第一部分終點(diǎn)攝像系統(tǒng)

1．簡(jiǎn)介

隨著當(dāng)今科技進(jìn)步和世界體育電子計(jì)時(shí)記分系統(tǒng)發(fā)展的步伐，在CCD攝像終點(diǎn)計(jì)時(shí)及判讀系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，2001年開(kāi)始進(jìn)一步研制黑白型網(wǎng)絡(luò)化終點(diǎn)攝像計(jì)時(shí)及判讀系統(tǒng)，2003年進(jìn)入系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和現(xiàn)場(chǎng)試用，經(jīng)使用后，專家們認(rèn)為該系統(tǒng)是國(guó)際上Zui新型的終點(diǎn)電動(dòng)計(jì)時(shí)系統(tǒng)。2005年又在黑白型網(wǎng)絡(luò)化終點(diǎn)攝像計(jì)時(shí)及判讀系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出全彩色型網(wǎng)絡(luò)化終點(diǎn)攝像計(jì)時(shí)及判讀系統(tǒng)，它應(yīng)用了先進(jìn)的CCD（或CMOS）攝像技術(shù)、現(xiàn)代嵌入技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)圖像壓縮處理技術(shù)、光學(xué)成像等光機(jī)電一系列高新技術(shù)，可應(yīng)用于體育競(jìng)賽競(jìng)時(shí)項(xiàng)目，是國(guó)際國(guó)內(nèi)體育大賽必不可少的計(jì)時(shí)設(shè)備，該系統(tǒng)能迅速準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地判斷出運(yùn)動(dòng)員沖刺終點(diǎn)線的先后名次并讀出成績(jī)，保證體育競(jìng)賽的公平、合理。

2．系統(tǒng)組成

   全套系統(tǒng)由專用網(wǎng)絡(luò)化終點(diǎn)攝像頭、發(fā)令傳感裝置、計(jì)時(shí)控制及成績(jī)判讀機(jī)、激光打印機(jī)、UPS 電源組成基本計(jì)時(shí)系統(tǒng),如圖。

      3.  原理

利用CCD攝像器件（或CMOS攝像器件）采集運(yùn)動(dòng)員沖刺終點(diǎn)線瞬間的窄縫圖像（黑白圖像），由專用網(wǎng)絡(luò)終點(diǎn)攝像頭內(nèi)的控制電路對(duì)該圖像進(jìn)行數(shù)字化處理并與對(duì)應(yīng)時(shí)間疊加，形成運(yùn)動(dòng)員沖刺終點(diǎn)瞬間的連續(xù)窄縫數(shù)字圖像，存入動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口與計(jì)時(shí)控制及成績(jī)判讀機(jī)相連，并將圖像和時(shí)間數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)接?jì)時(shí)控制及成績(jī)判讀機(jī)，該機(jī)將圖像數(shù)據(jù)重建在顯示器上顯示，裁判通過(guò)移動(dòng)垂直時(shí)標(biāo)線到運(yùn)動(dòng)物體的某一特定部位（按競(jìng)賽規(guī)則規(guī)定），按一下鼠標(biāo)鍵確認(rèn)后，就自動(dòng)讀出成績(jī)，成績(jī)自動(dòng)排序，并打印成績(jī)表，發(fā)送成績(jī)。每項(xiàng)比賽完畢，圖像和時(shí)間數(shù)據(jù)及判讀成績(jī)可存入硬盤中，長(zhǎng)期保存。

      4.  功能

1)   由聲轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)，經(jīng)電纜傳輸自動(dòng)啟動(dòng)計(jì)時(shí)（延時(shí)小于1/1000 秒），當(dāng)運(yùn)動(dòng)員通過(guò)終點(diǎn)線時(shí)被專用彩色網(wǎng)絡(luò)化終點(diǎn)攝像頭攝入圖像，再經(jīng)過(guò)處理組成帶時(shí)標(biāo)的圖像，組成起點(diǎn)、終點(diǎn)無(wú)人為因素的客觀、公正的全自動(dòng)計(jì)時(shí)。

2)   數(shù)據(jù)圖像硬盤或光盤存儲(chǔ)。

3)   計(jì)時(shí)控制及成績(jī)判讀機(jī)可作圖像放大、偽彩色變換、邊緣提取等圖像處理。

4)   判讀出成績(jī)由激光打印機(jī)直接打印輸出，經(jīng)串行RS232接口可傳到競(jìng)賽網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，從而將成績(jī)傳到顯示牌、成績(jī)編排等處。

5)   被記錄的圖像和處理后的圖像可由激光打印機(jī)打印。

       5.   主要技術(shù)指標(biāo)

①  計(jì)時(shí)時(shí)鐘準(zhǔn)確度＜2×10-7，穩(wěn)定度＜2x10-7

②  窄縫采樣間隔：Zui高1／2000秒

③  可判精度：Zui高1／2000秒

④  采集終線圖像窄縫寬度：13um

⑤  圖像：彩色，灰度等級(jí)：256級(jí)

⑥  終點(diǎn)線光照度：≥2200Lx。

⑦  終點(diǎn)設(shè)備在交流電瞬間停電時(shí)，UPS備用電源可在15分鐘內(nèi)不丟數(shù)據(jù)。

⑧  終點(diǎn)設(shè)備交流220V±10％供電，功耗1200瓦，發(fā)令裝置由9V電池供電。

⑨  工作溫度：-5℃－40℃。

第二部分 芯片計(jì)圈系統(tǒng)

在馬拉松、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。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。

1、系統(tǒng)的工作原理及基本組成

計(jì)圈系統(tǒng)采用CENSUS射頻識(shí)別系統(tǒng)和先進(jìn)的RFID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 Census 感應(yīng)卡用于運(yùn)動(dòng)會(huì)的計(jì)時(shí)計(jì)圈。

系統(tǒng)主要功能有：

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、通過(guò)路徑、完成圈數(shù)、Zui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。

（1）、ZY-SPX遠(yuǎn)距離讀卡器

采用CypherTag遠(yuǎn)距離讀卡器，型號(hào)ZY-SPX.x批天線數(shù)量。其工作原理是：讀卡器帶有一個(gè)或多個(gè)可以發(fā)射并接收感應(yīng)卡信號(hào)的地埋式天線感應(yīng)線圈。通過(guò)這個(gè)天線，天線不斷地向上發(fā)射電磁波問(wèn)訊信號(hào)。當(dāng)感應(yīng)卡進(jìn)入讀卡器讀卡范圍內(nèi)時(shí)，原本處于“休眠狀態(tài)”狀態(tài)的感應(yīng)卡被激活，感應(yīng)卡也通過(guò)其內(nèi)部的一個(gè)小的天線線圈將載有感應(yīng)卡號(hào)碼的應(yīng)答信號(hào)反饋給讀卡器，讀卡器立即將讀到的卡片送到管理軟件。CypherTag讀卡器與感應(yīng)卡之間的問(wèn)詢是經(jīng)過(guò)加密的，感應(yīng)卡的號(hào)碼以一種“亂碼”的格式反饋給讀卡器，這種“亂碼”只有CypherTag系列讀卡器可以識(shí)別，因此感應(yīng)卡號(hào)碼在傳輸過(guò)程中是安全的。

RV1-SP讀卡器有別于一般的射頻識(shí)別產(chǎn)品，它有以下主要特性：

◆快速識(shí)別。讀卡器可以對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的感應(yīng)卡進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別，運(yùn)動(dòng)時(shí)速可達(dá)100Km/小時(shí)。

◆多重讀出。讀卡器可以對(duì)同時(shí)呈現(xiàn)于讀卡器讀卡范圍內(nèi)多達(dá)320只感應(yīng)卡進(jìn)行識(shí)別，無(wú)一遺漏。

◆遠(yuǎn)距離讀出。讀卡器可以對(duì)遠(yuǎn)離它3米的感應(yīng)卡進(jìn)行識(shí)別。

◆獨(dú)特的HID碼限制功能，確保系統(tǒng)的安全性。

（2）、CypherTag ZY-SP遠(yuǎn)距離讀卡器

寬通道長(zhǎng)條形信號(hào)覆蓋， 過(guò)道形感應(yīng)區(qū)域，穩(wěn)定的讀卡邊界,高速多重識(shí)別，不漏卡

（3）、ZY-SP遠(yuǎn)距離讀卡器

◆ 可外接1－16 個(gè)感應(yīng)天線
◆ 讀卡距離遠(yuǎn)，提供 3m出距離 
◆ 安裝通道寬，可用于32米寬通道
◆可帶16個(gè)天線，標(biāo)配4個(gè)
◆防沖突，多天線讀卡速度可達(dá)320張/秒，單天線同時(shí)識(shí)別100張 
◆ 高精度讀取，誤讀率低于一億分之一
◆ 讀卡沒(méi)有方向限定， 360 度任意角度都能讀到， 
◆ 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）325 x （寬）285 x （厚度）65毫米
◆電源：12～28伏，DC，@400mA max
◆工作溫度：-20～+60℃ （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
◆Zui大天線大?。翰捎弥睆?.5粗銅線時(shí)單天線周長(zhǎng)達(dá)16米 
◆顯示：高精度LCD顯示屏，
◆輸出格式：26位Wiegand, RS232
◆工作頻率:發(fā)射頻率125KHz,接收頻率 4MHz;

（4）、TV1感應(yīng)卡：

CypherTag TV1遠(yuǎn)距離感應(yīng)卡

產(chǎn)品特性:
◆遠(yuǎn)距離識(shí)別：讀卡距離3至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：7年使用壽命
◆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 x4.5 mm毫米
◆重量：28克 
◆工作壽命：帶電池，壽命7年以上，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 x0.2 mm) 
　　　 PVC白色簽名欄，可簽名或打印
◆工作溫度：-20～+60℃
◆工作濕度： 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

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。 

綜述

速滑比賽電子計(jì)時(shí)系統(tǒng)適用于各級(jí)別體育比賽，一般比賽采用兩套終點(diǎn)攝像系統(tǒng)（一主一備）和芯片計(jì)圈系統(tǒng)兩套設(shè)備疊加模式。