[發(fā)明專利]一種基于無源射頻標(biāo)簽掃碼的乒乓球定位方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711071918.5
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107875619A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 嚴(yán)軍榮;盧玉龍;陳彥琦
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州乾博科技有限公司
• 主分類號: A63B71/06
• 分類號: A63B71/06;A63B67/04;G06K17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能乒乓球運動技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于無源射頻標(biāo)簽掃碼的乒乓球定位方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前對乒乓球運動定位的方案主要有兩類，一種是計算機(jī)視覺分析方法，一種是信號觸發(fā)判斷方法。

計算機(jī)視覺分析方法主要通過多臺高速高清攝像機(jī)實時采集乒乓球運動時的錄像，對錄像中的每個圖像進(jìn)行目標(biāo)識別和空間定位后形成數(shù)據(jù)，再通過濾波和跟蹤計算乒乓球的位置，該方法的缺點是計算復(fù)雜度高。

信號觸發(fā)判斷方法是通過安裝在乒乓球臺和球網(wǎng)的壓電傳感器獲取因受到乒乓球撞擊而產(chǎn)生的震動信號，比較多個震動信號的強(qiáng)度和產(chǎn)生時間，從而計算出乒乓球的撞擊位置和大致的運動軌跡，該方案的缺點是不能定位乒乓球在空中的位置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是基于物聯(lián)網(wǎng)的乒乓球運動系統(tǒng)不能簡單有效地計算處于運動狀態(tài)的乒乓球的實時位置的問題，提出一種基于無源射頻標(biāo)簽掃碼的乒乓球定位方法及系統(tǒng)。

無源射頻標(biāo)簽掃碼定位是指無源射頻標(biāo)簽閱讀器(又稱讀取器)持續(xù)發(fā)射射頻信號，當(dāng)某物體表面攜帶的無源射頻標(biāo)簽接收到射頻信號后，會產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)然后發(fā)射出射頻信號，無源射頻標(biāo)簽閱讀器接收該射頻信號，此時無源射頻標(biāo)簽閱讀器計算發(fā)射與接收射頻信號的時延，根據(jù)速度與距離公式計算無源射頻標(biāo)簽與無源射頻標(biāo)簽閱讀器之間的距離，最終實現(xiàn)對某物體的定位。本發(fā)明基于無源射頻標(biāo)簽掃碼定位的乒乓球運動系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，乒乓球桌部署多個無源射頻標(biāo)簽閱讀器，乒乓球表面攜帶無源射頻標(biāo)簽，乒乓球桌固定位置部署輔助射頻標(biāo)簽。

本發(fā)明的基于無源射頻標(biāo)簽掃碼的乒乓球定位系統(tǒng)，包括建立對局坐標(biāo)系模塊、無源射頻標(biāo)簽掃碼測距模塊、求解乒乓球的三維空間坐標(biāo)方程組模塊、消除距離測量誤差模塊、顯示對局坐標(biāo)值模塊。其中顯示對局坐標(biāo)值模塊是可選模塊。

建立對局坐標(biāo)系模塊：服務(wù)器獲取乒乓球運動系統(tǒng)中各組件的信息，記無源射頻標(biāo)簽閱讀器個數(shù)為N，N是正整數(shù)且N≥3，無源射頻標(biāo)簽閱讀器按照某種順序(例如從左到右或從上到下的順序)編號為i，1≤i≤N；對局坐標(biāo)系的坐標(biāo)值表示為(x,y,z,h)，其中，x、y、z表示以乒乓球桌正中心為原點建立的x-y-z三軸坐標(biāo)系的坐標(biāo)值，x軸和y軸組成水平面，z軸垂直于桌面向上，h表示球桌指示坐標(biāo)值。

無源射頻標(biāo)簽掃碼測距模塊：無源射頻標(biāo)簽閱讀器按照事先設(shè)置的采樣時間間隔T發(fā)送射頻無線信號，記錄信號發(fā)送時刻，接收來自乒乓球的無線信號，記錄信號接收開始時刻，得到發(fā)送與接收時刻的差值t_i，1≤i≤N，然后將t_i發(fā)送至服務(wù)器；服務(wù)器獲取各射頻標(biāo)簽閱讀器發(fā)送的t_i，計算各無源射頻標(biāo)簽閱讀器到乒乓球的距離，記為r_i，1≤i≤N，r_i＝(v·t_i)/2，其中v表示射頻無線信號的傳播速度。

求解乒乓球的三維空間坐標(biāo)方程組模塊：N個無源射頻標(biāo)簽閱讀器的位置坐標(biāo)值為(x_i,y_i,z_i)，1≤i≤N；記乒乓球的x-y-z三軸坐標(biāo)值為(x,y,z)，根據(jù)N個方程聯(lián)立的方程組1≤i≤N求解(x,y,z)，記方程組得到的解的個數(shù)為M；如果M＝0，則判定出現(xiàn)較大的距離測量誤差，進(jìn)入消除距離測量誤差模塊；如果M＝1則判定該方程組的解(x,y,z)為乒乓球的x-y-z三軸坐標(biāo)值，返回?zé)o源射頻標(biāo)簽掃碼測距模塊；如果M>1，則采用最小二乘法估算乒乓球的位置坐標(biāo)值(x,y,z)，返回?zé)o源射頻標(biāo)簽掃碼測距模塊。

消除距離測量誤差模塊：調(diào)取各無源射頻標(biāo)簽閱讀器接收到輔助射頻標(biāo)簽無線信號的時延數(shù)據(jù)，計算各無源射頻標(biāo)簽閱讀器到輔助射頻標(biāo)簽的距離p_i，1≤i≤N；讀取N個無源射頻標(biāo)簽閱讀器與輔助射頻標(biāo)簽的固定距離P_i，1≤i≤N；距離測量誤差ΔP_i＝P_i-p_i，1≤i≤N；利用距離測量誤差ΔP_i消除各射頻標(biāo)簽閱讀器到乒乓球距離r_i的測量誤差，即令r_i＝r_i+ΔP_i，返回求解乒乓球的三維空間坐標(biāo)方程組模塊。