[发明专利]一种撞击时乒乓球相对球拍的角度计算系统及方法

说明书

本发明公开了一种撞击时乒乓球相对球拍的角度计算系统及方法。其系统包括获取压力传感数据及判断球拍是否击球模块、计算乒乓球撞击球拍的位置模块、获取陀螺力矩数据及计算球拍在空间中的角度模块、计算撞击时乒乓球相对球拍的角度模块。在乒乓球拍上部署压力传感器获取乒乓球拍被撞击时的压力数据，在乒乓球拍部署的陀螺仪监测乒乓球拍的角度数据，在乒乓球系统中部署常用的用于乒乓球实时定位的物联网组件获取定位数据，服务器接收数据，计算撞击时乒乓球相对球拍的角度。本发明解决了乒乓球拍物联网方案不能计算撞击时乒乓球相对球拍的角度的问题。

技术领域

本发明属于智能乒乓球运动技术领域，特别是涉及一种撞击时乒乓球相对球拍的角度计算系统及方法。

背景技术

目前乒乓球拍的物联网改造方案主要有两种，一种是安装压感设备检测乒乓球的击打数据，一种是安装陀螺仪等设备检测乒乓球拍的运动数据。两种方案均不能计算撞击时乒乓球相对球拍的角度。为此提出一种撞击时乒乓球相对球拍的角度计算系统及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是乒乓球拍的物联网方案不能计算撞击时乒乓球相对球拍的角度的问题，提出一种撞击时乒乓球相对球拍的角度计算系统及方法。

本发明应用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采用已有物联网装置和定位方法计算乒乓球在运动过程中实时位置的技术。如图1所示，在球拍面部署压力传感器获取乒乓球拍击打时的压力传感数据，在球拍柄内部署的陀螺仪获取乒乓球拍的陀螺力矩数据(陀螺力矩是指陀螺仪中绕对称轴高速旋转的转子当旋转轴在空间中改变方位时所表现出的抗阻力矩)，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，服务器获取各数据及计算撞击时乒乓球相对球拍的角度。

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。根据乒乓球拍面部署N个压力传感器把球拍面划分为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拍面区域编号一致。设置采样时间间隔T，采样时间间隔T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)。设置判断乒乓球拍是否击打乒乓球的最小阈值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。

本发明的一种撞击时乒乓球相对球拍的角度计算系统，包括获取压力传感数据及判断球拍是否击球模块、计算乒乓球撞击球拍的位置模块、获取陀螺力矩数据及计算球拍在空间中的角度模块、计算撞击时乒乓球相对球拍的角度模块。本发明中所述的球拍击打乒乓球和乒乓球撞击球拍是对同一种动作的不同描述。

获取压力传感数据及判断球拍是否击球模块：部署在球拍面的N个压力传感设备按照采样时间间隔T获取压力传感数据，然后将压力传感数据发送至服务器；服务器获取同一采样时刻的压力传感数据，当有且只有一个压力传感数据u满足L≤u≤H时，则判定此采样时刻球拍击打乒乓球，进入计算乒乓球撞击球拍的位置模块；否则返回获取压力传感数据及判断球拍是否击球模块。

计算乒乓球撞击球拍的位置模块：采用乒乓球运动定位技术，计算乒乓球此采样时刻的位置坐标值，记为(x_u,y_u,z_u)。

获取陀螺力矩数据及计算球拍在空间中的角度模块：部署在球拍柄内的陀螺仪获取陀螺力矩数据，然后发送至服务器；服务器获取陀螺力矩数据，在三维空间坐标系中采用动作感知算法计算球拍面与z轴的夹角，记为α₀。