[发明专利]一种计算乒乓球触网位置和角度的系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于智能乒乓球运动技术领域，特别是涉及一种计算乒乓球触网位置和角度的系统及方法。

背景技术

目前乒乓球网的物联网改造方案主要有两种，一种是安装红外设备检测乒乓球从上空飞过的时间和位置；一种是安装摄像机等设备拍摄乒乓球运动视频或图像，再分析得到乒乓球数据。两种方案均不能简单有效地计算乒乓球触网位置和角度。为此提出一种计算乒乓球触网位置和角度的系统及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是乒乓球网的物联网方案不能简单有效地计算乒乓球触网位置和角度的问题，提出一种计算乒乓球触网位置和角度的系统及方法。本发明所述的触网是指乒乓球撞击球网。

本发明基于压力传感器以及乒乓球运动定位技术，压力传感器可以根据物体压力呈现一定的形变并获得压力传感数据，乒乓球运动定位技术是指通过已有物联网装置和定位方法计算乒乓球在运动过程中位置的技术。如图1所示，在乒乓球网面上部署的压力传感器获取压力传感数据，然后发送至服务器，在乒乓球系统中部署用于乒乓球运动定位的物联网组件(如信号强度定位技术等)获取乒乓球位置数据，服务器接收压力传感数据和乒乓球位置数据，计算乒乓球触网位置和角度。

事先建立乒乓球运动系统的三维空间坐标系，原点为乒乓球桌正中心，x轴和y轴组成水平面，z轴垂直于桌面向上。根据乒乓球网面均匀部署的N个压力传感器把乒乓球网划分为N个区域并编号，N是正整数，压力传感器位于各区域的中心，压力传感器编号与球网区域编号一致。事先设置采样时间间隔T，其值小于对局中乒乓球撞击球桌的平均时间间隔(根据历史数据统计获得)。事先设置乒乓球触网产生的压力传感数据最小阈值L和最大阈值H。

在乒乓球运动系统中部署乒乓球运动定位装置，计算乒乓球在每个采样时刻的位置坐标值。

一种计算乒乓球触网位置和角度的系统，包括获取压力传感数据及判断乒乓球是否触网模块、计算乒乓球触网的位置模块、计算乒乓球触网的角度模块。

获取压力传感数据及判断乒乓球是否触网模块：部署在乒乓球网面的N个压力传感设备按照事先设置的采样时间间隔T获取压力传感数据，然后发送至服务器，N是正整数；当服务器获取的同一采样时刻的N个压力传感数据中有且只有一个压力传感数据u满足L≤u≤H时，则判定此采样时刻乒乓球触网，进入计算乒乓球触网的位置模块；否则返回获取压力传感数据及判断乒乓球是否触网模块。

计算乒乓球触网的位置模块：压力传感数据u对应的球网面区域的中心位置为乒乓球触网的位置，根据乒乓球网在三维空间坐标系中的位置计算乒乓球触网的位置坐标值，记为(x_u,0,z_u)，进入计算乒乓球的触网的角度模块。

计算乒乓球触网的角度模块：调取前一采样时刻的乒乓球位置坐标值，记为(x_v,y_v,z_v)；计算乒乓球运动轨迹与球网所形成的角度α＝arcsin(h/f)，α即为乒乓球触网的角度，其中h＝|y_v|；返回获取压力传感数据及判断乒乓球是否触网模块。

本发明的计算乒乓球触网位置和角度的系统框图如图2所示。

一种计算乒乓球触网位置和角度的方法按以下步骤：

步骤1、划分乒乓球网面区域及设置参数。

根据乒乓球网面均匀部署的N个压力传感器把乒乓球网划分为N个区域并编号，N是正整数，压力传感器位于各区域的中心，压力传感器编号与球网区域编号一致；建立乒乓球运动系统的三维空间坐标系，原点为乒乓球桌正中心，x轴和y轴组成水平面，z轴垂直于桌面向上；设置采样时间间隔T，其值小于乒乓球撞击球桌的平均时间间隔(根据历史数据统计获得)；设置乒乓球撞击网面产生的压力传感数据最小阈值L和最大阈值H。

步骤2、计算乒乓球的位置坐标值。

利用已有的乒乓球运动定位技术和装置，计算乒乓球在每个采样时刻的位置坐标值。

步骤3、获取压力传感数据及判断乒乓球是否触网。

部署在乒乓球网面的N个压力传感设备按照事先设置的采样时间间隔T获取压力传感数据，然后发送至服务器；当服务器获取的同一采样时刻的N个压力传感数据中有且只有一个压力传感数据u满足L≤u≤H时，则判定此采样时刻乒乓球触网，进入步骤4；否则返回步骤2。

步骤4、计算乒乓球触网的位置。