WO2017203129A1 - Méthode de calcul de la hauteur d'un saut - Google Patents

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WO2017203129A1
WO2017203129A1 PCT/FR2017/051182 FR2017051182W WO2017203129A1 WO 2017203129 A1 WO2017203129 A1 WO 2017203129A1 FR 2017051182 W FR2017051182 W FR 2017051182W WO 2017203129 A1 WO2017203129 A1 WO 2017203129A1
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skier
athlete
trajectory
acceleration
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Fernando Romao
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Piq
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    • G01S5/0294—Trajectory determination or predictive filtering, e.g. target tracking or Kalman filtering

Definitions

  • the present invention relates to the field of multisport data sensors for assessing the performance of an athlete in different sports disciplines, especially in sliding sports.
  • the invention relates to a method for determining the parameters of a jump, for example the height of a jump made by a skier, from data measured by sensors.
  • jump sensors comprising means such as accelerometers.
  • accelerometers are arranged on a support carried by the user.
  • these sensors make it possible to measure the acceleration of an athlete making a jump, at different times. Knowing the measured accelerations, the application of adapted mathematical methods can then estimate various ballistic parameters characterizing this jump.
  • the means and methods currently used to determine these ballistic parameters have several disadvantages.
  • the measurement means used do not make it possible to estimate in a sufficiently precise manner the maximum height of a jump made by an athlete or require the implementation of numerous sensors and complex devices, such as, for example, location-based receivers.
  • UWB Ultra-wideband
  • the measurements made are often based on the assumption of a simplified movement based for example on flight time, which leads to approximate or even erroneous results.
  • the measuring means used also comprise accelerometers whose measurement accuracy depends on the athlete's jump conditions.
  • the jump parameters estimated from such means and methods are often unreliable vis-à-vis the actual results of the athlete.
  • the atmospheric conditions in which the athlete evolves may affect the accuracy of the measured data.
  • the influence of air friction or variations in temperature and pressure can distort ballistic parameter estimation based on the assumption of simplified movement.
  • the configuration of the ground from which the athlete jumps can lead to an inaccurate measurement of acceleration.
  • the measuring means used can quickly reach a saturation regime and adversely affect the reliability of the data. This results in significant inaccuracies when estimating the jump parameters of an athlete.
  • the measuring means are often unsuitable for determining these jump parameters when the athlete performs movements in flight in the three dimensions of the space, for example during acrobatic tricks.
  • the movement of the athlete's legs during a jump may, for example, have a negative impact on the reliability of the measurements.
  • an athlete performing a rotational movement on itself imposes an angular component to the measured acceleration. This angular component can distort the athlete's estimate of jump parameters in a problematic way if it is not taken into account.
  • the present invention aims to solve at least one of the aforementioned drawbacks.
  • the object of the invention is, above all, to propose a method for determining at least one ballistic parameter of a trajectory an athlete making a jump, said method being characterized in that it comprises:
  • an athlete's altitude may be an absolute altitude of said athlete relative to a reference level, or a relative altitude of the athlete, in particular the difference between an altitude of the athlete. sport in a given moment and the altitude at the moment of beginning of the jump of said sportsman.
  • the method also comprises, between said estimation step and said calculation step, a step of optimizing said estimated trajectory of the sportsman using a predetermined model, filter and / or noise. ;
  • - Said start time of the jump is determined when the athlete's acceleration is less than a first predetermined acceleration threshold, said first acceleration threshold being for example 4 m / s 2 ;
  • said end instant of the jump is determined when the athlete's acceleration is greater than a second predetermined acceleration threshold, said second acceleration threshold being for example 20 m / s 2 ;
  • the acceleration of the sportsman comprises an angular component; said at least one ballistic parameter is calculated by applying an optimization algorithm, said optimization algorithm being a least squares method;
  • said at least one ballistic parameter is chosen from: the maximum altitude reached by the athlete, the relative altitude of the athlete at a given instant, the speed of the athlete at a given instant, the flight time of the athlete, or the horizontal distance traveled by the athlete;
  • said at least one ballistic parameter is the total amplitude of the athlete's jump equal to the value of the relative altitude of the skier at the end of the jump added to twice the value of the athlete's maximum altitude.
  • the invention also aims to propose a device for determining at least one ballistic parameter of a trajectory of an athlete making a jump, said device being characterized in that it comprises:
  • the device also comprises means for optimizing said estimated trajectory using a predetermined model, filter and / or noise;
  • said determination means comprise at least one accelerometer, and said measuring means comprise at least one pressure sensor;
  • said determination means comprise at least one gyroscope
  • said measurement means and / or said determination means comprise a satellite positioning sensor
  • the invention also aims to provide a computer program comprising instructions adapted to the implementation of at least one of the steps of estimation and calculation of said method, when said program is executed on a computer.
  • Another object of the invention is to propose a means of storing information, removable or not, partially or completely readable by a computer or a microprocessor comprising code instructions of a computer program for the execution of at least one of the estimation and calculation steps of said method.
  • FIG. 2 a method comprising a series of steps that can be applied to obtain the value of parameters characterizing an estimated trajectory of the skier
  • FIG. 3 an example of a graph of the vibrations measured by an accelerometer arranged on a skier making a jump, as a function of time
  • FIG. 4 an exemplary embodiment of the invention, in which a measurement step is implemented with a determination step.
  • FIG. 5 an example of a signal processing system consisting of an electronic device configured to analyze a signal detected by an accelerometer
  • FIG. 6 a schematic block diagram of an information storage and processing device
  • FIG. 7 an example of a series of measured altitudes and of a series of approximate altitudes of a skier during a jump;
  • FIG. 8 an exemplary method according to the invention comprising a step of optimizing the estimated trajectory
  • FIG. 9 an example of the evolution of the altitude of a skier as a function of time
  • FIG. 10 an example of an error made on the value of the total amplitude of the athlete's jump as a function of the value of his initial speed.
  • the invention can relate to various sports activities, including all sports such as snow skiing, snowboarding, cycling, skateboarding, water sports such as water skiing, surfing or sailing. According to one or more of the exemplary embodiments as described, the invention relates to a method for determining the height of a jump made by an athlete. The invention also relates to a device for implementing this method, and a computer program configured to implement it.
  • the invention may relate to any sport that requires an athlete to perform a high jump.
  • the embodiments as described in the description will relate, in particular, to the case of a skier on snow.
  • the inventors have found that the use of one or more sensors, for example the use of an accelerometer and a sensor of pressure, accurately determined one or more ballistic parameters of the trajectory of a skier making a jump on a ski slope.
  • the use of a gyroscope can refine these results to account for any rotational movements of the skier during the jump.
  • the movement of said skier is determined from the measured acceleration in a succession of instants, and from its altitude at these same times.
  • the knowledge of this information makes it possible to determine a model of the skier's movement.
  • a least-squares optimization method can then be applied to this model to deduce the best possible statistical model of the real trajectory of said skier. From this best statistical model, the inventors have shown that it is possible to obtain one or more ballistic parameters that accurately characterize the real movement of the skier, in a wide variety of jump configurations.
  • the use of an accelerometer and a pressure sensor has the advantage of providing a reliable and accurate measurement of the height of a jump made by said athlete, beyond the limitations inherent to the measuring means the acceleration and altitude of such a sportsman.
  • the positions of a skier over time can be represented in the XY repository by a set of coordinates (X, Y) characterizing a trajectory of said skier.
  • a skier's trajectory will be defined as being a curve constituted by the points occupied by the center of gravity of said skier at each instant of a jump movement made by him.
  • the trajectory C of the skier with respect to the ground can be represented in an XY repository, in two dimensions denoted X and Y.
  • the X dimension and the Y dimension respectively define the horizontal direction and the vertical direction of the repository. skier in relation to the ground.
  • the Y coordinate represents in particular the skier's altitude relative to a reference altitude.
  • a skier moves on a ski slope to make a jump.
  • the skier leaves the ground at the start of the jump in an instant Ti, said moment of jump start.
  • the skier moves upwards with an initial velocity Vi.
  • this velocity Vi can be represented by a two-dimensional vector.
  • a speed represented in the XY repository can be decomposed into a component along the X direction, called horizontal velocity, and a component along the Y direction, called vertical velocity.
  • the skier is subjected to gravity g, corresponding to an acceleration oriented vertically downwards.
  • the numerical value of g will be equal to 9.81 m / s 2 , to obtain sufficient precision in the calculations made.
  • the trajectory of the skier is a parabolic trajectory.
  • the skier's speed is changed, and his direction changes over time.
  • the skier first performs an upward movement allowing him to gain altitude before reaching the summit S of the parabola C, said vertex S having a maximum altitude Hmax with respect to its initial altitude at start of the jump.
  • the skier After reaching the summit, the skier then moves downhill causing him to lose altitude.
  • the skier finally touches the ground in one instant Tf at the end of the jump with a final speed Vf.
  • Said ballistic parameter can be estimated on the basis of the knowledge of an equation of the trajectory of said skier.
  • a trajectory C of the skier can be estimated from the measurement and the determination of several physical quantities characterizing a jump made by it.
  • a method comprising a series of steps E1, E2, E3, E4 and E5 can be applied to obtain the value of the parameters characterizing the estimated trajectory C with the best precision.
  • the invention also relates to a device D making it possible to implement the steps of said method, and comprising a series of means M1, M2, M3, M4 and M5. All of these steps and means are described below.
  • a method comprises a determination step E1 of an initial time Ti, said jump start time. Subsequently, the instant Ti will be used to perform an estimation step E4 of a skier's trajectory, and then perform a calculation step E5 of a ballistic parameter P characterizing the jump of said skier from said optimal trajectory .
  • a method comprises an analysis of the skier's acceleration over time.
  • a device D adapted to implement step E1 thus comprises determination means M1 configured to measure the acceleration of the skier at successive times.
  • the skier's acceleration does not include an angular component.
  • the accelerations of the skier as measured include only a linear component.
  • the skier makes no rotational movement, for reasons of simplification. The taking into account of any angular components of the skier acceleration will be described later according to other exemplary embodiments of the invention.
  • the means M1 comprise at least one accelerometer CA.
  • this accelerometer CA is configured to measure a series of accelerations ⁇ A1, A2 An ⁇ of the skier at successive instants ⁇ T1, T2 Tn ⁇ .
  • the determination means are configured to measure a series of accelerations ⁇ A1, A2 An ⁇ of the skier at successive instants ⁇ T1, T2 Tn ⁇ .
  • M1 are configured to measure these altitudes in a series of successive instants regularly spaced in time.
  • the accelerometer CA is a tri-axis accelerometer able to measure the acceleration of the skier in three orthogonal directions. It has, for each of its three axes, a measurement dynamic limited by a low saturation threshold, for example set at 16g.
  • the AC accelerometer is configured to detect an acceleration variation of the order of 16 g with a programmable scale of ⁇ 2 g, ⁇ 4 g, ⁇ 8 g and ⁇ 16 g, allowing optimum accuracy of the acceleration measurements made.
  • the accelerometer CA may include analog / digital conversion means adapted to sample the measurements accurately, with a sampling frequency of the order of 100 Hz, or 1000 Hz.
  • the accelerometer CA can be adapted to provide high resolution measurements, said resolution being fixed for example at 32 bits.
  • the accelerometer CA is connected to an electronic device capable of analyzing the signal emitted by said accelerometer to measure the corresponding acceleration of the skier in this direction.
  • Said electronic device is, for example, the electronic device DE previously described.
  • the detection of a jump of a skier can therefore be carried out using an accelerometer and from the vibration analysis resulting from the skier's contact with the skier. ground.
  • FIG. 3 illustrates an example of a graph of the vibrations measured by an accelerometer arranged on a skier making a jump, as a function of time.
  • the AC accelerometer measures a reduced acceleration.
  • the accelerometer AC measures an acceleration whose module is different from zero because of the vibrations of the skier.
  • the acceleration of the skier can vary significantly depending on the configuration of the track.
  • a bumpy ski slope for example, has bumps whose number and height vary significantly.
  • the accelerations measured by the accelerometer can also vary significantly.
  • the step E1 thus comprises a comparison phase of the skier acceleration module with respect to a predetermined acceleration threshold Ai, said first acceleration threshold.
  • Ai a predetermined acceleration threshold
  • the jump start time Ti is determined when the module of the skier's acceleration is less than a chosen value of Ai.
  • the value of the module of Ai may be equal to 4 m / s 2 , this value indicating the beginning of a free fall movement.
  • the value of the module of Ai may be equal to 1 m / s 2 and obtained at the output of a low-pass filter in order to avoid nuisance tripping. Said low-pass filter will be described later in the description.
  • a method comprises a measurement step E2 of a series of altitudes of the skier.
  • This measuring step is implemented during a movement of the skier, using measuring means M2 included in the device D.
  • the measuring means M2 can implement the step E2 from the moment where a moment of jump start Ti is determined, to limit the energy consumption of said device D.
  • the measuring means M2 are configured to determine a vertical position of the skier.
  • said measurement means comprise at least one sensor capable of measuring an altitude of the skier.
  • said sensor is a pressure sensor CP configured to measure a series of altitudes ⁇ Y1, Y2 Yn ⁇ at successive instants.
  • n an integer greater than 1.
  • said successive instants may be identical to the successive instants ⁇ T1, T2 Tn ⁇ at which the accelerometer CA measures the series of accelerations ⁇ A1, A2 An ⁇ during the step E1.
  • the measuring means M2 are arranged on the skier or on a support carried by the skier such as ski boots, gloves, or a helmet. Typically, these measuring means are protected from shocks by means of protective supports.
  • the number n depends on the sampling frequency of the measuring means M2.
  • Said pressure sensor is thus configured to measure n altitudes in n successive instants per second.
  • the measuring means M2 may comprise a pressure sensor CP characterized by a sampling frequency of 300 Hz. Considering a jump made by a skier over a period of 10 seconds, it is thus possible according to this example to realize the measuring 3000 altitudes, during 3000 successive instants during said jump.
  • the pressure sensor CP may be an altimeter, for example a barometric altimeter, configured to measure the difference in atmospheric pressure between the altitude of the skier and a reference altitude. Knowing the variation of atmospheric pressure with altitude, the altimeter can measure the corresponding altitude assuming a standard atmosphere.
  • an altimeter for example a barometric altimeter, configured to measure the difference in atmospheric pressure between the altitude of the skier and a reference altitude. Knowing the variation of atmospheric pressure with altitude, the altimeter can measure the corresponding altitude assuming a standard atmosphere.
  • a pressure sensor may be a microelectromechanical sensor of millimeter dimensions.
  • said sensor can withstand shocks important mechanical
  • said sensor consumes a low electric current, this being preferably less than 100 ⁇ .
  • a device may comprise different storage and information processing means.
  • said electronic device is able to record the values of ⁇ Y1, Y2 Yn ⁇ and ⁇ T1, T2 Tn ⁇ with a frequency equal to or greater than that of the measuring means M2.
  • said altitude measurements can be recorded in real time by an electronic device DE connected to the pressure sensor CP.
  • the electronic device DE can also be configured to perform a processing of a signal measured by the measuring means M2.
  • the electronic device DE can be arranged on the skier or on a support carried by the skier.
  • the measuring means M2 included in this electronic device can also be connected to one or more other sensors, to a signal processing system and / or to a control system.
  • This connection may be a wired connection, a wireless connection, or any other type of connection that may vary depending on the preferred hardware for the implementation of the invention.
  • FIG. 4 illustrates an exemplary embodiment of the invention, in which said measurement step E2 is implemented with the determination step E1.
  • the measurement step E2 is followed by a determination step E3 of a final instant Tf, said end of jump time.
  • Said determination step E3 comprises, as for the step E1, a comparison phase of the module of the skier acceleration with respect to a predetermined value.
  • Said predetermined value can result from a statistical analysis, established from preliminary measurements, including for example different jumps and / or different skiers. The analysis of the vibrations of the skier makes it possible to determine the instant Tf corresponding to the end of a possible jump of the skier.
  • a method comprises an analysis of the skier's acceleration over time using determining means E3.
  • a device D adapted to implement the steps E1 and E3 thus comprises determination means M1 and M3 configured to measure the acceleration of the skier at successive times.
  • the determination means M3 comprise at least one accelerometer CA.
  • the determination means M3 are identical to the determination means M1.
  • the detection of the end of the skier's jump can be performed by determining the instant Tf where the modulus of the measured acceleration becomes greater than a predetermined acceleration threshold, called the second acceleration threshold Af.
  • This second acceleration threshold may, for example, be set at 200% of the terrestrial gravity.
  • the value of Af may be equal to 10 m / s 2 , this value typically indicating the end of a free fall movement because at the end of a jump, the skier generally resumes contact with the ski slope after a significant shock, and therefore after a significant acceleration variation.
  • the choice of the aforementioned values for the thresholds A 1 and Af 2 has been shown by the inventors as providing an optimal determination of the instants Ti and Tf under various jump conditions, from simulations.
  • the detection of the beginning and / or end of the skier's jump can also be carried out using other means, for example the use of pressure sensors and / or force sensors to determine the support. skis on the floor.
  • skier jump detection can be improved by adding a condition to perform the determination steps E1 and E3.
  • said condition requires that the modulus of any acceleration measured between the instant Ti and the instant Tf is less than a predetermined average acceleration threshold Am.
  • This average acceleration threshold may, for example, be set at 25% or 10% of the earth's gravity.
  • the instants Ti and Tf can thus be determined more reliably when said acceleration threshold Am is equal to 5 m / s 2 .
  • this particular choice for the threshold Am has been shown by the simulations to provide a more reliable determination of the instants Ti and Tf under various jump conditions, from simulations performed by the inventors.
  • This particular choice also eliminates errors due to a rotation of the skier on itself, for example during an acrobatic figure made by it at the time of the jump.
  • the determination means M1 and M3 may also include a signal processing system.
  • said signal processing system can consist of an electronic device DE as described above.
  • said electronic device DE can be configured to analyze a signal detected by the accelerometer CA. As illustrated in FIG.
  • a detected signal is transmitted from said accelerometer to at least one signal amplifier system AS for its amplification, to at least one FPB bandpass filter for eliminating the high frequencies introduced by the noise of the sensor, to a or a plurality of analog-to-digital converters CAN to convert the recorded analog signal into a digital signal for analysis, and a processor PROC to perform this analysis.
  • these elements can be arranged in a different order.
  • all or part of these elements can be implemented by a digital signal processor.
  • the processor PROC may also comprise calculation means adapted to carrying out certain steps of a method according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the aforementioned elements can be integrated on the same printed circuit board (PCB). This circuit can itself be integrated into a multisport data sensor.
  • the electronic device DE may also include a drift correction function and a noise filter to exclude any noise signal.
  • the electronic device DE may also comprise a communication interface, preferably wireless, for example of the Bluetooth® or Near Field Communication type, so as to communicate with a mobile terminal. An application can be installed on this mobile terminal to display the sports performance of the skier from information transmitted by the electronic device DE.
  • the electronic device DE can also advantageously serve as a memory interface for recording information coming from the determination means M1 and M3.
  • FIG. 6 is a schematic block diagram of a storage and information processing device such as that which can be implemented by the processor PROC. In operation, all or part of described elements of said processor allow the device to implement the steps of a method according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the processor PROC can be part of a peripheral such as a microcomputer, a workstation or a mobile telecommunication terminal.
  • Said processor further comprises a communication bus connected to:
  • a central processing unit P1 such as a microprocessor, noted
  • RAM Random Access Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the memory capacity of this may be supplemented by an optional RAM connected to an extension port, for example;
  • said random access memory is of the FIFO type (First In First Out) so as to allow the processor PROC to read continuously the data obtained from the measurement means; the use of this memory is particularly advantageous for increasing the speed of execution of a method;
  • a read only memory P3 written ROM (Read Only Memory), for storing computer programs for the implementation of the embodiments of the invention
  • a network interface P4 is normally connected to a communication network on which digital data to be processed are transmitted or received; the network interface P4 may be a single network interface, or composed of a set of different network interfaces (for example wired and wireless, interfaces or different types of wired or wireless interfaces); data packets are sent on the network interface for transmission or are read from the network interface for reception under the control of the software application executed in the processor P1;
  • a P5 user interface for receiving user input or for displaying information to a user; - an optional P6 storage medium rated HD.
  • the instants Ti and Tf are used to perform an estimation step E4 of a skier's trajectory, said estimated trajectory, as well as to perform a calculation step E5 of a ballistic parameter. P characterizing the jump of said skier from said estimated trajectory.
  • a method thus comprises an estimation step E4 of a trajectory of the athlete between the start time of the jump Ti and the end of jump Tf on the basis of the measurements of the series of altitudes ⁇ Y1, Y2 Yn ⁇ measured.
  • Said trajectory also called estimated trajectory C, is defined as being a possible approximation of the real trajectory of the skier on the basis of the measurements made by the means M1, M2 and M3.
  • the altitudes ⁇ Y1, Y2 is important to note that the altitudes ⁇ Y1, Y2
  • Yn ⁇ as measured using the pressure sensor CP sample the skier's trajectory in a limited number of successive instants, this number being equal to n.
  • the step E4 consists of estimating a trajectory C of the skier by applying a statistical method to the altitudes as measured during the preceding steps.
  • the corresponding device D comprises estimation means M4 of a trajectory that best approximates the series of altitudes ⁇ Y1,
  • step E4 can be implemented by the processor PROC as described above.
  • said statistical method is a least squares minimization method.
  • this statistical method consists in calculating the value of two parameters A 'and B', called approximate parameters, respectively corresponding to the initial approximate altitude of the skier and to the initial approaching altitude of the skier.
  • these two parameters are calculated so as to minimize the differences between the measured altitudes ⁇ Y1,
  • Y2 Yn ⁇ and a series of altitudes ⁇ 1 ', Y2' Yn ' ⁇ , called series of approximate altitudes.
  • said series of approximate altitudes corresponds to the trajectory of the skier to be estimated.
  • step E4 consists of calculating the square of the differences between the altitudes corresponding to each measurement instant. This amounts to calculating the series of squares of differences ⁇ (Y1-Y1 ') 2 , (Y2-Y2') 2
  • Step E4 then consists in defining the function E such that
  • step E4 [Yi-Yi '] 2 + [Y1-Y1'] 2 + [Y2-Y2 '] 2 + ⁇ + [Yf-Yf'] 2
  • a least squares method applied according to step E4 then consists to minimize the value of the function E. This minimization can be carried out by equalizing the partial derivatives of the function E to zero, then by calculating the value of the parameters A 'and B' making it possible to fulfill these conditions.
  • ⁇ , t and Yi correspond, respectively, to the mean of the skier's altitudes ⁇ Y1, Y2 Yn ⁇ , to the average of the moments
  • FIG. 7 represents an example of a series of measured altitudes ⁇ (Y1 J1), (Y2J2) ( ⁇ , ⁇ ) ⁇ and of series of approximate altitudes ⁇ (Y1 ', T1),
  • an exemplary embodiment of the invention may comprise, after the estimation step E4 and before a calculation step E5, an optimization step E4 'of the estimated trajectory C.
  • Said step d 'optimization E4' can be implemented using optimization means M4 '.
  • said optimization means may be identical to estimation means M4.
  • the estimated trajectory C is optimized in an optimum trajectory C "of the skier,
  • said optimum trajectory is determined so as to minimize the quadratic error of the measurements made for the jumps of the skier.
  • the optimal trajectory C "then defines the best possible statistical model of the real trajectory of the skier.
  • this exemplary embodiment of the invention consists in replacing the measuring means M2 in so-called ideal measurement means M2 '.
  • the so-called ideal measurement means M2 'further comprise measuring means M2 a predetermined model M, a predetermined filter F, a predetermined noise G and / or a delay R. It will be noted that the order of arrangement of the elements M, F, G and / or R can be modified.
  • a modeling of the pressure sensor CP can be performed in an ideal pressure sensor CP '.
  • a pressure sensor CP can be considered to be equivalent to an ideal pressure sensor CP 'to which can be added a delay R, a jump pattern M, a low-pass filter F, and / or a Gaussian noise G
  • the filter F may be a high pass filter.
  • the noise G may be a variation of Heaviside type bias. In order to limit the noise, it may be advantageous to use the smoothed data rather than the raw data.
  • the data can be derived from low-pass filtering.
  • the filter F can be a low-pass filter of order 1 or order 2.
  • the use of such a filter makes it possible to mitigate any possible trigger delays. or measuring a CP pressure sensor when skipping a skier.
  • the delay R can be a delay applied to the measured data, for example a delay of 0.2 seconds. This delay makes it possible to take into account the response time of the sensor during operation. Step E4 and the corresponding least squares method may be applied after applying the delay R.
  • Model M is performed so as to minimize the squared error between the series of altitudes as measured by the pressure sensor CP and the series of altitudes as estimated by an ideal sensor CP 'for said choice of model.
  • Model M in particular, may be chosen as a delay function.
  • Said delay function in particular, can be a mathematical function corresponding to a decreasing exponential.
  • This particular choice has been shown by the inventors as improving the results obtained from step E4 '.
  • the model trajectory C "reproduces more faithfully the actual trajectory of the skier during the jump
  • the model M can be chosen to facilitate the step E4 'using a calibration of the means ideal measurement M2 'during one or more preliminary tests.
  • a method according to an exemplary embodiment of the invention also comprises a calculation step E5 of at least one ballistic parameter P from the estimated trajectory C of the skier as obtained from the estimation step E4.
  • said at least one ballistic parameter P can be calculated from the optimum trajectory C "of the skier as obtained from the optimization step E4 '.
  • said at least one ballistic parameter P is the maximum relative altitude Hmax reached by the skier during said jump.
  • said at least one ballistic parameter may be the altitude of the skier, his speed at a given moment, his flight time, or the horizontal distance traveled by it.
  • the skier's altitude may be the skier's absolute altitude, or a relative altitude.
  • These different ballistic parameters can be determined from the equation of the trajectory, and equations of ballistics. For example, the calculation of the maximum relative altitude Hmax of the jump of a skier can be done on the basis of the calculation of the coordinates of the vertex of a parabola. The summit S of a skier's trajectory can thus be obtained from the equation of the trajectory.
  • the maximum relative altitude Hmax reached by the skier can be calculated according to the different jumping configurations. In the case of a jump upwards, with a positive initial vertical speed, the skier reaches in an instant Tmax equal to B7g a height equal to -B ' 2 / (2g). In the case of a jump upwards, with a negative initial vertical speed, the maximum relative altitude Hmax reached by the skier is equal to zero, the skier's movement being a downward jump movement.
  • the horizontal movements of the skier can not be determined with precision without prior knowledge of the horizontal speed of the skier.
  • it is however possible to know this horizontal speed if an angle of inclination ⁇ of the skier's skis is known at the start of jump time, Ti.
  • This angle of inclination ⁇ can be known using various means, for example a gyroscope, an accelerometer, a magnetometer, or any combination of these means, whose data can be merged using corresponding algorithms. .
  • the horizontal speed of the skier can thus be calculated as being equal to B7tan (0).
  • the horizontal length of the skier's jump can then be calculated, assuming that the skier's friction with the air is neglected, as being equal to B '(Tf-Ti) / tan (9).
  • the calculation of the skier's altitude at a given moment t can be done directly on the basis of the equation of the trajectory, by replacing the value of t in the equation of the trajectory, Y '(t). Similar methods known to those skilled in the art may also be used to determine other relevant ballistic parameters.
  • the estimation steps E4 and calculation E5 implemented by the processor PROC can be executed by instructions from a computer program.
  • the executable code of this program can be stored in the ROM P3, on a storage medium or on removable digital media, such as for example a disk or a memory card.
  • the executable code of this program can be received by means of a communication network, via the network interface P4, in order to be stored in one of the storage means of the device, such as an element of RAM RAM P2, before being executed.
  • the invention also relates to a computer program on an information carrier, this program being capable of being implemented by a microprocessor, this program comprising instructions adapted to the implementation of the process steps such as: than mentioned above.
  • the processor PROC is adapted to control and direct the execution of instructions or portions of software code of the program or programs according to one of the embodiments of the invention, instructions which are stored in one of the storage means supra.
  • the processor PROC is capable of executing instructions stored in the memory P2 relating to a software application, after these instructions have been loaded from the ROM ROM P3 for example.
  • Such software when executed by the processor PROC, causes the estimation E4 and calculation E5 steps of such as illustrated and described with reference to Figure 6.
  • a device according to an exemplary embodiment of the invention is a programmable apparatus that uses software to implement the invention. However, in the alternative, said device may be implemented in the hardware (for example, in the form of a specific integrated circuit or ASIC).
  • the skier can rotate about his center of gravity, and the acceleration of said skier can include an angular component. According to an exemplary embodiment of the invention, it is possible to determine at least one ballistic parameter of the skier when he performs an acrobatic figure during a jump.
  • the skier simultaneously rotates around his center of gravity. From this movement of rotation, it results a possible modification of the skier's trajectory, the angular acceleration defining said rotation being able to imply inaccuracies on the determination of the ballistic parameters characterizing this trajectory.
  • the accelerations ⁇ A1, A2 An ⁇ of a skier as measured at successive instants can be increased or decreased by a corrective factor depending on the direction and direction of the rotation.
  • said measured accelerations can each be modified, at the same times, by angular components ⁇ B1, B2 Bn ⁇ .
  • the values of the start and end of jump instants, Ti and Tf can be modified and thus distort the estimation of a skier's trajectory.
  • said angular component of the acceleration in the case of a pure rotation with a constant rotational speed, is equal to the product W 2 .R, where R is the distance between the accelerometer and the center of rotation of the skier, and where W 2 is the angular velocity squared around this axis of rotation which will be measured by means of said accelerometer.
  • the determination means M1 and M3 may comprise at least one angular acceleration sensor, in particular a CG gyroscope.
  • a CG gyroscope CG gyroscope
  • this gyroscope CG is configured to measure a series of angular accelerations ⁇ B1, B2 Bn ⁇ of the skier at successive instants in a given direction.
  • said successive instants may be identical to the successive instants ⁇ T1, T2
  • said gyroscope CG may be a tri-axis gyroscope included in the device D.
  • the gyroscope CG advantageously, may be configured to measure an angular velocity W of the skier in a range as wide as possible, for example ⁇ 250 s, ⁇ 500 s, ⁇ 1000 7s, or ⁇ 20007s. Knowing the distance R and measuring the angular velocity W of the skier at a given moment, it is then possible to determine the value of the corrections ⁇ B1, B2 Bn ⁇ .
  • said corrections are added to the measured accelerations ⁇ A1, A2 An ⁇ .
  • a correction of the skier's trajectory can also be performed as a function of the angular component of the skier's acceleration.
  • This correction can be made, for example, by smoothing the series of altitudes ⁇ Y1, Y2 Yn ⁇ as measured by the pressure sensor CP.
  • said altitudes can also be corrected according to a predetermined acrobatic figure of the skier.
  • FIG. 9 illustrates an example of the evolution of the altitude Y (t) of a skier as a function of time t.
  • H is the skier's altitude at the end of jump Tf, the value of H being calculated with respect to the initial altitude of the skier at the instant of start of the jump Ti.
  • the value of the total skier jump amplitude, Amp is defined as being equal to the relative altitude value of the skier at the end of jump Tf added to twice the value of the altitude. relative maximum Hmax of the skier, that is to say
  • the value of the amplitude Amp is less impacted by the evaluation errors of the parameters A and B than the value of the maximum relative altitude Hmax.
  • the inventors have shown that if the estimate of the initial speed B of the skier comprises an error Err, expressed in percentages, the error committed for the calculation of the value of the maximum relative altitude Hmax is equal to (100% + Err) 2 - 100%
  • the Err error on the initial speed of the skier is equal to 25%
  • the error committed on the calculated value of the maximum relative altitude Hmax is equal to 56%, which implies an inaccurate knowledge of the height maximum relative of the skier.
  • the inventors have shown that, for typical cases, the error Err 'committed on the value of the amplitude Amp remained generally less than 10%.
  • the inventors have also shown that the precision obtained for the calculation of the amplitude Amp from the knowledge of the initial speed B was much greater than the precision obtained for the calculation of the amplitude Amp from the knowledge of the time. the skier's flight.
  • the curve F1 corresponds to the error Err 'of the value of the amplitude as a function of the initial speed B when the value of Amp is calculated from the flight time
  • the curve F2 corresponds to the error Err 'of the value of the amplitude as a function of the initial speed B when the value of Amp is calculated from said initial velocity with an error of -25% on B
  • the curve F3 corresponds to the error Err 'of the value of the amplitude as a function of the initial velocity B when the value of Amp is calculated from said initial velocity with an error of + 25% on B.
  • the calculation of a ballistic parameter P corresponding to the value of the amplitude Amp therefore has fewer errors when said value of Amp is evaluated from the method described according to one of the embodiments of the invention. previously described, in particular using a least squares method, than when it is evaluated using methods known from the state of the art, for example from the determination of the skier's flight time. .
  • the measuring means M2 and / or the determination means M1 and M3 can also comprise a satellite positioning sensor CS.
  • said sensor may be configured to measure the speed and / or altitude of the skier at successive times.
  • said successive instants may be identical to the successive instants ⁇ T1, T2 Tn ⁇ in which the accelerometer CA and / or the pressure sensor CP perform their measurements during the steps E1, E2 and E3.
  • the means M1, M2 and M3 make it possible to determine at least one ballistic parameter P of the trajectory of a skier.
  • the sensor CS can be advantageously used when the pressure sensor CP is not able to obtain an accurate measurement of the skier's altitude.
  • the sensor CS can be used in combination with the pressure sensor CP to more reliably determine at least one ballistic parameter P of a skier's trajectory.
  • a satellite positioning sensor and / or a pressure sensor may be more or less advantageous.
  • a satellite positioning sensor makes it possible to measure the altitude and / or the speed of a skier with a greater precision than a pressure sensor.
  • a pressure sensor can provide a more reliable measurement than a satellite positioning sensor when a larger measurement frequency, also called sampling frequency, is required to calculate said ballistic parameter accurately.
  • M2 and / or the determination means M1 and M3 may also comprise a magnetometer CM.
  • said magnetometer CM may be a tri-axis Hall effect probe comprising a magnetic concentrator.
  • said magnetometer may be configured to measure a magnetic field in three orthogonal directions, possibly directed along the same directions of measurement of a AC accelerometer and / or CG gyroscope according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the step E1 may also comprise a monitoring phase of the vertical linear acceleration of the skier relative to the ground.
  • the said vertical linear acceleration of the skier shall be defined as being equal to the total acceleration of the skier in the vertical direction at which the skier's weight g is subtracted.
  • said linear acceleration can be obtained from the data obtained using the determination means M1 and / or M3, in particular from an accelerometer and a gyroscope.
  • the data obtained can be merged using an accelerometer and gyroscope data fusion algorithm to calculate the skier's altitude at a given moment, or at a plurality of times. When the skier's altitude is known, it is possible to calculate the total acceleration of the skier, as well as the vertical linear acceleration of the skier at a given moment.

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Abstract

Méthode pour déterminer au moins un paramètre balistique (P) d'une trajectoire d'un sportif effectuant un saut, ladite méthode étant caractérisée en ce qu'elle comprend : -une étape de détermination (E1) d'un instant de début (Ti) du saut; -une étape de mesures (E2) d'une série d'altitudes ({Y1, Y2, …, Yn}) du sportif à des instants successifs ({T1, T2, …, Tn}); -une étape de détermination (E3) d'un instant de fin (Tf) du saut; -une étape d'estimation (E4) de la trajectoire du sportif, dite trajectoire estimée, entre l'instant de début du saut et l'instant de fin de saut sur la base des mesures de la série d'altitudes; et -une étape de calcul (E5) dudit au moins un paramètre balistique à partir de ladite trajectoire estimée.

Description

Méthode de calcul de la hauteur d'un saut
La présente invention concerne le domaine des capteurs de données multisports destinés à l'évaluation des performances d'un sportif dans différentes disciplines de sports, en particulier dans les sports de glisse. En particulier, l'invention se rapporte à une méthode pour déterminer les paramètres d'un saut, par exemple la hauteur d'un saut effectué par un skieur, à partir de données mesurées par des capteurs. Dans le domaine sportif, il est connu des capteurs de saut comprenant des moyens tels que des accéléromètres. Typiquement, ces accéléromètres sont disposés sur un support porté par l'utilisateur. Dans le cadre de sports de glisse, ces capteurs permettent de mesurer l'accélération d'un sportif réalisant un saut, en différents instants. Connaissant les accélérations mesurées, l'application de méthodes mathématiques adaptées permet ensuite d'estimer divers paramètres balistiques caractérisant ce saut.
Toutefois, les moyens et les méthodes utilisés actuellement pour déterminer ces paramètres balistiques présentent plusieurs inconvénients. Notamment, les moyens de mesure employés ne permettent pas d'estimer de manière suffisamment précise la hauteur maximale d'un saut effectué par un sportif ou demandent la mise en œuvre de nombreux capteurs et dispositifs complexes, comme par exemple des récepteurs de localisation, l'utilisation de techniques TDOA (Time Différence of Arrivai en anglais) utilisant un système radio dans les bandes de fréquences UWB (Ultra-wideband en anglais), ou encore des centrales inertielles très précises. L'utilisation de ces centrales inertielles est cependant coûteuse, et induit une consommation importante d'électricité, souvent non compatible avec la miniaturisation requise par les marchés de l'électronique grand public. En outre, dans les systèmes simples, les mesures effectuées reposent souvent sur l'hypothèse d'un mouvement simplifié ne se basant par exemple que sur le temps de vol, ce qui mène à des résultats approximatifs, voire erronés. De plus, l'hypothèse d'un mouvement simplifié est généralement inadaptée dans de nombreuses situations de saut. Les moyens de mesure utilisés comprennent en outre des accéléromètres dont la précision de mesure dépend des conditions de saut du sportif. Dans les systèmes simples se basant sur le temps de vol par exemple, les paramètres de saut estimés à partir de tels moyens et méthodes sont souvent peu fiables vis-à-vis des résultats réels du sportif.
Pour le cas de trajectoires simples, les conditions atmosphériques dans lesquelles évolue le sportif peuvent affecter la précision des données mesurées. L'influence des frottements de l'air ou des variations de température et de pression peuvent fausser l'estimation de paramètres balistiques basée sur l'hypothèse d'un mouvement simplifié. De même, la configuration du sol à partir duquel le sportif effectue un saut peut mener à une mesure inexacte de l'accélération. Dans le cas de mouvements rapides et/ou aléatoires caractérisés par de fortes variations d'accélérations, par exemple dus au franchissement d'une bosse, les moyens de mesure utilisés peuvent rapidement atteindre un régime de saturation et affecter négativement la fiabilité des données. Il en résulte des imprécisions importantes lors de l'estimation des paramètres de saut d'un sportif.
Pour le cas de trajectoires complexes, les moyens de mesure sont souvent inadaptés pour déterminer ces paramètres de saut lorsque le sportif effectue des mouvements en vol dans les trois dimensions de l'espace, par exemple lors de figures acrobatiques. Le mouvement des jambes du sportif au cours d'un saut peut, par exemple, avoir un impact négatif sur la fiabilité des mesures. De même, un sportif réalisant un mouvement de rotation sur lui-même impose une composante angulaire à l'accélération mesurée. Cette composante angulaire peut fausser l'estimation des paramètres de saut du sportif de façon problématique si celle-ci n'est pas prise en compte.
La présente invention a pour but de résoudre l'un au moins des inconvénients précités. L'invention a pour but, surtout, de proposer une méthode pour déterminer au moins un paramètre balistique d'une trajectoire d'un sportif effectuant un saut, ladite méthode étant caractérisée en ce qu'elle comprend :
- une étape de détermination d'un instant de début du saut ;
- une étape de mesures d'une série d'altitudes du sportif à des instants successifs ;
- une étape de détermination d'un instant de fin du saut ;
- une étape d'estimation de la trajectoire du sportif, dite trajectoire estimée, entre l'instant de début du saut et l'instant de fin de saut sur la base des mesures de la série d'altitudes ; et
- une étape de calcul dudit au moins un paramètre balistique à partir de ladite trajectoire estimée.
Dans la suite de la description, et sauf mention du contraire, on comprendra qu'une altitude du sportif peut être une altitude absolue dudit sportif par rapport à un niveau de référence, ou encore une altitude relative du sportif notamment la différence entre une altitude dudit sportif en un instant donné et l'altitude en l'instant de début du saut dudit sportif.
Selon différentes caractéristiques supplémentaires qui pourront être prises ensemble ou de façon séparée :
- la méthode comprend également, entre dite étape d'estimation et ladite étape de calcul, une étape d'optimisation de ladite trajectoire estimée du sportif à l'aide d'un modèle, d'un filtre et/ou d'un bruit prédéterminés ;
- ledit instant de début du saut est déterminé lorsque l'accélération du sportif est inférieure à un premier seuil d'accélération prédéterminé, ledit premier seuil d'accélération étant par exemple 4 m/s2 ;
- ledit instant de fin du saut est déterminé lorsque l'accélération du sportif est supérieure à un deuxième seuil d'accélération prédéterminé, ledit deuxième seuil d'accélération étant par exemple 20 m/s2 ;
- l'accélération du sportif comprend une composante angulaire ; - ledit au moins un paramètre balistique est calculé par application d'un algorithme d'optimisation, ledit algorithme d'optimisation étant une méthode de moindres carrés ;
- ledit au moins un paramètre balistique est choisi parmi : l'altitude maximale atteinte par le sportif, l'altitude relative du sportif en un instant donné, la vitesse du sportif en un instant donné, le temps de vol du sportif, ou encore la distance horizontale parcourue par le sportif ;
- ledit au moins un paramètre balistique est l'amplitude totale du saut du sportif égale à la valeur de l'altitude relative du skieur en l'instant de fin du saut ajoutée à deux fois la valeur de l'altitude maximale du sportif.
L'invention a également pour but de proposer un dispositif pour déterminer au moins un paramètre balistique d'une trajectoire d'un sportif effectuant un saut, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend :
- des moyens de détermination d'un instant de début du saut ;
- des moyens de mesure d'une série d'altitudes du sportif à des instants successifs ;
- des moyens de détermination d'un instant de fin dudit saut ;
- des moyens d'estimation de la trajectoire du sportif, dite trajectoire estimée, entre l'instant de début du saut et l'instant de fin de saut sur la base des mesures de la série d'altitudes ; et
- des moyens de calcul dudit au moins un paramètre balistique à partir de ladite trajectoire estimée.
Selon différentes caractéristiques supplémentaires qui pourront être prises ensemble ou de façon séparée :
- le dispositif comprend également des moyens d'optimisation de ladite trajectoire estimée à l'aide d'un modèle, d'un filtre et/ou d'un bruit prédéterminés ; - lesdits moyens de détermination comprennent au moins un accéléromètre, et lesdits moyens de mesure comprennent au moins un capteur de pression ;
- lesdits moyens de détermination comprennent au moins un gyroscope ;
- lesdits moyens de mesure et/ou lesdits moyens de détermination comprennent un capteur de positionnement par satellite ;
L'invention a également pour but de proposer un programme d'ordinateur comprenant des instructions adaptées à la mise en œuvre d'au moins une quelconque des étapes d'estimation et de calcul de ladite méthode, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
L'invention a également pour but de proposer un moyen de stockage d'informations, amovible ou non, partiellement ou totalement lisible par un ordinateur ou un microprocesseur comportant des instructions de code d'un programme d'ordinateur pour l'exécution d'au moins une quelconque des étapes d'estimation et de calcul de ladite méthode. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple et qui représentent, respectivement :
- la figure 1 , les positions caractérisant une trajectoire d'un skieur au cours du temps ;
- la figure 2, une méthode comprenant une série d'étapes pouvant être appliquée pour obtenir la valeur de paramètres caractérisant une trajectoire estimée du skieur ;
- la figure 3, un exemple de graphe des vibrations mesurées par un accéléromètre disposé sur un skieur effectuant un saut, en fonction du temps ; - la figure 4, un exemple de réalisation de l'invention, dans lequel une étape de mesures est mise en œuvre avec une étape de détermination.
- la figure 5, un exemple de système de traitement du signal constitué d'un dispositif électronique configuré pour analyser un signal détecté par un accéléromètre ;
- la figure 6, un bloc-diagramme schématique d'un dispositif de stockage et de traitement de l'information ;
- la figure 7, un exemple de série d'altitudes mesurées et de série d'altitudes approchées d'un skieur au cours d'un saut ;
- la figure 8, un exemple de méthode selon l'invention comprenant une étape d'optimisation de la trajectoire estimée ;
- la figure 9, un exemple d'évolution de l'altitude d'un skieur en fonction du temps ;
- la figure 10, un exemple d'erreur commise sur la valeur de l'amplitude totale du saut du sportif en fonction de la valeur de sa vitesse initiale.
L'homme de l'art comprendra que l'invention peut se rapporter à différentes activités sportives, notamment l'ensemble des sports de glisse comme le ski sur neige, le snowboarding, le vélo, le skate-boarding, les sports nautiques tels que le ski nautique, le surf ou encore la voile. Selon l'un ou plusieurs des exemples de réalisation tels que décrits, l'invention concerne une méthode pour déterminer la hauteur d'un saut effectué par un sportif. L'invention concerne également un dispositif pour implémenter cette méthode, et un programme d'ordinateur configuré pour la mettre en œuvre.
En toute généralité, l'invention peut concerner tout sport quelconque demandant à un sportif d'effectuer un saut en hauteur. Les modes de réalisation tels que décrits dans la description se rapporteront, en particulier, au cas d'un skieur sur neige.
Ainsi, les inventeurs ont constaté que l'utilisation d'un ou de plusieurs capteurs, par exemple l'utilisation d'un accéléromètre et d'un capteur de pression, permettait de déterminer avec précision un ou plusieurs paramètres balistiques de la trajectoire d'un skieur effectuant un saut sur une piste de ski. En outre, l'utilisation d'un gyroscope permet d'affiner ces résultats afin de tenir compte d'éventuels mouvements de rotation du skieur au cours du saut.
Pour déterminer ce ou ces paramètres balistiques, on détermine le mouvement dudit skieur à partir de l'accélération mesurée en une succession d'instants, et à partir de son altitude en ces mêmes instants. La connaissance de ces informations permet de déterminer un modèle du mouvement du skieur. Une méthode d'optimisation par moindres carrés peut ensuite être appliquée à ce modèle pour en déduire le meilleur modèle statistique possible de la trajectoire réelle dudit skieur. De ce meilleur modèle statistique, les inventeurs ont montré qu'il était possible d'obtenir un ou plusieurs paramètres balistiques caractérisant de manière précise le mouvement réel du skieur, dans une grande diversité de configurations de saut.
En particulier, il est avantageux d'utiliser plusieurs capteurs, éventuellement en combinaison, pour déterminer avec précision un ou plusieurs paramètres balistiques de la trajectoire d'un sportif effectuant un saut. Par exemple, l'utilisation d'un accéléromètre et d'un capteur de pression présente l'avantage de fournir une mesure fiable et précise de la hauteur d'un saut réalisé par ledit sportif, au-delà des limitations inhérentes aux moyens de mesure de l'accélération et de l'altitude d'un tel sportif.
Comme illustré sur la figure 1 , les positions d'un skieur au cours du temps peuvent être représentées dans le référentiel XY par un ensemble de coordonnées (X,Y) caractérisant une trajectoire dudit skieur. Dans la suite de la description, une trajectoire de skieur sera définie comme étant une courbe constituée des points occupés par le centre de gravité dudit skieur en chaque instant d'un mouvement de saut effectué par celui-ci. La trajectoire C du skieur par rapport au sol peut être représentée dans un référentiel XY, suivant deux dimensions dénotées X et Y. La dimension X et la dimension Y définissent, respectivement, la direction horizontale et la direction verticale du référentiel du skieur par rapport au sol. La coordonnée Y représente en particulier l'altitude du skieur par rapport à une altitude de référence.
Comme représenté, un skieur évolue sur une piste de ski pour effectuer un saut. Le skieur quitte le sol au début du saut en un instant Ti, dit instant de début de saut. En cet instant Ti, le skieur se déplace vers le haut avec une vitesse initiale Vi. Dans le référentiel XY, cette vitesse Vi peut être représentée par un vecteur à deux dimensions. Une vitesse représentée dans le référentiel XY peut être décomposée en une composante selon la direction X, dite vitesse horizontale, et une composante selon la direction Y, dite vitesse verticale.
En tout instant, le skieur est soumis à la pesanteur terrestre g, correspondant à une accélération orientée verticalement vers le bas. Dans la suite de la description, la valeur numérique de g sera égale à 9,81 m/s2, pour obtenir une précision suffisante dans les calculs effectués.
En présence de pesanteur et en l'absence de frottements, il est connu des lois de la balistique que la trajectoire du skieur est une trajectoire parabolique. Lorsqu'il effectue un saut, la vitesse du skieur est modifiée, et sa direction change au cours du temps. Dans un cas typique, le skieur effectue tout d'abord un mouvement ascensionnel lui permettant de gagner de l'altitude avant d'atteindre le sommet S de la parabole C, ledit sommet S présentant une altitude maximale Hmax par rapport à son altitude initiale au début du saut. Après avoir atteint ledit sommet, le skieur effectue ensuite un mouvement descendant l'amenant à perdre de l'altitude. Le skieur touche finalement le sol en un l'instant Tf à la fin du saut avec une vitesse finale Vf.
En vertu des lois de la balistique, il est connu que l'équation de la trajectoire verticale du skieur est définie par l'équation suivante, dite équation de la trajectoire. Cette équation de la trajectoire définit la valeur numérique de l'altitude Y du skieur en un instant t donné :
q t2
Y{t) = A + B t - ^ -
Cette équation est vraie en l'absence de frottements. Dans cette équation, la variable t est le temps, le paramètre g est l'accélération de pesanteur terrestre, le paramètre A correspond à la hauteur initiale du skieur, et le paramètre B correspond à la vitesse verticale initiale du skieur. Une fois connus, les paramètres A et B permettent de connaître l'équation de la trajectoire, à partir de laquelle il est possible de calculer au moins un paramètre balistique P caractérisant le saut du skieur. On notera que la précision de la valeur avec lequel le paramètre P peut être obtenu dépend directement de la précision avec laquelle sont déterminés les paramètres A et B.
Il est un objet de l'invention de calculer au moins un paramètre balistique P caractérisant le saut d'un skieur. Ledit paramètre balistique peut être estimé sur base de la connaissance d'une équation de la trajectoire dudit skieur. Avantageusement, une trajectoire C du skieur peut être estimée à partir de la mesure et de la détermination de plusieurs grandeurs physiques caractérisant un saut effectué par celui-ci.
Comme illustré sur la figure 2, une méthode comprenant une série d'étapes E1 , E2, E3, E4 et E5 peut être appliquée pour obtenir la valeur des paramètres caractérisant la trajectoire estimée C avec la meilleure précision. L'invention vise également un dispositif D permettant de mettre en œuvre les étapes de ladite méthode, et comprenant une série de moyens M1 , M2, M3, M4 et M5. L'ensemble de ces étapes et de ces moyens est décrit ci-après.
Premièrement, une méthode selon un exemple de réalisation de l'invention comprend une étape de détermination E1 d'un instant initial Ti, dit instant de début de saut. Par la suite, l'instant Ti sera utilisé pour réaliser une étape d'estimation E4 d'une trajectoire du skieur, et ensuite réaliser une étape de calcul E5 d'un paramètre balistique P caractérisant le saut dudit skieur à partir de ladite trajectoire optimale.
Pour déterminer l'instant Ti, une méthode selon un exemple de réalisation de l'invention comprend une analyse de l'accélération du skieur au cours du temps. Un dispositif D apte à mettre en œuvre l'étape E1 comporte ainsi des moyens de détermination M1 configurés pour mesurer l'accélération du skieur à des instants successifs.
Dans la suite de la description, et sauf mention du contraire, on supposera que l'accélération du skieur ne comprend pas de composante angulaire. En d'autres termes, on supposera que les accélérations du skieur telles que mesurées comprennent uniquement une composante linéaire. En particulier, et sauf mention du contraire, on supposera que le skieur n'effectue aucun mouvement de rotation, pour des raisons de simplification. La prise en compte d'éventuelles composantes angulaires de l'accélération du skieur sera décrite ultérieurement selon d'autres exemples de réalisation de l'invention.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, les moyens M1 comprennent au moins un accéléromètre CA. De manière non limitative, nous considérerons dans la suite le cas d'un seul accéléromètre CA. Selon un exemple de réalisation de l'invention, cet accéléromètre CA est configuré pour mesurer une série d'accélérations {A1, A2 An} du skieur à des instants successifs {T1 , T2 Tn}. Avantageusement, les moyens de détermination
M1 sont configurés pour mesurer ces altitudes en une série d'instants successifs espacés régulièrement dans le temps.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, l'accéléromètre CA est un accéléromètre tri-axes apte à mesurer l'accélération du skieur selon trois directions orthogonales. Il dispose, pour chacun de ses trois axes, d'une dynamique de mesure limitée par un seuil de saturation faible, par exemple fixé à 16g. Avantageusement, l'accéléromètre CA est configuré pour détecter une variation d'accélération de l'ordre de 16g avec une échelle programmable de ±2g, ±4g, ±8g et ±16g, permettant une précision optimale des mesures d'accélération effectuées. Avantageusement, l'accéléromètre CA peut comprendre des moyens de conversion analogique/numérique adaptés pour échantillonner les mesures de manière précise, selon une fréquence d'échantillonnage de l'ordre de 100 Hz, ou encore de 1000 Hz. Avantageusement, l'accéléromètre CA peut être adapté pour fournir des mesures de haute résolution, ladite résolution étant fixée par exemple à 32 bits.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, l'accéléromètre CA est connecté à un dispositif électronique apte à analyser le signal émis par le dit accéléromètre pour mesurer l'accélération correspondante du skieur dans cette direction. Ledit dispositif électronique est, par exemple, le dispositif électronique DE précédemment décrit. Selon un exemple de réalisation de l'invention, la détection d'un saut d'un skieur peut donc être réalisée à l'aide d'un accéléromètre et à partir de l'analyse des vibrations résultant du contact des skis du skieur avec le sol. La figure 3 illustre un exemple de graphe des vibrations mesurées par un accéléromètre disposé sur un skieur effectuant un saut, en fonction du temps.
En l'absence de contact entre le skieur et le sol, et en particulier lorsque le skieur est en chute libre, l'accéléromètre CA mesure une accélération réduite. Lorsque le skieur est en contact avec le sol, l'accéléromètre CA mesure une accélération dont le module est différent de zéro en raison des vibrations du skieur. En effet, l'accélération du skieur peut varier de manière significative en fonction de la configuration de la piste. Une piste de ski bosselée, par exemple, présente des bosses dont le nombre et la hauteur varie de manière importante. Par conséquent, les accélérations mesurées par l'accéléromètre peuvent aussi varier de manière importante. Ces différents types de situation permettent de définir une méthode de détection de saut d'un skieur.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, l'étape E1 comprend ainsi une phase de comparaison du module de l'accélération du skieur par rapport à un seuil d'accélération Ai prédéterminé, dit premier seuil d'accélération. L'analyse des accélérations du skieur permet de déterminer l'instant Ti correspondant au début d'un éventuel saut du skieur. Selon un exemple de réalisation de l'invention, l'instant de début de saut Ti est déterminé lorsque le module de l'accélération du skieur est inférieur à une valeur choisie de Ai. En particulier, la valeur du module de Ai peut être égale à 4 m/s2, cette valeur indiquant le début d'un mouvement de chute libre. Avantageusement, la valeur du module de Ai peut être égale à 1 m/s2 et obtenue en sortie d'un filtre passe- bas afin d'éviter des déclenchements intempestifs. Ledit filtre passe-bas sera décrit plus loin dans la description.
Ensuite, une méthode selon un exemple de réalisation de l'invention comprend une étape de mesures E2 d'une série d'altitudes du skieur. Cette étape de mesures est mise en œuvre pendant un mouvement du skieur, à l'aide de moyens de mesure M2 compris dans le dispositif D. Avantageusement, les moyens de mesure M2 peuvent mettre en œuvre l'étape E2 à partir du moment où un instant de début de saut Ti est déterminé, pour limiter la consommation énergétique dudit dispositif D.
Les moyens de mesure M2 sont configurés pour déterminer une position verticale du skieur. En particulier, lesdits moyens de mesure comportent au moins un capteur apte à mesurer une altitude du skieur. Selon un exemple de réalisation de l'invention, ledit capteur est un capteur de pression CP configuré pour mesurer une série d'altitudes {Y1 , Y2 Yn} à des instants successifs
{T1 , T2 Tn}, où n représente un nombre entier supérieur à 1 .
Avantageusement, lesdits instants successifs peuvent être identiques aux instants successifs {T1 , T2 Tn} auxquels l'accéléromètre CA mesure la série d'accélérations {A1 , A2 An} au cours de l'étape E1 .
Avantageusement, les moyens de mesure M2 sont disposés sur le skieur ou sur un support porté par le skieur comme des bottes de ski, des gants, ou encore un casque. Typiquement, ces moyens de mesure sont protégés des chocs à l'aide de supports de protection.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, le nombre n dépend de la fréquence d'échantillonnage des moyens de mesure M2. Ledit capteur de pression est ainsi configuré pour mesurer n altitudes en n instants successifs par seconde. Par exemple, les moyens de mesure M2 peuvent comprendre un capteur de pression CP caractérisé par une fréquence d'échantillonnage de 300 Hz. Considérant un saut effectué par un skieur sur une durée de 10 secondes, il est ainsi possible selon cet exemple de réaliser la mesure de 3000 altitudes, lors de 3000 instants successifs au cours dudit saut.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, le capteur de pression CP peut être un altimètre, par exemple un altimètre barométrique, configuré pour mesurer la différence de pression atmosphérique entre l'altitude du skieur et une altitude de référence. Connaissant la variation de la pression atmosphérique avec l'altitude, l'altimètre peut mesurer l'altitude correspondante en supposant une atmosphère standard.
En variante, un capteur de pression selon un exemple de réalisation de l'invention peut être un capteur micro-électromécanique de dimensions millimétriques. Avantageusement, ledit capteur peut résister à des chocs mécaniques importants. Avantageusement, ledit capteur consomme un faible courant électrique, celui-ci étant de préférence inférieur à 100 μΑ. Ces caractéristiques assurent une portabilité avantageuse d'un dispositif comprenant ce capteur. En outre, un capteur de pression CP permettant de mettre en œuvre une étape de mesures E2 selon un exemple de réalisation de l'invention peut être avantageusement configuré pour mesurer des pressions sur une gamme étendue, ladite gamme s'étendant par exemple de 250 à 1300 hPa. Les pressions mesurées sont converties par ledit capteur de pression en altitudes à partir des relations existant entre la pression atmosphérique et l'altitude.
Un dispositif selon un exemple de réalisation de l'invention peut comprendre différents moyens de stockage et de traitement d'informations. Avantageusement, ledit dispositif électronique est apte à enregistrer les valeurs de {Y1 , Y2 Yn} et de {T1 , T2 Tn} avec une fréquence égale ou supérieure à celle des moyens de mesure M2. On notera que lesdites mesures d'altitude peuvent être enregistrées en temps réel par un dispositif électronique DE connecté au capteur de pression CP. Selon un exemple de réalisation de l'invention, le dispositif électronique DE peut également être configuré pour effectuer un traitement d'un signal mesuré par les moyens de mesure M2. Le dispositif électronique DE peut être disposé sur le skieur ou sur un support porté par le skieur.
Les moyens de mesure M2 compris dans ce dispositif électronique peuvent également être connectés à un ou plusieurs autres capteurs, à un système de traitement du signal et/ou à un système de commande. Cette connexion peut être une connexion filaire, une connexion sans fil, ou tout autre type de connexion pouvant varier selon le matériel préféré pour la mise en œuvre de l'invention.
La figure 4 illustre un exemple de réalisation de l'invention, dans lequel ladite étape de mesures E2 est mise en œuvre avec l'étape de détermination E1. L'étape de mesures E2 est suivie d'une étape de détermination E3 d'un instant final Tf, dit instant de fin de saut. Ladite étape de détermination E3 comprend, comme pour l'étape E1 , une phase de comparaison du module de l'accélération du skieur par rapport à une valeur prédéterminée. Ladite valeur prédéterminée peut résulter d'une analyse statistique, établie à partir de mesures préliminaires, comprenant par exemple différents sauts et/ou différents skieurs. L'analyse des vibrations du skieur permet de déterminer l'instant Tf correspondant à la fin d'un éventuel saut du skieur.
Pour déterminer l'instant Tf, une méthode selon un exemple de réalisation de l'invention comprend une analyse de l'accélération du skieur au cours du temps à l'aide de moyens de détermination E3. Un dispositif D apte à mettre en œuvre les étapes E1 et E3 comporte ainsi des moyens de détermination M1 et M3 configurés pour mesurer l'accélération du skieur à des instants successifs. Selon un exemple de réalisation de l'invention, les moyens de détermination M3 comprennent au moins un accéléromètre CA. Avantageusement, les moyens de détermination M3 sont identiques aux moyens de détermination M1.
En particulier, la détection de la fin du saut du skieur peut être réalisée en déterminant l'instant Tf où le module de l'accélération mesurée devient supérieur à un seuil d'accélération prédéterminé, dite deuxième seuil d'accélération Af. Ce deuxième seuil d'accélération peut, par exemple, être fixé à 200% de la pesanteur terrestre. En particulier, la valeur de Af peut être égale à 10 m/s2, cette valeur indiquant typiquement la fin d'un mouvement de chute libre car à la fin d'un saut, le skieur reprend généralement contact avec la piste de ski après un choc important, et donc après une variation d'accélération importante. Avantageusement, le choix des valeurs précitées pour les seuils Ai et Af a été montré par les inventeurs comme fournissant une détermination optimale des instants Ti et Tf dans des conditions de saut variées, à partir de simulations.
On remarquera que la détection du début et/ou de la fin du saut du skieur peut également être réalisée à partir d'autres moyens, par exemple l'emploi de capteurs de pression et/ou de capteurs de force permettant de déterminer l'appui des skis sur le sol. De même, on peut envisager de recourir à une analyse spectrale du signal mesuré par les moyens de détermination M1 et M3 et/ou des moyens de mesure M2 pour fournir des informations utiles à la détection de ces instants.
On notera que, dans des conditions particulières, le skieur peut subir une accélération dont le module est inférieur à Ai en un premier instant et supérieur à Af en un autre instant sans que ledit skieur n'ait pour autant effectué de saut. Ceci peut survenir, par exemple, lorsque certains mouvements du skieur miment un début de saut et une fin de saut bien pendant que les skis du skieur restent en contact avec le sol. Pour résoudre ce problème, la détection d'un saut d'un skieur peut être améliorée en ajoutant une condition pour réaliser les étapes de détermination E1 et E3. Selon un exemple de réalisation de l'invention, ladite condition requiert que le module de toute accélération mesurée entre l'instant Ti et l'instant Tf est inférieur à un seuil d'accélération moyen Am prédéterminé. Ce seuil d'accélération moyen peut, par exemple, être fixé à 25% ou 10% de la pesanteur terrestre. Selon un exemple de réalisation de l'invention, les instants Ti et Tf peuvent ainsi être déterminés de manière plus fiable lorsque ledit seuil d'accélération Am est égal à 5 m/s2. Avantageusement, ce choix particulier pour le seuil Am a été montré par les simulations comme fournissant une détermination plus fiable des instants Ti et Tf dans des conditions de saut variées, à partir de simulations réalisées par les inventeurs. Ce choix particulier permet également d'éliminer des erreurs dues à une rotation du skieur sur lui-même, par exemple au cours d'une figure acrobatique réalisée par celui-ci au moment du saut.
On notera que les valeurs précitées pour les seuils d'accélération précités sont uniquement indicatives, et l'homme de métier comprendra que les seuils d'accélération Ai, Af et Am peuvent être ajustés par l'utilisateur, en fonction des conditions et de l'environnement dans lesquels sont effectués le saut. Outre un accéléromètre CA, les moyens de détermination M1 et M3 peuvent aussi comprendre un système de traitement du signal. Selon un exemple de réalisation de l'invention, ledit système de traitement du signal peut être constitué d'un dispositif électronique DE tel que décrit précédemment. En outre, ledit dispositif électronique DE peut être configuré pour analyser un signal détecté par l'accéléromètre CA. Comme illustré sur la figure 5, un signal détecté est transmis dudit accéléromètre à au moins un système amplificateur de signal AS pour son amplification, à au moins un filtre passe-bande FPB pour éliminer les hautes fréquences introduites par le bruit du capteur, à un ou plusieurs convertisseurs analogique-numérique CAN pour transformer le signal analogique enregistré en un signal numérique pour l'analyse, et à un processeur PROC pour réaliser cette analyse. On comprendra que ces éléments peuvent être disposés dans un ordre différent. En outre, tout ou partie de ces éléments peuvent être implémentés par un processeur de signal numérique. On notera que le processeur PROC peut également comprendre des moyens de calcul adaptés à la réalisation de certaines étapes d'une méthode selon un exemple de réalisation de l'invention. Les éléments précités peuvent être intégrés sur un même circuit imprimé monobloc de type PCB (Printed Circuit Board). Ce circuit peut être lui-même intégré dans un capteur de données multisports.
Le dispositif électronique DE peut également inclure une fonction de correction de dérive et un filtre de bruit pour exclure tout signal de bruit. En outre, le dispositif électronique DE peut également comprendre une interface de communication, de préférence sans fil, par exemple de type Bluetooth® ou Near Field Communication, de manière à communiquer avec un terminal mobile. Une application peut être installée sur ce terminal mobile pour afficher les performances sportives du skieur à partir d'informations transmises par le dispositif électronique DE. Finalement, on comprendra que le dispositif électronique DE peut aussi servir avantageusement d'interface mémoire pour l'enregistrement d'informations en provenance des moyens de détermination M1 et M3. La figure 6 est un bloc-diagramme schématique d'un dispositif de stockage et de traitement de l'information comme celui pouvant être mis en œuvre par le processeur PROC. En fonctionnement, tout ou partie des éléments décrits dudit processeur permettent au dispositif de mettre en œuvre les étapes d'une méthode selon un exemple de réalisation de l'invention. En particulier, le processeur PROC peut faire partie d'un périphérique tel qu'un micro-ordinateur, un poste de travail ou d'un terminal mobile de télécommunication. Ledit processeur comporte en outre un bus de communication connecté à:
- une unité centrale de traitement P1 , tel qu'un microprocesseur, notée
CPU ;
- une mémoire à accès aléatoire P2, notée RAM (Random Access Memory, en anglais), pour mémoriser le code exécutable du procédé de réalisation de l'invention ainsi que les registres adaptés à enregistrer des variables et des paramètres nécessaires pour la mise en œuvre du procédé selon des modes de réalisation de l'invention ; la capacité de mémoire de celui- ci peut être complété par une mémoire RAM optionnelle connectée à un port d'extension, par exemple ; de préférence, ladite mémoire vive est de type FIFO (First In First Out) pour permettre au processeur PROC de lire en rafale les données obtenues auprès des moyens de mesure ; l'utilisation de cette mémoire est particulièrement avantageuse pour augmenter la rapidité d'exécution d'une méthode ;
- une mémoire morte P3, notée ROM (Read Only Memory, en anglais), pour stocker des programmes informatiques pour la mise en œuvre des modes de réalisation de l'invention ;
- une interface réseau P4 est normalement connectée à un réseau de communication sur lequel des données numériques à traiter sont transmis ou reçus ; l'interface réseau P4 peut être une seule interface réseau, ou composée d'un ensemble d'interfaces réseau différentes (par exemple filaire et sans fil, interfaces ou différents types d'interfaces filaires ou sans fil) ; des paquets de données sont envoyés sur l'interface réseau pour la transmission ou sont lues à partir de l'interface de réseau pour la réception sous le contrôle de l'application logiciel exécuté dans le processeur P1 ;
- une interface utilisateur P5 pour recevoir des entrées d'un utilisateur ou pour afficher des informations à un utilisateur ; - un support de stockage optionnel P6 noté HD.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, les instants Ti et Tf sont utilisés pour réaliser une étape d'estimation E4 d'une trajectoire du skieur, dite trajectoire estimée, ainsi que pour réaliser une étape de calcul E5 d'un paramètre balistique P caractérisant le saut dudit skieur à partir de ladite trajectoire estimée.
Une méthode selon un exemple de réalisation de l'invention comprend ainsi une étape de d'estimation E4 d'une trajectoire du sportif entre l'instant de début du saut Ti et l'instant de fin de saut Tf sur la base des mesures de la série d'altitudes {Y1 , Y2 Yn} mesurées. Ladite trajectoire, également dite trajectoire estimée C, est définie comme étant une approximation possible de la trajectoire réelle du skieur sur base des mesures effectuées par les moyens M1 , M2 et M3. En outre, il est important de noter que les altitudes {Y1 , Y2
Yn} telles que mesurées à l'aide du capteur de pression CP échantillonnent la trajectoire du skieur en un nombre limité d'instants successifs, ce nombre étant égal à n.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, l'étape E4 consiste à estimer une trajectoire C du skieur en appliquant une méthode statistique aux altitudes telles que mesurées au cours des étapes précédentes. Afin de mettre en œuvre cette étape E4, le dispositif D correspondant comprend des moyens d'estimation M4 d'une trajectoire approchant au mieux la série d'altitudes {Y1 ,
Y2 Yn} atteintes par le skieur au cours de son saut. Comme on le décrira plus loin, l'étape E4 peut être mise en œuvre par le processeur PROC tel que décrit précédemment.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, ladite méthode statistique est une méthode de minimisation par moindres carrés. En particulier, cette méthode statistique consiste à calculer la valeur de deux paramètres A' et B', dits paramètres approchés, correspondant respectivement à l'altitude approchée initiale du skieur et à la vitesse ascensionnelle approchée initiale du skieur. Selon un exemple de réalisation de l'invention, ces deux paramètres sont calculés de sorte à minimiser les écarts entre les altitudes mesurées {Y1 ,
Y2 Yn} et une série d'altitudes {Υ1 ', Y2' Yn'}, dite série d'altitudes approchées. Par définition, ladite série d'altitudes approchées correspond à la trajectoire du skieur à estimer.
L'équation définissant l'altitude approchée Y'(t) du skieur en fonction du temps et correspondant à ladite trajectoire estimée C est
qt2
Y'{t) = A' + B't - ^γ-
Sur base de cette équation, l'étape E4 consiste à calculer le carré des différences entre les altitudes correspondant à chaque instant de mesure. Ceci revient à calculer la série des carrés des différences {(Y1 -Y1 ')2, (Y2-Y2')2
(Yn-Yn')2}. L'étape E4 consiste ensuite à définir la fonction E telle que
E = (Yi - Yi')2 +∑ { Y - Y')2 + {Yf - Yf')2.
Si on la développe algébriquement, la fonction E s'écrit sous la forme
E = [Yi - Yi']2 + [Yl - Yl']2 + [Y2 - Y2']2 + ··· + [Yf - Yf']2 Une méthode des moindres carrés appliquée selon l'étape E4 consiste alors à minimiser la valeur de la fonction E. Cette minimisation peut être réalisée en égalant les dérivées partielles de la fonction E à zéro, puis en calculant la valeur des paramètres A' et B' permettant de remplir ces conditions. En particulier, ladite méthode consiste à déterminer les valeurs des paramètres A' et B' qui vérifient les conditions dE/dA' = 0 et dE/dB' = 0.
Les inventeurs ont montré que l'application de ces conditions revient à calculer les paramètres A' et B' comme étant :
_ qt2
A' = Y - B't - ^
Yt + ^ t3 - ?t - t2t
B' = ^ ^
t2 - t2
Dans l'équation ci-dessus, Ϋ, t et Yi correspondent, respectivement, à la moyenne des altitudes {Y1 , Y2 Yn} du skieur, à la moyenne des instants
{T1 , T2 Tn} de mesure, et à la moyenne des produits desdites altitudes et desdits instants {Y1.T1 , Y2.T2 Yn.Tn}. On rappellera que les valeurs des altitudes {Y1 , Y2 Yn} sont connues de l'étape de mesures E2, et que les instants de mesure Tn sont déterminés par l'utilisateur. Les instants de début et de fin de saut, sont eux connus des étapes de détermination E1 et E3.
On remarquera que pour calculer un paramètre balistique du saut d'un skieur sur base des résultats précédents, seule la valeur du paramètre B' est nécessaire. En effet, il est connu que seule la connaissance de la vitesse ascensionnelle initiale du skieur est nécessaire pour calculer l'altitude maximale Hmax atteinte par ledit skieur par rapport à son altitude initiale. Cependant, les inventeurs ont montré que le calcul du paramètre A' correspondant à l'altitude initiale du skieur au moment du saut permet d'obtenir une meilleure précision de paramètres balistiques, en particulier de la valeur de Hmax. En outre, le calcul du paramètre A' permet d'éviter d'introduire des approximations pouvant affecter le résultat de manière problématique, tout en facilitant les calculs.
La figure 7 représente un exemple de série d'altitudes mesurées {(Y1 J1), (Y2J2) (Υη,Τη)} et de série d'altitudes approchées {(Y1 ',T1),
(Y2',T2) (Υη',Τη)} d'un skieur au cours d'un saut. Ce graphique permet d'illustrer l'évolution de l'altitude Y du skieur en fonction du temps T. Comme illustré sur la figure 7, 26 mesures d'altitude ont été effectuées avec un capteur de pression CP. Dans cet exemple, la valeur de n est égale à 26, avec un pas de temps constant et égal à 0,04 seconde. Sur ce graphe sont également représentées la trajectoire réelle du skieur C ainsi que la trajectoire C telle qu'estimée à partir de l'application de la méthode des moindres carrés aux mesures réalisées conformément à l'étape E4.
Bien que d'autres méthodes d'ajustement de courbe soient envisageables, les inventeurs ont montré que la méthode des moindres carrés mise en œuvre dans l'étape E4 permet d'obtenir une meilleure estimation de la trajectoire optimale du skieur. Dans la majorité des situations testées, l'application de ladite méthode permet une estimation de la trajectoire réelle du skieur. Les inventeurs ont montré, en particulier, que cette estimation était plus fiable que celle d'une résultant de l'application de régressions multilinéaires ou polynomiales. Comme illustré sur la figure 8, un exemple de réalisation de l'invention peut comprendre, après l'étape d'estimation E4 et avant une étape de calcul E5, une étape d'optimisation E4' de la trajectoire estimée C. Ladite étape d'optimisation E4' peut être mise en œuvre à l'aide de moyens d'optimisation M4'. Avantageusement, lesdits moyens d'optimisation peuvent être identiques aux moyens d'estimation M4.
A l'aide des moyens d'optimisation M4', la trajectoire estimée C est optimisée en une trajectoire optimale C" du skieur. En particulier, ladite trajectoire optimale est déterminée de sorte à minimiser l'erreur quadratique des mesures réalisées pour les sauts du skieur. La trajectoire optimale C" définit alors le meilleur modèle statistique possible de la trajectoire réelle du skieur.
Comme représenté sur la figure 8, cet exemple de réalisation de l'invention consiste à remplacer les moyens de mesure M2 en moyens de mesure dits idéaux M2'. Selon un exemple de réalisation de l'invention, les moyens de mesure dits idéaux M2' comprennent en plus des moyens de mesure M2 un modèle M prédéterminé, un filtre F prédéterminé, un bruit G prédéterminé et/ou un retard R. On notera que l'ordre d'agencement des éléments M, F, G et/ou R peut être modifié.
Par exemple, une modélisation du capteur de pression CP peut être réalisée en un capteur de pression idéal CP'. En particulier, un capteur de pression CP peut être considéré comme étant équivalent à un capteur de pression idéal CP' auquel peuvent être ajoutés un retard R, un modèle de saut M, un filtre passe-bas F, et/ou un bruit gaussien G. En variante, le filtre F peut être un filtre passe-haut. Selon une autre variante, le bruit G peut être une variation de biais de type Heaviside. Afin de limiter le bruit, il peut être avantageux d'utiliser les données lissées plutôt que les données brutes. Les données peuvent en particulier être issues d'un filtrage passe-bas.
Selon un exemple de de réalisation de l'invention, le filtre F peut être un filtre passe-bas d'ordre 1 ou d'ordre 2. Avantageusement, l'utilisation d'un tel filtre permet de pallier d'éventuels retards de déclenchement ou de mesure d'un capteur de pression CP lors du saut d'un skieur. En pratique, le retard R peut être un retard appliqué aux données mesurées, par exemple un retard de 0,2 seconde. Ce retard permet de tenir compte du temps de réponse du capteur en fonctionnement. L'étape E4 et la méthode des moindres carrés correspondante peut être appliquée après l'application du retard R.
Le choix du modèle M est effectué de sorte à minimiser l'erreur quadratique entre la série d'altitudes telles que mesurées par le capteur de pression CP et la série d'altitudes telles qu'estimées par un capteur idéal CP' pour ledit choix de modèle. Le modèle M, en particulier, peut être choisi comme étant une fonction de retard. Ladite fonction de retard, en particulier, peut être une fonction mathématique correspondant à une exponentielle décroissante. Ce choix particulier a été montré par les inventeurs comme améliorant les résultats obtenus de l'étape E4'. Notamment, il est obtenu que la trajectoire modèle C", reproduit plus fidèlement la trajectoire réelle du skieur au cours du saut. Avantageusement, le modèle M peut être choisi pour faciliter l'étape E4' à l'aide d'une calibration des moyens de mesure idéaux M2' au cours d'un ou de plusieurs tests préalables.
Finalement, une méthode selon un exemple de réalisation de l'invention comprend également une étape de calcul E5 d'au moins un paramètre balistique P à partir de la trajectoire estimée C du skieur telle qu'obtenue à partir de l'étape d'estimation E4. En variante, ledit au moins un paramètre balistique P peut être calculé à partir de la trajectoire optimale C" du skieur telle qu'obtenue à partir de l'étape d'optimisation E4'.
Avantageusement, ledit au moins un paramètre balistique P est l'altitude relative maximale Hmax atteinte par le skieur au cours dudit saut. En variante, ledit au moins un paramètre balistique peut être l'altitude du skieur, sa vitesse en un instant donné, son temps de vol, ou encore la distance horizontale parcourue par celui-ci. On notera que l'altitude du skieur peut être l'altitude absolue du skieur, ou une altitude relative. Ces différents paramètres balistiques peuvent être déterminés à partir de l'équation de la trajectoire, et des équations de la balistique. Par exemple, le calcul de l'altitude relative maximale Hmax du saut d'un skieur peut être effectué sur base du calcul des coordonnées du sommet d'une parabole. Le sommet S d'une trajectoire du skieur peut ainsi être obtenu à partir de l'équation de la trajectoire. L'altitude relative maximale Hmax atteinte par le skieur peut être calculée en fonction des différentes configurations de saut. Dans le cas d'un saut vers le haut, avec une vitesse verticale initiale positive, le skieur atteint en un instant Tmax égal à B7g une hauteur égale à -B'2/(2g). Dans le cas d'un saut vers le haut, avec une vitesse verticale initiale négative, l'altitude relative maximale Hmax atteinte par le skieur est égale à zéro, le mouvement du skieur étant un mouvement de saut vers le bas.
On remarquera que les déplacements horizontaux du skieur ne peuvent pas être déterminés avec précision sans connaissance préalable de la vitesse horizontale du skieur. Selon un exemple de réalisation de l'invention, il est cependant possible de connaître cette vitesse horizontale si un angle d'inclinaison Θ des skis du skieur est connu en l'instant de début de saut, Ti. Cet angle d'inclinaison Θ peut être connu à l'aide de différents moyens, par exemple un gyroscope, un accéléromètre, un magnétomètre, ou encore toute combinaison de ces moyens, dont les données peuvent être fusionnées à l'aide d'algorithmes correspondants. Au début d'un saut, la vitesse horizontale du skieur peut ainsi être calculée comme étant égale à B7tan(0). La longueur horizontale du saut du skieur peut alors être calculée, dans l'hypothèse où on néglige les frottements du skieur avec l'air, comme étant égale à B'(Tf- Ti)/tan(9).
Le calcul de l'altitude du skieur en un instant donné t peut être effectué directement sur base de l'équation de la trajectoire, en remplaçant la valeur de t dans l'équation de la trajectoire, Y'(t). Des méthodes semblables, connues de l'homme de métier, peuvent également être utilisées pour déterminer d'autres paramètres balistiques pertinents. Afin de déterminer au moins un paramètre balistique P tel que précédemment décrit, on remarquera que les étapes d'estimation E4 et de calcul E5 mises en œuvre par le processeur PROC peuvent être exécutées par des instructions d'un programme d'ordinateur. Le code exécutable de ce programme peut être stocké dans la mémoire morte ROM P3, sur un support de stockage ou sur un support amovible numérique, tel que par exemple un disque ou une carte mémoire. Selon une variante, le code exécutable de ce programme peut être reçu au moyen d'un réseau de communication, via l'interface réseau P4, afin d'être stocké dans l'un des moyens de stockage du dispositif, tel qu'un élément de mémoire vive RAM P2, avant d'être exécuté. En conséquence, l'invention vise aussi un programme d'ordinateur sur un support d'informations, ce programme étant susceptible d'être mis en œuvre par un microprocesseur, ce programme comprenant des instructions adaptées à la mise en œuvre des étapes du procédé telles que mentionnées ci-dessus. Le processeur PROC est adapté pour commander et diriger l'exécution des instructions ou des portions de code logiciel du programme ou des programmes selon l'un des modes de réalisation de l'invention, instructions qui sont stockées dans l'un des moyens de stockage précités. Après la mise sous tension, le processeur PROC est capable d'exécuter des instructions stockées dans la mémoire RAM P2, relatives à une application logicielle, après que ces instructions aient été chargées de la mémoire morte ROM P3 par exemple. Un tel logiciel, lorsqu'il est exécuté par le processeur PROC, provoque les étapes d'estimation E4 et de calcul E5 de telles qu'illustrées et décrites en référence à la figure 6. Un dispositif selon un exemple de réalisation de l'invention est un appareil programmable qui utilise un logiciel pour mettre en œuvre l'invention. Toutefois, à titre subsidiaire, ledit dispositif peut être mis en œuvre dans le matériel (par exemple, sous la forme d'un circuit intégré spécifique ou ASIC).
On remarquera ici que lors d'un saut à ski, le skieur peut réaliser une rotation autour de son centre de gravité, et l'accélération dudit skieur peut comprendre une composante angulaire. Selon un exemple de réalisation de l'invention, il est possible de déterminer au moins un paramètre balistique du skieur lorsque celui-ci effectue une figure acrobatique lors d'un saut.
Lors d'une figure acrobatique, le skieur réalise simultanément un mouvement de rotation autour de son centre de gravité. De ce mouvement de rotation, il résulte une possible modification de la trajectoire du skieur, l'accélération angulaire définissant ladite rotation pouvant impliquer des imprécisions sur la détermination des paramètres balistiques caractérisant cette trajectoire. En effet, les accélérations {A1, A2 An} d'un skieur telles que mesurées à des instants successifs peuvent se voir augmentées ou diminuées par un facteur correctif en fonction du sens et de la direction de la rotation. En particulier, lesdites accélérations mesurées peuvent chacune être modifiées, aux mêmes instants, par des composantes angulaires {B1 , B2 Bn}. Il en résulte que les valeurs des instants de début et de fin de saut, Ti et Tf, peuvent être modifiées et donc fausser l'estimation d'une trajectoire du skieur.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, il est possible de déterminer, en une série d'instants successifs, la contribution de la composante angulaire à l'accélération d'un skieur correspondant à cette rotation pour corriger l'estimation de la trajectoire du skieur. Selon les lois des mouvements circulaires, ladite composante angulaire de l'accélération, dans le cas d'une rotation pure à vitesse de rotation constante, est égale au produit W2.R, où R est la distance entre l'accéléromètre et le centre de rotation du skieur, et où W2 est la vitesse angulaire au carré autour de cet axe de rotation qui sera mesuré par l'intermédiaire dudit accéléromètre.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, les moyens de détermination M1 et M3 peuvent comprendre au moins un capteur d'accélération angulaire, en particulier, un gyroscope CG. De manière non limitative, nous considérerons dans la suite le cas d'un seul gyroscope CG. Selon un exemple de réalisation de l'invention, ce gyroscope CG est configuré pour mesurer une série d'accélérations angulaires {B1, B2 Bn} du skieur à des instants successifs suivant une direction donnée. Avantageusement, lesdits instants successifs peuvent être identiques aux instants successifs {T1 , T2
Tn} auxquels l'accéléromètre CA mesure la série d'accélérations {A1, A2
An} au cours des étapes E1 et E3.
Avantageusement, ledit gyroscope CG peut être un gyroscope tri-axes inclus dans le dispositif D. Le gyroscope CG, avantageusement, peut être configuré pour mesurer une vitesse angulaire W du skieur dans une gamme aussi large que possible, par exemple de ±250 s, ±500 s, ±1000 7s, ou encore ±20007s. Connaissant la distance R et mesurant la vitesse angulaire W du skieur en un instant donné, il est alors possible de déterminer la valeur des corrections {B1 , B2 Bn}. Avantageusement, lesdites corrections sont ajoutées aux accélérations mesurées {A1 , A2 An}.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, une correction de la trajectoire du skieur peut également être effectuée en fonction de la composante angulaire de l'accélération du skieur. Cette correction peut être effectuée, par exemple, en lissant la série d'altitudes {Y1 , Y2 Yn} telles que mesurées par le capteur de pression CP. Avantageusement, lesdites altitudes peuvent également être corrigées en fonction d'une figure acrobatique prédéterminée du skieur.
On remarquera que la précision des données calculées, notamment l'altitude relative maximale Hmax du saut d'un skieur, peut être améliorée grâce à différentes techniques de calcul élaborées par les inventeurs. Selon un exemple de réalisation de l'invention, il peut être avantageux de déterminer l'amplitude totale du saut d'un skieur, notée Amp, plutôt que l'altitude relative maximale Hmax du saut du skieur. Ainsi, la figure 9 illustre un exemple d'évolution de l'altitude Y(t) d'un skieur en fonction du temps t. Comme représenté, H est l'altitude du skieur en l'instant de fin de saut Tf, la valeur de H étant calculée par rapport à l'altitude initiale du skieur en l'instant de début du saut Ti. La valeur de l'amplitude totale du saut d'un skieur, Amp, est définie comme étant égale à la valeur de l'altitude relative du skieur en l'instant de fin de saut Tf ajoutée à deux fois la valeur de l'altitude relative maximale Hmax du skieur, c'est-à-dire
Amp = H + 2 Hmax.
Avantageusement, on peut montrer que la valeur de l'amplitude Amp est moins impactée par les erreurs d'évaluation des paramètres A et B que la valeur de l'altitude relative maximale Hmax. Ainsi, les inventeurs ont montré que si l'estimation de la vitesse initiale B du skieur comprend une erreur Err, exprimée en pourcents, l'erreur commise pour le calcul de la valeur de l'altitude relative maximale Hmax est égale à (100% + Err)2 - 100%
100%
Par exemple, si l'erreur Err sur la vitesse initiale du skieur est égale à 25%, l'erreur commise sur la valeur calculée de l'altitude relative maximale Hmax est égale à 56%, ce qui implique une connaissance imprécise de la hauteur relative maximale du skieur. Par contre, les inventeurs ont montré que, pour des cas typiques, l'erreur Err' commise sur la valeur de l'amplitude Amp restait généralement inférieure de 10%. Les inventeurs ont également montré que la précision obtenue pour le calcul de l'amplitude Amp à partir de la connaissance de la vitesse initiale B était beaucoup plus grande que la précision obtenue pour le calcul de l'amplitude Amp à partir de la connaissance du temps de vol du skieur. Ces avantages sont illustrés sur la figure 10, qui représente l'erreur commise sur la valeur de Amp en fonction de la valeur de la vitesse initiale B. Sur la figure 10, la courbe F1 correspond à l'erreur Err' de la valeur de l'amplitude en fonction de la vitesse initiale B lorsque la valeur de Amp est calculée à partir du temps de vol, la courbe F2 correspond à l'erreur Err' de la valeur de l'amplitude en fonction de la vitesse initiale B lorsque la valeur de Amp est calculée à partir de ladite vitesse initiale avec une erreur de -25% sur B, et la courbe F3 correspond à l'erreur Err' de la valeur de l'amplitude en fonction de la vitesse initiale B lorsque la valeur de Amp est calculée à partir de ladite vitesse initiale avec une erreur de +25% sur B. Comme le montrent ces courbes, la valeur absolue de l'erreur Err' reste inférieure à 20% lorsque la valeur de Amp est calculée à partir de ladite vitesse initiale, tandis que la valeur absolue de l'erreur Err' peut varier entre -60% et +40% lorsque la valeur de Amp est calculée à partir du temps de vol du skieur. Avantageusement, le calcul d'un paramètre balistique P correspondant à la valeur de l'amplitude Amp présente donc moins d'erreurs lorsque ladite valeur de Amp est évaluée à partir de la méthode décrite selon l'un des exemples de réalisation de l'invention précédemment décrits, en particulier à l'aide d'une méthode de moindres carrés, que lorsqu'elle est évaluée à partir de méthodes connues de l'état de l'art, par exemple à partir de la détermination du temps de vol du skieur. Selon un exemple de réalisation de l'invention, les moyens de mesure M2 et/ou les moyens de détermination M1 et M3 peuvent également comprendre un capteur de positionnement par satellite CS. Avantageusement, ledit capteur peut être configuré pour mesurer la vitesse et/ou l'altitude du skieur à des instants successifs. Avantageusement, lesdits instants successifs peuvent être identiques aux instants successifs {T1 , T2 Tn} en lesquels l'accéléromètre CA et/ou le capteur de pression CP effectuent leurs mesures au cours des étapes E1 , E2 et E3.
Pris ensemble, les moyens M1 , M2 et M3 permettent de déterminer au moins un paramètre balistique P de la trajectoire d'un skieur. On remarquera que le capteur CS peut être avantageusement utilisé lorsque le capteur de pression CP n'est pas apte à obtenir une mesure précise de l'altitude du skieur. Avantageusement, le capteur CS peut être utilisé en combinaison avec le capteur de pression CP pour déterminer de manière plus fiable au moins un paramètre balistique P d'une trajectoire du skieur.
En fonction des conditions de saut du skieur, l'utilisation d'un capteur de positionnement par satellite et/ou d'un capteur de pression peut être plus ou moins avantageuse. Par exemple, un capteur de positionnement par satellite permet de mesurer l'altitude et/ou la vitesse d'un skieur avec une précision plus importante qu'un capteur de pression. Cependant, un capteur de pression peut fournir une mesure plus fiable qu'un capteur de positionnement par satellite lorsqu'une plus grande fréquence de mesure, dite aussi fréquence d'échantillonnage, est exigée pour calculer ledit paramètre balistique avec précision.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, les moyens de mesure
M2 et/ou les moyens de détermination M1 et M3 peuvent également comprendre un magnétomètre CM. Avantageusement, ledit magnétomètre CM peut être une sonde à effet Hall tri-axes comprenant un concentrateur magnétique. En particulier, ledit magnétomètre peut être configuré pour mesurer un champ magnétique suivant trois directions orthogonales, éventuellement dirigées suivant les mêmes directions de mesure d'un accéléromètre CA et/ou d'un gyroscope CG selon un exemple de réalisation de l'invention.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, l'étape E1 peut aussi comprendre une phase de surveillance de l'accélération linéaire verticale du skieur par rapport au sol. On définira ladite accélération linéaire verticale du skieur comme étant égale à l'accélération totale du skieur suivant la direction verticale à laquelle la pesanteur g du skieur est soustraite. Selon un exemple de réalisation de l'invention, ladite accélération linéaire peut être obtenue à partir des données obtenues à l'aide des moyens de détermination M1 et/ou M3, notamment à partir d'un accéléromètre et d'un gyroscope. Avantageusement, les données obtenues peuvent être fusionnées à l'aide d'un algorithme de fusion des données de l'accéléromètre et gyroscope pour calculer l'altitude du skieur à un instant donné, ou en une pluralité d'instants. Lorsque l'altitude du skieur est connue, il est possible de calculer l'accélération totale du skieur, ainsi que l'accélération linéaire verticale du skieur en un instant donné.

Claims

REVENDICATIONS
Méthode pour déterminer au moins un paramètre balistique (P) d'une trajectoire d'un sportif effectuant un saut, ladite méthode étant caractérisée en ce qu'elle comprend :
une étape de détermination (E1 ) d'un instant de début (Ti) du saut ; une étape de mesures
(E2) d'une série d'altitudes ({Y1 , Y2, Yn}) du sportif à des instants successifs ({T1 , T2, Tn}) ;
une étape de détermination (E3) d'un instant de fin (Tf) du saut ; une étape d'estimation (E4) de l'équation de la trajectoire du sportif, dite équation de la trajectoire estimée, entre l'instant de début du saut et l'instant de fin de saut sur la base des mesures de la série d'altitudes ; et
une étape de calcul (E5) dudit au moins un paramètre balistique à partir de ladite équation de la trajectoire estimée.
Méthode selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'elle comprend également, entre ladite étape d'estimation (E4) et ladite étape de calcul (E5), une étape d'optimisation (Ε4') de ladite trajectoire estimée du sportif à l'aide d'un modèle (M), d'un filtre (F) et/ou d'un bruit (G) prédéterminés.
3. Méthode selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit instant de début du saut est déterminé lorsque l'accélération du sportif est inférieure à un premier seuil d'accélération (Ai) prédéterminé, ledit premier seuil d'accélération étant par exemple 4 m/s2.
Méthode selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit instant de fin du saut est déterminé lorsque l'accélération du sportif est supérieure à un deuxième seuil d'accélération (Af) prédéterminé, ledit deuxième seuil d'accélération étant par exemple 20 m/s2.
5. Méthode selon les revendications 3 à 4, caractérisée en ce que l'accélération du sportif comprend une composante angulaire.
Méthode selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite équation de la trajectoire estimée est estimée par application d'un algorithme d'optimisation, ledit algorithme d'optimisation étant une méthode de moindres carrés.
Méthode selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un paramètre balistique est choisi parmi : l'altitude maximale atteinte par le sportif, l'altitude relative du sportif en un instant donné, la vitesse du sportif en un instant donné, le temps de vol du sportif, ou encore la distance horizontale parcourue par le sportif ;
Méthode selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un paramètre balistique est l'amplitude totale du saut du sportif (Amp) égale à la valeur de l'altitude relative du skieur en l'instant de fin du saut (Tf) ajoutée à deux fois la valeur de l'altitude relative maximale (Hmax) du sportif.
9. Dispositif pour déterminer au moins un paramètre balistique d'une trajectoire d'un sportif effectuant un saut, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend :
- des moyens de détermination (M1 ) d'un instant de début (Ti) du saut ;
- des moyens de mesure (M2) d'une série d'altitudes ({Y1 , Y2, Yn}) du sportif à des instants successifs ({T1 , T2, Tn}) ;
- des moyens de détermination (M3) d'un instant de fin (Tf) dudit saut ;
- des moyens d'estimation (M4) de l'équation de la trajectoire du sportif, dite équation de la trajectoire estimée, entre l'instant de début du saut et l'instant de fin de saut sur la base des mesures de la série d'altitudes ; et
- des moyens de calcul (M5) dudit au moins un paramètre balistique à partir de ladite équation de la trajectoire estimée.
10. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens d'optimisation (Μ4') de ladite trajectoire estimée à l'aide d'un modèle (M), d'un filtre (F) et/ou d'un bruit (G) prédéterminés.
1 1 . Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que lesdits moyens de détermination (M1 , M3) comprennent au moins un accéléromètre (CA) et en ce que lesdits moyens de mesure comprennent au moins un capteur de pression (CP).
12. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 1 1 , caractérisé en ce que lesdits moyens de détermination (M1 , M3) comprennent au moins un gyroscope (CG).
13. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure et/ou lesdits moyens de détermination comprennent un capteur de positionnement par satellite (CS).
14. Programme d'ordinateur comprenant des instructions adaptées à la mise en œuvre d'au moins une quelconque des étapes d'estimation (E4) et de calcul (E5) de la méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
15. Moyen de stockage d'informations, amovible ou non, partiellement ou totalement lisible par un ordinateur ou un microprocesseur comportant des instructions de code d'un programme d'ordinateur pour l'exécution d'au moins une quelconque des étapes d'estimation (E4) et de calcul (E5) de la méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108764791A (zh) * 2018-05-22 2018-11-06 四川众联航泰科技有限公司 物资投放吊舱投放时机计算方法
CN114594480A (zh) * 2022-03-11 2022-06-07 北京女娲补天科技信息技术有限公司 一种基于声波定位的投掷项目测试方法及装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3336486B1 (fr) * 2016-12-12 2019-07-03 The Swatch Group Research and Development Ltd Procédé de détection et de calcul de hauteur d'un saut

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100318294A1 (en) * 2009-06-10 2010-12-16 Rosing Howard S Method and system for characterizing ride experiences
US20130044043A1 (en) * 2010-01-18 2013-02-21 Recon Instruments Inc. Head mounted information systems and related methods
US20150057966A1 (en) * 2013-08-23 2015-02-26 Xband Technology Corporation Jump Sensor Device
WO2016054390A1 (fr) * 2014-10-01 2016-04-07 Intel Corporation Procédés et systèmes pour détermination de trajectoire verticale

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100318294A1 (en) * 2009-06-10 2010-12-16 Rosing Howard S Method and system for characterizing ride experiences
US20130044043A1 (en) * 2010-01-18 2013-02-21 Recon Instruments Inc. Head mounted information systems and related methods
US20150057966A1 (en) * 2013-08-23 2015-02-26 Xband Technology Corporation Jump Sensor Device
WO2016054390A1 (fr) * 2014-10-01 2016-04-07 Intel Corporation Procédés et systèmes pour détermination de trajectoire verticale

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108764791A (zh) * 2018-05-22 2018-11-06 四川众联航泰科技有限公司 物资投放吊舱投放时机计算方法
CN108764791B (zh) * 2018-05-22 2022-06-14 四川众联航泰科技有限公司 物资投放吊舱投放时机计算方法
CN114594480A (zh) * 2022-03-11 2022-06-07 北京女娲补天科技信息技术有限公司 一种基于声波定位的投掷项目测试方法及装置

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