本发明涉及信号采集处理技术领域，尤其涉及一种赛事裁判随身便携智能终端。
背景技术：
现有的体育赛事比赛中，通常是通过裁判员的鸣哨、手势、枪声等作为裁判信号进行计时、记分的。因此对裁判员裁判信号的采集和处理对于提高赛事裁判计时、记分的自动化、智能化和准确性具有重要的意义。尽管现有技术中存在诸多的语音、动作等采集技术。但是针对体育赛事比赛中的裁判使用的专门化、定制化的相关技术并未见报道。
尤其是在球类比赛中，例如篮球、足球、排球等，裁判员通常需要在球场上来回跑动，裁判命令通常通过口哨声发出，但是在比赛现场通常声音环境比较复杂，有欢呼声、口哨声、脚步声、背景音乐、球类比赛时的球震声等，从如此复杂的声音环境中能够准确采集到裁判员发出的哨声是一项具有相当挑战性的工作，目前的专利和非专利文献中缺乏能够有效解决上述技术问题的技术方案。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种便携、智能、高效的赛事裁判随身便携智能终端，其能够高效、准确地采集到裁判员的裁判信号。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种赛事裁判随身便携智能终端，包括：壳体，在壳体上设置有用于将所述终端夹持在裁判员身上的夹持机构；所述终端进一步包括：声音信号接收模块、采集模块、主控板、无线信号收发模块，所述声音信号接收模块用于接收赛事现场的声音信号并将其转化为电信号；所述采集模块对来自所述声音信号接收模块的电信号进行过滤，并将过滤后的信号转换为方波信号；所述主控板接收所述方波信号并对其进行处理；所述无线信号收发模块能够将主控板的处理结果发送给所述终端以外的其它设备。
作为优选实施例，所述主控板对所述方波信号的上升沿进行周期性计数，并据此计算得出所述终端采集到的声音的频率，所述周期为3-8ms。
作为优选实施例，所述采集模块通过设置阈值过滤低于该阈值的声音信号，输出高于该阈值的声音信号。
作为优选实施例，所述声音信号包括裁判员发出的裁判哨声。
作为优选实施例，所述声音信号接收模块为全指向麦克风。
作为优选实施例，所述终端进一步包括：启动按钮、电源开关、电源指示、充电指示、天线、电源模块、充电接口、麦克风接口，操控所述启动按钮能够为所述终端以外的其它设备发送控制命令。
作为优选实施例，所述终端的启动按钮、电源开关设置在终端佩戴后的正下方。
作为优选实施例，所述采集模块包括：比较模块，将上述电信号与预定的阈值进行比较，当上述电信号不小于预定阈值时输出高电位信号，小于预定阈值时输出低电位信号，从而实现方波信号输出，所述预定阈值是可调的。
作为优选实施例，所述背夹包括背夹本体，所述背夹本体包括：弹性弯曲部、平板连接部和U型卡持部。
作为优选实施例，所述智能终端用于赛事裁判计时系统，所述其它设备是指所述计时系统的计时控制端。
本发明所述的智能终端结构紧凑、设计合理，能够准确、高效第采集到赛事中裁判员发出的裁判命令，尤其是哨声裁判命令，其能够用于赛事裁判智能计时、记分等，具有较高的自动化、智能化程度。
附图说明
图1是本发明的智能终端的结构示意图；
图2是本发明的智能终端的立体俯视图；
图3是本发明的智能终端的立体仰视图；
图4是本发明所述的终端的采集模块的电路原理图；
图5是本发明所述的终端的背夹结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明所述的赛事裁判随身便携智能终端在使用时裁判员随身携带，其主要的功能是采集裁判员发出的声音裁判信号命令，例如：用于发送裁判命令的裁判哨声，所述终端还能够将所采集到的裁判信号命令发送到控制端，并能够接受来自控制端的信息，以用于裁判计时、记分等。
图1是本发明所述的赛事裁判随身便携智能终端的结构示意图。
所述终端包括：壳体1、主控板1.7、采集模块1.3、启动按钮1.4、电源开关1.5、电源指示1.6、充电指示1.10、天线1.9、无线模块1.8、电源模块1.11、充电接口1.12、麦克风接口1.2。其中主控板1.7负责处理采集模块1.3采集的数据和无线收发的数据等功能。附件包括麦克风1.1、哨子1.0。
如图2和图3所示，所述麦克风接口1.2、启动按钮1.4、电源开关1.5、电源指示1.6、天线1.9设置在所述终端的壳体1的端部，在所述壳体1的一个侧面上设置有背夹2。所述天线1.9为可旋转式天线，通过旋转所述天线1.9可以调整信号的发送和接收方向。在所述壳体1的另外一个端面设置有充电接口1.12和充电指示1.10。
系统无线工作在425～450.5MHz频段或860～940MHz频段或2.4GHz～2.505GHz频段或5.645GHz～5.945GHz频段内共256个信道可任意配置，可配置65535个地址，具备加密算法+FEC纠错功能，传输距离>2000米，天线1.9的增益3.0dB、驻波比<1.5、长度5cm。
在一些优选实施例中所述终端的可触动按键启动按钮1.4、电源开关1.5可以设置在终端佩戴后的正下方，这样可以有效避免裁判员捡球动作或其他肢体动作时造成的错误操作。
这里需要进一步说明的是所述麦克风1.1可以是内置在所述终端的声音接收装置，也可以是通过所述麦克风接口1.2连接的外置麦克风。哨子1.0是球类比赛用哨，裁判员通过挂绳将哨子挂在脖子上使口哨垂在胸前，麦克风1.1优选采用全指向麦克风，用来采集哨子1.0的声音，并将声音信号转换成电信号。为了保证声音采集效果，所述麦克风1.1和哨子1.0优选设置在同一挂绳上，通过一个塑料材质的卡扣，将麦克风固定在哨子和哨子挂绳的连接处。所述麦克风接口1.2，用来连接麦克风插头，所述麦克风插头可以为常见的3.5mm插头。麦克风线长度1.5m，麦克风头与口哨处固定，将麦克风线从使用者后背穿过，插入麦克风接口1.2，麦克风接口1.2连接到采集模块1.3，采集模块1.3将声音信号转换成方波信号，并连接到主控板1.7，主控板1.7负责处理、计算数据，控制其他模块。
启动按钮1.4为终端上的按键，作用是裁判员按下按键启动计时器，当裁判员按下按键时，会产生一个高电平信号，这个信号会被主控板1.7检测到，主控板1.7认为裁判员有启动计时器命令，主控板会将这个命令通过无线模块1.8再经过天线1.9发送到主机。电源开关1.5用于控制终端的开启和关闭，打开开关之后系统能工作，电源指示灯1.6指示当前是否已经打开电源。充电接口1.12用于为终端内的蓄电池(图中未示出)充电，充电接口可以使用常见的micro-USB接口、Type-C接口、磁吸附式接口等，可是使用任意5v直流电源对终端进行充电。所述终端上还设置有充电指示1.10，充电过程中指示为红色，充满电之后指示灯指示为绿色。所述蓄电池可以为锂离子蓄电池、聚合物蓄电池等，电源模块1.11的作用是将蓄电池的电压变压到系统需要的电压，例如：将锂电池的3.7V电压变换为5.0V电压，所述电源模块1.11还能输出一个电量模拟信号由主控板1.7的模拟量采集引脚采集，通过计算求出电量。无线模块1.8用于是将主控板1.7要发送的数据转换成空间电磁波通过天线1.9发射出去。同时也能够接收空间电磁波，将电磁波转换成数据发送到主控板1.7。
图4是本发明所述的终端的采集模块的电路原理图，所述采集模块1.3包括：电压比较器，所述电压比较器具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、比较信号输出端，所述第一输入端连接供电电源(VCC)、第二输入端与麦克风的第一信号输出端连接、第三输入端连接可变电阻器R2的可变电阻端、第四输入端接地，所述麦克风的第一信号输出端还通过电阻R1连接至供电电源，所述麦克风的第二信号输出端接地，所述可变电阻器R2的第一端连接供电电源、所述可变电阻器R2的第二端接地，在所述电压比较器的比较信号输出端连接有电容器，所述电容器的另外一端接地。作为优选实施例，所述电阻R1的阻值为50-200KΩ，优选为100KΩ，所述可变电阻器R2的阻值为5-20KΩ，优选为10KΩ。
当有裁判员鸣哨时，哨音由麦克风采集并转换成模拟电压信号。该信号被发送到采集模块，由于外界声音的作用使得电压比较器的第二输入端的电压会随着声音强度的不同形成不同的电位变化，调节可变电阻器R2会在所述电压比较器的第三输入端处形成一个固定的电压值，当压比较器的第二输入端电位高于压比较器的第三输入端电位时，所述电压比较器的比较信号输出端将会输出高电位，当电压比较器的第二输入端电位低于电压比较器的第三输入端电位时，所述比较信号输出端将会输出低电位，根据此原理，声音强度达到设定阈值的声音信号才能够被检测并产生一个方波输出。所述阈值的设定可以根据使用环境的嘈杂程度、口哨与麦克风的距离等因素设定，例如：比赛一般使用FOX40型号口哨，该哨子发声轻松达到120分贝，再加上麦克风离哨子的距离很近，所以，对比现场的一些声音(音乐、欢呼、篮球震动、鞋底摩擦)麦克风更容易采集到哨子的声音。通过调节R2将电压比较器的第三输入端电位升高，就能够滤除强度较低的声音信号采集强度较高的哨子声音信号。
采集模块产生的方波信号连接到主控板的外部中断引脚，每产生一个方波主控板内部都会计一个数，每3-8ms，优选为5ms对计数值进行采集并清零，计数值乘以200，得到的结果就是声音的频率。计算所述频率信息的好处在于：由于频率信息是一个发声物体的固有属性，因此根据该频率信息可以识别所述声音信号的具体来源，进而判断所述声音是否属于裁判员发出的裁判信号，还可以判断出所述裁判信号具体来自哪一个裁判员，其裁判的优先等级如何。
终端在对声音信号计数检测频率时，由于裁判在每次吹哨时的时长和力度会有所不同，所以采集时间要短，采集频率要高，以提高采集频率的准确性。本系统采集中断时间为5ms，裁判的哨声达到洪亮声音的时间一般不会小于5ms，故检测失误率会大大降低。
本发明中，采用了幅值加频率的信号采集方式，能够有效滤除背景噪声，可以实现对现场的一些声音，例如：音乐、欢呼、篮球震动、鞋底摩擦，更重要的是，例如：在室内篮球场馆内，场上各种声音都会产生不同程度的声音回荡现象，声音回荡可能会造成哨声的重复检测，影响检测准确率。声音回荡回来的声音强度都会有不同程度的衰减，通过设置合适的声强滤波值，可同背景杂音一同滤除，不会重复检测。
图5是本发明所述的终端的背夹结构示意图，所述背夹2包括：固定部2.1，其用于将所述背夹2固定到终端的壳体1上，在固定部2.1上具有与壳体1的连接结构2.2，所述连接结构2.2可以为固定孔，在采用固定孔的情况下，可以通过螺钉将背夹2与壳体1固定，其也可以为卡合结构，同时在壳体1上设置与所述卡合结构相配合的结构；连接部2.3，其一端与固定部2.1垂直连接，另外一端与背夹本体连接，所述背夹本体包括：弹性弯曲部2.4、平板连接部2.5和卡持部2.6，所述弹性弯曲部2.4的一端与连接部2.3连接，另外一端与平板连接部2.5连接，设置所述弹性弯曲部2.4的好处在于当所述背夹2安装在终端壳体1上时在卡持部2.6抵触所述壳体1的侧面情况下，所述弹性弯曲部2.4会产生一定的形变，而由于弯曲部的存在其产生的形变应力会大于常规技术中的背夹本体整体为平板状的情形，其实现了在不设置夹角弹簧的情况下，依然可以保证背夹的夹紧力，使得背夹结构更为简单、不易损坏。所述卡持部2.6为U型结构，其在抵触壳体1的情况下亦会产生弹性形变，有利于背夹的夹紧。
本发明所述的智能终端结构紧凑、设计合理，能够准确、高效第采集到赛事中裁判员发出的裁判命令，尤其是哨声裁判命令，其能够用于赛事裁判智能计时、记分等，具有较高的自动化、智能化程度。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。