TWI878032B

TWI878032B - 敏捷度分析系統及敏捷度分析方法

Info

Publication number: TWI878032B
Application number: TW113106878A
Authority: TW
Inventors: 許永和; 吳昇光; 陳姿云
Original assignee: 國立虎尾科技大學
Priority date: 2024-02-27
Filing date: 2024-02-27
Publication date: 2025-03-21
Also published as: TW202533856A

Abstract

本發明提供一種敏捷度分析系統，包含使用者介面、感測器、毫米波偵測單元、資料庫以及處理器。使用者介面供使用者輸入偵測座標資訊。感測器配置於使用者身上，並用以感測使用者的移動狀態。毫米波偵測單元偵測感測器而產生感測資訊。資料庫訊號連接毫米波偵測單元，並用以存取感測資訊。感測資訊包含座標資訊、速度資訊、加速度資訊及時間資訊。處理器訊號連接使用者介面及資料庫，處理器自資料庫接收感測資訊，並根據感測資訊及偵測座標資訊分析出使用者的敏捷度資訊。藉此，以單一類型感測器進行高精度敏捷度量測及分析。

Description

敏捷度分析系統及敏捷度分析方法

本發明係關於一種敏捷度分析系統及敏捷度分析方法，特別是關於一種運動狀態的敏捷度分析系統及敏捷度分析方法。

運動員在運動場上不論是側移、斜移或前後移位等動線皆須確保能在最短時間內到達正確位置，因此運動員在進行訓練時亦須針對運動敏捷度進行評估。現有敏捷度評估採用多種感測器及相機進行運動捕捉及影像辨識，並以複合式的感測模式評估運動員的敏捷度。然而，高精度的運動檢測對於演算法的需求較為嚴苛，且使用複合感測模式的評估系統成本昂貴。再者，使用相機對運動員進行偵測的影像擷取技術可能會受限於運動場地的環境而不易架設及擷取影像。

有鑑於此，開發一種透過單一類型感測器進行高精度計算的敏捷度分析系統及敏捷度分析方法，遂成相關業者研發之目標。

因此，本發明之目的在於提供一種敏捷度分析系統及敏捷度分析方法，其透過毫米波偵測單元偵測使用者的移動狀態，進而分析其敏捷度資訊。藉此，本發明之敏捷度分析系統及敏捷度分析方法以單一類型感測器進行高精度敏捷度量測及分析。

依據本發明的系統態樣之一實施方式提供一種敏捷度分析系統，包含一使用者介面、一感測器、一毫米波偵測單元、一資料庫以及一處理器。使用者介面供一使用者輸入至少一偵測座標資訊。感測器配置於使用者身上，並用以感測使用者的一移動狀態。毫米波偵測單元訊號連接感測器，並偵測感測器而產生一感測資訊。資料庫訊號連接毫米波偵測單元，並用以存取感測資訊。感測資訊包含一座標資訊、一速度資訊、一加速度資訊及一時間資訊。處理器訊號連接使用者介面及資料庫，處理器自資料庫接收感測資訊，並根據感測資訊及至少一偵測座標資訊分析出使用者的一敏捷度資訊。

前述實施方式之其他實施例如下：前述毫米波偵測單元可為一毫米波雷達，感測資訊之一資料格式為一TLV(Type Length Value)格式。

前述實施方式之其他實施例如下：前述使用者介面更供使用者輸入複數偵測子座標資訊。處理器根據此些偵測子座標資訊、至少一偵測座標資訊以及感測資訊產生複數分段敏捷度資訊。

前述實施方式之其他實施例如下：前述處理器可根據感測資訊及至少一偵測座標資訊分析出一可視化分析資訊。可視化分析資訊包含使用者的一即時位置資訊。

前述實施方式之其他實施例如下：前述使用者介面可更供使用者輸入一偵測範圍，感測資訊為毫米波偵測單元於使用者位於偵測範圍時偵測而產生。

依據本發明的方法態樣之一實施方式提供一種敏捷度分析方法，包含藉由一使用者介面輸入至少一偵測座標資訊。藉由配置於使用者身上的一感測器感測使用者的一移動狀態。藉由一毫米波偵測單元偵測感測器而產生一感測資訊。藉由一資料庫存取感測資訊，其中感測資訊包含一座標資訊、一速度資訊、一加速度資訊及一時間資訊。藉由一處理器自資料庫接收感測資訊，並根據感測資訊及至少一偵測座標資訊分析出使用者的一敏捷度資訊。

前述實施方式之其他實施例如下：前述毫米波偵測單元可為一毫米波雷達，感測資訊之一資料格式可為一TLV格式。

前述實施方式之其他實施例如下：前述敏捷度分析方法可更包含藉由使用者介面輸入複數偵測子座標資訊。藉由處理器根據此些偵測子座標資訊、至少一偵測座標資訊以及感測資訊產生複數分段敏捷度資訊。

前述實施方式之其他實施例如下：前述敏捷度分析方法可更包含藉由處理器根據感測資訊及至少一偵測座標資訊分析出一可視化分析資訊。其中可視化分析資訊包含使用者的一即時位置資訊。

前述實施方式之其他實施例如下：前述敏捷度分析方法可更包含藉由使用者介面輸入一偵測範圍。其中感測資訊為毫米波偵測單元於使用者位於偵測範圍時偵測而產生。

以下將參照圖式說明本發明之複數個實施例。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之；並且重複之元件將可能使用相同的編號表示之。

此外，本文中當某一元件(或單元或模組等)「連接」於另一元件，可指所述元件是直接連接於另一元件，亦可指某一元件是間接連接於另一元件，意即，有其他元件介於所述元件及另一元件之間。而當有明示某一元件是「直接連接」於另一元件時，才表示沒有其他元件介於所述元件及另一元件之間。而第一、第二、第三等用語只是用來描述不同元件，而對元件本身並無限制，因此，第一元件亦可改稱為第二元件。且本文中之元件/單元/電路之組合非此領域中之一般周知、常規或習知之組合，不能以元件/單元/電路本身是否為習知，來判定其組合關係是否容易被技術領域中之通常知識者輕易完成。

請參閱第1圖，第1圖係繪示本發明之第一實施例之敏捷度分析系統100之方塊示意圖。敏捷度分析系統100包含一使用者介面110、一感測器120、一毫米波偵測單元130、一資料庫140以及一處理器150。使用者介面110供一使用者輸入至少一偵測座標資訊D3。感測器120配置於使用者身上，並用以感測使用者的一移動狀態。毫米波偵測單元130訊號連接感測器120，並偵測感測器120而產生一感測資訊D1。資料庫140訊號連接毫米波偵測單元130，並用以存取感測資訊D1。感測資訊D1包含一座標資訊、一速度資訊、一加速度資訊及一時間資訊。處理器150訊號連接使用者介面110及資料庫140，處理器150自資料庫140接收感測資訊D1，並根據感測資訊D1及至少一偵測座標資訊D3分析出使用者的一敏捷度資訊D2。

詳細地說，使用者在進行敏捷度分析前，透過使用者介面110根據所欲進行偵測的運動場的位置點輸入對應前述位置點的偵測座標資訊D3，毫米波偵測單元130於使用者運動時偵測配戴於使用者身上的感測器120的移動狀態，以極高的速率接收高精度的距離資訊、速度資訊和角度資訊。資料庫140自毫米波偵測單元130存取感測資訊D1，處理器150自資料庫140取得感測資訊D1，將感測資訊D1中的座標資訊及其對應的時間資訊與偵測座標資訊D3比對，進而計算出使用者的敏捷度資訊D2。感測資訊D1可如表一所示。敏捷度資訊D2可包含使用者進行特定動作及移位時的速度及加速度，但本發明不以此為限。表一

時間	座標值 (X軸)	座標值 (Y軸)	速度 (X軸)	速度 (Y軸)	加速度 (X軸)	加速度 (Y軸)
0.05	-0.68	2.42	-0.38	-0.55	14.39	3.40
0.1	-0.59	2.42	1.95	-0.13	-46.83	-8.41
0.15	-0.50	2.42	1.77	-0.02	3.52	-2.32
0.2	-0.44	2.44	1.22	0.41	11.03	-8.61
0.25	-0.50	2.44	-1.21	0.01	48.76	7.85
0.3	-0.56	2.41	-1.36	-0.52	3.00	10.76
0.35	-0.63	2.40	-1.26	-0.14	-1.87	-7.54

具體而言，毫米波偵測單元130可為一毫米波雷達；資料庫140可為記憶體或其他資料儲存元件；處理器150可為電腦、伺服器、手持裝置、微處理器、中央處理器(Central Processing Unit；CPU)或其他電子運算處理器，感測資訊D1之一資料格式可為一TLV格式，但本發明不以此為限。感測資訊D1的型式為點雲資料，其根據資料類型及長度以TLV格式儲存。其中點雲資料的封包格式包含距離(Range)、方位角(Azimuth)、都普勒速度(Elevation Doppler)和信躁比(Signal-to-Noise Ratio；SNR)。毫米波偵測單元130將感測資訊D1中的點雲資料根據使用者的人體部位進行群組分類，進而追蹤運動場域內的使用者。藉此，本發明的敏捷度分析系統100可透過單一類型感測單元進行高精度敏捷度量測及分析。

請配合參閱第1圖及第2圖，第2圖係繪示依照第1圖之敏捷度分析系統100之使用者介面110之示意圖。使用者介面110可更供使用者輸入一偵測範圍R，感測資訊D1為毫米波偵測單元130於使用者位於偵測範圍R時偵測而產生。在第2圖中，使用者介面110可供使用者選擇處理器150所欲連接的毫米波偵測單元130，「COM Ports」可供使用者選擇連接埠，其中「UART」表示毫米波偵測單元130的連接埠，「DATA」表示毫米波偵測單元130進行資料傳輸的連接埠，「選取cfg檔」可供使用者選擇毫米波偵測單元130中儲存的感測資訊D1的檔案，「偵測範圍」可供使用者設定毫米波偵測單元130所需偵測的最大範圍邊界，「偵測點座標」可供使用者輸入所欲偵測的偵測座標資訊D3。藉此，本發明的敏捷度分析系統100可供使用者透過使用者介面110根據運動環境及運動類型設定所需偵測的偵測座標資訊D3，以因應運動類型精準分析敏捷度。

在本發明的其他實施例中，使用者亦可透過使用者介面110手動操作偵測的起始時間及結束時間，但本發明不以此為限。

請配合參閱第1圖至第3圖，第3圖係繪示依照第1圖之敏捷度分析系統100之可視化分析資訊D4之示意圖。處理器150可根據感測資訊D1及偵測座標資訊D3分析出一可視化分析資訊D4。可視化分析資訊D4包含使用者的一即時位置資訊D5、偵測座標資訊D3及偵測範圍R。再者，使用者介面110可更供使用者輸入複數偵測子座標資訊(圖未標示)，處理器150根據偵測子座標資訊、至少一偵測座標資訊D3以及感測資訊D1產生複數分段敏捷度資訊(圖未繪示)；也就是說，可視為敏捷度資訊D2被拆分為複數分段敏捷度資訊。其中分段敏捷度資訊可如表二所示。在第3圖中，可視化分析資訊D4中的偵測範圍R的長度、寬度係與運動場地的實際待偵測區域成等比例縮放，座標軸及偵測點P1~P9用以示意其在運動場地中的相對位置關係，但本發明不以此為限。舉例來說，當使用者依序自偵測點P1移動至偵測點P9，並依序經過偵測點P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8，其中偵測點P1、P9的座標係對應使用者輸入的偵測座標資訊D3，偵測點P2~P3的座標係對應使用者輸入的偵測子座標資訊。由偵測點P1到偵測點P2可為第1段，由偵測點P2到偵測點P3可為第2段，由偵測點P3到偵測點P4可為第3段，依此類推，不再贅述。處理器150可根據此些偵測點P1~P9所對應的偵測座標資訊D3及偵測子座標資訊與感測資訊D1比對，並將敏捷度資訊D2拆分以計算出使用者在偵測點P1~P9之間的分段敏捷度資訊。其中使用者由偵測點P1移動至偵測點P4之間的敏捷度資訊D2可如表二所示。表二

使用者	日期	段數	時間	速度	加速度
1005	40623	1	2.8	0.003443	0.08267
1005	40623	2	2.45	0.009256	0.05561
1005	40623	3	2.7	0.010422	0.05561

藉此，本發明的敏捷度分析系統100透過使用者介面110設定欲偵測的多個偵測點P1~P9，省去建置多組實體偵測器的硬體成本及維修工序，同時減少手動按碼表計算分段速度時所產生的時間誤差。

請配合參閱第1圖、第2圖及第4圖，第4圖係繪示依照第1圖之敏捷度分析系統100之可視化分析資訊D4之另一示意圖。在第4圖中，使用者透過使用者介面110輸入的偵測座標資訊D3及偵測子座標資訊顯示於可視化分析資訊D4中，並對應偵測點P1~P6。在感測器120感測使用者移動狀態的期間，使用者在起點S與偵測點P1~P6之間進行折返移動，毫米波偵測單元130產生感測資訊D1，並發送至資料庫140，處理器150自資料庫140取得感測資訊D1，並根據對應偵測點P1~P6及起點S的偵測座標資訊D3及偵測子座標資訊自感測資訊D1分析出12個分段敏捷度資訊。

請參閱第1圖及第5圖，第5圖係繪示本發明之第二實施例之敏捷度分析方法S10之流程圖。敏捷度分析方法S10包含步驟S01、S02、S03、S04、S05，且敏捷度分析方法S10可透過第1圖之敏捷度分析系統100執行。步驟S01係藉由使用者介面110輸入偵測座標資訊D3。步驟S02係藉由配置於使用者身上的感測器120感測使用者的移動狀態。步驟S03係藉由毫米波偵測單元130偵測感測器120而產生感測資訊D1。步驟S04係藉由資料庫140存取感測資訊D1。其中感測資訊D1包含座標資訊、速度資訊、加速度資訊及時間資訊。步驟S05係藉由處理器150自資料庫140接收感測資訊D1，並根據感測資訊D1及偵測座標資訊D3分析出使用者的敏捷度資訊D2。藉此，本發明的敏捷度分析方法S10可記錄運動員進行不同動作訓練時的感測資訊D1，並根據感測資訊D1分析、記錄運動員的敏捷度資訊D2。

由上述實施方式可知，本發明的敏捷度分析系統及敏捷度分析方法具有下列優點，其一，可透過單一類型感測單元進行高精度敏捷度量測及分析；其二，可供使用者透過使用者介面根據運動環境及運動類型設定所需偵測的偵測座標資訊，以因應運動類型精準分析敏捷度；其三，透過使用者介面設定欲偵測的多個偵測點，省去建置多組實體偵測器的硬體成本及維修工序，同時減少手動按碼表計算分段速度時所產生的時間誤差；其四，可記錄運動員進行不同動作訓練時的感測資訊，並根據感測資訊分析、記錄運動員的敏捷度資訊。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:敏捷度分析系統 110:使用者介面 120:感測器 130:毫米波偵測單元 140:資料庫 150:處理器 D1:感測資訊 D2:敏捷度資訊 D3:偵測座標資訊 D4:可視化分析資訊 D5:即時位置資訊 P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9:偵測點 R:偵測範圍 S:起點 S01,S02,S03,S04,S05:步驟 S10:敏捷度分析方法

第1圖係繪示本發明之第一實施例之敏捷度分析系統之方塊示意圖；第2圖係繪示依照第1圖之敏捷度分析系統之使用者介面之示意圖；第3圖係繪示依照第1圖之敏捷度分析系統之可視化分析資訊之示意圖；第4圖係繪示依照第1圖之敏捷度分析系統之可視化分析資訊之另一示意圖；及第5圖係繪示本發明之第二實施例之敏捷度分析方法之流程圖。

100:敏捷度分析系統

110:使用者介面

120:感測器

130:毫米波偵測單元

140:資料庫

150:處理器

D1:感測資訊

D2:敏捷度資訊

D3:偵測座標資訊

Claims

一種敏捷度分析系統，包含：一使用者介面，供一使用者輸入至少一偵測座標資訊；一感測器，配置於該使用者身上，並用以感測該使用者的一移動狀態；一毫米波偵測單元，訊號連接該感測器，並偵測該感測器而產生一感測資訊；一資料庫，訊號連接該毫米波偵測單元，並用以存取該感測資訊，其中該感測資訊包含一座標資訊、一速度資訊、一加速度資訊及一時間資訊；以及一處理器，訊號連接該使用者介面及該資料庫，該處理器自該資料庫接收該感測資訊，並根據該感測資訊及該至少一偵測座標資訊分析出該使用者的一敏捷度資訊；其中，該使用者介面更供該使用者輸入複數偵測子座標資訊，該處理器根據該些偵測子座標資訊、該至少一偵測座標資訊以及該感測資訊產生複數分段敏捷度資訊。
如請求項1所述之敏捷度分析系統，其中該毫米波偵測單元為一毫米波雷達，該感測資訊之一資料格式為一TLV(Type Length Value)格式。
如請求項1所述之敏捷度分析系統，其中該處理器根據該感測資訊及該至少一偵測座標資訊分析出一可視化分析資訊，該可視化分析資訊包含該使用者的一即時位置資訊。
如請求項1所述之敏捷度分析系統，其中該使用者介面更供該使用者輸入一偵測範圍，該感測資訊為該毫米波偵測單元於該使用者位於該偵測範圍時偵測而產生。
一種敏捷度分析方法，包含：藉由一使用者介面輸入至少一偵測座標資訊；藉由配置於一使用者身上的一感測器感測該使用者的一移動狀態；藉由一毫米波偵測單元偵測該感測器而產生一感測資訊；藉由一資料庫存取該感測資訊，其中該感測資訊包含一座標資訊、一速度資訊、一加速度資訊及一時間資訊；藉由一處理器自該資料庫接收該感測資訊，並根據該感測資訊及該至少一偵測座標資訊分析出該使用者的一敏捷度資訊；藉由該使用者介面輸入複數偵測子座標資訊；以及藉由該處理器根據該些偵測子座標資訊、該至少一偵測座標資訊以及該感測資訊產生複數分段敏捷度資訊。
如請求項5所述之敏捷度分析方法，其中該毫米波偵測單元為一毫米波雷達，該感測資訊之一資料格式為一TLV格式。
如請求項5所述之敏捷度分析方法，更包含：藉由該處理器根據該感測資訊及該至少一偵測座標資訊分析出一可視化分析資訊，其中該可視化分析資訊包含該使用者的一即時位置資訊。
如請求項5所述之敏捷度分析方法，更包含：藉由該使用者介面輸入一偵測範圍，其中該感測資訊為該毫米波偵測單元於該使用者位於該偵測範圍時偵測而產生。