KR20190108299A - 스포츠 볼 위치 추적 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스포츠 볼 위치 추적 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 스포츠 볼 위치 추적 장치는 스포츠 볼의 이동에 따른 주파수의 가변을 감지하고, 이를 통해 실시간으로 스포츠 볼의 위치를 추적한다. 이를 위해 스포츠 볼 위치 추적 장치는 볼 위치 추적 센서와, 필터링부 및 신호 처리부를 포함한다. 볼 위치 추적 센서는 주파수 가변을 감지하기 위한 도플러 레이터를 이용한다. 본 발명에 의하면, 실시간으로 스포츠 볼의 위치를 추적함으로써, 스포츠 볼 위치 추적 장치로부터 실시간 추적된 스포츠 볼의 위치를 스포츠 경기의 중계 등에 실시간으로 적용하여 다양한 콘텐츠로 활용할 수 있다.

Description

스포츠 볼 위치 추적 장치 및 그 방법{LOCATION TRACKING APPARATUS FOR SPORTS BALL AND METHOD THEREOF}

본 발명은 스포츠 볼 위치 추적 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 스포츠 경기에 사용되는 스포츠 볼의 위치를 도플러 레이더의 주파수 가변 기술을 이용하여 실시간 인식 및 추적하여 트래킹하는 스포츠 볼 위치 추적 장치 및 그의 방법에 관한 것이다.

물체의 이동을 감지하는 장치는 다양한 분야에서 응용되고 있다. 최근, 스포츠를 즐기는 것에 그치지 않고, 경기 내용의 분석, 진행 등의 컨텐츠를 제공받고자 하는 요구들이 증가하고 있다. 이에 따라, 많은 스포츠 분야에서 IT와 접목시켜 그와 같은 경기 내용의 분석 등이 가능하도록 하는 기술들이 연구 및 개발되고 있다.

이러한 요구를 충족시키기 위한 일환으로, 예를 들어, 골프 경기에 사용되는 골프공의 위치를 추적하는 시스템이 개발되어 있다. 즉, 골프공에 RFID 칩을 심고, 골퍼가 골프공을 친 후(예컨대, 드라이브 샷을 한 후), 골프공의 낙하지점 근처에 가면 골프공에 심어 놓은 RFID 칩으로부터 발생하는 RFID 신호를 수신하고, 그 신호의 강도를 판단하여 골프공의 위치를 추적하는 시스템이 개발되어 상용화되었다.

그러나, 이러한 종래 골프공 위치 추적 시스템은 단순히 골프공의 개략적인 위치 정보만 제공해줌으로써, 사용자들이 원하는 컨텐츠로서 만족스럽지 못한 실정이다. 또 이와 같은 물체의 이동을 감지하는 장치는 골프공에 테이프나 도료 등을 형성하고 이를 레이더로 감지하여 분석함으로써 미리 설정된 물체 외에는 적용이 불가능한 문제가 있다. 또한, 이미지 획득의 방식을 사용하는 경우 정확성이 떨어질 뿐만 아니라 물체의 이동 궤적을 감지하는데는 한계가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1661804호(공고일 2016.09.30.) 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0085584호(공개일 2013.07.30.) 대한민국 등록특허공보 제10-0671313호(공고일 2007.01.12.) 대한민국 등록특허공보 제10-1741544호(공고일 2017.05.30.)

본 발명에 따른 스포츠 볼 위치 추적 장치 및 그 방법은 다음과 같은 해결과제를 가진다.

첫째, 본 발명은 스포츠 경기에 사용되는 스포츠 볼에 자신을 인식하기 위한 별도의 장치없이 주파수 가변을 감지하여 실시간으로 스포츠 볼의 위치를 추적하고자 한다.

둘째, 본 발명은 실시간으로 스포츠 볼의 위치를 추적하여 스포츠 경기의 중계 등 다양한 콘텐츠에 적용 및 활용할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 스포츠 볼 위치 추적 장치는 볼 위치 추적 센서를 이용하여 스포츠 볼의 이동에 따른 주파수의 가변을 감지하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 본 발명의 스포츠 볼 위치 추적 장치는 실시간으로 이동되는 스포츠 볼의 위치를 추적 가능하다.

이 특징에 따른 본 발명의 스포츠 볼 위치 추적 장치는, 스포츠 볼의 위치를 실시간 추적하여 상기 스포츠 볼의 이동에 따른 주파수 가변 감지 신호를 출력하는 볼 위치 추적 센서; 상기 볼 위치 추적 센서로부터 출력된 주파수 가변 감지 신호를 받아서 증폭 및 필터링하는 필터링부; 및 상기 필터링부로부터 출력된 신호로부터 주파수 변화를 판단하고, 판단된 주파수 변화에 대응하여 상기 스포츠 볼의 위치, 속도, 방향 및 거리를 산출하고, 산출 결과에 따라 상기 스포츠 볼의 위치를 실시간으로 추적하는 신호 처리부;를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 스포츠 볼 위치 추적 장치의 위치 추적 방법이 제공된다.

이 특징에 따른 스포츠 볼 위치 추적 장치의 위치 추적 방법은, 스포츠 볼이 인식하여 이동되면, 볼 위치 추적 센서가 상기 스포츠 볼의 이동에 따른 주파수의 가변을 실시간으로 감지하는 단계; 필터링부가 상기 볼 위치 추적 센서로부터 주파수 가변 감지 신호가 출력되면, 이를 증폭 및 필터링하여 불필요한 잡음 신호를 제거하는 단계; 및 신호 처리부가 상기 필터링부로부터 증폭 및 필터링된 신호를 받아서 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 상기 스포츠 볼의 이동에 따른 전후 시간 대의 디지털 신호와 비교, 분석하여 상기 스포츠 볼의 이동에 따른 방향, 속도 및 거리 등을 산출하여 실시간으로 상기 스포츠 볼의 위치를 추적하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따른 스포츠 볼 위치 추적 장치 및 그 방법은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 본 발명은 도플러 레이더의 주파수 가변 기술을 이용하여 이동되는 스포츠 볼의 방향, 속도 및 거리를 측정하여 실시간으로 스포츠 볼의 위치를 정확하게 인식 및 추적이 가능하다.

둘째, 본 발명은 스포츠 볼 위치 추적 장치로부터 실시간 추적된 스포츠 볼의 위치를 스포츠 경기의 중계 등에 실시간으로 적용하여 다양한 콘텐츠로 활용할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 스포츠 볼 위치 추적 장치의 구성을 도시한 블럭도,
도 2는 도 1에 도시된 스포츠 볼 위치 추적 장치의 실시예에 따른 구성을 나타내는 회로도,
도 3은 도 1에 도시된 볼 위치 추적 장치의 주파수 센싱 패턴을 나타내는 도면, 그리고
도 4는 본 발명에 따른 스포츠 볼 위치 추적 장치의 스포츠 볼 위치 추적 수순을 도시한 흐름도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

본 명세서에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명의 스포츠 볼 위치 추적 장치는 볼 위치 추적 센서를 이용하여 스포츠 볼의 이동에 따른 주파수의 가변 감지 신호를 출력하고, 주파수 가변 신호를 증폭 및 필터링하며 필터링된 신호를 비교, 분석 처리하여 스포츠 볼의 이동에 따른 위치를 실시간으로 추적한다.

본 발명에 의하면, 스포츠 볼 위치 추적 장치로부터 실시간 추적된 스포츠 볼의 위치를 스포츠 경기의 중계 등에 실시간으로 적용하여 다양한 콘텐츠로 활용할 수 있다.

이하에서는 도면을 중심으로 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 스포츠 볼 위치 추적 장치의 구성을 도시한 블럭도이고, 도 2는 도 1에 도시된 스포츠 볼 위치 추적 장치의 실시예에 따른 구성을 나타내는 회로도이며, 그리고 도 3은 도 1에 도시된 볼 위치 추적 장치의 주파수 센싱 패턴을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 스포츠 볼 위치 추적 장치(100)는 스포츠 경기에서 스포츠 볼의 이동을 실시간으로 감지하여 위치를 추적하기 위하여, 도플러 레이더(doppler radar) 기술을 이용하여 주파수 가변을 감지하고, 감지된 신호를 디지털 신호 처리한다.

이를 위해 본 발명의 스포츠 볼 위치 추적 장치(100)는 스포츠 볼(10), 볼 위치 추적 센서(110), 필터링부(120) 및 신호 처리부(130)를 포함한다.

스포츠 볼(10)은 다양한 구기 종목의 스포츠 경기에서 사용되는 것으로, 예를 들어, 축구공, 야구공, 골프공, 테니스 공 등으로 구비될 수 있다.

볼 위치 추적 센서(110)는 스포츠 경기 중에서 스포츠 볼(10)의 이동에 따른 주파수 가변을 감지하여 스포츠 볼(10)의 위치를 추적한다. 볼 위치 추적 센서(110)는 도플러 효과를 이용하여 가변된 주파수의 변화에 따라 이동하는 스포츠 볼(10)의 방향, 속도 및 거리 등을 측정할 수 있다. 볼 위치 추적 센서(110)는 펄스형과 연속파(CW)형으로 구비될 수 있으며, 이 실시예에서는 펄스형으로 구비된다. 펄스형의 볼 위치 추적 센서(110)는 하나의 안테나로 송수신이 가능하다. 볼 위치 추적 센서(110)는 스포츠 볼(10)의 이동에 따른 주파수 가변을 감지하여 필터링부(120)로 주파수 가변 감지 신호를 출력한다.

필터링부(120)는 볼 위치 추적 센서(110)로부터 주파수 가변 감지 신호를 받아서 신호 증폭 및 필터링하여 불필요한 잡음 신호를 제거한다.

그리고 신호 처리부(130)는 필터링부(120)로부터 증폭 및 필터링된 신호를 받아서 디지털 신호로 변환하고, 이를 스포츠 볼(10)의 이동에 따른 전후 시간 대의 디지털 신호와 비교, 분석하여 스포츠 볼(10)의 이동에 따른 방향, 속도 및 거리 등을 산출하여 실시간으로 스포츠 볼(10)의 위치를 추적한다.

구체적으로, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스포츠 볼 위치 추적 장치(100)의 구성을 설명한다. 여기서 스포츠 볼(10)은 스포츠 경기에 사용되는 다양한 종류의 스포츠 볼들 중 어느 하나로 구비된다.

볼 위치 추적 센서(110)는 스포츠 볼(10)의 이동에 따라 주파수의 가변을 실시간 감지한다. 이 실시예에서의 볼 위치 추적 센서(110)는 복수 개의 안테나(112)와, 하나의 안테나(112)로부터 수신된 신호들에 대응하여 주파수를 발생하는 주파수 발생기(114) 및, 다른 하나의 안테나(112)로부터 수신된 신호와 주파수 발생기(114)로부터 출력된 주파수 신호를 혼합하여 주파수 가변 감지 신호를 출력하는 주파수 혼합기(116)를 포함한다. 주파수 혼합기(116)는 주파수 가변 감지 신호를 필터링부(120)로 출력한다. 이러한 볼 위치 추적 센서(110)는 스포츠 볼(10)의 이동에 따라 감지된 주파수의 가변을 검출하여 도플러 주파수 출력 및 이동 상태에 따른 위상 신호를 출력한다.

필터링부(120)는 주파수 혼합기(116)로부터 출력되는 주파수 가변 감지 신호를 받아서 신호 증폭하는 제1 증폭기(122)와, 증폭된 신호를 필터링하는 필터(124) 및, 필터링된 신호를 증폭하는 제2 증폭기(126)을 포함한다. 이러한 필터링부(120)는 볼 위치 추적 센서(110)로부터 주파수 가변 감지 신호를 받아서 신호 증폭 및 필터링하여 불필요한 잡음 신호를 제거한다.

그리고 신호 처리부(130)는 예컨대, 디지털 신호 프로세서(DSP) 등으로 구비되어, 제2 증폭기(126)로부터 출력된 신호를 받아서 디지털 신호로 변환한다. 신호 처리부(130)는 변환된 디지털 신호를 스포츠 볼(10)의 이동에 따른 전후 시간 대의 디지털 신호와 비교, 분석하여 스포츠 볼(10)의 이동에 따른 방향, 속도 및 거리 등을 산출하여 실시간으로 스포츠 볼(10)의 위치를 추적한다.

이러한 신호 처리부(130)는 도 3에 도시된 바와 같이, 볼 위치 추적 센서(110)에 의해 스포츠 볼(10)의 이동에 따라 주파수 가변에 대한 수직 패턴(a)과, 수평 패턴(b)을 파악하여 스포츠 볼(10)의 상대 속도와 방향을 산출할 수 있다. 뿐만 아니라, 송신 주파수가 실시간 변화하고, 수신 주파수를 확인하여 주파수의 송신 시간을 파악 가능하며, 이를 통해 스포츠 볼(10)의 이동에 따른 거리를 산출할 수 있다.

그리고 도 4는 본 발명에 따른 스포츠 볼 위치 추적 장치의 스포츠 볼 위치 추적 수순을 도시한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 스포츠 볼 위치 추적 장치(100)는 단계 S200에서 스포츠 볼이 인식하여 이동되면, 단계 S210에서 볼 위치 추적 센서(110)가 스포츠 볼(10)의 이동에 따른 주파수의 가변을 실시간으로 감지한다.

단계 S220에서 필터링부(120)가 볼 위치 추적 센서(110)로부터 주파수 가변 감지 신호가 출력되면, 이를 증폭 및 필터링하여 불필요한 잡음 신호를 제거한다. 이어서 단계 S230에서 신호 처리부(130)가 필터링부(120)로부터 증폭 및 필터링된 신호를 받아서 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 스포츠 볼(10)의 이동에 따른 전후 시간 대의 디지털 신호와 비교, 분석하여 스포츠 볼(10)의 이동에 따른 방향, 속도 및 거리 등을 산출하여 실시간으로 스포츠 볼(10)의 위치를 추적한다. 상술한 단계 S200 내지 단계 S230들은 스포츠 볼(10)의 이동에 따라 실시간으로 반복 처리된다.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 스포츠 볼
100 : 스포츠 볼 위치 추적 장치
110 : 볼 위치 추적 센서
120 : 필터링부
130 : 신호 처리부

Claims (1)

1. 스포츠 볼 위치 추적 장치에 있어서:
   스포츠 볼의 위치를 실시간 추적하여 상기 스포츠 볼의 이동에 따른 주파수 가변 감지 신호를 출력하는 볼 위치 추적 센서;
   상기 볼 위치 추적 센서로부터 출력된 주파수 가변 감지 신호를 받아서 증폭 및 필터링하는 필터링부; 및
   상기 필터링부로부터 출력된 신호로부터 주파수 변화를 판단하고, 판단된 주파수 변화에 대응하여 상기 스포츠 볼의 위치, 속도, 방향 및 거리를 산출하고, 산출 결과에 따라 상기 스포츠 볼의 위치를 실시간으로 추적하는 신호 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스포츠 볼 위치 추적 장치.

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