комплекс измерительный радиотехнический для цифровой регистрации параметров перемещения спортсменов

Формула изобретения

Комплекс измерительный радиотехнический для цифровой регистрации параметров перемещения спортсменов многоканальный, отличающийся тем, что включает в себя источники радиосигналов, которые располагают на каждом перемещающемся спортсмене во время проведения игры, приемники радиосигналов, которые размещают стационарно в соответствующих точках игрового поля для отслеживания перемещения спортсменов посредством приема радиосигналов, настроенных на частоты, соответствующие частоте источников радиосигналов спортсменов, устройство расчета для приема данных от указанных приемников и определения углов между направлениями перемещения спортсменов из одной точки в другую точку игрового поля за выбранные интервалы времени, а также одновременного расчета параметров перемещения каждого спортсмена по игровому полю во время спортивного действия и устройство записи в цифровом виде полученных параметров.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительным радиотехническим комплексам для определения местоположения каких-либо объектов.

В измерительном радиотехническом комплексе используется способ триангуляционных измерений положения каких-либо объектов на местности.

Комплекс предназначен для цифровой регистрации параметров перемещения спортсменов в процессе спортивного действия. Он может быть применен в таких видах спорта как футбол, хоккей, фигурное катание, лыжные гонки, легкоатлетический бег и ходьба.

Регистрация параметров перемещения спортсменов в процессе спортивного действия важна для оценки эффективности действия каждого их них, вкладе в конечный результат и оценки качества спортивного действия в целом.

По результатам регистрации может производиться статистическая обработка данных методами математической статистики.

Новизна изобретения заключается в том, что комплекс является многоканальным и обеспечивает одновременную регистрацию в цифровом виде параметров перемещения спортсменов, а именно пути, скорости и ускорения на отдельных участках местности в процессе всего непрерывного спортивного действия.

В настоящее время изменение местоположения спортсменов и их перемещение определяют либо путем визуального непосредственного наблюдения, либо с помощью телевизионных средств. Эти средства не позволяют вести непрерывное определение и одновременную регистрацию параметров перемещения нескольких спортсменов на отдельных участках игрового поля или трассы, по которой перемещаются спортсмены.

Существующие спутниковые навигационные системы не могут быть применены в связи с их значительной инерционностью и невозможностью одновременной цифровой регистрации параметров перемещения спортсменов в процессе игрового действия.

Данный измерительный комплекс одновременно регистрирует в цифровом виде параметры перемещения спортсменов по результатам измерения триангуляционным способом координат местоположения каждого спортсмена, участвующего в спортивном действии, рассчитывает их изменение на отдельных участках перемещения в принятые интервалы времени.

В состав измерительного комплекса входят:

- следящая радиотехническая система, обеспечивающая слежение за перемещением спортсменов;

- счетно-решающие устройства;

- регистрирующие устройства, обеспечивающие запись параметров перемещения на каких-либо носителях информации

В процессе работы узконаправленные антенны, количество которых должно быть равным количеству спортсменов, через выбранные интервалы времени одновременно принимают радиосигналы от источников радиосигналов, расположенных на движущихся спортсменах. Частоты радиосигналов должны быть разнесены.

По максимальному значению принимаемого радиосигнала измеряются два угла между направлениями на источник радиосигнала и базой, на которой установлены антенны с приемниками.

По этим двум углам счетно-решающие устройства рассчитывают координаты местоположения спортсмена и их изменение за принятый интервал времени в процессе перемещения. Причем, чем меньше принятый интервал времени, чем больше быстродействие счетно-решающего устройства, тем точнее будут определены траектории перемещения спортсменов.

На примере игры в футбол или хоккей игровое поле представляют в плоской системе координат.

Схема измерений приведена на чертеже. На нем игровое поле ограничено линиями между точками 1, 2, 3, 4 и представлено в двух системах координат - основной , и игрового поля х, у.

Начало координат игрового поля принимают в точке 0, расположенной в его центре.

Начало координат основной системы принимают в точке , которая находится на пересечении базисной линии В и диагонали, проходящей через точки 1, 3 и 0.

В точках и N располагают стационарные устройства с приемниками радиосигналов. На каждого спортсмена приходится по два приемника, каждый из которых настроен на свою частоту, соответствующую частоте источника радиосигнала.

Точку N находят на пересечении диагонали, проходящей через точки 2, 4 и центр поля, и базисной линией В.

Расстояние d₁ от начала координат основной системы до точки А₁, в которой в данный момент времени находится спортсмен, определяют по известной формуле:

Расстояние d₂ от начала координат основной системы до точки А₂, в которую переместился спортсмен за интервал взамен t, определяют по формуле:

В этих формулах ₁, ₂, ₁, ₂ - углы между направлениями на спортсмена, находящегося в точках A₁ и А₂ из точек и N и базовой линией В.

По этим формулам сначала определяют координаты , , , в основной системе координат, а затем координаты спортсмена x₁, x₂, y₁, y₂ в системе координат игрового поля.

Перемещение S спортсмена из точки A₁ в точку А₂ за интервал времени t определяют по формуле:

здесь ,

,

Соответственно ,

,

Среднюю скорость спортсмена на этом интервале определяют по формуле

Суммарное перемещение за некоторый интервал времени Т определяют по формуле:

Порядок действий оператора состоит в первоначальной настройке приемников радиосигналов излучения от каждого из спортсменов. Далее слежение за перемещением спортсменов и регистрация результатов происходят автоматически.

Возможен вариант исполнения радиотехнических средств, когда приемник сигналов и, следовательно, базисная линия В будут располагаться не в плоскости игрового поля, а на некоторой высоте Н. В этом случае тригонометрическая схема измерений становится трехмерной, а перемещения спортсменов на игровом поле рассчитывают в трехмерной системе координат.

Эффект от применения измерительного комплекса состоит в улучшении качества выступлений спортсменов, в увеличении их спортивных достижений, благодаря возможности регистрации параметров перемещения в цифровом виде и возможности количественной оценки параметров выступления на протяжении всего спортивного действия. Благодаря возможностям применения методов математической статистики, достигается лучшая оценка взаимодействия спортсменов в игровых видах спорта при послематчевом анализе игры.

В конечном счете это может быть выражено в улучшении спортивных результатов и занятии призовых мест во многих видах спорта.