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专利号: 2021109517831
申请人: 南昌工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-07-05
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种陆地冰壶运动状态的计算方法,应用于陆地冰壶赛道以对陆地冰壶的运动状态进行监测并计算,其特征在于,在所述陆地冰壶赛道的侧缘设有多个云台摄像机,在所述陆地冰壶内设有微型处理器,与所述微型处理器电性连接的角速度传感器、加速度传感器、温度传感器与湿度传感器,多个所述云台摄像机以及所述微型处理器均与后台服务器之间存在数据传输,所述方法包括如下步骤:步骤一:通过多个所述云台摄像机获取赛道图像信息,从所述赛道图像信息中提取得到赛道边界信息,并根据所述赛道边界信息进行虚拟建模以得到虚拟赛道区域;

步骤二:从所述赛道图像信息中,对在所述虚拟赛道区域内的多个陆地冰壶进行对象捕捉,并锁定当前运动的陆地冰壶,通过所述角速度传感器以及所述加速度传感器获取当前运动的陆地冰壶对应的角速度以及加速度;

步骤三:根据所述温度传感器以及所述湿度传感器分别获取到的温度值以及湿度值,对所述角速度以及所述加速度进行校正,以分别得到有效角速度以及有效加速度;

步骤四:根据所述当前运动的陆地冰壶的当前速度、所述有效角速度、所述有效加速度以及地面摩擦因素,模拟计算得到当前运动的陆地冰壶的运动轨迹;

步骤五:

判断所述当前运动的陆地冰壶的运动轨迹上是否存在其它静止的陆地冰壶;

步骤六:

若是,则模拟计算得到经碰撞之后静止的陆地冰壶的当前位置坐标,根据所述当前位置坐标计算得到对应的得分值,以完成陆地冰壶的完整运动状态的计算。

2.根据权利要求1所述的一种陆地冰壶运动状态的计算方法,其特征在于,在所述步骤一中,所述赛道边界信息包括多个节点标签,所述节点标签包括第一节点标签以及第二节点标签,所述第一节点标签位于所述虚拟赛道区域的外侧缘,所述第二节点标签位于所述虚拟赛道区域的内部,所述第一节点标签对应的为第一节点标签坐标,所述第二节点标签对应的为第二节点标签坐标,其中,从所述赛道边界信息进行虚拟建模以得到虚拟赛道区域的方法包括如下步骤:

根据从所述赛道图像信息中提取的多个所述第一节点标签坐标以确定所述虚拟赛道区域的第一边界,所述第一边界包括起点区、发球区、中线区、得分区以及终点区;

根据从所述赛道图像信息中提取的多个所述第二节点标签坐标以确定所述虚拟赛道区域的第二边界,所述第二边界包括得分定位区以及发球定位区;

其中,所述得分定位区位于所述得分区的内部,所述发球定位区位于所述发球区的内部,所述得分定位区以及所述发球定位区的形状为圆形,所述起点区、发球区、中线区、得分区以及终点区的形状均为方形。

3.根据权利要求1所述的一种陆地冰壶运动状态的计算方法,其特征在于,当所述角速度不为零时,在所述步骤三中,所述有效角速度的计算公式表示为:其中,ωT为所述有效角速度,ωJ为角速度传感器获取到的当前运动的陆地冰壶对应的角速度,为温度校正系数,ε为湿度校正系数,T为温度传感器获取到的温度值,s为湿度传感器获取到的湿度值。

4.根据权利要求1所述的一种陆地冰壶运动状态的计算方法,其特征在于,在所述步骤三中,所述有效加速度的计算公式表示为:其中,aT为所述有效加速度,aJ为加速度传感器获取到的当前运动的陆地冰壶对应的加速度,为温度校正系数,ε为湿度校正系数,T为温度传感器获取到的温度值,s为湿度传感器获取到的湿度值。

5.根据权利要求4所述的一种陆地冰壶运动状态的计算方法,其特征在于,当所述角速度不为零时,在所述步骤四中,当前运动的陆地冰壶的运动轨迹为曲线,对应的方程表示为:

其中, 为当前运动的陆地冰壶的曲线运动轨迹, 为曲线轨迹状态下,未发生碰撞的陆地冰壶在冰壶赛道上沿中心线方向移动的第一横向距离;

vqt为作曲线运动的陆地冰壶在碰撞发生前的当前速度,γ为角速度偏转校正因素,ωT为有效角速度,ωo为基准角速度, 为地面摩擦因素,g为重力加速度;

μmin为冰壶赛道表面的最小摩擦因素,μmax为冰壶赛道表面的最大摩擦因素,fr为摩擦系数控制因子。

6.根据权利要求5所述的一种陆地冰壶运动状态的计算方法,其特征在于,当所述角速度不为零,且陆地冰壶的运动轨迹为曲线,在所述步骤六中,若所述当前运动的陆地冰壶的运动轨迹上存在其它静止的陆地冰壶,且二者之间发生碰撞时,所述方法还包括:根据当前运动的陆地冰壶在发生碰撞前的瞬间对应的当前速度,当前运动的陆地冰壶与被碰撞的陆地冰壶之间的碰撞夹角,以计算得到所述当前运动的陆地冰壶在发生碰撞后的瞬间对应的当前速度;

所述当前运动的陆地冰壶在发生碰撞后的瞬间对应的当前速度的计算公式表示为:其中, 为作曲线运动的陆地冰壶在发生碰撞后的瞬间在x轴方向的当前速度,Vqt为作曲线运动的陆地冰壶在发生碰撞前的瞬间对应的当前速度,θ为当前运动的陆地冰壶与被碰撞的陆地冰壶之间的碰撞夹角。

7.根据权利要求6所述的一种陆地冰壶运动状态的计算方法,其特征在于,当所述角速度不为零,且陆地冰壶的运动轨迹为曲线,在当前运动的陆地冰壶发生碰撞之后,所述方法还包括:

根据所述当前运动的陆地冰壶在发生碰撞后的瞬间对应的当前速度,计算得到发生碰撞后的陆地冰壶在冰壶赛道上沿中心线方向移动的第二横向距离;

其中所述第二横向距离的计算公式表示为:其中, 表示发生碰撞后的陆地冰壶在冰壶赛道上沿中心线方向移动的第二横向距离。

8.根据权利要求4所述的一种陆地冰壶运动状态的计算方法,其特征在于,当获取到的所述角速度为零,当前运动的陆地冰壶的运动轨迹为直线时,且当前运动的陆地冰壶的运动轨迹上不存在其它陆地冰壶,则未发生碰撞的陆地冰壶在冰壶赛道上沿中心线方向移动的第三横向距离表示为:

其中, 为作直线运动且未发生碰撞的陆地冰壶在冰壶赛道上沿中心线方向移动的第三横向距离,vzt为作直线运动的陆地冰壶在碰撞发生前的当前速度, 为地面摩擦因素,g为重力加速度,aT为有效加速度。

9.根据权利要求8所述的一种陆地冰壶运动状态的计算方法,其特征在于,当获取到的所述角速度为零,当前运动的陆地冰壶的运动轨迹为直线时,且当前运动的陆地冰壶的运动轨迹上存在其它陆地冰壶,则当前运动的陆地冰壶在发生碰撞后的瞬间对应的当前速度的计算公式表示为:

其中, 为作直线运动的陆地冰壶在发生碰撞后的瞬间在x轴方向上的当前速度,vzt为当前运动的陆地冰壶在发生碰撞前的瞬间对应的当前速度,θ为当前运动的陆地冰壶与被碰撞的陆地冰壶之间的碰撞夹角;

所述方法还包括:

根据所述当前运动的陆地冰壶在发生碰撞后的瞬间对应的当前速度,计算得到发生碰撞后的陆地冰壶在冰壶赛道上沿中心线方向移动的第四横向距离;

其中所述第四横向距离的计算公式表示为:其中, 表示发生碰撞后的陆地冰壶在冰壶赛道上沿中心线方向移动的第四横向距离。

10.一种陆地冰壶运动状态的计算系统,应用于陆地冰壶赛道以对陆地冰壶的运动状态进行监测并计算,其特征在于,在所述陆地冰壶赛道的侧缘设有多个云台摄像机,在所述陆地冰壶内设有微型处理器,与所述微型处理器电性连接的角速度传感器、加速度传感器、温度传感器与湿度传感器,多个所述云台摄像机以及所述微型处理器均与后台服务器之间存在数据传输,所述系统包括:

信息获取模块,用于通过多个所述云台摄像机获取赛道图像信息,从所述赛道图像信息中提取得到赛道边界信息,并根据所述赛道边界信息进行虚拟建模以得到虚拟赛道区域;

信息处理模块,用于从所述赛道图像信息中,对在所述虚拟赛道区域内的多个陆地冰壶进行对象捕捉,并锁定当前运动的陆地冰壶,通过所述角速度传感器以及所述加速度传感器获取当前运动的陆地冰壶对应的角速度以及加速度;

数据校正模块,用于根据所述温度传感器以及所述湿度传感器分别获取到的温度值以及湿度值,对所述角速度以及所述加速度进行校正,以分别得到有效角速度以及有效加速度;

第一计算模块,用于根据所述当前运动的陆地冰壶的当前速度、所述有效角速度、所述有效加速度以及地面摩擦因素,模拟计算得到当前运动的陆地冰壶的运动轨迹;

第一判断模块,用于判断所述当前运动的陆地冰壶的运动轨迹上是否存在其它静止的陆地冰壶;

第二计算模块,用于当所述当前运动的陆地冰壶的运动轨迹上存在其它静止的陆地冰壶,则模拟计算得到经碰撞之后静止的陆地冰壶的当前位置坐标,根据所述当前位置坐标计算得到对应的得分值,以完整陆地冰壶的完整运动状态的计算。