本發(fā)明總體上涉及追蹤高爾夫球的領(lǐng)域，更具體地，但不以限制性的方式，涉及使用多個(gè)傳感器輔助在顯示器上描繪該路徑。

背景技術(shù)：

自其在數(shù)個(gè)世紀(jì)以前被發(fā)明以來(lái)，高爾夫運(yùn)動(dòng)依然是受歡迎的愛(ài)好和娛樂(lè)活動(dòng)。高爾夫的流行部分來(lái)源于追求對(duì)于它的各種技巧的精通。提高這些技巧需要頻繁且不斷的練習(xí)。高爾夫練球場(chǎng)是用于這種練習(xí)的通常場(chǎng)所。在典型的高爾夫練球場(chǎng)，高爾夫球手能夠練習(xí)他們的揮桿。近來(lái)，商家們已經(jīng)開(kāi)始開(kāi)設(shè)更先進(jìn)的高爾夫練球場(chǎng)，其旨在滿足高爾夫球手們對(duì)其他形式的娛樂(lè)和消遣的需求。這種設(shè)施不僅包括典型的高爾夫練球場(chǎng)，還包括餐廳、酒吧和其他娛樂(lè)選項(xiàng)，高爾夫球手可以在其中選擇以補(bǔ)充他們的練習(xí)賽。在這類選項(xiàng)中，包括各種與高爾夫揮桿有關(guān)的虛擬游戲，比如在美國(guó)專利申請(qǐng)no.14/321,333所公開(kāi)的那些，其公開(kāi)內(nèi)容在此以參考的方式并入。

在出現(xiàn)這種新的高爾夫/娛樂(lè)設(shè)施的同時(shí)，各種技術(shù)已經(jīng)被用于輔助高爾夫球手改善他們的比賽或提高典型的練習(xí)賽。這種技術(shù)包括使用射頻芯片、雷達(dá)、激光器或光學(xué)相機(jī)來(lái)追蹤高爾夫球手的揮桿和高爾夫球的飛行路徑，并且為高爾夫球手提供有關(guān)二者的有用反饋。不幸地，雖然這些技術(shù)每一個(gè)特別適合于追蹤高爾夫揮桿或高爾夫球路徑的具體參數(shù)，但沒(méi)有一個(gè)能夠不間斷追蹤并為高爾夫球手提供他們的揮桿和作為結(jié)果的高爾夫擊球的綜合視圖。因此，存在對(duì)系統(tǒng)和方法的需求，該系統(tǒng)和方法使用由每一個(gè)這種技術(shù)在多個(gè)傳感器上所捕獲的參數(shù)，并以有意義的方式將作為結(jié)果的信息展示給高爾夫球手。本發(fā)明旨在現(xiàn)有技術(shù)中的這一點(diǎn)和其他限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在優(yōu)選實(shí)施例中，高爾夫練球場(chǎng)包括高爾夫球、高爾夫球桿、擊球臺(tái)、練球場(chǎng)表面、多個(gè)傳感器、計(jì)算機(jī)和顯示器。多個(gè)傳感器中的每一個(gè)被配置為檢測(cè)關(guān)于高爾夫揮桿或高爾夫球的飛行路徑的至少一個(gè)參數(shù)。此外，多個(gè)傳感器中的每一個(gè)傳感器連接到計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)包括處理器和數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)被配置為存儲(chǔ)關(guān)于擊球臺(tái)、多個(gè)傳感器中的每一個(gè)傳感器、練球場(chǎng)表面和高爾夫球桿的參數(shù)。此外，數(shù)據(jù)庫(kù)被配置為存儲(chǔ)由多個(gè)傳感器中的每一個(gè)傳感器檢測(cè)到的參數(shù)。最后，數(shù)據(jù)庫(kù)被配置為存儲(chǔ)可用于確定哪些傳感器的參數(shù)應(yīng)用于在顯示器上描繪高爾夫揮桿和飛行路徑的規(guī)則和方法。存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有參數(shù)和規(guī)則以允許處理器根據(jù)需要進(jìn)行檢索和處理的方式進(jìn)行存儲(chǔ)。

附圖說(shuō)明

圖1示出了在高爾夫練球場(chǎng)上的多傳感器追蹤系統(tǒng)的第一實(shí)施例的后透視圖。

圖2示出了在高爾夫練球場(chǎng)上的多傳感器追蹤系統(tǒng)的第一實(shí)施例的俯視圖。

圖3示出了在高爾夫練球場(chǎng)上的多傳感器追蹤系統(tǒng)的第二實(shí)施例的俯視圖。

圖4示出了具有多個(gè)擊球臺(tái)的多傳感器追蹤系統(tǒng)的第二實(shí)施例的俯視圖。

圖5是示出確定哪些參數(shù)應(yīng)用于描繪行進(jìn)路徑的方法的流程圖。

圖6是示出使用圖5所示方法的可能情況和結(jié)果的圖表。

具體實(shí)施方式

圖1示出了高爾夫練球場(chǎng)10，其包括至少一個(gè)擊球臺(tái)100，至少一個(gè)高爾夫球110，至少一個(gè)高爾夫球桿120和練球場(chǎng)表面200。擊球臺(tái)100位于練球場(chǎng)表面200的一端。將理解的是，站在擊球臺(tái)100中的球員300可以揮動(dòng)高爾夫球桿120，以將高爾夫球100擊打到練球場(chǎng)表面200上。轉(zhuǎn)到圖2，其中示出了高爾夫球110從與高爾夫球桿120撞擊的點(diǎn)(被稱為始發(fā)點(diǎn)160)行進(jìn)到高爾夫球110最初沖擊練球場(chǎng)表面200的點(diǎn)(稱為撞擊點(diǎn)170)的路徑。高爾夫球110從始發(fā)點(diǎn)160行進(jìn)到撞擊點(diǎn)170的路徑被稱為飛行路徑130。高爾夫球110從撞擊點(diǎn)170行進(jìn)到其在練球場(chǎng)表面200上靜止的點(diǎn)(被稱為靜止點(diǎn)180)的路徑被稱為地面路徑140?？偮窂?50是指高爾夫球110在始發(fā)點(diǎn)160之后直到靜止點(diǎn)180所行進(jìn)的完整路徑，并且等于飛行路徑130和地面路徑140的組合。圖2和圖3示出了高爾夫球110的飛行路徑130、地面路徑140和總行進(jìn)路徑150。

轉(zhuǎn)至圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例,其中所示出的是多傳感器追蹤系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例,其特別地配置為用于在高爾夫練球場(chǎng)100上追蹤高爾夫球110的總行進(jìn)路徑150，并且向球員300顯示該總行進(jìn)路徑150。該多傳感器追蹤系統(tǒng)優(yōu)選地包括多個(gè)傳感器410、420和430、顯示器450和具有處理器和數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算機(jī)。

多個(gè)傳感器中的每個(gè)傳感器被配置為記錄有關(guān)總行進(jìn)路徑150的特定參數(shù)。這樣的參數(shù)可包括但不限于：檢測(cè)撞擊時(shí)刻、始發(fā)點(diǎn)150、飛行路徑130的發(fā)射角度、高爾夫球110的側(cè)向旋轉(zhuǎn)、高爾夫球110的豎直旋轉(zhuǎn)、高爾夫球110的初始位置、撞擊點(diǎn)160、高爾夫球100在飛行路徑130上的速度/速率、飛行路徑130的三維坐標(biāo)、地面路徑140的三維坐標(biāo)和靜止點(diǎn)180。此外，特定傳感器可被配置為檢測(cè)有關(guān)球員300的高爾夫揮桿的其他參數(shù)，包括但不限于球桿路徑和球桿速度/速率。

將被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的是，存在多種類型的可用的傳感器和技術(shù)用于檢測(cè)參數(shù)，包括例如但不限于紅外光束傳感器、雷達(dá)傳感器、壓力傳感器、聲音傳感器、激光傳感器和相機(jī)(紅外和可見(jiàn)光)。還將被理解的是，特定傳感器能夠檢測(cè)關(guān)于總行進(jìn)路徑150的可用的總參數(shù)的子集。例如，紅外光束傳感器特別適合于檢測(cè)撞擊時(shí)刻，但是不能檢測(cè)或以其它方式確定高爾夫球110的側(cè)向旋轉(zhuǎn)、撞擊點(diǎn)170或其它類似參數(shù)。相比之下，精確的相機(jī)傳感器是可用的，其特別適合于確定與飛行路徑130相關(guān)的參數(shù)，例如方向、速度和撞擊點(diǎn)170，但在確定與地面路徑140相關(guān)聯(lián)的參數(shù)(例如靜止點(diǎn)180)方面則不那么準(zhǔn)確。作為進(jìn)一步的示例，雷達(dá)傳感器特別適合于檢測(cè)初始飛行路徑130上的高爾夫球110的側(cè)向旋轉(zhuǎn)和豎直旋轉(zhuǎn)，以及球桿路徑和球桿頭速度，但是不能確定與地面路徑140相關(guān)聯(lián)的參數(shù)。

除被配置為檢測(cè)特定參數(shù)之外，每一個(gè)傳感器類型還有檢測(cè)區(qū)域。檢測(cè)區(qū)域是傳感器前面的總體區(qū)域，傳感器可以從該區(qū)域檢測(cè)參數(shù)。將被理解的是，能夠針對(duì)每種傳感器類型來(lái)調(diào)整檢測(cè)區(qū)域，但是可能被用于檢測(cè)參數(shù)的特定技術(shù)所限制。此外，每個(gè)傳感器的位置可影響其檢測(cè)區(qū)域。例如，圖2示出了位于擊球臺(tái)100后面的傳感器410。其具有檢測(cè)區(qū)域411。在這樣的位置，傳感器410對(duì)飛行路徑130的視野可能被高爾夫球手、或每個(gè)擊球臺(tái)100之間的分隔部所遮蔽。這樣的遮蔽經(jīng)常不利地影響傳感器檢測(cè)參數(shù)的能力。

本發(fā)明的關(guān)鍵改進(jìn)在于所述多個(gè)傳感器中的其它傳感器的放置，以便使得它們各自的檢測(cè)區(qū)域411、421和431不被類似地阻擋。將因此被理解的是，這樣的放置可以因而在很大可能上確保組合的檢測(cè)區(qū)域411、421和431提供總行進(jìn)路徑(150)的不間斷的視圖。比如，在圖2所示出的優(yōu)選實(shí)施例中，分別用于每個(gè)傳感器410、420和430的檢測(cè)區(qū)域411、421和431顯示為重疊，但覆蓋高爾夫球110在總行進(jìn)路徑150上可能行進(jìn)的不同區(qū)域。

將被理解的是，通過(guò)在多個(gè)傳感器中包括不同類型的傳感器410、420、430并且將這些傳感器定位在高爾夫練球場(chǎng)10內(nèi)的不同位置，多傳感器追蹤系統(tǒng)的多個(gè)實(shí)施例是可行的。圖2示出了一個(gè)這樣的優(yōu)選實(shí)施例。還將被理解的是，高爾夫練球場(chǎng)100可包括在圍繞高爾夫練球場(chǎng)表面200的一端的曲線中布置的多個(gè)擊球臺(tái)100，如圖4所示。第一類型的傳感器410位于每個(gè)擊球臺(tái)100的后面。在該實(shí)施例中，第一類型的傳感器410使用雷達(dá)來(lái)檢測(cè)球桿路徑、球桿面角度、發(fā)射角度、側(cè)向旋轉(zhuǎn)、豎直旋轉(zhuǎn)和初始速率。第二類型的傳感器430位于練球場(chǎng)表面200的另一端，并且大體上定位為面向所述多個(gè)擊球臺(tái)110，如圖4所示。第二類型的傳感器430具有更窄的檢測(cè)區(qū)域431，且因而被用于檢測(cè)關(guān)于地面路徑140的參數(shù)。在該實(shí)施例中，第二類型的傳感器采用窄角相機(jī)來(lái)檢測(cè)地面路徑140的三維坐標(biāo)和高爾夫球110的速度/速率。將被理解的是，雖然在該實(shí)施例中僅示出了一個(gè)傳感器430，但多個(gè)第二類型的傳感器430可被組合使用，用以檢測(cè)出現(xiàn)在練球場(chǎng)表面200上的不同位置中的地面路徑150的參數(shù)。

在示出的實(shí)施例中，兩個(gè)第三類型的傳感器430位于多個(gè)擊球臺(tái)100的相對(duì)端。第三類型的傳感器被配置為朝向練球場(chǎng)表面200向內(nèi)面向，并且具有重疊的檢測(cè)區(qū)域421。這種重疊的檢測(cè)區(qū)域421或者對(duì)于特定類型的傳感器是必需的，或者可以可選地用于提高檢測(cè)到的參數(shù)的精度。

轉(zhuǎn)至圖3和圖4，其中示出的是多傳感器追蹤系統(tǒng)的替代優(yōu)選實(shí)施例,其中，在圖1和圖2中示出的優(yōu)選實(shí)施例的第一類型傳感器410已經(jīng)被第四類型傳感器460所替換。將被理解的是，在示出的替換優(yōu)選實(shí)施例中，第四類型的傳感器460被配置為簡(jiǎn)單的紅外定向行程傳感器。這種傳感器460包括束發(fā)射器和位于擊球臺(tái)100的相對(duì)側(cè)上的束檢測(cè)器。在最簡(jiǎn)單的實(shí)施例中，傳感器460的束發(fā)射器發(fā)送紅外光束至擊球臺(tái)100的另一側(cè)，在該另一側(cè)紅外光束被束檢測(cè)器所檢測(cè)。還將被理解的是，當(dāng)高爾夫球110被擊打時(shí)，其將在傳感器460的束檢測(cè)器和束發(fā)射器之間行進(jìn)，且將由此中斷由束檢測(cè)器檢測(cè)到的紅外光束。以這種方式，傳感器460能夠識(shí)別飛行路徑130何時(shí)開(kāi)始，但不能檢測(cè)與總行進(jìn)路徑150相關(guān)聯(lián)的更高級(jí)的參數(shù)。

計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)多傳感器追蹤系統(tǒng)所需的所有參數(shù)，其可包括擊球臺(tái)的尺寸、形狀和位置，多個(gè)傳感器中每個(gè)傳感器的位置，多個(gè)傳感器中的每個(gè)傳感器可檢測(cè)的參數(shù)，練球場(chǎng)表面200的位置和邊界，以及用所選高爾夫球桿120擊打的擊球次數(shù)、預(yù)期距離和軌跡。這樣的參數(shù)由處理器根據(jù)需要檢索以操作多傳感器追蹤系統(tǒng)。

將被理解的是，通過(guò)采用多個(gè)傳感器410、420和430(或可選地460、420和430)，多傳感器追蹤系統(tǒng)能夠捕獲總行進(jìn)路徑150的特定期望的參數(shù)。因?yàn)閭鞲衅?10、420和430可以檢測(cè)相同的參數(shù)，所以需要一種方法來(lái)確定應(yīng)該選擇哪些參數(shù)來(lái)在顯示器450上描繪總行進(jìn)路徑150。圖5示出了進(jìn)行這種確定的方法。

圖5從步驟500開(kāi)始，其中，高爾夫球110被高爾夫球桿120擊打。在步驟504中，由傳感器410(或者可替代的是如上所述的傳感器460)潛在地檢測(cè)撞擊的時(shí)刻。如果傳感器410所檢測(cè)撞擊時(shí)刻，則處理被傳送到步驟506。在步驟506中，計(jì)算機(jī)使用發(fā)射角度、初始速率和起始位置來(lái)估計(jì)飛行路徑130的三維坐標(biāo)和估計(jì)的撞擊點(diǎn)170。在第一優(yōu)選實(shí)施例中，發(fā)射角度、初始速率和起始位置是可通過(guò)傳感器410檢測(cè)的所有參數(shù)。處理然后被傳遞到步驟508。

步驟508的目的是確定傳感器420是否已經(jīng)檢測(cè)到與由傳感器410從步驟504中檢測(cè)到的高爾夫擊球相對(duì)應(yīng)的高爾夫擊球。這通過(guò)將來(lái)自步驟506的估計(jì)三維參數(shù)與由傳感器420檢測(cè)到的實(shí)際三維參數(shù)進(jìn)行比較來(lái)完成。將被理解的是，在典型的高爾夫練球場(chǎng)10中，在任意給定的時(shí)間可能存在多個(gè)被追蹤的不同的高爾夫擊球，如在圖4中示出的那些。在優(yōu)選實(shí)施例中，傳感器420可檢測(cè)與每個(gè)這樣的高爾夫擊球相關(guān)聯(lián)的許多(如果不是每個(gè))飛行路徑130的實(shí)際三維參數(shù)。因此，在步驟508中，在傳感器410捕獲在步驟506中處理的參數(shù)的時(shí)間窗口期間，計(jì)算機(jī)首先收集由傳感器420檢測(cè)到的與每個(gè)飛行路徑130相關(guān)聯(lián)的實(shí)際三維參數(shù)。時(shí)間窗口的具體持續(xù)時(shí)間可取決于所使用的傳感器的類型、天氣條件、多個(gè)擊球臺(tái)100在高爾夫練球場(chǎng)10上的具體布置、練球場(chǎng)表面的大小和形狀、多個(gè)傳感器的定位、或可能影響高爾夫球110可被期望在檢測(cè)區(qū)域411、421、431中的每一個(gè)里行進(jìn)的時(shí)間量的任何其它條件。在捕獲適當(dāng)時(shí)間窗口的飛行路徑130的實(shí)際三維參數(shù)之后，計(jì)算機(jī)然后將每個(gè)飛行路線130的實(shí)際三維參數(shù)與飛行路徑130的估計(jì)三維坐標(biāo)進(jìn)行比較，并且確定任何實(shí)際的三維參數(shù)是否對(duì)應(yīng)于估計(jì)的三維參數(shù)。

由于實(shí)際的三維坐標(biāo)與估計(jì)的三維坐標(biāo)的一部分重疊，這樣的對(duì)應(yīng)可立即顯現(xiàn)?？蛇x地，在實(shí)際三維坐標(biāo)不以實(shí)際起始位置開(kāi)始的情況下，計(jì)算機(jī)可以通過(guò)向后推算飛行路徑130的三維參數(shù)來(lái)計(jì)算估計(jì)的起始位置160。然后將每個(gè)飛行路徑130的估計(jì)的起始位置160(和由傳感器420在其存在的情況下檢測(cè)到的實(shí)際起始位置160)與由傳感器410檢測(cè)到的實(shí)際的起始位置160進(jìn)行比較。如果對(duì)于由傳感器410檢測(cè)到的實(shí)際起始位置160，發(fā)現(xiàn)了由傳感器420檢測(cè)到的對(duì)應(yīng)的實(shí)際/估計(jì)起始位置160，則處理推進(jìn)到步驟510。如果傳感器420沒(méi)有檢測(cè)到對(duì)應(yīng)的實(shí)際/估計(jì)起始位置160，則處理推進(jìn)到步驟514。

在步驟514中，顯示器450上的飛行路徑130采用傳感器420所檢測(cè)到的三維參數(shù)來(lái)描繪。在步驟510中，顯示器450上的飛行路徑130采用傳感器410所檢測(cè)到的三維參數(shù)來(lái)描繪，或者在傳感器410沒(méi)有檢測(cè)到整個(gè)飛行路徑130的三維參數(shù)的地方，計(jì)算機(jī)將通過(guò)沿著拋物線曲線推算所檢測(cè)到的三維參數(shù)來(lái)估計(jì)任何缺失的三維參數(shù)。

然后將處理轉(zhuǎn)移到步驟516，其中傳感器430潛在地檢測(cè)與高爾夫球120的地面路徑140相關(guān)聯(lián)的參數(shù)。如果傳感器430檢測(cè)到與地面路徑140相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，則在步驟520中，使用由傳感器430檢測(cè)到的地面路徑140的參數(shù)，總行進(jìn)路徑150被描繪為延續(xù)描繪的飛行路徑130。將被理解的是,在典型的高爾夫練球場(chǎng)10中,傳感器430可檢測(cè)許多不同高爾夫擊球(如圖4所示)的地面路徑140的參數(shù)。因此，在步驟516中，計(jì)算機(jī)將嘗試將地面路徑140的參數(shù)與對(duì)應(yīng)的飛行路徑130對(duì)準(zhǔn)。這是通過(guò)采取用于描繪飛行路線130的三維參數(shù)并計(jì)算估計(jì)的撞擊點(diǎn)170來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如果傳感器430檢測(cè)到對(duì)應(yīng)于估計(jì)的撞擊點(diǎn)的地面路徑140的參數(shù)，則處理推進(jìn)到步驟520。如果傳感器430未檢測(cè)到對(duì)應(yīng)于估計(jì)的撞擊點(diǎn)170的參數(shù)，則處理推進(jìn)到步驟518。

在步驟518中，計(jì)算機(jī)計(jì)算地面路徑140的參數(shù)，并在顯示器450上描繪該地面路徑130。該計(jì)算使用用于描繪飛行路徑130的參數(shù)來(lái)完成，其可包括實(shí)際/估計(jì)的速度/速率和方向，以及描述練球場(chǎng)表面200和高爾夫球130之間的摩擦效應(yīng)的參數(shù)。在步驟520中，采用傳感器430所檢測(cè)到的地面路徑130的實(shí)際參數(shù)，在顯示器450上描繪地面路徑130。

如果傳感器410在步驟504中未能檢測(cè)到撞擊時(shí)刻，則處理移動(dòng)到步驟512，其中傳感器420潛在地檢測(cè)與飛行路徑130相關(guān)聯(lián)的參數(shù)。如果傳感器410未能檢測(cè)到撞擊的時(shí)刻，而傳感器420檢測(cè)與飛行路徑130相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，則處理被傳送到步驟514。如果傳感器410未能檢測(cè)到撞擊的時(shí)刻，且傳感器420未能檢測(cè)到與飛行路徑130相關(guān)聯(lián)的任何參數(shù)，則處理返回到步驟500。

應(yīng)當(dāng)理解，即使在前面的描述中已經(jīng)闡述了本發(fā)明的各種實(shí)施例的許多特征和優(yōu)點(diǎn)，連同本發(fā)明的各種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)節(jié)，本公開(kāi)僅是說(shuō)明性的，并且可以在所附權(quán)利要求書所表達(dá)的術(shù)語(yǔ)的廣泛一般含義所指出的全部范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明的原理內(nèi)的部分的結(jié)構(gòu)和布置的事項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)的改變。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，本發(fā)明的教導(dǎo)可以應(yīng)用于其他系統(tǒng)。