多目標捕捉辨析裝置的制作方法

專利名稱：多目標捕捉辨析裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種用于對多個運動目標進行捕捉并加以分辨和進行數據分析的裝置，是體育電子設備。
目前，體育比賽中對多個目標進行捕捉和辨析的工作除了在極少數場合使用電視圖象識別技術完成外，絕大多數情況下，考慮到經濟因素，還是由裁判通過人工方式完成。
本實用新型實用新型的目的是用一種工作可靠，造價低廉，使用方便的電子設備來代替人工完成上述工作。
本實用新型的工作原理是在待捕捉的各個目標上設置應答器。應答器在收到捕捉裝置發來的同步信號后通過數字編碼器發出PPM或PPM／PCM應答信號，顯然，由于編碼器的作用，每個目標上的應答器發回的應答信號是不同的，它的脈沖信號的位置(相對于同步信號來說)與每個目標一一對應。捕捉辨析器收到應答信號后利用這個對應關系通過檢測應答信號在相鄰兩個同步信號間的位置解調出這個應答信號對應于哪一個目標，并在此基礎上作出數據分析。
多目標捕捉辨析裝置的結構如附


圖1，它包括a中的由接收器1、編碼器2、發射器3和外殼4組成的應答器；b中的由接收器1、同步信號發生器2、同步解調器3、發射器4、外殼5和微機6組成的捕捉辨析器。
多目標捕捉辨析裝置的各應答器分別裝在各運動目標上，而捕捉辨析器則固定在一個各運動目標經過的地方，所謂“捕捉”就是指對經過捕捉辨析器的那些目標發出的應答信號進行俘獲。捕捉辨析裝置的工作過程是捕捉辨析器一刻不定地通過同步信號發生器產生同步信號，并由發射器將同步信號向外發送，同時它的接收器隨時準備接收信號。應答器上的接收器一直處于工作狀態，而編碼器和發射器平時不工作；一旦載有應答器的目標接近捕捉辨析器至應答器上接收器的有致工作范圍，編碼器、發射器開始工作，應答器發回應答信號。捕捉辨析器收到應答信號后即對信號解調，并通過微機對信號加以分辨和計算，最后輸出結果。
下面是有關本實用新型的關鍵結構的說明。
同步信號發生器。為了保證裝置對各目標的正確捕捉與鑒別，捕捉辨析器使用同步信號發生器產生統一的同步信號。通常情況下采用一個寬脈沖作為同步信號。相鄰兩個同步信號之間的時間間隔T＝N×t，N是捕捉辨析器所能捕捉的目標的最大個數，t是每個應答器發出的應答信號的寬度。在使用PPM／PCM信號作為應答信號的裝置中，同步信號發生器同時產生基準PCM信號，基準PCM信號各碼值的保持時間為t。
數字編碼器。應答器中的數字編碼器產生與每個目標相對應的編碼，它由收到的捕捉辨析器發出的同步信號的后沿啟動。數字編碼器采用數字計數延時或RC延時方式產生PPM信號。PPM信號的脈寬固定，它的前沿與同步信號后沿之間的時間間隔用T′＝N×t來表示，這里N表示應答器的編號，t是PPM信號的脈寬，即應答信號的寬度。在某些要求較高的應用場合，PPM信號的前沿再啟動PCM脈沖串，PCM脈沖串的總寬度仍為t，這樣，數字編碼器送出PPM／PCM信號。
同步解調器。同步解調器對收到的應答信號進行解調分離，以確定應答信號對應于哪一個目標。同步解調器的實質是一個由同步信號后沿啟動，計數周期為t，輸出接數據鎖存器的計數器。計數器以恒定的速率以同步信號的后沿為起點計數，當捕捉辨析器收到一個應答信號后，數據鎖存器被開啟，將計數器的計數值鎖入數據鎖存器。很明顯，數據鎖存器中的計數值就代表了被捕捉到的目標所裝置的應答器的編號。當多個應答器“一起”發出應答信號時，數據鎖存器依次鎖入不同的計數值，由于在某一時刻，數據鎖存器中的數據是唯一的，因此，“一起”收到的應答信號通過同步解調器就被分離了。
同步解調器輸出的信號代表了被捕捉辨析器捕捉到的目標的編號和目標被捕捉到的時間，因此利用微機可對目標的一些時間參數，如每個目標被捕捉到的周期，每個目標被捕捉到的次數等進行計算、統計。本裝置中的微機相當于一個普通的數據采樣分析裝置，它所采樣的數據來自同步解調器中的數據鎖存器。
各應答器和捕捉辨析器間的信號傳輸利用普通的無線電或紅外線收發器就可以了。當采用無線電作為傳輸媒介時，應答器中的接收器和發射器的工作頻率應錯開，以避免干擾；各個應答器的發射器可以同頻工作，因為本裝置的時分工作特性使得各個應答器中的發射機不可能同時工作，因此采用同頻工作后既保證了系統工作的可靠性，又簡化了線路。
體育比賽或訓練中會有不少工作牽涉到多個運動目標的捕捉，分辨和數據分析，例如萬米賽的計圈，馬拉松比賽的分程計時等，以往它們均由裁判員完成。實際比賽中一個裁判往往必須同時分管好幾個運動員的計圈計時，因此，諸如計錯圈數或時間或計錄結果張冠李戴的插錯時有發生，采用本裝置后，僅需工作人員進行簡單的操作，就可使上述工作準確無誤地自動完成，不僅大大提高了工作效率，也減少了人為的差錯。
本實用新型的一個最佳實施例是“萬米賽自動計圈裝置”。該裝置用于10，000米徑賽中對各運動員已跑的圈數作自動統計，并提供各運動員每一圈所用的大致時間(精度為1″)供參考。該裝置的最多計數對象是32個。
萬米賽計圈裝置中的應答器需佩在運動員身上，為了不影響運動員的比賽，應答器應具有體積小，重量輕的特點。本實施例中，應答器的數字編碼器產生的是PPM信號，其線路如附圖2。該編碼器的核心部分是一個CMOS雙精密單穩態定時器。編碼器的工作原理是從接收器來的同步脈沖Vi的下降沿觸發定時器A，經時間T′后，定時器A輸出信號的下降沿又啟動B，使B輸出一寬度為t的脈沖。B輸出Vo的即是PPM信號。編碼器的工作波形示于附圖3(假定該編器編號為“3”)。定時器A的定時寬度T′與R1、C1、的值有關，T′＝R1×C1。本實例中C1取0.15μF，R1＝(N－1)×13.0k，其中N為應答器的編號，從2至32。有一點特殊，即1號應答器中，定時器B直接由同步信號的下降沿觸發，不經過定時器A。定時器B的輸出脈沖寬度t＝R2×C2，本例中取C2＝0.15μF，R2＝13.0k。應答器中的發射器和接收器均采用常規線路，無特殊設計。整個應答器線路裝在50×25×7mm3的外殼中，應答器重量約10g。與上述應答器配合的同步解調器線路見附圖3。圖中Vi端信號取自捕捉辨析器的接收器，Si1端及Si2端信號取自同步信號發生器，其波形同時示于附圖3中，R端接微機數據總線D7同步信號發生器產生同步信號Si1加在由IC1a、b組成的計數器的清零端，計數信號Si2加在計數器的脈沖輸入端，從Si1，Si2波形中可以看出，兩個同步信號之間的時間間隔是32×1.96ms，與前面介紹的公式T＝Nxt相符，而計數周期為1／512S＝1.96ms，等于t。計數器在清零信號和計數信號的作用下由00000～11111循環計數，當有應答信號時，來自接收器Vi信號(高電平有效)開啟數據鎖存器IC3，于是，捕捉辨析器收到應答信號時的同步解調器中計數的計數值便鎖入數據鎖存器，并由數據鎖存器Q端輸出。為了與微機配合，IC3的置另端接微機，微機每采樣一次Q端即送出一清零信號。由于Q端的數據并非總是有效數據，因此微機通過軟件識別IC3Q7是否為“1”來確定IC3Q端數據的有效性。同步解調器的輸出信號由微機采樣后進行處理，最后得到每個運動員所跑的圈數，所用的時間等數據。微機運行的軟件框圖如附圖4。本例捕捉辨析器中同步信號發生器，發射機、接收機采用一般的通用線路，但為了提高整個計圈裝置工作的可靠性，發射機功率宜大一些，為1W左右。捕捉辨析器中的發射器、接收器、同步信號發生器、同步信號解調器裝在一機箱中，通過接口電纜與微機相連。
權利要求1.由應答器、同步信號發生器、同步解調器、發射器接收器，外殼，微機等組成的用于體育比賽的多目標捕捉辨析裝置，其特征是每個待捕捉的目標上裝有受同步信號控制的應答器。
2.根據權利要求1所述的多目標捕捉辨析裝置，其特征是，應答器由接收器、數字編碼器及發射器順序連接而成。
3.根據權利要求1所述的多目標捕捉辨析裝置，其特征是，應答器由接收器、PPM數字編碼器、發射器順序連接而成。
4.根據權利要求1所述的多目標捕捉辨析裝置，其特征是，應答器由接收器、PPM／PCM數字編碼器、發射器順序連接而成。
5.按照權利要求1所述的多目標捕捉辨析裝置，又稱“萬米賽自動計圈裝置”，其特征是，運動員身上佩有產生PPM應答信號的應答器。
專利摘要本實用新型是一種用于對多個運動目標進行捕捉并加以分辨和進行數據分析的裝置，是體育電子設備。本實用新型在待捕捉的各個目標上設置了應答器。應答器收到捕捉裝置發來的同步信號以后通過數字編碼器發出應答信號，捕捉辨析器根據收到的應答信號解調出這個應答信號對應于哪一個目標，并在此基礎上作出數據分析。本實用新型可用于各種牽涉到多個運動目標的捕捉，分辨和數據分析的場合，例如體育比賽中萬米賽的計圈，馬拉松的分程計時等。
文檔編號A63B71/06GK2056600SQ8921142
公開日1990年5月2日 申請日期1989年1月30日 優先權日1989年1月30日
發明者金宇澄, 徐康樂, 周崇寬, 陳沛 申請人:金宇澄, 徐康樂, 周崇寬, 陳沛