[发明专利]一种用于田径场上跑步速度的采集测量系统

权利要求书

1.一种用于田径场上跑步速度的采集测量系统，包括数据采集装置、数据传输装置和数据处理输出装置，所述数据采集装置包括有一个激光测距仪和激光反射器，激光测距仪安装在一个支架上，所述数据采集装置通过有线或无线数据传输装置与数据处理输出装置连接，其特征在于：所述激光测距仪带有一个转角传感器，激光反射器装置在被测人身体上，激光测距仪通过发射激光信号到激光反射器、并接收激光反射器的反射信号与激光反射器连接，所述激光测距仪跟踪激光反射器移动做转动，其安装在所述支架上；所述激光反射器是可佩带式反光材料板或反光材料衣物，反光材料板或反光材料衣物采用绑带、粘接或穿戴的方式设置佩戴在被测人身体上；所述带有转角传感器的激光测距仪包括激光测距仪本体和连接于所述激光测距仪底端的转角传感器；所述转角传感器固定在一个壳体中，壳体通过一个底托固定在所述支架上，转角传感器的转轴与一个转轴连接套连接；所述转轴连接套固定在所述激光测距仪本体的底部，转轴连接套上设置有与所述转轴连接的连接孔和螺丝孔；所述转轴穿出所述壳体插入连接孔通过螺丝孔中的顶丝固定在激光测距仪本体的转轴连接套内，在所述转轴连接套与所述壳体之间所述转轴上装有一个压力轴承；基于所述采集测量系统用于田径场上跑步速度的采集测量方法包括设置激光测距仪步骤和测量被测人跑步速度的步骤；

所述设置激光测距仪步骤是：将激光测距仪架设在被测人环形跑动路线所包围的田径场内位置，通过转动激光测距仪使激光信号追踪被测人的运动轨迹；

所述测量被测人跑步速度的步骤是：通过转动激光测距仪实时获取被测人跑步运动轨迹信息，运动轨迹信息包括：激光测距仪与被测人某一时刻的位置点信息、激光测距仪与被测人该时刻位置点前一时刻位置点信息，上述两位置点分别至激光测距仪的转动中心点距离连线夹角的角度信息， 利用公式：

V_n==

计算得到被测人不同时刻的跑步速度，其中，a_n为运动轨迹从n-1点到n点之间的直线距离，b为运动轨迹n-1点到激光测距仪中心的距离，c为运动轨迹n点到激光测距仪中心的距离，An为激光测距仪获取被测人跑步运动轨迹信息从n-1点转动到n点的角度，t_n为n点的时间，t_n-1为n-1点的时间，n是从“0”开始的正整数。

2.根据权利要求1所述的采集测量系统，其特征在于：所述壳体中设置有一个伺服电机和齿轮减速传动装置，伺服电机连接齿轮减速传动装置输入轴，齿轮减速传动装置输出轴通过齿轮啮合与所述转轴连接，所述伺服电机的控制输入连接一个转角控制电路。

3.根据权利要求2所述的采集测量系统，其特征在于：所述转角控制电路包括一个微处理器和伺服电机驱动电路，所述微处理器的信号输入端连接激光测距仪,针对激光反射器的捕捉信号输出，所述微处理器的信号输出端连接伺服电机驱动电路控制输入端。

4.根据权利要求1所述的采集测量系统，其特征在于：所述激光测距仪本体左右两侧设置有用于转动激光测距仪本体的手柄，在本体的上端面设置有瞄准镜。

5.根据权利要求1所述的采集测量系统，其特征在于：通过转动激光测距仪使其发射激光信号追踪被测人的运动轨迹的方法是：两只手分别握住在激光测距仪两侧设置的手柄，用眼睛通过设置在激光测距仪上的瞄准镜瞄准被测人身上佩戴的激光反射器，此时激光测距仪上的的激光信号发射器和激光信号接收器同时对准激光反射器并工作，当被测人移动时，用手转动激光测距仪跟随转动实现激光信号追踪被测人的运动轨迹。

6.根据权利要求1所述的采集测量系统，其特征在于：通过转动激光测距仪使其激光信号追踪被测人的运动轨迹的方法是：首先将激光测距仪上的激光信号发射器和激光反射信号接收器同时对准被测人身上激光反射器，激光信号发射器发射激光信号，判断激光反射信号接收器是否接收到来自激光反射器的激光反射信号，如果未收到，则转动激光测距仪；如果接收到，则停止转动或开始下一个位置点距离测量；其中，当在转动一个方向接收到激光反射信号后，之后的跟踪始终沿着相同的方向转动，实现激光信号自动追踪被测人的运动轨迹。

7.根据权利要求5所述的采集测量系统，其特征在于：所述通过转动激光测距仪使其激光信号追踪被测人的运动轨迹的方法进一步包括输出被测人全程运动轨迹某一位移点或某一运动时间点瞬时速度的步骤，其过程是：首先将测量的全部数据存储到存储装置中，输入全程运动轨迹中任意一点距起点的距离或任意一时间点，通过从存储装置中调取与之对应的距离、角度和时间参数，用所述公式计算输出任意一点前后或任意一时间点前后的瞬时速度。