用於測量可移動比賽設備的旋轉頻率的設備和方法

2023-07-16 20:55:16

專利名稱：用於測量可移動比賽設備的旋轉頻率的設備和方法
用於測量可移動比賽設備的旋轉頻率的設備和方法
技術領域：
本發明涉及可行動裝置，具體來說，涉及諸如球之類的比賽設備， 並涉及用於測量可移動比賽設備的旋轉頻率的概念.
長期以來，各種興趣組都希望研究並理解運動物體和/或人員的 運動序列，這要求對物體的空間和時間的位置的準確的指示.這裡特 別重要的是，其中，比賽的球，特別是商業化的體育比賽中，如橄欖 球或足球，它們在三維空間中加速度非常高，以及網球或高爾夫球. 取決於比賽的類型，誰最後一個接觸比賽的用品，它是如何被碰撞的 以及它是在哪一個方向加速的問題對於比賽的結果可能是決定性的.
在諸如網球、高爾夫球、橄欖球等等高水平的體育比賽中所使用 的比賽設備，現在可以加速到非常高的速度，以致於在運動過程中檢 測該比賽用品需要非常複雜的技術.到目前為止所使用的技術手段-主要是攝像機-要麼完全不能滿足上文所闡述的要求，要麼只在一定 的程度上滿足這些要求，迄今為止已知的，用於通過各種發射器和接 收器組合進行位置測定的方法，在位置指示的空間解析度方面、在所 需的發射器/接收器組件的易用性方面，以及最重要的是，在對通過發 射器/接收器系統所獲得的數據方面，還保留著比較大的誤差容限，以 致於儘可能快地評估從此數據獲得的結果還不可能實現，或者至少需 要大量的工作來進行這種評估.
不僅在可以使用可移動比賽設務的商業化體育比賽領域，而且在 個人領域，用戶已經越來越習慣於電子設備表示各種信息片段來給用 戶提供關於他/她如何影響了比賽用品的反饋或給他/她提供有關如何 運動員如何影響比賽設備的信息.
商業應用中的當前統計方法，如德國第一足球部門(Bundesliga) 的統計方法，記錄相對簡單的統計信息，如一個球隊的與球接觸的百 分比或角球、任意球或犯規的次數.
另一方面，有人推出了一種裝置，例如，在網球中，這項運動是 非常可計劃的清楚地安排的環境，只有兩個運動員，這種用於測量， 例如，在發球時網球的速度，以便查看者能夠評估發球是"硬的，，還是 "軟的".
有關可能通過光學方法進行的這種速度測量的問題是這樣的事
實它們不能在運動員處於混亂狀態下的環境內起作用，如在足球射 門時，不僅只有兩個人處於活動狀態，而是有22個人，他們不象在 網球中那樣等待發球，他們不位於同一地點，而是可能構成形成射門 前的任何隊形.另一方面，特別是在足球中，重要的是，無論是對於 運動員在訓練中的反饋，還是對於觀眾知道，例如，射門實際是如何 產生的和/或射門力有多大.
如此，在足球賽中踢足球或在網球賽中擊打網球代表了對比賽設 備的實際"基本，，影響，這種影響對於比賽如何繼續始終是決定性的， 因為最終一切都是對可移動比賽設備做某些事情，如把它打到對手的 場地上(如在網球中)或把它弄到球門中(如在足球中)或將它投到 球籃中(如在籃球中)或使它與對手的場地的地面接觸(如在排球中). 由於難以連續地改變動態比賽中的星座，特別是在團體比賽中，然而， 也在網球中，噹噹前沒有發球，而是球正在運動中，外部的速度測量 將失敗，會導致這樣的事實當前沒有可以以靈活的方式使用的射門 力(擊球力)檢測系統.
另一方面，對於體育領域，而且對於休閒領域，進一步由於這些 領域的高度商業化所造成的局限性.所有提供補充信息的系統，特別 是當它們用於休閒或用於休閒體育時，必須可以以低價提供，因為它 們決不是用戶"絕對需要"的物品，但是也可能願意購買.特別是在這 樣的市場上，能夠以低價提供健壯的系統是決定性的.例如，系統必 須不能需要高水平的維護或高級的設備，諸如，例如，用於測量網球 運動員的發球的速度測量系統.由於相對來說比較高的成本，小的網 球俱樂部決不會購買這樣的系統用於訓練，該系統更多地適用於希望 在他/她的業餘時間能很快提高打網球的水平的個人.
當考慮比賽設備遇到的影響時，如當它被球拍或運動員的腿或臂 或手擊中時，會發現，大部分時間，可移動比賽設備是旋轉的.傳輸 到該設備的部分能量如此被轉換為旋轉能，而不是轉換為，例如，動 力能或勢能.可移動比賽設備的這種旋轉對於可移動比賽設備的軌跡 具有相當大的影響，因為該軌跡將偏離例如，由不旋轉的物體在空中
所遵循的正常的軌跡.在足球中，聽說過所謂的"弧旋球"(curling crosses )，這是因為球在空中旋轉並且其軌跡受旋轉的影響所造成的. 還聽說過一種任意球，在它們穿過人牆之後，低空進入球門中，對於 每一個守門員來說都是一種挑戰。這裡，比賽設備的旋轉也起重要的 作用.
當旋轉的物體擊中地面時，旋轉也起著進一步決定性的作用.每 個人都知道例如在兵乓球、網球甚至足球中的這種現象.當球旋轉時， 球將會向與當不旋轉時不同的方向跳開.如此，網球中的所謂的"停
止，，球一旦它從地上彈起將幾乎不會繼續其飛行的方向，而是大大地 減速，然後傾向於往高處跳，如此使對手產生混淆.另一方面，加速 的球，當它擊中地面時，以與地面小得多的角度並以非常高的加速度 跳開，這是只由球的旋轉而產生的.
如此，測量可移動比賽設備的旋轉，是能夠預測可移動比賽設備 的行為或接收反饋或累積關於，例如，足球比賽中，哪一個運動員不 僅具有最難的射門而且當他/她射門時使得球旋轉得最厲害的進一步 的統計數據的好的措施.
美國專利No. 6，151，563說明了用於測量諸如棒球、足球、冰球、 網球、保齡球或高爾夫球之類的可移動物體的設備.安裝到球中的檢 測單元包括旋轉檢測電路、電子處理器電路、磁場傳感器和無線電發 射器.監視單元是由用戶佩帶或攜帶，並充當檢測設備的用戶界面. 監視單元具有無線電接收器、處理器、鍵盤和顯示可移動物體的測量 的各種運動特徵(如可移動物體的飛行時間、速度、軌跡高度，自旋 速率或曲線)的輸出顯示器.具體來說，進行旋轉檢測，使用磁性感 應傳感器(它是振蕩器內的感應元件)，測量地球磁場.如果傳感器相對於地球磁場旋轉180。，則可以實現最多達100%的振蕩器的頻 移.如此，由可變電感器調諧的振蕩器的頻率在最大值和最小值之間 變化，測量頻率峰值之間的間隔，以確定物體的自旋速率.
關於此概念的不利的一點是，整個檢測都是基於地球磁場進行 的，而地球磁場可能隨著地區不同而大大變化，如此將導致顯著的或 微弱的頻率變化，這取決於地球磁場的強度.
此夕卜，測量地球磁場還需要許多精力，特別是，必須提供振蕩器， 必須另外給振蕩器通電.此問題是個大問題，特別是因為此振蕩器必 須放置在球內，但是替換球內的電池或給球再充電是有問題的，如果 不是不可能的話.此外，在能源消耗方面，調諧振蕩器的此概念也是 有問題的，因為振蕩器必須保持通電，不管是否檢測旋轉，如此，與 測量不到旋轉時的那些情況消耗同樣多的球的寶貴的電池能量.
此外，給振蕩器提供寬的調諧範圍是昂貴的和有問題的，特別是 對於低頻率，除非藉助於數字電路，然而，數字電路比模擬電路需要 多得多的能量，同時更容易發生故障.另一方面，為製造在較低的頻 率下具有振蕩特徵的模擬電路，這些電路必須具有高電容或者高電 感，這又導致傳感器昂貴，導致所需的體積特別大，並可能甚至導致 傳感器的重量特別大.具體來說，然而，體積、能源消耗、特別是傳 感器的重量是應該儘可能地保持得小一些的度量，因為在其對於運動 員的屬性方面沒有傳感器的球實際不能不同於具有傳感器的球.
本發明的目標是提供有效的低成本的然而靈活的測量可移動比 賽設備的旋轉頻率的概念.
此目標是通過用於測量根據權利要求1所述的可移動比賽設備 的旋轉頻率的設備，通過根據權利要求21所述的測量可移動比賽設 備的旋轉頻率的方法，通過根據權利要求22所述的可移動比賽設 備，或通過根據權利要求25所述的電腦程式來實現的.
本發明基於這樣的發現不藉助於天然的磁場，該天然的磁場對 於地球上的各種位置會大大不同，如此可能導致敏感性問題，將藉助 於無線跳躍或無線電場，這些都不是自然地存在的，而是由人產生的，並可以在需要使用可移動比賽設備的任何地方以足夠的強度存在.幾 乎處處存在的無線電場是長波場、中波場、短波場或超短波場.然而， 在每個比較發達或欠發達的地區，不僅有這樣的廣播場，而且還有能 量更高的頻率更高的場，例如，移動通信場.高頻移動通信場，正如
廣播和電視場，具有這樣的屬性它們幾乎具有圓輻射特徵地輻射， 如此，在要測量的可移動比賽設備的旋轉的任何地方都可用.取決於 想要的"載波"場，可以在可移動比賽設備內安裝不同的接收天線，然 而，所有的這些天線都具有這樣的屬性它們幾乎沒有重量，易於實 現並且便宜，特別是由於有關無線電天線的高水平的研究/知識，它們 甚至在市場上的與對應的前端RF電路一起的單晶片解決方案中可 用.對於較低的頻率，可以使用鐵氧體天線.對於較高的頻率，可以 使用偶極天線，它們可安裝在例如，在球內，例如，外殼的內側，或 者安裝在球本身內.
根據本發明，必須簡單地評估這樣的天線的場強度變化，以便檢 測旋轉頻率，因為幾乎每個天線-無論你喜歡不喜歡-都具有方向 性特徵，當它在現有的電磁無線電場中旋轉時，取決於天線的方向性 特徵的在電磁場中的朝向，將發出較高的或較低的場強度.
此場強代表易於測量和進一步處理的變量，如天線的輸出端的電 壓或電流，將檢測其包絡，以獲取該包絡的頻率，這與比賽設備的旋 轉頻率相同.根據本發明，通過藉助於在將測量可移動比賽設備的旋 轉頻率的任何地方存在的無線電場，解決了體積、重量、敏感性變化 等等方面的與磁場關聯的所有問題.
用於檢測無線電天線所需要的任何波長範圍的天線可以是任何 大小，如此可以以任何所需的方式適合於可移動比賽設備的大小，因 為在每一個波長範圍，具體來說，也在高頻波範圍，在1 GHz或1 GHz以上，通常有足夠的無線電能量存在，用於進行旋轉測量.
即使沒有背景場存在，本發明的檢測設備仍然可以以可靠的方式 運轉，當使用通常始終通過無線電接口與外部發射器進行通信的比賽 設備，將給外部發射器提供生成無線電場的指令，然後，通過可移動
比賽設備的用來與外部設備進行通信的完全相同的天線來測量無線 電場的調製.如此，作為開放式無線電系統的替代方案，可以輕鬆地 實現自主式系統，而在可移動比賽設備內不需要高能的步驟.在封閉 系統內，只有外部通信設備必須發射能量.當這通過時鐘或手錶或某 種類似的東西來執行時，那麼，此時鐘中的電池將需要更加頻繁地更 換.或者，然而，也可以固定地安裝供電線路，例如，安裝在體育設 施中，以便不需要用電池作電源.即使仍需要用電池作電源，就電池 替換來說，具體來說，利用蓄電池比需要更換球裡面的電池時更加容 易，且比較便宜，而更換球裡面電池要麼不可能進行，要麼只有以高 成本並以比賽設備停用為代價，如果不顯著影響比賽設備的特徵的 話.
優選情況下，可移動比賽設備進一步包括射門力(擊球力)測量
裝置，基於這樣的事實可以進行射門力(擊球力)測量，這種測量 是準確的，維護量低，同時可以以靈活的方式使用，提供了可移動比 賽設備的加速度的時間曲線或內部壓力的時間曲線，以便處理此時間 曲線，以便獲取取決於通過射門(擊打)傳遞到該目標的能量的能量 度量.此外，還提供了用於提供有關射門力(擊球力)的信息的裝置， 該裝置使用能量度量來確定射門力(擊球力).如此，所要進行的不 是直接速度測量，而是，在優選實施例中，至多是間接速度測量，以 便檢測時間加速度曲線和時間壓力曲線，處理這些時間曲線，以獲取 能量的度量，即，以線性的或非線性的或在某種其他方式與能量關聯 的某種數量.然後使用此度量來提供射門力(擊球力)信息.此射門 力(擊球力)信息可以是數值，可以是沒有單位的數值，例如，用1 和10之間的刻度來表示，也可以是開端刻度上的值，也可以是代表 在射門時施加於可移動比賽設備上的力的值，也可以是能量值，即， 在射門(擊打)時施加於可移動比賽設備上的能量的值.
或者，射門力(擊球力)也可以是提供球將會飛多遠的度量的長 度的指示，例如，如果球以最佳角射門，而沒有任何旋轉.這樣的射 門力(擊球力)結果非常重要，特別對於諸如足球或美國足球之類的球類運動，因為對運動員來說，長度度量，例如， 一次傳球或踢球能 走多遠，其含義要比數值或體力或能量單位廣得多.然而，為了與其 他運動員進行比較，沒有單位得數量的度量是非常重要的，無論它是 有限還是開端的.
在優選實施例中，還檢測球的接觸.這裡，可以使用各種組件來 執行兩個任務.為此，使用具有不同信號速度的兩個信號對於健壯地 然而有效而精確地檢測與可行動裝置的接觸是理想的.如此，位於可 行動裝置(例如，在足球中)內的檢測器檢測諸如運動員的腿之類的 目標是否位於足球的附近。這是例如通過壓力、加速度或振動測量或 通過非接觸測量來實現的.
一旦進行了檢測，知道目標位於可行動裝置的附近，則控制發射 器模塊以發射具有不同信號速度的兩個信號.連接到目標的接收器設 備將檢測第一信號，然後等待某一時間，以便接收具有較低的信號速 度的第二信號.如果在接收到第 一個快速的信號時開始的預先確定的 時間段內檢測到具有較低的信號速度的信號，則應該假定已經接收到 第一信號，在預先確定的時間段內，也接收到第二信號的目標，與可 行動裝置接觸.這反映在，在預先確定的時間段內已經檢測到接收了 笫二信號的檢測器提供檢測器輸出信號，存儲器隨後存儲有檢測器輸 出信號的事實，即，很可能已經與球進行了接觸.
作為替代，或作為補充，產生檢測器信號時的絕對時刻可以存儲 在存儲器中，以便當一個想起一場足球比賽時，時刻結果的序列可以， 例如，在比賽之後或在比賽過程中，被讀出以判斷，作為其函數，運 動員與球接觸了多少次，或一般而言， 一個對象與可行動裝置進行了 多少次接觸.
如果一個人假設，例如，多個足球運動員靠近球，則將由多個接 收器設備檢測到快速信號.然而，如果選擇預先確定的時長以便很可 能實際上只有與可行動裝置最接近的那個接收器設備才可以在預先 確定的時間段內接收到第二信號，而離得比較遠的接收器設備也接收 到第二信號，但是只有在預先確定的時長過期之後，不會為那些運動
員註冊與球進行接觸的信息.
通過在運動員攜帶的接收器設備中設置預先確定的時長，如此可 以設置精確度和/或要檢測的範圍.為此，不需要接近球本身.
此外，使用不同速度的兩個信號還可以省去球本身中的任何複雜 的也易於發生故障的電子儀器.只須確保球具有以接觸控制或非接觸
如此:,在球本身內不需、i複雜的電子儀器,:是特別有好處的:因為 作用於球中的力和加速度會非常巨大，以致於在球裡面安裝電子系統 是非常嚴酷的.
在接收器那一端，不需要個人標識等等，這是有很大好處的 特
別是如果一個人i人為這裡所處理的是大眾商品(mass product)，即， 可能運動員都將配備有接收器設備-因為如此，所有接收器設備都可 能以相同的方式運轉，不需要任何具體的標識，這也使接收器設備簡 單並且維護費用低甚至完全沒有維護費用.此外，簡單而健壯的結構 也確保了安全性，難以被竄改.
下面將參考附圖詳細說明本發明的優選實施例，其中


圖1是包括可行動裝置和配備有接收器的多個目標的投擲的示
意圖2描述了運動員，以足球作為可行動裝置的示例； 圖3是示意系統簡圖4a是可行動裝置內的功能組的比較詳細的視圖4b是圖4a的發射器模塊的比較詳細的表示形式；
圖5a是接收器設備的方框圖表示形式；以及
圖5b是圖5a的接收器設備的比較詳細的表示形式；
圖6a描述了在射門過程中隨著時間的推移加速度的定性示意
曲線；
圖6b描述了在射門過程中隨著時間的推移速度的定性曲線；
圖6c顯示了在射門過程中施加於可移動比賽設備上的力的定 性曲線，
圖6d顯示了作為覆蓋的距離的函數的力的定性曲線，力是在射
門過程中施加於可移動比賽設備上的；
圖6e顯示了能量度量和射門力(擊球力)之間的首選分配表； 圖7顯示了可移動比賽設備的內部壓力的定性曲線； 圖8顯示了用於使用空閒狀態內部壓力作為參數確定射門力 (擊球力)的一組直線；
圖9顯示了用於測量施加於可移動比賽設備上的射門力(擊球
力)的設備的示意方框圖10顯示了通過時間壓力曲線進行的首選射門力(擊球力)測
量的流程圖11顯示了用於測量可移動比賽設備的旋轉頻率的發明構思
的示意方框圖12a顯示了在選擇之前無線電天線接收信號的頻鐠；
圖12b顯示了在選擇之後無線電天線接收信號的頻譜；
圖13是具有方向特性(具有不同方向的最大敏感性)的兩個接
收天線的朝向的示意表示方式；
圍14描述了包括各種發射器(如轉播發射器、行動電話或其他
無線電發射器)的足球球門的情況；
圖15是自主式系統內的通信的流程圖；以及
圖16是移動比賽設備內的組件的首選實現方式的方框圖.
為改善一個人在球賽中技能，或能夠將自己與其他運動員進行比
較，必須以簡單的方式獲得客觀數據.此數據必須是可視化的，以便
可以獲得訓練反饋或與其他運動員進行比較.為此，在比賽設備內提
供了相應的組件，以及，如果有必要，還提供包括顯示單元的數據檢
測設備.
在低成本的系統中，不能通過無線電信號的延遲時間，來識別人. 為此，傳入的無線電信號將必須與高度準確的時間參考進行比較.此 外，還必須建造一個網絡，在該網絡內，比較所有測量的時間，以確 定與球最接近的運動員.因此，根據發射的無線電信號和聲頻信號，
可以斷定，誰最後一個與球進行了接觸.
通過測量作用於比賽設備上的力，也可以推斷射門力(擊球力) 或比賽設備的旋轉速度.如果這需要能量觀察，單個運動員可以學習 控制他/她對比賽設備的影響.
從下面的權利要求和子權利要求以及從下面的描述中，可以了解 到更進一步的優點.
在詳細描述本發明之前，應該指出，它不僅限於特定的組件或所 討論的過程，因為這些組件和方法可以變化.這裡所使用的表達方式 僅僅用於描述特定實施例，而不作為限制.如果在描述中以及在權利 要求中使用了單數形式或不定冠詞，它們也涉及這些元件的複數形 式，除非在整個上下文清楚地指出.同樣的道理在相反的方向也適用.
圖3顯示了示意系統簡圖.具體來說，它顯示了用於檢測諸如 球之類的比賽設備7上的力和/或運動率的設備，在球中提供了組件 15，該組件15中填充了多個電子元件.可以不用組件，而是可以將 電子組件置於球的護套上，例如，置於內側，或懸掛在球的中心處.
在比賽設備內提供了下列電子元件中的至少一個
-用於發射聲頻信號的聲波或超聲波發射器4，
-壓力傳感器10，
-加速度傳感器，
-至少一個霍耳傳感器16，
-至少兩個磁阻傳感器，
-至少兩個線圍.
電子元件通過聲波或超聲波發射器4或至少通過無線電發射器 3,例如，通過電臺1，與接收器2進行連接，例如，用於傳輸由電 子元件檢測到的數據.此外，還提供了微控制器11，用於處理數據. 然後，可以將此數據傳輸到數據檢測設備12.提供了評估單元13， 用於評估呈現在顯示單元14 (如果必要的話)上的檢測到的數據. 優選情況下，數據檢測設備12與至少一個運動員6關聯，然而， 優選情況下，與比賽的所有運動員關聯，從而進行例如最近的運動員
的定位，如稍後所說明的.
對於某些比賽，如在足球比賽中，常常需要知道誰與球接觸得最 多.為確定這一點，必須判斷，在與球進行接觸的過程中，誰接觸到 了球.
在低成本的系統中，不能通過無線電信號的延遲時間，來識別人. 為此，必須將到達的無線電信號與高度準確的時間參考進行比較，並 且必須建造網絡，其中，將所有測量的時間進行比較，以便確定與球 最接近的運動員.或者，可以使用球中的發射器的場強來估計距離. 然而，這是不精確的.
為使成本保持得低一些，在裝置內測量聲音的延遲時間.為此，
當識別施加於比賽設備7上的力時比賽設備7通過發射器4發出 聲頻信號作為聲波或超聲波.同時，無線電發射器3發射無線電信 號.與運動員6關聯的數據檢測設備的接收器2註冊聲頻信號以及 無線電信號.時間差產生與球的距離. 一旦識別了無線電信號，等待 5毫秒，聲頻信號到達.如果在此時間段內識別到聲脈衝，則可以假 設，與運動員6關聯的數據檢測設備12的接收器2最大與球相距 1.5米.很可能此運動員接觸到了球.優選情況下，每一個運動員6都 攜帶或佩帶這樣的接收器.統計並顯示識別的聲波脈衝的數量.使用 此信息和賽事的時間，可以確定，在所有數據檢測單元12的所有數 據的隨後的相互作用中，運動員6接觸了多少次球.甚至可以進行 關於傳球是如何成功地進行的統計陳述，因為可以通過時間對比來確 定傳球的目標.可以用來檢測下列各項，例如 -誰多少次丟球給對手？
-在實際比賽時間內與球的接觸是否穩定，效果是否下降？ -誰向誰傳了多少次球？
- 一次傳球將傳給同一個球隊的多個運動員的頻度是多少？ 如此，評估單元13具有用於評估球的發射器4的聲頻信號或 超聲波是否在無線電信號到達之後的預先確定的時間內到達的裝置. 圖9描述了用於測量施加於可移動比賽設備上的射門力(擊球
力)的設備.該設備包括用於提供可移動比賽設備的加速度的時間曲 線或(內部)壓力的裝置卯，當有由於射門所導致的對比賽設備的 衝擊時產生時間曲線.
取決於運動的類型，如果可移動比賽設備是球的話，對可移動比 賽設備起作用的對象是網球拍、足球運動員的腿、手球運動員的手、 桌球拍等等.由於一個對象作用於位於射門(擊打)範圍內的可移 動比賽設備， 一個加速度施加於可移動比賽設備上，-假設可移動的 物體之前處於靜止狀態-加速度是零，而在對象擊中比賽設備時的時
間to，將突然地增大並將降低如圖6a所示，直到可移動比賽設備離 開擊打該可移動比賽設備的對象時的時間tL
這種在時間tl的下降可以是比較陡，也可以不那麼陡，也可以 發生這樣的情況加速度曲線a(t)相對來說"平穩地"近似於零值， 此時，速度恆定，由於空氣摩擦所導致的減速，在某個時間點變為負 值.由於摩擦或抓住目標導致的可移動比賽設備的減速最初與射門 力(擊球力)測量不相干，或將根據射門力(擊球力)的定義加以考 慮.當，例如，足球將飛行的距離以米來表示時，將出現後一種情況. 然後，由於空氣摩擦而造成的比賽設備的減速必須考慮在內，特別是 當計算有關射門力(擊打)的信息時，根據能量度量，必須將減速考
慮在內.
具體來說，圖9中所描述的設備包括用於處理加速度的時間曲 線或內部壓力的時間曲線的裝置92，以獲取能量度量，該能量度量 取決於通過射門(擊打)施加到目標上的能量.這種能量度量可以是， 例如，在時間tl通過射門(擊打)施加於可移動比賽設備上的速度. 圖6b顯示了這樣的情況.如果再次假設，在時間t0，目標處於靜 止狀態，由於在時間t。施加的加速度，其速度將增大，並一直上升， 直到時間I例如，在時間t"足球離開足球運動員的腿，達到最高 速度vmax，然後由於空氣摩擦再次降低.通過圖6b的右側顯示的公 式，可以輕鬆地計算出t。和^之間的時間t的瞬時速度.
然而，優選的能量度量是時間t時的最高速度，因為這種能量-除通常可以忽略的勢能之外-是由運動員傳送給比賽設備的能量. 如果運動員傳遞了大量能量，則他/她的射門力(擊球力)很大.另一 方面，如果運動員傳遞了較小的能量，則他/她的射門力(擊球力)較 低，假設對於兩種情況，比賽設備的其他情況，例如，內部壓力，是
類似的，如稍後參考圖8所詳細說明的.
如此，裝置92可以計算，例如，最高速度作為能量度量，甚至 可以使用球的質量來計算與最高速度關聯的能量，被稱為emax.
圖9中所描述的設備進一步包括裝置94，用於基於能量度量提 供有關射門力(擊球力)的信息.將參考圖6e說明裝置94的功能， 在此情況下，裝置94隻不過是一個分配表，該表將計算出的能量度 量映射到例如1和10之間的刻度，與圖6e的情況相同，或映射 到開端的刻度或趨勢指示。
趨勢指示將包括，將當前能量度量與以前確定的與另 一個運動員 關聯的能量度量進行比較，以便能夠作為趨勢指示，即，作為有關射 門力(擊球力)的信息，聲明，當前運動員的射門力(擊球力)大於、 等於或小於以前的運動員的射門力(擊球力).
可以使用任何所需的能量度量，即，甚至在評估如圖6c所描述 的力作為時間曲線的情況下，也可以如j 能量度量映射到射門力 (擊球力)信息.如此，力曲線與加速度曲線成正比，確切地說，以 可移動比賽設備的質量作為比例常數.力與時間的曲線也提供能量度 量，可以例如通過對力與求積分來計算出能量度量.
或者，如圖6d所示，也可以作為在射門(擊打)過程中球移動 的軌跡的函數，測量施加於球上的方向力.如此，位於位置點x = 0 (在球被運動員的腿踢中之前球所在的位置)的力，將增大到一個高 位值，之後，該值將下降到某一值.球在軌跡上的位置點s0離開運 動員的腳，以致於不再驅動力施加於球上，而只有由於空氣摩擦存在 的制動力，然而，在圖6d中沒有考慮該制動力.
如此，能量度量也代表跨球所經過的軌跡測量的力的積分(加速 度).例如，可以同時利用球內的加速度傳感器測量軌跡，如果加速
度傳感器是以三維方式運轉並在方向方面敏感的加速度傳感器的話， 或者，也可以以不同的方式來計算拋射體的軌跡，如通過使用高度準 確的基於衛星的或以地面為基地的定位系統或通過訪問預定的表.然 而，也可以採用使用振動陀螺儀的微型機械定位系統來確定軌跡，以便能夠以數字方式計算圖6中所描述的積分.
然而，本發明的優選實施例是在可移動比賽設備內提供壓力傳感 器.當可移動比賽設備被擊中時，它可以具有如圖7從質量方面所 描述的壓力曲線.在時間to，對象擊中可移動比賽設備，這將導致可 移動比賽設備中的壓力增大，因為可移動比賽設備被擊打可移動比賽 設備的對象弄得變形.這種壓力增大將增大到最大壓力Pmax，然後 將再次降低，以致再次縮小到時間tl左右的靜止時的壓力，其特徵 在於，可移動比賽設備不再與對象接觸.
如此，可以發現，有關壓力變化的積分，即，填充在圖7中的 陰影區域的面積，與施加於球上的能量關聯，以便壓力的時間曲線可 以用於確定射門力(擊球力).
與加速度傳感器相比，利用壓力傳感器特別有利，因為可以以簡 單的方式配置壓力傳感器，與加速度傳感器相比，可以配置得健壯， 而加速度傳感器例如具有大量的抗彎梁.此外，如果將壓力傳感器置 於可移動比賽設備內，壓力傳感器不發出方向性數值，而是發出無方 向性的數值，而在加速度傳感器中，只能通過提供昂貴的加速度傳感 器陣列來實現，加速度傳感器陣列必須在三個空間方向都敏感.另一 方面，只需一個壓力傳感器就足夠提供可移動比賽設備的內部壓力的 壓力曲線.
如此，利用壓力傳感器可提供不需維護的，健壯的，同時，低成 本地測量可移動比賽設備內的壓力曲線並獲取射門力(擊球力)信息 的可能性，如稍後參考圖8和10所闡述的.
在本發明的優選實施例中，根據如圖7所示的公式，對t0和 tl之間的壓力曲線求積分.這顯示了 ，所求的積分不是絕對壓力曲線， 而是壓力曲線與靜止時的壓力pQ相比的變化.然而，也可以求絕對
壓力曲線的積分，以便在積分之後減去區域97.這可簡單地從持續 時間At和靜止時的壓力的乘積產生.
從圖8可以看出，射門力(擊球力)高度依賴於靜止時的壓力 的水平.這可以從圖8根據各種參數曲線來產生， 一個參數曲線97 是為小的靜止時的壓力po繪製的，而位於98處的另一個參數曲線 是為較高的壓力po繪製的.具體來說，圖8的曲線組的x軸代表 作為能量的度量的求了積分的壓力變化(即，以實際單位計算出的-以(帕斯卡x秒)作為單位的度量.為了說明，在x軸上方繪製了 圖7所示的曲線的區域96.如果假設內部壓力比較小的球，射門力
(擊球力)的值將沿著取決於擊中球的硬度的直線產生，即，射門力
(擊球力)有多大.另一方面，如果將打足氣的球用於比賽，對於相 同的積分壓力變化，與曲線97相比，作為能量的度量，獲得了高得 多的射門力(擊球力).這是因為，打足氣的球甚至對非常硬的射門 而只產生比較小的變形，而充氣不夠充分的球對於相對來說比較軟的 射門也會變形得厲害，變形對應於積分的壓力變化.
作為替代，或作為補充，也可以通過圖9的裝置92來確定壓 力曲線隨著時間的最大壓力Pmax.具體來說，為了進行更簡單的評 估，可以假設，壓力對時間的曲線，即，射門(擊打)沖擊目標的方 式，對於所有射門都大致相同，以便只有最大值是決定性的.在此情 況下，將提供類似於圖8中的曲線組的一組直線，但是不以積分的 壓力變化(作為能量的度量)，而是以最大壓力作為x軸.
作為另一個備選方案，也可以確定壓力偏差的曲線的持續時間， 如果假設典型的壓力曲線的形狀大致相同，該壓力偏差曲線也是射門
(擊打)過程中施加於可移動比賽設備上的能量的度量.
在本發明的優選實施例中，首先在步驟100中確定靜止時的內 部壓力po。此確定過程可以射門(擊打)之前進行，也可以在射門
(擊打)之後進行，並被用來選擇圖8的曲線組中的其中一個曲線. 此外J吏用在步驟101中確定的時間壓力曲線p(t)，在步驟102中， 從時間tQ到時間&對壓力變化求積分.如此，有關與靜止時的壓 力的壓力變化或有關壓力偏差的積分，如步驟102所闡述的，提供 了能量度量，然後，使用該能量度量來確定選定的參數曲線上的值. 優選情況下，在步驟103中對包括一組曲線的表進行訪問，以便給 出一個三維表，該表包括三個值的組，該三個值的組的第一個值是靜 止時的壓力p。，第二個值是積分的壓力變化，而第三個值是射門力 (擊球力)，如圖8的y軸顯示的.由步驟103提供此射門力(擊 球力)信息.當比較圖9和圖10，顯然，步驟100和101是由裝 置90執行的，步驟102是由裝置92執行的，步驟103由裝置94 執行的.
取決於系統的實現方式，即，取決於所需的多樣性，在步驟103 中也可以考慮在步驟104中輸入的有關比賽設備的類型的信息.例 如，射門力(擊球力)可以取決於球是網球還是足球.此外，射門力 (擊球力)還在不同品牌的球之間有所不同.當球的"理想範圍"(也 取決於球的表面)被作為射門力(擊球力)時，這特別相關.球的表 面越平滑，空氣阻力越小，以致於對於傳遞的相同的能量，射門力(擊 球力)-以米度量-將高於表面較粗的射門力(擊球力).然而，兩 種射門力(擊球力)結果都取決於對球施加的能量，另外還取決於通 過線路104輸入的比賽設備的類型.
取決於實現方式，圖9所示的所有組件或只有某些組件將位於 比賽設備本身內或置於與比賽設備有一些距離的中心設備中.
在這樣的系統的第一個實施例中，只有被配置為存儲加速度或壓 力的時間曲線的加速度傳感器或壓力傳感器才位於比賽設備本身內. 然後，可以，例如，通過無線電發射器向接收器傳輸此加速度或壓力 的時間曲線，接收器可以例如以手錶的形式提供給運動員.或者，球 不必一定要具有無線電接收器，而是可以具有輸出接口，當球被置於 專門配置的擴展塢中時，該輸出接口將讀出存儲的加速度或壓力的曲 線.然後，在諸如運動員的手錶或足球球門等等上的中心接收臺中之 類的外部站中執行方框92中的處理，並在方框94中提供射門力 (擊球力)信息.
或者，裝置90和裝置92兩者的功能都可以集成到球中，而球 已經向外部接收臺提供能量測量結果。這將導致從球向外面傳輸的數 據變少，但在比賽設備內需要更強的處理器能力.
或者，裝置90、 92、 94全部都可以在可移動比賽設備內實現， 以便由球直接地指出有關射門力(擊球力)的信息，或者該信息通過 輸出接口輸出，該輸出接口可以是，例如，無線電接口或接觸接口.
如果球內只存在一個傳感器，並且如果球輸出加速度或內部壓力 的時間曲線，圖9中所描述的系統還包括外部接收接口 6的功能. 那麼，用於提供圖9的加速度或內部壓力的時間曲線的裝置90是 外部計算器的輸入接口，該外部計算器另外還包括裝置92和裝置 94.
例如，用於測量射門力(擊球力)的設備可以完全置於可移動比 賽設備內，或完全置於比賽設備的外面，或部分地置於可移動比賽設 備內，部分地置於可移動比賽設備外面.
在這種意義上講，以這樣的部分實現方式實現的測量施加於可移 動比賽設備上射門力(擊球力)的方法兩者都包括比賽設備和評估設 備，或只包括比賽設備或只包括評估設備.
如此，比賽設備提供射門力(擊球力)的檢測，並可以從該檢測 結果確定比賽設備7的飛行速度.如此，在足球比賽中，常常有誰 具有"最硬"的射門.特別是對於此實施例，而且對於其他實施例，還 有將評估單元13也集成到比賽設備7內的組件15中的可能性. 測量射門力(擊球力)的傳感器可以安裝在比賽設備7上.優選情 況下，此傳感器是壓力傳感器10或加速度傳感器.通過內部微控制 器來測量此傳感器的信息，並例如向運動員的數據檢測設備12上的 顯示單元14傳輸該信息.為確定射門力(擊球力)，必須測量在射 門(擊打)過程中給球提供的能量.為此，評估單元13具有用於隨 著時間的推移檢測由壓力傳感器10確定的壓力的裝置，或用於檢測 由加速度傳感器檢測到的加速度的裝置.此外，還提供了使用壓力曲 線或加速度曲線計算運動員6施加於球7的力的計算裝置.
利用加速度傳感器，直接測量加速度，並將結果報告給比賽設備
7內的微控制器.所述微控制器根據球的已知質量和測量的加速度來 計算施加於球中的力.這些計算還包括向球所傳送的能量的空氣動力 學和時間曲線.計算不僅包括向評估單元13傳輸總能量，而且還包 括傳輸向球轉移的能量的時間曲線.
在壓力傳感器10的替代使用中，測量了射門過程中球的內部壓 力如何增大.這些壓力變化和關聯的時間曲線使球裡頭的微控制器確 定已經施加於球上的力.通過使用壓力測量，可以判斷球變形到什麼 程度.變形的程度越大，射門力(擊球力)就越大。為此，使用壓力 傳感器10測量內部壓力的峰值和壓力曲線。使用一組曲線，測量提 供到球的能量.例如，可以根據經驗，通過射門系統，預先確定曲線 組，對於每一種球類型，曲線組都不同.
然後，根據所傳送的能量和時間曲線，非常準確地確定射門力(擊 球力).除射門力(擊球力)之外，還可以顯示總能量.這樣便可以 獲取有關射門的類型的信息.如此，在均勻的能量供應的情況下，可 以非常精確地踢到球.如此，如果另外還顯示能量供應的時長，為此 還可以提供額外的檢測裝置，這也可以用於訓練.
能量可以用來推斷球獲得的飛行速度.為此，可將球的重量和空 氣動力學考慮在內.所確定的飛行速度是當在射門(擊打)之後球可 以自由地飛出時達到的值.除力作用之外，也可以使用壓力傳感器10 和/或加速度傳感器，確定球被擊中的時間，以及球觸地的時間.通過 力信息和飛行的持續時間，也可以相當輕鬆地計算球必須飛行的距 離.
除如上所述的進行球接觸檢測或射門力(擊球力)測量之外，或 作為這些概念的替代方案，實現本發明的旋轉測量概念，如果獨自地 實現，還需要下面將描述的所有組件，而如果還包括接觸測量和射門 力(擊球力)測量的其他方面，還有益地藉助於已經存在的組件，如 無線電接口或球裡頭的小的可編程處理器和/或球的整個RF前端.
用於使用高頻無線電信號測量可移動比賽設備的旋轉頻率的設備首先包括用於提供隨時間變化的無線電天線接收信號的裝置120. 然後，如果裝置120在比賽設備內實現，則包括針對某些接收頻率 範圍的一個或多個天線.然而，如果圖12所示的設備完全從外部集 成在諸如時鐘、或手錶之類的監視設備內，則用於提供無線電天線接 收信號的裝置120被配置為時鐘或手錶(即，沒有集成到球中的遠 程通信設備)的無線電輸入接口.
取決於實現方式，無線電天線接收信號是在選擇之前具有圖12a 中所示範的頻鐠的信號.或者，無線電天線接收信號已經是選擇之後 的基帶信號，如圖12b所描述的.如果在可移動比賽設備內配置了 根據圖11的設備，則用於提供無線電天線接收信號的裝置將作為提 供圖12a的頻語的天線來實現，在下遊連接的用於檢測已經調製為 高頻無線電信號的比較低頻頻率的裝置122首先進行選擇，以獲取 圖12b的頻鐠，然後，確定此頻鐠的主要分量的頻率.
另一方面，如果無線電天線接收信號已經是根據圖12b的具有 頻鐠的選定的信號，用於檢測已經調製為高頻無線電信號的比較低頻 的頻率的裝置122已經獲得低頻頻率，現在只需要測量此頻率的值， 以在輸出端提供旋轉頻率指示.
作為示例，在圖12a中顯示了選擇之前的無線電天線接收信號 的頻鐠，發射器頻率，即，廣播發射器、電視發射器或移動通信發射 器的載波頻率通過ftransmitter來表示.也顯示了由於可移動比賽設備 在場地的旋轉的調幅的兩個頻帶，Af的值，即，兩個邊帶與載波頻 率的距離，和旋轉頻率一樣.
如果被"利用"進行旋轉檢測的無線電場本身在旋轉頻率的範圍 內具有調製，該調製將重疊到由於旋轉頻率而已經是無線電固有的調 制上.由於典型的偶極天線具有，例如，強烈的方向特性，由於旋轉， 調製將很高，以便始終可檢測實際的清晰的邊帶.然而，如果某個時 候情況不是這樣，則可以輕鬆地藉助於當前在無線頻率的整個頻譜內 活動的並且沒有這樣的無線固有的低頻調製的任何其他發射器.如 此，甚至沒有一個沒有這樣的低頻調製的發送器可用是不大可能.然
而，在此情況下，本發明的概念仍可以激活封閉系統功能，如參考圖
15所說明的.
圖12b顯示了選擇之後的無線電天線接收信號.可以以各種方 式生成，如通過向下混合圖12a的頻鐠.然而，當進行簡單的包絡 檢波時或當藉助於典型的廣播接收器(如，例如，比例檢波器)時， 檢測更簡單.然而，最簡單的選擇方式是使用峰值檢測器來進行包絡 檢波，以提取低頻調製分量.例如，圖12b描述了選擇之後的無線 電天線接收信號，現在只包括低頻調製振蕩，可以通過用於檢測的裝 置122以各種方式檢測振蕩的頻率.例如，裝置122可以被配置為 對選擇之後的時間信號進行極值檢測，例如，確定兩個相鄰的最大值、 兩個相鄰的最小值或相鄰的最大值和相鄰的最小值，並從其中計算與 旋轉頻率關聯的時間距離.在檢測到兩個相鄰的最大值或兩個相鄰的 最小值的情況下，旋轉頻率等於在兩個相鄰的最大值或最小值之間到 期的時長的倒數.在檢測到一個最大值和一個最小值的情況下，旋轉 頻率等於逝去的時間的兩倍的倒數.在檢測到低頻時間信號的兩個相 鄰的零交叉的情況下，旋轉頻率等於位於兩個相鄰的零交叉之間的時 間段的兩倍的倒數.
當有高方向性場時，球可以相對於場如此旋轉，以致於檢測不到，
或只檢測到非常弱的某一發射器的調製.在此情況下，優選情況下， 使用兩個天線，其最大敏感性的方向成90度，如圖13所描述的. 第一天線130a具有如132a所示的方向性特徵.第二天線130b具 有如圖13中的132b所示的方向性特徵.兩個天線都具有分別如 134a和134b所示的最大敏感性方向.由於兩個方向彼此之間的角 度為90°,兩個天線信號中的某一個在任何情況下都將具有比其他天 線信號更高的調製.當設想圖16時，該圖描述了可移動比賽設備內 的組件的優選實現方式，選擇兩個選擇器元件(它們可以被配置為， 例如，包絡檢波器160a和160b)中的兩個天線接收信號，然後， 在控制器162內檢查所選定的低頻信號部分，以選擇適合通過下遊 RF前端164和隨後的通過RF天線166進行發射的較好的信號.
或者，控制器162也可以被配置為將兩個選擇器輸出信號相加.另 外，通過在RF端執行相加，從而只需要一個選擇器，也可以產生優 點，該選擇器使相加後的天線信號被選擇.其它的做法是，或者在選 擇之前，或者在選擇之後，從球向評估設備發送RF天線信號，所有 信號處理都是在將RF信號從球發送到評估設備時在評估設備中進行 的.單個的實現將取決於邊界條件，如比賽設備內電流的可用性，如
果電池要求特別大，傳送儘可能少的無線電信號，因為傳送過程需要 的能量佔整個處理過程中需要能量的相當大的比例.然而，對比賽設 備的能耗要求不是很大，在特定的實施方案中，比賽設備會將兩個或 只有一個RF信號或者兩個或只有一個LF信號傳送到評估站，因為 還可以使用此信息進行其他評估，如空氣動力學計算、速度計算等.
圖14顯示了這樣的方案包括三個不同發射器Sl、 S2、 S3， 所有這三個發射器都具有這樣的天線，它們具有圓輻射特徵，在發射 器是電視發射器、無線電發射器或一般而言廣播發射器的情況下或在 發射器是行動電話基站或者甚至單個行動電話(通常在足球場大量存 在)的情況下，這特別正確，這在圖14中的140處概要進行了描 述.
此外，在圖14中，將可移動比賽設備142作為示例，繪製為 足球，還繪製出天線方向最大值134a， 134b，如參考圖13所闡述 的.此外，還繪製了評估設備144，它要麼位於場地的外面，如圖14 所示，例如，靜止的，或，由人攜帶或佩帶，或者，也可以配置為用 戶佩帶在其手腕中的手錶.
通常，發射器位於不同的高度，並具有不同的發射特徵，以便很 可能已經位於球142的一個單天線將提供無線電天線接收信號，由 於球的旋轉，在選擇之前或在選擇之後，這由於球的旋轉，具有較大 的LF振幅.通常，如果是足球，這些LF振幅將低於100赫茲. 然而，存在其中旋轉可以更高一些或稍低一些的其他應用情況.取決 於應用了本發明的球，如此可以搜索其他低頻組件.
到目前為止，已經通過開放系統描述了本發明，其中，可以藉助
於外部無線電場，根據本發明，這種無線電場的存在，不被解釋為"電 子煙霧，，等等，而是解釋為用於測量旋轉頻率的檢測場.
或者或另外，本發明也可以作為封閉的系統來運轉，如果球具有
包括RF前端和天線的無線電接口，就可以輕鬆地實現，與優選實施 例的情況相同.然後，例如，當球發現沒有合理的無線電場存在時， 或在需要用戶或當沒有提供額外的接收天線時，它可以向遠程評估設 備150發送輻射命令.然後，由於由評估單元發出的輻射指令，遠 程評估單元將發送未調製的無線電信號，如152所示.於是，可移
動比賽設備測量接收到的場強的隨時間的變化.或者，根據步驟154， 也可以無需評估設備地進行這種測量.最後，可移動比賽設備向評估 設備發送指出可移動比賽設備的旋轉頻率的信息，如156所描述的. 由評估設備輸出旋轉頻率，如圖15中158所示.
旋轉信息可以在足球中用於訓練所謂的"弧旋球，，.為此，對於 用戶來說立即獲得關於他/她的射門的反饋十分重要.為此，測量球的 旋轉速度，並通過電臺1向運動員的數據檢測設備12發射.組件 將這樣放置，以便當比賽設備7在無線電能量場中旋轉時在它們的 運動過程中，可由評估單元13確定的調製頻率將產生可以被轉換為 旋轉速度的東西.
如此，傳感器測量無線電場，並確定場強.當球旋轉時，場強接 受調製.調製的頻率與球的旋轉速度成正比.在對無線電場的測量過 程中，確定無線電場的方向性矢量.這種矢量的旋轉與球的旋轉成正 比.為了測量該旋轉，既不需要測量的線性性，也不需要確定場的方 向.當球旋轉時，輸入電壓具有重疊在它上面的交流電壓，其頻率是 球的旋轉頻率.這種交流電壓的頻率是球的旋轉頻率.評估這種電壓 既可以單獨地通過模擬電路進行，也可以使用微控制器進行.為獲取 對於球的每一個可能的旋轉軸可以評估的信號，如前面所闡述的，使 用了偏移90°的兩個接收天線.
根據本發明，如此使用了無線電發射器，它們在開放系統中通常 是現有的無線電發射器，而在封閉系統中，是通過評估單元本身創建的.
為確定旋轉速度，也可以使用無線電發射器.在此情況下，使用 了任何無線電發射器(例如，中波發射器)的場強的變化.場強的變 化的頻率與旋轉頻率成正比.除偶極之外，也可以使用線圏或鐵氧體 天線作為天線.因為在每一個國家都有足夠的活動的長波、中波和短 波發射器，因此，沒有必要在系統中操作自己的發射器.如果將使用 具有比較高的頻率的發射器作為參考，偶極天線是一種可能性，偶極 天線可以放置在，例如，球的電子系統中，甚至以導電線路的形式放 置在球的封套中.框架天線適用於低頻率.它可以以球的電子系統的
組件15的導電線路的形式作為線圏來放置.鐵氧體天線適用於低頻 率.可以將它製造得非常小，然而，它會生成相對來說比較大的輸出 信號.對於所有天線，必須安裝兩個接收方向，以便可以在任何旋轉 軸中測量信號.對於信號測量來說唯一重要的東西是場強.為此，需 要具有高電平的動態特性的放大器.放大應該是對數的，例如，以便 孩丈控制器的A/D轉換器不必太寬.
功率非常低的微控制器獲取數據，並對球的電子系統進行控制. 所述微控制器在比賽開始時被叫醒.如果微控制器在相對來說較長的 時間內沒有觀察到任何比賽，則它將自動關閉.可以集成在比賽設備 中的數據檢測設備中的微控制器11的主要任務是處理數據，以便可 以利用儘可能小的能量通過電臺1進行傳輸.優選情況下，數據可 以通過電臺，例如，通過2.4 GHz的無線電鏈路來進行傳輸，以便 能夠校正任何錯誤.
可以以兩種已知方式來實現電流供應.一方面，可以使用蓄電池， 然而，蓄電池需要充電設備.另一方面，可以在數據檢測設備內使用 主電池21，在比賽設備7內使用主電池22，然而，更換球裡面的 後者是不可能的.
在蓄電池版本中，充電線團安裝在球內，使用該充電線圍，可以 以感應的方式對蓄電池進行充電.利用包括電池22的版本，使用鋰 電池來給球供電.設計了電容，以便確保電子系統能運行1000個時間.對於每天1小時的平均實際比賽時間，電池將持續三年.
在數據檢測設備12內，作為接收單元2，集成了收發器.所述 收發器從球那裡接收數據，和/或可以與其他數據檢測設備建立連接， 以便進行數據交換.數據的發射和接收可以例如在2.4 GHz的頻帶 內進行.
收發器可以接收和發射數據.如此，可以將數據檢測設備彼此耦 合在一起.從而，可以在比賽過程中將與球進行接觸的信息傳輸到其 他數據檢測設備，以便在網絡中創建非常準確的統計數據集，以便能 夠對比賽進行鑑別。如果需要的話，也可以通過數據傳輸，進行小型 計算機的遊戲，其中，用戶可以以聯網的方式來玩.
使用相對來說比較大的微控制器11來處理數據檢測設備12 內的數據.此微控制器的電能消耗非常低.通過收發器進行數據交換， 數據可以在顯示單元14上顯示出來.
經過處理的數據使用圖形顯示器來進行顯示.顯示器具有集成控 制器，微控制器與該集成控制器連接在一起.通過多個鍵20來執行 操作，鍵的功能是動態的.
數據檢測設備12的電流供應必須是高度節能的.電池21可以 更換.微控制器11和顯示器是非常節能的.數據傳輸是這樣設計的， 以便收發器在每一種情況下都只工作非常短的時間.
對於包括蓄電池的球版本，充電站是必需的.由於沒有到球的電 子系統的線路連接，因此，必須以已知的方式對球進行感應地充電. 為此，充電站包括發射器線團，利用該發射器線圍，能量被傳輸到球 中.
為了能夠與其他評估單元進行通信，必須將無線電通信轉換為不 同的協議.由於使用常見的PC的概率為99%,例如，可以預見根 據USB的轉換.
下面將給出優選概念的交互組件的比較詳細的描述，即，詳細描 述圖4 和圖4b的可行動裝置，以及圖5a和5b的接收器設備. 可行動裝置7包含檢測器23，該檢測器23可以是，例如，圖3的壓力傳感器10，並檢測是否接觸到了球7.然而，檢測器23可以 包括無觸點傳感器，該傳感器以電動、聲波、光學或電磁方式運轉， 並檢測，例如，當運動員的鞋接觸到球時是否例如由足球內的相應的 發射器生成了任何種類的磁場或電場.檢測器23被配置為檢測對 象，即，例如，腿、腳、鞋、球拍、球棒等等位於比賽設備的附近或 位於比賽設備上.
此外，行動裝置7還包括發射器模塊24,該模塊被配置為發射 具有第一信號速度的第一信號，並進一步發射具有小於第一信號速度 的第二信號速度的第二信號.發射器模塊被配置為響應檢測器輸出信 號，發射第一和第二信號，如圖4a中的信號箭頭25所顯示的.
如前面已經闡述的，檢測器23是被配置為檢測正在被對象接觸 的可行動裝置的接觸式傳感器.這樣的接觸式傳感器是，例如，壓力 傳感器，然而，也可以是加速度傳感器或檢測對象是否與比賽設備7 的表面嚙合的任何其他傳感器.或者，檢測器也可以被配置為無觸點 傳感器，如前面所闡述的，用於以某種方式檢測在可行動裝置附近是 否有對象.檢測對象是否位於距離可行動裝置小於或等於10釐米的 預先確定的距離內的無觸點傳感器，適用於特定實施例.然後，很可 能對象實際接觸了可行動裝置，因為唯一的目標是使對象接觸可移動 設備，例如，當將足球視為可行動裝置，或將網球視為可行動裝置. 可以假設，以幾乎百分之百的概率， 一旦對象位於預先確定的距離內， 該對象將最終與可行動裝置進行接觸.
發射器模塊被配置為發送具有不同的信號速度的兩個信號.優選 情況下，由無線電發射器3生成的無線電信號被用作第一快速信號. 由聲音發射器26生成的第二信號優選情況下被配置為超聲波發射 器.通過線路25提供的檢測器信號，負責對兩個發射器進行控制， 以便響應檢測器信號，同時或基本上同時發送兩個信號，即，在例如， 1到2ms的時間內.或者，然而，發射器可以被配置為，以便無線 電發射器在由檢測器信號25確定的特定時刻發送第一信號，然後， 在發射超聲波信號之前，超聲波發射器等待預先確定的時長.這裡，
接收無線電發射器也不會立即使計時器在接收器端被激活，而是在接 收到第一信號之後的預先定義的持續時間內計時器被激活，即，不是 在接收到第一信號時立即激活，而是取決於第一信號的接收.
或者，球接觸檢測也可以被用來首先發送超聲波信號，然後，在 特定持續時間之後，發射無線電信號，然後，無線電信號將趕上超聲 波信號，按照原樣，以便在接收器端，非常短的預先確定的時長就足 夠了，在該時長內，無線電信號和超聲波信號將到達.然而，優選 情況下，兩個發射器同時發送它們的信號，相應地，在接收器端^f吏用 比較長的預先確定的時長，和/或，在接收器端，在接收到無線電發射 器時立即啟動計時器.
預先確定的時長取決於第一快速信號和第二慢速信號的速度的 差.此速度差越小，可以選擇越小的預先確定的時長.此速度差越大， 必須設置越長的預先確定的時長.此外，預先確定的時長還取決於第 一和第二信號是否確實同時發送，或第一和第二信號是否有時間差地
發送，第二信號相對於第一信號的延遲導致預先確定的時長的開始的 延遲，而第一信號相對於第二信號的延遲會導致較小的預先確定的時
長.然而， 一般而言，如前面所闡述的，優選小於5毫秒的預先確 定的時長.
如圖5b所描述的，在接收器端，接收器模塊與檢測器28連 接在一起，而檢測器28可以耦合到存儲器29，也可以耦合到接收 器設備內的另一個無線電發射器(然而，在圖5a中沒有顯示).優 選情況下，檢測器和存儲器29包含在圖3的評估單元13內.圖3 的底部顯示的接收器設備，或圖5a所示的接收器設備，優選情況下 被配置，以便它集成到手錶中，或具有手錶的形狀和外觀，以便它可 以輕鬆地由，例如，足球運動員或網球運動員佩帶，而不會對從事運 動的所述運動員產生不利的影響. 一般而言，接收器設備可以安裝到 對象上，由圖4a中檢測器23檢測該對象是否與行動裝置接近，接 收器設備包括圖5a中沒有顯示的適當的固定裝置，它具有例如錶帶 的形狀，錶帶的夾具，夾子或可以以某種方式固定到對象和/或運動員
身上的不同的安裝設備.
接收器模塊2被配置為接收具有第一信號速度的第一信號和具 有小於第一信號速度的第二信號速度的第二信號.此外，檢測器28 還被配置為提供檢測器信號，指出是否在自從接收到第 一信號以來預 先確定的時長內接收到第二信號.此外，優選情況下，檢測器還耦合 到存儲器29,該存儲器29被配置為存儲檢測器提供檢測器信號時 的時間.或者，可以用另一個發射器代替存儲器，發射器被配置為向 中心檢測點發送檢測器信號，在該中心檢測點，例如，進行單個運動 員的與球接觸的情況的在線評估.
這樣的在線檢測點將是，例如，位於足球球門附近某處的接收器. 在此情況下，任何接收器設備將在輸出端發送與可行動裝置的接觸以 及佩帶接收器設備的標識，以便可以獲得關於哪一個運動員與球接觸 了多少次的無可爭辯的統計數據.
近年來，已經發現，越來越多地檢測這樣的有關與球進行接觸的 信息，並顯示和提供給大量的受眾和/或評論員，例如，在足球比賽中， 以便提高觀眾得到的信息量.
例如，在利用存儲器29的實現方式，在足球球門上不需要中心 接收器設備.相反，可以評估存儲器，例如，在比賽的中間體息時間 或結束時，或者在比賽過程中，以無觸點方式，就任何運動員而言， 不會有任何交互，以便獲得每一個運動員的指出該運動員已經與可移 動設備接觸的頻度的計數值.在此情況下，運動員29將作為在每一 次檢測到檢測器信號過程中都增大1的計數器來實現.作為替代， 或作為補充，存儲器也可以檢測時鐘或手錶(優選情況下包含在接收 器設備內，如圖5b中的30處所描述的)的絕對時間.然後，■ 器將存儲時刻的序列，然後，可以對該時刻序列進行評估，以便能夠 為每一個運動員建立根據時間的"與球接觸的概況，，.這裡，也可以隨
後校正可能發生的任何錯誤的檢測，例如，如果發現兩個以上的運動 員都同時與球進行了接觸.兩個運動員同時與球相對來說是有可能
的，例如，當考慮到"50/50球"時.然而，例如，三個運動員同時與
球接觸的情況在足球中可能性非常低.然而，例如，在網球中，兩個 網球拍同時與球接觸是不可能的，從而，體育中的涉及可移動比賽設 備的關於典型的情況的補充信息可以用來進行評估，並可以消除其中 的錯誤.
圖5b顯示了圖5a所示的接收器的具體實施例. 一方面，接 收器模塊包括用於接收第一快速信號的無線電接收器32，以及用於 接收第二較慢的信號的超聲波接收器32.無線電接收器和超聲波接 收器也可以以不同的方式進行配置，只要它們接收具有不同信號速度 的任何信號即可.取決於接收到的無線電信號，檢測器28通過啟動 線35激活計時器31. —旦預先確定的時長和/或預先確定的時間段 到期，則停止計時器，通常這樣進行，以便被設置為預先確定的時間 段的計時器31將通過停止線36向檢測器提供停止信號.
如果檢測器在接收到停止信號時檢測到超聲波信號，則在線路 37上將不輸出檢測器信號.在此情況下，實際假設接收器設備與可 行動裝置有很長的距離，以致於可行動裝置很可能沒有被撞到.然而， 如果在接收到停止信號之前(即，在預先確定的時間長度過期之前) 由檢測器接收到超聲波信號，檢測器信號37將被輸出，然後將被存 儲器存儲起來，存儲器是，例如，由檢測器信號增大1的計數器.
或者，檢測器信號也可以提供給時鐘或手錶，時鐘或手錶進行絕 對時間測量，該測量，例如，可以是當日的實際絕對時間，但是，例 如，也可以是開始，例如，比賽開始的絕對時間，如此不是直接的絕 對時間，而是呈現一分鐘的，例如，足球比賽.在檢測器信號時，時 鍾30將通過數據線38提供其電流讀數，以便存儲器能夠存儲此具 體時刻.通過具有接口的評估單元來對運動員的活動進行隨機評估， 可以，例如，通過圖3或圖5b中的顯示單元14來實現，而顯示 單元14特別與圖3的微控制器11合作.
取決於情況，本發明的方法可以以硬體或在軟體來實現.該實現 方式可以放置在數字存儲介質中，特別是具有以電子方式可讀取的的 控制信號的光碟或CD中，該數字存儲介質可以如此與可編程計算機系統進行合作，以便執行相應的方法. 一般而言，如此，本發明也 包括具有存儲在機器可讀取的載體上的程序代碼的電腦程式產品， 當電腦程式產品在計算機上運行時用於執行本發明的方法.換句話 說，如此，本發明也是具有用於當電腦程式在計算機上運行時執行 轉換的方法的程序代碼的電腦程式。
權利要求
1.一種用於使用高頻無線電信號測量可移動比賽設備(3)的旋轉頻率的設備，所述設備包括用於提供隨時間變化的無線電天線接收信號的裝置(120)；以及用於檢測低頻頻率的裝置(122)，所述低頻頻率已經使用所述隨時間變化的無線電天線接收信號調製到所述高頻無線電信號上，所述隨時間變化的無線電天線接收信號的所述低頻頻率代表所述可移動比賽設備的所述旋轉頻率。
2. 根據權利要求1所述的設備，其中，所述用於提供的裝置 (120)包括為供廣播信號或電視信號或移動通信信號使用的頻帶而設 計的無線電天線，所述無線電天線具有偏離理想的各向同性輻射體的 輻射特性，以便所述無線電天線的旋轉提供具有低頻調製部分的高頻 載波信號.
3. 根據權利要求1或2所述的設備，其中，所述用於提供的 裝置(120)包括用於選擇低頻調製部分的選擇器(160a， 160b).
4. 根據權利要求3所述的設備，其中，所述用於檢測的裝置 (122);陂配置為將所述低頻調製信號的頻率確定為所述旋轉頻率.
5. 根據前面的權利要求中的任何一個權利要求所述的設備，其 中，所述用於檢測的裝置(122)包括極值檢測器或零交點檢測器，以 及精密記時計，用於確定兩個極值之間的或極值和零交叉之間的持續 時間，以及根據所述持續時間確定所述旋轉頻率.
6. 根據前面的權利要求中的任何一個權利要求所述的設備， 其中，所述用於檢測的裝置(122)被配置為抑制高頻電磁場的載波頻率以提取低頻調製部分.
7. 根據前面的權利要求中的任何一個權利要求所述的設備， 其中，所述用於檢測的裝置(122)被配置為檢測所述無線電天線接收信號的低頻包絡.
8. 根據前面的權利要求中的任何一個權利要求所述的設備，其中，所述用於提供的裝置(120)被配置為提供具有兩個信道的無線電天線接收信號，第一信道代表第一接收天線(130a)的無線電信號，以及 第二信道代表其天線特性(132b)不同於所述第一天線(130a)的天線特性(13h)的第二接收天線(130b)的接收信號.
9. 根據權利要求8所述的設備，其中，所述第一無線電天線包括具有最高敏感性的第一方向 (134a)的第一天線特性，其中，所述第二無線電天線包括具有最高敏 感性的第二方向(134b)的第二天線特性，其中，所述第一和第二方向彼此不同.
10. 根據權利要求9所述的設備，其中，在最高敏感性的方向 方面存在區別，該區別在70°和110°之間的角度範圍內.
11. 根據前面的權利要求中的任何一個權利要求所述的設備， 其中，所述用於提供的裝置(120)包括偶極天線或鐵氧體天線或移動通信天線.
12. 根據前面的權利要求中的任何一個權利要求所述的設備， 其中，所述用於提供的裝置(120)是為長波波段、中波波段或短波波段設計的.
13. 根據前面的權利要求中的任何一個權利要求所述的設備，所 述設備以機械方式連接到可移動比賽設備(3)，並進一步包括用於向 接收器發射表示所述旋轉頻率的信息片段的輸出接口 .
14. 根據前面的權利要求中的任何一個權利要求所述的設備， 所述用於提供的裝置(120)以機械方式連接到所述可移動比賽設備，所述用於檢測的裝置(122)與所述可移動比賽設備相距一段距 離，所述可移動比賽設備包括用於向所述用於檢測的裝置(122)發射 所述隨時間變化的無線電天線接收信號的輸出接口，以及位於一段距離之外的所述用於檢測的裝置(122)包括用於接收 來自所述可移動比賽設備的所述輸出接口的信號的接收接口 .
15. 根據權利要求1到11中的任何一個權利要求所述的設備，被配置為離所述可移動比賽設備有一段距離，所述用於提供的裝置(120)是用於接收源於所述可移動比賽設 備的並包括有關隨時間變化的無線電天線接收信號的信息的信號的 輸入接口.
16 根據前面的權利要求中的任何一個權利要求所述的設備， 進一步包括用於向外部發射器發射信息的發射器(150)，所述信息使所述外 部發射器輻射無線電發射信號(152)，所述用於提供的裝置(120)包括接收天線，以及 所述發射器被配置為當發射所述信息時使用所述接收天線.
17. 根據權利要求8到10中的任何一個權利要求所述的設備，所述用於檢測的裝置(122)被配置為接收所述第一和第二信 道，並選擇小於150 Hz的範圍內的具有較高LF振幅的信道.
18. 根據權利要求1到17中的任何一個權利要求所述的設備，其中，所述用於提供的裝置(122)被配置為提供包括使用低頻 率調製過的多個高頻載波的寬帶無線電天線接收信號，其中，所述用於提供的裝置(122)被配置為選擇出現在多個調 制過的高頻載波的LF分量.
19. 根據前面的權利要求中的任何一個權利要求所述的設備， 其中，所述用於提供的裝置(122)被配置為提供高頻無線電天線接收信號或低頻無線電天線接收信號.
20. 根據前面的權利要求中的任何一個權利要求所述的設備， 其中，所述用於提供的裝置(UO)或所述用於提取的裝置(l22)被配置為提取具有小於100 Hz的頻率的低頻部分.
21. —種用於使用高頻無線電信號來測量可移動比賽設備(3) 的旋轉頻率的方法，所述方法包括提供(120)隨時間變化的無線電天線接收信號；以及檢測(122)低頻頻率，所述低頻頻率已經使用所述隨時間變化 的無線電天線接收信號調製到所述高頻無線電信號上，所述隨時間變 化的無線電天線接收信號的所述低頻頻率代表所述可移動比賽設備 的所述旋轉頻率.
22. 可移動比賽設備(l42)包括用於提供具有高頻載波部分和低頻調製部分的隨時間變化的無 線電天線接收信號的無線電天線(130a);用於提取所述低頻調製部分的選擇器(160a);以及 用於輸出所述選擇的低頻調製部分的接口 ( 164, 166).
23. 根據權利要求22所述的可移動比賽設備，進一步包括 用於檢測低頻頻率的裝置(122),所述低頻頻率已經使用所述隨時間變化的無線電天線接收信號調製到所述高頻無線電信號上，其中，所述接口 (164， 166)被配置為傳輸有關所述低頻調製部 分下面的頻率的信息，而不是所述選擇的低頻調製部分的時間曲線.
24. 根據權利要求22或23中的任何一個權利要求所述的可 移動比賽設備，進一步包括用於向外部發射器發射信息的發射器(150)，所述信息使所述外 部發射器輻射無線電發射信號(152)，所述用於提供的裝置(120)包括接收天線，以及 所述發射器被配置為當發射所述信息時使用所述接收天線.
25. 具有用於當程序在計算機上運行時執行根據權利要求21 所述的方法的程序代碼的電腦程式.
全文摘要
為了測量可移動比賽設備的旋轉頻率，可以藉助於開放系統的範圍內的廣播信號或移動通信信號形式的現有的無線電信號，或藉助於封閉系統範圍內的評估單元的無線電信號，以便通過具有方向性特徵的天線，獲得隨時間變化的無線電天線接收信號(120)，該信號具有低頻調製部分，其頻率(122)對應於可移動比賽設備的旋轉頻率。
文檔編號A63B43/00GK101198382SQ200680021766
公開日2008年6月11日 申請日期2006年7月27日 優先權日2005年7月29日
發明者烏多·庫茨勒, 沃爾特·恩格勒特 申請人:開羅斯科技股份公司