[发明专利]一种足球任意球轨迹仿真生成方法及系统

说明书

本发明公开了一种足球任意球轨迹仿真生成方法及系统，本发明方法包括确定足球模型、击球点A的坐标以及踢球作用力F；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；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。本发明综合考虑了足球模型、击球点A、踢球作用力F、重力、空气阻力和马格努力及碰撞过程，具有生成结果精确度高、还原度高的优点，任意球运动轨迹更加贴近于真实情况，可用于分析不同力的大小和角度对任意球的影响、辅助球员训练。

技术领域

本发明涉及运动仿真技术，具体涉及一种足球任意球轨迹仿真生成方法及系统。

背景技术

任意球是一种在足球(或手球)比赛中发生犯规后重新开始比赛的方法。任意球分两种：直接任意球(踢球队员可将球直接射入犯规队球门得分)及间接任意球(踢球队员不得直接射门得分，球在进入球门前必须被其他队员踢或触及)。自从贝利1966年在伦敦世界杯赛中踢出了第一个“美丽的弧线”后，任意球便成为越来越多大牌球星们的基本功和拿手好戏。自打贝利1966年在伦敦世界杯赛中踢出了第一个“美丽的弧线”后，任意球便成为越来越多大牌球星们的基本功和拿手好戏。法依兹苏波里在马来西亚足球赛场中踢出的神级任意球更是刷新了现有的记录，被誉为是有史以来最不可思议的任意球。

对任意球在空中划出的诡异弧线进行研究，分析其背后力学和运动学原理，并辅助球员训练引起了广大学者的兴趣和研究。理想的任意球多是借助于踢球的力度、重力和风力等因素，运用不同的脚法以及巧妙的技术动作形成的。据临场需求，在中近距离传射时，球弧线轨迹的明显弯曲应该出现得早一些，曲率相对较大，踢球时应以小腿摆动为主，并辅以身体的扭转；当长传远射时，则要保证足够的前进速度，并使弧线轨迹的明显弯曲出现得晚一些，曲率相对较小，踢球时主要由大腿带动小腿摆动，以增加踢球的力量，并通过“追踪球”增加接触时间，使球获得较大的冲量，保证出球轨迹前半程较平直而后半程出现弧线明显弯曲，从而避开人墙或提高隐蔽性，使绝技得以奏效。目前，有大量的学者对这种奇怪的现象展开了研究和分析，主要研究方向可大致分为三类：一、香蕉球运动轨迹的力学原理和空气动力学原理；二、脚的速度、球的旋转角速度、球的变形与轨迹偏移距离之间的关系；三、踢球点、踢球力度、踢球方向等因素对球轨迹的影响。目前，有大量的学者对这种奇怪的现象展开了研究和分析，主要研究方向可大致分为三类：一、香蕉球运动轨迹的力学原理和空气动力学原理；二、脚的速度、球的旋转角速度、球的变形与轨迹偏移距离之间的关系；三、踢球点、踢球力度、踢球方向等因素对球轨迹的影响。然而，现有研究并为从任意球仿真对足球运动员进行系统的辅助训练展开研究。此外，在之前的研究中也没有考虑复杂的足球场环境和人墙的设计对于任意球的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种足球任意球轨迹仿真生成方法及系统，本发明综合考虑了足球模型、击球点A的坐标以及踢球作用力F、足球受到的重力、空气阻力和马格努力以及碰撞过程，能够实现精确的足球任意球轨迹仿真生成，具有生成结果精确度高、还原度高的优点，任意球运动轨迹更加贴近于真实情况，可用于分析不同力的大小和角度对任意球的影响、辅助球员训练。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种足球任意球轨迹仿真生成方法，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。

可选地，步骤1)中击球点A在球坐标下的坐标的表达式为：