運動會計時計圈系統(tǒng)  一、       系統(tǒng)概述 在田徑、馬拉松、鐵人三項、自行車、摩托車、越野滑雪、短道速滑等眾多體育比賽項目中，需要記錄運動員從起點到終點的運動時間和先后名次，一般比較古老而經(jīng)典的方法是人工掐秒表計時。隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了紅外線計時設(shè)備、終點全自動電子攝影/攝像計時設(shè)備^[1]。由于紅外線計時設(shè)備只能記錄運動員沖過終點線時的成績，不能判斷運動員過終點線的名次順序，當(dāng)眾多運動員同時過終點線時，不能記錄每個運動員的成績。而終點全自動電子攝影/攝像計時設(shè)備可以通過記錄并保存運動員沖過終點線時的圖像和時間信息，需要時，通過調(diào)出計時膠片或計時圖像來讀出運動員的先后名次和運動時間。由于該設(shè)備能長期保存時間圖像，可重復(fù)查驗，而廣泛用于田徑、自行車、賽艇、皮劃艇、摩托車等競賽項目中。但該設(shè)備也有一定的局限：它較適合距離短、每組參賽運動員數(shù)量在幾十人以下、分道、計時精度不低于1/100秒的項目；而對于不分道、運動員在幾十人以上以至萬人、計時精度為秒級的項目（如田徑長跑、競走、馬拉松、自行車等），要準(zhǔn)確記錄運動員到達終點的名次就很困難，需要裁判協(xié)助人工計圈，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，不能確保萬無一失。另外，對馬拉松比賽，由于運動員太多，有時第一個出發(fā)的與最后一個出發(fā)的人離開起跑線能相隔幾十分鐘，全自動終點電子攝影/攝像計時設(shè)備很難滿足比賽的要求，也不能完全準(zhǔn)確無誤地記錄每個運動員名次和成績。 對田徑中長跑（5千米、10千米、10千米競走、20千米競走等），幾十名運動員在400米的跑道上進行比賽，水平參差不齊，準(zhǔn)確記錄每名運動員行進的圈數(shù)，一直是一大難題：多年以來一直是裁判員通過人工擺棋盤和人工畫表格等形式記錄，除耗費大量的人力物力外，還不可避免存在人為失誤，影響成績的準(zhǔn)確性。然而，田徑比賽的不可重復(fù)性決定了：不能因為裁判員的失誤而讓運動員重賽（如我國第二屆全運會田徑比賽，萬米少記一圈，而使這屆運動會萬米無成績），因此對準(zhǔn)確性和可靠性具有很高的要求，特別需要高科技的競賽電子設(shè)備——自動計圈設(shè)備，并與終點全自動電子攝像計時設(shè)備相結(jié)合，準(zhǔn)確地判讀運動員的名次和成績，確保比賽的公開、公平、公正。場地自行車、短道速滑等項目也是如此。 為此，我們結(jié)合當(dāng)今射頻識別這一高新技術(shù)，研制出適合中長距離比賽的運動會自動計時計圈系統(tǒng)。   二、       系統(tǒng)的工作原理及基本組成   運動會計圈系統(tǒng)采用CENSUS射頻識別系統(tǒng)和先進的RFID技術(shù)、計算機信息處理等高新技術(shù)與體育競賽相結(jié)合，便于運動員攜帶而不影響其競技狀態(tài)，當(dāng)運動員帶著射頻識別卡經(jīng)過計時線圈時，讀卡天線能夠立即檢測到通過的卡片信息，讀卡器再將讀到的卡號送到連接的計算機，計算機得到運動員的有關(guān)信息，并使用專用軟件對信息作一系列處理。由系統(tǒng)軟件將采集到的卡片信息與相應(yīng)運動員信息對應(yīng)，統(tǒng)計比賽情況，從而實現(xiàn)自動計圈和對長距離項目自動計時的目的。2000年悉尼奧運會和美國冬季奧運會上就采用 Census 感應(yīng)卡用于運動會的計時計圈。        系統(tǒng)主要功能有： 1、統(tǒng)計運動員成績：比賽結(jié)束后，計算機即統(tǒng)計出各運動員的起訖時刻、通過路徑、完成圈數(shù)、最快圈時間，以及名次等成績，并打印成績單； 2、顯示比賽實況：經(jīng)計算機處理后的信息，可以通過大屏幕或電視屏幕，即時、動態(tài)顯示比賽實況，激烈賽況一目了然； 3、儲存比賽記錄：由計算機記載的全部比賽記錄，可供隨時查看或打印，為賽場的經(jīng)營管理、財務(wù)管理、車輛管理等提供如實的數(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、控制計算機及軟件四部分構(gòu)成。1、           ZY-SPX遠(yuǎn)距離讀卡器 采用CypherTag遠(yuǎn)距離讀卡器，型號ZY-SPX. x批天線數(shù)量。其工作原理是：讀卡器帶有一個或多個可以發(fā)射并接收感應(yīng)卡信號的地埋式天線感應(yīng)線圈。通過這個天線，天線不斷地向上發(fā)射電磁波問訊信號。當(dāng)感應(yīng)卡進入讀卡器讀卡范圍內(nèi)時，原本處于“休眠狀態(tài)”狀態(tài)的感應(yīng)卡被激活，感應(yīng)卡也通過其內(nèi)部的一個小的天線線圈將載有感應(yīng)卡號碼的應(yīng)答信號反饋給讀卡器，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)卡之間的問詢是經(jīng)過加密的，感應(yīng)卡的號碼以一種“亂碼”的格式反饋給讀卡器，這種“亂碼”只有CypherTag系列讀卡器可以識別，因此感應(yīng)卡號碼在傳輸過程中是絕對安全的。 RV1-SP讀卡器有別于一般的射頻識別產(chǎn)品，它有以下主要特性： ◆快速識別。讀卡器可以對高速運動的感應(yīng)卡進行準(zhǔn)確的識別，運動時速可達100Km/小時。 ◆多重讀出。讀卡器可以對同時呈現(xiàn)于讀卡器讀卡范圍內(nèi)多達320只感應(yīng)卡進行識別，無一遺漏。 ◆遠(yuǎn)距離讀出。讀卡器可以對遠(yuǎn)離它3米的感應(yīng)卡進行識別。 ◆獨特的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   寬通道長條形信號覆蓋， 過道形感應(yīng)區(qū)域，穩(wěn)定的讀卡邊界 高速多重識別，不漏卡 ZY-SP遠(yuǎn)距離讀卡器 產(chǎn)品特性:
◆可外接1－16 個感應(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個天線，標(biāo)配4個
◆ 防 ，多天線讀卡速度可達320張/秒，單天線同時識別100張  
◆高精度讀取，誤讀率低于一億分之一
◆讀卡沒有方向限定， 360 度任意角度都能讀到， 
◆美國聯(lián)邦通訊委員會 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% 無凝結(jié),信號穿過液體感應(yīng)距離無任何改變 
◆最大天線大?。翰捎弥睆?/span>1.5粗銅線時單天線周長達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IDENTEC公司新開發(fā)的產(chǎn)品第四代射頻識別產(chǎn)品品牌系列， 是原 Cryptag Census 品牌 的升級產(chǎn)品（Census最早用于悉尼奧運會記時記圈），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個信號通道，最多可帶16個讀卡天線， 既有低頻技術(shù)極強的穿透性，又有高頻技術(shù)強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性， 采用3顆32位高速MCU微處理器和1顆DSP數(shù)字信號處理器, 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，天線為一個長方形的框，感應(yīng)距離為整個長方框到卡片3米，天線所發(fā)射信號的感應(yīng)區(qū)域非常規(guī)則，可以理解為以長方框為基面擴散而成的長方體，有著明顯的界分界線，分界線內(nèi)信號強度基本相同，用戶可以通過感應(yīng)指示燈來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   可固定在運動胸前 產(chǎn)品特性: 
◆遠(yuǎn)距離識別：讀卡距離3至4米 
◆防沖撞：在RV1讀卡器上可同時識別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，隨機通訊數(shù)據(jù) 
◆長壽命：7年使用壽命 
◆自檢測：電池狀態(tài)自動輸出 
◆美觀實用：可做證件卡，可打印姓名等信息 
◆自休眠：離開感應(yīng)區(qū)自動體眠 
◆抗液體：水中工作感應(yīng)距離無任何改變 

  技術(shù)參數(shù):     ◆卡號：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)距離無任何改變 
◆工作頻率：發(fā)射頻率4MHz,接收頻率 125KHz; 
◆CE, DTI & 美國FCC認(rèn)證   CypherTag TV4遠(yuǎn)距離掛式感應(yīng)卡   可固定在運動員腳碗或鞋面 產(chǎn)品特性:
◆遠(yuǎn)距離識別：讀卡距離3米
◆防沖撞：在RV1讀卡器上可同時識別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，隨機通訊字符
◆長壽命：7年使用壽命
◆自檢測：電池狀態(tài)自動輸出
◆美觀堅固：ABS外殼、不銹鋼掛環(huán)
◆自休眠：離開感應(yīng)區(qū)自動體眠
◆抗液體：水中工作感應(yīng)距離無任何改變 技術(shù)參數(shù): ◆卡號：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個月，
          并輸出提示信息。
◆材質(zhì)：亮灰色ABS外殼加環(huán)氧樹脂密封,加強形不銹鋼掛環(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)距離無任何改變 
◆工作頻率：發(fā)射頻率4MHz,接收頻率 125KHz;
CE, DTI & 美國FCC認(rèn)證 三、長距離比賽自動計時功能的實現(xiàn) 在馬拉松、鐵人三項、越野滑雪等比賽時，在比賽的起點線放置一套天線（寬跑道采用多天線）、讀卡器及相應(yīng)的控制系統(tǒng)，用作起點記錄，在跑道各階段分點設(shè)立檢測區(qū)段，用于測試運動員有無漏跑，在比賽的終點線放置另一套天線、讀卡器及控制系統(tǒng)，用于計算最終成績。當(dāng)發(fā)令槍響，運動員開始出發(fā)，發(fā)令的聲音信號啟動系統(tǒng)定時器開始計時，但由于參賽運動員眾多，多至幾百乃至上萬人，這些運動員不可能同時在一條起跑線上，其離開起跑線就存在時間差，為此，應(yīng)用該系統(tǒng)就能解決此問題：每當(dāng)每名運動員經(jīng)過起跑線處的天線時，控制系統(tǒng)接收到該運動員攜帶讀卡器發(fā)出的特征信息，并記錄下通過時的對應(yīng)時刻，傳給控制計算機存儲。當(dāng)運動員跑完全程，到達終點時，位于終點線處的天線接收每位到達終點運動員攜帶讀卡器發(fā)出的信號，經(jīng)控制系統(tǒng)處理后，確認(rèn)運動員的身份，并記錄下對應(yīng)時刻，傳給控制計算機，由計算機自動進行處理，從而計算出運動員的成績及相應(yīng)名次。   四、 結(jié)論 該系統(tǒng)是以射頻識別技術(shù)為基礎(chǔ)，研究解決中長距離體育比賽中長期存在的記錄運動員行進圈數(shù)和時間成績的急迫問題，具有明顯的實際意義。它的研制成功，必將提高我國競技體育項目的裁判水平，提高競賽設(shè)備的高科技含量，使我國舉辦的國際國內(nèi)體育賽事上一個臺階，進一步與國際水平接軌。   系統(tǒng)設(shè)計方案： 方案1、使用RV1-SP4讀卡器用于起點寬通道的讀取，采用4個檢測線圈；各檢測點及終點采用RV1-SP2讀卡器，各使用2個地埋天線。 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（Parity）：無； 停止位（Stop bits）：1位 讀卡器標(biāo)準(zhǔn)輸出格式為：[五位十進制HID] [：] [五位十進制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、配置及價格清單： 

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圖 2

圖 3