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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf das Erfassen
und Bereitstellen von spielerbezogenen Informationen bei Ballsportarten und
im Speziellen auf das Erfassen und Bereitstellen von spielerbezogenen
Informationen bei solchen Ballsportarten wie beispielsweise dem
Fußballspiel, bei denen ein Spielball durch ein Spielgerät
geschlagen wird, das einem Spieler zugeordnet werden kann.
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Es
besteht in zunehmenden Maße ein Interesse daran, bei Ballsportarten
bewegte Objekte, insbesondere die am Spielballspiel teilnehmenden
Personen und das Spielobjekt, den Spielball, in ihrem Bewegungsablauf,
ihrer Interaktion und bezüglich weiterer charakteristischer
Kenngrößen zu studieren, um eine objektive Auswertung
im Rahmen dieser komplexen Systeme zu ermöglichen.
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Insbesondere
im Bereich des als Hobby, im Verein oder professionell betriebenen
Fußballspiels besteht gesteigertes Interesse daran, die
komplexen Spielabläufe und optisch unzureichend auflösbaren Spielballbehandlungen
analytisch aufbereitbar zu machen. Fragestelllungen wie: wer hat
das Spielobjekt wie oft berührt, wer hat das Spielobjekt
wie lange maßgeblich beeinflusst und wer hat das Spielobjekt zu
welchem Gegen- oder Mitspieler weiterbewegt, sowie Fragen nach der
Art der Spielobjektbehandlung bieten in ihrer Beantwortung Indizien
für den Ausgang eines Spiels und liefern Hinweise auf die Qualitäten
eines Spielers der Ballsportart.
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Die
Beantwortung dieser Fragen ist insbesondere im Rahmen von Trainingseinheiten
und ihrer Analyse von Interesse. Im Gegensatz dazu ist es im Allgemeinen
nicht erwünscht, den professionellen Spielbetrieb durch
gegebenenfalls störende technische Maßnahmen negativ
zu beeinflussen.
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Spielgeräte
und Spielobjekte (Spielbälle) können beim Golf,
Tennis oder Fußball auf derart hohe Geschwindigkeiten beschleunigt
werden, dass die Erfassung des Objekts während der Bewegung eine
speziell angepasste Technologie erfordert. Bislang eingesetzte technische
Mittel – vorwiegend Kameras – genügen
den gestellten Präzisionsanforderungen oft nicht oder erfordern
einen zu großen Aufbereitungsaufwand. Bekannte Verfahren
zur Positions bestimmung mittels entsprechender Sender- und Empfängerkombinationen
weisen zudem nicht die benötigte räumliche Auflösung
auf und leiden oft unter Problemen aufgrund zu groß dimensionierter Sender/Empfängerkomponenten,
die einen sinnvollen Einsatz in den Sportgeräten wie z.
B. Spielball, Fußballschuh, Tennis- oder Golfschläger
nicht erlauben.
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Es
besteht insbesondere also ein Bedürfnis nach einer Lösung,
die es ermöglicht bei Ballsportarten, insbesondere dem
Fußballspiel, zu bestimmen, wie oft ein Spieler den Spielball
getroffen hat, wie lange er im Ballbesitz, d. h. in einer die Spielballbewegung
bestimmenden Position war, mit welcher Schusskraft er wann den Spielball
getroffen hat und welche Laufstrecke der jeweilige Spieler auf dem Spielfeld,
mit oder ohne Ballbesitz, zurückgelegt hat.
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Bei
bereits bekannten Lösungen wurde die Schusskraft über
eine Druckerfassung im Spielball, vorzugsweise Fußball,
erfasst. Laufstrecken wurden typischerweise mit bekannten Schrittzählern
ausgewertet oder aber durch eine optische Erfassung des Spielers
vorzugsweise über Video und entsprechende manuelle oder
automatische Auswertung ausgewertet.
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Insbesondere
hat die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung bereits früher
vorgeschlagen, vergleiche
DE
10 2007 001 820 , in den Schuh, insbesondere Fußballschuh,
eine Spule einzubringen, die dann das gewünschte Magnetfeld
erzeugt. Diese bisherige Lösungen zur Detektion, wer den
Spielball getroffen hat, beruhte darauf, im Fußballschuh
durch einen Magnetfeldgenerator ein dem Spieler zuordenbares Magnetfeld
zu erzeugen, mit einem Magnetfeldsensor im Spielball das dem Spieler
zuordenbare Magnetfeld zu erfassen, um, basierend auf diesen Informationen,
eine Ballkontaktinformation zu erhalten, die einen Hinweis gibt,
ob der Spieler Kontakt mit dem Spielball hatte.
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Obwohl
sich diese Lösung in der Praxis durchaus bewährt
hat, besteht das Problem, dass insbesondere bei besonders leichten
Fußballschuhen, der Platzbedarf und somit Gewichtsaufwand
für die Technik, die zur Erzeugung eines ausreichend starken
Magnetfeldes notwendig ist, im Fußballschuh nicht ausreichend
vorhanden ist und dass die Anbringung einer solchen Vorrichtung überdies
aufgrund ihrer Platzerfordernisse die Bequemlichkeit des Fußballschuhs
negativ beeinträchtigt.
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Es
ist zur Abhilfe möglich, das Magnetfeld nun nicht mehr
im Fußballschuh oder allgemein spielerseitig zu erzeugen,
sondern stattdessen einmalig im Spielball Spulen anzubringen, die
das Feld erzeugen. Der Fußballschuh selbst hat für
diese Anwendung lediglich einen Magnetfeldsensor, der beim Kontakt
mit dem Spielball oder Eintritt in die nähere Umgebung
des Spielballes das Magnetfeld des Spielballes erfasst und dabei
einen dem Spieler zugeordneten Identifikationscode (ID) an den Spielball sendet.
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Die
vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es auch möglich
und vorteilhaft ist, auf das Erzeugen eines Wechselmagnetfeldes
im System aus Schuh und Spielball zu verzichten, und stattdessen
den Spielball mit einer Kombination aus mindestens einem Drucksensor
und einem Beschleunigungssensor zu versehen und im Fußballschuh
eine Vorrichtung mit einem Beschleunigungssensor und vorzugsweise
einem Magnetfeldsensor einzusetzen. Spielball und Fußballschuh
treten hierbei für die Ermittlung des tretenden Spielers
in Funkkontakt, um die ID der Vorrichtung des tretenden Spielers
zu übertragen.
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Ein
Ballkontakt wird im Spielball mittels Druckmessung detektiert. In
Reaktion darauf wird ein Signal vom Spielball an den Schuh gesendet.
Der Empfang dieses Signals triggert im Schuh das Aussenden einer
ID, die dann von einer Sendevorrichtung im Fußballschuh
an den Ball gesendet und dort zwischengespeichert wird. Alternativ
ist es auch möglich, dass der Schuh diese ID an eine Zentrale schickt.
Aus technischen Gründen und insbesondere unter Berücksichtigung
möglicher Reichweiten und Sendestärken, ist es
jedoch vorteilhaft, wenn die ID an den Spielball gesendet, dort
zwischengespeichert und beispielsweise nach einem Spiel oder einer
Trainingseinheit einmalig mit der Gesamtheit der gesammelten Spielerinformationen
ausgelesen wird.
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Das
Senden der der Vorrichtung zugeordneten ID kann mit einem Funkmodul,
beispielsweise im 2,4 GHz-Bereich, erfolgen. Ein geeignetes Funkmodul
für den Schuh wird von der Firma Nordic hergestellt und
bereits im WLAN-Bereich eingesetzt.
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Vorzugsweise
weist der Schuh, ebenso wie der Spielball, eine eigene Energiequelle
auf, die jedoch sehr klein ausgestaltet sein kann und mindestens
der Energieversorgung der Funkmodule dient. Ferner enthält
der eingesetzte Magnetfeldsensor vorzugsweise ein magnetoresistives
Element.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht es, die Qualität
eines Spielers durch Auswertung ausgewählter charakterisierenden
Parameter zu erfassen. Hierbei wird insbesondere erfasst, wie oft
ein bestimmter Spieler wie lange Ballkontakt hat, und ob er ein
erfolgreiches Abspiel in bestimmer Häufigkeit bewerkstelligt.
Auf diese Weise kann durch Auswertung der gesammelten Daten die
Ermittlung eines objektivierten Maßes für die
Qualität eines Spielers erreicht werden. Im Übrigen
kann ein erfolgreiches Abspielen dadurch detektiert werden, dass
erkannt wird, dass der geschlagene Spielball von einem Mitspieler
des eigenen Teams aufgenommen wird. Dies ist über Vergleich
der gesendeten IDs bezüglich ihrer Zuordnung zu Spielern
der gleichen Mannschaft möglich.
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Bisherige
vereinfacht; Schusskraftmessungen gelangen über Druckmessungen
mit Drucksensoren im Spielball. Wenn jedoch der Wunsch danach besteht,
nicht nur die Schusskraft ausgehend von vorher ruhenden Bällen
zu messen, sondern auch bei Bällen, die sich rollend oder
in der Luft an den Spieler annähern und von diesem direkt
getroffen werden, so besteht ein fundamentales Problem darin, dass
die Messung über den Drucksensor dann davon abhängt,
in welchem Winkel der Ball auf den Spieler trifft und insbesondere
davon, ob der Fall von vorne kommt oder nicht von vorne kommt. Dies
liegt nach Erkenntnis der Erfinder daran, dass Bälle, die
von vorne auf den Spieler zukommen, eine vom Impulsvektor des auftreffenden
Spielballes weitgehend unabhängige Verformung erfahren
und damit eine Schusskraftermittlung mittels Drucksensormessung hervorrufen,
welche der tatsächlich aufgewandten Schusskraft nicht in
gewünschten Maße entspricht. Getroffene Bälle,
die von der Seite oder von hinten auf den Spieler zukommen, rufen
keine solche Verfälschung der aus der Druckmessung gewonnenen Schusskraft
hervor.
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Zur
Abhilfe für dieses Problem ist es somit erforderlich, zu
detektieren, wann ein Ball von vorne kommt und wann ein Ball nicht
von vorne kommt. Für Bälle, die nicht von vorne
auf den Spieler oder in Schussrichtung auf den Spieler zulaufen,
ist die Messung über Druck ausreichend genau. Wenn jedoch der
Ball von vorne kommt, so muss um eine ermittelbare Konstante korrigiert
werden, um über die Druckmessung die richtige Schusskraft
ermitteln zu können. Es ist somit erforderlich, diejenigen
Fälle zu detektieren, bei denen der Ball von vorne kommt.
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Der
Erfindung liegt nun die weitere Erkenntnis zugrunde, dass diese
Unterscheidung durch ein kombiniertes Betrachten eines Drucksensors
und eines Beschleunigungssensors möglich ist. Wenn die Schusskraftbestimmung
aus dem Beschleunigungssensor einen höheren Wert feststellt
als diejenige durch den Drucksensor, so ist dies ein Zeichen, dass der
Ball von vorne auf den Spieler zukam.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt wird sowohl der Druck, die Beschleunigung als auch
die Rotation untersucht. Die Rotation wird hierbei über
einen Magnetfeldsensor im Spielball bestimmt.
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Im
Zeitpunkt eines Kicks kann der im Spielball befindliche Drucksensor
diesen Kick detektieren. Der Ball sendet ein erstes Funksignal an
den Schuh. Der Schuh empfängt dieses erste Funksignal und weiß dadurch,
dass gekickt wurde. Es wird dann schuhseitig eine History von mit
einem Beschleunigungssensor im Schuh erfassten Beschleunigungsdaten
mit zugehörigen Zeitstempeln geprüft. Beim Ergebnis,
dass auch der Schuh zum gleichen Zeitpunkt eine Beschleunigung erfahren
hat, wird bestimmt, dass der Kick von dem Spieler dieses Schuhs abgegeben
wurde. Der Schuh sendet eine der Vorrichtung im Schuh zugeordnete
ID an den Ball um den tretenden Spieler zu dokumentieren.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht es ferner, die Laufwege
einzelner Spieler während einer Trainingseinheit oder während
eines Spiels zu bestimmen. Videoauswertungen, wie sie für
den professionellen Spielbetrieb verbreitet durchgeführt
werden, erfordern aufwendige Videoüberwachungen, die im
typischen Trainingsbetrieb oder auf Freizeitbolzplätzen
nicht vorhanden sind. Deswegen ist eine einfache Lösung
wünschenswert.
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Gemäß einer
Erkenntnis der vorliegenden Erfindung sollte der Schuh zur Ermittlung
der zurückgelegten Laufstrecke mindestens einen Beschleunigungssensor
und einen Magnetfeldsensor aufweisen. Der zurückgelegte
Laufweg kann mittels zweifacher zeitlicher Integration der gemessenen
Beschleunigungen berechnet werden. Hierbei treten aufgrund der Integration
und der Unbestimmtheit bezüglich unbeschleunigter Bewegung
Konstanten auf, die das Ergebnis der so ermittelten Laufstrecke
verfälschen können. Es ist deshalb wünschenswert,
die Phasen tatsächlicher Bewegung genauer zu bestimmen,
um die Integration auf diese Zeiträume einschränken
zu können.
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Die
vorliegende Erfindung schlägt vor, dass über den
Magnetfeldsensor im Schuh auch ein Verkippen des Fußes
gegen das Erdmagnetfeld erfasst werden kann. Zur genaueren Bestimmung
der Phasen tatsächlicher Bewegung bzw. fehlender Bewegung,
kann der Magnetfeldsensor verwendet werden, der die Zeiträume
bestimmen kann, in denen eine gleichbleibende konstante Kippung
zum Erdmagnetfeld vorliegt, der Schuh auf der Spielfläche
ruht, und deshalb eine Schuhgeschwindigkeit des Wertes Null geschlussfolgert
werden kann. Diese Bestimmung kann getrennt für jeden der
beiden Spielerschuhe vorgenommen wer den. Da auch die Beschleunigungsdaten
unabhängig für beide Schuhe ermittelt werden können,
ist es ferner möglich, zur Fehlerminimierung eine Mittelung
der beiden berechneten Laufstrecken vorzunehmen. Vorteilhaft wird
ein Ruhen des Spielerschuhs erst ab der Überschreitung eines
Zeitschwellwertes T1 bestimmt.
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Ein
Fuß, der sich gerade in voller Bodenberührung
befindet, ist über einen gewissen Zeitraum in konstanter
Weise gegen das Erdmagnetfeld verkippt und wird deshalb ein immer
wiederkehrendes Referenzsignal für die Magnetfeldmessung
erzeugen. Der bewegte Fuß weicht von diesem Referenzsignal über seinen
Bewegungsablauf ab. Die Bestimmung der Bodenberührungsphasen
erlaubt ferner Rückschlüsse auf die Schrittzahl
und damit auch die Schrittfrequenz des jeweiligen Spielers. Unter
Einführung geeigneter Näherungen für
die Schrittlänge erlaubt dies insbesondere für
Nichtballsportarten eine hinreichend genaue alternative Bestimmung
der zurückgelegten Laufwege, die einen Vergleich mit der über
Beschleunigungsintegration ermittelten Laufstrecke erlaubt. Eine
Bestimmung des zurückgelegten Laufweges auf diese Weise
für eine Ballsportart ist nur näherungsweise verlässlich.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden
nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Systems gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
schematische Darstellung einer spielerseitigen Vorrichtung gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
schematische Darstellung eines ballseitigen Systems gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Erfassen
von Ballkontaktinformationen gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Schusskraftbestimmung
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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6A eine
schematische Darstellung einer Ausleseanordnung gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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6B eine
schematische Darstellung einer alternativen Ausleseanordnung gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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7 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Laufstreckenbestimmung
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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Zur
Verdeutlichung der Erfindung werden nun die beigefügten
Zeichnungen näher erläutert. Die folgende Beschreibung
der Zeichnungen geht dabei von Ausführungsformen der Erfindung
aus, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die einzelnen
Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere ist
die vorliegende Erfindung im Detail für das Fußballspiel
erläutert, ist in ihrer Anwendung aber nicht auf diese
spezielle Ballsportart beschränkt.
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1 zeigt
in einer schematischen Darstellung ein System aus einer in einem
Fußballschuh angebrachten Vorrichtung und einem Spielball
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Das System 100 umfasst einen Fußballschuh 110 und
einen Spielball 130. Die vorliegende Erfindung ist nicht
auf die Anwendung im Fußballspiel beschränkt. Vielmehr
sind andere Ballsportarten mit einem zur Einwirkung auf den Spielball
vorgesehenen Spielgerät als Anwendung für die
vorliegende Erfindung vorgesehen. Auch Ballsportarten, bei denen
der Spielball mit bloßen Händen ohne Zwischenschaltung
eines Spielgerätes getroffen wird, können über
Anbringen einer Vorrichtung 120 mittels eines Armbandes oder Ähnlichem
an beispielsweise den Handgelenken der Spieler Anwendungsbereiche
der vorliegenden Erfindung darstellen.
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Der
Fußballschuh 110 enthält eine Vorrichtung 120.
Der Spielball 130 enthält ein System 140, das
beispielsweise in der Spielballmitte angebracht ist. Dies kann über
Einspannung zwischen geeignete Federn, Weichschaum, oder geeignet
geformte Anordnungen von Innenraumblasen bewerkstelligt werden.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anbringungsmethoden
beschränkt. System 140 enthält mindestens
einen Drucksensor, einen Beschleunigungssensor und einen Funk-Transceiver.
Vorzugsweise ist ferner ein Magnetfeldsensor enthalten, der sich
beispielsweise eines magnetoresistiven Elementes bedient.
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Der
Schuh 110 enthält Vorrichtung 120, die einen
Magnetfeldsensor, einen Beschleunigungssensor, und eine Funk-Sendeeinheit
enthalten kann. Die Vorrichtung 120 kann nach Bestimmung
eines Ballkontaktes ein Funksignal mit einer ID zurück
an den Spielball 130 senden. Hierfür wird beispielsweise
ein hochfrequentes Funksignal mit 2,4 Gigahertz als Trägerfrequenz
verwendet.
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2 zeigt
eine schematische Blockdarstellung der Vorrichtung 120.
Diese enthält einen Magnetfeldsensor 122, der
zur Messung des Erdmagnetfeldes eingesetzt werden kann. Der Magnetfeldsensor 122 enthält
vorzugsweise ein magnetoresistives Element oder ein Hall-Element.
Wird die Magnetfeldstärke mit magnetoresistiven Sensoren
als magnetfeldabhängige Widerstände gemessen,
können diese zu einer Brücke geschaltet werden.
Das Ausgangssignal der Brücke kann mit einem Differenz-Verstärker
verstärkt werden. Die Ausgangsspannung ist ein direktes
Maß für die Feldstärke des gemessenen
Magnetfeldes. Um bei jeder möglichen Rotationsachse zum
Erdmagnetfeld ein optimales Signal zu erhalten können zwei
oder drei um jeweils 90 Grad versetzte Sensoren verwendet werden.
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Alternativ
kann die Feldstärke mit Hall-Sensoren gemessen werden.
Hall-Sensoren erzeugen eine zur Feldstärke proportionale
Spannung. Diese Spannung kann mit Hilfe eines Differenz-Verstärkers verstärkt
werden. Die Ausgangsspannung ist ein direktes Maß für
die Feldstärke des Magnetfelds. Die Auswertung dieser Spannung
kann entweder diskret über eine analoge Schaltung oder
mit Hilfe einer Steuereinheit, beispielsweise einem Mikrocontroller, erfolgen.
Um bei jeder möglichen Rotationsachse zum Erdmagnetfeld
ein optimales Signal zu erhalten, können zwei oder drei
um 90 Grad versetzte Sensoren verwendet werden.
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Die
Vorrichtung 120 enthält einen Beschleunigungssensor 129 zur
Messung der am Fußballschuh auftretenden Beschleunigungen.
Die Vorrichtung 120 enthält ferner eine Steuereinheit 124,
die als Mikrocontroller oder anwendungsspezifische integrierte Schaltung
vorgesehen sein kann. Eine Steuereinheit 124 steuert Anweisungen
und die Auswertung, Weiterverarbeitung und Abspeicherung von Magnetfeldmesswerten
und Beschleunigungsmesswerten und erzeugt zugeordnete Zeitstempelwerte, die
an einen Speicher 121 und/oder an eine Sendeeinheit 128 weitergegeben
werden können. Die Vorrichtung 120 enthält
ferner eine Energiequelle 126. Die Energiequelle 126 ist
gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung eine Batterie. Dabei wird die Vorrichtung 120 beispielsweise über
eine Lithiumbatterie versorgt. Die Kapazität der Batterie
ist dabei so ausgelegt, dass die Funktionalität der Elektronik
in der die Vorrichtung 120 über eine bestimmte
Anzahl von mehreren hundert oder tausend Betriebsstunden sichergestellt
ist. Vorzugsweise kann die Energiequelle 126 als austauschbare Einheit
vorgesehen sein, die ohne größeren Aufwand vom
Anwender ausgewechselt werden kann.
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3 zeigt
in schematischer Blockdarstellung ein System 140 in einem
Spielball 130 gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung. System 140 ist
als abgeschlossen dargestellt. Diese Darstellung dient der vereinfachten
Hervorhebung der für die vorliegende Erfindung im Spielball
vorgesehenen Mittel. Die Erfindung umfasst ebenso eine im Spielball
verteilte Anordnung der verschiedenen Einheiten inklusive Sensoren,
Transceiver und Energiequelle. Das System 140 umfasst Magnetfeldsensor 142,
der wie Magnetfeldsensor 122 ausgebildet sein kann. Die
Energiequelle 146 ist gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Batterie. Beispielsweise kann als
Energiequelle 146 eine Lithiumbatterie vorgesehen sein.
Die Kapazität der Batterie kann dabei so ausgelegt sein,
dass die Funktionalität der Elektronik in System 140 über
eine bestimmte Anzahl von Betriebsstunden, beispielsweise mehrere
hundert bis mehrere tausend Stunden, sichergestellt ist. Es kann
auch eine wiederaufladbare Energiequelle 146 vorgesehen
sein. Beispielsweise kann eine Energiequelle 146 eingesetzt werden,
die bei einem Auslesevorgang der in Speicher 141 gespeicherten
Daten über Induktion oder direkte Energiezufuhr wieder
aufgeladen wird. Es ist ferner eine Steuereinheit 144 im
Spielball vorgesehen. Die Steuereinheit 144 dient insbesondere
zur Ansteuerung des Transceivers 148, zur Auswertung von
Daten und zur Steuerung des Kommunikationsflusses im System 140.
Insbesondere werden die vom Transceiver 148 empfangenen
Erfassungssignale, die von einer Vorrichtung 120 an den
Spielball 130 gesendet werden, durch die Steuereinheit 144 erfasst,
weiterverarbeitet, und gegebenenfalls unter Hinzufügung
von zugeordneten Zeitstempeln in der Speichereinheit 141 abgelegt.
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Die
in der Speichereinheit 141 gespeicherten Informationsdatensätze
können durch eine zentrale Auslesestation aus System 140 ausgelesen
werden. Hierfür kann ein Transceiver 148 zur Datenübertragung
vorgesehen sein. Alternativ kann eine zweite Kommunikationseinheit,
die in 3 nicht gezeigt ist, vorgesehen sein.
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Die
Vorrichtung 140 enthält insbesondere einen Drucksensor 147 und
einen Beschleunigungssensor 149. Diese zusätzlichen
Sensoren können außerhalb der Ballmitte im Spielball
angebracht sein und zur Auslesung über die Steuereinheit 144 verbunden
sein.
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Die
Energiequellen 126 und 146 in 2 und 3 dienen
der Energieversorgung der kompletten elektronischen Vorrichtung 120 respektive des
kompletten elektronischen Systems 140.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur
Erfassung eines Ballkontaktes zwischen einem Fußballschuh 110 und
einem Spielball 130.
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Das
System 140 detektiert zunächst mittels eines Drucksensors 147 eine
signifikante Verformung des Spielballes, Schritt 410, und
sendet in Reaktion zur Bestimmung des Urhebers des Ballkontaktes
ein erstes Funksignal mit einem der Detektion der Verformung zugeordneten
Zeitstempel an potenziell in der Umgebung befindliche Vorrichtungen 120, Schritt 420.
Dieses erste Funksignal wird in Schritt 430 von einer Vorrichtung 120 empfangen.
In Reaktion wird in der Vorrichtung 120 eine Historie von
Beschleunigungsdaten mit zugeordneten Zeitstempeln geprüft,
Schritt 440. Wird eine zeitliche Übereinstimmung
eines relevanten Beschleunigungsereignisses mit der detektierten
Verformung bestimmt, sendet die Vorrichtung 120 ein zweites
Funksignal mit einer der Vorrichtung 120 zugeordneten ID,
Schritt 450. Vorzugsweise kann mit diesem zweiten Funksignal
auch ein Beschleunigungsmesswert übertragen werden. Die
Codeübermittlung kann über Modulation eines Trägersignals
erfolgen, das beispielsweise mit 2,4 Gigahertz übertragen
wird. Hierfür wird als Sendeeinheit 128 beispielsweise
ein Funkmodul der Firma Nordic, das aus dem WLAN-Bereich bekannt
ist, eingesetzt.
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Die Übertragung
einer gemessenen Beschleunigung erlaubt die Bestimmung eines den Spielball
maßgeblich tretenden Spielers in Situationen, bei denen
mehrere Fußballschuhe unterschiedlicher Spieler mit entsprechend
unterschiedlichen ID-Codes zweite Funksignale an den Spielball senden,
dem Spielball insofern konkurrierende Informationen übermitteln.
In Schritt 460 empfängt Vorrichtung 140 im
Spielball das oder die zweiten Funksignal(e). Diese können
gemäß einer Ausführungsform in Schritt 470 analysiert
werden, beispielsweise im Hinblick auf oben beschrieben Konfliktbehebung. Dem
zweiten Funksignal wird in Schritt 480 ein Zeitstempel
zugeordnet und das Wertepaar aus ID und Zeitstempel wird in der
Speichereinheit 141 des Spielballs zur späteren
Auslesung abgelegt.
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Gemäß bevorzugter
Ausführungsformen werden alle im Speicher 141 abgelegten
Wertepaare, die zudem durch die Steuereinheit 144 vorverarbeitet werden
können, einmalig nach einer bestimmten Trainings- oder
Spieleinheit ausgelesen, Schritt 490.
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5 zeigt
ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur
Bestimmung der Schusskraft bei einem Ballkontakt gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform
beinhaltet das System 140 im Spielball 130 einen
Drucksensor 147 und einen Beschleunigungssensor 149.
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In
den Schritten 510 und 520 werden respektive unabhängig
voneinander Schusskraftwerte aus einer Auswertung des Drucksensors 147 (1.
SK) und einer Auswertung des Beschleunigungssensors 149 (2.
SK) bestimmt.
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Mittels
des Drucksensors 147, der eine geeignete Drucksensoranordnung
umfassen kann, kann festgestellt werden, wie stark der Spielball
verformt wird. Je größer die Verformung, desto
höher die Schusskraft. Hierzu kann der Spitzenwert und
der Druckverlauf des Innendruckes mit Hilfe des Drucksensors gemessen
werden. Die Steuereinheit 144 kann mit Hilfe des Vergleiches
mit einer Kurvenschar die Energie, die dem Ball zugeführt
wurde, bestimmen. Solch eine Kurvenschar kann empirisch mittels einer
geeigneten Testanlage bestimmt werden. Ebenso kann mittels des Beschleunigungssensors 149 aus
den gemessenen Beschleunigungen unter geeigneten Annahmen und Näherungen
eine Schusskraft ermittelt werden.
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Um
nun das oben geschilderte Problem der Abhängigkeit der
Genauigkeit der Schusskraftbestimmung mittels des Drucksensors 147 von
der Einfallrichtung des Spielballes relativ zur Schussrichtung zu
lösen, wird zum mit der Druckmessung bestimmten Schusskraftwert
ein Korrekturterm addiert, wenn der Ball aus einer vorderen Richtung
einfällt. Dies wird dadurch indiziert, dass der aus der
Beschleunigung ermittelte Schusskraftwert größer
ist als der durch Druckmessung ermittelte Schusskraftwert.
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Der
Vergleich der bestimmten Werte wird in Schritt 530 vorgenommen.
Ist die 2te SK größer als die 1te SK, so wird
in Schritt 541 ein Korrekturterm an die 1te SK addiert
und dieser korrigierte Schusskraftwert in Schritt 543 vorzugsweise
zusammen mit der gemäß des Verfahrens der 4 ermittelten
ID gespeichert. Ist die 1te SK hingegen größer
oder gleich der 2ten SK, so wird auf einen Einfall des Balles von hinten
oder von der Seite geschlossen und der aus der Druckmessung ermittelte
Schusskraftwert direkt in Schritt 533 abgespeichert.
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7 zeigt
ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur
Laufstreckenbestimmung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In Schritt 710 wird der zeitliche
Beschleunigungsverlauf im Schuh unabhängig für
jeden Schuh des Fußballspielers ermittelt. Hierzu werden
in einem Speicher 121 beispielsweise periodisch mittels
eines Beschleunigungssensors 129 gemessene Beschleunigungen
mit zugehörigen Zeitstempeln abgelegt.
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Ein
Fuß, der sich gerade in voller Bodenberührung
befindet, ist über einen gewissen Zeitraum in konstanter
Weise gegen das Erdmagnetfeld verkippt und wird deshalb ein immer
wiederkehrendes Referenzsignal für eine Magnetfeldmessung
durch einen Magnetfeldsensor 122 im Schuh erzeugen. Der
bewegte Fuß weicht von diesem Referenzsignal über seinen
Bewegungsablauf ab. In Schritt 720 werden die Trittphasen,
vorzugsweise unabhängig für jeden der beiden Schuhe
des Spielers, bestimmt. In Schritt 730 wird aus der Kenntnis
dieser Trittphasen und der damit ermöglichten Einschränkung
der integrierten Zeitintervalle die zurückgelegte Laufstrecke
berechnet.
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6A und 6B zeigen
schematische Darstellungen von bevorzugten Ausleseanordnungen gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß der
in 6A dargestellten Ausführungsform wird
Spielball 130 zum Auslesen in die Nähe oder auf
eine konkave Mulde einer Auslesevorrichtung 610 mit Funk-Transceiver 640 gebracht.
Dabei ist die Funkübertragung 660 zwischen Transceiver 148 und
Transceiver 640 gemäß der in 6A dargestellten
Ausführungsform kurzreichweitig vorgesehen.
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Gemäß der
in 6B dargestellten Ausführungsform können
die im Speicher 141 des Spielballes abgelegten Spielerinformationen
oder, alternativ, die erfassten Daten direkt von der Steuereinheit 144 unter
Umgehung des Speichers 141 über Transceiver 148,
beispielsweise vom Spielfeld, auf eine Auslesevorrichtung 610 mit
Funkempfänger 640 übertragen werden.
Als Auslesevorrichtung 610 sind gemäß Ausführungsformen
ein tragbares Medienabspielgerät oder ein Handy vorgesehen.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist es über das Auslesen eines erfindungsgemäßen
Spielballes möglich, detaillierte Informationen über
Kenngrößen der am Spielbetrieb teilnehmenden Spieler zu
gewinnen. Dies erlaubt neben der unmittelbaren Analyse der Leistungsentwicklung
eines Spielers beispielsweise das Hochladen von spielerbezogenen Kenndaten
in zentral geführte Datenbanken, die z. B. über
das Internet einen Vergleich von Hobbyspielern erlauben. So ist
es für verschiedene Anbieter interessant, dass Spieler
freiwillig ihre Daten zum gegenseitigen sportlichen Vergleich ins
Internet stellen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht
ferner, dass Spieler im Sinne objektivierter Leistungswerte absolut miteinander
vergleichbar werden, auch wenn diese nie miteinander oder gegeneinander
gespielt haben, ähnlich wie dies beim Golf möglich
ist. Im semiprofessionellen oder professionellen Bereich ist es
ferner vorgesehen, die Trainingsleistung von Spielern nachvollziehbar
zu gestalten und Trainingspläne nach den ermittelten Daten
zu entwerfen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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