田径防作弊自动计时和运动参数自动计算的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及田径防作弊自动计时和运动参数自动计算的方法及系统，方法包括以下步骤：通过无线AOA到达角定位器同时接收多个定位标签发出的低频定位数据包；计算获取运动人员在运动场上的座标；若座标在运动场定位区域内，则以一定的时间间隔向定位标签下发高频发包指令；接收定位标签发出的多个高频定位数据包，依据高频定位数据包计算获取运动人员在运动场上的精确座标；进行目标在相邻两个精确座标之间的步长计算、速度计算，和获取心率数据并与历史数据比对操作；本发明专利技术把大量的计算放在了服务器端，通过增强服务器的性能，可以同时对几百个目标进行实时跟踪，特别适合于学校体育课、大课间、球队集训等多人同时运动的场景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
田径防作弊自动计时和运动参数自动计算的方法及系统


[0001]本专利技术涉及田径防作弊
，更具体地说，涉及一种田径防作弊自动计时和运动参数自动计算的方法及系统。

技术介绍

[0002]现在的田径计时方式包括两种：自动计时和人工计时；人工计时由于其主观性和误差，即将被机器自动计时全面代替。在计时系统中目前各大机构均专注的关键的技术是运动员到达终点的检测；目前终点检测技术有以下4类：基于高速摄像机视频捕捉、基于RFID、基于红外检测和基于UWB定位基站检测；四种方式说明如下：
[0003]1.基于高速摄像机视频捕捉技术的终点检测，该技术类似于奥运会比赛中的“鹰眼”技术；该技术的原理是这样的：运动员身着不同比赛服进行跑步，在终点线附近按放高速摄像机对运动员进行实时拍摄，摄像机把图像实时上传到计算机上进行识别和处理，计算机对不同的颜色进行分辨，以区分不同的运动员，对运动员进行实时的跟踪，在运动员到达终点后记录到达时间，减去起跑时间，便得到了运动员跑步的时间了。该系统中核心在于：高速摄像机和高速的图像处理算法。因此该方案操作存在两点缺点：系统成本高和实时性差；首先高速摄像机的价格比较昂贵，而且还有用于处理图像的高速计算机，这样整个系统的成本很高，基于这些问题，该系统没有得到广泛的使用。
[0004]2.基于RFID射频身份识别技术的终点检测，该技术是原理类似于普通的公交卡刷卡系统，是当前自动计时系统中普遍使用的方案；该系统包括两个部分：射频身份卡和射频识别站；射频身份卡装在每个运动员的身上，射频识别基站做出板状铺设在终点线上，当运动员携带射频身份卡经过射频识别基站时，系统判断为运动员到达终点，并自动计算时间；该系统有以下3个缺点：由于射频识别卡的识别距离在到达终点时可能存在漏检的风险；射频识别基站铺设在终点线上有大约30公分的宽度，因此会相应的识别误差；射频识别基站是以板的形式铺在地上的，有一定的高度，这样并不利于运动员的跑步，甚至导致发生事故；由于该系统的这些缺点，只能应用于非精准计时系统中，在日常训练田径自动计时系统中用到比较多。在计时系统中目前各大机构均专注的关键的技术是运动员到达终点的检测；
[0005]3.基于红外识别的终点检测，该技术类似于电视遥控器，也是目前广泛应用的终点检测技术之一；其核心技术是红外信号编码，包括两部分构成：红外发射模块和红外接收、解码模块；红外发射模块放在每个运动员的身上，不断发射红外信号，并且每个运动员所佩戴的红外发射模块所发射的红外编码信号不同；红外接收、解码模块有多个，每个跑道对应一个，钢架固定在每个跑到的上空，当有运动员从钢架下方跑来时，所佩戴的红外发射模块发射的编码红外信号别固定在钢架上的接收机识别，判为到达终点；该系统的缺点有：结构庞大、容易漏检、精度不高；由于每个跑道上空都得有红外接收模块，因此得用坚固的钢架结构来固定接收机，这就造成了系统结构复杂、庞大，使用和维护上都比较耗时耗力；由于红外属于光，因此有阻挡，或者强烈阳光干扰会造成红外信号无法接收，这时就会存在
漏检；由于红外信号的发射并不是一个方向，而是以扇形的方式发射，误差也在30公分左右。
[0006]4.专利CN107376300B描述了一种基于UWB技术的田径比赛自动计时系统。包括以下工作步骤，(1)：预先在嵌入式终端中设置电子标签到终点线也就是两识别基站连线的距离的最小阈值；(2)：运动员起跑，嵌入式终端通过UWB中转模块实时获取电子标签到两基站的距离以及时间；(3)；嵌入式终端通过海伦公式计算并解析电子标签和两个基站构成的三角形的面积，并由面积反算电子标签到终点的距离；
[0007]以上四类田径自动计时方式专注的关键的技术均是运动员到达终点的检测；而忽视了田径跑步的过程是否有越线和抄近道等情况，另外，以上田径自动计时方式均需要在跑道上布设设备，费时费力还容易产生安全问题；此外，目前大部分学校采用集中考试的方式为主，并采用人工汇总的方式通过学校将田径成绩数据上报至教育部体质健康监测平台，对学生体质做出评价。但该做法忽略了学生平时课程中体育运动的过程，实际上，在平时运动过程中，可以产生运动时间、速度、步频、步长和能耗等大量数据，如果能对这些大数据的进行实时监测并分析对比，据此对学生的运动进行指导与调整，可达到更好的体育健康教学效果，且为学生体质健康教育的个性化指导工作带来极大的便利，因而需要一种安全方便且能够通过科技手段解决上述问题的方式方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种田径防作弊自动计时和运动参数自动计算的方法，还提供了一种田径防作弊自动计时和运动参数自动计算的系统。
[0009]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0010]构造一种田径防作弊自动计时和运动参数自动计算的方法，其中，包括以下步骤：
[0011]定位标签在省电模式下以低频方式广播发出低频定位数据包；
[0012]通过架设在运动场周边的一个或多个无线AOA到达角定位器同时接收多个运动人员佩戴的定位标签发出的低频定位数据包；
[0013]依据低频定位数据包计算获取运动人员在运动场上的座标；
[0014]若后台判断座标在运动场定位区域内，则以一定的时间间隔向定位标签下发高频发包指令；
[0015]接收定位标签发出的多个高频定位数据包，依据高频定位数据包计算获取运动人员在运动场上的精确座标；
[0016]依据获得的多个精确座标，进行目标在相邻两个精确座标之间的步长计算、速度计算，和获取心率数据并与历史数据比对操作；
[0017]若定位标签离开运动场定位区域，连续多个周期收不到高频发包指令，则自动切换到省电模式，低频发出定位数据包。
[0018]本专利技术所述的田径防作弊自动计时和运动参数自动计算的方法，其中，所述步长计算采用方法：
[0019]计算两个精确座标之间的距离；
[0020]通过目标佩戴的标签上的加速度传感器获取步数；
[0021]步长＝距离/步数。
[0022]本专利技术所述的田径防作弊自动计时和运动参数自动计算的方法，其中，所述速度计算采用方法：
[0023]计算两个精确座标之间的距离；
[0024]对比起始点的时间戳获取时长；
[0025]速度＝距离/时长。
[0026]本专利技术所述的田径防作弊自动计时和运动参数自动计算的方法，其中，所述获取心率数据并与历史心率数据比对操作采用方法：
[0027]计算两个精确座标之间的距离；
[0028]通过目标佩戴的标签上的心率传感器获取心率值；
[0029]对比数据库中的该累计运动距离下的历史心率数据，获得心率偏差数值。
[0030]本专利技术所述的田径防作弊自动计时和运动参数自动计算的方法，其中，所述步长、速度以及心率偏差数值均在设定合理范围内是指：
[0031]步长、速度和心率值均在阈值范围内，且在同等条件下与历史数据比较偏差均在设置的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种田径防作弊自动计时和运动参数自动计算的方法，其特征在于，包括以下步骤：定位标签在省电模式下以低频方式广播发出低频定位数据包；通过架设在运动场周边的一个或多个无线AOA到达角定位器同时接收多个运动人员佩戴的定位标签发出的低频定位数据包；依据低频定位数据包计算获取运动人员在运动场上的座标；若后台判断座标在运动场定位区域内，则以一定的时间间隔向定位标签下发高频发包指令；接收定位标签发出的多个高频定位数据包，依据高频定位数据包计算获取运动人员在运动场上的精确座标；依据获得的多个精确座标，进行目标在相邻两个精确座标之间的步长计算、速度计算，和获取心率数据并与历史数据比对操作；若定位标签离开运动场定位区域，连续多个周期收不到高频发包指令，则自动切换到省电模式，低频发出定位数据包。2.根据权利要求1所述的田径防作弊自动计时和运动参数自动计算的方法，其特征在于，所述步长计算采用方法：计算两个精确座标之间的距离；通过目标佩戴的标签上的加速度传感器获取步数；步长＝距离/步数。3.根据权利要求1所述的田径防作弊自动计时和运动参数自动计算的方法，其特征在于，所述速度计算采用方法：计算两个精确座标之间的距离；对比起始点的时间戳获取时长；速度＝距离/时长。4.根据权利要求1所述的田径防作弊自动计时和运动参数自动计算的方法，其特征在于，所述获取心率数据并与历史心率数据比对操作采用方法：计算两个精确座标之间的距离；通过目标佩戴的标签上的心率传感器获取心率值；对比数据库中的该累计运动距离下的历史心率数据，获得心率偏差数值。5.根据权利要求1所述的田径防作弊自动计时和运动参数自动计算的方法，其特征在于，所述步长、速度以及心率偏差数值均在设定合理范围内是指：步长、速度和心率值均在阈值范围内，且在同等条件下与历史数据比较偏差均在设置的百分比范围内。6.根据权利要求1
‑
5任一所述的田径防作弊自动计时和运动参数自动计算的方法，其特征在于，方法还包括：判断目标一次完整运动中所有相邻两个精确座标之间数据均为正常可信上，进行自动计时。7.根据权利要求6所述的田径防作弊自动计时和运动参数自动计算的方法，其特征在于，所述自动计时包括方法：在自由跑模式下：
设定速度的阈值V和运动允许区，设定测量时间间隔i，设定停止时间阈值S；在运动场上设定x个分段计时区，每相邻两个计时区中心点间距y米；用坐标计算时间间隔起始点间的距离m，速度v；判断时间间隔内速度v大于阈值V，是则进行下一步，否则跳转至时间判定步骤；判断...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜其锋，
申请(专利权)人：深圳亚希诺科技有限公司，
类型：发明
国别省市：