RU2691947C1 - Local system for monitoring location and parameters of movement of athletes and sports equipment - Google Patents
Local system for monitoring location and parameters of movement of athletes and sports equipment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2691947C1 RU2691947C1 RU2018128816A RU2018128816A RU2691947C1 RU 2691947 C1 RU2691947 C1 RU 2691947C1 RU 2018128816 A RU2018128816 A RU 2018128816A RU 2018128816 A RU2018128816 A RU 2018128816A RU 2691947 C1 RU2691947 C1 RU 2691947C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radio
- transceivers
- tag
- athlete
- data
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
- G01S5/0205—Details
- G01S5/0221—Receivers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
- A63B24/0021—Tracking a path or terminating locations
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
- G01S5/14—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
- H04W4/02—Services making use of location information
- H04W4/023—Services making use of location information using mutual or relative location information between multiple location based services [LBS] targets or of distance thresholds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области спорта, а точнее к областям спортивного оборудования и тренажеров.The invention relates to the field of sports, and more specifically to the areas of sports equipment and simulators.
Локальная система мониторинга местоположения и параметров движения спортсменов и спортивных снарядов может быть использована во время тренировок или соревнований спортсменов как в одиночных, так и в командных видах спорта для определения оптимальности траекторий и параметров движения спортсменов, в том числе, относительно траекторий спортивных снарядов (мяча, шайбы и т.п.), относительно траекторий движения игроков команды противника и игроков своей команды, относительно препятствий и границ площадки, поля или трассы. Также, система может быть использована для вычисления затрат энергии спортсмена и эффективности движений спортсмена во время выполнения упражнений.A local system for monitoring the location and parameters of movement of athletes and sports equipment can be used during training or competitions of athletes in both individual and team sports to determine the optimality of the trajectories and movement parameters of athletes, including with respect to the trajectories of sports equipment (ball, washers, etc.) regarding the trajectories of the players of the opposing team and players of their team, regarding obstacles and the boundaries of the site, field or track. Also, the system can be used to calculate the cost of energy of an athlete and the effectiveness of movements of an athlete during exercise.
Известны различные технические решения в рассматриваемой области и более широкой области локальных систем навигации.There are various technical solutions in this area and the wider area of local navigation systems.
Основой известных технических решений в области локальных систем навигации является применение методов определения местоположения подвижных объектов с использованием: приемников сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), лидаров, инерциальных датчиков, оптических датчиков, магнитометрических датчиков, меток радиочастотной идентификации, их совместного использования, а также, ряда других технических решений.The basis of the known technical solutions in the field of local navigation systems is the application of methods for determining the location of moving objects using: receivers of signals from global navigation satellite systems (GNSS), lidars, inertial sensors, optical sensors, magnetometric sensors, RFID tags, their sharing, and , a number of other technical solutions.
Известны многочисленные технические решения, основанные на использовании приемников сигналов ГНСС, например, опубликованные в патентах US №6148262, US №6013007, US №5812049, US №5825327, RU №2399400 и др.There are numerous technical solutions based on the use of GNSS signal receivers, for example, published in US patents №6148262, US №6013007, US №5812049, US №5825327, RU №2399400, etc.
Известен также GPS-прибор для легкоатлетов и велосипедистов «Forerunner 50», выпускаемый компанией Garmin International Inc. (США), который может быть использован для регистрации скорости движения спортсмена и пройденного расстояния.Also known is the GPS device for athletes and cyclists Forerunner 50, produced by Garmin International Inc. (USA), which can be used to record the athlete’s speed and distance.
Также известна система для горнолыжника, содержащая GPS-прибор, который используется для записи траектории движения спортсмена и определения скорости его движения и расстояния, пройденного по трассе спуска (Adrian Wagli and Jan Skaloud Turning Point Trajectory Analysis for Skiers // Inside GNSS, spring 2007, volume 2, number 3).Also known system for skiers, containing a GPS-device that is used to record the trajectory of the athlete and determine the speed of his movement and the distance traveled along the descent (Adrian Wagli and Jan Skaloud Turning Point Trajectory Analysis for Skiers // Inside GNSS, spring 2007,
Также известна система компании POLAR (Финляндия) для командных видов спорта «Polar team PRO», содержащая приемники GPS, которые используются для записи траектории движения игроков команд.Also known is the company POLAR (Finland) for team sports “Polar team PRO”, which contains GPS receivers, which are used to record the movement trajectory of team players.
Всем упомянутым и другим системам, основанным на использовании приемников сигналов ГНСС, присущи следующие недостатки (Корнеев И.Л., Егоров В.В. Локальные системы навигации, дополняющие системы ГНСС // IX Международный Форум по спутниковой навигации, Москва, 22-24 апреля 2015 года): «плохой прием сигналов в лесистых и горных местностях, в условиях плотной высотной городской застройки, а также внутри зданий; характеристики точности, целостности и доступности ГНСС не в полной мере удовлетворяют требования некоторых групп потребителей; недостаточная помехоустойчивость - локальные помехи небольшой мощности... могут затруднить или сделать невозможным координатно-временные определения по сигналам ГНСС». Указанные недостатки ограничивают применение навигационных систем, основанных на использовании приемников сигналов ГНСС, для мониторинга местоположения и параметров движения спортсменов и спортивных снарядов.All mentioned and other systems based on the use of GNSS signal receivers have the following disadvantages (Korneev I.L., Egorov V.V. Local navigation systems that supplement GNSS systems // IX International Forum on Satellite Navigation, Moscow, April 22-24 2015): “poor reception of signals in wooded and mountainous areas, in conditions of dense high-rise urban development, as well as inside buildings; the characteristics of accuracy, integrity and availability of GNSS do not fully meet the requirements of some groups of consumers; lack of noise immunity - local interference of low power ... may make it difficult or impossible to make coordinate-temporal determinations from GNSS signals. " These drawbacks limit the use of navigation systems based on the use of GNSS signal receivers for monitoring the location and movement parameters of athletes and sports equipment.
Другие, упомянутые выше, технические решения также имеют недостатки, ограничивающие их применение для мониторинга местоположения и параметров движения спортсменов и спортивных снарядов. Это такие недостатки, как высокая стоимость оборудования и его обслуживания (лидары, некоторые виды инерциальных и оптических систем); пониженная надежность в условиях применения для спорта за счет наличия механических элементов (лидары, некоторые виды инерциальных и оптических систем); необходимость начальной калибровки (лидары, оптические и магнитометрические системы), исключающая оперативность развертывания системы на новом месте тренировок; необходимость периодической корректировки для устранения накопления погрешности (инерциальные системы), что требует дополнительного источника данных о местоположении и параметрах движения спортсменов и спортивных снарядов.The other technical solutions mentioned above also have disadvantages that limit their use for monitoring the location and movement parameters of athletes and sports equipment. These are such disadvantages as the high cost of equipment and its maintenance (lidars, some types of inertial and optical systems); reduced reliability in sports applications due to the presence of mechanical elements (lidars, some types of inertial and optical systems); the need for initial calibration (lidars, optical and magnetometric systems), which excludes the speed of system deployment at a new training site; the need for periodic adjustments to eliminate the accumulation of errors (inertial systems), which requires an additional source of data on the location and motion parameters of athletes and sports equipment.
Широко известны также локальные системы навигации, построенные на основе обмена радиосигналами между радиоузлами с известными координатами и радиоузлами, местоположение которых необходимо определить. Такие системы, в основном, применяются для навигации транспортных средств (например, морских судов) и БПЛА (беспилотных летательных аппаратов). Примерами таких систем могут быть разностно-дальномерные системы PinPoint (2000 г. - Англия), CRS (2000 г. - США), UHRS(2014 г. - CLLIA). Для мониторинга местоположения и параметров движения спортсменов и спортивных снарядов существующие системы неприменимы, в том числе, из-за значительных габаритов и существенного веса абонентских устройств, что не позволяет устанавливать их на малогабаритных спортивных снарядах, или внутри последних, например, в шайбе для хоккея с шайбой, или в мяче для гольфа или тенниса.Local navigation systems based on the exchange of radio signals between radio nodes with known coordinates and radio nodes, whose location is to be determined, are also widely known. Such systems are mainly used for navigation of vehicles (for example, ships) and UAVs (unmanned aerial vehicles). Examples of such systems are PinPoint (2000 – England), CRS (2000 – USA), UHRS (2014 – CLLIA) difference-distance systems. For monitoring the location and movement parameters of athletes and sports equipment, existing systems are not applicable, including because of the significant size and significant weight of subscriber devices, which does not allow installing them on small-sized sports equipment, or inside the latter, for example, in a hockey puck puck, or in a golf or tennis ball.
Также, локальные системы навигации, построенные на основе обмена радиосигналами между радиоузлами, известны в области сотовой беспроводной радиосвязи и основаны на услуге LBS (location-based service). Для мониторинга местоположения и параметров движения спортсменов и спортивных снарядов такие системы неприменимы, так как тренировочная площадка или трасса могут находиться вне зоны действия сотовых сетей, а также из-за больших погрешностей определения местоположения. В некоторых случаях, эти погрешности достигают нескольких километров.Also, local navigation systems based on the exchange of radio signals between radio nodes are known in the field of cellular wireless radio communications and are based on the LBS service (location-based service). For monitoring the location and motion parameters of athletes and sports equipment, such systems are not applicable, since the training ground or track may be located outside the coverage area of cellular networks, as well as due to large positioning errors. In some cases, these errors reach several kilometers.
Наиболее близкое к заявляемой системе техническое решение описано в заявке US 20150378002 «Метод, устройство и программный продукт для улучшения характеристик систем позиционирования реального времени, использующих несколько технологий позиционирования», выбранной в качестве прототипа. В соответствии с прототипом система позиционирования, сконфигурированная таким образом, чтобы отслеживать движение участника внутри и снаружи наблюдаемой зоны, включает:The technical solution closest to the claimed system is described in application US 20150378002 “Method, device and software product for improving the characteristics of real-time positioning systems using several positioning technologies”, selected as a prototype. In accordance with the prototype, the positioning system, configured to track the movement of the participant inside and outside the observed area, includes:
метку, ассоциированную с участником и передающую данные метки,the label associated with the participant and transmitting the label data,
ассоциированный с участником сенсор, передающий данные сенсора,an associated sensor that transmits the sensor data,
множество приемников, принимающих данные метки и вычисляющих данные местоположения на основе данных метки,a plurality of receivers receiving tag data and calculating location data based on tag data,
приемный концентратор, предназначенный для получения данных местоположения и данных вычисления позиции сенсора, вычисленных на основании данных сенсора, и определения местоположение участника на основе данных местоположения, в случае если участник находится внутри наблюдаемой зоны, и определения позиции участника на основе данных вычисления позиции сенсора, в случае если участник находится за пределами наблюдаемой зоны.receiving hub designed to obtain location data and sensor position calculation data calculated from the sensor data, and determine the participant’s location based on the location data, if the participant is within the monitored zone, and determine the participant’s position based on the sensor position calculation data, if the participant is outside the monitored zone.
Недостатком прототипа является отсутствие модулей синхронизации шкал времени в приемниках, принимающих данные метки, и в метках. Наличие синхронных шкал времени позволило бы увеличить количество одновременно обслуживаемых меток за счет сокращения трафика обмена радиосигналами и улучшить точность позиционирования меток за счет повышения количества измерений за тот же отрезок времени. Отсутствие синхронных шкал времени в приемниках и метках вынуждает систему определять местоположение и параметры движения каждого из спортсменов и спортивных снарядов раздельно, а не общими запросами, чтобы исключить коллизии. Это увеличивает трафик и, как следствие, уменьшает количество определений местоположений в единицу времени. Что, в свою очередь, увеличивает погрешность определения местоположения и параметров движения спортсменов и спортивных снарядов. В то же время, увеличение точности может исключить ложные показания о выходе спортивного снаряда за пределы тренировочной площадки или пересечении линии ворот ("гол"), что в спорте имеет чрезвычайную важность.The disadvantage of the prototype is the lack of modules for synchronization of time scales in receivers receiving these tags and in tags. The presence of synchronous time scales would allow to increase the number of simultaneously served tags by reducing the traffic of radio signal exchange and improve the accuracy of label positioning by increasing the number of measurements over the same period of time. The absence of synchronous time scales in the receivers and tags forces the system to determine the location and movement parameters of each of the athletes and sports equipment separately, rather than by general requests, in order to eliminate collisions. This increases traffic and, as a result, reduces the number of location determinations per unit time. That, in turn, increases the error in determining the location and motion parameters of athletes and sports equipment. At the same time, an increase in accuracy can eliminate false testimony about the release of a sports projectile outside the training area or crossing the goal line (“goal”), which is of extreme importance in sports.
Другим недостатком прототипа является использование предположения о постоянстве и известном значении скорости распространения радиоволн, в частности, для условий распространения в воздушной среде и вблизи поверхности Земли. Известно, что скорость распространения радиоволн в тропосфере ниже скорости распространения радиоволн в вакууме. На величину этой скорости влияют такие факторы, как давление, температура, влажность, высота над уровнем Земли, тип подстилающей поверхности и другие. В худшем случае, когда действие всех воздействующих факторов складывается, ошибки могут доходить до десятых долей процента. В условиях мониторинга местоположения спортсменов, когда расстояния до самых дальних приемников на границах площадки могут достигать 100 метров и более (например, при игре в футбол, регби или хоккей с мячом), это неприемлемо. Как указано выше, даже ошибка в несколько сантиметров может привести к неверному выводу о выходе спортивного снаряда за пределы игровой площадки или о пересечении им линии ворот.Another disadvantage of the prototype is the use of the assumption of constancy and a known value of the propagation velocity of radio waves, in particular, for propagation conditions in the air environment and near the Earth's surface. It is known that the speed of propagation of radio waves in the troposphere is lower than the speed of propagation of radio waves in a vacuum. The magnitude of this speed is influenced by such factors as pressure, temperature, humidity, height above ground level, type of underlying surface, and others. In the worst case, when the action of all the influencing factors is added up, errors can go up to the tenth fractions of a percent. In terms of monitoring the location of athletes, when the distance to the farthest receivers at the boundaries of the site can reach 100 meters or more (for example, when playing football, rugby or hockey), this is unacceptable. As stated above, even a few centimeters of error can lead to an incorrect conclusion that a sports projectile leaves the playing field or that it crosses the goal line.
Еще одним недостатком прототипа является однозначная и неизменяемая функция (отсутствие многофункциональности) входящих в систему радиоузлов (метки и приемники). Это означает, что метки всегда функционально являются метками, ассоциированными с участниками и передающими данные метки, то есть, всегда являются устройствами, местоположение которых должно быть определено; а приемники всегда являются приемниками, принимающими данные метки и вычисляющими данные местоположения на основе данных метки, то есть, всегда являются устройствами, местоположение которых, в общем случае, известно. В связи с наличием указанного недостатка, система не имеет возможности быстрого развертывания и использования на неоткалиброванных заранее тренировочных площадках, а также дополнительной возможности использования в тех видах спорта, где требуется позиционирование участников в режиме "роя".Another disadvantage of the prototype is the unambiguous and immutable function (lack of multifunctionality) of the radio nodes included in the system (tags and receivers). This means that tags are always functionally tags that are associated with participants and transmit data tags, that is, are always devices whose location must be determined; and the receivers are always receivers that receive these tags and calculate location data based on the tag data, that is, they are always devices whose location, in general, is known. Due to the presence of this drawback, the system does not have the ability to quickly deploy and use on uncalibrated in advance training sites, as well as the additional possibility of using in sports that require positioning of participants in the "swarm" mode.
Недостатки прототипа решают заявляемая локальная система мониторинга местоположения и параметров движения спортсменов и спортивных снарядов.The disadvantages of the prototype decide the claimed local system for monitoring the location and motion parameters of athletes and sports equipment.
Таким образом, техническими проблемами, существующими в настоящее время, являются проблемы, связанные с повышенной погрешностью определения местоположения и параметров движения спортсменов и спортивных снарядов (по причине ошибочности предположения о постоянстве и известном значении скорости распространения радиоволн, отсутствия модулей синхронизации шкал времени в радиоузлах) и отсутствие многофункциональности радиоузлов. Создание предлагаемого технического решения направлено на решение данных технических проблем, а, именно, на создание локальной системы мониторинга местоположения и параметров движения спортсменов и спортивных снарядов с улучшенными техническими характеристиками: повышенной точностью определения местоположения и параметров движения спортсменов и спортивных снарядов и с использованием многофункциональных радиоузлов.Thus, technical problems that currently exist are problems associated with increased error in determining the location and motion parameters of athletes and sports equipment (due to the fallacy of the assumption of constancy and the known value of the propagation velocity of radio waves, the lack of time synchronization modules in radio nodes) and lack of multi-functionality radio centers. The creation of the proposed technical solution is aimed at solving these technical problems, namely, the creation of a local system for monitoring the location and motion parameters of athletes and sports equipment with improved technical characteristics: increased accuracy in determining the location and movement parameters of sportsmen and sports equipment and using multifunctional radio centers.
Технический результат предлагаемого решения заключается в повышении точности определения местоположения и параметров движения спортсменов и спортивных снарядов, благодаря чему будут устранены недостатки известных систем.The technical result of the proposed solution is to improve the accuracy of determining the location and motion parameters of athletes and sports equipment, thereby eliminating the disadvantages of the known systems.
Для достижения технического результата предлагаемая локальная система мониторинга местоположения и параметров движения спортсменов и спортивных снарядов, содержит:To achieve a technical result, the proposed local system for monitoring the location and movement parameters of athletes and sports equipment, contains:
- не менее одной радиометки, ассоциированной со спортсменом или спортивным снарядом и передающей данные радиометки,- at least one radio tag associated with an athlete or a sports projectile and transmitting radio tag data,
- сенсоры, ассоциированные со спортсменом или спортивным снарядом,- sensors associated with an athlete or a sports projectile,
- приемо-передатчики, установленные на границах наблюдаемой области, запрашивающие и принимающие данные радиометки,- transceivers installed on the boundaries of the observed area, requesting and receiving data tags,
- вычислительные средства, предназначенные для получения данных местоположения от приемо-передатчиков и определения, на основе данных местоположения, позиции спортсмена или спортивного снаряда.- computational tools designed to obtain location data from transceivers and determine, based on the location data, the position of the athlete or sports equipment.
При этом радиометки и приемо-передатчики выполнены с возможностью переключения между режимом передачи данных радиометки и режимом запроса и приема данных радиометки; содержат модуль синхронизации шкал времени. Вычислительные средства выполнены с возможностью определения скорости распространения радиоволн в заданные промежутки времени.In this case, RFID tags and transceivers are configured to switch between RFID data transfer mode and RFID data request and receive mode; contain a timeline synchronization module. The computing means are adapted to determine the speed of propagation of radio waves at predetermined time intervals.
Дополнительными отличиями системы являются:Additional differences of the system are:
- использование в составе сенсоров устройств отслеживания движения, таких как трехосевые акселерометры, гироскопы, и магнетометры;- use in the composition of the sensors of motion tracking devices, such as three-axis accelerometers, gyroscopes, and magnetometers;
- использование идентификационной RFID метки, установленной на спортивной форме, личных вещах или теле спортсмена, и использование в составе радиометки считывателя идентификационной RFID метки;- the use of an RFID identification tag installed on a sports uniform, personal belongings or the athlete's body, and the use of an RFID identification tag as part of a radio tag reader;
- применение референсной метки, стационарно установленной на известном расстоянии между фазовыми центрами антенн референсной метки и одного из приемо-передатчиков системы;- the use of a reference tag, stationary installed at a known distance between the phase centers of the antennas of the reference mark and one of the transceivers of the system;
- использование в составе приемо-передатчиков приемников сигналов глобальной навигационной спутниковой системы.- use in the structure of transceivers of receivers of signals of the global navigation satellite system.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1, на которой показан принцип установки приемо-передатчиков вокруг границ тренировочной площадки, увеличение площади охвата системой области проведения тренировки путем добавления дополнительных приемо-передатчиков, принцип установки референсной радиометки, где:The essence of the invention is illustrated FIG. 1, which shows the principle of installation of transceivers around the boundaries of the training area, increasing the area of coverage of the training area by adding additional transceivers, the principle of installing a reference tag, where:
1 - приемо-передатчик1 - transceiver
2 - радиометка2 - radio tag
3 - референсная радиометка3 - reference tag
4 - тренировочная площадка4 - training ground
На фиг. 2 изображена упрощенная схема построения шкалы времени.FIG. 2 shows a simplified scheme for constructing a time scale.
Локальная система мониторинга местоположения и параметров движения спортсменов и спортивных снарядов функционирует следующим образом.The local system for monitoring the location and movement parameters of athletes and sports equipment operates as follows.
Для быстрого развертывания системы на тренировочных площадках, которые заранее не были откалиброваны с точным определением местоположения точек, в которых должны устанавливаться приемо-передатчики 1, сначала приемо-передатчики 1 устанавливаются вокруг границ тренировочной площадки. Каждый из приемо-передатчиков 1, для определения его положения относительно других приемо-передатчиков, поочередно переключается в режим передачи данных радиометки. При переключении в режим передачи данных радиометки приемо-передатчик начинает генерировать и передавать данные, аналогичные данным радиометки. Данные радиометки включают информацию об уникальном идентификаторе радиометки, идентификаторе пакета данных, численное значение момента времени отправки пакета данных, выраженное в единицах шкалы времени приемопередатчика, переключившегося в режим передачи данных радиометки, и другие данные. Приемо-передатчики 1, не переключенные в режим передачи данных радиометки, принимают упомянутые данные и фиксируют по своей шкале времени моменты времени их приема. Каждый приемо-передатчик 1 передает принятые данные, данные о моментах времени их приема, данные о своем уникальном идентификаторе и другие данные в вычислительные средства, которые на основе переданных данных вычисляют местоположение фазового центра антенны приемо-передатчика 1, переключенного в режим передачи данных радиометки относительно фазовых центров антенн остальных приемо-передатчиков 1. После вычисления местоположения фазового центра антенны приемо-передатчика 1, переключенного в режим передачи данных радиометки, относительно фазовых центров антенн остальных приемопередатчиков 1, вычислительные средства передают приемо-передатчику 1, переключенному в режим передачи данных радиометки сигнал на возврат в режим запроса и приема данных радиометки. Таким образом, после поочередного переключения каждого приемо-передатчика 1 в режим передачи данных радиометки определяется форма и размеры новой тренировочной площадки 4 без необходимости предварительной калибровки.To quickly deploy the system at training sites that have not been calibrated in advance with accurate positioning of the points where
Для определения в трех координатах местоположения фазовых центров антенн каждого из приемо-передатчиков 1 относительно фазовых центров антенн других приемо-передатчиков 1 количество устанавливаемых приемо-передатчиков 1 должно быть не менее четырех. Также, многофункциональность (наличие возможности переключения между режимом передачи данных радиометки и режимом запроса и приема данных радиометки) приемо-передатчиков позволяет оперативно увеличивать размер тренировочной площадки 4 путем добавления дополнительных приемо-передатчиков 1. Также, многофункциональность позволяет оперативно определять границы протяженных тренировочных трасс путем поэтапного добавления дополнительных приемо-передатчиков 1. Также, многофункциональность позволяет устанавливать приемо-передатчики 1 в заданные места на заданные расстояния от других приемо-передатчиков 1 не вручную, а при помощи технических средств: например, радиоуправляемых самодвижущихся тележек, квадрокоптеров или других управляемых средств доставки.To determine in three coordinates the location of the phase centers of the antennas of each of the
В частном случае, для быстрого развертывания системы на открытой местности с хорошим качеством приема сигналов ГНСС, приемо-передатчики 1 могут дополнительно содержать модули приемников сигналов ГНСС.In the particular case, for rapid deployment of the system in an open area with good quality of GNSS signals,
В средствах связи, объединяющих приемники и вычислительные средства в единое информационное пространство, используются беспроводные линии связи (например, Wi-Fi). В частном случае, в качестве линий связи могут использоваться кабельные линии связи, или, в другом частном случае - сочетание кабельных и беспроводных линий связи. Если применяются кабельные линии связи, то в процессе развертывания системы прокладываются и подключаются необходимые электрические и/или оптические кабели.Communication equipment combining receivers and computing facilities into a single information space uses wireless communication lines (for example, Wi-Fi). In the particular case, cable lines can be used as communication lines, or, in another particular case, a combination of cable and wireless lines. If cable lines are used, the necessary electrical and / or optical cables are laid and connected during the deployment process.
Также, в процессе развертывания системы, при необходимости, прокладываются и подключаются кабели электропитания. Приемо-передатчики 1 могут быть оборудованы автономными источниками питания. Если на время проведения тренировки достаточно емкости встроенных в приемо-передатчики 1 автономных источников электропитания, кабели электропитания могут не прокладываться.Also, in the process of deploying the system, if necessary, power cables are laid and connected. The
Перед началом тренировки и/или соревнования на спортсменах закрепляются радиометки 2, которые в вычислительных средствах ассоциируются с конкретным спортсменом путем ввода соответствующей информации, сопоставляющей спортсмена и уникальный идентификатор радиометки 2. В частном случае, на спортивной форме, личных вещах или теле спортсмена может быть установлена метка радиочастотной идентификации (RFID метка), а радиометка 2 может содержать считыватель, предназначенный для считывания данных метки радиочастотной идентификации (RFID метки). В этом случае процесс ассоциирования спортсмена и уникального идентификатора радиометки 2 может быть автоматизирован.Before the start of training and / or competition,
Радиометки 2 могут быть установлены также на спортивных снарядах. В случае, когда спортивный снаряд имеет малые габариты или установка на него радиометки 2 мешает проведению тренировок или соревнований, радиометка 2 может быть установлена внутри спортивного снаряда. Это подразумевает необходимость изготовления специализированных спортивных снарядов со встроенной радиометкой 2, все нормируемые характеристики которых (например, вес, габариты и т.п.) соответствовали бы принятым в виде спорта стандартам. Зарядка аккумуляторов таких радиометок 2, установленных внутри спортивного снаряда, производится при помощи бесконтактных зарядных устройств.
Во время проведения тренировки или соревнования система работает в рабочем режиме. Приемо-передатчики 1 и радиометки 2 обмениваются радиосигналами в последовательности, заданной алгоритмом. При помощи средств, встроенных в приемо-передатчики 1 и радиометки 2, определяются промежутки времени между приемом и передачей радиосигналов, эти данные передаются в вычислительные средства, и вычислительные средства определяют расстояния между приемо-передатчиком 1 и радиометкой 2. Затем, по вычисленным значениям расстояний вычислительные средства определяют местоположение радиометки 2 внутри тренировочной площадки.During the training or competition, the system works in working mode.
Для определения в трех координатах местоположения фазовых центров антенн каждой из радиометок 2 относительно фазовых центров антенн приемо-передатчиков 1 количество устанавливаемых приемо-передатчиков 1 должно быть не менее трех. Так как в заявляемой системе минимальное количество используемых приемо-передатчиков 1 равно четырем (для обеспечения быстрого развертывания системы на неоткалиброванных площадках), это позволяет одновременно проводить определение местоположения каждой из радиометок 2 четырежды и усреднять результаты.To determine in three coordinates the location of the phase centers of the antennas of each of the
Более подробно принцип функционирования системы в рабочем режиме изложен ниже.In more detail the principle of the system operation in the operating mode is described below.
Назначение таймслотов, порядок обмена сигналами в системе.The appointment of timeslots, the order of the exchange of signals in the system.
Для исключения наложения радиосигналов при их одновременной передаче различными объектами в системе назначается определенная последовательность обмена сигналами между радиометками 2 и приемо-передатчиками 1. Назначение последовательности обмена сигналами может производиться с помощью различных известных алгоритмов. Приведем один из вариантов назначения последовательности обмена.To eliminate the imposition of radio signals when they are simultaneously transmitted by different objects in the system, a certain sequence of signal exchange between
Один из приемо-передатчиков 1 со своим уникальным идентификатором предварительно, перед началом тренировки, назначается при помощи вычислительных средств ведущим приемо-передатчиком. Это означает, что в процессе работы этот приемопередатчик будет начинать сеансы радиообмена с другими приемо-передатчиками 1 и радиометками 2, а также то, что его шкала времени будет считаться системной шкалой времени. По мере активизации приемо-передатчиков 1 после включения их питания, они извещают вычислительные средства об активизации, сообщают свой идентификатор, и ожидают команды вычислительных средств о назначении им роли в системе. Этот запрос с последующим ожиданием производится периодически, до тех пор, пока приемо-передатчик 1 не будет зарегистрирован в системе и ему не будет назначена роль, или ему будет отказано в регистрации. Одновременно с назначением роли (ведущий или ведомый, а также, который из ведомых в случае аварии примет на себя роль ведущего), ведомому приемо-передатчику 1 назначается таймслот. Каждый из таймслотов имеет длительность, обеспечивающую передачу максимально длинного для данной системы пакета информации, согласно применяемому протоколу, и дополнительный защитный интервал, для обеспечения свободных от наложений передачи и приема пакета, и для защиты от погрешностей шкалы времени, что актуально в начале работы, когда шкалы времени еще не синхронизированы.One of the
Назначение таймслота для радиометки 2 производится следующим образом: при включении питания радиометки 2, она прослушивает эфир, определяет моменты пауз между сеансами обмена между другими радиометками 2 и приемо-передатчиками 1 и в эти моменты посылает запрос о регистрации в системе. Запрос содержит уникальный идентификатор радиометки 2. На основе последовательности, с которой регистрируются в системе радиометки 2, им назначаются различные таймслоты. Команду назначения таймслота, сопровождаемую уникальным идентификатором радиометки 2, выдают вычислительные средства. Радиометка 2 подтверждает получение команды занятием назначенного ей таймслота. После этого, вычислительные средства закрепляют назначенный таймслот за этой радиометкой 2 до окончания тренировки.The assignment of a timeslot for
Радиообмен между приемо-передатчиками 1 и радиометками 2 производится сеансами. Передача радиосигнала ведущим приемо-передатчиком является сигналом для всех объектов системы о начале очередного сеанса обмена. Далее, в выделенные им таймслоты, отсчитываемые от начала сеанса обмена, передают свою информацию ведомые приемопередатчики. В процессе этого обмена, например, корректируются шкалы времени ведомых приемо-передатчиков. Далее, в выделенные им таймслоты, отсчитываемые от начала сеанса обмена, передают свою информацию радиометки. В одном из возможных вариантов, радиометки будут продолжать отсчитывать таймслоты и передавать информацию многократно.Radio communication between
Определение координат внутри наблюдаемой областиDetermination of coordinates within the observed area
Известны, условно, две больших группы алгоритмов, с помощью которых может быть определено местоположение радиометки 2. Например, может использоваться одна из модификаций алгоритмов, основанных на определении задержки распространения радиосигнала (TOF, Time Of Flight), которая пропорциональна расстоянию между каждым из приемо-передатчиков 1 и радиометкой 2, или/и так называемой «круговой задержки» (RTT, Roundtrip Time), которая пропорциональна удвоенному расстоянию между каждым из приемопередатчиков 1 и радиометкой 2. Такие алгоритмы хорошо известны в области локальных систем радионавигации (Гоголев А., Екимов Д., Екимов К., Мощевикин А., Федоров А., Цыкунов И. Точность определения расстояний с помощью технологии nanoLoc // Беспроводные технологии, 2008, №3). При использовании этого метода, требуется большое количество передаваемых и принимаемых радиосигналов, используемых для определения местоположения каждой из меток 2, и с учетом высоких динамических характеристик меток 2, ограничивает количество одновременно отслеживаемых траекторий и параметров движения спортсменов и/или спортивных снарядов.There are, conventionally, two large groups of algorithms by which the location of a
В то же время, так же хорошо известна вторая группа алгоритмов, в которых местоположение радиометки 2 может быть вычислено из результатов измерения малой разницы во времени (TDOA, Time Difference of Arrival) получения одного и того же радиосигнала от метки 2 разными приемо-передатчиками 1 (Gustafsson F., Gunnarsson F. Positioning Using Time-Difference of Arrival Measurements // ((Acoustics, Speech, and Signal Processing)), IEEE International Conference, Hong Kong, China, 2003). В этом случае, вычислительные средства определяют местоположение радиометки 2 путем решения систем нелинейных гиперболических уравнений. Также, требуется наличие синхронизированных шкал времени в приемо-передатчиках 1, для получения возможности измерения разницы во времени приема разными приемо-передатчиками 1 радиосигнала от радиометки 2, поскольку измерения производятся в разных местах, а должны быть привязаны к общей шкале времени.At the same time, the second group of algorithms is also well known, in which the location of
Наличие модулей синхронизации шкал времени как в приемо-передатчиках 1, так и в метках 2 позволяет использовать в заявляемой системе сочетание алгоритмов, основанных на TOF/RTT и TDOA, когда можно отслеживать большое количество траекторий и параметров движения спортсменов и/или спортивных снарядов без необходимости решения систем нелинейных гиперболических уравнений.The presence of time synchronization modules in both
Упрощенно, процесс синхронизации шкал времени и определения местоположения радиометок 2 в заявляемой системе происходит следующим образом. Для обеспечения синхронизации, один из приемо-передатчиков 1 назначается ведущим, и по его радиосигналам осуществляется синхронизация шкал времени остальных приемо-передатчиков 1 и всех радиометок 2. Получив радиосигналы от приемо-передатчиков 1, радиометка 2 начинает передавать группу ответных радиосигналов в отведенные для этой радиометки 2 интервалы времени (timeslots). Каждый радиосигнал содержит время отправки, а также ряд других данных, используемых для вычисления погрешностей шкал времени. Приемо-передатчики 1, принимая каждый из радиосигналов каждой из радиометок 2, фиксируют момент времени приема. Таким образом, в приемо-передатчике 1 имеется информация и о времени отправки радиосигнала, и о времени его приема, что позволяет проводить дальнейшие вычисления, аналогично алгоритмам, основанным на TOF/RTT.Simplified, the process of synchronizing time scales and determining the location of
В качестве одного из примеров реализации шкалы времени, на Фиг. 2 приведена упрощенная схема построения шкалы времени. Основными блоками простого варианта шкалы времени являются циклический счетчик, регистры поправок и сумматор. Все блоки шкалы времени работают в синхронном режиме (тактируются), чтобы избежать ошибок при автоматической или процессорной коррекции поправок, а также при суммировании данных циклического счетчика (ДЦС) и данных регистров поправок (ДРП).As one example of the implementation of the time scale, FIG. 2 shows a simplified scheme for constructing a time scale. The basic blocks of a simple time-scale variant are a cyclic counter, correction registers, and an adder. All blocks of the time scale operate in a synchronous mode (clocked) to avoid errors during automatic or processor correction of corrections, as well as when summing up the cyclic counter data (DCC) and the data of the correction registers (DRP).
Очевидно, что данные шкалы времени (ДШВ) будут изменяться скачками, в соответствии с периодом сигнала тактирования циклического счетчика.It is obvious that these time scales (LBF) will change in jumps, in accordance with the period of the clocking signal of the cyclic counter.
Так же, скачками, будут изменяться и данные момента времени события (ДМВ), полученные фиксатором.In the same way, by jumps, the data of the moment of the event (UHF), obtained by the latch, will also change.
Модуль синхронизации шкал времени содержит, кроме аппаратных средств (шкала времени, схемы тактирования с генератором и др.), программные модули. Ниже будет приведен пример определения погрешности шкалы времени. Коррекция шкалы времени производится программно, например, с использованием интерфейса, который на Фиг. 2 имеет обозначение «Запись и Чтение».The synchronization module of time scales contains, in addition to hardware (time scale, clocking scheme with a generator, etc.), software modules. Below is an example of determining the error of the time scale. The time scale is corrected by software, for example, using the interface, which in FIG. 2 has the designation "Write and Read".
В вычислительных средствах для вычисления расстояний от метки 2 до приемопередатчиков 1 по измеренным значениям задержек распространения радиосигнала TOF, используется информация о текущем значении скорости распространения радиоволн. Если расстояния между приемо-передатчиками 1 известны (площадка откалибрована), то скорость распространения радиоволн вычисляется из результатов измерения задержек распространения радиоволн между приемо-передатчиками 1 путем деления расстояния на задержку. В частном случае, если тренировка проводится на площадке, которая не была откалибрована, система дополнительно содержит референсную радиометку 3, стационарно устанавливаемую на известном (измеренном при помощи измерительных средств, или вычисляемом из известных данных) расстоянии между фазовыми центрами антенн референсной радиометки 3 и одного из приемо-передатчиков 1 системы. В другом частном случае, в качестве референсной радиометки 3 может использоваться один из приемо-передатчиков 1. В этом случае, этот приемо-передатчик устанавливается на известном (измеренном при помощи измерительных средств, или вычисляемом из известных данных) расстоянии между фазовыми центрами антенн этого приемо-передатчика 1 и одного из оставшихся приемо-передатчиков 1 системы.In computing means for calculating distances from
Вычислительные средства имеют возможность определить из моментов времени приема и передачи радиосигналов радиомаяками и радиометками также и остальные данные, необходимые при работе системы, например, погрешности шкал времени для коррекции и синхронизации шкал времени. Так, например, возьмем первый приемо-передатчик 1 и второй приемо-передатчик 1, причем первый приемо-передатчик 1 является ведущим. Для второго приемо-передатчика 1 погрешность шкалы времени относительно шкалы времени первого приемо-передатчика 1 может быть вычислена по выражению:Computing tools have the ability to determine from the time points of the reception and transmission of radio signals by radio beacons and radio tags also other data necessary for the operation of the system, for example, errors of time scales for correction and synchronization of time scales. For example, take the
где:Where:
γi - погрешность шкалы времени приемо-передатчика 1 относительно шкалы времени ведущего первого приемо-передатчика 1;γ i - the error of the time scale of the
τi-j - задержка распространения радиоволн между фазовым центром антенны передатчика первого приемо-передатчика 1 и фазовым центром антенны второго приемника приема-передатчика 1;τ ij is the propagation delay of radio waves between the phase center of the transmitter antenna of the
Mi-j - момент времени приема приемо-передатчиком j радиосигнала от приемопередатчика i, зафиксированный по шкале времени приемо-передатчика j;M ij - the time of reception by the transceiver j of the radio signal from transceiver i, recorded on the time scale of the transceiver j;
Mi - момент времени передачи радиосигнала приемо-передатчиком i, зафиксированный по шкале времени приемо-передатчика i;M i is the time of radio transmission by the transceiver i, recorded on the time scale of transceiver i;
τПДi - значение задержки во внутренних электрических цепях передатчика и антенно-фидерном устройстве приемо-передатчика i, характеризующей через какой интервал времени после фиксации приемником момента передачи радиосигнала этот радиосигнал будет передан в эфир; является величиной известной, определенной в ходе заводской калибровки оборудования;τ PDi - delay value in the internal electrical circuits of the transmitter and antenna-feeder device of the transceiver i, characterizing at what time interval after fixing by the receiver of the moment of radio signal transmission this radio signal will be transmitted; is the value known, determined during factory calibration of equipment;
τПМi - значение задержки во внутренних электрических цепях приемника и антенно-фидерном устройстве приемо-передатчика i, характеризующей через какой интервал времени после приема сигнала из эфира момент времени приема будет зафиксирован приемопередатчиком i; является величиной известной, определенной в ходе заводской калибровки оборудования.τ PMi is the delay value in the internal electrical circuits of the receiver and the antenna-feeder device of the transceiver i, characterizing at what time interval after receiving a signal from the air, the reception time point will be fixed by the transceiver i; is a known value determined during factory calibration of equipment.
Техническая реализация вычисления текущего значения скорости распространения радиоволн основана на следующем.The technical implementation of the calculation of the current value of the propagation velocity of radio waves is based on the following.
Ведущий приемо-передатчик передает радиосигнал, фиксируя момент времени передачи. Остальные приемо-передатчики принимают этот радиосигнал, фиксируя момент времени приема. Затем каждый из ведомых приемо-передатчиков в отведенное ему время передает радиосигнал, содержащий как момент времени его передачи, так и момент времени приема радиосигнала от ведущего приемо-передатчика.The master transceiver transmits a radio signal, fixing the time of transmission. The remaining transceivers receive this radio signal, fixing the time of reception. Then each of the slave transceivers in the allotted time it transmits a radio signal containing both the time of its transmission and the time of reception of the radio signal from the master transceiver.
В случае, когда система развернута на откалиброванной площадке и расстояния между приемо-передатчиками известны, текущее значение скорости распространения радиоволн может быть вычислено, например, по данным от трех приемо-передатчиков из следующего выражения:In the case when the system is deployed at a calibrated site and the distances between transceivers are known, the current value of the propagation velocity of radio waves can be calculated, for example, from data from three transceivers from the following expression:
где:Where:
с - текущее значение скорости распространения радиоволн;c is the current value of the propagation velocity of radio waves;
Li-j - расстояние между фазовым центром антенны передатчика приемо-передатчика i и фазовым центром антенны приемника приемо-передатчика j;L ij is the distance between the phase center of the transmitter antenna of the transceiver i and the phase center of the antenna of the receiver of the transceiver j;
Mi-j - момент времени приема приемо-передатчиком j радиосигнала от приемопередатчика i, зафиксированный по шкале времени приемо-передатчика j;M ij - the time of reception by the transceiver j of the radio signal from transceiver i, recorded on the time scale of the transceiver j;
Ti - значение задержки между моментами передачи радиосигнала приемо-передатчиком i и приема этого же радиосигнала тем же приемо-передатчиком; является величиной известной, определенной в ходе заводской калибровки оборудования; если в конкретном варианте приемо-передатчика используется одна антенна как для приема, так и для передачи радиосигналов, эта величина соответствует задержке во внутренних электрических цепях и антенно-фидерном устройстве приемника, характеризующей через какой интервал времени после фиксации приемо-передатчиком момента передачи радиосигнала этот радиосигнал будет передан в эфир;T i - the value of the delay between the time of transmission of the radio signal by the transceiver i and the reception of the same radio signal by the same transceiver; is the value known, determined during factory calibration of equipment; If in a particular transceiver version a single antenna is used for both receiving and transmitting radio signals, this value corresponds to the delay in the internal electrical circuits and receiver antenna device, which characterizes how long the radio signal is transmitted by the transceiver after which the radio signal was transmitted. will be broadcast;
Mi - момент времени передачи радиосигнала приемо-передатчиком i, зафиксированный по шкале времени приемо-передатчика i.M i is the time of radio transmission by transceiver i, recorded on the time scale of transceiver i.
Также, наличие в составе сенсора устройства отслеживания движения, совместно с многофункциональностью, обеспечивающей наличие возможности переключения между режимом передачи данных радиометки и режимом запроса и приема данных радиометки, обеспечивают возможность реализации функционирования системы в режиме роя. В этом случае, четыре метки переходят в режим запроса и приема данных радиометки (в роли приемо-передатчиков), один из которых выбирается в качестве ведущего. Они определяют свое взаимное расположение так же, как было описано выше, когда приемо-передатчики определяли размеры и форму тренировочной площадки при быстром развертывании системы. Для определения положения относительно сторон света используются магнетометры. Для определения расстояний, используется последнее из вычисленных системой значение скорости распространения радиоволн. В целом, режим работы системы напоминает режим работы с неподвижными приемо-передатчиками. Однако, одна из четырех меток, работающих в режиме запроса и приема данных радиометки, поочередно переводится в режим передачи данных радиометки для определения ее текущей позиции относительно остальных меток. Таким образом, определяется взаимное расположение в пространстве всех меток, включая те, которые выступают в роли приемо-передатчика. Если, в результате перемещения спортсменов, радиометки, выступающие в роли приемо-передатчиков заняли неудобную (например, скученную) позицию, производится выбор новой четверки меток для работы в роли приемопередатчиков.Also, the presence of a motion tracking device in the sensor, together with multifunctionality, which ensures that it is possible to switch between the radio tag data transfer mode and the radio tag data request and receive mode, make it possible to implement the system in swarm mode. In this case, the four tags go into the mode of requesting and receiving radio tag data (as transceivers), one of which is selected as the master. They determine their mutual position in the same way as described above, when transceivers determined the size and shape of the training ground during the rapid deployment of the system. Magnetometers are used to determine the position relative to the cardinal points. To determine distances, the last of the radio wave propagation rates calculated by the system is used. In general, the mode of operation of the system resembles the mode of operation with fixed transceivers. However, one of the four tags operating in the mode of requesting and receiving data of the radio tag is alternately switched to the radio tag data transmission mode to determine its current position relative to the other tags. Thus, the mutual arrangement in space of all tags is determined, including those acting as a transceiver. If, as a result of the movement of athletes, radio tags, acting as transceivers, have taken an uncomfortable (for example, crowded) position, a new four mark will be selected to work as transceivers.
Вычислительные средства (стационарный или переносной компьютер, например: ноутбук, планшетный компьютер, смартфон) содержат установленное программное обеспечение, выполняющее обработку и визуализацию принимаемых от приемо-передатчиков данных о местоположении приемо-передатчиков и радиометок и о параметрах движения радиометок. Вычислительные средства могут принимать данные не только от приемопередатчиков, но и от радиометок, при работе системы в режиме роя. В этом случае, радиометка, работающая в режиме запроса и приема данных радиометки и выступающая в роли ведущего приемо-передатчика, передает в вычислительные средства данные о местоположении радиометок, функционирующих в роли приемо-передатчиков, и радиометок и о параметрах движения радиометок, а установленное в вычислительные средства программное обеспечение выполняет обработку и визуализацию принимаемых данных.Computing facilities (stationary or portable computer, for example: laptop, tablet computer, smartphone) contain installed software that processes and visualizes data received from transceivers about the location of transceivers and radio tags and the motion parameters of radio tags. Computing facilities can receive data not only from transceivers, but also from RFID tags, when the system is operating in swarm mode. In this case, the radio tag, which operates in the mode of requesting and receiving radio tag data and acting as the master transceiver, transmits to the computational facilities the position of the radio tags, functioning as transceivers, and radio tags, and the motion parameters of the radio tags, computational tools; software performs processing and visualization of received data.
Таким образом, предлагаемая локальная система мониторинга местоположения и параметров движения спортсменов и спортивных снарядов обладает улучшенными техническими характеристиками по сравнению с известными решениями.Thus, the proposed local system for monitoring the location and movement parameters of athletes and sports equipment has improved technical characteristics in comparison with the known solutions.
Аппаратная реализация основных элементов системыHardware implementation of the main elements of the system
Приемо-передатчик содержит в своем составе микроконтроллеры, элементы автономного электропитания, модули беспроводной и/или кабельной передачи данных для связи с вычислительными средствами, приемо-передающее и антенно-фидерное устройство. Дополнительно, приемо-передатчики содержат модули синхронизации шкал времени. Функциональность приемо-передатчиков может быть обеспечена на существующей элементной базе. Основными компонентами являются, например, процессор STM32F401, производства STMicroelectronics, радиомодем SP1ML-868, производства STMicroelectronics, измеритель интервалов времени К1897АИ1Т, производства АО «ПКК Миландр», формирователь шкал времени с функциями запоминания, сдвига и коррекции К1897АП1Т, производства АО «ПКК Миландр». В то же время, большинство функциональных модулей приемо-передатчика могут быть также выполнены в составе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС). В качестве опорного генератора для формирователя шкал времени может использоваться, например, кварцевый ультра-миниатюрный прецизионный термостатированный генератор ГК199-ТС производства АО «Морион». Использование кварцевого генератора в качестве опорного для формирователя шкал времени оправдано, так как в рабочем режиме системы в радиоузлах функционируют модули синхронизации шкал времени. Характеристики стабильности генератора ГК199-ТС позволяют проводить коррекцию шкал времени не чаще 1 раза за 10 секунд.The transceiver contains microcontrollers, autonomous power supply elements, wireless and / or cable data transmission modules for communication with computing facilities, a transceiver and an antenna-feeder device. Additionally, transceivers contain time base sync modules. The functionality of transceivers can be provided on the existing element base. The main components are, for example, the processor STM32F401, production STMicroelectronics, radio SP1ML-868, manufactured STMicroelectronics, slots meter K1897AI1T, production of "Milandr" driver time scales with memory functions, shift and correction K1897AP1T, production of "Milandr" . At the same time, most functional modules of the transceiver can also be implemented as part of a programmable logic integrated circuit (FPGA). As a reference generator for a time base former, for example, a quartz ultra-miniature precision thermostated GK199-TS generator manufactured by Morion JSC can be used. The use of a quartz oscillator as a reference for the time generator is justified, since time synchronization modules function in the radio nodes in the operating mode of the system. The stability characteristics of the GK199-TS generator allow the correction of time scales no more than 1 time in 10 seconds.
Радиометка имеет близкий функциональный состав с приемо-передатчиком, разница заключается в алгоритме работы. Радиометка содержит в своем составе микроконтроллеры, элементы автономного электропитания, приемо-передающее и антенно-фидерное устройство. Дополнительно, радиометки содержат модули синхронизации шкал времени. Функциональность меток может быть обеспечена на существующей элементной базе. Основными компонентами являются, например, процессор STM32F401, производства STMicroelectronics, радиомодем SP1ML-868, производства STMicroelectronics, измеритель интервалов времени К1897АИ1Т, производства АО «ПКК Миландр», формирователь шкал времени с функциями запоминания, сдвига и коррекции К1897АП1Т, производства АО «ПКК Миландр». В то же время, большинство функциональных модулей метки могут быть также выполнены в составе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС). В качестве опорного генератора для формирователя шкал времени может использоваться, например, кварцевый ультра-миниатюрный прецизионный термостатированный генератор ГК199-ТС производства АО «Морион».Radio tag has a similar functional composition with a transceiver, the difference lies in the algorithm of operation. Radio tag contains microcontrollers, elements of autonomous power supply, transceiver and antenna-feeder device. Additionally, RFID tags contain timescale synchronization modules. The functionality of the tags can be provided on the existing element base. The main components are, for example, the processor STM32F401, production STMicroelectronics, radio SP1ML-868, manufactured STMicroelectronics, slots meter K1897AI1T, production of "Milandr" driver time scales with memory functions, shift and correction K1897AP1T, production of "Milandr" . At the same time, most of the functional modules of the label can also be made as part of a programmable logic integrated circuit (FPGA). As a reference generator for a time base former, for example, a quartz ultra-miniature precision thermostated GK199-TS generator manufactured by Morion JSC can be used.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018128816A RU2691947C1 (en) | 2018-08-03 | 2018-08-03 | Local system for monitoring location and parameters of movement of athletes and sports equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018128816A RU2691947C1 (en) | 2018-08-03 | 2018-08-03 | Local system for monitoring location and parameters of movement of athletes and sports equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2691947C1 true RU2691947C1 (en) | 2019-06-19 |
Family
ID=66947439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018128816A RU2691947C1 (en) | 2018-08-03 | 2018-08-03 | Local system for monitoring location and parameters of movement of athletes and sports equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2691947C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2714298C1 (en) * | 2019-07-05 | 2020-02-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Метка" | System for radio-frequency code location of objects |
| RU2789733C1 (en) * | 2022-04-11 | 2023-02-07 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Device for magnetometric local navigation |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7671802B2 (en) * | 2008-03-17 | 2010-03-02 | Disney Enterprises, Inc. | Active player tracking |
| US20150375041A1 (en) * | 2013-06-06 | 2015-12-31 | Zih Corp. | Modular location tag for a real time location system network |
| US20160050519A1 (en) * | 2014-08-14 | 2016-02-18 | Nicholas Sandin | Embedded location tracking systems for sports equipment |
| US20160361595A1 (en) * | 2013-06-06 | 2016-12-15 | Zih Corp. | Method, Apparatus, And Computer Program Product For Tag And Individual Correlation |
| US20180063811A1 (en) * | 2014-06-05 | 2018-03-01 | Zih Corp. | Receiver Processor For Adaptive Windowing And High-Resolution TOA Determination In A Multiple Receiver Target Location System |
| RU2657185C1 (en) * | 2017-09-13 | 2018-06-08 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | High frequency local positioning system |
-
2018
- 2018-08-03 RU RU2018128816A patent/RU2691947C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7671802B2 (en) * | 2008-03-17 | 2010-03-02 | Disney Enterprises, Inc. | Active player tracking |
| US20150375041A1 (en) * | 2013-06-06 | 2015-12-31 | Zih Corp. | Modular location tag for a real time location system network |
| US20160361595A1 (en) * | 2013-06-06 | 2016-12-15 | Zih Corp. | Method, Apparatus, And Computer Program Product For Tag And Individual Correlation |
| US20180063811A1 (en) * | 2014-06-05 | 2018-03-01 | Zih Corp. | Receiver Processor For Adaptive Windowing And High-Resolution TOA Determination In A Multiple Receiver Target Location System |
| US20160050519A1 (en) * | 2014-08-14 | 2016-02-18 | Nicholas Sandin | Embedded location tracking systems for sports equipment |
| RU2657185C1 (en) * | 2017-09-13 | 2018-06-08 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | High frequency local positioning system |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2714298C1 (en) * | 2019-07-05 | 2020-02-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Метка" | System for radio-frequency code location of objects |
| RU2789733C1 (en) * | 2022-04-11 | 2023-02-07 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Device for magnetometric local navigation |
| RU2797795C1 (en) * | 2023-01-09 | 2023-06-08 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Electronic tag |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Stoleru et al. | Walking GPS: A practical solution for localization in manually deployed wireless sensor networks | |
| CN102419180B (en) | Indoor positioning method based on inertial navigation system and WIFI (wireless fidelity) | |
| US20130141283A1 (en) | Method for locating a radio center and system for locating a radio center and data processing unit | |
| US20160266234A1 (en) | Method, Apparatus, and Computer Program Product for Determining an Object Position based on Range Data and Determined Location Data | |
| WO2010025467A1 (en) | Sensor fusion for activity identification | |
| Elazab et al. | Integrated cooperative localization for connected vehicles in urban canyons | |
| KR20100128409A (en) | Location based service relay system | |
| CN105783920A (en) | Indoor and outdoor positioning method, positioning system, and positioning foot rings | |
| CN113534047A (en) | Equipment positioning method and device | |
| Martinelli et al. | Ultra-wide band positioning in sport: How the relative height between the transmitting and the receiving antenna affects the system performance | |
| AU2017251585B2 (en) | System for enhanced indoor and outdoor position measurement | |
| AU2017248704B2 (en) | System for indoor and outdoor position measurement | |
| Hu et al. | Accuracy improvement of indoor real-time location tracking algorithm for smart supermarket based on ultra-wideband | |
| RU2691947C1 (en) | Local system for monitoring location and parameters of movement of athletes and sports equipment | |
| KR20190060266A (en) | Apparatus and method for recognizing location of target using two unmanned aerial vehicles | |
| Vey et al. | POUCET: A Multi-technology indoor positioning solution for firefighters and soldiers | |
| WO2017178779A1 (en) | Calibrating an indoor and outdoor position measurement system | |
| KR20100034329A (en) | Mobile terminal and system finding its location using information of other mobile terminals and credibility of the information and method thereof | |
| Ismail et al. | Comparison of wireless sensor node localisation between trilateration and multi-lateration methods using rssi | |
| RU2519296C1 (en) | Method of transmitting and receiving radio signals | |
| Martinelli et al. | Ultra-wide band positioning in sport: How the on-body tag location affects the system performance | |
| Yu et al. | A query-driven indoor location system based on smartphone | |
| Guo et al. | Tracking indoor pedestrian using Cricket indoor location system | |
| Dädeby et al. | A system for indoor positioning using ultra-wideband technology | |
| RU2814218C1 (en) | Method and system for locating object |