一种高精度定位的足球训练负荷监控系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种高精度定位的足球训练负荷监控系统，包括计算机监控器和心率带，还包括通过无线网络与计算机监控器连接的定位设备，所述定位设备包括UWB定位标签、GPS接收器、传感器模块和主控制器，所述主控制器分别连接GPS接收器、传感器模块、心率带和计算机监控器，所述传感器模块包括相连接的传感器组件和传感器协处理器，所述传感器协处理器与主控制器连接。与现有技术相比，本实用新型专利技术具有适用范围广、使用方便、可实现高精度定位等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种监控系统，尤其是涉及一种高精度定位的足球训练负荷监控系统。
技术介绍
国内外学者对足球运动员比赛情况进行过大量研究。随着科学技术的不断发展和科学技术在体育科研中的应用，国外对足球运动员活动距离的研究已经从过去的以目测为主的简单方法发展到利用摄像机和计算机技术进行监控和分析，研究的客观性有了很大的提高，而且研究结果也越来越精确。从20世纪50年代开始至今，我国对足球运动员比赛活动距离的研究仍停留在以目测为主的方式。研究证明，目测方法与计算机分析方法相比误差较大，不能客观、准确地反映运动员活动能力情况。由于存在较大的误差，往往造成了错误的推断。2002年亚洲杯期间我国研究学者开始将摄像机拍摄的DV录像带与德国的Simi Scout技战术分析软件相结合来评定运动员在比赛中的活动能力。首先要对所拍摄的录像图像进行二维标定，然后对运动员位置进行定位。其目的就是客观地反映运动员在比赛中真实的活动情况，准确分析评价我国男足运动员的比赛活动能力以及与亚洲和世界水平的差距，为指导我国足球训练提供参考。Simi Scout技战术分析软件尽管在准确度上有所提高，但在分析过程中，统计数据存在一定的个体操作差异，其统计原则是根据球员速度和方向的变化来定位运动员前后两点的时间和坐标，定位就是操作者用鼠标点击运动员在录像图像中的位置，这样不同的操作者操作手法不同，就可能存在判断标准的不同。另外，其统计视频角度也会造成一定的统计误差。而且软件每次录像分析只能统计一个人的跑动数据，若统计全队11人的跑动数据就需重新播放11遍录像，统计的工作量非常大，分析时间较长。国外的足球俱乐部还有用AMISCO技战术分析软件进行统计分析，现场能准确实时得到原始数据，快速处理得到全场球员的速度和距离统计数据，但它需要8个标配的专用摄像头来同时得到8个角度的视频，
每场比赛或者训练，必须付费，由外请的大型专业团队操作系统，不论是购置成本还是运行成本均非常高。目前国内也有国家队及经济条件较好的俱乐部通过购买服务的方式获得相关数据。但是，不论是Simi Scout还是AMISCO技战术分析软件，他们对视频的采集场地均有较高的要求，均要求有较高的看台以便于视频的采集，这样对于我们在一般足球场上的日常训练的跑动能力，即训练负荷的测定就有非常大的局限性。另外，目前还有足球队及曲棍球队应用GPS卫星定位技术来进行跑动距离和强度的测定，如澳大利亚两家公司研发的GPSposts、Catapult运动员定位跟踪系统，但基于GPS定位技术的跟踪系统有一个较大的缺点：GPS定位系统往往采用单点定位，在没有遮挡时，精度为3-5米，也就是说，在目标定位时可能最大有6-10米的误差，而足球运动是有很多3-5米的启动跑及短冲、变向跑等，这样就非常容易造成数据统计的误差，尤其是对描述足球运动非常重要的高强度跑的统计误差。超宽带技术(Ultra-wideband，简称UWB)的出现，解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，是一种具备低耗电与高速传输的无线个人局域网络通讯技术，具有可扩展的灵活架构，它不采用连续的正弦波，而是利用脉冲讯号来传送。实时定位准确度优于30厘米、定位标签达到25HZ的更新率，标签位置稳定不漂移，可同时实时跟踪数个标签，标签电池寿命在进行每秒传输一次时可超过7年，并且可更换电池。本课题组获得的专利ZL 201320308190.4将超宽带技术应用于足球训练负荷监控系统，该专利在上海女足两支运动队进行了大量的应用，应用过程中也发现了一些问题，超宽带UWB技术虽然很好解决了在本地运动场的高精度定位、高动态捕获等技术难题，但当需要到训练场以外的场地进行比赛时，由于需要布设定位接收器及线缆，会导致系统架设费时费力的问题。所以需要对现有技术进行改进。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用范围广、使用方便、可实现高精度定位的足球训练负荷监控系统。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高精度定位的足球训练负荷监控系统，包括计算机监控器和心率带，还包括通过无线网络与计算机监控器连接的定位设备，所述定位设备包括UWB定位标
签、GPS接收器、传感器模块和主控制器，所述主控制器分别连接GPS接收器、传感器模块、心率带和计算机监控器。所述传感器模块包括相连接的传感器组件和传感器协处理器，所述传感器协处理器与主控制器连接。所述传感器组件至少包括加速度传感器、陀螺仪和磁罗盘传感器。所述主控制器通过WIFI传输模块与计算机监控器连接。所述定位设备内还设有电池。还包括UWB参考标签和定位接收器，所述定位接收器分别连接UWB参考标签和UWB定位标签，并通过一中央处理器与计算机监控器连接。所述定位接收器设有多个，信号覆盖整个足球场。与现有技术相比，本技术具有以下优点：(1)本技术结合GPS技术，可不用布设定位接收器，而直接使用天空中GPS卫星进行定位，并通过传感器技术弥补GPS定位精度带来的问题，提高了定位精度，从而保证运动员无论在训练基地进行训练比赛还是在外地进行比赛，都可方便进行跑动负荷监控管理，实现了运动员在本地训练与外出比赛的负荷监控的全覆盖，且数据可在统一的平台上进行管理。(2)本技术将UWB定位、GPS、传感器集成于一个定位设备中，且定位设备体积小，运动员只需佩戴一个定位设备即可实现负荷监控，使用方便。(3)本技术定位设备内设有与传感器组件的传感器协处理器，传感器数据由传感器协处理器处理器再传送给主控制器，可大大降低功耗，保证了定位设备的工作时间足够长。(4)本技术定位设备还包含有UWB定位标签，在本地进行训练时，可通过高精度的超宽带方式进行定位数据的传输，满足本地训练比赛的需求。(5)本技术通讯及组网方便，数据统计分析非常便捷。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术在本地训练比赛使用时的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。本实施例以本技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1如图1所示，本实施例提供一种高精度定位的足球训练负荷监控系统，包括计算机监控器1和心率带2，还包括通过无线网络与计算机监控器1连接的定位设备3，定位设备3包括UWB定位标签31、GPS接收器32、传感器模块33和主控制器34，主控制器34分别连接GPS接收器32、传感器模块33、心率带2和计算机监控器1，主控制器(CPU)34接收定位信息、传感器信息和运动员心率信息，通过低功耗的WIFI传输模块传输给计算机监控器1，计算机监控器1通过内置的分析软件对接收到的数据进行分析处理并显示。该监控系统采用超宽带+GPS+传感器实现对运动员在本地和外地进行训练比赛的负荷监控与管理。定位设备3是一个体积小巧、可水洗的穿戴式设备，一般只有纽扣大小，本实施例中，定位设备的外观尺寸为3.1*2.5*1.0cm，重量为9g。定位设备3内还设有电池35。主控制器34的处理器HUB上的嵌入式软件采用JavaTM运行时环境中基于浏览器的GUI接口，从而可实现系统配置和实时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度定位的足球训练负荷监控系统，包括计算机监控器和心率带，其特征在于，还包括通过无线网络与计算机监控器连接的定位设备，所述定位设备包括UWB定位标签、GPS接收器、传感器模块和主控制器，所述主控制器分别连接GPS接收器、传感器模块、心率带和计算机监控器。

【技术特征摘要】
1.一种高精度定位的足球训练负荷监控系统，包括计算机监控器和心率带，其特征在于，还包括通过无线网络与计算机监控器连接的定位设备，所述定位设备包括UWB定位标签、GPS接收器、传感器模块和主控制器，所述主控制器分别连接GPS接收器、传感器模块、心率带和计算机监控器。2.根据权利要求1所述的高精度定位的足球训练负荷监控系统，其特征在于，所述传感器模块包括相连接的传感器组件和传感器协处理器，所述传感器协处理器与主控制器连接。3.根据权利要求2所述的高精度定位的足球训练负荷监控系统，其特征在于，所述传感器组件至少包括加速度传感器、陀螺仪和磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨，杨进波，
申请(专利权)人：上海体育科学研究所，
类型：新型
国别省市：上海;31