УСТРОЙСТВО для ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ и ПУТИ СПОРТСМЕНА Советский патент 1972 года по МПК G08C19/14 

Изобретение относится к техническим средствам для дистанционного контроля за физической нагрузкой и скоростными качествами игроков в хоккей с шайбой, хоккей с мячом, футбол и др. игры.

Известны устройства для получения по радиоканалу данных о физиологических функциях спортсменов (частота пульса, дыхание и др.). Однако эти данные полезны при получении их от спортсменов по таким видам спорта, как бег, плавание (т. е. по неигровым видам спорта). Для игровых видов спорта этих данных недостаточно, так как неизвестно в каком состоянии в каждый данный отрезок времени находился игрок: стоял на месте, передвигался и, если передвигался, то с какой скоростью.

Предлагаемое устройство позволяет получить данные о пройденном каждым игроком пути за любой промежуток игрового времени, а так же о скорости передвижения игрока на любом отрезке пути. Это достигается использованием принципа беспроводной передачи информации на небольшие расстояния нри помощи петли связи, питаемой током низкой частоты, и приемника с магнитной антенной, размещаемых на человеке, находящемся внутри петли связи.

фиг. 2 - структурная схема аппаратуры, размещаемой на игроке; на фиг. 3 - структурная схема приемного устройства, размещаемого вне игрового поля; на фиг. 4 - электрическая схема сравнения действующих значений напряжений кодовых частот; на фиг. 5 - пример записи на самописце пройденного пути и скорости передвижения для одного игрока. Под игровым полем на небольшой глубине

(10-20 см) прокладывают четыре одножильных сигнальных провода Л, Б, В и Г, заключенных в неэкранированную оболочку (см. фиг. 1), (пунктиром обозначены границы игрового поля). Схема питания включает блок

питания /, низкочастотные кодовые генераторы 2, 3, 4 и 5 па частоты PI, р2, и Р, каждый из которых питает один из сигнальных проводов. При прохождении по сигнальным проводам тока низкой частоты вокруг них образуются концентрические переменные магнитные силовые поля. Для нормальной работы устройства необходимо, чтобы все токопроводящие провода, расположенные вне игрового поля, были экранированы.

Аппаратура, размещаемая на игроке (см. фиг. 2), состоит из магнитной антенны /, в которой наводятся э.д.с. с частотами FI, f 2, f з, при нахождении ее в полях сигнальных проводов. Э.д.с. усиливаются в усилителях 2 и вмесщегб генератора 5i, усиленными блоком 4, подаются на модулятор 5i. В результате высокочастотные колебания, промодулированные низкой частотой f 1, FZ, FZ и 4, усиливаются в выходном каскаде 5i и излучаются антенной 7;- §1 источник питания. Каждый игрок (передатчик) должен иметь свою несуп:1ую частоту, отличную от частот других игроков (передатчиков).

При движении игрока, например, слева направо (см. фиг. 1) его передатчик будет генерировать УКВ частоту, модулированную F и FZ, а при движении игрока в перпендикулярном направлении - частотами з, F.

В общем случае несущая частота может быть модулирована всеми четырьмя частотами, причем в магнитной антенне будут наводиться Э.Д.С., различные не только по частоте, но и по амплитуде.

В связи с тем, что обычная магнитная антенна со стержневым сердечником обладает направленностью, лучше в качестве сердечника магнитной антенны применить ферритовый тор диаметром 10-12 мм и магнитной проницаемостью |л 2000-4000. Для лучшей работы схемы магнитная антенна должна быть вынесена как можно ближе к поверхности земли, антенна может крепиться на ноге спортсмена, например в нижней части гетр.

Приемное устройство (см. фиг. 3) включает следующие элементы:

антенну /2, усилитель высокой частоты 2, полосовой фильтр 52, настроенный на одну из несущих частот, детектор 4, усилитель низкой частоты 52, избирающие фильтры 6, 7, 8 и 9, настроенные на кодовые частоты f ь Р, РЗ, F, схема сравнения 102 и //2 действующих (амплитудных) значений напряжений кодовых частот, исполнительное устройство 12 и ISz, регистрирующее устройство / 2Приемное устройство работает следующим образом.

Несущая частота каждого из .передатчиков улавлив-ается антенной /2, усиливается в уеллителе 22, проходит через соответствующий полосовой фильтр 2 и детектируется детектором 4. Выделенные в детекторе кодовые частоты подаются попарно на фильтры кодовых частот, на фильтры 6 и Zj, например, подаются частоты FJ и FZ на Sz и 9 - F и F.

В элементах схемы ( и //2) выделяется одна из продольных или поперечных кодовых частот и поступает на исполнительное устройство (122, ISz), с которого информация в виде импульсов подается на самописец.

На фиг. 4 приведена одна из возможных Схем устройства (, ), предназначенного для выделения одной из двух поперечных и продольных кодовых частот, работа которогозаключается в следующем. Напряжение с частотой f 1 (F) выпрямляется диодом Mi и выделяется на звене iCj. Диодом Mz одновременно выделяется напряжение с частотой (4), которое выделяется на на выход

схемы «1 поступает разность напряжений, выделенных на AiCj и , т. е. И1-И2.

Таким образом, при передвижении игрока по полю на выходе «1 схемы будет выделяться попеременно то -;-, то - (минус), благодаря чему можно осуществить счет импульсов, используя в качестве устройств (, ISz), например, триггер.

Необходимо отметить, что антенна 1 и щирокополосный усилитель 2 могут быть общим для всего приемного устройства, элементы схемы (Sz-13z) должны быть свои для каждого передатчика.

Самописец }4z желательно иметь один (многоперьевой) на несколько игроков для удобства сравнения их показателей между собой.

При условии, что u b :consi c (см. фиг. 1) путь, пройденный игроком нри его передвижении вдоль игрового поля Зпрод. или поперек Snon. подсчитывается по формулам:

8прод. С Кпрод.(1)

Ьпоп. Кпоп.(2)

где /(пред. - количество полученных в приемном устройстве импульсов при перемещении игрока вдоль игрового поля;

Клоп. - то же, поперек игрового поля. В общем случае путь S, пройденный игроком при его передвижении в любом направлении, подсчитывается по теореме Пифагора по формуле:

S о .(3)

На фиг. 5 приведен пример записи на самописце для одного игрока. Путь, пройденный игроком, подсчитывается следующим образом. На участке А: общий путь - по формуле 3, путь в продольном и поперечном направлении соответственно по формулам 1 и 2.

На участке Б: в продольном направлении- по формуле 1, в поперечном направлении - игрок не передвигается.

На участке В: в продольном направлении- игрок не передвигается, в поперечном направлении - по формуле 2.

На участке Г: в продольном и поперечном направлении игрок не передвигается.

Для определения скорости передвижения игроков необходимо знать скорость передвижения бумажной ленты самописца. Скорость передвижения игроков в общем случае обратно пропорциональна расстояниям между отдельными импульсами. Если на выходе приемного устройства установить несложное вычислительное устройство, то мож-но будет этому устройству поручить производство всех промежуточных вычислительных этапов, а на выходе машины будут конечные данные для каждого игрока в отдельности.

Для хоккеистов скорость передвижения игрока имеет решающее значение. Имея документальные данные, снятые с самописцев, тренер и врач смогут более глубоко проанализировать причины отдельных неудач, а так же потенциальные возможности как каждого игрока, так и всей команды в целом.

Предмет изобретения

I. Устройство для дистанционного измерения скорости и пути спортсмена, например хоккеиста, отличающееся тем, что, с целью

оперативного получения объективной информации, оно содержит передатчики, размещенные на спортсмене, общий широкополосный усилитель, полосовые фильтры, усилители, детекторы, исполнительные и регистрирующие устройства, ферритовые антенны, систему низкочастотных кодовых генераторов и кабелей, служащих нагрузкой этих генераторов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кабели неэкранированы и расположены под игровым полем вдоль и поперек его на заданном расстоянии друг от друга.

Фиг 2

Рг