Определение скорости многомерного перемещения в глобальной системе координат

Определение скорости многомерного перемещения в глобальной системе координат

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Варианты реализации настоящего изобретения относятся к определению скорости многомерного перемещения объекта в глобальной системе координат, а еще конкретнее к определению скорости многомерного перемещения удара, например, во время боксерского матча.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] В некоторых событиях, таких как спортивные события, подобные боксерским матчам, необходимо, например, обеспечить зрителю улучшенное восприятие этого события с использованием информации, которую он в состоянии понять и сравнить. В контексте боксерских поединков известны понятия, которые должны предоставлять информацию о скорости боксерских ударов. Такая информация впоследствии может быть использована для усовершенствования информационного (телевизионного) освещения боксерских матчей.

[0003] Например, в US 6139432 A или US 6183965 B описано измерение данных о скорости с использованием захвата видеоданных. При таком подходе кулак боксера или боксерская перчатка должны быть непрерывно видны на видеоизображении. Кроме того, перемещения в перспективном изображении искажают правильную оценку скорости. Кроме того, изображение кулака или боксерской перчатки предпочтительно должно иметь хорошее разрешение, что приводит к необходимости использования сложной видеокамеры и сложным способам компенсации перемещения. Следовательно, такие видеосистемы, по всей вероятности, не слишком хорошо подходят для оценки скорости спортивных событий (в прямой трансляции), в частности боксерских событий.

[0004] В US 2010144414 A описан реализованный с использованием компьютера способ анализа активности спортсмена, например боксера, для обеспечения возможности качественного исследования этой активности посредством процессора. Способ включает прием связанных с активностью данных, относящихся к событию в виде удара, от датчиков, расположенных на спортсмене. Датчики могут быть акселерометром с тремя осями и гироскопом, прикрепленными к спортсмену. Относящиеся к активности данные сохраняются в базе данных. Процессор сравнивает принятые относящиеся к активности данные с набором предварительно идентифицированных дискретных результатов, таких как заданные профили перемещения. Процессор может идентифицировать один из предварительно идентифицированных результатов как результат, соответствующий принятым относящимся к активности данным, на основании результата сравнения этих принятых относящихся к активности данных с набором предварительно идентифицированных результатов. То есть правила перемещения могут быть сравнены с данными о событии в виде удара для определения того, какой удар имел место. Наконец, идентифицированный предварительно идентифицированный результат может быть отображен. Однако гироскопы очень чувствительны к ударной нагрузке, что может вызвать практические проблемы при использовании концепции US 2010144414 A.

[0005] В US 4763284 A описана система для отображения величины силы, выработанной участником спортивного состязания во время спортивного события, такого как боксирование, боевые искусства, соревнования в беге, соревнования пловцов и т.п. Система содержит первый переносной блок для размещения на конечности, такой как рука или нога участника, или на снаряжении участника, таком как плечевые накладки у игрока в футбол. Указанный переносной блок ориентирован в непосредственной близости к концу конечности таким образом, что он находится рядом с источником силы, выработанной этой конечностью. В корпусе размещен датчик для определения величины и относительного времени действия каждой силы, выработанной конечностью. Датчик жестко ориентирован на конечности в непосредственной близости к внутренней структуре кости для максимизации определения силы. Выходом датчика является сигнал, пропорциональный величине выработанной силы.

[0006] В US 5723786 A описана боксерская перчатка, содержащая тело боксерской перчатки, и внутри тела боксерской перчатки расположен акселерометр, который непрерывно измеряет мгновенное ускорение боксерской перчатки. Боксерская перчатка дополнительно может содержать радиочастотный передатчик, расположенный в теле перчатки и связанный с акселерометром, для передачи кодированных считанных акселерометром данных отображающему устройству. Кроме того, акселерометр может содержать три взаимно ортогональных акселерометра.

[0007] Дополнительная возможность для отслеживания перемещения спортсмена, такого как боксер, могла бы состоять в использовании системы позиционирования в режиме реального времени (RTLS). Такие системы RTLS обеспечивают беспроводной способ отслеживания, согласно которому положения людей и объектов могут быть определены в режиме реального времени и с высокой точностью. По сравнению с основанными на видеосъемке подходами, этот основанный на радиопередаче способ обеспечивает некоторые преимущества. В данном случае способность отслеживания не уменьшается препятствиями, которые в случае видеосъемки загораживают обзор. Отслеживающая система в режиме реального времени является более чувствительной, точной и гибкой, чем любая сопоставимая технология. Следовательно, перчатка боксера может быть оборудована передатчиками или транспондерами. В данном случае могут быть оценены задержки распространения сигнала, разности задержек распространения сигнала, углы падения и т.п., данные, относящиеся к скорости и/или ускорения события удара.

[0008] Таким образом, на основании описанного уровня техники следует признать, что имеется необходимость в создании или усовершенствовании и/или упрощении способов определения или оценки скорости многомерного объекта или перемещения спортсмена.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0009] Одно открытие настоящего изобретения состоит в использовании измерения данных об ускорении в качестве средства для измерения скорости. Данные об ускорении могут быть использованы для вычисления скорости путем интегрирования. Данные о скорости, а также данные об ускорении могут быть определены как векторы направлений, имеющие х-, у- и z-компоненты. Таким образом, х-, у- и z-выборки ускорения могут быть приняты от многомерного акселерометра, размещенного в выполненном с возможностью поступательного и/или поворотного перемещения (поворота) объекте, таком как, например, рука спортсмена или кулак боксера. Таким образом, подвижный объект задает локальную выполненную с возможностью поворота или поворотную систему координат в пределах фиксированной глобальной системы координат, в которой должна быть определена или оценена скорость.

[0010] Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предложен способ определения скорости многомерного перемещения спортсмена в глобальной системе координат на основании многомерных данных об ускорении от многомерного акселерометра, размещенного в обладающей способностью поступательного и/или поворотного перемещения конечности спортсмена, которая определяет локальную систему координат. Способ включает определение на основании многомерных данных об ускорении по меньшей мере одного корректирующего значения, учитывающего поворот локальной системы координат относительно глобальной системы координат во время многомерного перемещения объекта. Кроме того, способ включает определение скорости многомерного перемещения объекта на основании интегрирования многомерных данных об ускорении с учетом по меньшей мере одного корректирующего значения.

[0011] Согласно другому аспекту, варианты реализации настоящего изобретения обеспечивают устройство для определения скорости многомерного перемещения объекта в глобальной системе координат на основании многомерных данных об ускорении от многомерного акселерометра, размещенного в выполненном с возможностью поступательного и/или поворотного перемещения объекте, который определяет локальную систему координат. Устройство содержит процессор, выполненный с возможностью определения на основании многомерных данных об ускорении по меньшей мере одного корректирующего значения, учитывающего поворот локальной системы координат объекта относительно глобальной системы координат во время многомерного перемещения объекта, и процессор, выполненный с возможностью определения скорости многомерного перемещения объекта на основании интегрирования многомерных данных об ускорении с учетом по меньшей мере одного корректирующего значения.

[0012] Варианты реализации содержат определение по меньшей мере одного корректирующего значения и/или скорости центрально или локально в подвижном объекте. Согласно первому варианту реализации (в случае централизованной обработки данных) процессор, выполненный с возможностью определения по меньшей мере одного корректирующего значения, и/или процессор, выполненный с возможностью определения скорости, может быть центральным или дистанционным объектом, принимающим многомерные данные об ускорении от подвижного объекта посредством проводной или беспроводной связи, например посредством радиосигналов. Согласно второму варианту реализации (в случае локальной обработки данных), процессор, выполненный с возможностью определения по меньшей мере одного корректирующего значения, и/или процессор, выполненный с возможностью определения скорости, может быть расположен непосредственно на подвижном объекте или в нем. Затем определенные данные скорости могут быть дополнительно переданы проводным или беспроводным способом.

[0013] Согласно некоторым вариантам реализации, выполненный с возможностью поступательного и/или поворотного перемещения (или поворота) объект может быть конечностью спортсмена. В частности, выполненный с возможностью поступательного и/или поворотного перемещения объект может быть кулаком или боксерской перчаткой, охватывающей кулака боксера. То есть объект может быть боксером, носящим по меньшей мере одну боксерскую перчатку, причем многомерным перемещением объекта является многомерный удар боксера, а многомерный акселерометр, такой как акселерометр с тремя осями, может быть размещен по меньшей мере в одной боксерской перчатке.

[0014] Некоторые варианты реализации содержат цифровую схему управления, установленную в устройстве для реализации способа. Такая цифровая схема управления, например процессор цифровых сигналов (DSP), прикладная специализированная интегральная схема (ASIC) или компьютер общего назначения, должна быть запрограммирована соответствующим образом. Следовательно, согласно другим вариантам реализации, также предложена компьютерная программа, содержащая программный код для осуществления вариантов реализации способа, когда эта компьютерная программа исполняется компьютером или цифровым процессором.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0015] Ниже описаны некоторые варианты реализации устройств и/или способов в качестве только примеров и со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

[0016] На фиг. 1 показаны векторы общего ускорения и гравитационного ускорения,

[0017] На фиг. 2 показан тот же самый вектор глобального ускорения в различных локальных системах координат,

[0018] На фиг. 3а схематично показана блок-схема способа согласно одному варианту реализации,

[0019] На фиг. 3b схематично показана обучающая стадия способа согласно одному варианту реализации,

[0020] На фиг. 4 показана двумерная конфигурация датчиков ускорения для определения углов поворота,

[0021] На фиг. 5 показаны ориентационные углы в соответствии с концепцией Тэйта и Брайена,

[0022] На фиг. 6 схематично показана возможная конфигурация датчиков ускорения,

[0023] На фиг. 7 показана возможная конфигурация датчиков ускорения,

[0024] На фиг. 8 схематично показан боксерский ринг с искусственно генерируемым магнитным полем,

[0025] На фиг. 9 показан пример долговременного интегрирования значений ускорения во время боксерского удара,

[0026] На фиг. 10 показан пример образца удара при частоте выборки или измерения 1200 Гц,

[0027] На фиг. 11 схематично показана принципиальная схема устройства согласно одному варианту реализации,

[0028] На фиг. 12а показана боксерская перчатка с локальной системой координат и по меньшей мере одним датчиком ускорения, и

[0029] На фиг. 12b показана принципиальная схема по меньшей мере одного датчика ускорения, связанного с устройством согласно одному варианту реализации, причем и то и другое встроены в боксерскую перчатку.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0030] В следующем описании некоторых подходящих вариантов реализации будет использоваться следующая система математических обозначений: векторы и матрицы представлены строчными и прописными буквами, напечатанными жирным шрифтом. Векторы определены как векторы-столбцы. Е{х} - ожидаемое значение, и является дисперсией х. I обозначает единичную матрицу.

[0031] Задача определения скорости выполненного с возможностью поступательного и/или поворотного перемещения объекта, например, в форме ударяющего кулака, может быть описана полностью только в трехмерном пространстве. С этой целью может быть определена соответствующая система координат с направлениями х, у и z, и, таким образом, в этом случае скорость и ускорение должны быть обработаны векторным способом, т.е. способом разделения на соответствующие компоненты именно в этих направлениях v(t)=(v_x(t), v_y(t), v_z(t))^T (скорость) и a(t)=(a_x(t), a_y(t), a_z(t))^T (ускорение) (Х^Т и х^Т являются транспонированиями матрицы X и вектора х соответственно). Эта система координат может быть локальной, т.е. для кулака или для бойца в определенной начальной ориентации и местоположении, или, иначе, глобальной (в смысле этой формулировки задачи) в неподвижной системе координат на ринге, в боксерском зале и т.п.

[0032] В любой момент векторы (независимо, ускорения a(t) или скорости v(t)) в этих системах координат различаются только соответствующим поворотом координат, который задан поддерживающим абсолютное значение преобразованием, которое может быть выражено как умножение на (переменную во времени) матрицу S(t) преобразования. Преобразование переменной во времени (поворотной) локальной системы координат в неподвижную глобальную систему координат может быть выполнено следующим образом, например, для ускорения:

[0033] Решение о выборе системы координат может быть принято прагматически на основе системных предпосылок. В ситуации с многомерными датчиками ускорения, встроенными и прикрепленными в боксерских перчатках, данные измерений могут быть обусловлены локальной системой координат кулака (или боксерской перчатки). Эта система координат непрерывно изменяет свою ориентацию по отношению к глобальной системе координат. Однако одни только изолированные датчики ускорения не могут распознавать соответствующую ориентацию или ее изменение.

[0034] Непрерывный во времени вектор v скорости может быть вычислен математически в момент времени t₁ в предположении нулевой скорости (неподвижности) в момент времени t₀ из вектора а ускорения на основе:

[0035] Таким образом, индивидуальные компоненты а(t) могут быть включены независимо друг от друга, т.е. на покомпонентной основе для указанного вектора. Нулевое время t_o может быть использовано для калибровки относительно нулевой скорости v(t_o)=v_o=0, поскольку эта начальная скорость в ином случае включена аддитивно в вышеуказанное вычисление интеграла (формально, именно это постоянное слагаемое отсутствует в уравнении (2)). Однако это уравнение формально справедливо только для глобальной системы координат или для неповоротной локальной системы координат боксерской перчатки.

[0036] На этапе, относящемся к периодическим дискретным измерениям, можно перейти к дискретным временам t_n=t_o+nT для эквидистантного осуществления выборки в диапазоне Т, что означает, что суммирование в результате дает ускорение по дискретному времени.

[0037] Однако измеренные значения ускорения в дискретный момент n времени отклонения от действительного ускорения по причине переменной во времени шумовой составляющей дополнительная статистическая информация о которой первоначально отсутствует. Таким образом, первоначально следующее предположительно может быть истиной:

[0038] Таким образом, это также оказывает дополнительное влияние на оценку скорости в интеграле (в сумме) таким же образом, как и любое постоянное отклонение с течением времени (смещение) b_o, которое может присутствовать по причине отсутствующей или запоздалой ошибочной калибровки:

[0039] Формально смещение b_o также может быть включено в суммированную шумовую составляющую например, как среднее значение, но последнее предполагает, что а также индивидуальные члены заранее свободны от средних значений, и этап для z_n может привести к такому среднему значению, которое является переменным во времени. Кроме того, при обработке сигналов часто полагают, что проще по отдельности записывать и обрабатывать составляющую, которая с течением времени является постоянной, чтобы оценить ее в наглядной форме, например, посредством образования среднего значения с его последующей компенсацией.

[0040] Как показано на фиг. 1, измеренное ускорение a_mess в поле тяготения земли состоит из двух частей помимо шума: первого компонента, который фактически происходит из (действительного) ускорения a_real,n, и второго компонента, который противодействует ускорению в силу гравитации g. Коэффициент гравитации применяется с исключениями при свободном падения, но также пропорционально при ограниченном падении. Однако эти случаи не применимы в спортивном контексте, например, к боксерам, которые в целом стоят на земле. Таким образом, путем вставления a_n=a_realn=g_n получается расширение уравнения (4):

где a_real,n описывает действительное ускорение в момент n времени. В рассматриваемой структуре ускорение, вызванное гравитацией g_n, имеет постоянное абсолютное значение из-за возможного местоположения датчика на ринге, которое строго ограничено в отношении пространства.

[0041] Однако это не может быть применено к указанному вектору из-за изменяющейся ориентации кулака или датчика относительно поля тяготения, что означает, что в данном случае в целом справедливым является следующее:

т.е. сила тяжести распределена по-разному в зависимости от направления компонентов стечением времени.

[0042] Оценка скорости на основании этих фундаментальных факторов путем интегрирования результатов измерения ускорения имеет серьезные препятствия или ограничения оценки скорости, которые описаны ниже, сначала с функциональной точки зрения, и затем с точки зрения временной/технической структуры.

[0043] Требования, обсуждаемые в настоящей заявке, выведены из физического/математического и технического принципа измерения, согласно которому для определения скорости измеряют ускорение.

[0044] Однако поворот многомерных датчиков ускорения (осей датчиков), размещенных, например, в боксерской перчатке, в целом также приводит к ошибкам в случае простого вычисления скорости путем интегрирования по вектору ускорения. Следующий пример приведен для разъяснения этого эффекта: в этом отношении может быть принято унифицированное ускорение (a_n=а, для n=1, 2, 3, и a_n=0 для остальных случаев) объекта из состояния покоя в глобальной эталонной системе для следующих трех временных шагов n=1, 2 и 3. Тогда, следующее совершенно определенно можно применить для получения результирующей глобальной скорости:

[0045] Вследствие поворота датчика и, следовательно, локальной системы координат во время ускорения, неравенство:

может быть применено к ускорению в трех временных шагах, которое является постоянным по абсолютному значению и имеет ту же самую глобальную ориентацию, как показано на фиг. 2. Указанное неравенство, в частности, является явным, если (в отличие от показанного на фиг. 2) предполагается в этом примере, что в течение каждого раза ускорение происходит полностью в направлении (различной) локальной оси, например причем все другие компоненты ускорения в уравнении (10), таким образом, должны быть равны нулю. Для данного примера известна результирующая полная скорость . Следовательно, также ясно, что скорость, вычисленная таким простым способом в локальной системе координат, является неправильной, поскольку преобразование для перехода к поворотной системе координат представляет собой преобразование, которое поддерживает абсолютные значения, т.е. оно только по-другому перераспределяет по компонентам абсолютное значение вектора. Неравенство (10) является только конкретизацией аксиомы треугольника или неравенства Коши-Буняковского. Также по этой причине ясно, что вышеуказанное неравенство также должно быть применимо к общему случаю с более продолжительными интервалами наблюдения.

[0046] Указанное неравенство суммирования также может быть показано подобным способом для глобально изменяемого ускорения. Этот мысленный эксперимент также может быть развернут одинаково хорошо на 180°, т.е. в том же самом направлении ускорения в поворотной локальной системе и, следовательно, в различных направлениях в глобальной системе, и, следовательно, Таким образом, из этого следует, что скорость, локально оцененная таким образом, также может быть больше, чем действительная или глобальная скорость. Поскольку в данном случае шумы измерения не учитываются, "шапочка" над символом v_global может быть опущена. Это выражение символизирует оценку с действительной скоростью и скоростью, оцененной в глобальной системе, в этом случае без согласования по минимуму шумов. Для вариантов реализации, которые охватывают интегрирование по ускорению, его значение является двойным:

- суммирование в локальной координатной или эталонной системе является формально неправильным в общем случае возможного поворота (локальных) осей датчика в глобальной системе координат,

- ориентация локальной системы координат может быть определена в каждом случае для правильного вычисления ускорения. Однако преобразование в глобальную систему координат не является необходимым для этого, оно является достаточным для определения и исправления относительного поворота в отношении к исходной ориентации или любой другой во время интегрирования,

- компенсация на основании типа удара также может способствовать улучшению результата.

[0047] Ниже кратко описаны некоторые конкретные варианты реализации настоящего изобретения. Специалистам понятно, что принципы настоящего изобретения не ограничиваются описанными конкретными вариантами реализации. Вместо этого могут быть использованы конструктивные изменения, также решающие технические задачи, лежащие в основе вариантов реализации настоящего изобретения. Например, несмотря на то, что ниже описаны различные варианты реализации некоторых способов и их этапов, следует понимать, что устройства и системы, содержащие функциональные блоки для осуществления указанных способов и их этапов, также включены в варианты реализации настоящего изобретения.

[0048] На фиг. 3а схематично показана блок-схема способа 310 определения скорости многомерного перемещения объекта в глобальной системе 300 координат на основании многомерных данных об ускорении, полученных от многомерного акселерометра 302, размещенного в выполненном с возможностью поступательного и/или поворотного перемещения объекте 304. Подвижный объект 304 определяет локальную систему 306 координат. В конкретном варианте реализации, показанном на фиг. 3, выполненным с возможностью перемещения объектом 304 является боксер или, более конкретно, его кулак, защищенный боксерской перчаткой. Следовательно, многомерное перемещение объекта можно рассматривать как перемещение кулака 304 боксера во время выполнения боксерского удара согласно данному варианту реализации. Однако специалисту понятно, что альтернативные варианты реализации для других сценариев и подвижных объектов также могут быть охвачены принципами настоящего изобретения.

[0049] Способ 310 содержит первый этап 312, согласно которому определяют на основании многомерных данных об ускорении, измеренных многомерным акселерометром 302, по меньшей мере одно корректирующее значение 314, учитывающее поворот локальной системы 306 координат объекта относительно глобальной системы 300 координат во время многомерного перемещения объекта. Кроме того, способ 310 включает этап 316, согласно которому определяют скорость 318 многомерного перемещения объекта на основании интегрирования многомерных данных об ускорении и с учетом по меньшей мере одного корректирующего значения 314. Специалисту понятно, что этапы 312 и 316 могут быть реализованы выполненными соответствующим образом процессорами. Следовательно, позиционные номера 312 и 316 также могут относиться к процессору, действующему для определения на основании многомерных данных об ускорении по меньшей мере одного корректирующего значения 314, учитывающего поворот локальной системы 306 координат объекта относительно глобальной системы 300 координат во время многомерного перемещения объекта, и процессору, действующему для определения скорости 318 многомерного перемещения объекта на основании интегрирования многомерных данных об ускорении и с учетом по меньшей мере одного корректирующего значения 314.

[0050] Предпочтительно по меньшей мере одно корректирующее значение 314 не должно быть основано на данных гироскопа согласно вариантам реализации, поскольку гироскопы, как считается, являются очень чувствительными к ударной нагрузке. Однако использование гироскопа не должно быть исключено из вариантов реализации настоящего изобретения.

[0051] В первом варианте реализации результат перемещения например, удар или его скорость могут быть основаны на согласовании траектории перемещения, причем набор заданных траекторий перемещения может быть сохранен, например, в центральной или локальной базе данных. По меньшей мере одно корректирующее значение 314, которое может быть скалярной коррекцией или коэффициентом компенсации согласно данному варианту реализации, является тем меньше, чем больше перемещение удара напоминает круговую траекторию, и тем меньше, чем меньше соответствующий радиус удара. Для таких вариантов реализации, основанных на сопоставлении с образцом, может быть предусмотрена стадия обучения, которая должна быть выполнена индивидуально для каждого атлета и/или типа удара. Во время этой стадии обучения боксер может выполнять конкретный удар в лабораторных условиях. Таким образом, характерное перемещение удара может быть записано параллельно инерциальной навигационной системой (INS) согласно одному варианту реализации и более точной эталонной системой, например, основанной на видеотехнике системой для захвата данных движения, или беспроводной основанной на радиотехнике системе позиционирования в реальном времени (RTLS). Обе системы, т.е. инерциальная навигационная система и эталонная система могут индивидуально определять скорость v_INS и v_ref удара, причем в инерциальной навигационной системе используются многомерные данные об ускорении, полученные от многомерного акселерометра 302 (предпочтительно без какой-либо коррекции), и при этом эталонная система может определять скорость на основании, например, захваченных видео изображений удара. На основании сравнения обеих индивидуально определенных скоростей для некоторого типа удара может быть определено корректирующее значение 314 скорости, например, k_corr=v_ref/v_INS, которое затем может быть использовано во время реального боя или для обучающего сценария для коррекции значений V_INS скорости, определенных на основании интегрирования многомерных данных об ускорении, полученных от многомерного акселерометра 302, согласно

[0052] Т.е. этап 314 определения по меньшей мере одного корректирующего значения 314 может включать сравнение первой скорости заданного перемещения (например, удара), полученной на основании интегрирования многомерных данных об ускорении для заданного перемещения без корректирующего значения, с второй скоростью заданного перемещения, полученной на основании эталонных данных перемещения, обеспечивающих более точные результаты скорости, чем многомерные данные об ускорении, измеренные с использованием многомерного акселерометра 302. Таким образом, согласно некоторым вариантам реализации эталонные данные многомерного перемещения объекта могут быть получены из основанного на видео или RTLS анализа заданного перемещения эталонного объекта или эталонного спортсмена во время стадии 312' начального обучения способа 310, который схематично показан на фиг. 3b.

[0053] Во время этого этапа 312' начального обучения оценка v скорости может быть определена на основании многомерных данных 320 об ускорении, измеренных с использованием многомерного акселерометра 302, прикрепленного к объекту 304 посредством определяющего скорость блока 322, с одной стороны, в то время как эталонное значение v_ref скорости может быть определено на основании более точных эталонных данных 324 перемещения из перемещения объекта 304 посредством точного эталонного определяющего скорость блока 326, с другой стороны. На основании значений v и v_ref скорости корректирующее значение 314 скорости для перемещения или удара конкретного типа может быть определено блоком 328, например, путем определения разности.

[0054] В дополнение к данному или согласно другому варианту реализации по меньшей мере одно корректирующее значение 314 скорости также может быть определено на основании анатомических показателей спортсмена (например его размера) таким образом, что могут быть выполнены эталонные измерения у множества эталонных спортсменов с различной анатомией для получения зависимых от анатомии корректирующих значений 314 скорости для перемещений или ударов различных типов. Путем сравнения эталонной анатомии с анатомией спортсмена, в частности, длины руки или длины предплечья и плеча боксера, скорость удара которого должна быть определена согласно различным вариантам реализации настоящего изобретения, корректирующее значение 314 скорости может быть настроено соответствующим образом. Следовательно, этап 312 определения по меньшей мере одного корректирующего значения 314 дополнительно может включать определение масштабирующего коэффициента 330, основанного на отношении фактического анатомического размера объекта к анатомическому размеру эталонного объекта, например эталонного спортсмена. Этот масштабирующий коэффициент 330 дополнительно может быть использован блоком 328 для определения корректирующего значения 314 скорости.

[0055] Согласно другому варианту реализации или в дополнение к данному три физически распределенных трехмерных датчика ускорения могут быть установлены в подвижном объекте 304, например, конечности спортсмена или боксерской перчатке для определения двух степеней свободы поворота (например, азимута и угла возвышения). Т.е. многомерный акселерометр 302, прикрепленный к объекту 304, может содержать три 3-осевых акселерометра, пространственно распределенные по выполненному с возможностью поступательного и/или поворотного перемещения объекту 304. В этом случае, определение по меньшей мере одного корректирующего значения 314 может включать основанное на данных об ускорении трех пространственно распределенных 3-осевых акселерометров определение поворота локальной системы 306 координат объекта 304 относительно глобальной системы 300 координат во время перемещения объекта 304 для вычислительной компенсации поворота соответствующего преобразования координат локальной системы 306 координат.

[0056] В данном случае, согласно одному варианту реализации указанные 3 трехосевые акселерометра могут быть кольцеобразно расположены вокруг запястья боксера или вокруг боксерской перчатки 304. Чем дальше датчики или акселерометры разнесены друг от друга, тем выше результирующая угловая разрешающая способность. Следовательно, согласно одному варианту реализации датчики (акселерометры) могут быть расположены по существу с угловым разнесением 120° друг от друга вокруг подвижного объекта 304 (Для измерений также могут быть использованы другие конфигурации, однако, они могут привести к увеличенному количеству более сложных формул и вычислений). Различные датчики ускорения могут быть соединены проводной или беспроводной связью. Проводная связь, как принято считать, является более прочной и надежной. В частности, в вариантах реализации, которые могут быть использованы для в боксе, потребность в дополнительных беспроводных приемопередатчиках и процессорах упрощает подход. Затем изменения ориентации локальной системы 306 координат и, следовательно, по меньшей мере одно корректирующее значение 314 скорости могут быть получены двукратным интегрированием различия между соответствующими результатами измерений ускорения. Для повышения точности поворот локальной системы координат объекта может быть определен посредством двукратного интегрирования разности между первыми данными об ускорении, полученными от первого акселерометра, и вторыми данными об ускорении, полученными от второго акселерометра, указанных трех трехосевых акселерометров.

[0057] На фиг. 4 показан пример с двумя различными акселерометрами 302-1 и 302-2. Разность Δа_х для момента n времени этих двух ускорений a_x2, a_x1 приводит к повороту, поскольку разность или смещение d между датчиками 302-1 и 302-2 должны оставаться постоянными. Двукратное дифференцирование угла поворота по времени может быть аппроксимировано к:

[0058] В отношении перемещения могут быть предусмотрены небольшие временные интервалы, в противном случае при больших ориентационных угловых изменениях могут быть получены существенные ошибочные результаты. Путем численного интегрирования может быть получено указанное изменение угла ориентации (отклонение):

и результирующий ориентационный угол может быть вычислен на основании:

[0059] Следовательно, поворот локальной системы 306 координат объекта может быть определен посредством двукратного интегрирования разности данных об ускорении, соответствующих углу поворота. Схожим образом могут быть определены все три угла поворота (иногда также называемые эйлеровыми углами), которые могут быть использованы для преобразования координат. Второй тип соглашений называют углами Тэйта-Брайена, причем в настоящей заявке указанные три угла обычно называются как "угол курса, угол возвышения и угол крена" или "рысканье, тангаж и крен" (ϕ, θ, ψ, как показано на фиг. 5). На основании данных об ускорении углы могут быть определены с использованием этих условных обозначений поворота. Затем может быть определено значение компенсации, которое будет описано более подробно в связи с