[发明专利]确定运动球自旋轴的系统和方法

说明书

一种确定球的自旋轴的系统，包括将信号发射到目标区域的雷达。所述雷达至少包括三个接收器，其布置成使两对接收器不共线。该系统还包括处理单元(“PU”),接收来自所述雷达的数据，并对应于球旋转时球的不同部分相对于雷达的不同速度，确定在某个时间点接收到的雷达频率范围。PU将所述雷达频率范围分成多个频率分量，并且为每个所述频率分量计算与之相关联的角位置。PU将垂直于由确定的角位置所表示的直线的直线识别为自旋轴在垂直于从雷达到球的视线的平面上的投影。

优先权要求

本申请要求2018年3月13日提交的美国临时专利申请序列号62/642,369的优先权。上述申请的说明书以引用方式并入本申请。

背景技术

运动球的旋转参数，例如，旋转速度和自旋轴的旋转方向，对于跟踪运动球，模拟运动球的飞行以及开发运动装备，例如，高尔夫球、球杆、铁杆、球拍、球棒或类似的用于发射运动球的装备非常有用。对于高尔夫球，通常是通过在高尔夫球上添加条状或图案的视觉标记或雷达反射材料来进行这种确定。然而，这种解决方案通常只对测试目的有用，而不适用于高尔夫球手可以自由使用他们选择的球而无作任何更改的应用中。

发明内容

本发明涉及一种用于确定运动球自旋轴的系统，包括将信号发射到运动球将要被发射至的目标区域的第一雷达，所述第一雷达包括至少三个接收器，其布置成使得两对接收器不共线，和对应于球旋转时球的不同部分相对于第一雷达的不同速度，从所述第一雷达接收数据并确定在第一时间点接收到的第一雷达频率范围的处理单元，所述处理单元将所述第一雷达频率范围分成多个频率分量，并为每个所述频率分量计算与其相关联的角位置，所述处理单元将垂直于由确定的角位置所表示的直线的直线识别为所述自旋轴在垂直于从所述第一雷达到所述运动球的视线的平面上的第一投影。

本发明还涉及一种确定运动球的自旋轴的方法。该方法包括通过第一雷达向运动球将要被发射至的目标区域发射信号，所述第一雷达包括三个接收器，布置成使得至少三个接收器不共线，所述信号被所述运动球反射回所述接收器；由所述第一雷达通过所述接收器接收所述反射信号；对应于所述运动球旋转时所述运动球的不同部分相对于所述雷达的不同速度，对所述第一雷达在第一时间点接收到的所述反射信号进行频率分析，以确定所述第一雷达接收到的频率范围；将所述接收到的信号分成多个频率分量；以及确定与每个频率分量相对应的角位置，并将由所述角位置确定表示的线确定为所述运动球的所述自旋轴在垂直于从所述第一雷达到所述运动球的视线的平面上的投影。

此外，本发明涉及一种用于确定运动球自旋轴的方法。该方法包括通过第一雷达将信号发射到运动球将要被发射至的目标区域，所述第一雷达包括三个接收器，布置成使得至少三个接收器不共线，所述信号被所述运动球反射回所述接收器；由所述第一雷达通过所述接收器接收所述反射信号；确定所述运动球相对于所述第一雷达的角位置；对所述第一雷达接收到的所述反射信号进行频率分析，并根据所述频率分析计计算出在所述接收器上观察到的相位差与频率的导数，并根据所述导数和所述运动球的所述角位置，确定所述运动球的主自旋轴。

附图说明

图1示出了根据本发明示例性实施例的用于确定运动球自旋轴的系统；

图2示出了根据本发明的示例性实施例的图1的系统的雷达和旋转运动球的侧视图；

图3示出了从图1的系统的雷达看到的旋转的运动球；

图4为从图2和图3的平移运动补偿旋转运动球接收到的多普勒信号的频谱图；

图5示出了图1的系统的使用方法的流程图；

图6示出了根据本发明的另一示例性实施例的图1的系统的雷达和旋转运动球的侧视图；

图7示出了图6的运动球的被分成多个频率分量的频率谱；

图8示出了映射到图6的运动球上的图7的每个频率分量的平均相对位置；