運(yùn)動(dòng)會(huì)檢錄計(jì)時(shí)計(jì)圈系統(tǒng)方案

一、系統(tǒng)概述:

在田徑、馬拉松、鐵人三項(xiàng)、自行車(chē)、摩托車(chē)、越野滑雪、短道速滑等眾多體育比賽項(xiàng)目中，需要記錄運(yùn)動(dòng)員從起點(diǎn)到終點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和先后名次，一般比較古老而經(jīng)典的方法是人工掐秒表計(jì)時(shí)。隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了紅外線計(jì)時(shí)設(shè)備、終點(diǎn)全自動(dòng)電子攝影/攝像計(jì)時(shí)設(shè)備^[1]。由于紅外線計(jì)時(shí)設(shè)備只能記錄運(yùn)動(dòng)員沖過(guò)終點(diǎn)線時(shí)的成績(jī)，不能判斷運(yùn)動(dòng)員過(guò)終點(diǎn)線的名次順序，當(dāng)眾多運(yùn)動(dòng)員同時(shí)過(guò)終點(diǎn)線時(shí)，不能記錄每個(gè)運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)。而終點(diǎn)全自動(dòng)電子攝影/攝像計(jì)時(shí)設(shè)備可以通過(guò)記錄并保存運(yùn)動(dòng)員沖過(guò)終點(diǎn)線時(shí)的圖像和時(shí)間信息，需要時(shí)，通過(guò)調(diào)出計(jì)時(shí)膠片或計(jì)時(shí)圖像來(lái)讀出運(yùn)動(dòng)員的先后名次和運(yùn)動(dòng)時(shí)間。由于該設(shè)備能長(zhǎng)期保存時(shí)間圖像，可重復(fù)查驗(yàn)，而廣泛用于田徑、自行車(chē)、賽艇、皮劃艇、摩托車(chē)等競(jìng)賽項(xiàng)目中。但該設(shè)備也有一定的局限：它較適合距離短、每組參賽運(yùn)動(dòng)員數(shù)量在幾十人以下、分道、計(jì)時(shí)精度不低于1/100秒的項(xiàng)目；而對(duì)于不分道、運(yùn)動(dòng)員在幾十人以上以至萬(wàn)人、計(jì)時(shí)精度為秒級(jí)的項(xiàng)目（如田徑長(zhǎng)跑、競(jìng)走、馬拉松、自行車(chē)等），要準(zhǔn)確記錄運(yùn)動(dòng)員到達(dá)終點(diǎn)的名次就很困難，需要裁判協(xié)助人工計(jì)圈，不僅難度大，而且需要的裁判數(shù)量龐大，人工記錄還很容易出錯(cuò)，不能確保萬(wàn)無(wú)一失。另外，對(duì)馬拉松比賽，由于運(yùn)動(dòng)員太多，有時(shí)第一個(gè)出發(fā)的與最后一個(gè)出發(fā)的人離開(kāi)起跑線能相隔幾十分鐘，全自動(dòng)終點(diǎn)電子攝影/攝像計(jì)時(shí)設(shè)備很難滿(mǎn)足比賽的要求，也不能完全準(zhǔn)確無(wú)誤地記錄每個(gè)運(yùn)動(dòng)員名次和成績(jī)。

對(duì)田徑中長(zhǎng)跑（5千米、10千米、10千米競(jìng)走、20千米競(jìng)走等），幾十名運(yùn)動(dòng)員在400米的跑道上進(jìn)行比賽，水平參差不齊，準(zhǔn)確記錄每名運(yùn)動(dòng)員行進(jìn)的圈數(shù)，一直是一大難題：多年以來(lái)一直是裁判員通過(guò)人工擺棋盤(pán)和人工畫(huà)表格等形式記錄，除耗費(fèi)大量的人力物力外，還不可避免存在人為失誤，影響成績(jī)的準(zhǔn)確性。然而，田徑比賽的不可重復(fù)性決定了：不能因?yàn)椴门袉T的失誤而讓運(yùn)動(dòng)員重賽（如我國(guó)第二屆全運(yùn)會(huì)田徑比賽，萬(wàn)米少記一圈，而使這屆運(yùn)動(dòng)會(huì)萬(wàn)米無(wú)成績(jī)），因此對(duì)準(zhǔn)確性和可靠性具有很高的要求，特別需要高科技的競(jìng)賽電子設(shè)備——自動(dòng)計(jì)圈設(shè)備，并與終點(diǎn)全自動(dòng)電子攝像計(jì)時(shí)設(shè)備相結(jié)合，準(zhǔn)確地判讀運(yùn)動(dòng)員的名次和成績(jī)，確保比賽的公開(kāi)、公平、公正。場(chǎng)地自行車(chē)、短道速滑等項(xiàng)目也是如此。

為此，我們結(jié)合當(dāng)今射頻識(shí)別這一高新技術(shù)，研制出適合中長(zhǎng)距離比賽的運(yùn)動(dòng)會(huì)自動(dòng)計(jì)時(shí)計(jì)圈系統(tǒng)。

系統(tǒng)的工作原理及基本組成

運(yùn)動(dòng)會(huì)計(jì)圈系統(tǒng)采用CYPHERTAG射頻識(shí)別系統(tǒng)和先進(jìn)的技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息處理等高新技術(shù)與體育競(jìng)賽相結(jié)合，便于運(yùn)動(dòng)員攜帶而不影響其競(jìng)技狀態(tài)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員帶著射頻識(shí)別卡經(jīng)過(guò)計(jì)時(shí)線圈時(shí)，讀卡天線能夠立即檢測(cè)到通過(guò)的卡片信息，讀卡器再將讀到的卡號(hào)送到連接的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)得到運(yùn)動(dòng)員的有關(guān)信息，并使用專(zhuān)用軟件對(duì)信息作一系列處理由系統(tǒng)軟件將采集到的卡片信息與相應(yīng)運(yùn)動(dòng)員信息對(duì)應(yīng)，統(tǒng)計(jì)比賽情況從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)圈和對(duì)長(zhǎng)距離項(xiàng)目自動(dòng)計(jì)時(shí)的目的。2000 年悉尼奧運(yùn)會(huì)和美國(guó)冬季奧運(yùn)會(huì)上就采用Cyphertag 感應(yīng)卡用于運(yùn)動(dòng)會(huì)的計(jì)時(shí)計(jì)圈。

系統(tǒng)主要功能

1、統(tǒng)計(jì)運(yùn)動(dòng)員成績(jī)：比賽結(jié)束后，計(jì)算機(jī)即統(tǒng)計(jì)出各運(yùn)動(dòng)員的起訖時(shí)刻、完成圈數(shù)、最快圈時(shí)間，以及名次等成績(jī)，并打印成績(jī)單；
2、顯示比賽實(shí)況：經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后的信息，可以通過(guò)大屏幕或電視屏幕，即時(shí)、動(dòng)態(tài)顯示比賽實(shí)況，激烈賽況一目了然；
3、儲(chǔ)存比賽記錄：由計(jì)算機(jī)記載的全部比賽記錄，可供隨時(shí)查看或打印，為賽場(chǎng)的經(jīng)營(yíng)管理、財(cái)務(wù)管理、車(chē)輛管理等提供如實(shí)的數(shù)據(jù)。

整套系統(tǒng)由遠(yuǎn)距離讀卡器、射頻天線、遠(yuǎn)距離感應(yīng)卡、控制計(jì)算機(jī)及軟件四部分構(gòu)成。

RVR1遠(yuǎn)距離讀卡器

產(chǎn)品特性:

◆可外接多個(gè)天線具有兩個(gè)單獨(dú)的輸出
◆能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的進(jìn)出方向判斷
◆讀卡距離遠(yuǎn)，提供3m的讀出距離
◆安裝通道寬，單天線寬度范圍可達(dá)6米
◆多天線，最多可帶4個(gè)天線，標(biāo)配1個(gè)
◆防沖突，單個(gè)天線速度可達(dá)100張/秒
◆高精度讀取，誤讀率低于一億分之一
◆安裝方便，天線制作方法簡(jiǎn)單
◆讀卡沒(méi)有方向限定，360度任意角度都能讀到
◆卡片可放置在身上任意位置，真正的自動(dòng)識(shí)別
◆可用于物品車(chē)輛或人員的自動(dòng)識(shí)別
◆同時(shí)提供26/34位Wiegand, RS232輸出
◆美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì) FCC 認(rèn)證、CE認(rèn)證

技術(shù)參數(shù)
尺寸：（高）200 x（寬）150 x（厚度）30毫米
電源：12～28伏，DC，@400mA max
工作溫度：-20～+60°C（適用于室內(nèi)和室外安裝)
工作濕度：0 - 80% 無(wú)凝結(jié)，信號(hào)穿過(guò)液體感應(yīng)距離無(wú)任何改變
最大天線大?。翰捎弥睆?.5mm粗銅線時(shí)單天線周長(zhǎng)達(dá)16米
輸出格式：26位Wiegand, RS232工作頻率
發(fā)射頻率125KHz，接收頻率4MHz

產(chǎn)品應(yīng)用:
    適用領(lǐng)域：運(yùn)動(dòng)員比賽計(jì)時(shí)系統(tǒng)、物品或人員的跟蹤，控制或定位，如機(jī)場(chǎng)內(nèi)部人員的通道安全控制管理系統(tǒng)、停車(chē)場(chǎng)管理以及車(chē)輛自動(dòng)收費(fèi)管理、卡丁車(chē)計(jì)時(shí)系統(tǒng)。工作方式靈活，讀卡器可配制成多達(dá)十幾種工作模式，應(yīng)用于不同的場(chǎng)合。

TV1感應(yīng)卡：(縫在號(hào)碼布內(nèi)）

產(chǎn)品特性:
遠(yuǎn)距離識(shí)別：使用RV1讀卡器外接天線，根據(jù)天線大小，讀卡距離可達(dá)3-4米防沖撞：在RV1讀卡器上可同時(shí)識(shí)別320張感應(yīng)卡
高精確性：誤讀率低于1億分之1
高安全性：私有加密協(xié)議，隨機(jī)通訊數(shù)據(jù)
長(zhǎng)壽命：5年使用壽命，可做成可換電池和不可換電池兩種
自檢測(cè)：電池狀態(tài)自動(dòng)輸出
美觀實(shí)用：可做證件卡，可打印姓名等信息
自休眠：離開(kāi)感應(yīng)區(qū)自動(dòng)體眠
抗液體：水中工作感應(yīng)距離無(wú)任何改變

技術(shù)參數(shù):

卡號(hào)：64位編碼，輸出位數(shù)可選
尺寸：86 x 54 x 4.5 mm毫米
重量：28克
工作壽命：帶電池，壽命3-5年，低電池電壓后仍然可正常使用2到3個(gè)月，并輸出提示信息。
材質(zhì)：亮灰色ABS外殼加聚碳酸酯標(biāo)簽(73 x 50 x 0.2 毫米) PVC白色簽名欄，可簽名或打印
工作溫度：-20～+60℃
工作濕度：100% 防水，水里正常工作，水中感應(yīng)距離無(wú)任何改變
工作頻率：發(fā)射頻率4MHz，接收頻率125KHz
CE, DTI美國(guó)FCC認(rèn)證

TV4遠(yuǎn)距離鑰匙扣感應(yīng)卡（綁在鞋帶上)

產(chǎn)品應(yīng)用

移動(dòng)速度可達(dá)100公里/小時(shí)，64位卡片編碼，亂序加密通訊，誤讀率低于10億分之1，讀卡沒(méi)有方向限定，360度任意角度都能讀到，低頻工作－－－－-對(duì)人體無(wú)任何傷害，全自動(dòng)識(shí)別，CE、DTI、FCC認(rèn)證。適合于要求讀卡距離遠(yuǎn)、識(shí)別速度快以及要求對(duì)多個(gè)電子卡同時(shí)進(jìn)行識(shí)別的應(yīng)用領(lǐng)域，如門(mén)禁通道管理系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)會(huì)計(jì)時(shí)系統(tǒng)以及自動(dòng)考勤管理系統(tǒng)等場(chǎng)合。

三、長(zhǎng)距離比賽自動(dòng)計(jì)時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)

在馬拉松、鐵人三項(xiàng)、越野滑雪等比賽時(shí)，在比賽的起點(diǎn)線放置一套天線、讀卡器及相應(yīng)的控制系統(tǒng)，在比賽的終點(diǎn)線放置另一套天線、讀卡器及控制系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)令槍響，運(yùn)動(dòng)員開(kāi)始出發(fā)，發(fā)令的聲音信號(hào)啟動(dòng)系統(tǒng)定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，但由于參賽運(yùn)動(dòng)員眾多，多至幾百乃至上萬(wàn)人，這些運(yùn)動(dòng)員不可能同時(shí)在一條起跑線上，其離開(kāi)起跑線就存在時(shí)間差，為此，應(yīng)用該系統(tǒng)就能解決此問(wèn)題：每當(dāng)每名運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過(guò)起跑線處的天線時(shí)，控制系統(tǒng)接收到該運(yùn)動(dòng)員攜帶讀卡器發(fā)出的特征信息，并記錄下通過(guò)時(shí)的對(duì)應(yīng)時(shí)刻，傳給控制計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員跑完全程，到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，位于終點(diǎn)線處的天線接收每位到達(dá)終點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員攜帶讀卡器發(fā)出的信號(hào)，經(jīng)控制系統(tǒng)處理后，確認(rèn)運(yùn)動(dòng)員的身份，并記錄下對(duì)應(yīng)時(shí)刻，傳給控制計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行處理，從而計(jì)算出運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)及相應(yīng)名次。

四、計(jì)圈功能的實(shí)現(xiàn)

對(duì)于在田徑場(chǎng)、滑冰場(chǎng)等場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行的中、長(zhǎng)距離比賽，運(yùn)動(dòng)員要在場(chǎng)內(nèi)行進(jìn)幾圈到幾十圈，需要記錄運(yùn)動(dòng)員行進(jìn)的圈數(shù)，以便確認(rèn)運(yùn)動(dòng)員是否跑完全程。為此在終點(diǎn)線安裝一套系統(tǒng)天線及讀卡器，并給每個(gè)運(yùn)動(dòng)員攜帶能發(fā)出不同特征信息的感應(yīng)卡，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員聽(tīng)到發(fā)令槍聲，起跑后，運(yùn)動(dòng)員每經(jīng)過(guò)一次終點(diǎn)線時(shí)，位于終點(diǎn)線處的天線接收到運(yùn)動(dòng)員攜帶的感應(yīng)卡發(fā)出的信號(hào)，經(jīng)讀卡器處理后，識(shí)別出該位運(yùn)動(dòng)員的身份，并記錄下相應(yīng)圈數(shù)，從而完成了自動(dòng)記錄所有參賽運(yùn)動(dòng)員行進(jìn)圈數(shù)的目的。

五、結(jié)論

該系統(tǒng)是以射頻識(shí)別技術(shù)為基礎(chǔ)，研究解決中長(zhǎng)距離體育比賽中長(zhǎng)期存在的記錄運(yùn)動(dòng)員行進(jìn)圈數(shù)和時(shí)間成績(jī)的急迫問(wèn)題，具有明顯的實(shí)際意義。它的研制成功，必將提高我國(guó)競(jìng)技體育項(xiàng)目的裁判水平，提高競(jìng)賽設(shè)備的高科技含量，使我國(guó)舉辦的國(guó)際國(guó)內(nèi)體育賽事上一個(gè)臺(tái)階，進(jìn)一步與國(guó)際水平接軌。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案：

方案1、使用RVR1讀卡器及TV1感應(yīng)卡：

系統(tǒng)拓?fù)鋱D：

詳細(xì)連接圖：(車(chē)速超過(guò)120公里/小時(shí)高速賽事建議使用2個(gè)或4個(gè)天線

附件：

1、Cyphertag產(chǎn)品的RS232通訊協(xié)議：

讀卡器標(biāo)準(zhǔn)輸出格式為：[五位十進(jìn)制HID] [：] [五位十進(jìn)制PID][LF][CR]

LF，CR為回車(chē)，換行符。

例如：HID為00102，PID為00012的電子卡在讀卡器上的輸出為：

00102:00012 [LF][CR]