[发明专利]一种足球任意球轨迹仿真生成方法及系统

权利要求书

1.一种足球任意球轨迹仿真生成方法，其特征在于，包括：

1)确定足球模型、击球点A的坐标以及踢球作用力F；

2)基于击球点A的坐标以及踢球作用力F确定足球的初速度和初始旋转角速度；

3)基于足球的初速度和初始旋转角速度，结合足球受到的重力、空气阻力和马格努力确定足球在飞行时的旋转角速度以及加速度方程，且在足球的运动过程中将碰撞过程简化为镜面反射，最终获得足球的任意球运动轨迹。

2.根据权利要求1所述的足球任意球轨迹仿真生成方法，其特征在于，步骤1)中击球点A在球坐标下的坐标的表达式为：

(rcosφ₁cosθ₁,rcosφ₁sinθ₁,rsinφ₁)

上式中，r为足球的半径，θ₁为球坐标下击球点A与球心连线在xoy平面上的投影与x轴之间的夹角，φ₁为球坐标下击球点A与球心连线与xoy平面的夹角；

踢球作用力F在球坐标下的坐标的表达式为：

上式中，为踢球作用力F对应的带方向的力，θ₂为球坐标下踢球作用力F在xoy平面上的投影与x轴之间的夹角，φ₂为球坐标下踢球作用力F与xoy平面的夹角。

3.根据权利要求2所述的足球任意球轨迹仿真生成方法，其特征在于，步骤2)包括：

2.1)将带方向的力分解为沿切线方向的力和沿法线方向的力基于击球点A的坐标以及踢球作用力F计基于下式计算沿法线方向的力

将沿法线方向的力分别沿着xyz方向分解得到沿法线方向的力在xyz轴方向的分量F_Nx,F_Ny,F_Nz，将带方向的力分别沿着xyz方向分解得到带方向的力在xyz轴方向的分量F_Fx,F_Fy,F_Fz，基于下式计算沿切线方向的力产生的力矩在xyz轴方向的分量M_x,M_y,M_z；

上式中，F_Fx,F_Fy,F_Fz分别为沿切线方向的作用力F_F在xyz轴方向的分量，r_x,r_y,r_z分别为击球点A的xyz轴坐标分量；

2.2)根据下式计算足球的初速度和初始旋转角速度；

上式中，V_0x,V_0y,V_0z分别为足球的初速度在xyz轴方向的分量，F_Nx,F_Ny,F_Nz分别为沿法线方向的作用力F_N在xyz轴方向的分量，F_Fx,F_Fy,F_Fz分别为沿切线方向的作用力F_F在xyz轴方向的分量，m为足球的质量，t_c为运动员射门时脚与球的接触时间，ω_0x,ω_0y,ω_0z分别为足球的初始旋转角速度在xyz轴方向的分量，M_x,M_y,M_z分别为沿切线方向的力产生的力矩在xyz轴方向的分量，I为足球的转动惯量。

4.根据权利要求3所述的足球任意球轨迹仿真生成方法，其特征在于，所述足球的转动惯量的计算函数表达式为：

上式中，m为足球的质量，r为足球的半径。