專利名稱:一種具有自校準(zhǔn)功能的精度可調(diào)式網(wǎng)球擊球點(diǎn)定位裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有自校準(zhǔn)功能的精度可調(diào)式網(wǎng)球擊球點(diǎn)定位裝置。該裝置包括固定支架、傳感器陣列和校準(zhǔn)單元。所述固定支架包括直線導(dǎo)軌、圓盤和圓弧形連接件；呈十字型交叉的兩根直線導(dǎo)軌固定在圓盤上，其自由端通過圓弧形連接件連接，所述的連接件也有兩根，呈中心對稱設(shè)置，直線導(dǎo)軌的交點(diǎn)與圓弧形連接件圓心重合。本實(shí)用新型可在三維空間實(shí)現(xiàn)網(wǎng)球擊球點(diǎn)定位；可根據(jù)測量要求調(diào)節(jié)裝置的精度；具有自校準(zhǔn)功能，提高裝置的穩(wěn)定性；機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單使用方便，適用于多種網(wǎng)球場地。
【專利說明】
-種具有自校準(zhǔn)功能的精度可調(diào)式網(wǎng)球擊球點(diǎn)定位裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種網(wǎng)球擊球點(diǎn)定位裝置，尤其是設(shè)及一種具有自校準(zhǔn)功能的精 度可調(diào)式網(wǎng)球擊球點(diǎn)定位裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在網(wǎng)球比賽中，發(fā)球者一般掌握主動權(quán)，處在接發(fā)球一方的選手則需要利用良好 的接發(fā)球技術(shù)和恰當(dāng)?shù)膽?zhàn)術(shù)轉(zhuǎn)被動為主動，W此贏得接發(fā)球的勝利。因此，運(yùn)動員和教練通 過分析網(wǎng)球擊球點(diǎn)位置可充分獲取回球信息、對手采取的戰(zhàn)術(shù)W及擊球習(xí)慣等信息，制定 最佳的接球決策乃至整個戰(zhàn)術(shù)布局。
[0003] 現(xiàn)有的網(wǎng)球擊球點(diǎn)定位方法主要有：（1)肉眼定位，然而，隨著網(wǎng)球運(yùn)動員的能力 和身體素質(zhì)的提升，網(wǎng)球運(yùn)動專項(xiàng)器材的飛速發(fā)展，在比賽中球的運(yùn)行速度也變得越來越 快，肉眼幾乎很難分辨；（2)鷹眼系統(tǒng)，可是，高昂的使用費(fèi)用使得選手在日常的訓(xùn)練中通過 技術(shù)手段精確的判斷、記錄網(wǎng)球的擊球點(diǎn)變得十分難得。W上方法使得網(wǎng)球運(yùn)動員在訓(xùn)練 和比賽中無法獲得充足的有效信息，導(dǎo)致無法采取正確的戰(zhàn)術(shù)，最終限制網(wǎng)球水平的提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對W上背景，本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有自校準(zhǔn)功能的精度可調(diào)式網(wǎng) 球擊球點(diǎn)定位裝置，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)球擊球點(diǎn)定位，且具有自校準(zhǔn)功能，除此之外可根據(jù) 實(shí)際使用需求調(diào)節(jié)裝置精度，是一項(xiàng)運(yùn)用于網(wǎng)球訓(xùn)練的新型技術(shù)手段。
[0005] 為了解決上述存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：
[0006] 本實(shí)用新型包括固定支架、傳感器陣列和校準(zhǔn)單元。
[0007] 所述固定支架包括直線導(dǎo)軌、圓盤和圓弧形連接件；呈十字型交叉的兩根直線導(dǎo) 軌固定在圓盤上，其自由端通過圓弧形連接件連接，所述的連接件也有兩根，呈中屯、對稱設(shè) 置，直線導(dǎo)軌的交點(diǎn)與圓弧形連接件圓屯、重合。
[000引所述傳感器陣列包括滑塊、聲音傳感器、傳感器連接片、光柵尺動尺連接片、光柵 尺動尺和光柵尺定尺?；瑝K的一端通過傳感器連接片連接聲音傳感器，聲音傳感器用于獲 取擊打網(wǎng)球的聲音信號；另一端通過光柵尺動尺連接片連接光柵尺動尺，滑塊與直線導(dǎo)軌 配合控制聲音傳感器及光柵尺動尺的運(yùn)動，其中光柵尺動尺與光柵尺定尺配合，光柵尺定 尺平行裝于直線導(dǎo)軌上，所述光柵尺可在滑塊運(yùn)動過程中精確定位聲音傳感器的位置。
[0009] 所述直線導(dǎo)軌上可放置若干個裝有聲音傳感器的滑塊，移動滑塊可改變聲音傳感 器的間距，通過改變聲音傳感器的間距和個數(shù)調(diào)節(jié)裝置的精度。
[0010] 所述校準(zhǔn)單元包括設(shè)置在裝置中屯、位置的校準(zhǔn)器。
[0011] 本實(shí)用新型的有益效果：
[0012] (1)裝置可在S維空間實(shí)現(xiàn)網(wǎng)球擊球點(diǎn)定位；
[0013] (2)可根據(jù)測量要求調(diào)節(jié)裝置的精度；
[0014] (3)具有自校準(zhǔn)功能，提高裝置的穩(wěn)定性；
[0015] (4)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單使用方便，適用于多種網(wǎng)球場地；
[0016] (5)-項(xiàng)運(yùn)用于網(wǎng)球訓(xùn)練的新型技術(shù)手段。
【附圖說明】

[0017] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)立體圖；
[0018] 圖2是本實(shí)用新型的主視圖；
[0019] 圖3是本實(shí)用新型的左視圖；
[0020] 圖4是由8個聲音傳感器組成的傳感器陣列的主視圖；
[0021] 圖中：1.短直線導(dǎo)軌a; 2.光柵尺動尺連接片；3.光柵尺動尺a; 4.光柵尺定尺a; 5. 圓盤;6.連接體;7.聲音傳感器a;8.光柵尺動尺b; 9.光柵尺定尺b; 10.圓弧形連接片；11.支 撐座；12.聲音傳感器b; 13.短直線導(dǎo)軌b; 14.校準(zhǔn)器；15.聲音傳感器C; 16.傳感器連接片； 17.光柵尺動尺C; 18.光柵尺定尺C; 19.聲音傳感器d; 20.滑塊a; 21.滑塊b; 22.長直線導(dǎo)軌； 23.光柵尺動尺d; 24.光柵尺定尺d。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】網(wǎng)球擊球點(diǎn)定位裝置，根據(jù)聲音定位原理，本實(shí)用新型 采用的定位方法首先估計(jì)出網(wǎng)球擊球產(chǎn)生的聲音信號到達(dá)傳感器陣列的各聲音傳感器的 相對時間差，再利用時間差計(jì)算出聲音到達(dá)各聲音傳感器的距離差，最后用空間幾何算法 確定網(wǎng)球擊球點(diǎn)的方位，定位公式如（1)所示：
[002；3]
(1)
[0024] 其中界為方位角，0為俯仰角，r為網(wǎng)球擊球點(diǎn)到裝置中屯、的距離，Tii為第i個聲音 傳感器較第1個聲音傳感器接收到聲音信號的時間差值，C為聲音傳播速度，d的聲音傳感器 的間距。
[0025] 由公式(1)可W推導(dǎo)出網(wǎng)球擊球聲音信號定位的誤差公式(2):
[0026]
任)
[0027] 其中為方位角的標(biāo)準(zhǔn)差，Oe為俯仰角的標(biāo)準(zhǔn)差，Or網(wǎng)球擊球點(diǎn)到裝置中屯、的距離 的標(biāo)準(zhǔn)差，Ot時間差值估計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)差，0。聲音傳播速度的標(biāo)準(zhǔn)差，Od聲音傳感器的間距的標(biāo) 準(zhǔn)差。
[0028] 本實(shí)施例包括滑塊、直線導(dǎo)軌、聲音傳感器、光柵尺、光柵尺動尺和校準(zhǔn)器。直線導(dǎo) 軌上可放置若干個裝有聲音傳感器的滑塊，移動滑塊可改變聲音傳感器的間距，得到不同 結(jié)構(gòu)的傳感器陣列。光柵尺可精確定位聲音傳感器的位置，從而減小聲音傳感器位置誤差 對定位精度的影響，且通過改變聲音傳感器的間距和個數(shù)可W調(diào)節(jié)裝置的精度，參考公式 (2)。裝置中屯、處的校準(zhǔn)器，坐標(biāo)為(0,0,0)，發(fā)出一定頻率的聲音信號，聲音傳感器接收到 聲音信號并通過信號處理電路計(jì)算得相對時間差，由公式（1)計(jì)算得到聲源即標(biāo)準(zhǔn)器的坐 標(biāo)值，將該坐標(biāo)值與實(shí)際坐標(biāo)值對比得到裝置的誤差值并通過軟件對其進(jìn)行修正，從而起 校準(zhǔn)作用。
[0029] W下結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4對定位裝置進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0030] 短直線導(dǎo)軌a(l)、b(13)-端與長直線導(dǎo)軌（22)通過沉頭螺釘呈十字型固定在圓 盤巧)上，另一端由圓弧形連接件（10)連接，短直線導(dǎo)軌a(l)、b(13)與長直線導(dǎo)軌(22)的交 點(diǎn)與圓弧形連接件（10)圓屯、重合；圓盤（5)通過4個M6的螺桿固定在連接體(6)上，連接體 (6)與支撐座（11)通過配合卡槽結(jié)合;4個滑塊a (20)的一端通過傳感器連接片（16)分別連 接聲音傳感器a(7)、b(12)、c(15)、d(19)，構(gòu)成傳感器陣列，另一端通過光柵尺動尺連接片 (2)分別連接光柵尺動尺3(3)、6(8)、(：（17)、(1(23)，滑塊3(20)與直線導(dǎo)軌配合控制聲音傳 感器及光柵尺動尺的運(yùn)動，其中光柵尺動尺曰(3)、6(8)、〇(17)、(1(23)分別與光柵尺定尺3 (4)、6(9)、〇(18)、(1(24)配合，光柵尺定尺平行裝于直線導(dǎo)軌端面，在滑塊3(20)運(yùn)動過程中 光柵尺可精確定位聲音傳感器的位置，從而減小聲音傳感器位置誤差對定位精度的影響。
[0031] 直線導(dǎo)軌上可放置若干個裝有聲音傳感器的滑塊，移動滑塊可改變聲音傳感器的 間距，通過改變聲音傳感器的間距和個數(shù)調(diào)節(jié)裝置的精度，圖4中是由8個聲音傳感器組成 的傳感器陣列的網(wǎng)球擊球點(diǎn)定位裝置，在其他參數(shù)相同的情況下，圖4中的定位裝置精度高 于圖2中的定位裝置精度。
[0032] 校準(zhǔn)器（14)固定在滑塊b(21)上，且位于裝置的中屯、位置，即坐標(biāo)為(0,0,0)，校準(zhǔn) 器（14)由430單片機(jī)、放大電路和揚(yáng)聲器組成，單片機(jī)產(chǎn)生一定頻率的方波信號，經(jīng)過放大 后給揚(yáng)聲器發(fā)聲，聲音傳播到聲音傳感器，聲音傳感器接收到聲音信號并通過信號處理電 路計(jì)算得相對時間差，由公式（1)計(jì)算得到聲源即標(biāo)準(zhǔn)器的坐標(biāo)值，將該坐標(biāo)值與實(shí)際坐標(biāo) 值對比得到裝置的誤差值并通過軟件對其進(jìn)行修正，從而起校準(zhǔn)作用。
[0033] 本實(shí)用新型的工作方式如下：根據(jù)精度需求確定聲音傳感器的個數(shù)和間距，通過 光柵尺確定位置并移動滑塊a(20)使聲音傳感器位于相應(yīng)位置，鎖緊滑塊a(20)，將裝置置 于網(wǎng)球場的非擊球區(qū)域，聲音傳感器與信號處理電路連接并通電，校準(zhǔn)器（14)對傳感器和 裝置進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)完畢方可進(jìn)行網(wǎng)球擊球點(diǎn)定位測量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有自校準(zhǔn)功能的精度可調(diào)式網(wǎng)球擊球點(diǎn)定位裝置，包括固定支架、傳感器陣 列和校準(zhǔn)單元，其特征在于： 所述固定支架包括直線導(dǎo)軌、圓盤和圓弧形連接件；呈十字型交叉的兩根直線導(dǎo)軌固 定在圓盤上，其自由端通過圓弧形連接件連接，所述的連接件也有兩根，呈中心對稱設(shè)置， 直線導(dǎo)軌的交點(diǎn)與圓弧形連接件圓心重合； 所述傳感器陣列包括滑塊、聲音傳感器、傳感器連接片、光柵尺動尺連接片、光柵尺動 尺和光柵尺定尺;滑塊的一端通過傳感器連接片連接聲音傳感器，聲音傳感器用于獲取擊 打網(wǎng)球的聲音信號；另一端通過光柵尺動尺連接片連接光柵尺動尺，滑塊與直線導(dǎo)軌配合 控制聲音傳感器及光柵尺動尺的運(yùn)動，其中光柵尺動尺與光柵尺定尺配合，光柵尺定尺平 行裝于直線導(dǎo)軌上，所述光柵尺可在滑塊運(yùn)動過程中精確定位聲音傳感器的位置； 所述直線導(dǎo)軌上可放置若干個裝有聲音傳感器的滑塊，移動滑塊可改變聲音傳感器的 間距，通過改變聲音傳感器的間距和個數(shù)調(diào)節(jié)裝置的精度； 所述校準(zhǔn)單元包括設(shè)置在裝置中心位置的校準(zhǔn)器。
【文檔編號】G01S5/22GK205720642SQ201620319693
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】周宇晗, 李東升, 陳愛軍, 樊靜
【申請人】中國計(jì)量學(xué)院