DE19518638A1 - Measuring unit for determining travel data such as distance covered and speed - Google Patents

Measuring unit for determining travel data such as distance covered and speed

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Abstract

The ultrasonic wave are transmitted by the ultrasonic transmitter (4) continuously or intermittently, and the ultrasonic receiver or receivers (2, 3) receive sound images, and these are transmitted as signals to an evaluation unit (8). So that using the similarity of the characteristics obtained from the sound images and their timed correlation, the speed and the route distance covered are determined. These results are stored in a data storage unit (9) and can be called up across an output unit (11) and/or indicated. The measuring unit is electrically powered by a battery (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur Bestimmung der individuellen Geschwindigkeit und des zurückgelegten Weges, insbesondere bei unter Fortbewegung entlang eines Weges ausgeübten Sportarten, bei denen am Sportgerät oder am Sportler selbst ein oder mehrere Ultraschallsender und Empfänger sowie entsprechende Regel-/Auswerte-, Anzeige­ und Speichereinheiten angeordnet sind, wobei die Fahrdaten durch eine Kreuzkorrelation der durch Bodenreflektion entstehenden Schallbilder gewonnen werden.The invention relates to a measuring device for determining the individual speed and the distance covered, especially when moving along a path practiced sports in which on the sports equipment or on Athletes themselves one or more ultrasound transmitters and Receiver and corresponding control / evaluation, display and storage units are arranged, the driving data through a cross correlation of that through ground reflection resulting sound images can be obtained.

Vor allem ist die Erfindung zur Bestimmung von Fahrdaten, wie z. B. zurückgelegten Wegstrecken und Geschwindigkeiten bei alpinen und nordischen Wintersportarten wie z. B. Ski- oder Snowboardfahren geeignet, kann aber auch überall dort eingesetzt werden, wo keine auf der Wegstrecke abrollenden Teile angebracht sind oder wo sich im Zusammenhang mit zurückgelegter Wegstrecke und der aktuellen Geschwindigkeit keine periodisch meßbaren Signale bilden.Above all, the invention for determining driving data, such as B. distances traveled and speeds in alpine and Nordic winter sports such as B. Ski or snowboarding, but can also be anywhere be used where there are no rolling on the way Parts are attached or where related distance traveled and current speed do not form periodically measurable signals.

Zur Zeit wird die Geschwindigkeit im Skilauf durch äußere Meßeinrichtungen über eine abgesteckte Meßstrecke ermittelt. Hierbei wird die für das Durchfahren der Meßstrecke benötigte Zeit gemessen. Bei diesem Verfahren wird die Einrichtung einer Meßstrecke und die Anbringung von Zeitnehmereinrichtungen vorausgesetzt.At the moment the speed in skiing is determined by external Measuring devices over a defined measuring section determined. Here is the for driving through the Measuring distance measured time required. With this procedure is the establishment of a test track and the attachment provided by timekeeping facilities.

Weitere aufwendige Verfahren zur Geschwindigkeitsermittlung sind Radargeräte; auch hier sind äußere Meßeinrichtungen und Bedienungspersonal notwendig.Other complex procedures for speed determination are radars; here too are external measuring devices and operating personnel necessary.

In der EP 0159312 wird auf verschiedene weitere Verfahren verwiesen, die aber auch mit höherem meßtechnischem Aufwand und zum Teil Personal verbunden sind, als Beispiel sei hier ein Schrittzähler aus der US-A-4371945 erwähnt, der über einen Ultraschallsender und -Empfänger und der beim Laufen variierenden Schallaufzeit von einem Bein auf das andere die Geschwindigkeit und die zurückgelegte Wegstrecke ermittelt. Hierbei entstehen Ungenauigkeiten vor allem durch eine wechselnde Schrittlänge.EP 0159312 describes various other methods  referenced, but also with higher metrological effort and partly staff are connected, as an example here a pedometer from US-A-4371945 mentioned above an ultrasound transmitter and receiver and the one while running varying sound propagation time from one leg to the other the speed and the distance covered determined. Above all, inaccuracies arise here through a changing stride length.

In der schon oben genannten EP 0159312 wird vorgeschlagen, die Geschwindigkeit und die Wegstrecke über Wegemarken und einem dafür empfindlichen Empfänger zu erfassen. Hierzu ist aber wieder das Anbringen von äußeren Wegemarken notwendig. Als eine andere Variante wird in der EP 0159312 eine am Sportgerät in dessen möglicher Fortbewegungsrichtung angebrachte Meßstrecke genannt, an deren einem Ende ein Sender oder Wegemarkenerzeuger und am anderen Ende ein entsprechender Empfänger sitzt. Über die vergangene Zeit bis zur Erfassung der Wegemarke oder des Signals wird dann die Geschwindigkeit und über eine Integration die Wegstrecke ermittelt. Allerdings können bei dieser Variante Ungenauigkeiten auftreten, da vor allem im alpinen Skilauf die auf den Sportgeräten wie Ski, Snowboard oder ähnliches angebrachte Meßstrecke bei Schrägfahrten oft nicht parallel zur Fortbewegungsrichtung steht. Auch haben wechselnde Windrichtungen oder Tiefschnee auf dieses Meßverfahren einen starken Einfluß.EP 0159312, already mentioned above, proposes the speed and distance covered by waymarks and a sensitive receiver. This is but again attaching outer waymarks necessary. As another variant in EP 0159312 a Sports equipment in its possible direction of travel attached measuring section called, at one end a Transmitter or waymark generator and at the other end appropriate recipient sits. About the past time until the waymark or signal is detected the speed and via an integration the Distance determined. However, with this variant Inaccuracies occur, especially in alpine skiing those on the sports equipment such as skis, snowboards or the like attached measuring section often not parallel when driving at an angle to the direction of travel. Also have changing Wind directions or deep snow on this measurement method a strong influence.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Meßgerätes der eingangs genannten Art, das für die angegebenen Zwecke hinreichend genau eine individuelle Geschwindigkeits- und Wegbestimmung ermöglicht, ohne daß dazu aufwendige Meßstrecken mit Personal eingerichtet werden müssen und das auch bei wechselnden Randbedingungen wie Schrägfahrt des Sportgerätes, Änderungen der Windrichtung und -Stärke, Schneebeschaffenheit etc. noch hinreichend genaue Ergebnisse liefert und das vom Sportler mitgeführt werden kann.The object of the invention is to provide a measuring device of the type mentioned at the beginning, for the stated purposes sufficiently precise an individual speed and Path determination made possible without the need for complex Measurement sections must be set up with staff and that even with changing boundary conditions such as inclined travel of the Sports equipment, changes in wind direction and strength,  Snow conditions etc. still sufficiently accurate Deliver results and be carried by the athlete can.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß am Körper des Sportlers oder dessen Sportausrüstung mindestens ein Ultraschallsender und mehrere Ultraschallempfänger angebracht sind, die mit einer Signal-, Energie-, und Regel-/Auswerteeinheit verbunden sind. Die Ultraschall­ empfänger und Ultraschallsender sind versetzt zueinander angeordnet. Der Ultraschallsender sendet ein kontinuierliches Signal auf den Untergrund unter oder neben dem Sportgerät. Die Ultraschallempfänger erhalten je nach Geschwindigkeit und Untergrundbeschaffenheit und ihrer relativen Position zu dem oder den Sendern unterschiedliche Schallbilder, die sich aus Schallamplituden und Frequenz­ spektren zusammensetzen. Diese Signale werden zur Auswerte­ einheit übermittelt wo über die Ähnlichkeitsmerkmale der Schallbilder, und deren zeitliche Korrelation die Geschwindigkeit und über eine Integration die zurückgelegte Wegstrecke ermittelt wird. Als besonders vorteilhaft kann sich die Anordnung von mehreren Ultraschallempfängern um den oder die Ultraschallsender direkt auf, im oder am Sportgerät, wie z. B. Ski oder Snowboard, erweisen. Über eine entsprechende Anordnung können Schrägbewegungen des Sportgerätes erfaßt und ausgewertet werden.The task is solved in that on the body of the athlete or his sports equipment at least one Ultrasound transmitter and several ultrasound receivers are attached with a signal, energy, and Control / evaluation unit are connected. The ultrasound receiver and ultrasonic transmitter are offset from each other arranged. The ultrasound transmitter sends one continuous signal on the surface below or next to the sports equipment. The ultrasound receivers receive depending on Speed and surface condition and their relative position to the transmitter or transmitters different Sound images, which are made up of sound amplitudes and frequency put together spectra. These signals are used for evaluation where transmitted about the similarity characteristics of the Sound pictures, and their temporal correlation Speed and, via integration, the distance traveled Distance is determined. Can be particularly advantageous the arrangement of several ultrasound receivers the ultrasound transmitter (s) directly on, in or on Sports equipment such as B. ski or snowboard. about a corresponding arrangement can be oblique movements of the Sports equipment can be recorded and evaluated.

Bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät ist das Erzeugen von externen Wegemarken nicht nötig. Der durch die Reflexion der Ultraschallsignale, und der durch die Bewegung des Sportgerätes auftretende Dopplereffekt braucht nicht berücksichtigt werden, da nur die Korrelationen der Schallbilder betrachtet werden. Dadurch werden automatisch äußere Einflüsse, wie z. B. Schneebeschaffenheit und Windgeschwindigkeiten, weitgehend kompensiert. Bei dieser Auswertung über die Kreuzkorrelation ist eine äußerer Kalibrierdaten, wie z. B. Temperatur und Luftdruck, für hinreichend genaue Ergebnisse nicht erforderlich.In the measuring device according to the invention, the generation of external waymarks are not necessary. The one through reflection of the ultrasonic signals, and that by the movement of the Sports equipment occurring Doppler effect does not need are taken into account, since only the correlations of the Sound images are considered. This will automatically external influences, such as B. Snow conditions and Wind speeds, largely compensated. At this cross correlation evaluation is one  outer calibration data, such as B. temperature and air pressure, not necessary for sufficiently precise results.

Die Ergebnisse der Regel-/Auswerteeinheit, wie Geschwindigkeit und zurückgelegte Wegstrecke, werden in einer Speichereinheit abgelegt und ständig aktualisiert. Über Tasten oder Knöpfe können diese Daten auf einem Display angesehen werden, und der Speicher kann zurückgesetzt werden. Auch können die Daten bei genügend großem Speicher über eine Adaptereinheit in einem weiterverarbeitbaren Format an externe Medien übergeben werden. Weiterhin kann eine Sendeeinheit vorgesehen werden, die kontinuierlich die Ergebnisse zu einem externen Empfänger sendet. So kann, z. B. im Skirennsport, ohne allzu großen Aufwand untersucht werden, bei welchen Strecken­ abschnitten einer Rennstrecke der Sportler Schwächen zeigt. Als weitere Möglichkeit sei hier das Einblenden der aktuellen Geschwindigkeit in der Skibrille genannt. Hierbei kann der Sportler ohne den Blick von der Fahrtstrecke abwenden zu müssen sich permanent über seine aktuelle Geschwindigkeit und Fahrtstrecke informieren.The results of the control / evaluation unit, such as Speed and distance traveled are shown in stored in a storage unit and constantly updated. This data can be saved on a button or button Display can be viewed and the memory can be reset. Even the data can be enough large memory via an adapter unit in one pass the processable format to external media will. Furthermore, a transmission unit can be provided which continuously results to an external Recipient sends. So, e.g. B. in ski racing, without too much a lot of effort is required to investigate which routes sections of a racetrack that shows athletes weaknesses. Another option is to show the called current speed in the ski goggles. Here the athlete can do so without looking away from the route to have to constantly turn away from his current Inform speed and route.

Auch kann das Gerät durch die Erweiterung mit einem Signalsender ("Lawinenpiepser") das Auffinden von verschütteten Wintersportlern erleichtern und somit einen Beitrag zur Sicherheit im Wintersport leisten.The device can also be expanded with a Signal transmitter ("avalanche beeper") finding spill winter athletes and thus one Contribute to safety in winter sports.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielhaft veranschaulicht. Es zeigtIn the drawing, the subject matter of the invention is exemplary illustrated. It shows

Fig. 1 ein Blockschaltbild mit einem Ultraschallsender und zwei Ultraschallempfängern, Fig. 1 is a block diagram showing an ultrasonic transmitter and two ultrasonic receivers,

Fig. 2 verschiedene Anordnungsmöglichkeiten des Meßgerätes im Bereich der Skibindung am Sportgerät, Fig. 2 different possible arrangements of the measuring device in the region of the ski binding on the sports device,

Fig. 3 mögliche Anordnungen von Sender und Empfängern, bei der die Regel- / Auswerteeinheit von der Sende- und Empfangseinheit getrennt angebracht ist, Fig. 3 possible arrangements of transmitters and receivers, wherein the control / evaluation unit is mounted separated from the transmitting and receiving unit,

Fig. 4 eine Anordnung von mehreren Ultraschallempfängern um einen Ultraschallsender die in den Ski integriert sind. Fig. 4 shows an arrangement of several ultrasonic receivers around an ultrasonic transmitter which are integrated in the ski.

Im folgenden wird die Funktion im einzelnen beispielhaft entsprechend der Zeichnung beschrieben.The function is exemplified below described according to the drawing.

Die Regel- und Auswerteeinheit 8 stellt die Frequenz und die Amplitude des Frequenzgenerators 5 ein. Über den Frequenzgenerator 5 und den daran angeschlossenen Ultra­ schallsender 4 werden Ultraschallwellen mit der eingestellten Frequenz und Amplitude erzeugt.The control and evaluation unit 8 sets the frequency and the amplitude of the frequency generator 5 . Via the frequency generator 5 and the ultrasonic transmitter 4 connected to it , ultrasonic waves are generated with the set frequency and amplitude.

In einem definierten Abstand voneinander sind die Ultra­ schallempfänger 2 und 3 und der Ultraschallsender 4 angeordnet.The ultrasound receivers 2 and 3 and the ultrasound transmitter 4 are arranged at a defined distance from one another.

Die vom Ultraschallsender 4 abgestrahlten Ultraschallwellen werden am Untergrund, der eine beliebige Form und Beschaffenheit aufweisen darf, reflektiert und erreichen die Ultraschallempfänger 2 und 3. Die Ultraschallempfänger 2 und 3 empfangen damit Schallwellen, die vom Ultra­ schallsender 4 und von der Umgebung durch Gleitgeräusche des Sportgeräts erzeugt werden.The ultrasound waves emitted by the ultrasound transmitter 4 are reflected on the background, which may have any shape and nature, and reach the ultrasound receivers 2 and 3 . The ultrasound receivers 2 and 3 thus receive sound waves that are generated by the ultrasound transmitter 4 and from the environment by sliding noises of the sports equipment.

Die ankommenden Schallwellen erzeugen in den Ultraschall­ empfängern 2 und 3 Signale, die über die zugehörigen Signalverstärker 6 und 7 verstärkt und dann der Regel- und Auswerteeinheit 8 übermittelt werden.The incoming sound waves generate signals in the ultrasound receivers 2 and 3 , which are amplified via the associated signal amplifiers 6 and 7 and then transmitted to the control and evaluation unit 8 .

Die Regel- und Auswerteeinheit 8 errechnet anhand der im Speicher 9 zwischengespeicherten und den von den Signal­ verstärkern 6 und 7 gelieferten Informationen und der laufenden Zeit die "Fortbewegungsgeschwindigkeit" und den "zurückgelegten Weg". Diese beiden Informationen werden ebenfalls im Speicher abgelegt. Durch die Ausgabe/Sende­ einheit 11 können die gewünschten Informationen abgefragt und auf entsprechenden Ausgabegeräten, wie z. B. alpha­ numerische Anzeigen am Gerät, in der Skibrille oder durch kabellose Übertragung auf nicht mitgeführten Anzeigen, dargestellt werden.The control and evaluation unit 8 calculates the "locomotion speed" and the "distance covered" based on the information temporarily stored in the memory 9 and supplied by the signal amplifiers 6 and 7 and the current time. These two pieces of information are also stored in the memory. Through the output / transmission unit 11 , the desired information can be queried and on appropriate output devices, such as. B. alpha numeric displays on the device, in the ski goggles or by wireless transmission on not carried displays.

Claims (9)

1. Meßgerät zur Ermittlung von Fahrdaten wie zurück­ gelegter Wegstrecke und Geschwindigkeiten insbesondere bei unter Fortbewegung eines Sportgerätes entlang eines Weges ausgeübten Sportarten, bei der am Sportgerät oder am Sportler selbst ein oder mehrere Ultraschallsender und Ultraschallempfänger angebracht sind, wobei der Ultraschallsender kontinuierlich oder diskontinuierlich Schallwellen abstrahlt und die Ultraschallempfänger kontinuierlich Schallbilder empfangen und diese als Signale an eine nachgeordnete Auswerteeinheit übermitteln wo über die Ähnlichkeitsmerkmale der Schallbilder und deren zeitlicher Korrelation die Geschwindigkeit und die zurückgelegte Wegstrecke ermittelt wird und diese Ergebnisse in einer Speichereinheit abgelegt werden und über eine Anzeigeeinheit abgerufen werden können.1. Measuring device for determining driving data as back distance and speeds in particular while moving sports equipment along a path practiced sports, in the on the sports equipment or on Athletes themselves one or more ultrasound transmitters and Ultrasound receivers are attached, the Ultrasonic transmitters continuously or discontinuously Sound waves emitted and the ultrasound receivers continuously receive sound images and these as signals transmit to a subordinate evaluation unit where via the similarity characteristics of the sound images and their temporal correlation the speed and the distance traveled is determined and this Results are stored in a storage unit and can be called up via a display unit. 2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Einheiten in einem Gehäuse angeordnet sind.2. Measuring device according to claim 1, characterized in that all units are arranged in one housing. 3. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Einheiten räumlich getrennt voneinander angeordnet sind.3. Measuring device according to claim 1, characterized in that the different units are spatially separated are arranged from each other. 4. Meßgerät nach Anspruch 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerteeinheit ein Sender nachgeschaltet ist, der die aktuellen Daten an einen externen Empfänger sendet.4. Measuring device according to claim 1 and 2 or 3, characterized characterized in that the evaluation unit is a transmitter is connected downstream of the current data to a external receiver sends. 5. Meßgerät zur Ermittlung von zurückgelegter Wegstrecke und Geschwindigkeiten insbesondere bei unter Fortbewegung eines Sportgerät es entlang eines Weges ausgeübten Sportarten, bei der am Sportgerät oder am Sportler selbst ein oder mehrere Schallempfänger angebracht sind, wobei der Schallempfänger die charakteristischen Laufgeräusche der Ski aufnimmt und über eine Auswerteeinheit die erzeugten Signale entsprechenden Geschwindigkeiten zugeordnet werden über die dann auch die zurückgelegte Wegstrecke ermittelt wird, wobei diese Ergebnisse dann über eine Anzeige- oder Sende- und externe Empfangseinheit sichtbar gemacht werden können.5. Measuring device for determining the distance traveled Distance and speeds, especially at under Locomotion of a piece of sports equipment along a path practiced sports, in the on the sports equipment or on Athletes attached one or more sound receivers themselves are, the sound receiver being the characteristic Running noise the ski picks up and over a Evaluation unit corresponding to the generated signals Speeds are then assigned to the  distance traveled is determined, this Results then via a display or broadcast and external Receiver unit can be made visible. 6. Meßgerät nach Anspruch 1 und 2 oder 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Teil des Meßgeräts ein Signalsender angebracht ist, mit dem Zweck eine verschüttete Person durch einen entsprechenden Signalempfänger auffinden zu können.6. Measuring device according to claim 1 and 2 or 3 or 5, characterized characterized in that a part of the measuring device Signal transmitter is attached, with the purpose of a spilled person by an appropriate To be able to find signal receivers. 7. Meßgerät nach Anspruch 1 und 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät oder Teile des Meßgeräts in Teile der Sportausrüstung integriert sind.7. Measuring device according to claim 1 and 2 or 3 or 4 or 5 or 6, characterized in that the measuring device or parts of the measuring device are integrated into parts of the sports equipment. 8. Meßgerät nach Anspruch 1 und 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät oder Teile des Meßgeräts mit einem satellitengestützten Positionsbestimmungssystem ausgestattet sind.8. Measuring device according to claim 1 and 2 or 3 or 4 or 5 or 6 or 7, characterized in that the measuring device or parts of the measuring device with a satellite-based Positioning system are equipped. 9. Meßgerät nach Anspruch 1 und 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät oder Teile des Meßgeräts mit einem Positionssender versehen sind.9. Measuring device according to claim 1 and 2 or 3 or 4 or 5 or 6 or 7 and 8, characterized in that the Measuring device or parts of the measuring device with a position transmitter are provided.
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