TWI818735B - 利用被擊打的球雷達感測資料的球軌跡計算方法及利用其的雷達感測裝置 - Google Patents

Abstract

本發明旨在提供一種利用對被擊打的球雷達感測資料的球軌跡計算方法及利用其的雷達感測裝置，其中，在感測被擊打而移動的球的雷達感測裝置中，能夠計算對人和球桿的干擾或球表面的屈曲等引起的雷達信號的失真和相位抖動等具有魯棒性的球移動軌跡。為此，本發明的一實施例的被擊打的球的雷達感測裝置的球軌跡計算方法包括：收集雷達感測資料的步驟；以及利用作為球的初始運動區間而預先設定的區間中的雷達感測資料判斷彈道有效性，並根據該判斷結果通過物理引擎計算球移動軌跡的步驟。

Description

利用被擊打的球雷達感測資料的球軌跡計算方法及利用其的雷達感測裝置

本發明是屬於一種利用雷達信號的都卜勒效應(Doppler Effect)分析從運動的球反射的信號，並從中計算球的運動參數的雷達感測裝置及利用該裝置運用被擊打的球的雷達感測資料計算球軌跡的方法的發明。

在利用球的體育賽事，尤其是高爾夫球的情況下，人們一直試圖準確地感測被高爾夫球手擊打而運動的球的物理特性，並利用感測到的該值進行打球分析或將其實現為影像以應用於如所謂的螢幕高爾夫的類比高爾夫領域。

尤其，由於被擊打而飛走的球的旋轉(Spin)是以三維空間上的軸為中心以非常高的速度旋轉的，因此很難利用以往的攝像頭感測器來測量，當前，人們正積極開展對作為能夠更準確地計算運動的球的旋轉的裝備的利用信號的都卜勒效應(Doppler Effect)的雷達感測器的研究和開發。

以往的雷達感測器，例如，在韓國授權專利公報第10-0947898號等中公開的旋轉計算技術提出了一種接收從飛行中的旋轉的球反射的信號並由接收到的該信號分析頻率以計算對應於球的運動的旋轉等的方法。

在日本授權專利公報第6048120號，韓國公開專利公報第2016-0054013號以及韓國公開專利公報第2015-0139494號等多個現有技術文獻中公開的技術雖然具體的頻率分析方法本身是相異的，但也同樣基本上都是依賴於信號自身的分析並從中直接計算出球的運動特性資訊的方式。

如此，在以往的高爾夫發球監測儀類的雷達感測系統中，利用雷達信號的都卜勒效應分析從球反射的信號以提供球的速度、彈道、方向以及球旋轉資訊或球桿的資訊(攻擊角、動態桿面仰角、球桿傳球等)和球的飛行軌跡等。

然而，雷達信號可能會遭受頻率干擾的環境雜訊、人和球桿的干擾以及球表面的屈曲等引起的雜訊。如此，人和球桿的干擾或球表面的屈曲等引起的雜訊會導致雷達信號的失真和相位抖動，而這樣的信號失真對計算球的軌跡等產生不良的影響，並且存在降低雷達感測器的性能的問題。

為了解決這樣的問題，本申請人曾通過韓國授權專利第10-1931592號提出在雷達感測裝置中計算準確的球移動軌跡的方法。

即，在韓國授權專利第10-1931592號中公開了一種利用雷達信號計算球位置資料，並利用其計算球的初始軌跡，並且利用該初始軌跡計算整體球軌跡的趨勢資料，以利用該趨勢資料和球位置資料計算整體球軌跡的方法。

然而，由於從運動的球反射的雷達信號在球的運動初期在預定距離區間受到人和高爾夫球桿的干擾最大，因此信號失真和相位抖動等問題出現得最多，因此存在當球的運動初期的軌跡計算錯誤時，整體球軌跡的準確度顯著降低的問題。

現有專利文獻： 韓國授權專利第10-1931592號；日本授權專利第5824857號；韓國公開專利公報第2018-0047142號；韓國公開專利公報第2019-0085152號。

本發明旨在提供一種在感測被擊打而移動的球的雷達感測裝置中，能夠計算對人和球桿的干擾或球表面的屈曲等引起的雷達信號的失真和相位抖動等具有魯棒性的球移動軌跡的利用被擊打的球雷達感測資料的球軌跡計算方法及利用其的雷達感測裝置。

本發明的一實施例的對被擊打的球的雷達感測裝置的球軌跡計算方法包括：發送雷達信號並從被擊打的球接收反射波，以收集關於該球的移動的雷達感測資料的步驟；利用作為該球的初始運動區間而預先設定的區間中的雷達感測資料計算初始運動特性資訊的步驟；判斷對應於該初始運動特性資訊的彈道有效性的步驟；以及經判斷該彈道有效性，當有效時，基於該初始運動特性資訊通過物理引擎計算球移動軌跡，當無效時，利用該球的初始運動區間之後的預定區間的雷達感測資料通過該物理引擎計算球移動軌跡的步驟。

此外，優選地，計算該初始運動特性資訊的步驟包括：由作為該球被擊打時距該球的初始位置的預先設定的距離區間的該球的初始運動區間內的該雷達感測資料計算球的速度、彈道以及方向資訊的步驟。

此外，優選地，判斷該彈道有效性的步驟包括：通過分析作為該球被擊打時距該球的初始位置的預先設定的距離區間的該球的初始運動區間內的該雷達感測資料的相位抖動的級別來判斷該初始運動特性資訊的可靠性的步驟。

此外，優選地，判斷該彈道有效性的步驟包括：通過對作為該球被擊打時距該球的初始位置的預先設定的距離區間的該球的初始運動區間內的該雷達感測資料的線性擬合來計算線性回歸模型，並從該線性回歸模型判斷相位抖動的級別的步驟；以及判斷從該球的初始運動區間內的該雷達感測資料計算出的球的彈道是否為預先設定的角度以下的低彈道的步驟，計算該球移動軌跡的步驟包括：當判斷為該相位抖動的級別為預先設定的基準以下且該球的彈道為該低彈道時，基於該初始運動特性資訊通過該物理引擎計算球移動軌跡的步驟。

此外，優選地，計算該球移動軌跡的步驟包括：對該球的初始運動區間內的雷達感測資料去除雜訊並進行平坦化處理的步驟；以在該預先設定的基準以下的相位抖動中，其相位抖動的級別越低，賦予越高的權重值的方式計算該球的初始運動區間內的雷達感測資料的有效性的權重值的步驟；以及對該初始運動特性資訊應用計算出的該有效性的權重值並通過該物理引擎計算球移動軌跡的步驟。

此外，優選地，計算該彈道有效性的判斷結果為無效時的球移動軌跡的步驟包括：利用基於在該球的初始運動區間的最後位置與該球的最高點位置之間設定的區間的雷達感測資料的球的位置座標資訊通過該物理引擎計算球移動軌跡的步驟。

此外，優選地，計算該彈道有效性的判斷結果為無效時的球移動軌跡的步驟包括：基於收集到的該雷達感測資料以預定時間間隔計算球位置座標資訊的步驟；從計算出的該球位置座標資訊決定球的最高點位置，並特定相對於該球的最高點位置對應於預先設定的比例的高度的區間步驟；利用所特定的該區間內的球位置座標資訊計算該區間的區間軌跡的步驟；以及基於該區間軌跡通過該物理引擎計算球移動軌跡的步驟。

另一方面，本發明的一實施例的感測被擊打的球的雷達感測裝置包括：信號發送部，其發送雷達信號；信號接收部，其接收針對該信號發送部的信號從運動的球反射的反射波信號；信號分析部，其分析接收到的該反射波信號以計算關於該球的移動的雷達感測資料；以及資訊計算部，其利用作為該球的初始運動區間而預先設定的區間中的雷達感測資料計算初始運動特性資訊，並判斷對應於該初始運動特性資訊的彈道有效性，當有效時，基於該初始運動特性資訊通過物理引擎計算球移動軌跡，當無效時，利用該球的初始運動區間之後的預定區間的雷達感測資料通過該物理引擎計算球移動軌跡。

本發明的利用被擊打的球雷達感測資料的球軌跡計算方法及利用其的雷達感測裝置具有如下效果：即使發生人和球桿的干擾或球表面的屈曲等引起的雷達信號的失真和相位抖動等，也能夠通過判斷球的初始運動的雷達感測資料的彈道有效性，並根據該有效性結果利用有效的軌跡計算方法來計算被擊打而移動的球的準確的軌跡。

110:信號發送部

120:信號接收部

130:信號分析部

140:資訊計算部

B:球

Cs:區間軌跡

CH:整體球移動軌跡

Pa、Pb、Ph:位置

RA1~RA3:接收天線

Rs:座標資訊

Sr:反射波信號

St:雷達發送信號

Ti:初始運動區間

Ts:基準區間

圖1的(a)是以框圖示出本發明的一實施例的雷達感測裝置的結構的圖，圖1的(b)是以框圖示出本發明的一實施例的雷達感測裝置的信號接收部的結構的圖；圖2的(a)示出從本發明的一實施例的雷達感測裝置接收到的雷達信號計算球的初始運動區間中的相位值資訊，圖2的(b)示出球的位置座標資訊；圖3是用於說明本發明的一實施例的利用被擊打的球的雷達感測資料計算球軌跡的方法的流程圖；圖4是示出圖3示出的過程中判斷彈道有效性的過程的一例的流程圖；圖5是用於說明圖4所示的過程中判斷彈道有效性的具體的手段的一例的圖；圖6是用於說明圖3所示的過程中當彈道有效性未被認可時計算球移動軌跡的過程的圖；圖7是示出圖3所示的過程中當彈道有效性未被認可時計算球移動軌跡的過程的流程圖；圖8是用於說明根據圖7所示的過程計算球移動軌跡的圖。

下面參照附圖對關於本發明的利用被擊打的球雷達感測資料的球軌跡計算方法及利用其的雷達感測裝置的具體內容進行說明。

首先，將參照圖1對本發明的一實施例的雷達感測裝置的結構和各構成要素的功能進行描述。圖1的(a)是以框圖示出本發明的一實施例的雷達 感測裝置的結構的圖，圖1的(b)是以框圖示出本發明的一實施例的雷達感測裝置的信號接收部的結構的圖。

本發明的一實施例的雷達感測裝置是基本上利用雷達(Radar)的都卜勒效應(Doppler Effect)來計算關於例如被高爾夫球桿擊打的球的運動特性的各種資訊的裝置，如圖1的(a)所示，可以包括信號發送部110，信號接收部120，信號分析部130以及資訊計算部140。

本發明的一實施例的雷達感測裝置可以設置在距使用者要擊打的球的位置預定距離後方的地面或地面附近，並且可以被配置為在該設置位置朝向待被擊打而運動的球的運動方向發送特定頻率的雷達信號，並在接收並分析從球反射的反射波的同時，跟蹤被擊打而運動的球。

該信號發送部110被配置為在瞄準的方向上發送特定雷達(Radar)信號，並且，雖然未在圖上示出，可以包括發送雷達信號的發送天線。

該信號接收部120被配置為接收該信號發送部110發送的雷達信號從該球反射而返回的反射波信號。通過都卜勒效應，對於該信號發送部110發送並從該球反射的反射波信號，該信號發送部110發送的信號的頻率會發生變更，從而發都卜勒頻移(Doppler shift)。即，該信號接收部120會接收發生都卜勒頻移(Doppler shift)的信號。

該信號接收部120被配置為具備多個接收該反射波信號的接收天線，從而可以利用多個接收天線各自的接收信號的相位差來計算運動的球的位置、速度、彈道以及方向角等資訊。

圖1的(b)簡要示出上述信號接收部120的結構的一例，如圖所示，當圖1信號接收部120適當地配置有包括RA1、RA2以及RA3的3個以上的接收天 線時，每個接收天線RA1、RA2以及RA3可以接收從球B接收的反射波信號，並且可以利用每個接收天線之間的信號的相位差分別計算運動的球B的彈道(高度角)和方向角。

例如，根據圖1的(a)所示的信號接收部120中的各接收天線的配置，可以利用RA1和RA2分別接收的信號的相位差來計算運動的球B的彈道，並且可以利用RA1和RA3分別接收的信號的相位差來計算運動的球B的方向角。

然後，可以利用如上所述的各接收天線之間的信號的相位差以接收反射波信號的預定的時間間隔將球的相位資訊數值化來計算相位值資訊。

此外，隨著該信號接收部120接收反射波信號，也可以容易地計算出球B與信號接收部120之間的距離，因此，當信號接收部120接收從球B反射的反射波信號時，可以知道到球B的距離和球B的彈道角度、以及球B的方向角度資訊，利用上述資訊便可以計算球B的位置座標資訊。當計算出球B的位置座標資訊時，還可以利用其來計算球的速度。

如此，該信號分析部130可以被配置為，通過分析以球移動的每個預定時間間隔由球反射的雷達信號來計算相位值資訊，並且以預定時間間隔計算該運動的球的位置座標資訊。

即，該信號分析部130可以通過分析如上述接收的雷達的反射波信號來計算關於球的移動的雷達感測資料，該雷達感測資料可以是以預定時間間隔計算的球的相位值資訊，也可以是基於該相位值資訊計算的球的位置座標資訊。

該信號發送部110正在發送雷達發送信號St的狀態下，使用者用高爾夫球桿擊打球，從該被擊打的球反射雷達信號，並由該信號接收部120接收反 射波信號Sr，此時接收到的反射波信號中，使用者和球桿的干擾、球表面的屈曲等引起的雷達信號的失真和相位抖動發生得較嚴重。

尤其，如上所述的雷達信號的失真和相位抖動在球被擊打而移動的初始區間出現得較多，如將通過接收雷達信號來計算的球的相位值(豎軸)按距離(橫軸)示出的圖2的(a)所示，可以看出，在球被擊打並移動的初期的幾米區間，相位抖動發生得較嚴重。

本發明的一實施例的雷達感測裝置的資訊計算部140可以被配置為：利用被預先設定的為被擊打而移動的球的初始運動區間的區間中的雷達感測資料來計算初始運動特性資訊，判斷對應於該初始運動特性資訊的彈道有效性，經判斷彈道有效性，當有效時，基於上述初始運動特性資訊通過物理引擎計算球移動軌跡，當無效時，利用球的初始運動區間之後的預定區間的雷達感測資料通過物理引擎計算球移動軌跡。

這裡，物理引擎是指被設置成基於物體的運動力學對物體的運動根據給定的條件通過類比等來計算運動軌跡和運動力學特徵資訊的程式等。

本發明的一實施例的雷達感測裝置的資訊計算部140可以搭載如上所述的物理引擎，並利用雷達感測資料基於球的初始運動區間中的運動特性資訊通過物理引擎在運動力學上計算整體球的移動軌跡，或者基於該球的初始運動區間之後的區間中的球的運動特性資訊通過物理引擎在運動力學上計算整體球的移動軌跡。

此時，經通過相位抖動等判斷球的初始運動區間中的雷達感測資料是否為可靠的資料，當資料是可靠的資料時，可以利用球的初始運動區間中的資料通過物理引擎計算整體球軌跡，當資料不是可靠的資料時，代替球的初 始運動區間中的資料，可以利用可別的區間中的資料通過物理引擎計算整體球軌跡，由此可以計算對在球的移動初期出現的相位抖動等引起的影像具有魯棒性的球移動軌跡。

因此，在本發明的一實施例的通過雷達感測裝置的球軌跡的計算中，基於球開始被擊打時到預先設定的距離的區間，即球的初始運動區間中的雷達感測資料的彈道是否有效很重要。

圖2的(b)示出了本發明的一實施例的使利用雷達感測裝置接收的雷達信號計算出的預定時間間隔的球位置座標回歸y-z平面而示出的球位置座標資訊的一例，如圖2的(b)所示，雷達感測裝置的資訊計算部可以利用對應於球的初始運動區間Ti的資料計算初始運動特性資訊，並且可以利用該初始運動特性資訊計算球的初始運動區間Ti中的彈道。

當球的初始運動區間Ti中的彈道是可靠的級別的資料時，可以利用其計算整體軌跡，當不是可靠的級別時，利用別的區間的資料計算整體軌跡。

下面參照圖3至圖7對本發明的一實施例的利用被擊打的球的雷達感測資料的球軌跡計算方法進行詳細說明。

首先，參照圖3所示的流程圖對本發明的一實施例的利用被擊打的球的雷達感測資料的球軌跡計算方法的整體過程進行描述。

以用戶的擊打位置為基準將雷達感測裝置置於預定距離，並使要擊打的球就位，則雷達感測裝置感測放置球的位置，從而成為球就緒(意指雷達感測裝置已做好感測球的準備)(S110)。

雷達感測裝置的信號發送部可以朝球側發送雷達信號，信號接收部可以在接收所發送該雷達信號的反射波信號時，進行要感測的準備(S120)。

當對球進行擊打時(S130)，雷達感測裝置的信號分析部分析信號接收部接收的信號以收集針對球的移動的雷達感測資料，例如球的相位值資訊等(S140)。

雷達感測裝置的資訊計算部可以利用作為球的初始運動區間中的預先設定的距離區間中的雷達感測資料計算關於該區間中的球的運動特性的資訊，即初始運動特性資訊(S150)。

然後，資訊計算部可以判斷「彈道有效性」，該「彈道有效性」判斷對該初始運動特性資訊的彈道是否有效，即，該球的初始運動區間中的雷達感測資料是否為可靠的資料以及是有多可靠的資料(S200)。

經判斷彈道有效性(S250)，當有效時，資訊計算部可以基於初始運動特性資訊通過物理引擎計算球移動軌跡(S270)。

經判斷彈道有效性，當無效時，資訊計算部可以利用基於在球的初始運動區間的最後位置與球的最高點之間設定的區間的雷達感測資料的球的位置座標資訊通過物理引擎計算球移動軌跡(S300)。

另一方面，將通過圖4所示的流程圖對在上述步驟S200中判斷彈道有效性的具體的過程的一例進行說明。

上述彈道有效性確認的是在如圖2的(a)所示的球的初始運動區間內的雷達感測資料是否有效，即，即便基於相應區間的資料計算整體球移動軌跡，是否可以確保準確性的可靠性。

首先，可以分析球的初始運動區間內的雷達信號的反射波信號，並如圖2的(a)所示計算該區間中的球的相位值資訊(S210)。

雷達感測裝置的資訊計算部可以從如圖2的(a)所示的初始區間中的相位值資訊分析相位抖動的級別(S220)。

當球實際畫軌跡而移動時，根據該實際軌跡，連接每個時間間隔的球位置，會以平滑曲線的形態出現，但在雷達信號的情況下，由於周邊環境的影響，信號中可能會包括相當多的雜訊，尤其，在球的初始運動區間，由於用戶和高爾夫球桿的干擾，對於雷達信號而言，相位會嚴重抖動，從而，如圖2的(a)或(b)所示，球的相位值可能會顯示得非常不規則。

因此，在上述步驟S220中，資訊計算部通過分析表示球的初始運動區間中的球抖動的程度的抖動級別來判斷外部干擾導致雷達信號的失真發生得有多嚴重。

相位抖動的級別可以按階段來進行區分，如，經分析球的相位值的分佈，無抖動的情況、一般的情況、嚴重的情況等。相位抖動的級別可以分為3、4個階段，也可以分為更多的階段，圖4所示的流程圖中示出了將相位抖動的級別區分為3個階段的情況。

在圖4所示的流程圖中將相位抖動的階段區分為3個階段僅僅是一示例，當然，也可以將相位抖動的級別區分為比3個階段更多的階段。

當將相位抖動的級別區分為3個階段時，例如可以區分為A級別(無相位抖動)、B級別(相位抖動輕微)、C級別(相位抖動嚴重)，並將相位抖動的程度數值化來設定分別對應於A級別、B級別、C級別的相位抖動的數值範圍，並判斷在上述步驟S220中分析的相位抖動的級別相關的數值對應於哪個範圍，即對應於上述A級別、B級別以及C級別中的哪個階段。

作為將相位抖動的級別數值化的一例，如圖5的(a)所示，可以利用通過對相位值資訊的線性回歸分析的線性回歸模型。

線性回歸分析是在分佈有多個資料時，對因變數與一個以上的引數(解釋變數)之間的線性相關關係進行建模的回歸分析，是一種利用線性預測函數從資料中推定引數的統計學分析技術。這種線性回歸模型通常可以利用最小二乘法(Least Square Method)來建模。

如圖5的(a)所示，可以通過如上所述的線性回歸分析對球的初始運動區間中的相位資料Dp求線性回歸模型Lf，並從該線性回歸模型Lf對相位資料Dp的抖動級別進行數值化。

作為判斷相位抖動的基準的一例，可以利用線性回歸模型中的決定係數R^2。

當決定係數為1時，在當前資料中，可以以引數說明100%的因變數，這意味著所有資料存在於回歸直線上，當決定係數為0時，意味著在當前資料中，根本無法以引數預測因變數。

決定係數R^2越接近1，可以視為相位抖動越輕微，決定係數越接近0，可以視為相位抖動越嚴重。

如上所述，可以利用球的初始運動區間中的相位資料建立線性回歸模型，利用由此匯出的決定係數，可以對相位抖動的級別進行數值化，並且可以判斷對應於預先設定的抖動階段中的哪個階段。

從圖4所示的流程圖來看，經在步驟S220中分析相位抖動的級別，當該數值對應於針對幾乎沒有相位抖動的A級別設定的數值範圍時(S221)，資 訊計算部可以通過預先設定的程式對球的初始運動區間內的雷達感測資料去除雜訊(S231)，並利用該資料計算彈道以判斷是否為低彈道(S241)。

這裡，是否為低彈道判斷的是通過分析資料計算彈道的結果是否對應於預先設定為低彈道的角度，即等於或小於低彈道基準角度。當對應於低彈道時，可以認可有效性；否則，不認可有效性。

為了判斷上述是否為低彈道，在球的初始運動區間內的雷達感測資料的彈道計算中，如圖5的(b)所示，可以運用利用雷達信號的相位值計算的球的位置座標資訊。

前已述及可以從雷達信號以預定時間間隔計算球的位置座標資訊，圖5的(b)示出如此在球的初始運動區間計算球的位置座標資訊的結果的一例。

在以預定時間間隔顯示球的位置座標的圖5的(b)所示的圖表中，可以通過以每個球的位置座標為資料進行擬合來計算擬合的曲線，可以利用其求彈道角度，也可以計算趨勢並以該趨勢線為基準求彈道角度。

當球的初始運動區間中的雷達感測資料的彈道低到某種程度時，受信號的失真和相位抖動的影響較少，因此可以設定為可以認可彈道的有效性的一個條件。

這裡，至於成為低彈道的基準的角度要設定為幾度，可以通過多次試驗決定可以判斷為能認可彈道有效性的彈道角度的上限，並將該角度設定為低彈道的基準角度。

因此，對於球的初始運動區間內的雷達感測資料，經在步驟S220中分析相位抖動的級別，對應於良好的級別，並且，經在步驟S241中判斷是否為低彈道，當對應於低彈道時才能認可彈道有效性(S251)。

例如，經將對相位抖動的級別的數值和對彈道低的程度的數值相加，當能認可彈道有效性，對應於預先設定的數值範圍時，可以認可彈道有效性。

另一方面，經在步驟S220中分析相位抖動的級別並進行數值化，當該數值對應於針對相位抖動輕微地存在的B級別設定的數值範圍時(S222)，資訊計算部可以通過預先設定的程式對在球的初始運動區間內的雷達感測資料去除雜訊，並經過平坦化過程校正輕微地存在的相位抖動(S232)。

然後，可以利用相應資料計算彈道以判斷是否為低彈道(S242)。

如上所述，即使存在某種程度的相位抖動，當通過某種程度的校正可以將其認可為有可靠性的資料時，如果該資料的彈道對應於低彈道，則可以認可彈道有效性(S252)。

因此，對於球的初始運動區間內的雷達感測資料，經在步驟S220中分析相位抖動的級別，當相位抖動對應於輕微地存在地級別時，進行某種程度的校正；經在步驟S242中判斷是否為低彈道，當對應於低彈道時，可以認可彈道有效性(S252)。

例如，經將對相位抖動的級別的數值和對彈道低的程度的數值相加，當能認可彈道有效性，對應於預先設定的數值範圍時，可以認可彈道有效性。

然而，彈道有效性被認可的雷達感測資料的資料的可靠性並非全部相同，即使在彈道有效性被認可的範圍內，也可能存在相位抖動更嚴重些的情況，也可能存在更輕微些的情況。

即，即使在彈道有效性被認可的範圍內，相位抖動的程度越低，資料的可靠度可能被評價得越高；相位抖動的程度越高，資料的可靠度可能被評價得越低。這種評價可以通過賦予權重值的方式來進行。

當分別在步驟S251和步驟S252中認可彈道有效性時，資訊計算部可以以相應資料的相位抖動的程度越低，賦予越高的權重值的方式計算有效性的權重值(S261)，並且可以對球的初始運動區間中的資料應用計算出的該權重值通過物理引擎計算球移動軌跡(S271)。

例如，當某些資料被賦予90%的權重值，而某些資料被賦予80%的權重值時，在前者的情況下，相信資料的90%並相應地可以由物理引擎計算軌跡；在後者的情況下，相信資料的80%並相應地可以由物理引擎計算軌跡。

以這種方式利用球的初始運動區間中的雷達感測資料判斷彈道有效性，經判斷，當有效時，可以通過考慮相應的權重值計算整體球移動軌跡來計算準確的軌跡。

另一方面，經在步驟S220中分析相位抖動的級別並進行數值化，當該數值對應於針對相位抖動嚴重的C級別設定的數值範圍時(S223)，對於該資料，資訊計算部可以不判斷是否為低彈道而立即不認可彈道有效性(S253)。

如上所述，當相位抖動對應於嚴重的C級別時，資訊計算部忽略球的初始運動區間中的雷達感測資料，並在初始運動區間之後的區間中設定預 定的區間以進行利用該設定區間中的雷達感測資料的球軌跡的計算的過程(S301)。

關於如上所述利用初始運動區間之後的設定區間中的雷達感測資料的球軌跡計算過程的具體的示例將參照圖6至圖8進行說明。

圖6示出了本發明的一實施例的使利用雷達感測裝置接收的雷達信號計算的預定時間間隔的球位置座標回歸y-z平面而示出的球位置座標資訊的一例。

如圖6所示，經對球的初始運動區間Ti中的資料判斷彈道有效性，當不能認可其有效性時，由於球的初始運動區間Ti中的資料是不可靠的，因而無法利用其計算整體球移動軌跡，因此有必要找出別的有可靠性的資料區間。

在雷達信號的情況下，距離雷達感測裝置越遠，由於周邊環境的干擾，反射的信號中的雜訊越嚴重，並且信號的失真也越嚴重，導致資料的可靠度顯著降低。

因此，優選地，當球的初始運動區間Ti中的資料的彈道有效性不被認可時，找出球的初始運動區間Ti之後距離雷達感測裝置不遠的預定的區間Ts，並利用該區間Ts內的資料計算球的移動軌跡。根據本發明的一實施例，可以使找出上述球的初始運動區間Ti之後的區間Ts的基準為球的最高點位置Ph。

參照圖7的流程圖，經對球的初始運動區間中的雷達感測資料判斷彈道有效性，當彈道有效性不被認可時(S253)，資訊計算部利用收集到的雷達感測資料如圖6所示以預定時間間隔計算球位置座標資訊(S310)。

然後，從球位置座標資訊決定球的最高點位置Ph(S320)，並特定對應於相對於球的最高點高度對應於預先設定的比例的高度的距離區間，並將其設定為基準區間Ts(S330)。

參照圖6，在基於雷達感測資料的球位置座標資訊中，可以將座標上z值最大的資料決定為最高點位置Ph，並且，為了設定基準區間，對於該最高點的高度，例如可以將對應於10%~60%的高度的區間設定為基準區間Ts。

這裡，相對於最高點高度的比例可以任意地預先設定，可以通過多次試驗決定可以認可為最具可靠性的資料區間的比例，並且可以預先設定其比例。

設上述比例為10%~60%，當圖6中對應於相對於最高點位置Ph的高度的10%的高度的位置為Pa，對應於相對於最高點位置Ph的高度的60%的高度的位置為Pb時，可以將Pa位置與Pb位置之間的區間設定為用於計算軌跡的基準區間Ts。

再次回到圖7，可以如上所述決定用於計算軌跡的基準區間Ts(S330)，並利用該決定的區間Ts內的球位置座標資訊Rs計算其相應區間Ts內的區間軌跡(S340)。

然後，可以基於該區間軌跡，通過物理引擎計算整體球移動軌跡(S350)。

下面將參照圖8對上述步驟S340和步驟S350進行更具體的說明。圖8的(a)示出了如上所述的利用基準區間Ts內的球位置座標資訊計算區間軌跡Cs的示例，圖8的(b)示出了基於區間軌跡Cs通過物理引擎計算整體球移動軌跡CH的示例。

從整體球位置座標資訊決定基準區間Ts後，便可以利用該基準區間Ts內的球位置座標資訊Rs如圖8的(a)所示計算區間軌跡Cs，此時，可以利用最小二乘法或隨機抽樣一致(RAndom SAmple Consensus，RANSAC)演算法從球位置座標資訊Rs計算出區間軌跡Cs。

這樣計算出區間軌跡Cs後，基於該區間軌跡Cs，如圖8的(b)所示，可以通過物理引擎計算整體球移動軌跡CH。

如上文中所描述，在本發明的一實施例的雷達感測裝置及利用其的球移動軌跡的計算方法中，對球的初始運動區間中的雷達感測資料判斷彈道有效性，經判斷，當有效時，利用球的初始運動區間中的球運動特性資訊計算整體球移動軌跡，當彈道有效性不被認可時，設定球的初始運動區間之後的基準區間，並利用該基準區間內的資料計算區間軌跡後，基於此計算整體球移動軌跡，從而即使發生雷達信號的失真和相位抖動等，也能夠進行對此具有魯棒性的球移動軌跡的計算。

110:信號發送部

120:信號接收部

130:信號分析部

140:資訊計算部

B:球

Sr:反射波信號

St:雷達發送信號

Claims (7)

1. 一種對被擊打的球的雷達感測裝置的球軌跡計算方法，其特徵在於，包括：發送雷達信號並從被擊打的球接收反射波，以收集關於該球的移動的雷達感測資料的步驟；利用該雷達感測資料中作為該球的初始運動區間而預先設定的區間中的雷達感測資料計算初始運動特性資訊的步驟；判斷對應於該初始運動特性資訊的彈道有效性的步驟；以及經判斷該彈道有效性，當有效時，基於該初始運動特性資訊通過物理引擎來計算球移動軌跡，當無效時，利用該雷達感測資料中該球的初始運動區間之後的預定區間的雷達感測資料通過該物理引擎來計算球移動軌跡的步驟，判斷該彈道有效性的步驟包括：通過對作為該球被擊打時距該球的初始位置的預先設定的距離區間的該球的初始運動區間內的該雷達感測資料的線性擬合來計算線性回歸模型，並從該線性回歸模型判斷相位抖動的級別的步驟；以及判斷從該球的初始運動區間內的該雷達感測資料計算出的球的彈道是否為預先設定的角度以下的低彈道的步驟，計算該球移動軌跡的步驟包括：當判斷為該相位抖動的級別為預先設定的基準以下且該球的彈道為該低彈道時，基於該初始運動特性資訊通過該物理引擎來計算球移動軌跡的步驟。
2. 如請求項1所述的對被擊打的球的雷達感測裝置的球軌跡計算方法，其中，計算該初始運動特性資訊的步驟包括： 由作為該球被擊打時距該球的初始位置的預先設定的距離區間的該球的初始運動區間內的該雷達感測資料計算該球的速度、彈道以及方向資訊的步驟。
3. 如請求項1所述的對被擊打的球的雷達感測裝置的球軌跡計算方法，其中，判斷該彈道有效性的步驟包括：通過分析作為該球被擊打時距該球的初始位置的預先設定的距離區間的該球的初始運動區間內的該雷達感測資料的相位抖動的級別來判斷該初始運動特性資訊的可靠性的步驟。
4. 如請求項1所述的對被擊打的球的雷達感測裝置的球軌跡計算方法，其中，計算該球移動軌跡的步驟包括：對該球的初始運動區間內的該雷達感測資料去除雜訊並進行平坦化處理的步驟；以在該相位抖動的級別為該預先設定的基準以下時，該相位抖動的級別越低，賦予越高的權重值的方式計算該球的初始運動區間內的該雷達感測資料的有效性的權重值的步驟；以及對該初始運動特性資訊應用計算出的該有效性的權重值並通過該物理引擎來計算球移動軌跡的步驟。
5. 如請求項1所述的對被擊打的球的雷達感測裝置的球軌跡計算方法，其中，計算該彈道有效性的判斷結果為無效時的球移動軌跡的步驟包括： 利用該雷達感測資料中基於在該球的初始運動區間的最後位置與該球的最高點位置之間設定的區間的雷達感測資料的該球的位置座標資訊通過該物理引擎來計算球移動軌跡的步驟。
6. 一種對被擊打的球的雷達感測裝置的球軌跡計算方法，其特徵在於，包括：發送雷達信號並從被擊打的球接收反射波，以收集關於該球的移動的雷達感測資料的步驟；利用該雷達感測資料中作為該球的初始運動區間而預先設定的區間中的雷達感測資料計算初始運動特性資訊的步驟；判斷對應於該初始運動特性資訊的彈道有效性的步驟；以及經判斷該彈道有效性，當有效時，基於該初始運動特性資訊通過物理引擎來計算球移動軌跡，當無效時，利用該雷達感測資料中該球的初始運動區間之後的預定區間的雷達感測資料通過該物理引擎來計算球移動軌跡的步驟，計算該彈道有效性的判斷結果為無效時的球移動軌跡的步驟包括：基於收集到的該雷達感測資料以預定時間間隔計算球位置座標資訊的步驟；從計算出的該球位置座標資訊決定球的最高點位置，並特定相對於該球的最高點位置對應於預先設定的比例的高度的區間步驟；利用計算出的該球位置座標資訊中所特定的該區間內的球位置座標資訊計算該區間的區間軌跡的步驟；以及基於該區間軌跡通過該物理引擎來計算球移動軌跡的步驟。
7. 一種感測被擊打的球的雷達感測裝置，其特徵在於，包括：信號發送部，其發送雷達信號； 信號接收部，其接收針對該信號發送部的信號從運動的球反射的反射波信號；信號分析部，其分析接收到的該反射波信號以計算關於該球的移動的雷達感測資料；以及資訊計算部，其利用該雷達感測資料中作為該球的初始運動區間而預先設定的區間中的雷達感測資料計算初始運動特性資訊，並判斷對應於該初始運動特性資訊的彈道有效性，當有效時，基於該初始運動特性資訊通過物理引擎計算球移動軌跡，當無效時，利用該雷達感測資料中該球的初始運動區間之後的預定區間的雷達感測資料通過該物理引擎計算球移動軌跡，該資訊計算部在判斷該彈道有效性時，通過對作為該球被擊打時距該球的初始位置的預先設定的距離區間的該球的初始運動區間內的該雷達感測資料的線性擬合來計算線性回歸模型，並從該線性回歸模型判斷相位抖動的級別，判斷從該球的初始運動區間內的該雷達感測資料計算出的球的彈道是否為預先設定的角度以下的低彈道，當判斷為該相位抖動的級別為預先設定的基準以下且該球的彈道為該低彈道時，基於該初始運動特性資訊通過該物理引擎來計算球移動軌跡。