專利名稱：多用途跑步成像計時系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及田徑計時技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多用途跑步成像計時系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
跑步是最簡單有效的鍛煉方式，所以跑步比賽和跑步的測試也是體育比賽和測試中最基本的項目。跑步計時是徑賽和測試中評判選手名次的基本方法。目前跑步計時方法和裝置有手計時與全自動電子計時。
手計時，是由計時員操作秒表來完成的。計時方法如下短跑比賽計時從發(fā)令槍發(fā)出的煙或閃光開始，計時員啟動秒表，當運動員的軀干(不包括頭、頸、臂、手、腳)的任何部分抵達終點線后沿垂直平面的瞬間計時員停表。長跑比賽計時從發(fā)令槍發(fā)出的煙或閃光開始，計時員啟動秒表，運動員中途每經(jīng)過終點線計時員要負責記錄其圈數(shù)，當運動員最終沖刺到達終點線時計時員停表。一般正規(guī)的比賽為保證成績的準確，每位選手的計時要使用三塊表，三只正式表中，兩只表所計成績相同而第三只表不同時，應(yīng)以這兩只表所計成績?yōu)闇?；如三只表所計時間各不相同，應(yīng)以中間成績?yōu)闇剩蝗缰皇褂脙芍幻氡?，所計時間又不相同時，應(yīng)以較差的時間作為正式成績。
手計時的弊端(1)比賽和測試所需計時員多，工作量大，效率低；(2)計時員的視覺誤差、操作失誤導(dǎo)致計時誤差；(3)幾個運動員同時抵達終點時難以分清名次，或者會有記錄遺漏或錯誤的情況；(4)成績核對工作量大，容易出現(xiàn)失誤，而且一旦出現(xiàn)問題后，無法進行準確的追溯。
所以，現(xiàn)在手計時一般只在常規(guī)的教學(xué)訓(xùn)練以及非正規(guī)的比賽和測試中使用。正式的比賽和測試一般均選擇自動電子計時系統(tǒng)。
全自動電子計時系統(tǒng)，是隨著現(xiàn)代科技發(fā)展而產(chǎn)生的，按照所采用的計時關(guān)鍵技術(shù)基本上可以分為三大類線掃描圖像計時系統(tǒng)(以Ω OMEGA產(chǎn)品為代表)、RFID計時系統(tǒng) (IPICOspots產(chǎn)品為代表)和紅外線計時設(shè)備。全自動電子計時系統(tǒng)一般由發(fā)令裝置自動開始計時，終點處設(shè)置自動記錄終點時間的裝置。
線掃描圖像計時系統(tǒng)，由發(fā)令裝置自動開始計時，終點處設(shè)置帶有一個垂直縫隙的高速攝影機，拍攝終點線寬度內(nèi)的畫面，運動員沖刺時畫面成像，拍攝速度>2000幀/秒。 最后在軟件中合成出按照時間軸排列的完整沖刺圖像，通過軟件對圖像的自動判讀(也可人工判讀)即可獲得各位運動員準確的計時成績。
線掃描圖像計時系統(tǒng)的優(yōu)點是1、計時準確；2、保存的圖像可以回放，便于追溯。
缺點是I、價格太高，一般都在人民幣30萬元以上，不適合基層用戶(尤其是學(xué)校級用戶)的選擇。
2、不能完全滿足對于不分道次且多圈的中長跑項目的計時要求，需要人工記圈， 且比賽人數(shù)最好要控制在10人以內(nèi)。
計時系統(tǒng)每個運動員身上(手腕、腳腕或鞋面)帶射頻識別標簽(RFID)，由發(fā)令裝置自動開始計時，在終點處設(shè)置RFID識別區(qū)，運動員每次通過終點區(qū)時，此處的RFID讀卡裝置都會讀取其RFID標簽信息來記錄圈數(shù)，當圈數(shù)足時鎖定成績。
RFID計時系統(tǒng)的優(yōu)點是1、可以完成自動記圈，適合長跑項目測試；2、成本相對低，價格也比較便宜。
缺點是I、計時誤差較大，由于靠RFID識別是區(qū)域范圍內(nèi)的識別，沒有精確的終點線控制，所以無法準確在沖線瞬間鎖定時間。尤其不適合應(yīng)用在短跑項目中。
2、一旦出現(xiàn)問題后，無法進行準確的追溯。
紅外線計時系統(tǒng)由發(fā)令裝置自動開始計時，終點處設(shè)置紅外線計時裝置，當選手通過終點線時會阻斷紅外線管束，從而停止計時鎖定成績。
紅外線計時系統(tǒng)的優(yōu)點是1、計時比較準確；2、成本低，價格比較便宜。
缺點是I、紅外線計時設(shè)備只能記錄運動員沖過終點線時的成績，不能判斷運動員過終點線的名次順序，當眾多運動員同時過終點線時，不能記錄每個運動員的成績。
2、而且一旦出現(xiàn)問題后，無法進行準確的追溯。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有跑步計時方法和裝置的不足，提供一種成本低廉、功能齊全、能夠普通推廣使用的跑步計時系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是多用途跑步成像計時系統(tǒng)，包括起點部分和終點部分，以無線通訊和成像技術(shù)為基礎(chǔ)，同時采用RFID識別、紅外傳感和計算機軟件技術(shù)，實現(xiàn)全自動成像計時計圈可追溯的跑步計時。
起點部分由紅外犯規(guī)檢測裝置和無線發(fā)令裝置組成，其中紅外犯規(guī)檢測裝置架設(shè)在起點線上，由紅外犯規(guī)監(jiān)測發(fā)射裝置和紅外犯規(guī)監(jiān)測接收裝置組成，形成與起跑線重合的紅外信號對射線，用以檢測搶跑犯規(guī)，紅外犯規(guī)監(jiān)測接收裝置連接無線發(fā)令裝置。
無線發(fā)令裝置由發(fā)令控制器、揚聲器、無線計時觸發(fā)器組成，終點計時系統(tǒng)準備好之后可無線告知起點，發(fā)令員操作發(fā)令控制器，發(fā)令控制器發(fā)出發(fā)令語音信號到揚聲器，同時通過無線計時觸發(fā)器無線啟動終點系統(tǒng)開始計時。
無線發(fā)令裝置上設(shè)定判定犯規(guī)時間，在判定犯規(guī)時間內(nèi)，紅外犯規(guī)檢測裝置檢測到搶跑犯規(guī)信息，自動通知無線發(fā)令裝置，無線發(fā)令裝置自動通知終點取消本次計時，同時無線復(fù)位終點計時系統(tǒng)，并通過揚聲器自動語音召回參賽者，重新發(fā)令起跑。
終點部分包括無線接收裝置、高速一體球攝像裝置、終點主控裝置和計時電腦終端，其中無線接收裝置與起點部分的無線發(fā)令裝置對應(yīng)，負責終點與起點的無線通訊溝通，以及接收起點的發(fā)令信號、犯規(guī)信號，傳給終點主控裝置和計時電腦終端，以啟動計時或取消計時并復(fù)位，計時電腦終端裝有計時系統(tǒng)軟件。
高速一體球攝像裝置架設(shè)于終點沖刺線前方，拍攝選手沖刺的圖像并傳輸給計時電腦終端進行保存和成績判斷。
終點主控裝置這是系統(tǒng)的核心部件，它將所有的信息進行同步信號轉(zhuǎn)換及控制處理，并傳輸給計時電腦終端，完成準確計時工作。
計時電腦終端通過計時系統(tǒng)軟件同步計時和圖像，完成成績確認、保存、傳輸、保存圖像、回放追溯等。
在多圈中長跑項目中使用，終點部分還包括紅外沖刺檢測裝置、RFID讀卡器，選手穿著RFID標簽號碼背心。
紅外沖刺檢測裝置連接終點主控裝置和計時電腦終端，在中長跑項目中使用，紅外沖刺檢測裝置架設(shè)在終點線上，由紅外沖線檢測發(fā)射裝置和紅外沖線檢測接收裝置組成，形成與終點線重合的紅外信號對射線，用以檢測選手沖刺時刻，觸發(fā)終點主控裝置和 計時電腦終端同步記錄鎖定選手的成績。
RFID讀卡器以及RFID標簽號碼背心在中長跑項目中使用，RFID讀卡器架設(shè)在終點線上，RFID標簽號碼背心穿著在選手身上，每當選手通過終點線時，讀卡器可讀到RFID 標簽信息，傳輸給終點主控裝置和計時電腦終端自動計算圈數(shù)。
本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明是集成像、無線通訊、RFID識別、紅外傳感、計算機軟件等多種技術(shù)于一體的全自動跑步計時系統(tǒng)。自動化程度高，避免跑步計時人為操作造成的誤差，成績可以追溯，性價比高，完全滿足基層學(xué)校用戶體育比賽和測試要求，尤其是完全滿足各地區(qū)教委體育中考、高考體育測試等的要求，徹底解決目前市場上現(xiàn)有自動電子計時系統(tǒng)存在各種不完善的問題。


圖I是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明分道短跑計時流程圖。
圖3是本發(fā)明多圈中長跑計時流程圖。
圖4是實施例2計時電腦終端界面截圖。
具體實施方式
實施例I多用途跑步成像計時系統(tǒng)用于分道短跑比賽計時。
多用途跑步成像計時系統(tǒng),如圖I所示,包括起點部分和終點部分,起點部分由紅外犯規(guī)檢測裝置和無線發(fā)令裝置組成，其中紅外犯規(guī)檢測裝置架設(shè)在起點線上，由紅外犯規(guī)監(jiān)測發(fā)射裝置和紅外犯規(guī)監(jiān)測接收裝置組成，形成與起跑線重合的紅外信號對射線，用以檢測搶跑犯規(guī)，紅外犯規(guī)監(jiān)測接收裝置連接無線發(fā)令裝置。
無線發(fā)令裝置由發(fā)令控制器、揚聲器、無線計時觸發(fā)器組成，終點計時系統(tǒng)準備好之后可無線告知起點，發(fā)令員操作發(fā)令控制器，發(fā)令控制器發(fā)出發(fā)令語音信號到揚聲器，同時無線計時觸發(fā)器無線啟動終點系統(tǒng)開始計時。
無線發(fā)令裝置上設(shè)定發(fā)令后O. 2秒內(nèi)，紅外犯規(guī)檢測裝置紅外信號被阻斷，即判定檢測到搶跑犯規(guī)信息，紅外犯規(guī)檢測裝置自動通知無線發(fā)令裝置發(fā)生搶跑犯規(guī)，無線發(fā)令裝置自動通知終點取消本次計時，同時無線復(fù)位終點計時系統(tǒng)，并通過揚聲器自動語音召回參賽者，重新發(fā)令起跑。在一般的學(xué)校測試和體育考試中一般學(xué)生都采用站立式起跑， 不使用起跑器。本系統(tǒng)是為學(xué)校級用戶以及體育考試設(shè)計的，所以采用紅外裝置判斷犯規(guī)。 正規(guī)的田徑比賽中短跑項目選手都采用起跑器蹲踞式起跑，這種情況可以將各起跑器與發(fā)令裝置連接判斷搶跑犯規(guī)即可。
終點部分包括無線接收裝置、高速一體球攝像裝置、終點主控裝置和計時電腦終端，其中無線接收裝置與起點部分的無線發(fā)令裝置對應(yīng)，負責終點與起點的無線通訊溝通，以及接收起點的發(fā)令信號、犯規(guī)信號，傳給終點主控裝置和計時電腦終端，以啟動計時或取消計時并復(fù)位，計時電腦終端裝有計時系統(tǒng)軟件。
高速一體球攝像裝置架設(shè)于終點沖刺線前方，拍攝選手沖刺的圖像并傳輸給計時電腦終端進行保存和成績判斷?？紤]到學(xué)校用戶以及體育考試能接受的價格以及對計時精度相對不是很高等因素，所以本系統(tǒng)設(shè)計采用較低成本的高速一體球攝像裝置而非高成本的窄帶掃描 高速攝像機。這樣大大降低了系統(tǒng)的成本。
終點主控裝置這是系統(tǒng)的核心部件，它將接收到的所有信息進行同步信號轉(zhuǎn)換及控制處理，并傳輸給計時電腦終端，完成準確計時工作。
計時電腦終端通過計時系統(tǒng)軟件同步計時和圖像，完成成績確認、保存、傳輸、保存圖像、回放追溯等。
本發(fā)明用于分道短跑比賽計時工作流程圖如圖2所示，測試者上跑道，站在起跑線上，做好起跑準備，起點無線發(fā)令裝置收到終點計時裝置準備好信號后，發(fā)令員啟動發(fā)令控制器，發(fā)出發(fā)令語音信號自動語音到揚聲器發(fā)令起跑，同時無線計時觸發(fā)器無線啟動終點裝置開始計時。起跑后，無線發(fā)令裝置收到紅外犯規(guī)檢測裝置的犯規(guī)搶跑報警，無線發(fā)令裝置自動通知終點取消本次計時，并自動語音召回跑出的測試者，重新起跑；如果起跑后， 未檢測到犯規(guī)搶跑，終點計時有效，終點高速一體球攝像裝置捕捉到運動員的沖線時刻圖像，傳輸?shù)接嫊r電腦終端，鎖定并顯示計時成績、名次，所有運動員均沖過終點后終點人員按計時電腦終端上的停止鍵，確認成績、匯總打印結(jié)果或計時圖像回放等操作后準備好進行下組計時。計時結(jié)果可通過計時電腦終端輸出存儲。
實施例2多用途跑步成像計時系統(tǒng)用于800米多圈中長跑比賽計時，跑道每圈長度為200米。
多用途跑步成像計時系統(tǒng),如圖I所示,包括起點部分和終點部分,起點部分由紅外犯規(guī)檢測裝置和無線發(fā)令裝置組成，如實施例I所述，在多圈中長跑項目中使用，終點部分還包括紅外沖刺檢測裝置、RFID讀卡器，選手穿著RFID標簽號碼背心。
紅外沖刺檢測裝置連接終點主控裝置和計時電腦終端，在長跑項目中使用，紅外沖刺檢測裝置架設(shè)在終點線上，由紅外沖線檢測發(fā)射裝置和紅外沖線檢測接收裝置組成，形成與終點線重合的紅外信號對射線，用以檢測選手沖刺時刻，觸發(fā)終點主控裝置和計時電腦終端同步記錄鎖定選手的成績。
RF ID讀卡器以及RFID標簽號碼背心在長跑項目中使用，RFID讀卡器架設(shè)在終點線上，RFID標簽號碼背心穿著在選手身上，每當選手通過終點線時，讀卡器可讀到RFID標簽信息，傳輸給終點主控裝置和計時電腦終端自動計算圈數(shù)。
本發(fā)明多圈中長跑比賽中采用RFID讀卡器以及RFID標簽號碼背心計圈，充分考慮了體育考試測試強度大、情況很復(fù)雜等因素。一般正規(guī)的田徑比賽中長跑項目每組選手都在12人以內(nèi)，選手的成績相差也不會太大，即便這樣，以前的一些國際大賽中由于采用人工計圈也出現(xiàn)過錯誤；體育考試中情況更復(fù)雜，日程安排要求每組學(xué)生一般都在2(Γ30 人，而且學(xué)生身體素質(zhì)相差大，經(jīng)常出現(xiàn)被套圈現(xiàn)象。采用人工計圈的方式很容易出現(xiàn)錯誤。
本發(fā)明用于多圈中長跑比賽計時工作流程圖如圖3所示，測試者上跑道，站在起跑線上，做好起跑準備，起點無線發(fā)令裝置收到終點計時裝置準備好信號后，發(fā)令員啟動發(fā)令控制器，發(fā)出發(fā)令語音信號自動語音到揚聲器發(fā)令起跑，同時無線計時觸發(fā)器無線啟動終點裝置開始計時。起跑后，無線發(fā)令裝置收到紅外犯規(guī)檢測裝置的犯規(guī)搶跑報警，無線發(fā)令裝置自動通知終點取消本次計時，并自動語音召回跑出的測試者，重新起跑；如果起跑后，未檢測到犯規(guī)搶跑，終點計時有效，測試者每次通過終點處RFID讀卡器時，RFID讀卡器自動識別并記錄測試者跑完的圈數(shù)，終點攝像裝置捕捉到足圈的測試者沖線時刻圖像，傳輸?shù)接嫊r電腦終端，鎖定并顯示計時成績、名次，所有運動員均沖過終點后終點人員按計時電腦終端的停止鍵，確認成績、匯總打印結(jié)果或計時圖像回放等操作后準備好進行下組計時。計時結(jié)果可通過計時電腦終端輸出存儲。
計時電腦終端界面截圖如圖4所示。
本發(fā)明和其他計時系統(tǒng)的性能對比表
權(quán)利要求
1.多用途跑步成像計時系統(tǒng)，包括起點部分和終點部分，其特征在于，起點裝置部分由紅外犯規(guī)檢測裝置和無線發(fā)令裝置組成，其中 紅外犯規(guī)檢測裝置架設(shè)在起點線上，由紅外犯規(guī)監(jiān)測發(fā)射裝置和紅外犯規(guī)監(jiān)測接收裝置組成，形成與起跑線重合的紅外信號對射線，用以檢測搶跑犯規(guī)，紅外犯規(guī)監(jiān)測接收裝置連接無線發(fā)令裝置； 無線發(fā)令裝置由發(fā)令控制器、揚聲器、無線計時觸發(fā)器組成，終點計時系統(tǒng)準備好之后可無線告知起點，發(fā)令員操作發(fā)令控制器，發(fā)令控制器發(fā)出發(fā)令語音信號到揚聲器，同時無線發(fā)令裝置通過無線計時觸發(fā)器無線啟動終點系統(tǒng)開始計時； 所述無線發(fā)令裝置上設(shè)定判定犯規(guī)時間，在判定犯規(guī)時間內(nèi)，紅外犯規(guī)檢測裝置檢測到搶跑犯規(guī)信息，自動通知無線發(fā)令裝置，無線發(fā)令裝置自動通知終點取消本次計時，同時無線復(fù)位終點計時系統(tǒng)，并通過揚聲器自動語音召回參賽者，重新發(fā)令起跑； 終點部分包括無線接收裝置、高速一體球攝像裝置、終點主控裝置和計時電腦終端，其中 無線接收裝置與起點裝置部分的無線發(fā)令裝置對應(yīng)，負責終點與起點的無線通訊溝通，以及接收起點的發(fā)令信號、犯規(guī)信號，傳給終點主控裝置和計時電腦終端，以啟動計時或取消計時并復(fù)位，計時電腦終端裝有計時系統(tǒng)軟件； 高速一體球攝像裝置架設(shè)于終點沖刺線前方，拍攝選手沖刺的圖像并傳輸給計時電腦終端進行保存和成績判斷； 終點主控裝置這是系統(tǒng)的核心部件，它將所有的信息進行同步信號轉(zhuǎn)換及控制處理，并傳輸給計時電腦終端，完成準確計時工作； 計時電腦終端通過計時系統(tǒng)軟件同步計時和圖像，完成成績確認、保存、傳輸、保存圖像和回放追溯。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多用途跑步成像計時系統(tǒng)，其特征在于，在多圈中長跑項目中使用，終點部分還包括紅外沖刺檢測裝置、RFID讀卡器，選手穿著RFID標簽號碼背心； 紅外沖刺檢測裝置連接終點主控裝置和計時電腦終端，在中長跑項目中使用，紅外沖刺檢測裝置架設(shè)在終點線上，由紅外沖線檢測發(fā)射裝置和紅外沖線檢測接收裝置組成，形成與終點線重合的紅外信號對射線，用以檢測選手沖刺時刻，觸發(fā)終點主控裝置和計時電腦終端同步記錄鎖定選手的成績； RFID讀卡器以及RFID標簽號碼背心在中長跑項目中使用，RFID讀卡器架設(shè)在終點線上，RFID標簽號碼背心穿著在選手身上，每當選手通過終點線時，讀卡器可讀到RFID標簽信息，傳輸給終點主控裝置和計時電腦終端自動計算圈數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及田徑計時技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多用途跑步成像計時系統(tǒng)。多用途跑步成像計時系統(tǒng)，包括起點部分和終點部分，起點部分由紅外犯規(guī)檢測裝置和無線發(fā)令裝置組成，終點部分包括無線接收裝置、高速一體球攝像裝置、終點主控裝置和計時電腦終端，在多圈中長跑中使用，終點部分還包括紅外沖刺檢測裝置、RFID讀卡器，選手穿著RFID標簽號碼背心。本發(fā)明集成像、無線通訊、RFID識別、紅外傳感、計算機軟件等多種技術(shù)于一體，自動化程度高，成績可追溯，性價比高，完全滿足基層學(xué)校用戶體育比賽和測試要求，尤其是完全滿足體育中考、高考體育測試等的要求，徹底解決目前市場上現(xiàn)有自動電子計時系統(tǒng)存在各種不完善的問題。
文檔編號G07C1/24GK102930611SQ20121040220
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者張璘, 孫威威 申請人:大連聞仕達科技有限公司