專利名稱：足球電子裁判的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種足球電子鈸判，特別是足球運(yùn)動(dòng)中一種能對足球出界、進(jìn)球、 球員越位及防守方球員退守距離即時(shí)加以判斷的電子系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)今的足壇已邁入技術(shù)與力量的全面對抗時(shí)代，任何一次裁判的 誤判，對巨額投入的足球俱樂部來說，都是一次巨大的傷害尤其在 代表當(dāng)今最髙足球水平的世界杯上出現(xiàn)誤判、漏判，對一個(gè)國家的球 迷來說是巨大的打擊，有時(shí)甚至?xí)l(fā)球迷的騷亂行為。這就對足球 裁判的執(zhí)法水平提出了更高的要求。但裁判也是人，盡力少犯錯(cuò)誤而 不可能不犯錯(cuò)誤，因此在世界最高水平的足球賽事中采用科學(xué)的判定 手段來幫助裁判提高執(zhí)法水平，已是大勢所趨。
長久以來，"越位"和在球門線上徘徊的"疑似進(jìn)球"就是足球 裁判最頭痛的問題。從1966年世界杯上英格蘭球員喬治.赫斯特的那 個(gè)世紀(jì)爭議進(jìn)球開始，對于"疑似St球"此類問題一直缺乏一個(gè)完美 的解決方案，應(yīng)該說這是一個(gè)舉世難題。
國際足聯(lián)為了解決這一問題，委托阿迪達(dá)斯公司從2004年開始 研制一款帶有微處理芯片的足球，當(dāng)球整休越過門線的時(shí)候，門柱旁 和球門線的感應(yīng)器將得到信號，從而幫助裁判確認(rèn)進(jìn)球有效，該欽足 球已于2005年9月在秘魯舉行的17歲以下世界青年足球錦標(biāo)賽上正 式亮相過。從實(shí)驗(yàn)的效果來看，還不能做到百分之百的可靠。
現(xiàn)M"技術(shù)缺點(diǎn)如下；
1、 微處理芯片并未放置在足球的內(nèi)部中心，而是放置在球的內(nèi)壁 上。當(dāng)球在旋轉(zhuǎn)的過程中，微處理芯片的位置對于門柱旁和球 門線的感應(yīng)器來說并不總是固定的，因此產(chǎn)生了一定的誤差。
2、 此系統(tǒng)只是判斷計(jì)算，并沒有一套立體可視化的設(shè)備。
3、 此系統(tǒng)只有判斷足球是否越過門線，而沒有判斷球員是否越位 及防守方球員退守距離的功能。
4、 場上裁判并沒有佩帶振動(dòng)器，不能及時(shí)做出正確的判斷。 既然芯片足球還不可靠，那么現(xiàn)今技術(shù)條件下暈合理的辦法就是
通過現(xiàn)場錄像回放，由場上主裁和場下的技術(shù)官員共同確認(rèn)進(jìn)球是否 有效。但引入錄像判定之后，足球比賽將面臨根本性的改變，比賽會 不時(shí)中斷，隊(duì)員教練都會要求重放錄像以確認(rèn)犯規(guī)、進(jìn)球、受傷等事 實(shí)，這樣會把足球比賽拆成一場零碎的鬧劇。
以上可以看出"疑似進(jìn)球"尚有如此大的爭議，而"越位"的爭 議在每場比賽中則更多。因此研制一套具有科學(xué)性、可靠性、權(quán)威性 的電子即時(shí)判斷系統(tǒng)，是足球比賽引入科學(xué)判定手段的前提。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一套足球運(yùn)動(dòng)中足球出界、進(jìn)球、球員 越位及防守方球員退守距離等電子即時(shí)判斷系統(tǒng)，它能幫助裁判提髙 執(zhí)法水平，極大減少裁判錯(cuò)判、漏判情況的出現(xiàn)，減少比賽雙方隊(duì)員 的爭執(zhí)，能保持足球比賽的緊湊性、公正性、公開性，從而提高比賽 的觀賞性。
為了達(dá)到上述目的，木發(fā)ijij解決;U:技術(shù)問題所采油的技術(shù)方案 一、硬件
1、 足球定位發(fā)射器在足球內(nèi)部中心位置上，用"一"字形支
架安置一-個(gè)電子發(fā)射器。因發(fā)射器質(zhì)量極小且位于足球中心， 因此不會影響足球的運(yùn)行軌跡。
2、 場地邊角定向發(fā)射器在足球場的四個(gè)邊角外(或草皮下) 各安裝四個(gè)電子定向發(fā)射器(為安全起見，發(fā)射器數(shù)量可以 增加，但至少為四個(gè))，每一個(gè)走向電子發(fā)射器本身不但能發(fā) 射電子信號，而且能夠接收相鄰定向電子發(fā)射器發(fā)射的電子 信號。四個(gè)定向電子發(fā)射器所發(fā)射的定向電波連線稱為判斷 線，判斷線組成的四邊形與場地邊線和端線的距離以標(biāo)準(zhǔn)足 球的半徑為準(zhǔn)。判斷線因具有穿透性，不會因球員的身體或 物體的遮擋而影響裁判的視角，出現(xiàn)錯(cuò)判、漏判的情況。
3、 球員定位發(fā)射器在出場比賽的每個(gè)隊(duì)員的身上(以腰部為 例)安放一個(gè)質(zhì)量極小的發(fā)射器，發(fā)射器外包裹一層類似于 橡膠等軟性物質(zhì)，因具有緩沖作用，可以減少球員受傷的機(jī) 率。
4、 在足球場館的四周看臺上或高空，可以根據(jù)場地角度的不同 安放數(shù)量不等的攝像機(jī)。
5、 同樣在足球場館的四周看臺上或髙空安放奮達(dá)測速器，用于 接收足球定位發(fā)射器發(fā)射的電子信號，即時(shí)測定足球的運(yùn)動(dòng)
速度。
6、 場上裁判振動(dòng)接收器。裁判員佩帶在手腕上，用于接收足球 越過門線或球員越位等信號。振動(dòng)接收器可以設(shè)置多種按鈕 開關(guān)來控制本發(fā)明的各種軟件系統(tǒng)。
7、 將以上所述硬件的功能顯示在電腦顯示屏上的電腦。
以上比賽雙方每個(gè)球員佩帶的發(fā)射器發(fā)射電波頻率不同。即比賽 雙方各在一 組頻率上，而不能出現(xiàn)相互交替的頻率。同樣足球定位 發(fā)射器、邊角定向發(fā)射器、裁判振動(dòng)接收器的發(fā)射頻率各不相同.。
二、軟件
1、 球場立體坐標(biāo)程序軟件。
(1)首先在電腦軟件中建立由X、 Y、 Z軸組成的坐標(biāo)，X軸 與足球場地的邊線平行，稱為判斷邊線Y軸與足球場地 的端線平行，稱為判斷端線。X、 Y軸組成判斷線，Z軸. 可以顯示足球的運(yùn)行髙度?？梢赃x擇判斷線組成的矩形任 一邊角、或球場任一邊角、或球場中圈的中心點(diǎn)作為零坐 標(biāo)點(diǎn)。X、 Y、 Z軸數(shù)值單位可以用厘米或毫米顯示。 (2)將足球定位發(fā)射器、場地邊角定向發(fā)射器及球員定位發(fā) 射器等所有電子發(fā)射器的發(fā)射信號接收后，經(jīng)GPS定位 技術(shù)處理后，與攝像機(jī)的圖像結(jié)合，在電腦顯示屏上按比 例顯示比賽場地的三維立體圖像，上述立體坐標(biāo)程序軟件 可以即時(shí)顯示足球和球員在球場上位置的具休坐標(biāo)數(shù)值。
2、 足球出界判斷軟件。
將足球場地四個(gè)邊角外定向發(fā)射器發(fā)射的電子信號，經(jīng)由 信號轉(zhuǎn)換由電腦程序軟件自動(dòng)連線組成判斷線，在電腦顯示屏 上按比例顯示在足球場地邊線和端線外面，形狀為矩形，邊角 定向發(fā)射器組成的判斷線與足球場地邊線和端線的距離以標(biāo)準(zhǔn) 的足球半徑為準(zhǔn)。當(dāng)代表足球中心定位發(fā)射器的點(diǎn)與判斷邊線
相碰吋,球在球場的具體坐標(biāo)Y軸數(shù)值與判斷邊線在Y軸的數(shù) 值相等時(shí)，足球出界判斷軟件會自動(dòng)發(fā)出信號，場上裁判佩帶 的振動(dòng)器可即時(shí)收到信號，載判即可判定足球已越過邊線，此 時(shí)即可判斷足球已越過球場邊線，足球出界。
3、 足球越過門線判斷程序軟件。
同樣如上述2的原理，當(dāng)代表足球中心定位發(fā)射器的點(diǎn)與 判斷端線相碰時(shí)，此時(shí)代表足球在球場的具體坐標(biāo)X軸數(shù)值和 判斷端線與足球中心定位發(fā)射器相碰的點(diǎn)在X軸的數(shù)值相等時(shí)
(即代表足球點(diǎn)的X軸數(shù)值與判斷端線任一點(diǎn)的X軸的數(shù)值相 等時(shí))，即使足球被球員的身體遮擋，影響裁判員的視線或足球 擊中球門橫梁后瞬間反彈到球門線上，因判斷線具有穿透性， 足球越過門線判斷程序軟件會及時(shí)發(fā)出信號，場上裁判佩帶的 振動(dòng)器亦可即時(shí)收到信號，判定足球已越過球門線，進(jìn)攻方得 分。此時(shí)即可判斷足球已越過球場端線(球門線)，進(jìn)球有效。 足球踢出球門柱外端線和足球越過球門橫梁的情況,裁判
振動(dòng)器也會振動(dòng)，但裁判用肉眼即可判斷。
4、 球速峰值判斷軟件。
因足球屮心放置了定位發(fā)射器，雷達(dá)測速器可以接收到其 發(fā)出的電子信號并測量足球的運(yùn)動(dòng)速度，并將速度變化的情
況用峰值圖即時(shí)顯示出來。參見圖3，首先在軟件中建立由T、 S組成的坐標(biāo)，T表示時(shí)間，S表示足球的運(yùn)行速度。其原理 在于根據(jù)越位的規(guī)則，每當(dāng)球員帶球或傳球時(shí)，球在腳部踢 出一瞬間，球在反彈力的作用下，速度會在極短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn). 一次峰值， 一旦球速趨于上升階段(OM段T時(shí)間的球速是 趨于上升的同樣，WC、 DE、 FG段球速也是趨于上升的)， 此時(shí)球速峰值判斷軟件會自動(dòng)啟動(dòng)球員越位判斷軟件，球員 越位判斷軟件會對場上球員所在的位置進(jìn)行掃描判斷，以確 定進(jìn)攻方球員是否處在越位的位置上 5、球員越位判斷程序軟件。
當(dāng)進(jìn)攻方球員傳球時(shí)，球員越位判斷程序軟件會對進(jìn)攻方 球員是否處在越位的位置上即時(shí)掃描判斷。每當(dāng)球員帶球或 傳球時(shí)，球在腳部踢出一瞬間，球在反彈力的作用下極短時(shí) 間內(nèi)會出現(xiàn)一次速度峰值，此I^球速峰值判斷軟件會迸行判 斷，球速是否處于上升階段。只要球速處于上升趨勢，球員 越位判斷軟件會對進(jìn)攻球員所在的位置進(jìn)行掃描判斷。因球 員佩帶了球員定位發(fā)射器，在球場的立體坐標(biāo)上可以顯示每 —位球員的場上具體位置(坐標(biāo)數(shù)值)，當(dāng)球速突然處于上升 趨勢時(shí)，根據(jù)球員越位判斷軟件的判ih進(jìn)攻方任一位球員 的X軸的坐標(biāo)數(shù)值是否大于防守方除守門員外任一位球員的
X軸的坐標(biāo)數(shù)值，如大于，電腦ii序則'自動(dòng)向場上裁判發(fā)出
進(jìn)攻方越位信號。
6、定位球、任意球球員退守距離判斷軟件。
利用定位球:、任意球球員退守距離判斷軟件可以及時(shí)判斷 防守方球員是否退至離球9.15米外的距離。首先場下電子技 術(shù)裁判員啟動(dòng)代表定位球、任意球球員退守距離判斷軟件的 標(biāo)志，然后在電腦顯示屏上點(diǎn)擊代表足球的點(diǎn)和防守方任一 球員(此時(shí)啟動(dòng)了防守方球員的發(fā)射器頻率)，此時(shí)會出現(xiàn)一 個(gè)以代表足球的點(diǎn)為中心，以9.15米為半徑自動(dòng)形成的一個(gè) 圓，防守方任一位球員站在此圓內(nèi)，此圓都會存在，此時(shí)定 位球、任意球球員退守距離判斷軟件會發(fā)出信號，場上裁判 的振動(dòng)器會發(fā)出振動(dòng)，并顯示站在此圓內(nèi)防守方球員的姓名、 球衣號碼等有關(guān)信息。當(dāng)防守方所有球員都在此圓外時(shí)，此
圓就會消失。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下顯而易見的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)
點(diǎn)
1、 足球定位發(fā)射器放置在足球中心位置，相對于足球各個(gè)點(diǎn)的距 離都是相等的。
2、 將足球場四周的場地邊角定向發(fā)射器發(fā)射的電子信號經(jīng)技術(shù)處 理后，轉(zhuǎn)化在電腦顯示屏上，并用程序軟件將其位置自動(dòng)連線， 這對足球是否出界、足球是否進(jìn)入球門、進(jìn)攻方球員是否越位 以及防守方球員退守距離等具有爭議的情況，能夠提供科學(xué)的
判定手段。
3、 裁判振動(dòng)接收器能幫助裁判及時(shí)做出正確的判斷，減少了裁判 執(zhí)法的失誤，避免足球場上的人為因素。提髙裁判執(zhí)法的公正 性、公開性和透明度。
4、 由于具有科學(xué)性、權(quán)烕性等特點(diǎn)，減少了場上雙方球員和教練 的磨擦,.使比賽更加緊湊、激烈，更具觀賞性。
5、 更加人性化。由于采用了立休可視化的電腦顯示屏界面，這對 于主裁判、邊裁的判定更加直觀、科學(xué)，減少判罰失誤。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對木發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1是足球定位發(fā)射器的剖面圖。
圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的主視圖。
圖3是球速峰值判斷軟件說明圖。
圖4是球員越位判斷軟件說明圖。
圖5是定位(任意)球球員退守距離判斷軟件說明圖。
圖中1.足球中心發(fā)射器， 2.足球中心發(fā)射器支架，
3.足球， 5.球場邊線, 7，
9.球門門柱， 11.攝像機(jī)， 13.球員，
4.球場端線，
6.判斷端線，
8.場地邊角定向發(fā)射器,
10.球門橫梁， 12.雷達(dá)測迪'器， 14.球員定位發(fā)射器， 15.傳球節(jié)點(diǎn)M，16.傳球節(jié)點(diǎn)W,17.傳球節(jié)點(diǎn)c,18.傳球節(jié)點(diǎn)E，19.傳球節(jié)點(diǎn)D，20.傳球節(jié)點(diǎn)G，21.傳球節(jié)點(diǎn)F，22.傳球節(jié)點(diǎn)O,23.球員Al,24.球員A2，25.球員A3，26.球員A4，27.球員Bl，28.球員B2，29.球員&3，30.球員B1距離線，
31,球員B2距離線，32.定位球、任意球距離判斷圓。
具體實(shí)施例方式
以下電腦軟件的部分技術(shù)由場下技術(shù)裁判人員負(fù)責(zé)操作，稱為電 子技術(shù)裁判員d
一、足球越出邊線、是否越過球門線具體實(shí)施方式
。
1、 參見圖1，足球(3)內(nèi)部放置了 "一"字形支架(2),在 支架中心放置了足球定位發(fā)射器(1)。
2、 參見亂2，場地四周及空中放置了數(shù)量不等的攝像機(jī)(ll) 和雷達(dá)測速器(12)，根據(jù)攝像機(jī)(ll)拍攝的場地位置及笛達(dá) 測速器(12)接收的足球定位發(fā)射器(1)的信號，球場立體 坐標(biāo)程序軟件和球速峰值判斷軟件會將比賽場地、足球在 球場上的運(yùn)行軌跡及速度即時(shí)顯示在電腦顯示屏上。在龜 腦顯示屏上，與足球場邊線(5)平行的線為判斷邊線(7〉
與端線(4)平行的線為判斷端線、6)。在球場外四周判斷 線會組成一個(gè)四邊形，這是電腦程序?qū)龅剡吔嵌ㄏ虬l(fā)射 器發(fā)出的電子信號接收后自動(dòng)連線而形成的。
3、 參見圖2，判斷邊線(7)、判斷端線(6)與足球場地的邊 線(5)和端線(4)的距離以標(biāo)準(zhǔn)的足球(3)半徑為準(zhǔn)。 因足球中心安裝了電子定位發(fā)射器(1),當(dāng)電腦顯示屏上 出現(xiàn)足球的中心點(diǎn)(1)與判斷邊線(7)相碰或相交的情 形時(shí)，即代表足球點(diǎn)的Y軸數(shù)值與邊線任一點(diǎn)的Y軸的數(shù) 值相等時(shí)，足球的整體部分已越過真正足球場地的邊線
(5)，.此時(shí)電腦程序即可判定足球越過場地邊線(5),自 動(dòng)向場上主裁判發(fā)出指令，佩帶在主裁判手腕上的振動(dòng)接 收器收到指令后會即時(shí)振動(dòng)，提示主裁判足球已出場地邊 線(5),足球出界。
4、 同樣的道理，在球門的端線(4)上，當(dāng)出現(xiàn)代表足球的 點(diǎn)(1)與判斷端線(6)相碰或相交的情形時(shí)，即代表足 球點(diǎn)的X軸數(shù)值與端線任一點(diǎn)的X軸的數(shù)值相等時(shí)，此時(shí) 電腦程序即可判定足球越過球門端線(4)，自動(dòng)向場上主 裁判發(fā)出指令，佩帶在主裁判手腕上的振動(dòng)接收器收到指 令后會即時(shí)振動(dòng)，提示主裁判足球已越過球門端線(4), 進(jìn)攻方得分。足球從球門柱外(9)踢出端線和足球越過球 門橫梁(10)的情況，裁判振動(dòng)器也會即時(shí)振動(dòng)，但裁判 員用詢眼即可判斷進(jìn)攻方不得分。
二、關(guān)于越位即時(shí)判斷系統(tǒng)的具體實(shí)施方式
。
1、 參見圖2，比賽雙方每個(gè)球員(13)佩帶的球員定位發(fā)射 器(14)頻率不同，因此將其發(fā)射信號接收后，可以將場 上比凝雙方每個(gè)球員的位置進(jìn)行定位，隨時(shí)立體顯示場上 每個(gè)球員(包括姓名、球衣號碼)在坐標(biāo)中的位置。
2、 參見圖3，足球在被踢出的一瞬間，在彈性的反作用力下， 其初速度是最快的，然后有一個(gè)衰減的過程，直到下一次 足球再被踢出。因?yàn)樽闱蛑行姆胖昧硕ㄎ话l(fā)射器，雷達(dá)測 速器接收其發(fā)射的電子信號后，可以將足球的運(yùn)行速度即 時(shí)測出。以傳球一瞬間的時(shí)間節(jié)點(diǎn)即傳球節(jié)點(diǎn)O (22)、 W
(16)、 D (19)、 F (21)為分水嶺，在此傳球節(jié)點(diǎn)時(shí)間之 前球速是下降的，在傳球節(jié)點(diǎn)時(shí)間之后球速會在極短時(shí)間 內(nèi)突然出現(xiàn)Jl升直至達(dá)到速度峰值，即對應(yīng)傳球節(jié)點(diǎn)0 (22)、 W (16)、 D (19)、 F (21)的球速峰值分別是M (15)、 C (17)、 E (18)、 G (20)。因此利用這一原理， 當(dāng)出現(xiàn)傳球節(jié)點(diǎn)，球速在極短時(shí)間內(nèi)(大約為百分之幾秒) 出現(xiàn)速度峰值時(shí)，球速峰值判斷軟件程序會即時(shí)啟動(dòng)球員 越位判斷軟件，同時(shí)將球速變化的情況顯示在屯腦顯示屏，
情況，B卩出現(xiàn)傳球節(jié)點(diǎn)時(shí)，會即時(shí)對場上球員所在的位置 進(jìn)行掃描判斷?，F(xiàn)以A、 B兩隊(duì)，A隊(duì)(黑方)為進(jìn)攻方，
B隊(duì)(白方)為防守方為伊J對越位即時(shí)判斷系統(tǒng)的實(shí)施方 式加以說明。
(1)參見圖4， A方球員Al (23)將球(3)傳給球員A2(24)， 此時(shí)球速會短時(shí)間內(nèi)突然上升，參見圖3，此時(shí)出現(xiàn)#^ 節(jié)點(diǎn)0 (22)、 W (16)、 D (19)、 F (21),即OM時(shí)間(T) 段的球速突然趨于上升的同樣，WC、 DE、 FG時(shí)間段的 球速亦處于突然上升階段，因^b只要球速處于上升的時(shí)間 段，球速峰值判斷軟件會即時(shí)判斷球速峰值并^F球速變化 的情況顯示在電腦顯示屏上。當(dāng)出現(xiàn)傳球節(jié)點(diǎn)時(shí)，球員越
況，即時(shí)掃描判斷A方所有球員的場上位置。 (2)參見圖4,因場上球員佩帶了發(fā)射頻率不同的定位^lt器， 根據(jù)球場立體坐標(biāo)軟件，電腦程序即時(shí)顯示每個(gè)球員在球 場上的X軸的坐標(biāo)數(shù)值。當(dāng)球員A1 (23)將球(3)傳給 球員A2.(24) —瞬間時(shí)，球速突然上升，出現(xiàn)傳球節(jié)點(diǎn)，
示情況,即時(shí)掃描判斷A方任一位球員的X軸的坐標(biāo)數(shù)值 是否大于B方除守門員B3 ( 29 )外所有球員的X軸的坐標(biāo) 數(shù)值。假定此時(shí)沒有B2 (28)、 A3 (25)、 A4 (26),白方 Bl (27)為防守方最后一名球員，A方球員A2 (24)的X 軸的坐標(biāo)數(shù)值大于B方球員B1 (27),此時(shí)球員越位判斷 軟件會自動(dòng)向場上裁判發(fā)出越位提示，判定A2球員越位，
敏判服動(dòng)器顯示出A方越位球員A2 (24)的姓名、球衣 號碼和人數(shù)此時(shí)如果白方B2 (28)為防守方最后一名球 員(此時(shí)沒有黑方球員25和26)，因B2 (28)的X軸的 坐標(biāo)數(shù)值大于A2 (24)的X軸的坐標(biāo)數(shù)值，則A2 (24) 不越位，此時(shí)球員越位判斷軟件不會向場上主裁判發(fā)出電 子信號。反之，黑方亦然。(本例的發(fā)射器是佩帶在隊(duì)員的 腰部，也可以放在手腕、球鞋等處。關(guān)于越位距離精度的 要求，可以在電腦顯示屏上用鍵盤隨時(shí)輸入修改。)
(3) 參見圖4， A方隊(duì)中任一位球員A4 (26),因特殊情況如 治療傷病而滯留在B方的后場或后場夕卜面時(shí)，因上面(2) 的程序的存在，顯示屏始終顯示該隊(duì)員的有關(guān)越位信息。 此時(shí)電子技術(shù)裁判員可以手動(dòng)取消代表該隊(duì)員的點(diǎn)A4
(26)，重新上場時(shí)再激活代表他的點(diǎn)A4。反之，B方亦
然o
(4) 參見圖4， A方隊(duì)中球員Al (23)將球(3)傳給球員A2 (24)，球員A3 (25)處在越位的位置上，但沒有參與進(jìn)
攻，此時(shí)會顯示出A3 (25)球員(球員姓名、球衣號碼、 人數(shù)等〉處在越位的位置，但根據(jù)足球運(yùn)動(dòng)路線此球傳給 A2 (24)而非A3，球員A3 (25)并不違例。對此，電子 技術(shù)裁判員不需要向場上主裁判發(fā)出提示。 4、在判罰定位球、任意球時(shí)，利用定位球、任意球球員退守 距離判斷軟件可以及時(shí)幫助場上裁判判斷防守方球員是否
退至離球9.I5米外的距離。如己退至9.15米外，電子技術(shù) 裁判員即時(shí)向場上主裁判發(fā)出電子信號，場上主裁判的振 動(dòng)器會即時(shí)振動(dòng)。參見圖5，進(jìn)攻方球員A1 (23)主罰定 位球或任意球(3)，此時(shí)防守方球員B1 (27)、 B2 (28) 等組成人墻，利用定位球退守距離判斷軟件，電子技術(shù)裁 判員在電腦顯示屏上首先用鼠標(biāo)點(diǎn)擊定位球、任意球球員 退守距離判斷軟件按鈕標(biāo)志，啟動(dòng)定位球、任意球球員退 守距離判斷軟件程序，然后再用鼠標(biāo)點(diǎn)擊足球定位發(fā)射器 (1) 一次，^t時(shí)會顯示出一個(gè)以足球定位發(fā)射器(1)為 圓心，以9.15米為半徑的圓(32)，然后點(diǎn)擊B方任一位 球員的點(diǎn)，這時(shí)會顯示出B方球員是否已退守至圓(32) 夕卜，此時(shí)球員B1 (27)在圓(32)內(nèi)，球員B1 (27〉與 足球定位發(fā)射器的距離(30)小于判斷圓(32)的半徑9.15 米，則裁判振動(dòng)器會顯示出球員Bl (27)的姓名，球衣號 碼等有關(guān)信息，裁判則會對球員Bl進(jìn)行糾正，當(dāng)Bl等球 員達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，裁判振動(dòng)器會停止振動(dòng)。而球員B2 (28) 與足球定位發(fā)射器的距離(31)大于9.15米，則裁判振動(dòng) 器不會顯示出球員B2 (28)的姓名，球衣號碼等有關(guān)信息。 定位球退守距離判斷軟件的另一實(shí)施例是:在場上主裁判 的振動(dòng)器上可以設(shè)置一個(gè)開關(guān)按鈕，當(dāng)出現(xiàn)判罰定位球、任 意球的情況時(shí)，主裁判可以按動(dòng)按鈕來啟動(dòng)定位球退守距離 判斷軟件程序。
5、以上電子發(fā)舯器為為安全起見，可以設(shè)置兩套或多套，如 其中的任何一套出現(xiàn)故障，都不會影響比賽的順利進(jìn)行。 同時(shí)電腦顯示屏?xí)@示出現(xiàn)故障的發(fā)射器，以便于盡快更 換和維修。
下述的一些改型也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
1、 足球內(nèi)部放置定位發(fā)射器的支架可以是三角形、或十字形或 其它形狀。足球定位發(fā)射器數(shù)量可以是一個(gè)、或兩個(gè)、或多個(gè)。
2、 在網(wǎng)球，排球、籃球、壘球、羽毛球等球類場地上采用本發(fā) 明的場地立體坐標(biāo)程序軟件、出界判斷程序軟件、、球速峰值判 斷軟件、場地邊角定向發(fā)射器、球定位發(fā)射器及場上裁判振動(dòng) 接收器等。
3、 場地立體坐標(biāo)程序軟件也可取消Z軸，改由只有X、 Y軸組 成的平面坐標(biāo)軟件代替。
4、 場上裁判振動(dòng)接收器為腕表式，其樣式為圓形、方形或其它 形狀,上面可以設(shè)宜多種按鈕來控制本發(fā)明中的各種程序軟件。
5、 場地邊角定向發(fā)射器可以放置在判斷線上的任一位置，或判 斷線的延長線上。
6、 以上所述發(fā)射器亦可由電子微處理芯片或感應(yīng)器代替。
7、 以上所述的判斷軟件計(jì)算的結(jié)果可以各自顯示在不同的電腦 上，也可以組合顯示在同一臺電腦上。
8、 場地邊角定向發(fā)射器也可以放置在球場的邊線和端線及其延 長線上，這樣，球場的邊線和端線代替了判斷線，判斷足球出
界、足球是否進(jìn)入球門的標(biāo)準(zhǔn)是以足球離開球場端線和邊線標(biāo)準(zhǔn)足球半徑的距離為準(zhǔn)。
9、 為了節(jié)省電力，發(fā)射器電池或電力系統(tǒng)可以設(shè)置啟動(dòng)開關(guān)并 由遙控器來控制。
10、 取消場地邊角定向發(fā)射器，判斷線由攝像機(jī)拍攝的場地邊線 和端線代替，以實(shí)際場'地的邊線和端線為X軸或Y軸來建立場 地立體坐標(biāo)。
11、 取消球員定位發(fā)射器，以攝像機(jī)拍攝的比賽雙方球員所穿的 隊(duì)服顏色不同為區(qū)別點(diǎn)，來區(qū)分球員在場地立休坐標(biāo)中的具體 位置。
12、 足球越過邊線和端線的判斷井不是以代表足球中心點(diǎn)的坐標(biāo) 數(shù)值是否與判斷線的坐標(biāo)數(shù)值相等為標(biāo)準(zhǔn)，而是以代表足球中
數(shù)值之間，或以代表足球中心點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)值是否大于兩條判斷 邊線和兩條判斷端線的坐標(biāo)數(shù)值，或以代表足球中心點(diǎn)的坐標(biāo)
標(biāo)準(zhǔn)《
權(quán)利要求
1、一種足球電子裁判，特別是足球運(yùn)動(dòng)中一種能對足球出界、進(jìn)球、進(jìn)攻方球員越位及防守方球員退守距離即時(shí)加以判斷的即時(shí)電子判斷系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括足球定位發(fā)射器、場地邊角定向發(fā)射器、球員定位發(fā)射器、攝像機(jī)、雷達(dá)測速器、場上裁判振動(dòng)接收器、球場立體坐標(biāo)程序軟件、足球出界判斷軟件、足球進(jìn)入球門判斷軟件、球速峰值判斷軟件、球員越位判斷軟件、定位(任意)球球員退守距離判斷軟件。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的足球定位發(fā)射器，其特征在于在足球(3)內(nèi)部有一個(gè)"一"字形支架(2),在支架的中心位置放有一個(gè) 電子發(fā)射器(l),發(fā)射器(1)位于足球(3)的中心。發(fā)射器的電波能 通過UPS定位技術(shù)將足球在場地的位置即時(shí)定位，并在電腦顯 示屏上及時(shí)顯示足球在球場上的具體坐標(biāo)數(shù)值。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的足球內(nèi)部"一"字形支架(2)，由超輕彈 性材料構(gòu)成，緊貼足球(3)內(nèi)齄，具有極大的彈性，對足球的重 量、彈性及飛行軌跡的影響可以忽略不計(jì)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的場地邊角定向發(fā)射器(8)，是指在足球場 地四個(gè)邊角外放置至少四個(gè)定向電子發(fā)射器(8),其特征在于每 一個(gè)定向電子發(fā)射器(8)本身不但能發(fā)射電波，而且能夠接收相 鄰定向電子發(fā)射器(8)發(fā)射的電波。四個(gè)定向電子發(fā)射器(8)所 發(fā)射的定向電波連線稱為判斷線。判斷線形狀為矩形，與球場 邊敏5)平佇的線稱為判斷邊線(7),與球場端線(4)平療的線稱為 判斷端線(6),判斷線與場地邊線和端線的距離為標(biāo)準(zhǔn)足球半徑 的尺寸。足球在球場的具體坐標(biāo)數(shù)值與^tf斷邊線或判斷端線的 具體坐標(biāo)數(shù)值是否枏等，可以作為判斷足f求是否出界以及足球 是否進(jìn)入球門的依據(jù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球員定位發(fā)射器(14)，其特征在于發(fā) 射器質(zhì)量極小，佩帶在每個(gè)球員(3)的身上。每一個(gè)球員定 位發(fā)射器(14)發(fā)射的頻率不同，發(fā)射器的電波能通過GPS定 位等技術(shù)將球員(13)在場地的位置即時(shí)定位，并在電腦顯示 屏上隨時(shí)顯示每個(gè)球員在場上的具體坐標(biāo)數(shù)值。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像機(jī)(11),其特征在于根據(jù)場地角 度的不同放置數(shù)量不等的攝像機(jī)，依據(jù)攝像機(jī)(11)對場地拍 攝的圖像，電腦程序軟件會自動(dòng)在電腦顯示屏上顯示場地立體 圖像、足球和球員的具體位置(圖2)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)測速器(12),其特征在于能夠接 收足球定位發(fā)射器(1)發(fā)射的信號并同時(shí)計(jì)算出足球的運(yùn)動(dòng)速 度。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的場上裁判振動(dòng)接收器，其特征在于能夠 即時(shí)接收軟件判斷系統(tǒng)或場下電子技術(shù)裁判員發(fā)出的足球越出 邊線(圖2)、足球進(jìn)入球門(圖2)、進(jìn)攻方球員越位(圖4) 及防守方球員退守距離(圖5)等電子信號，振動(dòng)器可以顯示 時(shí)間、場上球員姓名、球衣號碼等信息。裁判振動(dòng)接收器上面 可以設(shè)置多種按鈕來控制本發(fā)明中的各種程序軟件。
9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的球場立體坐標(biāo)程序軟件(圖2)，其特征 在于能夠?qū)z像機(jī)(11)拍攝的球場畫面建立立體坐標(biāo)圖像，并 將足球(3)、球員(13)、球場邊線(5)端線(4)及判斷線(6、 7)等的具體坐標(biāo)數(shù)值顯示在電腦顯示屏上。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的足球出界判斷軟件和足^t進(jìn)入球門判斷 軟件，其特征在于能夠?qū)⒆闱蚨ㄎ话l(fā)射器(1)和場地邊角定向 發(fā)射器(8)組成的判斷邊線(7)判斷端線(6)建立聯(lián)系并能 夠?qū)ψ闱蚴欠癯鼋?、足球是否進(jìn)入球門及防守方球員退守距離等 即時(shí)加以判斷，同時(shí)及時(shí)向場上裁判佩帶的振動(dòng)器發(fā)出信號。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球速峰值判斷軟件(圖3)，其特征能夠 將雷達(dá)測速器(12)測出的足球速度進(jìn)行判斷，并將足球速度變 化情況用峰值圖在電腦顯示屏顯示。其特征在于道先在軟件中建 立由T、 S組成的坐標(biāo)，T表示時(shí)間，S表示足球的運(yùn)行速度。 其原理在于根據(jù)越位的規(guī)則，每當(dāng)球員帶球或傳球時(shí)，球在腳部 踢出一瞬間，球在反彈力的作用下i速度會在極短時(shí)間內(nèi)(百分 之幾秒)出現(xiàn)一次峰值， 一旦球速突然趨于上升階段(OM段T 時(shí)間內(nèi)球速是趨于上升的；同樣，WC、 DE、 FG段球速也是如 此)，此時(shí)球速峰值判斷軟件即時(shí)判斷球速的峰值，同時(shí)啟動(dòng)球 員越位判斷軟件程序，球員越位判斷軟件程序?qū)錾锨騿T所在的 位置進(jìn)行掃描判斷，以確定進(jìn)攻球員是否處在越位的位置上
12, 根據(jù)權(quán)利要求！所述的球員越位判斷軟件(圖3、圖4),其特 征在于每當(dāng)球員帶球或傳球時(shí)，球在腳部踢出一瞬間，球在反彈 力的作用下極短時(shí)間內(nèi)會出現(xiàn)一次速度峰值，此時(shí)球速峰值判斷 軟件會進(jìn)行判斷，球速是否處于上升階段。只要球速在極短時(shí)間 內(nèi)出現(xiàn)球速峰值，處于上升趨勢，球員越位判斷軟件會對進(jìn)攻球 員所在的位置進(jìn)行掃描判斷。如處在越位的位置上，由場下電子 技術(shù)裁判員或判斷程序自動(dòng)向場上裁判佩帶的振動(dòng)器發(fā)出越位 信號。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述定位(任意)球球員退守距離判斷軟件(圖 5)，其特征在于進(jìn)攻方球員罰定位(任意)球時(shí)，根據(jù)場上球員、 足球的具體坐標(biāo)數(shù)值，場下電子技術(shù)裁判用距離判斷軟件，迅速 計(jì)算出防守方球員是否己退至9.15米的距離，由場下電子技術(shù) 裁判員或判斷程序自動(dòng)向場上裁判佩帶的振動(dòng)器發(fā)出電子信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及足球運(yùn)動(dòng)中一種足球進(jìn)球及球員越位等電子即時(shí)判斷系統(tǒng)，它由硬件和軟件兩大系統(tǒng)構(gòu)件組成。其中硬件系統(tǒng)由足球定位發(fā)射器、場地邊角定向發(fā)射器、攝像機(jī)、雷達(dá)測速器、球員定位發(fā)射器及場上裁判振動(dòng)接收器等組成；軟件系統(tǒng)則由針對以上所述硬件進(jìn)行開發(fā)的各種電腦程序軟件等構(gòu)件組成。本發(fā)明能即時(shí)判斷比賽中足球是否越過球門線的“疑似進(jìn)球”和進(jìn)攻方球員是否越位的情況。本發(fā)明因其科學(xué)性、即時(shí)性、及時(shí)性的特點(diǎn)，能極大減少裁判錯(cuò)判、漏判情況的出現(xiàn)，幫助裁判提高執(zhí)法水平，減少比賽雙方球員的爭執(zhí)，保持足球比賽的緊湊性、公正性、公開性，對提高比賽的觀賞性，具有重大的意義。
文檔編號A63B71/06GK101116777SQ200610029568
公開日2008年2月6日 申請日期2006年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月31日
發(fā)明者巖 李 申請人:巖 李