本發(fā)明涉及一種足球活動(dòng)數(shù)據(jù)采集方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

足球，有“世界第一運(yùn)動(dòng)”的美譽(yù)，是全球體育界最具影響力的單項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)。標(biāo)準(zhǔn)的足球比賽由兩隊(duì)各派10名球員與1名守門(mén)員，共11人，在長(zhǎng)方形的草地球場(chǎng)上對(duì)抗、進(jìn)攻。比賽目的是盡量將足球射入對(duì)方的球門(mén)內(nèi)，每射入一球就可以得到一分，當(dāng)比賽完畢后，得分最多的一隊(duì)則勝出。如果在比賽規(guī)定時(shí)間內(nèi)得分相同，則須看比賽章則而定，可以抽簽、加時(shí)再賽或互射點(diǎn)球(十二步)等形式比賽分高下。足球比賽中除了守門(mén)員可以在己方禁區(qū)內(nèi)利用手部接觸足球外，球場(chǎng)上每名球員只可以利用手以外的身體其他部分控制足球。

而現(xiàn)有技術(shù)中，缺乏一種實(shí)用性的方法和工具來(lái)統(tǒng)計(jì)和分析每個(gè)足球運(yùn)動(dòng)員的踢球動(dòng)作以及雙方球隊(duì)的控球率、傳球次數(shù)和控球時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種足球活動(dòng)數(shù)據(jù)的采集方法及系統(tǒng)，能夠統(tǒng)計(jì)和分析每個(gè)足球運(yùn)動(dòng)員的踢球動(dòng)作以及雙方球隊(duì)的控球率、傳球次數(shù)和控球時(shí)間。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：一種足球活動(dòng)數(shù)據(jù)采集方法，包括：在訓(xùn)練和比賽時(shí)，獲取運(yùn)動(dòng)員的觸球運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；根據(jù)所述觸球運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)生成第一統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；根據(jù)對(duì)所述第一統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和記錄，用于識(shí)別出所述運(yùn)動(dòng)員帶球和傳球的踢球動(dòng)作。

其中，所述觸球運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)包括所述運(yùn)動(dòng)員左右腳的觸球部位、觸球次數(shù)和觸球?qū)?yīng)的時(shí)間點(diǎn)；獲取所述觸球運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的步驟包括：在訓(xùn)練和比賽時(shí)，所使用的足球內(nèi)部設(shè)設(shè)置磁片或磁條，使足球具有磁性；在所述運(yùn)動(dòng)員穿戴的足球鞋上設(shè)置感應(yīng)裝置，所述感應(yīng)裝置包括多個(gè)磁感應(yīng)器和處理芯片，所述多個(gè)磁感應(yīng)器可以感應(yīng)所述足球，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳輸給處理芯片；通過(guò)設(shè)置于所述足球鞋上的處理芯片分析并統(tǒng)計(jì)出所述運(yùn)動(dòng)員踢球時(shí)腳部與所述球體的具體觸球部位、觸球次數(shù)和觸球?qū)?yīng)的時(shí)間點(diǎn)。

其中，所述方法還包括在訓(xùn)練和比賽時(shí)，獲取運(yùn)動(dòng)員的軀體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；根據(jù)所述軀體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和觸球運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)生成第二統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；根據(jù)對(duì)所述第二統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和記錄，用于識(shí)別出所述運(yùn)動(dòng)員盤(pán)球、扣球和鏟球的踢球動(dòng)作。

其中，所述軀體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)包括所述運(yùn)動(dòng)員軀體移動(dòng)方向和軀體傾斜角度；所述獲取軀體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的步驟包括：通過(guò)設(shè)置于所述運(yùn)動(dòng)員軀體上的六軸傳感器感應(yīng)所述運(yùn)動(dòng)員軀體移動(dòng)方向和軀體傾斜角度，并記錄每一個(gè)軀體移動(dòng)方向?qū)?yīng)的時(shí)間點(diǎn)和每一個(gè)軀體傾斜角度對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)；所述軀體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)由設(shè)置于運(yùn)動(dòng)員軀體上的第一通信模塊，以無(wú)線傳輸?shù)姆绞絺魉徒o所述處理芯片。

其中，所述方法還包括獲取第三統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，所述第三統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括：雙方球隊(duì)的控球率、傳球次數(shù)和控球時(shí)間；獲取第三統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的步驟包括：所述處理芯片將分析后獲取的第一統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或第二統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)通過(guò)設(shè)置于足球鞋上的第二通信模塊，以無(wú)線傳輸?shù)姆绞絺魉徒o設(shè)置于球場(chǎng)外的中央處理器；所述中央處理器將接收到的球場(chǎng)上各運(yùn)動(dòng)員的第一統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和第二統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)和分析；在比賽或訓(xùn)練時(shí)，所述中央處理器根據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析的結(jié)果即時(shí)提供雙方球隊(duì)的控球率、傳球次數(shù)和控球時(shí)間。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技能力的分析系統(tǒng)，包括，足球，所述足球內(nèi)部設(shè)有多個(gè)磁片；感應(yīng)裝置，包括多個(gè)磁感應(yīng)器和處理芯片，多個(gè)磁感應(yīng)器分別與處理芯片連接，所述感應(yīng)裝置設(shè)于足球鞋。

其中，所述多個(gè)磁感應(yīng)器分布于足球鞋的鞋面上，用于感應(yīng)所述足球與所述運(yùn)動(dòng)員腳部的觸球部位、觸球次數(shù)和觸球?qū)?yīng)的時(shí)間點(diǎn)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳輸給處理芯片。

其中，所述系統(tǒng)還包括六軸傳感器，所述六軸傳感器包括加速度傳感器和陀螺儀傳感器，所述加速度傳感器用于感應(yīng)運(yùn)動(dòng)員軀體移動(dòng)方向，所述陀螺儀傳感器用于感應(yīng)運(yùn)動(dòng)員軀體傾斜角度。

其中，所述處理芯片包括至少三根地址線。

其中，所述處理芯片包括閥值寄存器。

本發(fā)明的有益效果是：區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明在比賽或者訓(xùn)練中，獲取運(yùn)動(dòng)員的觸球運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和軀體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析觸球運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和軀體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，分析每個(gè)足球運(yùn)動(dòng)員的踢球動(dòng)作以及雙方球隊(duì)的控球率、傳球次數(shù)和控球時(shí)間。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明足球活動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)施方式的流程圖；

圖2為本發(fā)明足球活動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

請(qǐng)參閱圖1，方法包括：

步驟101：在比賽和訓(xùn)練時(shí)，獲取運(yùn)動(dòng)員的觸球運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。

在訓(xùn)練和比賽時(shí)，所使用的足球內(nèi)部設(shè)設(shè)置磁片或磁條，使足球具有磁性；

在足球運(yùn)動(dòng)員穿戴的足球鞋上設(shè)置感應(yīng)裝置，所述感應(yīng)裝置包括多個(gè)磁感應(yīng)器和處理芯片，多個(gè)磁感應(yīng)器分別與處理芯片連接，并且多個(gè)磁感應(yīng)器分布于足球鞋鞋面的多個(gè)部位。磁感應(yīng)器可以感應(yīng)到距其1cm范圍內(nèi)的足球，并將其轉(zhuǎn)換為第一電信號(hào)，傳輸給處理芯片。

處理芯片根據(jù)接收到的第一電信號(hào)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，獲取運(yùn)動(dòng)員的觸球運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，該觸球運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)包括運(yùn)動(dòng)員左右腳的觸球部位、觸球次數(shù)和觸球?qū)?yīng)的時(shí)間點(diǎn)。

步驟102：分析獲取的觸球運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。

處理芯片根據(jù)統(tǒng)計(jì)出的運(yùn)動(dòng)員踢球時(shí)腳部與所述球體的具體觸球部位、觸球次數(shù)和觸球?qū)?yīng)的時(shí)間點(diǎn)，識(shí)別出所述運(yùn)動(dòng)員帶球和傳球的踢球動(dòng)作即第一統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

步驟103：在比賽和訓(xùn)練時(shí)，獲取運(yùn)動(dòng)員的軀體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。

運(yùn)動(dòng)員的軀體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)包括運(yùn)動(dòng)員軀體移動(dòng)方向和軀體傾斜角度；

在訓(xùn)練和比賽時(shí)，運(yùn)動(dòng)員在身上攜帶有六軸傳感器，六軸傳感器包括加速度傳感器和陀螺儀傳感器，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員的軀體向前后左右移動(dòng)時(shí)，加速度傳感器能感應(yīng)到運(yùn)動(dòng)員軀體移動(dòng)的方向，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員的軀體向前后左右傾斜時(shí)，陀螺儀傳感器能夠感應(yīng)到運(yùn)動(dòng)員軀體傾斜的方向和角度，并記錄每一個(gè)軀體移動(dòng)方向?qū)?yīng)的時(shí)間點(diǎn)和每一個(gè)軀體傾斜角度對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)。

步驟104：分析獲取的軀體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。

處理芯片根據(jù)統(tǒng)計(jì)出的運(yùn)動(dòng)員踢球時(shí)腳部與所述球體的具體觸球部位、觸球次數(shù)和觸球?qū)?yīng)的時(shí)間點(diǎn)，識(shí)別出所述運(yùn)動(dòng)員帶球和傳球的踢球動(dòng)作即第二統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

步驟105：獲取第三統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

所述處理芯片將分析后獲取的第一統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或第二統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)通過(guò)設(shè)置于足球鞋上的第二通信模塊與球場(chǎng)外的第四通信模塊無(wú)線連接，以無(wú)線傳輸?shù)姆绞絺魉徒o設(shè)置于球場(chǎng)外的中央處理器；

所述中央處理器將接收到的球場(chǎng)上各運(yùn)動(dòng)員的第一統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和第二統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)和分析；

在比賽或訓(xùn)練時(shí)，所述中央處理器根據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析的結(jié)果即時(shí)提供雙方球隊(duì)的控球率、傳球次數(shù)和控球時(shí)間即第三統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

教練組可以根據(jù)收集到的每個(gè)足球運(yùn)動(dòng)員的踢球動(dòng)作以及雙方雙方球隊(duì)的控球率、傳球次數(shù)和控球時(shí)間，分析本隊(duì)單個(gè)足球運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)問(wèn)題和本隊(duì)整體配合的技戰(zhàn)術(shù)問(wèn)題并指導(dǎo)每個(gè)足球運(yùn)動(dòng)員以及本隊(duì)足球運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行更科學(xué)合理的訓(xùn)練。

請(qǐng)參閱圖2，一種足球活動(dòng)數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)300包括六軸傳感器31、多個(gè)磁感應(yīng)器32、處理芯片33、第三通信模塊34、第一通信模塊35、第二通信模塊36、第四通信模塊37和中央處理器38。

六軸傳感器31包括加速度傳感器311和陀螺儀傳感器312，加速度傳感器311和陀螺儀傳感器312均固定于運(yùn)動(dòng)員的軀體上。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員的軀體向前后左右移動(dòng)時(shí)，加速度傳感器311能感應(yīng)到運(yùn)動(dòng)員軀體移動(dòng)的方向，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員的軀體向前后左右傾斜時(shí)，陀螺儀傳感器312能夠感應(yīng)到運(yùn)動(dòng)員軀體傾斜的方向和角度，并記錄每一個(gè)軀體移動(dòng)方向?qū)?yīng)的時(shí)間點(diǎn)和每一個(gè)軀體傾斜角度對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)。

在訓(xùn)練和比賽時(shí)，所使用的足球內(nèi)部設(shè)設(shè)置磁片或磁條，使足球具有磁性。該足球?yàn)樽闱虬▋?nèi)膽和外殼，外殼包裹內(nèi)膽，多個(gè)磁片均位于內(nèi)膽和外殼之間。在足球運(yùn)動(dòng)員穿戴的足球鞋上設(shè)置感應(yīng)裝置(圖未示)，感應(yīng)裝置包括多個(gè)磁感應(yīng)器32和處理芯片33，多個(gè)磁感應(yīng)器32分別與處理芯片33連接，并且多個(gè)磁感應(yīng)器32分布于足球鞋鞋面的多個(gè)部位。磁感應(yīng)器32可以感應(yīng)到距其1cm范圍內(nèi)的足球，并將其轉(zhuǎn)換為第一電信號(hào)，傳輸給處理芯片33。

處理芯片33設(shè)有三根或三根以上地址線(圖未示)，以便于支持多個(gè)磁感應(yīng)器32，使布線更簡(jiǎn)單。處理芯片與磁感應(yīng)器的通信方式為IIC，在通信過(guò)程中存在處理芯片33地址選擇的問(wèn)題，現(xiàn)有的芯片只設(shè)置有一根地址線，只能通過(guò)一根地址線為磁感應(yīng)器32設(shè)置兩個(gè)地址(1位地址線只能通過(guò)設(shè)置這一位為“0”或者“1”來(lái)設(shè)置兩個(gè)地址)，顯然不能滿足產(chǎn)品的需求，球鞋上有8個(gè)磁感應(yīng)器32就需對(duì)應(yīng)8個(gè)不同的地址，可以使用兩個(gè)NC腳與前面固有的一根地址線組成三位的地址選擇線，通過(guò)設(shè)置這三位地址線的電平實(shí)現(xiàn)8個(gè)(2的3次方)不同地址的設(shè)置，以解決多個(gè)磁感應(yīng)器32的問(wèn)題。處理芯片33中還設(shè)置有一閥值寄存器(圖未示)，當(dāng)帶磁性的足球靠近時(shí)，達(dá)到這一預(yù)設(shè)的閥值，便觸發(fā)磁感應(yīng)器32的某一管腳輸出高低電平以供處理芯片33做判定，通過(guò)閥值寄存器上報(bào)給處理芯片33，解決原來(lái)處理芯片33需要不斷輪詢(xún)所有磁感應(yīng)器32實(shí)時(shí)變化帶來(lái)功耗變大問(wèn)題。

第一通信模塊35固定于運(yùn)動(dòng)員軀體上，與六軸傳感器31連接；第二通信模塊36和第三通信模塊34固定于足球鞋上，與處理芯片33連接；第四通信模塊37位于球場(chǎng)外并與中央處理器38直接連接。

為了方便讀者更好地理解本發(fā)明中提到的運(yùn)動(dòng)員觸球動(dòng)作的識(shí)別過(guò)程，以下舉例進(jìn)行說(shuō)明。

對(duì)于踢(帶)球的動(dòng)作識(shí)別，首先當(dāng)帶磁性的足球接近運(yùn)動(dòng)員所穿的足球鞋時(shí)，磁感應(yīng)器感應(yīng)到磁場(chǎng)的變化并發(fā)出觸球信號(hào)，處理芯片在接收到觸球信號(hào)后，識(shí)別出位于鞋面上的哪個(gè)或者哪幾個(gè)磁感應(yīng)器發(fā)出的此觸球信號(hào)，判斷出運(yùn)動(dòng)員左右腳的觸球部位和觸球?qū)?yīng)的時(shí)間點(diǎn)。然后提取處理芯片中存儲(chǔ)器里觸球感應(yīng)時(shí)間點(diǎn)前幾秒及后幾秒的加速度傳感器及陀螺儀傳感器的數(shù)據(jù)做融合分析，以精確描述踢球整個(gè)動(dòng)作的軌跡，再對(duì)照我們建立在云端的姿勢(shì)數(shù)學(xué)模型，可以識(shí)別出踢球的動(dòng)作是帶球、傳球、鏟球、扣球、盤(pán)帶等動(dòng)作，從而在APP上顯示技術(shù)分析。同時(shí)為了提高動(dòng)作識(shí)別的精準(zhǔn)度，改進(jìn)了高斯牛頓迭代算法，其基本流程為：(觸球感應(yīng))→提取存儲(chǔ)器觸球時(shí)間點(diǎn)前幾秒(可調(diào)整)及后幾秒(可調(diào)整)加速度傳感器數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)采樣后存儲(chǔ)前已完成濾波處理)→經(jīng)過(guò)高斯牛頓迭代得到姿態(tài)誤差速率→姿態(tài)角的測(cè)量→提取同時(shí)間陀螺儀傳感器數(shù)據(jù)→通過(guò)四元數(shù)微分方程→姿態(tài)四元數(shù)速率→加速度與陀螺儀數(shù)據(jù)融合積分→姿態(tài)四元數(shù)→歐拉角換算→軌跡推算→(觸球感應(yīng))→數(shù)學(xué)模型匹配→識(shí)別動(dòng)作。

如“踩單車(chē)”盤(pán)帶動(dòng)作識(shí)別：首先由磁感應(yīng)器感應(yīng)到觸球信號(hào)，處理芯片根據(jù)然后出運(yùn)動(dòng)員的左右腳分別從球兩側(cè)半圓型劃過(guò)(可連續(xù)多次)，設(shè)置于運(yùn)動(dòng)員軀體上的陀螺儀傳感器感應(yīng)到運(yùn)動(dòng)員兩腳的前進(jìn)弧線，最后由磁感應(yīng)器感應(yīng)到二次觸球信號(hào)；以此描述出整個(gè)帶球動(dòng)作的軌跡，再對(duì)照我們建立在云端的姿勢(shì)數(shù)學(xué)模型，可以識(shí)別出帶球的動(dòng)作是“踩單車(chē)“盤(pán)帶動(dòng)作。

教練組可以根據(jù)收集到的每個(gè)足球運(yùn)動(dòng)員的踢(帶)球動(dòng)作以及雙方雙方球隊(duì)的控球率、傳球次數(shù)和控球時(shí)間，分析本隊(duì)單個(gè)足球運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)問(wèn)題和本隊(duì)整體配合的技戰(zhàn)術(shù)問(wèn)題并指導(dǎo)每個(gè)足球運(yùn)動(dòng)員以及本隊(duì)足球運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行更科學(xué)合理的訓(xùn)練。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，并非因此限制本發(fā)明的專(zhuān)利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。