阅读说明：本技术 一种足球无线定位系统及其应用 (Football wireless positioning system and application thereof ) 是由 刘波 李湘文 杨凯军 崔崴 周玲 于 2018-06-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及足球裁判相关技术领域,具体公开了一种足球无线定位系统及其应用。该系统中永久磁体通过若干根弹性绳索固定在足球皮囊内部的中心,球形割磁线圈通过隔离滚珠固定在永久磁体内部,并在球形割磁线圈上固定有悬垂块,并利用悬垂块带动球形割磁线圈切割永久磁体所形成的磁场而产生电动势,并通过固定在球形割磁线圈内部的稳压整流电路稳压整流后,为稳压整流电路中的电源模块充电,信号发生模块可实时将足球所处的位置信息发送至足球外的信号接收单元。该系统可以精确定位足球的实时位置,从而辅助裁判准确判罚足球是否出线、过球门线等等,也可以计算出足球在场上的实时速度,运行轨迹,给科研人员提供数据,给普通观众提供娱乐信息。(The invention relates to the technical field of football referees, and particularly discloses a football wireless positioning system and application thereof. In the system, a permanent magnet is fixed at the center inside a football leather bag through a plurality of elastic ropes, a spherical magnet cutting coil is fixed inside the permanent magnet through an isolation ball, a suspension block is fixed on the spherical magnet cutting coil, the suspension block is used for driving the spherical magnet cutting coil to cut a magnetic field formed by the permanent magnet to generate electromotive force, the electromotive force is subjected to voltage stabilization and rectification through a voltage stabilization rectification circuit fixed inside the spherical magnet cutting coil and then charges a power supply module in the voltage stabilization rectification circuit, and a signal generation module can transmit position information of a football to a signal receiving unit outside the football in real time. The system can accurately position the real-time position of the football, so that the judge is assisted to accurately judge whether the football is off-line or not, cross goal lines and the like, the real-time speed and the running track of the football on the spot can be calculated, data are provided for scientific research personnel, and entertainment information is provided for common audiences.)

一种足球无线定位系统及其应用

技术领域

本发明属于足球裁判相关技术领域，具体涉及一种足球无线定位系统及其应用。

背景技术

作为目前很多人都为之痴迷运动比赛——足球比赛，而裁判员的主观判罚将会左右一场球赛的胜负，而如何克服裁判员的主观判罚，精确确定足球是否出线、越位等情况，确保比赛的公平公正就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种足球无线定位系统及其应用，其可以准确帮助裁判员判断足球实时精确位置，精确确定足球出线、越位等情况，为比赛公平公正提供保障。

本发明的技术方案如下：一种足球无线定位系统，所述系统包括永久磁体、球形割磁线圈、稳压整流电路以及信号发生模块，其中，球形壳体结构的永久磁体通过若干根弹性绳索固定在足球皮囊内部的中心，球形割磁线圈通过隔离滚珠固定在永久磁体内部，并在球形割磁线圈上固定有悬垂块，并利用足球运动时悬垂块的重力作用，带动球形割磁线圈切割永久磁体所形成的磁场而产生电动势，并通过固定在球形割磁线圈内部的稳压整流电路稳压整流后，为稳压整流电路中的电源模块充电，以实现对球形割磁线圈中的信号发生模块提供电源，其中，信号发生模块可实时将足球所处的位置信息发送至足球外的信号接收单元。

所述的信号发生模块与稳压整流电路相连接，并固定在球形割磁线圈内部，其中，信号发生模块包括UWB信号发射模块、脉冲发生器模块、控制模块以及时钟模块，UWB信号发射模块与控制模块相连接，并采用时间间隔极短的脉冲进行通信，控制模块与脉冲发生器模块及时钟模块相连接，并控制时钟模块及脉冲发生器模块的时序，同时，进行数据通信控制。

所述的信号发生模块为MB-OFDM-UWB基带信号发生模块系统，其包括信号处理模块、QPSK调制、IFFT部分，其完成信号的信源编码和信道编码，对信号进行QPSK映射以及IFFT计算，产生符合基带传输要求的超宽带基带信号，并按照一定的时序对数据流进行一系列的基带处理，最终形成一个标准的MB-ODFM符号；主控单元MCU保证整个发射机的时序正确，同时还承担者与MAC层交互通信的任务；每次发射处理都是MAC层发起的，因此MCU与MAC层之间采用中断的通信模式。

所述的永久磁体通过在xyz三个相互垂直的轴线方向上的六根弹性绳索固定在足球皮囊内部的中心。

所述的带有无线定位系统的足球应用在足球比赛中，并在足球场四个角处分布布置有基站A、基站B、基站C以及基站D，所述的基站A、基站B、基站C以及基站D均为UWB信号接收器，其可以接收足球中信号发生模块所发射的定位信号。

所述的基站A、基站B、基站C以及基站D安装位置与足球场的边界距离不超过1米且不低于10厘米。

本发明的显著效果在于：本发明所述的一种足球无线定位系统及其应用，可以精确定位足球的实时位置，从而辅助裁判准确判罚足球是否出线、过球门线等等，也可以计算出足球在场上的实时速度，运行轨迹，给科研人员提供数据，给普通观众提供娱乐信息。

附图说明

图1为本发明所述的一种足球无线定位系统结构示意图；

图2为本发明所述的一种足球无线定位系统中无线信号定位的结构示意图；

图3为本发明所述的一种足球无线定位系统中信号发生模块系统结构示意图；

图4为本发明所述的一种足球无线定位系统应用场景示意图；

图中：1、足球皮囊；2、永久磁体；3、隔离滚珠；4、悬垂块；5、球形割磁线圈；6、稳压整流电路；7、信号发生模块；8、弹性绳索；9、基站A；10、基站B；11、基站C；12、基站D。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所述，一种足球无线定位系统，包括永久磁体2、球形割磁线圈5、稳压整流电路6、以及信号发生模块7，其中，球形结构的永久磁体2通过若干根弹性绳索9固定在足球皮囊1内部的中心，例如，永久磁体2通过在xyz三个相互垂直的轴线方向上的六根弹性绳索9固定在足球皮囊1内部的中心；球形割磁线圈5通过隔离滚珠3固定在永久磁体2内部，并在球形割磁线圈5上固定有悬垂块4，其中，球形割磁线圈5在悬垂块4的作用下，使球形割磁线圈5由不平衡状态恢复到平衡状态时，由悬垂块4带动球形割磁线圈5快速切割磁场而产生电动势，其通过固定在球形割磁线圈5中的稳压整流电路6进行稳压整流后，为稳压整流电路6中的电源充电，其中，稳压整流电路6可以适应足球不同冲击力而导致线圈切割磁场速度不同而产生的无规律交流电，其采用现有技术中能够满足升压功能、整流功能、限伏功能及限流功能的电路模块单元；信号发生模块7与稳压整流电路6相连接，并固定在球形割磁线圈5内部，其中，如图2所示，信号发生模块7包括UWB信号发射模块、脉冲发生器模块、控制模块以及时钟模块，其中，UWB信号发射模块采用时间间隔极短的脉冲进行通信，FCC对UWB信号给出了明确的定义，UWB信号为任何绝对带宽大于500MHz或相对带宽(FractionalBandwidth)大于0.2，并满足FCC功率谱密度限制要求的信号。UWB的通信方式为载波调制方式，并采用多载波的多带正交频分多路复用(Multi-Band OFDM Alliance,MBOA)体制。MB-OFDM-UWB基带信号发生模块系统如图3所示，它主要由信号处理模块、QPSK调制、IFFT部分组成。完成信号的信源编码和信道编码，对信号进行QPSK映射以及IFFT计算，产生符合基带传输要求的超宽带基带信号，降低系统的误码率。上述功能模块会按照一定的时序对数据流进行一系列的基带处理，最终形成一个标准的MB-ODFM符号。主控单元MCU是整个发射机的核心模块，它控制所有子模块的工作，以保证整个发射机的时序正确，同时还承担者与MAC层交互通信的任务。由于每次发射处理都是MAC层发起的，因此MCU与MAC层之间采用中断的通信模式。为了能够精确的控制各个功能模块的处理时间，主控单元MCU采用计数的模式来进行控制。MCU的工作过程：当MCU接收到MAC层发送来的请求信号(TXSTART_REQ)后，首先发送复位信号PHY_RST对整个处理器进行初始化。与请求信号同步串行输入的还有PHY_TXSTART信号，其中包括待发射帧长(LENGTH)、发射速率(RATE)、发射功率(TXPWR)、扰码器字段(SCRAMBLER)、突发模式字段(BM)、前导符类型字段(PT)、发射机TF码字段(TX_TFC)和发射机使用带组的最小有效比特(LSB)等发射参数，MCU接收完毕后将其送至相应的输出端口对处理模块进行控制。

如图4所示，一种足球无线定位系统的应用，包括在足球场四个角处分别布置有基站A9、基站B10、基站C11以及基站D12，其中，基站A9、基站B10、基站C11以及基站D12为UWB信号接收器，其可以接收足球中信号发生模块7所发射的定位信号，包括足球出界、足球进球门等信息，足球内的UWB发射器通过天线发射足球位置信号，基站A9、基站B10、基站C11以及基站D12中的UWB信号接收器接收信号，并将这些实时数据传送至服务器，由服务器对所有数据进行处理和分析，获取足球实时位置信息，给足球比赛判定公正性提供重要数据。