[發(fā)明專利]基于加速度傳感器的乒乓球比賽裁判和球員訓練系統及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010786517.3
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN112007340B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設計）人: 劉超然;李穎哲;王益哨;董林璽;王高峰
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: A63B67/04
• 分類號: A63B67/04;A63B71/06
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發(fā)明屬于傳感器智能監(jiān)測技術領域，具體涉及基于加速度傳感器的乒乓球比賽裁判和球員訓練系統及方法。包括乒乓球桌、設于乒乓球桌上的若干個加速度傳感器節(jié)點單元、電路處理單元和數據分析單元。本發(fā)明首先采用粒子群優(yōu)化算法LCSO計算確定傳感器在球桌上的最佳分布方式，繼而當乒乓球落在球桌上時，通過三個加速度傳感器對震動強度的測定，確定落球接觸點的位置并采用通過存儲模塊記錄此點坐標，經過處理并轉化成比分形式，進而給出判定是否得分。本發(fā)明具有不僅具有實時自動判分功能，而且可以通過存儲和分析球員的所有落球位置，總結球員的打球習慣，從而實現指導和改進運動員打球方法目的的特點。

技術領域

本發(fā)明屬于傳感器智能監(jiān)測技術領域，具體涉及基于加速度傳感器的乒乓球比賽裁判和球員訓練系統及方法。

背景技術

隨著全民運動時代的到來，乒乓球運動作為一種具有大量人群參與的普通運動在人們的生活中越來越受歡迎，而乒乓球的訓練及裁判系統往往需要大量的人力和物力，特別是在疫情期間由于防止疾病傳播禁止聚集活動導致乒乓球訓練和裁判更加困難，同時由于人眼識別有限，在乒乓球比賽裁判過程中也經常會出現誤判或漏判等情況，特別是對于擦邊球的判定，由于擦邊球往往速度很高且與邊界是否接觸靠人眼非常難以辨別，在比賽中很容易產生爭議。

目前的乒乓球比賽中常用錄像回放等功能來判定存在爭議的球，采用攝像技術對獲取到的圖像進行處理，從而判定最終得分，此技術也稱為鷹眼技術(即時回放系統)。此方法耗費時間甚至會導致比賽延誤，且對攝像機要求很高，成本非常昂貴，因此近兩年開始才被用于全球性比較大的體育賽事中，使用場合非常有限，不適合日常比賽訓練中的大規(guī)模推廣。同時由于最終仍然依靠圖像對比判斷，因此精確度也較低。

近年來隨著加速度傳感器和摩擦納米發(fā)電機TENG的飛速發(fā)展，生活中使用傳感器來提高精度和生產效率的場合越來越多，然而單一的壓力傳感器檢測范圍十分有限，無法精確測量某個單一接觸點，因此要解決的一個技術問題是：如何設計傳感器在球桌上的分布使得應用最少的傳感器獲得打球過程中球體與桌面最精確的接觸點位置，再通過算法找到訓練者常用打球方法的缺點并對訓練者提出改進意見。

例如，申請?zhí)枮镃N201520300348.2的中國實用新型專利所述的一種用于體育教學的可記錄比分的乒乓球桌，包括乒乓球桌主體、自動記錄比分裝置、自動練習發(fā)球機，所述乒乓球桌主體周圍安裝有位置傳感器；所述位置傳感器與邊緣連接框相配合；所述乒乓球桌主體周圍安裝有壓力傳感器；所述壓力傳感器安裝在臺面兩側；所述乒乓球桌主體中間固定有可拆卸球網；所述可拆卸球網上端連接有所述自動記錄比分裝置；所述乒乓球桌主體與自動練習發(fā)球機支架用可拆卸螺栓相連接；所述自動練習發(fā)球機支架上端與自動練習發(fā)球機相配合。雖然結構簡單，方便移動，能自動根據位置傳感器和壓力傳感器準確判斷得分情況，并且能快速的記錄下來，通過數字顯示器第一時間顯示出來，但是其缺點在于其單一的壓力傳感器檢測范圍十分有限，無法精確測量某個單一接觸點，另外傳感器僅能用于記錄比分，而不能夠對訓練過程中訓練者的常用打球方法進行分析，從而分析訓練過程中存在的問題，并給出適合訓練者的方法建議。

發(fā)明內容

本發(fā)明是為了克服現有技術中，在乒乓球比賽中，依靠圖像對比判斷進行判分，精確度較低且現有安裝在乒乓球桌上的傳感器檢測范圍十分有限，無法通過算法找到訓練者常用打球方法缺點并對訓練者提出改進意見的問題，提供了一種不僅能夠實現自動判分功能，而且可以通過存儲和分析球員的所有落球位置，總結球員的打球習慣，從而實現指導和改進運動員打球方式目的的基于加速度傳感器的乒乓球比賽裁判和球員訓練系統及方法。

為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

基于加速度傳感器的乒乓球比賽裁判和球員訓練系統，其特征在于，包括乒乓球桌、設于乒乓球桌上的若干個加速度傳感器節(jié)點單元、電路處理單元和數據分析單元；所述加速度傳感器節(jié)點單元均與電路處理單元電連接，所述數據分析單元與電路處理單元電連接；所述加速度傳感器節(jié)點單元均安裝在乒乓球桌表面，用于檢測乒乓球碰撞桌面時產生的振動波強度位置。