WO2005077466A2

WO2005077466A2 - Verfahren und einrichtung zur anzeige von parametern der bahn zumindest eines bewegten gegenstandes

Info

Publication number: WO2005077466A2
Application number: PCT/CH2005/000080
Authority: WO
Inventors: Markus Bickert; Hermann Beer; Marcel Jerg; Mauro Kern
Original assignee: SENSITEC AG
Current assignee: SENSITEC AG
Priority date: 2004-02-11
Filing date: 2005-02-11
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2006-08-11
Also published as: EP1715928A2; WO2005077466A3

Abstract

In Fig. (1) ist vereinfacht ein Fussballspielfeld (1) samt zwei Toren (2 und 3) dargestellt, welche sich an einander gegenüberliegenden Enden des Spielfeldes (1) befinden. Die Einrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens umfasst zwei Sätze (6, 7) von Radarsensoren (5), von welchen je einer dieser Sensorensätze im Bereich eines der Tore (2, 3) eines Spielplatzes (1) angeordnet ist. Die Sensoren (5) des jeweiligen Satzes (6, 7) sind an einen Datenkonzentrator (8) angeschlossen, welcher die von einzelnen Sensoren (5) empfangene Signale zu einem oder zu mehreren Signalen kombiniert, bevor diese Signale einem Computer (9) zugeleitet werden. Dieser Rechner (9) gibt die verarbeiteten Signale als Videosignale für ein Videomischpult oder direkt für eine Grossanzeige (10) weiter, wie sie in den Sportstadien oft installiert sind, zur Verfügung stehen.

Description

Verfahren und Einrichtung zur Anzeige von Parametern der Bahn zumindest eines bewegten Gegenstandes

Die vorliegeade Einrichtung betrifft ein Verfahren zur Anzeige von Parametern der Bahn zumindest eines bewegten Gegenstandes sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

In WO 01/38898 ist ein Verfahren und eine Einrichtung dieser Gattung offenbart. In diesem Dokument des Standes der Technik handelt es sich vor allem darum, dass die Geschwindigkeit eines Golfballes im Moment seines Abschlages angezeigt wird. Dazu benützt man Radarsensoren, welche in jenem Bereich angeordnet sind, wo sich auch die Abschlagstelle des Golfballes befindet. Da die Bewegungsrichtung des Golfballes nach seinem Abschlag zumindest im wesentlichen bekannt ist, ist es möglich, die Hauptachsen der Radarsensoren mit der Flugrichtung des Golfballen in Übereinstimmung zu bringen.

Es gibt jedoch auch Situationen, in welchen der Anfang der Bewegungs- bzw. de Flugbahn eines sich bewegenden Gegenstandes , beispielsweise eines Sportobjektes wie z.B. eines Balls, Pucks usw. unbekannt ist und dennoch soll man die Geschwindigkeit des Gegenstandes im Inneren eines Zielraumes messen und anzeigen können.

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe die Geschwindigkeit eines Gegenstandes im Inneren eines Zielraumes gemessen und anzeigt werden kann, obwohl der Anfang der Bewegungs- bzw. der Flugbahn des sich bewegenden Gegenstandes unbekannt bzw. im Voraus nicht bestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wir bei Verfahren der eingangs genannten Gattung erfindungs- gemäss so gelöst, wie dies im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 definiert ist.

Die genannte Aufgabe wird ferner mittels einer Einrichtung gelöst, welche im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 6 definiert ist.

Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beilegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 die wesentlichen Bestandteile einer Einrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens, welche unter anderem Radarsensoren enthält, Fig. 2 ein Blockschaltschema eines Abschnittes der vorliegenden Einrichtung, wobei dieser Abschnitt der vorliegenden Einrichtung einen der Radarsensoren sowie die an diesen angeschlossenen Schaltkreise zur Auswertung der vom Radarsensor abgegebenen Signale umfasst, Fig. 3 ein Blockschaltbild, welches die Ausbildung des Radarsensors veran- schaulicht,

Fig. 4 die Überlagerung von Signalen betreffend zwei Geschwindigkeiten, welche durch die Radarsensoren gemessen wurden,

Fig. 5 eine vektorielle Darstellung der Situation von einem Tor,

Fig. 6 in einer Draufsicht eines der Tore eines Spielfeldes samt seinem Vorfeld und den diesem Tor zugeordneten Radarsensoren samt ihren Hauptstrahlungsrichtungen,

Fig. 7 in einer Draufsicht die Strahlungskeulen der Radarsensoren aus Fig. 6, Fig. 8 in einer Frontansicht das Tor samt seinem Vorfeld und den diesem Tor zugeordneten Radarsensoren samt ihren Hauptstrahlungsrichtungen, Fig. 9 in einer Frontansicht die Strahlungskeulen der Sensoren aus Fig. 8, Fig. 10 eine Reihe von Geschwindigkeitsprofilen, welche zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines fliegenden Sportobjekts verwendet werden können,

Fig. 11 und 12 zeigen eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung der tatsächlichen Geschwindigkeit eines fliegenden Sportobjekts unter der Verwendung eines einzigen Sensors, und Fig. 13 eine Kurve, welche die Auswertung der Geschwindigkeitsmessungen mit Schlägerausblendung veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt=€h^'e wesentlichen Bestandteile einer Einrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens. Das vorliegende Verfahren kann mit besonderen Vorteilen im Zusammenhang mit Sportveranstaltungen eingesetzt werden. Wenn es sich um Sportveranstaltungen handelt, bei welchen sich ein Ball bewegt, wie z.B. um Handball, Fussball oder dgl., dann kann die Geschwindigkeit des Balles in einem Zielraum, beispielsweise vor einem der Tore gemessen und angezeigt werden. Bei Eishockey kann die Geschwindigkeit des Pucks mit Hilfe des vorliegenden Verfahrens und der vorliegenden Einrichtung gemessen werden usw.

In Fig. 1 ist vereinfacht ein Fussballspielfeld 1 samt zwei Toren 2 und 3 darge- stellt, welche sich an einander gegenüberliegenden Enden des Spielfeldes 1 befinde. Die diesbezügliche Messanlage umfasst zwei Sätze 6 und 7 von Radarsensoren 5, von welchen je einer dieser Sensorensätze 6 bzw. 7 im Bereich eines der Tore 2 bzw. 3 angeordnet ist. Im in Fig. 1 dargestellten Fall sind die Sensoren 5 hinter den Toren 2 und 3 angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, die Sensoren 5 vor den Toren 2 und 3, d.h. innerhalb des Spielfeldes 1 angeordnet sein. Die Sensoren 5 des jeweiligen Satzes 6 bzw. 7 sind an einen Da- tenkonzentrator 8 angeschlossen. Der jeweilige Datenkonzentrator 8 kombiniert die von einzelnen Sensoren 5 empfangene Signale zu einem oder zu mehreren Signalen, bevor diese Signale an ihren Bestimmungsort, welcher im Normalfall ein übergeordneter Rechner oder eine Anzeige ist, weitergeleitet werden. Diese Datenkonzentratoren können ausserdem auch so ausgeführt sein, dass sie die von den Sensoren 5 erhaltenen Messwerte vorverarbeiten und erst dann weiterleiten kann. Im in Fig. 1 dargestellten Fall werden die Messwerte von den Konzentratoren 8 zu einem übergeordneten Computer 9 geleitet. Diese Rechner 9 verarbeitet die erhaltenen in der Weise, dass sie z.B. als Videosignal für ein Videomischpult oder direkt für eine Grossanzeige 10, wie sie in den Sportstadien oft installiert sind, zur Verfügung stehen.

Die genannten Radarsensoren 5 sind nicht auf einen bestimmten Ab— schusspunkt des zu verfolgenden Gegenstandes, wie z.B. eines Balles gerichtet, weil ein solcher Abschusspunkt während des Spieles in vornherein nicht bekannt ist. Die einzelnen Radarsensoren 5 sind so ausgerichtet, dass die Antennencharakteristiken der Radarsensoren 5 den Raum von dem betreffenden Tor 2 bzw. 3 möglichst effizient abdecken. Aufgrund einer solchen Anordnung der Radarsensoren 5 ist die Messung von Schüssen, die in der Torrichtung abgegeben werden, auch während dem regulären Spielverlauf von Sportarten, bei welchen sich die Spieler im Spielfeld frei bewegen, möglich. Eine solche Verwendung eines oder mehreren Radarsensoren 5 erlaubt auch dann eine Geschwindigkeitsmessung, wenn Spieler, insbesondere der Torwart, die Sicht- Verbindung zwischen einem oder mehreren der Radarsensoren 5 und dem Ball vorübergehend unterbrochen wird. Falls nur ein einziger Radarsensor im Bereich des Tores 2 bzw. 3 verwendet wird, so muss dieser Sensor 5 relativ hoch über dem Tor 2 bzw. 3 angeordnet sein. Die vorliegende Messeinrichtung ist entsprechend den Gegebenheiten der betreffenden Sportart (Fussball, Eis- hockey usw.) hinsichtlich der Anzahl der hinter dem Tor 2 bzw. 3 eingesetzten Radarsonden so ausgelegt, dass immer mindestens ein Sensor 5 an geeigneter Stelle direkten Sichtkontakt zum Sportobjekt 4 hat. So kann die Geschwindigkeit des Sportobjektes 4 gemessen werden, obwohl dieses zu einem nicht bekannten Zeitpunkt und von einer nicht definierten Stelle bzw. Position in Richtung Tor 2 bzw. 3 abgeschossen wird.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltschema eines Abschnittes der vorliegenden Einrichtung, wobei dieser Abschnitt der vorliegenden Einrichtung einen der Radarsensoren 5 sowie die an diesen angeschlossenen Schaltkreise zur Auswertung der vom Radarsensor 5 abgegebenen Signalen umfasst. Fig. 3 zeigt ein Block- schaltschema, welches die Ausbildung des Radarsensors 5 veranschaulicht.

Der Radarsensor 5 umfasst einen Oszillator 11 , welcher Schwingungen erzeugt, dere - Frequenz zwischen 2 GHz und 100 GHz liegen kann. Diese Schwingungen werden einem SE-Koppler 12 zugeführt, in welchem die zugeführten Schwingungen in einen Sendepfad 13 und einen Empfangspfad 14 aufgeteilt werden. Über den Sendepfad 13 gelangen die Schwingungen zur Sendeantenne 15, welche diese Schwingungen als fortschreitende Welle 16 zum Objekten 4 (Fig. 2) abstrahlt. Vom Objekten 4 wird ein Teil 17 dieser Wel- len reflektiert und ein Teil des reflektierten Signals 17 erreicht die Empfangsantenne 18 des Sensors 5. Nach einer Verstärkung des an sich schwachen Empfangssignals in einem Vorverstärker 19 wird dieses Signal einem Leistungsteiler 20 zugeführt, in welchem dieses Empfangssignal so aufgeteilt wird, dass es zwei Mischern 21 und 22 zugeführt werden kann. Zwischen dem Lei- stungskoppler 20 und einem der Mischer 22 befindet sich ein Verzögerungsglied 23, sodass das Empfangssignal um ein Viertel der Wellenlänge diesem zweiten Mischer 22 zugeführt wird. Über den genannten Empfangspfad 14 gelangt dieser Teil der Schwingung zu einem zweiten Koppler 24, in welchem dieses Signals in zwei Signale aufgeteilt wird, wobei je eines dieser aufgeteilten Signale dem zweiten Eingang der Mischer 21 und 22 zugeführt wird.

Die Phase der Signale an den Ausgängen der Mischer 21 und 22 beträgt dann zueinander +/- 90 Grad, und zwar in Abhängigkeit davon, ob sich das Objekt 4 auf den Sensor 5 zu oder von diesem weg bewegt.

In Fig. 2 ist neben dem Ball 4 auch einer der Spieler 25 schematisch dargestellt. Diese befinden sich vor einem Ausschnitt 26 aus dem Netz des Tores 2. Angenommen, dass sich der Ball 4 mit einer Geschwindigkeit v1 von etwa 30m/sec gegen das Netz 26 des Tores 2 hin bewegt. Ein Spieler 25 bewegt sich normalerweise mit einer Geschwindigkeit v2, welche etwa im allgemeinen deutlich unter 10m/sec beträgt. Die zum Sensor 5 zurückkehrenden Wellen 17 enthalten Informationen über diese beiden Geschwindigkeiten v1 und v2. Der Verlauf eines der Signale, welches an der betreffenden Klemme K1 bzw. K2 erscheint, ist in Fig. 4 schematisch dargestellt. Der kleineren Geschwindigkeit v2 der Bewegung des Spielers 25 entspricht ein Signal mit einer Frequenz f2, welche kleiner ist als jene Frequenz f1 , welche das Signal mit der Information über die Geschwindigkeit v1 des Balles 4 trägt. Das Signal mit der höheren Frequenz f1 ist dem Signal mit der niedrigeren Frequenz f2 überlagert, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.

An die Klemmen K1 und K2 des Radarsensors 5 sind dann die .Schaltkreise des Auswertungsteiles der vorliegenden Einrichtung angeschlossen. An die jeweilige Klemme K1 bzw. K2 wird ein Auswerteschaltkreis 31 bzw. 32 angeschlossen. Der jeweilige Auswerteschaltkreis 31 bzw. 32 enthält Bandpässe 33 und 34, mit deren Hilfe das Radarsignal in einander angrenzende Frequenzbe- reiche aufgeteilt wird. Der erste der Bandpässe 33 ist ein Bandpass für hohe Geschwindigkeiten, welcher Signale H1 bzw. H2 mit einer höheren Frequenz durchlässt. Der zweite der Bandpässe 33 ist ein Bandpass für tiefe Geschwindigkeiten, welcher Signale L1 bzw. L2 mit einer niedrigeren Frequenz L1 bzw. L2 durchlässt. Die genannte Unterteilung kann mit Hilfe von analogen Filter- Schaltungen oder als digitale Filter in einem DSP (Digital Signal Prozessor).

Der auszuwertende Geschwindigkeitsbereich wird im dargestellten Fall in zwei Bereiche unterteilt, nämlich, in den höheren Bereich H1 , H2 usw., d.h. Radar- Stereosignal für den „High Speed" Bereich, und in L1 , L2 usw., d.h. Radar- Stereosignal für den „Low Speed" Bereich. Durch diese Unterteilung ergibt sich ein Gewinn im Störabstand, speziell dann, wenn sich viele bewegte Objekte unterschiedlicher Geschwindigkeiten im Detektionsfeld 1 befinden. Eine Unterteilung in mehr als zwei Sub-Geschwindigkeitsbereiche bringt eine weitere Verbesserung der Messresultate. Die Auswertung der Radarsignale findet je- weils parallel für alle Geschwidigkeitsbereiche statt. Die höchste der parallel ermittelten Geschwindigkeiten wird in der Auswertung der Geschwindigkeitsmessungen weiterverarbeitet.

In jedem Frequenzband ist ein Komparator mit einer Triggerschwelle vorhan- den, welcher ein dominant auftretendes Signal in ein Rechtecksignal umwandelt. Das zu detektierende Sportobjekt 4 zeichnet sich im Gegensatz zu den Bewegungen eines Spielers 25 durch ein über ein relativ langes Zeitinterval hinweg auftretendes, frequenzkonstantes Rechtecksignal aus. Das Auftreten eines solchen Signals wird von der digitalen Signalverarbeitung erkannt und als fliegendes Sportobjekt 4, d.h. Ball, Puck usw., erkannt.

Wie bereits erwähnt, generiert jeder Radarsensor 5 Geschwindigkeitswerte des Sportobjektes 4 und des allfällig anwesenden Spielers 2, welche vom Konzen- trator 8 weiten/erarbeitet werden. Die einfachste Art dieser Weiterverarbeitung besteht darin, dass der Höchstwert der eingegangenen Messwerte an den übergeordneten Rechner 9 bzw. an die Anzeige weitergegeben wird, sofern von den Radarsensoren über einen bestimmten Zeitraum hinweg keine Geschwindigkeitsmesswerte vom Sportobjekt 4 mehr ermittelt werden können. Die gemessenen Geschwindigkeitswerte können hinsichtlich ihrer Plausibilität überprüft werden. Diese Prüfung betrifft im Besonderen die Prüfung hinsichtlich einer ausreichend langen Flugphase mit nur kleiner Beschleunigung dv/dt. Ferner kann diese Prüfung die Prüfung betreffen, ob der gemessene Höchstwert innerhalb von plausiblen Grenzen liegt. Denn der Bereich der möglichen Geschwindigkeiten eines Balles 4 oder dgl. ist bekannt. Solange der Geschwin- digkeitswert innerhalb dieser Grenzen liegt, dann kann er als plausibel betrachtet werden. Ausserdem weiss man, dass ein auf das Tor 2 bzw. 3 zufliegender Ball 4 oder dgl. eine verhältnismässig konstante Geschwindigkeit bzw. nur geringe Abweichungen dv/dt von einer ihm zunächst mitgeteilten Geschwindigkeit aufweist. Die Ausgabe der Geschwindigkeit erfolgt nur dann, wenn die Geschwindigkeitswerte innerhalb der plausiblen Grenzen liegen. Fig. 5 zeigt eine vektorielle Darstellung der Situation vor einem Tor 2 bzw. 3, gegen welches hin der Ball 4 geschossen wird. In Fig. 5 ist ein System aus rechtwinklicLZueinander stehenden Achsen x, y und z dargestellt. Eine_erste Ebene Tau1 , in welcher die Achsen x und y liegen, liegt in der Ebene des Spielfeldes 1. Eine zweite Ebene Tau2, in welcher die Achsen y und z liegen, steht senkrecht zur ersten Ebene Tau1 und diese zweite Ebene Tau2 fällt mit der Mündung eines der Tore 2 bzw. 3 zusammen. Der zunächst auf dem Boden 1 liegende Ball 4 wird etwa von der Mitte der Breite des Tores 2 bzw. 3 seitlich nach links und aufwärts gegen das Tor mit einer Geschwindigkeit v1 geschossen. Den Winkel, welchen die Flugbahn des Balles 4 mit der horizontalen Ebene Tau1 schliesst, nennen wir Phi. Den Winkel, welchen die Flugbahn des Balles 4 mit einer vertikal verlaufenden und zur zweiten Ebene Tau2 senkrecht stehenden Ebene schliesst, nennen wir Gamma. Die einzelnen Radar- sensoren 5 messen nicht die tatsächliche Geschwindigkeit des Sportobjekts 4, sondern nur jene Vektorkomponenten der Geschwindigkeit des Sportobjekts 4, welche in Richtung der Hauptachse A jedes einzelnen der Radarsensoren 5 in der zweiten Ebene Tau2 zeigen (Fig. 5). Die jeweils gemessene Geschwindigkeit ergibt sich zu: v(gemessen) = v(ist) * cos(vertikaler Fehlwinkel Phi) ^* cos(horizontaler Fehlwinkel Gamma)

Falls aufgrund der Anordnung des eingesetzten Radarsensors 5 die maximal auftretenden Fehlwinkel Phi und Gamma so klein sind, dass sie das Messer- gebnis unterhalb eines akzeptablen Grenzwerts nicht verfälschen, so ist diese Methode der Ausgabe des höchsten Messwerts zulässig. Denn bei geringem Fehlwinkel zu mindestens einem der Sensoren in der Ebene Tau 2, welcher Geschwindigkeitsmesswerte des Sportobjektes 4 aufnehmen konnte, wird nur eine nur geringfügig niedrigere Geschwindigkeit an- gezeigt. Falls die Geschwindigkeit des Sportobjekts 4 jedoch mit einer höheren Genauigkeit ermittelt werden soll, so müssen mehrere Radarsensoren 5 verwendet werden uncLdie so gewonnenen Messergebnisse müssen zugleich in Betracht gezogen werden. Eine diesbezügliche Anordnung der Radarsensoren 5 für ein Fussballfeld 1 ist in Fig. 6 bis 9 gezeigt. Fig. 6 zeigt in einer Draufsicht eines der Tore 2 samt seinem Vorfeld und den diesem Tor 2 zugeordneten Radarsensoren 5 samt ihren Hauptstrahlungsrichtungen. Fig. 7 zeigt in einer Draufsicht die Strahlungskeulen der Radarsensoren 5 aus Fig. 6. Fig. 8 zeigt in einer Frontansicht das Tor 2 samt seinem Vorfeld und den diesem Tor 2 zugeordneten Radarsensoren 5 samt ihren Hauptstrahlungsrichtungen. Fig. 9 zeigt in einer Frontansicht die Strahlungskeulen der Radarsensoren 5 aus Fig. 8. Im in Fig. 6 bis 9 dargestellten Fall befinden sich mehrere Radarsensoren 5 hinter dem Tor 2. Diese Radarsensoren 5 sind über die Fläche Tau 2 entspre- chend der Frontfläche des Tores 2 verteilt. Näher an der oberen Kante 27 des Tores 2 befinden sich die Radarsensoren 51 , 52, 53 und 54. Näher am Boden 1 befinden sich die Radarsensoren 55, 56, 57 und 58. Fig. 7 und 9 zeigen die Lagen und die Richtungen der Keulen K51 bis K58 der Radarsensoren 51 bis 58.

Die wie dargestellt orientierten Radarsensoren 51 bis 58 werden vom Datenkonzentrator 8 mit einem Referenz - Zeitsignal synchronisiert. Zusätzlich zum vom jeweiligen Radarsensor 51 bis 58 abgegebenen Geschwindigkeitsmesswert wird der Zeitpunkt des Auftretens des Geschwindigkeitsmesswerts ermit- telt und an den Datenkonzentrator 8 weitergegeben. Der Datenkonzentrator 8 übernimmt entweder die Berechnung der Geschwindigkeitskorrektur selber oder er leitet die Daten zum übergeordneten Rechner 9 weiter. Dort erfolgen in einem solchen Fall die folgenden Verarbeitungsschritte:

Die Geschwindigkeitsmesswerte der einzelnen Radarsensoren 51 bis 58 wer- den jeweils mit einem Polynom derartig interpoliert, dass für jeden Sensor 51 bis 58 eine Geschwindigkeits - Zeit Kurve vorliegt. Diese Kurven sind im allgemeinen nicht für jeden Sensor bzw. für die gesamte Flugzeit des Sportobjekts 4 verfügbar, da das Sportobjekt von Spielern 25 abgedeckt werden kann. Das Sportobjekt 4 kann sich aus dem Messbereich des entsprechenden Radarsensors jedoch auch entfernen. Es werden Zeitpunkte festgestellt, bei denen von möglichst vielen Sensoren 51 bis 58 Geschwindigkeitsdaten (gemessene oder interpolierte) vorhanden sind. Zu diesen Zeitpunkten wird die Geschwindigkeitsverteilung, welche auf der Radarsensor - Ebene hinter dem Tor 2 gemessen wurde, normiert und mit hinterlegten Geschwindigkeitsprofilen verglichen.

Fig. 10 zeigt eine Anzahl solcher Geschwindigkeitsprofile. Das jeweilige Geschwindigkeitsprofil umfasst drei zueinander senkrecht stehende Ebenen E1 , E2 und E3. Die erste dieser Ebenen E1 stellt die Grundebene dar, sie verläuft horizontal und sie umfasst die Koordinaten y und z aus der Darstellung in Fig. 5. Die zweite Ebene E2 steht senkrecht zur Grundebene E1 und in dieser vertikalen Richtung sind die Geschwindigkeitswerte des Sportobjektes 4 eingetragen. Innerhalb dieses räumlichen Gebildes befindet sich eine gekrümmte Ebe- ne Eg, welche das erwähnte Geschwindigkeitsprofil darstellt. Die Grundebene E1 entspricht der vorderen Mündung Tau 2 des Tores 2, welche in Fig. 5 allerdings vertikal verläuft. Auf der gekrümmten Ebene Eg liegen die Geschwindigkeitssignale, welche von den hinter dem Tor 2 angeordneten Radarsensoren 51 bis 58 herrühren, wenn sich der Ball 4 an einer bestimmten Position gegen- über dem Tor befindet und wenn der Ball eine bestimmte Flugrichtung aufweist. Unterhalb des jeweiligen Geschwindigkeitsprofils in Fig. 10 sind Zahlenangaben vorhanden, welche die Ausgangsposition des Balles 4 gegenüber dem Tor 2 sowie die Winkel der Flugbahn des Balles 4 angeben. Je nach diesen Angaben weisen die Geschwindigkeitsprofile unterschiedlichen Verlauf. Eine grosse Anzahl solcher Geschwindigkeitsprofile ist beispielsweise im Rechner 9 ge- speichert. Zusammen mit jedem der Geschwindigkeitsprofile ist eine Zahlenangabe betreffend die entsprechende Geschwindigkeit im Rechner 9 gespeichert.

Wenn bestürmter Angaben über den Ball 4 von den Sensoren 51 bis €8 in den Rechner 9 kommen, beginnt der Rechner diese Angaben mit den Angaben in den gespeicherten Geschwindigkeitsprofilen zu vergleichen. Wenn der Rechner ein entsprechendes gespeichertes Geschwindigkeitsprofil findet, dann zeigt er die diesem Geschwindigkeitsprofil entsprechende Geschwindigkeit an der Anzeigetafel 10 an. Jede der hinterlegten Geschwindigkeitsverteilungen ist mit einem Korrekturfaktor Lambda verknüpft, mit dem die gemessenen Geschwindigkeiten korrigiert werden können. Es wird dabei somit nicht die Position des Sportobjekts 4 errechnet sondern lediglich über den Vergleich mit hinterlegten Geschwindigkeitsverteilungen auf die tatsächliche Geschwindigkeit des Sportobjekts 4 geschlossen. Die ermittelte Geschwindigkeit wird auf die Anzeige 10, den übergeordneten Rechner 9 oder in sonstig geeigneter Form ausgeben. Wenn keine passende (hinterlegte) Geschwindigkeitsverteilungen gefunden werden kann, wird kein Geschwindigkeitswert ausgegeben. Dadurch führen Querpässe im Raum vor dem Tor nicht zu einer Geschwindigkeitsanzeige, da für Geschwindigkeitsvektoren v1 (Fig. 5), welche mit zu grossem Abstand am Tor vorbei zeigen, kein Korrekturmuster hinterlegt wird.

Eine weitere Korrekturmöglichkeit besteht darin, dass bei frequenzmodulierba- ren Radarmodulen die Distanz von bewegten oder statischen Objekten durch FMCW bzw. Frequenzumtastung ermittelt werden kann. Durch das Verstimmen der Sendefrequenz ergibt sich eine der Frequenzabweichung und Entfernung proportionale Phasenverschiebung des empfangenen Doppier - Signals. Diese Phasenverschiebung kann auch im Nf-Ausgangssignal des Radarmoduls 5 gemessen werden. Damit kann bei einer geeigneten Auswertung des Radarsignals auf die Geschwindigkeit in Richtung des Radarmoduls 5 sowie zusätzlich auf die direkte Entfernung zwischen Radarmodul 5 und Sportobjekt 4 ge- schlössen werden.

Mit Hilfe trigonometrischer Berechnungen, welche aus der 3 — Punkt Ortung von Objekten bekannt sind, kann bei vorhandenen Abstandsrnessungen von mindestens drei Radarsensoren die Position des Sportobjekts 4 ermittelt werden. Wenn von mehr als drei Radarsensoren Abstandsrnessungen vorhanden sind, können mit diesen jeweils Dreiergruppen gebildet und Positionen berechnet werden. Die Zielposition errechnet sich dann als Mitteilung dieser Einzelergebnisse. Ist die Position des Sportobjekts zum Zeitpunkt der Geschwindig- keitsmessung bekannt, kann aus den zusätzlich vorliegenden Geschwindigkeitsmessungen die Ausrichtung und der Betrag des Geschwindigkeitsvektors errechnet werden.

Fig. 11 und 12 zeigen eine dritte Möglichkeit zur Bestimmung der tatsächlichen Geschwindigkeit eines fliegenden Sportobjekts. Unter folgenden Umständen kann zur Bestimmung der tatsächlichen Geschwindigkeit eines fliegenden Sportobjekts auch ein einziger Radarsensor 5 ausreichend sein:

- Die Distanz zwischen Sportobjekt 4 dem Radarsensor 5 ist bekannt.

- Der Geschwindigkeitsverlust des Sportobjekts in der Atmosphäre wird in er- ster Linie durch den Luftwiderstand bestimmt.

- Der Einfluss der Gravitation kann vernachlässigt werden, was insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten des Sportobjektes 4 ohne weiteres zutrifft.

- Der Radarsensor 5 nimmt den Geschwindigkeitsverlauf des Sportobjektes 4 über eine längere Messstrecke hinweg auf.

Durch einen Vergleich des gemessenen Geschwindigkeitsverlaufs vr (Fig. 12) mit dem zu erwartenden Geschwindigkeitsverlauf vsoll (bei einem Flug direkt in Richtung des Radarsensors) kann auf die Winkelabweichung der Flugbahn des Sportobjektes 4 geschlossen werden, wenn der Abstand zwischen dem Sportobjekt 4 und dem Sensor 5 bekannt ist. Mit der Division durch den cosinus dieser Winkelabweichung kann die tatsächliche Fluggeschwindigkeit ermittelt werden.

Die bisherigen Darlegungen gingen davon aus, dass ein Spieler den Ball 4 oder dgl. direkt berührt. Es gibt jedoch auch Sportarten, bei welchen der Spieler 25 den Ball 4 oder dgl. mit Hilfe eines Instrumentes, beispielsweise mit Hilfe eines o der dgl. beschleunigt. Bei solchen Sportarten besteht die Gefahr, dass die Sensoren 5 nicht die Geschwindigkeit des Sportobjektes 4 sondern die Geschwindigkeit des Schlägers anzeigen. In einigen Sportarten kann die Ge- schwindigkeit des Schlägers nämlich höher sein als die Geschwindigkeit des Sportobjekts 4. Dies kann beispielsweise für Icehockey zutreffen. In Fig. 13 ist eine von der Radar-Signalauswertung ermittelte Geschwindigkeitskurve in ihrer typischen Form abgebildet. Diese Kurve ist aus diskreten Geschwindigkeitsmessungen zusammengesetzt. Bei der Auswertung einer solchen Kurve wird diese Kurve auf definierte Kriterien hin überprüft, um zu erkennen, ab welchem Zeitpunkt der aufgenommenen Kurve es sich um die freie Flugphase des Sportobjektes 4 handelt, und zwar ohne Einwirkung des Schlägers. Diese Kriterien sind wie folgt: - Monotone Abnahme der Geschwindigkeitswerte. - Geringe und definierte negative Geschwindigkeitsänderung in Abhängigkeit von der Flugzeit des Sportobjektes 4.

Diese Kriterien erfüllt der Bewegungsablauf des Schlägers nicht und in dieser Weise kann das vorliegende Verfahren zwischen den Bewegungsparametern des Sportobjektes 4 und den Bewegungsparametern des diesen beschleuni- genden Schlägers unterscheiden.

Die von der Auswertung angenommene negative Geschwindigkeitsänderung in Abhängigkeit der Zeit (Verzögerung) ist abhängig vom eingesetzten Sportobjekt 4, dessen Geschwindigkeit, vom Luftwiderstand , von der Form, der Ober- fläche und dem Gewicht des Sportobjektes 4. Als ein weiteres Kriterium der Auswertung kann eine minimale Flughöhe des Sportobjektes 4 gefordert werden. Diese errechnet sich aus der Zeitdauer der aufgenommenen Geschwindigkeitskurve und den einzelnen Geschwindigkeitswerten mit dem bekannten Zusammenhang s=v*t. Damit wird die Sicherheit gegenüber Fehlmessungen zusätzlich erhöht. Ausserdem ergibt sich die Möglichkeit, z.B. ausschliesslich Weitschüsse zur Anzeige zu bringen. Von der Auswertung ausgegeben wird im allgemeinen nur der Höchstwert der Geschwindigkeit der freien Flugphase des Sportobjektes. Die automatische Ausgabe erfolgt nur dann, wenn während eines bestimmten Intervalls keine neuen Geschwindigkeitswerte gemessen wer- den.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Anzeige von Parametern der Bahn zumindest eines bewegten GegenstaR es mittels eines Radars, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Verfahren so ausgelegt ist, dass die Parameter der Bahn des bewegten Gegenstandes auch dann gemessen und angezeigt werden können, wenn der Anfang der Bewegungsbahn unbekannt ist.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Geschwindigkeit des bewegten Gegenstandes gemessen wird und dass zumindest diese Geschwindigkeit als eines der Parameter der Bewegungsbahn des Gegenstandes zur Anzeige gebracht wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Geschwindigkeit des bewegten Gegenstandes und die Geschwindigkeit von zumindest einem zweiten Gegenstand im Verfolgungsbereich gleichzeitig gemessen werden, sodass ein Gemisch aus zwei Signalen entsprechend den Geschwindigkeiten der Gegenstände vorliegt, wobei diese Geschwindigkeitssignale unterschiedliche Frequenzen aufweisen, dass das Geschwindigkeits- signal betreffend den zufliegenden Gegenstand vom Geschwindigkeitssignal des anderen Gegenstandes getrennt wird und dass das Geschwindigkeitssignal betreffend den zufliegenden Gegenstand zur Anzeige gebracht wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Be- reich von Frequenzen der Geschwindigkeitssignale, welche während der Verfolgung der sich bewegenden Gegenstände zu erwarten sind, in Teilbereiche unterteilt wird, dass die Geschwindigkeitssignale der Gegenstände den entsprechenden Teilbereichen der Frequenzen zugeordnet und dadurch voneinander getrennt werden und dass zumindest eines von diesen Geschwindig- keitssignalen zur Anzeige gebracht wird.

5. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Antennencharakteristiken im Verfolgungsbereich der Gegenstände in einer horizontalen nebeneinander liegen.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 , mit zumindest einer Radareinheit und mit einem Auswertungsteil zur Verarbeitung der von der Radareinheit erhaltenen Signale,¹ dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung so ausgeführt ist, dass die Parameter der Bahn des bewegten Gegenstandes auch dann gemessen und angezeigt werden können, wenn der Anfang der Bewegungsbahn unbekannt ist.

7. Einrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung so ausgeführt ist, dass sie Gegenstände voneinander unterscheiden kann, deren Bewegungen unterschiedlich grosse Geschwindigkeiten aufweisen und dass eine Anzeigevorrichtung an den Ausgang der Auswertungseinheit angeschlossen ist, welche die gemessene Geschwindigkeit anzeigen kann.

8. Einrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswertungsteil ein Filter enthält, dessen Grenzfrequenz zwischen jenen Frequenzen liegt, welche den Geschwindigkeiten der Bewegungen der voneinander zu unterscheidenden Gegenstände entspricht.

9. Einrichtung nach Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumin- dest zwei Radareinheit jenem Bereich zugeordnet sind, wo die Bahnen der bewegten Gegenstände verfolgt werden sollen.