[发明专利]一种游泳计时设备微秒级计时的实现方法

说明书

本发明涉及竞速类比赛器具技术领域，公开了一种游泳计时设备微秒级计时的实现方法，包括计时终端，所述计时终端包括硬件电路与软件算法，所述硬件电路包括8Mhz高精度恒温晶振、32位硬件定时器电路、FPGA控制器、高速滤波器、隔离电路、数字电路、多路触壁信号监测模块、波形采集模块和波形存储模块，所述软件算法包括IO波形压缩算法、波形分析算法和CAN通信电路。本发明可在同一泳道对多路触壁信号进行监测，实现多路触壁信号相互独立，同步计时，且可记录一段时间内的多路触壁信号完整波形，滤除水波干扰，减少触板误触现象，提升计时设备稳定性，将运动员触壁时间检测精度由10毫秒提升至10微秒，大幅提升计时设备的精确性。

技术领域

本发明涉及竞速类比赛器具技术领域，具体是一种游泳计时设备微秒级计时的实现方法。

背景技术

传统游泳计时设备通过监测游泳触壁板信号来判断运动员是否触壁，本质是监测一个或几个按键信号，通过监测按键信号按下的时间来判断运动员是否触壁并记录触壁时间。

由于设备限制，同一泳道中可监测的按键信号有限，触板信号仅能检测运动员是否触壁，无法对触壁信号进行分析，同时由于计时精度限制，计时精度仅能到10毫秒级，计时精度难以提升，并且由于运动员在水中游进时，水体会产生压缩，造成触板压力增大，有可能产生误触现象，导致成绩不准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种游泳计时设备微秒级计时的实现方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种游泳计时设备微秒级计时的实现方法，包括计时终端，所述计时终端包括硬件电路与软件算法，所述计时终端用于监控一条泳道上的多路触板的开关量信号，所述硬件电路包括8Mhz高精度恒温晶振、32位硬件定时器电路、FPGA控制器、高速滤波器、隔离电路、数字电路、多路触壁信号监测模块、波形采集模块和波形存储模块，所述软件算法包括IO波形压缩算法、波形分析算法和CAN通信电路。

作为本发明进一步的方案：所述8Mhz高精度恒温晶振用于提供频率信号，作为计时终端的计时基准，所述32位硬件定时器电路用于将8Mhz高精度恒温晶振的频率信号转换为32位累加型的数值，所述FPGA控制器用于随时读取32位累加型的数值。

作为本发明再进一步的方案：所述多路触壁信号监测模块用于通过硬件电路将一条泳道上的多路触板的开关量信号转换为电平信号；且多路触壁信号监测模块使用多路触板的开关量信号作为输入信号；所述高速滤波器用于对多路触板的开关量信号进行前级滤波；所述隔离电路用于将多路触板的开关量信号与数字电路进行电气隔离，消除水体杂质产生的电路干扰。

作为本发明再进一步的方案：所述波形采集模块用于采集多路触壁信号监测模块转换的电平信号，且波形采集模块使用FPGA控制器实现采样频率为10uS的触发器，从而对一条泳道上的所有通道的输入电平进行批量读取。

作为本发明再进一步的方案：所述波形存储模块用于存储波形采集模块所采集的波形数据，且波形存储模块使用虚拟内存方式与波形采集模块进行对接，所述波形采集模块通过地址递增的方式在虚拟内存中存储数据，而虚拟内存映射的物理内存由波形采集模块进行切换。

作为本发明再进一步的方案：所有使用IO波形压缩算法对波形存储模块采集的原始波形数据进行处理，所述IO波形压缩算法用于对波形存储模块采集的原始波形数据中的每一通道数据进行分离、压缩。

作为本发明再进一步的方案：所述波形分析算法采用状态机分析法与接力分析法对IO波形压缩算法分离、压缩的波形数据进行软件滤波与消抖，再通过与运动员特征数据进行比对分析，获取当前触板的物理电平信号，所述触板的物理电平信号根据状态分为：空闲态，触发抖动态，保持态，释放抖动态，释放态，所述IO波形压缩算法与波形分析算法均设置为FPGA控制器的内部运行软件算法。