CN1774649A - 定位运动设备的系统和方法 - Google Patents

Abstract

当进行运动时，通常难于在确定的时间点定位(准确地)该运动所需的附件。然而运动设备的定位在特殊情况下是需要的，例如追踪运动进行过程中失踪的运动设备，或者能够以有效的方式应用运动规则。本发明因此涉及一种用于定位运动设备的系统。本发明也涉及一种使用这种系统定位运动设备的方法。

Description

定位运动设备的系统和方法

本发明涉及用于定位运动设备的系统。本发明也涉及使用这种系统定位运动设备的方法。

当进行运动时，通常难于在确定的时间点定位(准确地)该运动所需的附件。然而运动设备的定位在特殊情况下是很需要的，例如追踪运动进行过程中失踪的运动设备，或者能够以更有效的方式应用运动规则。在高尔夫场，例如在运动进行时经常发生高尔夫球失踪现象。需要运动设备定位的另一个例子是足球。因为所谓的越位情况迄今为止都完全靠人的观察来评估，其中足球运动员是否越位必须被迅速有效地确定，需要更完美的电子观察来替代，或者附加上人的观察。除了上述运动和运动设备之外，当进行其它运动时，例如象网球和冰球，用于定位运动设备的电子系统通常也希望增加。术语运动设备应当给予广义的解释：这包括根据表面所见的从事特殊运动所需要的所有目标，或甚至人。

为此目的，本发明提供一种系统，利用该系统运动设备的定位可在任何时间准确测定。

所述发明为此提供了如导言中所述类型的系统，包括：产生能量场的装置，其中能量场由一个或多个脉冲流形成；至少一个运动设备，提供有至少一个扰乱装置以局部扰乱能量场；用于探测能量场局部扰乱的探测装置；以及耦合到探测装置并根据所探测的局部扰乱定位所述运动设备的控制单元。

借助于根据本发明的系统有可能在任何任意时间点快速、有效、准确地在能量场定位提供有扰乱装置的运动设备。所述运动设备的位置能够在此被二维和三维地确定，这取决于应用。根据本发明的系统中能量场的产生借助于超宽带(UWB)技术经由脉冲流发生。UWB允许每单位时间内相对大量的数据发射(每秒约50和1000兆位之间，但特别地达到每秒约600兆位)。当相对小的能量振荡时，脉冲本身不含有数据，但通过发射脉冲，部分脉冲或早或迟于基本模式(basic pattern)，然而确实可能以很高速度发射数字数据。在根据本发明的系统中通过脉冲流所形成的能量场被有意识地施加，因为其它类型的能量场，如WiFi网络，有不同的缺陷。因而不再使用具有确定的稀少的以太频率的电磁(正弦)波，而是使用经由独特最大宽带(频谱)以无阻碍和觉察不到的方式发射的电磁脉冲。由于相对宽的频谱，单位频率的能量相对较低，通常甚至远低于噪音阈值，籍此UWB信号将不扰乱其它类型的电磁能量流动，或者说几乎不扰乱。因此当施加脉冲流时干扰将不会发生。另外，经由脉冲的数据最大传递速度比经由电磁辐射的数据传递速度大许多倍。脉冲流最好由紧密相互跟随的超短脉冲组成，以便进一步增加数据传递速度。产生能量场的装置和探测装置优选地能够相互结合。

在一个优选的实施例中，产生能量场的装置适于发射多个脉冲流的脉冲束，其中脉冲束中的至少两个脉冲流至少基本相互平行取向。通过把脉冲信号分成多个平行脉冲流，形成部分脉冲流的脉冲不必相互紧密跟随以增加传递速度。其优点是探测装置可采用不太敏感，因而通常较不昂贵的形式。在一个特别优选的实施例中，每个脉冲束包含9个脉冲流，所述脉冲流至少基本相互平行取向。通常特别有利的是从相互平行取向的9个脉冲流中编排每个脉冲束，因为这相当大地加强了系统的可靠性。脉冲因而在充分的相互间隔内传输，籍此误差修正系统通常不再必要。

在另一个优选的实施例中，扰乱装置适于以独特的方式扰乱能量场。在许多运动设备被放置在能量场的情形中，每件运动设备的定位能够单独发生，其中混淆的危险可得以防止。因而每个高尔夫球例如能够被提供有它自己的独特的扰乱装置。在另一个实施例中，甚至可以想象户外运动的每个运动员，例如象足球，网球和冰球，都被提供有独特的扰乱装置，籍此任何任意时刻参与者的(相对)位置都可确定。

如上所述，根据本发明的系统包括适于局部扰乱能量场的扰乱装置。脉冲流的局部扰乱，最好是脉冲束，应当给予广义的解释。在一个优选的实施例中，扰乱装置适于反射脉冲流。因此出现只在表面的(prima facie)脉冲流的反射。脉冲流的传播方向然后被改变(被扰乱)，这可用探测装置探测到。脉冲流反射的探测也可被指定为与雷达相关的技术。在另一个优选的实施例中，扰乱装置适于影响脉冲流。在脉冲流的影响中，脉冲相对于基本模式的相对取向明确改变(被扰乱)，这也可用探测装置确定。

扰乱装置最好用芯片形成。芯片一般较小并且通常可以简单方式插入或插在所述运动设备上。

所述芯片最好被提供有电能以便能够影响能量场的脉冲图。

在另一个优选实施例中，扰乱装置由运动设备上的涂层形成。涂层一般采用相对简单且便宜的方式被施加到运动设备上。涂层通常特别适于反射脉冲流。除了芯片和涂层以外，扰乱装置也可按不同方式来设计。扰乱装置因此也能够通过例如至少一种用于制备运动设备的材料部分来组成。

所述系统最好提供有能够和控制单元通信的可视化装置以显示所探测的运动设备的位置。也可能希望，例如在高尔夫比赛过程中，显现所探测的运动设备的位置。可视化装置在此可以被物理上连接到控制单元，但是一般安装在离控制单元一段距离处。控制单元和可视化装置之间的通信无线地发生，最好经由电磁辐射，例如经由WiFi网络。对于从控制单元到可视化装置的数据传输，通常设置不太严格的技术要求。在另一个优选的实施例中，控制单元和可视化装置之间的通信也无线地发生，但是经由脉冲流。可视化装置能够，例如被形成或形成便携式设备的一部分，所述便携式设备最好是由用户手持的。于此非限定的实例有：PDA，XDA，WDA。

所述发明也涉及使用这种系统定位运动设备的方法，包括步骤：A)产生能量场，其中能量场由一个或多个脉冲流形成，B)把至少一个运动设备放置于能量场，所述运动设备提供有至少一种扰乱装置以局部扰乱能量场，C)探测能量场的局部扰乱，以及D)根据所探测的局部扰乱定位运动设备。运动设备因而能够以相对有效、精确和快捷的方式定位于能量场中。根据本发明的方法的其它优点已在以上部分描述。

在根据本发明的方法的一个优选的实施例中，所述方法提供有步骤E)，所述步骤E)包含如步骤D)所述根据所探测的局部扰乱定位运动设备后显现运动设备的位置。通过运动设备的显现，人能够快速清晰地确定能量场中运动设备的位置。高尔夫球的损失因而得以防止，或者至少被减少，其中高尔夫比赛的速度同样地得到相当大的增加。在足球中通常很重要的越位情况也能以相对迅速、简单、精确的方式得以确立。

所述发明根据示于下图的非限定的示范性实施例给予说明，其中：

图1示出根据本发明的系统的优选的实施例的示意图，

图2示出根据本发明的多个高尔夫球的透视图，以及

图3示出提供有根据本发明的系统的足球比赛的一部分的俯视示意图。

图1示出根据本发明的系统1的优选的实施例的示意图。系统1基本上配置在运动场2的两侧。系统1包括多个适于在运动场2上连续产生能量场4的发射器3。能量场4由多个脉冲束5形成，其中在所述实施例中每个脉冲流5由至少基本相互平行取向的三个脉冲流G组成。在远离发射器3的运动场2的一侧，安置了多个接收器7以接收由发射器3发射的脉冲束5。现在位于运动场2上的是两件运动设备8、9，所述每件运动设备提供有独特的扰乱装置以局部地并采用独特的方式扰乱脉冲束5。如图1所示，被运动设备8、9扰乱后，脉冲束5以独特的方式被扰乱。接收器7适于探测这些独特的局部扰乱，基于在运动场2上每件运动设备8、9的位置可使用耦合到接收器7的控制单元10来确定。由控制单元10确定的运动设备8、9的相对位置被发射，最好经由无线网络11，到提供有显示器13的便携式设备。使用设备12用户因而能看见有记号的运动设备8、9位于运动场2的位置。在所述实施例中，运动场2能够如由高尔夫球场构成，并且运动设备8、9能够如由高尔夫球、高尔夫俱乐部、草地、旗子、掩体和孔洞构成。根据本发明使用系统1运动设备可在任何所希望的时间点以简单方式定位，籍此运动设备的损失得以防止并且(高尔夫)运动员的比赛速度因而得以大大增加。不同运动设备之间的相对位置，例如象高尔夫球和旗子之间的距离，此外也能利用根据本发明的系统得以确定和显现。在所示的实施例的一个变体中，接收器7被安置在运动场2的多个边上，并且可任选地能够与发射器3集成。

图2示出根据本发明的多个高尔夫球14、15、16的透视图。在左侧的两个高尔夫球14、15的芯装有微芯片17用于由脉冲流所形成的能量场的局部扰乱。微芯片17被提供有能量以便脉冲流的局部扰乱更有效地发生。在右侧的高尔夫球16的外侧提供有涂层18以反射入射到高尔夫球16的脉冲流。如上所述的，脉冲流的影响和发射可被探测，基于此，能量场内高尔夫球14、15、16的位置可以被确定。

图3示出提供有根据本发明的系统20的足球比赛19的一部分的俯视示意图。足球比赛19包括两个队23、24中的运动员22占据位置的运动场21，加上巡边员25和足球26。围绕运动场21，有多个发射器/接收器单元27以分别发射接收到的脉冲流28，尤其是以脉冲束29的形式。每个运动员22，以及足球26，提供有扰乱装置(未显示)用于所产生的能量场的局部扰乱。每个队23、24，以及足球26，以其自己不同的方式扰乱能量场。如上所述的，耦合到发射器/接收器单元27的控制单元30能够在任何时间精确确定运动场21上足球26和每个运动员22的相对位置。这可能在如需作出越位决定、得分决定以及踢任意球时运动员的定位时尤为重要。经由连续发射的脉冲流，籍此达到每秒600兆位的数据传递速度可被实现，运动员22的相对位置可在足球26被踢的瞬间确定，因而可以得出断定是否存在越位现象。在本例中，足球26被运动员[7]22踢到另一运动员[10]22(见线a)。由于巡边员25没有与另一队24中最后的运动员22[2]站成一直线，而是以一角度观察比赛情况，那么不正确的越位决定将经常会产生(见b线)。通过提供给巡边员25可与控制单元30通信的PDA(个人数字助手)31，在足球26被踢的瞬间比赛情况可进一步从一个或多个不同的透视图迅速容易地观察，随后一个更具体的评估可包括比赛已经发生的情况。因而将有可能防止，或至少减少，在足球比赛19的过程中作出不正确的决定。

Claims (13)

1.用于定位运动设备的系统，包括：

用于产生能量场的装置，其中所述能量场由一个或多个脉冲流形成，

至少一个运动设备，所述运动设备提供有至少一个扰乱装置以局部扰乱所述能量场，

探测装置，用于探测所述能量场的局部扰乱，以及

控制单元，耦合到所述探测装置以根据所探测的局部扰乱而定位运动设备。

2.如权利要求1的系统，特征在于用于产生所述能量场的装置适于发射多个脉冲流的脉冲束，其中脉冲束中的至少两个脉冲流至少基本相互平行取向。

3.如权利要求2的系统，特征在于每个脉冲束包含9个脉冲流，所述脉冲流至少基本相互平行取向。

4.如权利要求1-3之任一的系统，特征在于所述扰乱装置适于以独特的方式扰乱所述能量场。

5.如前述权利要求之任一的系统，特征在于所述扰乱装置适于反射所述脉冲流。

6.如前述权利要求之任一的系统，特征在于所述扰乱装置适于影响所述脉冲流。

7.如前述权利要求之任一的系统，特征在于所述扰乱装置由芯片形成。

8.如权利要求1-6之任一的系统，特征在于所述扰乱装置由涂层形成。

9.如前述权利要求之任一的系统，特征在于所述系统提供有能够和所述控制单元通信的可视化装置以显示所探测的运动设备的位置。

10.如权利要求9的系统，特征在于所述控制单元和所述可视化装置之间的通信经由电磁辐射无线地发生。

11.如权利要求9的系统，特征在于所述控制单元和所述可视化装置之间的通信经由脉冲流无线地发生。

12.使用如权利要求1-11之任一的系统来定位运动设备的方法，包括以下步骤：

A)产生能量场，其中所述能量场由一个或多个脉冲流形成，

B)把至少一个运动设备放置于所述能量场中，所述运动设备提供有至少一个扰乱装置以局部扰乱所述能量场，

C)探测所述能量场的局部扰乱，以及

D)根据所探测的局部扰乱定位运动设备。

13.如权利要求12的方法，特征在于所述方法提供有步骤E)，所述步骤

E)包括：如步骤D)根据所探测的局部扰乱来定位运动设备后显现运动设备的位置。

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