田徑比賽電子計(jì)時(shí)儀系統(tǒng)

運(yùn)動(dòng)會(huì)計(jì)時(shí)計(jì)圈系統(tǒng)  一、       系統(tǒng)概述 在田徑、馬拉松、鐵人三項(xiàng)、自行車、摩托車、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、賽艇、皮劃艇、摩托車等競(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、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)。   二、       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)、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)程中是絕對(duì)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。   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 ZY-SP遠(yuǎn)距離讀卡器 產(chǎn)品特性:
◆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 ，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 
◆最大天線大小：采用直徑1.5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Wieland, RS232 
◆工作頻率:發(fā)射頻率125KHz,接收頻率 4MHz; 

產(chǎn)品介紹:     CypherTag 是英國(guó)IDENTEC公司新開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品第四代射頻識(shí)別產(chǎn)品品牌系列， 是原 Cryptag Census 品牌 的升級(jí)產(chǎn)品（Census最早用于悉尼奧運(yùn)會(huì)記時(shí)記圈），它采用最新的低頻跳頻技術(shù)， 發(fā)射頻率125KHz,接收頻率 4MHz， 共有25個(gè)信號(hào)通道，最多可帶16個(gè)讀卡天線， 既有低頻技術(shù)極強(qiáng)的穿透性，又有高頻技術(shù)強(qiáng)大的抗干擾性和高速工作能力。 CypherTag 遠(yuǎn)距離讀卡器具有極高的先進(jìn)性， 采用3顆32位高速M(fèi)CU微處理器和1顆DSP數(shù)字信號(hào)處理器, 帶高精度LCD顯示屏和按鍵，顯示屏可以波形形式顯示當(dāng)前區(qū)域電磁情況及卡片狀態(tài)，可在讀卡器上直接進(jìn)行編程設(shè)置。 CYPHERTAG讀卡器采用外接天線的方式工作，天線為一個(gè)長(zhǎng)方形的框，感應(yīng)距離為整個(gè)長(zhǎng)方框到卡片3米，天線所發(fā)射信號(hào)的感應(yīng)區(qū)域非常規(guī)則，可以理解為以長(zhǎng)方框?yàn)榛鏀U(kuò)散而成的長(zhǎng)方體，有著明顯的界分界線，分界線內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度基本相同，用戶可以通過(guò)感應(yīng)指示燈來(lái)直觀的看到希望得到的感應(yīng)范圍。 2、           TV1感應(yīng)卡： CypherTag TV1遠(yuǎn)距離感應(yīng)卡   可固定在運(yùn)動(dòng)胸前 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：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 x 4.5 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 x 0.2 mm) 
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   CypherTag TV4遠(yuǎn)距離掛式感應(yīng)卡   可固定在運(yùn)動(dòng)員腳碗或鞋面 產(chǎn)品特性:
◆遠(yuǎn)距離識(shí)別：讀卡距離3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)通訊字符
◆長(zhǎng)壽命：7年使用壽命
◆自檢測(cè)：電池狀態(tài)自動(dòng)輸出
◆美觀堅(jiān)固：ABS外殼、不銹鋼掛環(huán)
◆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：55 x 42 x 11.5 毫米
◆重量：25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外殼加環(huán)氧樹(shù)脂密封,加強(qiáng)形不銹鋼掛環(huán)
◆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 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（寬跑道采用多天線）、讀卡器及相應(yīng)的控制系統(tǒng)，用作起點(diǎn)記錄，在跑道各階段分點(diǎn)設(shè)立檢測(cè)區(qū)段，用于測(cè)試運(yùn)動(dòng)員有無(wú)漏跑，在比賽的終點(diǎn)線放置另一套天線、讀卡器及控制系統(tǒng)，用于計(jì)算最終成績(jī)。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、 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RV1-SP4讀卡器用于起點(diǎn)寬通道的讀取，采用4個(gè)檢測(cè)線圈；各檢測(cè)點(diǎn)及終點(diǎn)采用RV1-SP2讀卡器，各使用2個(gè)地埋天線。 系統(tǒng)拓?fù)鋱D： 備注：天線也可雙天線左右并排安裝，詳細(xì)天線尺寸大小可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求靈活配置。               附件： 1、Census產(chǎn)品的RS232通訊協(xié)議： 波特率（Baud Rate）：9600； 數(shù)據(jù)位（Data bits）：8位； 奇偶校驗(yàn)（Parity）：無(wú)； 停止位（Stop bits）：1位 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，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], 2、配置及價(jià)格清單： 

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