一种用于足球定位球测试的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于足球定位球测试的系统，包括测试垫、传感器组、MCU和显示屏；传感器组设置在测试垫上，用于检测足球在测试垫上的落点；传感器组的输出端与MCU相连，MCU与显示屏连接，显示屏用于显示测试成绩。所述的传感器组为压力传感器阵列；压力传感器阵列由多个压力传感器(2)呈多行多列的方形阵列排布而成；任意相邻的4个压力传感器的连线能形成一个矩形，压力传感器阵列输出的数据发送到MCU进行定位计算处理。该用于足球定位球测试的系统检测精度高，且自动化程度高。

A system for the placement test of football

The invention discloses a soccer positioning ball testing system, which comprises a test pad, a sensor group, a MCU and a display screen; a sensor group is arranged on the test pad to detect the football's landing point on the test pad; the output end of the sensor group is connected with the MCU, the MCU is connected with the display screen, and the display screen is used to display the test results. The sensor group is a pressure sensor array; the pressure sensor array is composed of a plurality of pressure sensors (2) arranged in a plurality of rows and columns of square arrays; the connection of four adjacent pressure sensors can form a rectangle, and the output data of the pressure sensor array can be sent to the MCU for positioning calculation and processing. The system has high detection accuracy and high automation.

【技术实现步骤摘要】
一种用于足球定位球测试的系统
本专利技术涉及一种用于足球定位球测试的系统。
技术介绍
现有的足球定位球测试一般采用人工(考官)目测读取成绩，具有误差大，一致性差的问题，而且由于角度的问题，一般需要多人参与测试与监督，因此，人工测试的效果不尽理想。经检索，也存在一些基于技术手段进行定位球测试的方案，例如公开号为CN106693335A的中国专利，公开了一种足球定位球传准辅助测试仪，这种测试仪采用压力传感器和无线通信模块实现定位球的辅助测量，其核心在于设置多片小地毯，在每一块小地毯上都设置有压力传感器，这种测试仪虽然能辅助进行定位球测试，但是其测试精度完全取决于压力传感器的测试密度，且若压力传感器过多，其通信问题如何解决也存在极大的问题。因此，有必要设计一种新的用于足球定位球测试的系统。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于足球定位球测试的系统，该用于足球定位球测试的系统易于实施，且自动化程度高，检测精度高。专利技术的技术解决方案如下：一种用于足球定位球测试的系统，包括测试垫、传感器组、MCU和显示屏；传感器组设置在测试垫上，用于检测足球在测试垫上的落点；传感器组的输出端与MCU相连，MCU与显示屏连接，显示屏用于显示测试成绩。所述的传感器组为压力传感器阵列；压力传感器阵列由多个压力传感器(2)呈多行多列的方形阵列排布而成；任意相邻的4个压力传感器的连线能形成一个矩形，压力传感器阵列输出的数据发送到MCU进行定位计算处理。压力传感器输出数字信号到MCU，所有的压力传感器均通过CAN总线与MCU通信连接。压力传感器输出模拟信号，压力传感器依次经第一多路模拟选择器(又称多路模拟开关)、放大器和A/D转换器与MCU相连；放大器由2个运算放大模块级联而成，前级的运算放大模块为放大倍数可调的运算放大，基于第二多路模拟选择器(四选一多路开关)实现调节，所有的压力传感器均通过CAN总线与MCU通信连接。第一多路模拟选择器为16路选1模块开关，或由2个16路选1模块开关并联而成的32选1模拟开关。MCU基于各压力传感器的检测值计算落点位置(具体为第一落点位置，反弹落点位置不计)；计算方法为：步骤I：确定落点所在矩形单元，即目标矩形单元；对测量值进行排序，去测量值最大的3个相连的压力传感器所在的矩形单元为目标矩形单元；步骤II：计算在该目标矩形单元内4个计算点Q1～Q4的坐标；将测量值换算成半径；(测量值大则半径越小。测量值与半径之间的函数关系，可以通过预先的测试进行获得。)基于余弦定理计算该目标矩形单元中2个相连的压力传感器确定的计算点的坐标；步骤III：求4个计算点Q1～Q4的重心即为落点P的坐标，完成落点计算；则最终定位点P的位置即为Q1-Q4点的重心位置，即P(xp，yp)点的坐标计算如下：xp＝(xQ1+xQ2+xQ3+xQ4)/4；yp＝(yQ1+yQ2+yQ3+yQ4)/4；其中，xQ1、xQ2、xQ3、xQ4分别为Q1-Q4点的横坐标；yQ1、yQ2、yQ3、yQ4分别为Q1-Q4点的纵坐标；最后再基于落点P(xp，yp)的位置换算成足球定位球测试成绩。步骤II中，基于余弦定理计算该目标矩形单元中2个相连的压力传感器确定的计算点的坐标的方法如下：设ABCD点为目标矩形区域的4个压力传感器，r1,r2，r3和r4分别为ABCD点的半径；(1)计算由A、B点确定的交点Q1的方法：基于余弦定理：cosB＝(c2+a2-b2)/(2ac)；三角形ABQ1中，已知AB长为a(即矩形的上边长)，AQ1和BQ1的长度分别为r1和r2；设AB和AQ1的夹角为α，则有：cosα＝(a2+r12-r22)/(2*a*r1)；α＝arcos[(a2+r12-r22)/(2*a*r1)]；则Q1点的坐标(xQ1，yQ1)如下：xQ1＝x0+r1*cosα；yQ1＝y0-r1*sinα；其中，x0和y0分别为A点的横坐标和纵坐标；(2)同理求得由BC点确定的交点Q2，由CD点确定的交点Q3，由AD点确定的交点Q4的坐标。测试垫上设有弹性层，用于缓冲足球队测试垫的冲击，有利于准确测量。弹性层可以使柔软的海绵层，也可以是多个带弹簧的钉子组成的弹性针层，能自动复位。用于足球定位球测试的系统还包括与MCU连接的通信模块和身份证验证模块；通信模块用于将测量数据和成绩传送到服务器或远程终端。用于足球定位球测试的系统还包括与MCU连接的扬声器，用于播报测试者的成绩。身份证验证模块为身份证读取器或校园卡读取器，用于读取测试者的身份信息。用于足球定位球测试的系统还包括检测飞行器，监控飞行器用于拍摄现场图像，并将现场图像传输到服务器。有益效果：本专利技术的用于足球定位球测试的系统，具有以下突出的特点：(1)基于压力传感器阵列的检测结果实现精确的落点计算；落点计算过程中，先基于目标矩形中的相邻2个点并结合三角形的余弦定理计算初步的4个候选落点，再基于重心原理求取精确的落点坐标，易于计算，且准确性高，即使阵列中的传感器较少也能得到精确的结果。从而兼顾了传感器数量与精确性的问题，提供了一个低成本高精度的解决方案，相比现有技术具有极大的优势。(2)具有独创的数据传输电路在基于压力传感器的测试系统中，提出了基于CAN总线和多路选择器的2种数据传输方法，易于实施，成本低。其中，采用多路选择器的方案中，采用两级选择器，还考虑到了信号弱情况下的放大倍数调整，灵活性更佳。(3)本专利技术还提供了一种基于光电检测的更快捷的检测方法；基于红外对射管(包括2组发光管和2组光接收管)实现足球的落点检测，直接采用端口扫描即可实现检测，因而检测速度更快，且更易于实施。(4)采用飞行器进行现场视频监控。(5)具备现场辅助设备辅助设备包括扬声器、显示屏、身份验证模块和无线通信模块，用于结果的实时显示，以及数据的上传和备份。(6)基于压力传感器的测试系统(方法)以及基于光电检测的测试系统(方法)可以合并利用，从而增加检测精度，以及提供系统及检测方法的可靠性。总而言之，这种足球定位球测试系统易于实施，功能完善，自动化程度高，适合推广实施。附图说明图1为基于压力传感器组的用于足球定位球测试的系统的总体结构示意图(采用CAN总线通信)；图2为基于压力传感器组的用于足球定位球测试的系统的总体结构示意图(采用多路选择器传输数据)；图3为5X5个压力传感器布置在测试垫上的示意图；图4为9X9个压力传感器布置在测试垫上的示意图；图5为求取足球落点示意图；图6为基于余弦定理求取落点示意图；图7为采用光电定位的测试系统示意图；图8为多路轮询及信号放大电路原理图；图9为调光示意图；图10为恒流充电原理图；图11为汽车无线充电系统的电原理框图；图12为多功能飞行器的总体结构示意图；图13为四旋翼伸缩支架以及旋翼的结构示意图(俯视图)；图14为主旋翼与副旋翼的位置关系示意图；图15为伸缩式悬臂的爆炸图；图16为伸缩式悬臂组装完成后的结构示意图；图17为锁扣的结构示意图；图18为支腿的结构示意图；图19为复合式镜头与相机的结构示意图；图20为六角星形支架及旋翼的结构示意图。标号说明：1-测试垫，2-压力传感器，3-基垫中心点，4-足球，5-光发射管，6-光接收管，7-外框。21-外臂，22-内臂，23-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于足球定位球测试的系统，其特征在于，包括测试垫、传感器组、MCU和显示屏；传感器组设置在测试垫上，用于检测足球在测试垫上的落点；传感器组的输出端与MCU相连，MCU与显示屏连接，显示屏用于显示测试成绩。

【技术特征摘要】
1.一种用于足球定位球测试的系统，其特征在于，包括测试垫、传感器组、MCU和显示屏；传感器组设置在测试垫上，用于检测足球在测试垫上的落点；传感器组的输出端与MCU相连，MCU与显示屏连接，显示屏用于显示测试成绩。2.根据权利要求1所述的用于足球定位球测试的系统，其特征在于，所述的传感器组为压力传感器阵列；压力传感器阵列由多个压力传感器(2)呈多行多列的方形阵列排布而成；任意相邻的4个压力传感器的连线能形成一个矩形，压力传感器阵列输出的数据发送到MCU进行定位计算处理。3.根据权利要求2所述的用于足球定位球测试的系统，其特征在于，压力传感器输出数字信号到MCU，所有的压力传感器均通过CAN总线与MCU通信连接。4.根据权利要求2所述的用于足球定位球测试的系统，其特征在于，压力传感器输出模拟信号，压力传感器依次经第一多路模拟选择器、放大器和A/D转换器与MCU相连；所有的压力传感器均通过CAN总线与MCU通信连接。5.根据权利要求4所述的用于足球定位球测试的系统，其特征在于，第一多路模拟选择器为16路选1模块开关，或由2个16路选1模块开关并联而成的32选1模拟开关。6.根据权利要求2所述的用于足球定位球测试的系统，其特征在于，MCU基于各压力传感器的检测值计算落点位置(具体为第一落点位置，反弹落点位置不计)；计算方法为：步骤I：确定落点所在矩形单元，即目标矩形单元；对测量值进行排序，去测量值最大的3个相连的压力传感器所在的矩形单元为目标矩形单元；步骤II：计算在该目标矩形单元内4个计算点Q1～Q4的坐标；将测量值换算成半径；基于余弦定理计算该目标矩形单元中2个相连的压力传感器确定的计算点的坐标；步骤III：求4个计算点Q1～Q4的重心即为落点P的坐标，完成落点计算；则最终定位点P的位置即为Q1-Q4点的重心位置，即P...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡翔，
申请(专利权)人：湖南环境生物职业技术学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43