一种足球活动数据采集方法及系统与流程

本发明涉及一种足球活动数据采集方法及系统。

背景技术：

足球，有“世界第一运动”的美誉，是全球体育界最具影响力的单项体育运动。标准的足球比赛由两队各派10名球员与1名守门员，共11人，在长方形的草地球场上对抗、进攻。比赛目的是尽量将足球射入对方的球门内，每射入一球就可以得到一分，当比赛完毕后，得分最多的一队则胜出。如果在比赛规定时间内得分相同，则须看比赛章则而定，可以抽签、加时再赛或互射点球(十二步)等形式比赛分高下。足球比赛中除了守门员可以在己方禁区内利用手部接触足球外，球场上每名球员只可以利用手以外的身体其他部分控制足球。

而现有技术中，缺乏一种实用性的方法和工具来统计和分析每个足球运动员的踢球动作以及双方球队的控球率、传球次数和控球时间。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种足球活动数据的采集方法及系统，能够统计和分析每个足球运动员的踢球动作以及双方球队的控球率、传球次数和控球时间。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种足球活动数据采集方法，包括：在训练和比赛时，获取运动员的触球运动数据；根据所述触球运动数据，进行统计生成第一统计数据；根据对所述第一统计数据进行分析和记录，用于识别出所述运动员带球和传球的踢球动作。

其中，所述触球运动数据包括所述运动员左右脚的触球部位、触球次数和触球对应的时间点；获取所述触球运动数据的步骤包括：在训练和比赛时，所使用的足球内部设设置磁片或磁条，使足球具有磁性；在所述运动员穿戴的足球鞋上设置感应装置，所述感应装置包括多个磁感应器和处理芯片，所述多个磁感应器可以感应所述足球，并将其转换为电信号，传输给处理芯片；通过设置于所述足球鞋上的处理芯片分析并统计出所述运动员踢球时脚部与所述球体的具体触球部位、触球次数和触球对应的时间点。

其中，所述方法还包括在训练和比赛时，获取运动员的躯体运动数据；根据所述躯体运动数据和触球运动数据，进行统计生成第二统计数据；根据对所述第二统计数据进行分析和记录，用于识别出所述运动员盘球、扣球和铲球的踢球动作。

其中，所述躯体运动数据包括所述运动员躯体移动方向和躯体倾斜角度；所述获取躯体运动数据的步骤包括：通过设置于所述运动员躯体上的六轴传感器感应所述运动员躯体移动方向和躯体倾斜角度，并记录每一个躯体移动方向对应的时间点和每一个躯体倾斜角度对应的时间点；所述躯体运动数据由设置于运动员躯体上的第一通信模块，以无线传输的方式传送给所述处理芯片。

其中，所述方法还包括获取第三统计数据，所述第三统计数据包括：双方球队的控球率、传球次数和控球时间；获取第三统计数据的步骤包括：所述处理芯片将分析后获取的第一统计数据或第二统计数据通过设置于足球鞋上的第二通信模块，以无线传输的方式传送给设置于球场外的中央处理器；所述中央处理器将接收到的球场上各运动员的第一统计数据和第二统计数据进行进一步的统计和分析；在比赛或训练时，所述中央处理器根据统计和分析的结果即时提供双方球队的控球率、传球次数和控球时间。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种运动员竞技能力的分析系统，包括，足球，所述足球内部设有多个磁片；感应装置，包括多个磁感应器和处理芯片，多个磁感应器分别与处理芯片连接，所述感应装置设于足球鞋。

其中，所述多个磁感应器分布于足球鞋的鞋面上，用于感应所述足球与所述运动员脚部的触球部位、触球次数和触球对应的时间点，并将其转换为电信号，传输给处理芯片。

其中，所述系统还包括六轴传感器，所述六轴传感器包括加速度传感器和陀螺仪传感器，所述加速度传感器用于感应运动员躯体移动方向，所述陀螺仪传感器用于感应运动员躯体倾斜角度。

其中，所述处理芯片包括至少三根地址线。

其中，所述处理芯片包括阀值寄存器。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明在比赛或者训练中，获取运动员的触球运动数据和躯体运动数据，通过统计分析触球运动数据和躯体运动数据，分析每个足球运动员的踢球动作以及双方球队的控球率、传球次数和控球时间。

附图说明

图1为本发明足球活动数据采集系统实施方式的流程图；

图2为本发明足球活动数据采集系统实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

请参阅图1，方法包括：

步骤101：在比赛和训练时，获取运动员的触球运动数据。

在训练和比赛时，所使用的足球内部设设置磁片或磁条，使足球具有磁性；

在足球运动员穿戴的足球鞋上设置感应装置，所述感应装置包括多个磁感应器和处理芯片，多个磁感应器分别与处理芯片连接，并且多个磁感应器分布于足球鞋鞋面的多个部位。磁感应器可以感应到距其1cm范围内的足球，并将其转换为第一电信号，传输给处理芯片。

处理芯片根据接收到的第一电信号，进行统计和分析，获取运动员的触球运动数据，该触球运动数据包括运动员左右脚的触球部位、触球次数和触球对应的时间点。

步骤102：分析获取的触球运动数据。

处理芯片根据统计出的运动员踢球时脚部与所述球体的具体触球部位、触球次数和触球对应的时间点，识别出所述运动员带球和传球的踢球动作即第一统计数据。

步骤103：在比赛和训练时，获取运动员的躯体运动数据。

运动员的躯体运动数据包括运动员躯体移动方向和躯体倾斜角度；

在训练和比赛时，运动员在身上携带有六轴传感器，六轴传感器包括加速度传感器和陀螺仪传感器，当运动员的躯体向前后左右移动时，加速度传感器能感应到运动员躯体移动的方向，当运动员的躯体向前后左右倾斜时，陀螺仪传感器能够感应到运动员躯体倾斜的方向和角度，并记录每一个躯体移动方向对应的时间点和每一个躯体倾斜角度对应的时间点。

步骤104：分析获取的躯体运动数据。

处理芯片根据统计出的运动员踢球时脚部与所述球体的具体触球部位、触球次数和触球对应的时间点，识别出所述运动员带球和传球的踢球动作即第二统计数据。

步骤105：获取第三统计数据。

所述处理芯片将分析后获取的第一统计数据或第二统计数据通过设置于足球鞋上的第二通信模块与球场外的第四通信模块无线连接，以无线传输的方式传送给设置于球场外的中央处理器；

所述中央处理器将接收到的球场上各运动员的第一统计数据和第二统计数据进行进一步的统计和分析；

在比赛或训练时，所述中央处理器根据统计和分析的结果即时提供双方球队的控球率、传球次数和控球时间即第三统计数据。

教练组可以根据收集到的每个足球运动员的踢球动作以及双方双方球队的控球率、传球次数和控球时间，分析本队单个足球运动员的技术问题和本队整体配合的技战术问题并指导每个足球运动员以及本队足球运动员进行更科学合理的训练。

请参阅图2，一种足球活动数据的采集系统300包括六轴传感器31、多个磁感应器32、处理芯片33、第三通信模块34、第一通信模块35、第二通信模块36、第四通信模块37和中央处理器38。

六轴传感器31包括加速度传感器311和陀螺仪传感器312，加速度传感器311和陀螺仪传感器312均固定于运动员的躯体上。当运动员的躯体向前后左右移动时，加速度传感器311能感应到运动员躯体移动的方向，当运动员的躯体向前后左右倾斜时，陀螺仪传感器312能够感应到运动员躯体倾斜的方向和角度，并记录每一个躯体移动方向对应的时间点和每一个躯体倾斜角度对应的时间点。

在训练和比赛时，所使用的足球内部设设置磁片或磁条，使足球具有磁性。该足球为足球包括内胆和外壳，外壳包裹内胆，多个磁片均位于内胆和外壳之间。在足球运动员穿戴的足球鞋上设置感应装置(图未示)，感应装置包括多个磁感应器32和处理芯片33，多个磁感应器32分别与处理芯片33连接，并且多个磁感应器32分布于足球鞋鞋面的多个部位。磁感应器32可以感应到距其1cm范围内的足球，并将其转换为第一电信号，传输给处理芯片33。

处理芯片33设有三根或三根以上地址线(图未示)，以便于支持多个磁感应器32，使布线更简单。处理芯片与磁感应器的通信方式为IIC，在通信过程中存在处理芯片33地址选择的问题，现有的芯片只设置有一根地址线，只能通过一根地址线为磁感应器32设置两个地址(1位地址线只能通过设置这一位为“0”或者“1”来设置两个地址)，显然不能满足产品的需求，球鞋上有8个磁感应器32就需对应8个不同的地址，可以使用两个NC脚与前面固有的一根地址线组成三位的地址选择线，通过设置这三位地址线的电平实现8个(2的3次方)不同地址的设置，以解决多个磁感应器32的问题。处理芯片33中还设置有一阀值寄存器(图未示)，当带磁性的足球靠近时，达到这一预设的阀值，便触发磁感应器32的某一管脚输出高低电平以供处理芯片33做判定，通过阀值寄存器上报给处理芯片33，解决原来处理芯片33需要不断轮询所有磁感应器32实时变化带来功耗变大问题。

第一通信模块35固定于运动员躯体上，与六轴传感器31连接；第二通信模块36和第三通信模块34固定于足球鞋上，与处理芯片33连接；第四通信模块37位于球场外并与中央处理器38直接连接。

为了方便读者更好地理解本发明中提到的运动员触球动作的识别过程，以下举例进行说明。

对于踢(带)球的动作识别，首先当带磁性的足球接近运动员所穿的足球鞋时，磁感应器感应到磁场的变化并发出触球信号，处理芯片在接收到触球信号后，识别出位于鞋面上的哪个或者哪几个磁感应器发出的此触球信号，判断出运动员左右脚的触球部位和触球对应的时间点。然后提取处理芯片中存储器里触球感应时间点前几秒及后几秒的加速度传感器及陀螺仪传感器的数据做融合分析，以精确描述踢球整个动作的轨迹，再对照我们建立在云端的姿势数学模型，可以识别出踢球的动作是带球、传球、铲球、扣球、盘带等动作，从而在APP上显示技术分析。同时为了提高动作识别的精准度，改进了高斯牛顿迭代算法，其基本流程为：(触球感应)→提取存储器触球时间点前几秒(可调整)及后几秒(可调整)加速度传感器数据(数据采样后存储前已完成滤波处理)→经过高斯牛顿迭代得到姿态误差速率→姿态角的测量→提取同时间陀螺仪传感器数据→通过四元数微分方程→姿态四元数速率→加速度与陀螺仪数据融合积分→姿态四元数→欧拉角换算→轨迹推算→(触球感应)→数学模型匹配→识别动作。

如“踩单车”盘带动作识别：首先由磁感应器感应到触球信号，处理芯片根据然后出运动员的左右脚分别从球两侧半圆型划过(可连续多次)，设置于运动员躯体上的陀螺仪传感器感应到运动员两脚的前进弧线，最后由磁感应器感应到二次触球信号；以此描述出整个带球动作的轨迹，再对照我们建立在云端的姿势数学模型，可以识别出带球的动作是“踩单车“盘带动作。

教练组可以根据收集到的每个足球运动员的踢(带)球动作以及双方双方球队的控球率、传球次数和控球时间，分析本队单个足球运动员的技术问题和本队整体配合的技战术问题并指导每个足球运动员以及本队足球运动员进行更科学合理的训练。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。