田径中长跑比赛中的跑圈计数器设计.doc

田径中长跑比赛中的跑圈计数器摘要：本文针对体育田径长跑比赛中人工计圈的问题，利用自动识别技术，研究、探讨了实现新型的跑圈计数器的原理和方法，这项技术不仅可以减少裁判人员的数量，还可以有效的降低田径比赛裁判人员的工作强度和人为失误，保证比赛的顺利进行，从而提高田径比赛的整体质量和水平。关键词：跑圈计数器；自动识别；田径长跑项目；射频卡目前国内外大型体育比赛中对田径短跑项目主要采用高速电子摄像计时方法，按照跑道区分运动员，通过对从起点到终点的图像帧数的判读，达到计时的目的。而对于长跑项目，由于参加的运动员人数多，在跑道上跑动的圈数也多，运动员的跑动轨迹具有不确定性，所以基本上都采用人工计数（圈）与高速电子摄像计时相结合的办法。针对目前田径长跑比赛中人工计圈的问题，利用自动识别技术，开发新型的跑圈计数器材有着十分重要的意义，这项技术不仅可以减少裁判人员的数量，还可以有效的降低田径比赛裁判人员的工作强度和人为失误，保证比赛的顺利进行，从而提高田径比赛的整体质量和水平。1基本原理自动识别技术是20世纪70年代发展起来的集光、机、电、计算机等技术为一体的高新技术，是资料自动采集、自动输入的基础，是计算机“实时”处理的重要技术保障。射频识别（RFID）技术是近几年发展起来的现代自动识别技术。基本的RFID系统由射频标签和读写器组成，射频标签和读写器之间互相不接触并利用感应、无线电波或微波进行数据通信，从而达到识别的目的。RFID最突出的特点是可以非接触识读（识读距离可从十厘米至几十米）、可识别高速运动物体、抗恶劣环境、保密性强、可同时识读多个识别对象等。射频标签俗称射频卡，实质上就是可以进行遥控操作的IC卡。由于射频卡又薄又轻，体积又小，将此设备放置到运动员的号码布上（随号码布同时发放），记录运动员的信息。跑圈计数器系统由发射天线、接收天线、天线调谐器、阅读器、计算机应用系统和运动员身上携带的射频卡组成，用于完成信息采集和识别，其最基本的组成是： 1. 射频卡：由耦合组件及芯片组成，含有内置天线，用于和射频天线间进行通信。 2. 阅读器：读取(在读写卡中还可以写入)射频卡信息的设备。 3. 天线：在射频卡和读取器间传递射频信号。 跑圈计数器的基本工作流程为阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当运动员携带的射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活；射频卡将自身信息通过卡内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和译码然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。 图 12动场地的布局图 2 图 3在运动场地中，将天线放置到开口夹角为15度的屏蔽箱中，放置在跑道的外侧，以便在屏蔽箱体开度方向形成大约2米左右的信号响应区如图2。接受信号灵敏度可以通过调制控制器进行设置，通常并不需要对此进行过多的调整。屏蔽箱的平面示意图如图3所示。3设备的选配在射频设备的选择上，主要考虑基本技术指针的要求和系统的稳定性。通过调查，设备采用被动式的无源CTST2000系列可以满足一般田径比赛场地的要求。CTST2000系列接收频率为315MHZ，发射频率为132.3KHZ，它主要由射频卡阅读器、射频卡、天线调制器以及接收和发射天线组成：CTST2000 阅读器：交流220V供电，功耗小于5W，通信接口使用RS232接口，系统的主设备。CTST2000 天线调谐器：交流220V供电，介于阅读器和天线之间，用于完成信号的传送。CTST2000 接收天线和发射天线：需要放入特定的屏蔽箱中。CTST2000 射频卡：86544.7mm，作用范围不小于10米距离，通行速度不小于28米/秒。256字节自由读写，读写速度9600BPS。4运动员参数运动员携带的射频卡中主要包括如下信息（256Bit）：1、 地域编号：xxx（省编码）xxx（分类编码）2、 运动员编号：4位数字组成。3、 姓名：8个字节。4、 参赛项目编号：3位数字组成。5、 标志：4位数字组成，用于记录随机信息。其它运动员信息的设置依赖于具体射频卡的内存容量。5跑圈计数器跑圈计数器由前台资料采样设备和后台电脑数据处理系统组成。资料采样设备提供的信号经计算机数据处理系统的处理发往后继工作程序，也可以直接将计数结果接入大型数码显示器供裁判员、运动员和观众在比赛中了解实时的跑动情况。跑圈计数器的计算机数据处理流程框图如下：图 41、运动员的身份识别运动员进入组委会安排的住地，在注册登记时，发给相应的射频卡，并填写运动员的号码，姓名等信息。这些信息通过网络传入数据处理中心数据库，或者存入特定的文件。跑圈计数器一方面从射频卡读出运动员的号码，与数据处理中心数据库（或者特定的文件）进行验证，另一方面将当前参赛运动员造表登记，以备记录他们的资料。2、跑圈计数器的初始化跑圈计数器在每次使用前，必须进行初始化。初始化包括对每个运动员的计数器清零，运动员动态测试瞬时速度记录仪和数码显示清零等动作。在网络环境下，跑圈计数器可以自动完成初始化动作，也可以在独立工作状态下手工完成该动作。3、运动资料记录跑圈计数器对参加运动比赛的运动员具有部分资料的推导功能。如每圈的跑动时间，平均速度等内容。这些资料不是通过实时测量得到的，而是通过运动比赛的累计完成的，因此从教学的角度还是具有一定的现实意义的。4、数码屏数码屏是跑圈计数器的输出显示设备，每个运动员的跑动圈数通过数码屏进行现实。数码屏采用电极化多段LED数码管，每组屏幕分别用4只小管（30*28）和一只大管(120*160)组成。可以格局实际需要进行组合。基本形式示意图如图5：图 55、网络数据处理跑圈计数器可以作为整个田径比赛计算机系统的前置数据输入机使用。在跑圈计数器中将运动员的资料表进行动态刷新，通过网络接口可以存取该资料。资料表使用Borland公司的Paradox数据库产品，经过ODBC或者SQLDriver等接口完成对资料的存取操作。6结束语射频识别技术具有广泛的应用前景，在田径比赛中以至在整个体育比