의 원리를 사용하는데 전형적인 삼각측량에서는 알려지지 않은 지점의 위치가 그 점을 제외한 두 각의 크기와 그 사이 변의 길이를 측정함으로 결정되는데 반해, GPS에서는 알고 싶은 점을 사이에 두고 있는 두변의 길이를 측정함으로 미지의 점의 위치를 결정한다.

그러나 이러한 GPS에 의한 위치 측정은 시스템의 구성이 복잡하고, 강한 송신 신호를 필요로 하며, 모듈의 크기가 크고 무거운 단점이 있어 스포츠 경기에는 적용이 용이하지 않다. 또한 핸드폰을 통해 핸드폰을 사용자의 위치를 알 수 있는 방법이 있기는 하나, 범죄자 체포 등에는 유용해도 이를 스포츠 경기에 적용하기에는 적절하지 않다. 　

본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 단체운동을 하는 선수들의 몸에 용이하게 부착되고, 경기자의 위치를 실시간으로 알려줄 수 있는 운동 경기 상에서의 경기자의 위치 측정방법 및 시스템을 제안하고자 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경기자의 위치 측정 방법의 순서도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체 시스템의 구성을 도시한 것,

도 3은 이동체 모듈의 상세 구성을 도시한 것,

도 4는 수신기의 상세 구성을 도시한 것.

*도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명*

21: 이동체 모듈 22: 수신 안테나

23: 수신기 24: 데이터 처리 수단

31: 마이크로 프로세서 32: 중개 주파수

33: 제 1 필터(이동체 모듈) 34: 믹서

35: 제 2 필터(이동체 모듈) 36: 파워 앰프

37: 제 3 필터(이동체 모듈) 38: 송신 안테나

42: 제 1 필터(수신기) 43: 제 1 증폭기

44: 제 2 필터(수신기) 45: 믹서

46: 제 3 필터(수신기) 47: 제 2 증폭기

48: 제 4 필터(수신기) 49: 검파기

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 운동 경기상에서 경기자의 위치 측정 시스템은 운동 경기를 하는 경기자들의 몸에 부착되며, 상기 경기자들에게 배정된 고유 번호 및 송신 시간을 포함하는 정보를 송신하는 이동체 모듈; 상기 이동체 모듈이 송신하는 신호를 받는 복수의 수신안테나; 상기 수신안테나와 연결되며, 상기 수신안테나가 수신한 신호로부터 상기 이동체 모듈이 송신한 정보를 검출해내는 복수의 수신기; 및 상기 수신기로부터 검출된 상기 경기자의 위치를 계산하는 데이터 처리수단을 포함하는 것을 특징으로 하고, 위치 측정 방법은 운동 경기를 하는 각 경기자에게 부착된 이동체 모듈이 상기 경기자에 해당하는 고유번호 및 전송 시간을 포함하는 정보를 송신하는 단계(a); 상기 이동체 모듈이 송신하는 정보를 복수의 수신안테나가 수신하는 단계(b); 상기 수신안테나가 수신한 신호로부터 상기 이동체 모듈이 송신한 정보를 검출하는 단계(c); 상기 단계(c)에서 검출된 정보 중 송신 시간 및 복수의 수신안테나가 정보를 수신한 수신 시간의 차이를 이용하여 상기 경기자의 위치를 계산하는 단계(d); 상기 단계(d)에서 계산된 위치를 기초로 하여 상기 각 경기자의 위치를 디스플레이 화면에 표시하는 단계(e)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 운동 경기상에서 경기자의 위치 측정 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경기자의 위치 측정 방법의 순서도를 도시한 것이다.

운동 경기를 하는 각 경기자의 몸에는 이동체 모듈이 부착이 되며, 이동체모듈은 주기적으로 계속 신호를 송신한다(11). 이동체 모듈이 송신하는 정보에는 여러 개의 이동체 모듈이 보내는 신호 중에서 이동체 모듈이 부착된 각 선수들을 인식할 수 있는 번호에 대한 정보와 신호를 보낸 송신 시간에 대한 정보 등이 있다. 상기한 인식 번호나 송신 시간에 대한 정보는 저주파수 정보지만 이를 송신하기 위해서는 고주파로 송신을 하여야 하므로 이동체 모듈 내부에서는 주파수 변환 작업이 이루어져야 한다. 송신을 하는 주파수는 경기장 내의 핸드폰과 같은 다른 무선 장치와 간섭이 없는 주파수를 선별하여 사용하는 것이 바람직하다.

이동체 모듈이 송신한 신호는 복수개의 수신안테나가 각각 수신을 한다(12). 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 신호를 수신하는 수신안테나의 개수는 3개이다. 이는 광역 측위 시스템(GPS)에서의 위치 측정 방법을 응용한 것으로서 어떠한 개체가 신호를 송신하고 있을 때 그 신호를 수신하여 위치를 계산할 수 있는 최소한의 안테나 수이다.

복수의 수신안테나에 연결된 각각의 수신기는 수신안테나가 수신한 신호로부터 본래의 신호를 검출한다(12). 수신안테나가 수신한 신호는 본래의 신호가 아니라 고주파로 변환된 변조 신호이므로 우선 본래의 저주파 신호로 변환하는 작업이 이루어져야 한다. 주파수의 변환 후에는 검파기를 통해 본래의 정보인 고유번호나 전송시간에 대한 정보를 추출한다. 정보의 추출을 통해 각각의 수신기에는 같은 시간에 같은 이동체 모듈이 전송한 정보가 각각의 수신안테나에 어느 시각에 수신되었는지를 알 수 있게 된다.

정보의 추출 후에는 상기한 고유번호, 송신시간, 복수의 수신안테나에서의각각의 수신시간을 이용하여 경기자의 위치를 계산하게 된다(14). 위치의 계산은 각각의 수신안테나가 받은 시간차에 의해 이루어진다. 경기자의 위치를 계산하는 일 실시예는 상기한 정보로부터 위치를 계산하는 소프트웨어를 내장한 데이터 처리수단에 의해 위치를 계산하는 것이다.

위치를 계산한 후에는 계산된 위치를 기초로 하여 경기장의 규격과 비례하는 화면에 각 경기자가 어떠한 위치에 있는지 알아내어 이를 디스플레이 화면에 표시한다(15).

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체 시스템의 구성을 도시한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 시스템은 경기를 하는 각 경기자의 몸에 부착되고, 신호를 송신하는 이동체 모듈(21), 이동체 모듈이 송신한 신호를 수신하는 수신안테나(22), 수신안테나에서 받은 신호로부터 본래의 정보를 추출하는 수신기(23)와 수신기(23)가 추출한 본래의 정보로부터 각 경기자의 위치를 계산하는 소프트웨어에 의해 제어되는 데이터 처리수단(24)으로 구성된다. 도 2에는 하나의 수신안테나와 수신기만이 도시되어 있으나 경기자의 위치를 계산하기 위해서는 복수개의 수신안테나와 수신기가 필요하다.

도 3은 이동체 모듈의 상세 구성을 도시한 것이다.

마이크로 프로세서(31)는 이동체 모듈을 송신 정보를 생성하는 역할을 한다. 송신 정보는 이동체 모듈을 부착하고 있는 경기자를 인식하는 고유번호와 송신을 할 때 송신시간에 대한 정보를 포함하고 기타 경기자의 인식 및 위치 측정에 필요한 정보를 생성한다. 생성된 정보는 중개 주파수(32)에 실리게 된다. 중개 주파수는 일반적으로 저주파의 주파수이다.

이동체 모듈 내의 제1 필터(33)는 중개 주파수에 해당하는 신호만을 추출하는 역할을 한다. 중개 주파수에 신호를 싣게될 때 중개 주파수 이외의 노이즈가 섞일 수 있으므로 이를 제거하는 역할을 하는 것이다.

믹서(34)는 저주파인 중개 주파수를 고주파로 변환하는 역할을 한다. 이동체 모듈의 정보를 수신안테나로 송신하기 위해서는 고주파로 송신을 하여야 하므로 중개 주파수와 같은 저주파로는 송신을 할 수 없다. 따라서 저주파인 중개 주파수를 고주파로 변환하여야 하는데 이와 같은 역할을 믹서(34)가 하게 된다. 전술한 바와 같이 사용되는 송신 주파수는 다른 무선기기와의 간섭이 없는 주파수를 선택하는 것이 바람직하며, 이동체 모듈이 보내는 각 신호마다 선수를 인식하는 고유번호에 대한 정보를 포함하고 있으므로 각 이동체 모듈마다 다른 주파수를 사용할 필요는 없다.

믹서(34)에 의해 저주파를 고주파로 변환하는 경우에 원하는 주파수 대역 이외의 노이즈가 생길 수 있다. 제2 필터(35)는 변환된 고주파 신호에 섞일 수 있는 다른 노이즈들을 제거하는 역할을 한다.

파워 앰프(36)는 노이즈가 제거된 신호를 이동체 모듈로부터 수신안테나까지 도달하는데 충분한 파워를 가지도록 증폭하는 역할을 한다. 증폭을 하는 과정에서 다시 원하는 주파수 대역 이외의 노이즈가 생길 수 있는데 이를 제거하는 역할은 제3 필터(37)가 하게 된다.

증폭된 신호는 이동체 모듈에 부착된 송신 안테나(38)를 통해 수신안테나로 전송된다. 이동체 모듈은 경기자의 몸에 부착되는 것이므로 경기에 지장이 없도록 소형화하는 것이 바람직하고, 안테나도 가능한 소형의 안테나를 사용하여야 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 송신 안테나는 소형화된 패치 안테나를 사용하는 것이 바람직하다.

이동체 모듈에서 송신된 신호는 수신안테나를 통해 수신기로 전송된다. 도 4는 수신기의 상세 구성을 도시한 것이다.

수신안테나(23)와 이에 연결된 수신기는 경기자의 위치를 정확히 측정하기 위해서는 복수개가 설치되어야 한다. 전술한 바와 같이 광역 측위 시스템에서 사용하는 위치 측정 방법을 응용하려면 최소한 세 개 이상의 수신안테나가 필요하다.

수신기 내의 제1 필터(42)는 이동체 모듈로부터 보내오는 주파수의 신호만을 걸러내는 역할을 하는 필터이다. 수신안테나(23)에는 이동체 모듈에서 송신되는 신호외에 여러 신호가 수신되므로 이중에서 원하는 신호만을 추출하는 역할을 제1 필터(42)가 하게 된다.

제1 증폭기(43)는 상기 제1 필터에 의해 걸러진 원하는 주파수 대역의 신호를 증폭하는 역할을 한다. 수신안테나에 수신되는 신호는 전달과정에서 거리에 따라 파워가 많이 감쇠되어 수신된 신호를 인식하기 곤란한 경우가 있으므로 이를 대비하여 제1 증폭기(43)에서 신호를 증폭한다. 수신기 내의 제2 필터(44)는 증폭과정에서 생기는 노이즈를 제거하는 역할을 한다.

믹서(45)는 수신된 고주파대의 신호를 본래의 중개 주파수와 같은 주파수로변환하는 역할을 한다. 본래의 신호에 담긴 정보를 추출하기 위해서는 원 정보가 실린 주파수로 변환하여야 하기 때문이다. 주파수 변환 과정에서 생기는 노이즈는 수신기 내의 제3 필터(46)에서 제거되고, 중개 주파수에 해당하는 신호 성분만이 남게 된다.

중개 주파수로 변환된 수신 신호는 신호로부터 정보의 검출이 용이하도록 제2 증폭기(47)에서 증폭된다. 증폭과정에서 생기는 노이즈는 제4 필터(48)에서 제거된다.

검파기(49)는 복구된 본래의 신호로부터 신호에 실린 정보를 검출한다. 검출된 정보에서 고유번호와 송신 시간을 통해 그 정보가 어느 경기자에 해당하는 정보이고 언제 송신된 정보인지를 확인할 수 있게 된다.

상기한 복수의 수신기(23)에서 검출된 정보는 도 2에 도시된 데이터 처리수단(24)으로 전송된다. 각각의 수신기는 검출한 정보와 신호를 수신한 시간에 대한 정보를 함께 데이터 처리 수단(24)으로 전송한다. 똑같은 정보에 대한 각각의 수신기의 수신시간은 모두 다르며 이는 경기자의 위치를 알아내는 자료로 사용된다. 데이터 처리 수단(24)은 컴퓨터와 같이 소프트웨어에 의해 데이터를 처리할 수 있는 장치를 포함한다. 데이터 처리 수단(24)에서는 위치를 계산하는 입력된 소프트웨어에 의해 상기 전송된 정보를 가지고 각 경기자의 위치를 계산한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 운동경기 상에서 경기자의 위치 측정 시스템 및 방법에 의하면, 단체 경기에서 개별적으로 보여주긴 힘든 각 경기자의 포지션의 변화를 실시간으로 보여줌으로써 경기 운영자와 관중, 티브이 시청자에게 보다 다양한 경기 정보를 제공할 수 있다. 이를 통해 축구 경기 등에서의 업사이드 판정과 팀의 조직력 분석 등을 용이하게 할 수 있을 것이다.

Claims (7)

1. 운동 경기를 하는 경기자들의 몸에 부착되며, 상기 경기자들에게 배정된 고유 번호 및 송신 시간을 포함하는 정보를 송신하는 이동체 모듈;

   상기 이동체 모듈이 송신하는 신호를 받는 복수의 수신안테나;

   상기 수신안테나와 연결되며, 상기 수신안테나가 수신한 신호로부터 상기 이동체 모듈이 송신한 정보를 검출해내는 복수의 수신기; 및

   상기 수신기로부터 검출된 상기 경기자의 위치를 계산하는 데이터 처리수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 경기 상에서 경기자의 위치 측정 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 데이터 처리 수단에 의한 경기자의 위치계산은 이동체 모듈로부터의 송신 시간에 대한 정보와 각각의 수신안테나가 수신한 수신 시간의 정보를 이용하여 하는 것임을 특징으로 하는 운동 경기 상에서 경기자의 위치 측정 시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 이동체 모듈은

   선수의 고유번호 및 송신 시간에 대한 정보를 포함하는 신호를 발생하는 마이크로 프로세서;

   상기 마이크로 프로세서에 의해 발생된 저주파대의 신호를 송신을 하기위한고주파대의 신호로 변환하는 믹서;

   고주파로 변환된 신호를 증폭하는 파워 앰프;

   원하는 주파수 대역의 신호만을 추출하는 다수개의 필터; 및

   신호를 송신하기 위한 송신안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 경기 상에서의 위치 측정 시스템.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 수신기는

   상기 이동체 모듈로부터 송신받은 신호를 증폭하는 제1 증폭기;

   상기 이동체 모듈로부터 송신받은 고주파대의 신호를 본래의 저주파대의 신호로 변환하는 믹서;

   상기 변환된 저주파 신호를 증폭하는 제2 증폭기;

   원하는 주파수 대역의 신호만을 추출하는 다수개의 필터; 및

   상기 변환된 저주파 신호로부터 본래의 정보를 추출하는 검파기를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 경기 상에서의 경기자의 위치 측정 시스템.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 송신안테나는 패치 안테나인 것을 특징으로 하는 운동 경기상에서의 경기자의 위치 측정 시스템.
6. 운동 경기를 하는 각 경기자에게 부착된 이동체 모듈이 상기 경기자에 해당하는 고유번호 및 전송 시간을 포함하는 정보를 송신하는 단계(a);

   상기 이동체 모듈이 송신하는 정보를 복수의 수신안테나가 수신하는 단계(b);

   상기 수신안테나가 수신한 신호로부터 상기 이동체 모듈이 송신한 정보를 검출하는 단계(c);

   상기 단계(c)에서 검출된 정보 중 송신 시간 및 복수의 수신안테나가 정보를 수신한 수신 시간의 차이를 이용하여 상기 경기자의 위치를 계산하는 단계(d);

   상기 단계(d)에서 계산된 위치를 기초로 하여 상기 각 경기자의 위치를 디스플레이 화면에 표시하는 단계(e)를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 경기 상에서의 경기자의 위치 측정 방법.
7. 제 6항에 있어서,상기 수신안테나는 3개인 것을 특징으로 하는 운동 경기 상에서의 경기자의 위치 측정 방법.