СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТАКТИЧЕСКИМИ ДЕЙСТВИЯМИ СПОРТИВНОЙ КОМАНДЫ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ
CONTROL SYSTEM OF TACTICAL ACTIONS OF SPORTS TEAM IN REAL TIME

Изобретение относится к области спорта. Система может быть использована в командных видах спорта таких как футбол, хоккей и других.
Из уровня техники известны способы и устройства для отслеживания местоположения и траектории движения одного или нескольких спортивных объектов, в частности мячей, например заявка US 2011283782 на изобретение Ball movement path measuring method (Метод измерения траектории движения мяча), дата публикации 24.11.2011, на имя Francis Chung Hwa Pan, Chin-Chien Chu, Fu-Chin Chuang; заявка US 20100201352 на изобретение System and method for detecting ball possession by means of passive field generation (Система и метод обнаружения положения мяча через магнитное поле, и мяч, содержащий магнит), дата публикации 12.08.2010, на имя Cairos Technologies AG.
Решения направлены на сбор информации о перемещении игроков и спортивных объектов с сохранением информации и последующим анализом в статистических и тренинговых целях.
Также известны подобные устройства с визуализацией полученной информации на мониторе/экране, например WO 2005116944 System and method for tracking identity movement and location of sports objects (Система и способ для отслеживания и идентификации движения и местонахождения спортивных объектов), дата публикации 08.12.2005, на имя Erario John, Erario Richard.
Известен способ обнаружения и предоставления информации об игроке с датчиком, например заявка US 2011269517 на изобретение Detecting and providing player information with sensor at the player side (Способ обнаружения и предоставления информации об игроке с помощью датчика со стороны игрока), дата публикации 03.11.2011, на имя Cairos Technologies AG.
Система включает футбольный мяч, содержащий центрально расположенный генератор магнитного поля для создания переменного магнитного поля; приемопередатчик для приема радиосигнала и для передачи собранной информации об игроке, блок управления для оценки принимаемых радиосигналов и присвоения меток для ID-кодов полученных радиосигналов; источник энергии и память для хранения и считывания информации по игроку, основанной на сигналах с ID-кодами и устройств для измерения магнитного поля, сгенерированного в обуви футболиста; для передачи ID-кода устанавливается устройство, содержащее датчик магнитного поля для считывания и измерения магнитного поля; блок управления и передающий блок для передачи радиосигнала, содержащего ID-код, и радиосигнал передается для контроля в блок управления.
Наиболее близкими к заявляемому решению представляются следующие решения, позволяющие отслеживать позиции игроков и мяча на спортивном поле в режиме реального времени: международная публикация WO 9301867 на изобретение System for the real-time acquisition of the positions of players and a ball on a sports pitch (Система для получения в реальном времени информации о позиции игроков и мяча на спортивном поле), дата публикации 04.02.1993, на имя Daver Gil Jean Gabriel.
Система определяет позиции игроков и мяча на спортивном поле в режиме реального времени, в результате чего статистические данные могут быть компьютеризированы. Игроки и мяч снабжены миниатюрными передатчиками. Приемники, расположенные вокруг поля, позволяют производить отслеживание в режиме реального времени. Компьютер определяет позиции игроков и мяча несколько раз в секунду.
Система в соответствии с изобретением позволяет автоматизировать расчет спортивной статистики и расширить сферу ее применения к понятиям мгновенной скорости и пройденного расстояния.
Эта система принята в качестве прототипа изобретения.
Недостатком прототипа является неспособность системы направлять результаты обработки указанной информации в режиме реального времени игрокам.
Также в указанном техническом решении использована сложная система ультразвукового фиксирования контакта бутсы игрока с мячом, опирающаяся на данные системы спутникового позиционирования GPS. Точность измерения местоположения системой позиционирования GPS достигает нескольких метров. Вследствие чего система обладает невысокой точностью определения координат положения игроков и мяча на поле из-за погрешности в определении координат объектов.
Задачей изобретения является создание системы, позволяющей в режиме реального времени получать и обрабатывать информацию о местонахождении игроков и спортивных объектов, а также направлять результаты обработки указанной информации в режиме реального времени игрокам.
В отличие от прототипа система в соответствии с изобретением имеет локальную систему позиционирования с погрешностью в определении координат нахождения объекта не более 20 см. Таким образом, предлагаемая система обладает высокой точностью. Например, такой параметр как "игровая активность" может быть получен без неопределенности из-за погрешностей определения координат системой GPS.
Техническим результатом изобретения является повышение координации и быстроты действий каждого игрока и команды в целом и, как следствие, эффективности и результативности работы команды, а также повышении зрелищности трансляции игры при выводе обработанной информации на транслирующие устройства в реальном времени.
Возможно применение системы в качестве «тренажера» для команды. Система обеспечивает наглядность для игроков стратегии игры команды. Также система представляет возможным дополнительный способ визуализации игровой ситуации на поле для игроков и зрителей как путем установки экранов и/или мониторов по периметру поля и трансляции на них схематичного изображения игровой ситуации, так и на мониторах мобильных устройств зрителей (смартфоны, планшеты и аналогичные устройства) с возможностью представления стратегических вариантов действий игроков и/или команды в целом в зависимости от текущей игровой ситуации.
Указанная цель решается тем, что система управления тактическими действиями спортивной команды в реальном времени содержит радиодатчики, установленные на каждом игроке команды и/или спортивном объекте, и соединенный с ними по радиоканалу блок измерения текущих координат радиодатчиков, при этом система содержит совокупность средств обратной связи с игроком. Игроки могут быть игроками одной команды, а спортивный объект может представлять собой мяч или шайбу.
Система может дополнительно содержать совокупность вычислительных блоков для выбора оптимальных действий для направления информации о выбранных оптимальных действиях игрокам.
Система может дополнительно содержать блок расчета возможных вариантов действий игроков, блок личных матриц индивидуального мастерства игроков, блок оценки вариантов действий игроков и их выполнимости, блок выбора варианта с наивысшей оценкой цели игры и блок определения индивидуальных действий каждого игрока команды.
При этом указанные блоки связаны между собой следующим образом: выход блока измерения текущих координат радиодатчиков соединен со входом блока расчета возможных вариантов действий игроков, а выход блока личных матриц индивидуального мастерства игроков соединен со входом блока оценки вариантов действий игроков и их выполнимости; выход блока оценки вариантов действий игроков и их выполнимости соединен с входом блока выбора варианта с наивысшей оценкой цели игры, выход которого связан с входом блока определения индивидуальных действий каждого игрока команды.
Данные, полученные из блока определения индивидуальных действий каждого игрока команды, могут быть переданы игрокам через средства обратной связи. Причем обратная связь с игроком может быть осуществлена по радиоканалу от передатчика на радиоприемник игрока. Информация от радиоприемника может быть передана игроку через наушник.
Кроме того, информация об игровой ситуации, полученная от радиодатчиков, может поступать в систему видео и интернет трансляций.
По варианту выполнения система управления тактическими действиями спортивной команды в реальном времени содержит радиодатчики, установленные на каждом игроке команды, и соединенный с ними по радиоканалу блок измерения текущих координат радиодатчиков, при этом система содержит средства обратной связи с игроком и средства для ручного ввода индивидуальных команд. Игроки могут быть игроками одной команды.
Обратная связь с игроком может быть осуществлена по радиоканалу от передатчика на радиоприемник. Информация от радиоприемника может быть передана игроку через устройство передачи звука, например наушник.
Помимо этого, информация о передаваемой команде может поступать в систему видео и интернет трансляций для повышения зрелищности игры.
Сущность изобретения поясняется фиг.1-3.
На фиг.1 представлена блок-схема системы управления тактическими действиями спортивной команды.
На фиг. 2 изображена схема игрового поля с возможными вариантами действий игроков.
На фиг.3 изображен экран транслирующего устройства, передающего схему возможных/выбранных игровых действий.
1 - передающий радиодатчик, установленный на игроке,
2 - блок измерения текущих координат радиодатчиков,
3 - блок расчета возможных вариантов действий игроков,
4 - блок личных матриц индивидуального мастерства игроков,
5 - блок оценки вариантов действий игроков и их выполнимости,
6 - блок выбора варианта с наивысшей оценкой цели игры,
7 - блок определения индивидуальных действий каждого игрока команды,
8 - радиоприемник, установленный на игроке,
9 - игрок, владеющий мячом,
10 - удар по воротам от игрока 9,
11 - обводка игроком 9 игрока-соперника 12,
12 - игрок-соперник,
13 - удар по воротам от игрока 9 после обводки игрока-соперника 12,
14 - прямой пас от игрока 9 к игроку 15,
15 - игрок атакующей команды,
16 - удар по воротам от игрока 15,
17 - навесной пас от игрока 9 к игроку 18,
18 - игрок атакующей команды,
19 - удар по воротам от игрока 18,
20 - прямой пас от игрока 9 к игроку 18,
21 - прямой пас от игрока 18 к игроку 22,
22 - игрок атакующей команды,
23 - удар по воротам от игрока 22,
24 - прямой пас от игрока 9 к игроку 22,
25 - монитор мобильного устройства,
26-28 - игроки атакующей команды.
Система управления тактическими действиями спортивной команды в реальном времени содержит установленные на игроках передающие радиодатчики 1, установленные на каждом игроке команды и/или спортивном объекте, и соединенный с ними через антенны, расположенные по периметру игрового поля, блок 2 измерения текущих координат радиодатчиков, причем система содержит совокупность средств обратной связи с игроком. Система дополнительно содержит блок 3 расчета возможных вариантов действий игроков, блок 4 личных матриц индивидуального мастерства игроков, блок 5 оценки вариантов действий игроков и их выполнимости, блок 6 выбора варианта с наивысшей оценкой цели игры, блок 7 определения индивидуальных действий каждого игрока команды и радиоприемники 8, установленные на игроках. Передающий радиодатчик 1 может быть также установлен на вратарях команд и судье.
Выход блока 2 измерения текущих координат радиодатчиков соединен со входом блока 3 расчета возможных вариантов действий игроков. Выход блока 4 личных матриц индивидуального мастерства игроков соединен с входом блока 5 оценки вариантов действий игроков и их выполнимости, выход которого соединен с входом блока 6 выбора варианта с наивысшей оценкой цели игры. Выход блока 6 выбора варианта с наивысшей оценкой цели игры связан с входом блока 7 определения индивидуальных действий каждого игрока команды. Совокупность средств обратной связи с игроком содержит радиодатчик 1 и радиоприемник 8. Информация от радиоприемника 8 может быть передана игроку через наушник (не показан).
Система управления тактическими действиями спортивной команды в реальном времени работает следующим образом.
Каждый из игроков, судья и мяч могут быть оснащены передающим радиодатчиком 1. Радиодатчики по радиоканалу передают сигналы, которые улавливаются антеннами (не показаны), расположенными по периметру стадиона и затем передаются в блок 2 измерения текущих координат всех радиодатчиков. В блоке 2 измерения текущих координат всех радиодатчиков для измерения текущих координат игроков и мяча используется метод триангуляции.
Передающий радиодатчик 1, установленный на игроке, постоянно передает сигналы на соответствующие антенны, расположенные по периметру поля. В блоке 2 измерения текущих координат радиодатчиков формируются данные о координатах местоположения каждого из игроков и спортивного объекта, например мяча.
С блока 2 измерения текущих координат всех радиодатчиков информация о координатах игроков и мяча передается в блок 3 расчета возможных вариантов действий игроков, например, по радиоканалу, где средствами численного моделирования рассчитывается схема игроков и спортивного объекта, например мяча, на поле в статике в каждый из моментов времени.
Личные матрицы индивидуального мастерства игроков, находящиеся в блоке 4 личных матриц индивидуального мастерства игроков, представляет собой совокупность данных о персональных игровых характеристиках игроков, в частности силе удара, вероятности результативной передачи и других. Персональные игровые характеристики определяются до введения системы в работу на основе тестирований игроков и проведенных ранее игр, по результатам которых данные вносятся в матрицы индивидуального мастерства игроков.
Для определения коэффициента мастерства соперника заранее составляют рейтинг команд-соперников с присвоением им коэффициентов на основе имеющегося опыта игр.
Пример персональной матрицы игрока: P1(x1, y1, x2, y2, v1, v2, t) - вероятность передачи паса верхом, t - текущее время матча; xl, yl, х2, у2 - координаты передающего и принимающего игрока; v1, v2 - скорости игроков;
P2(x1, yl, x2, y2, v1, v2, t) - вероятность передачи паса низом, t - текущее время матча; x1, y1, x2, y2 - координаты передающего и принимающего игрока;
P3(x1, y1, x2, y2, v, t) - вероятность поражения ворот при прямом ударе, x1, y1 - координаты игрока, x2, y2 - координаты вратаря, v - скорость игрока, t - текущее время матча;
S(x, y, v, t) - сила удара по мячу;
P4(x1, y1, x2, y2, vl, v2, t, PN) - вероятность обводки игрока соперников, PN - коэффициент мастерства соперника;
L - рост игрока;
Р (L) - правша, левша;
Тип - форвард, защитник и т.п.
На основе личных матриц индивидуального мастерства игроков в блоке 5 оценки вариантов действий игроков и их выполнимости рассчитываются варианты действий игроков и их выполнимости.
Блок 5 может быть выполнен в виде процессорного вычислителя. В блоке 5 оценки вариантов действий игроков и их выполнимости рассчитывается, как меняется схема игроков на поле на основе личных матриц индивидуального мастерства игроков с учетом скорости их перемещения, скорости мяча и времени реакции игроков. Таким образом рассчитывается, как меняется расположение игроков на поле по прохождению времени, затрачиваемому на то или иное игровое действие, например на пас от одного игрока к другому. Информация из блока 5 оценки вариантов действий игроков и их выполнимости передается в блок 6 выбора варианта с наивысшей оценкой цели игры.
Далее в блоке 6 выбора варианта с наивысшей оценкой цели игры средствами численного моделирования происходит выбор варианта командного действия игроков с максимальной числовой оценкой. Например, для футбола критерием максимальной числовой оценки является вероятность поражения ворот, то есть вероятность гола. Для оценки эффективности игрового действия на основе численного моделирования заранее определяют критерии и устанавливают соответствующие коэффициенты оценки эффективности действий, используют примеры игровых действий с требуемым результатом и известными вариантами его достижения.
Выбор варианта в блоке 6 реализуется в известном цикле информационно-вычислительного процесса по поиску максимального значения из всех вариантов, полученных в блоке 5 оценки вариантов действий игроков и их выполнимости.
С учетом информации о координатах местонахождения игроков и мяча в данный момент времени, расстояния между ними, информации о находящихся относительно игроков одной команды игроков команды соперника, линии передачи, ракурса, экранирующих игроков и имеющихся в системе данных о возможных игровых действиях, в блоке 6 выбора варианта с наивысшей оценкой цели игры рассчитывается вероятность результативности игрового командного действия.
В блоке 6 системы выбирается несколько возможных вариантов игровых действий с учетом текущих характеристик игры и имеющихся в системе данных, из которых выбирается вариант с наибольшей вероятностью достижения результата, необходимого в данной ситуации с учетом критериев эффективности действий.
Затем в блоке 7 определения индивидуальных действий каждого игрока команды выбираются индивидуальные действия каждого игрока команды. Блок 7 может быть также реализован с помощью процессорного вычислителя. В данном блоке находится база элементарных команд, например «пас направо», «бей по воротам», «обводи», «жди паса слева» и т.п. Также в блок загружены данные с индивидуальными характеристиками игроков, включая скорость игрока, силу удара, вероятность выполнения им результативной передачи. Указанные и другие индивидуальные характеристики каждого игрока получают до введения системы в работу опытным путем, проведением статистического анализа работы игрока в команде. Данные о множестве возможных игровых действий с учетом различных результатов, достигаемых каждым из действий, также загружают в систему, таким образом закладывая в системе критерии оценки эффективности игровых действий.
В блоке 7 наиболее предпочтительный вариант командного действия игроков, выбранный в блоке 6, распределяется на всех участников (игроков) этого варианта игрового действия и каждому из игроков из базы выбирается соответствующая команда с соответствующей временной привязкой (а именно с учетом времени на осуществление того или иного действия).
Индивидуальные действия каждого игрока команды, определенные в блоке 7, через средства обратной связи передаются игрокам по радиоканалам на радиоприемники 8. С радиоприемника 8 игрок через наушник получает команду по его индивидуальным действиям в реальном времени с учетом скоростей движения всех игроков и мяча, их расположения и с учетом времени на реакцию игроков. Информация от радиоприемника может быть передана игроку и через другое средство передачи звука, например костно-проводящий динамик для передачи информации без нарушения слышимости окружающих звуков. Средствами обратной связи также производится визуальный сигнал для видео и интернет трансляций матча с линией наиболее опасной атаки, например на экране мобильного устройства (фиг. 3).
Средства обратной связи могут быть выполнены в виде роутера, обеспечивающего адресное направление каждому игроку команд для осуществления игровых действий или направление на мониторы транслирующих систем наиболее предпочтительного варианта действий. Выход блока 7 определения индивидуальных действий каждого игрока команды может быть связан с видеовходами транслирующих систем (например, ТВ и интернет).
В качестве примера сбора всех возможных вариантов действий, происходящего в блоке 3 расчета возможных вариантов действий игроков, можно привести следующие логические схемы (Пример 1).
У игрока 9 (фиг. 2), владеющего мячом, существует несколько следующих вариантов выполнения игровых действий:
1. Самому ударить 10 по воротам - вероятность (от расстояния, ракурса, экранирующих игроков) из данного положения 0.10
Схемно -9-10. Итого = 0.10
2. Самому обвести 11 соперника 12 - вероятность (мастерство игрока 9, мастерство соперника 12) примерно 0.20 и затем ударить 13 по воротам (из того положения 0.50) с вероятностью поражения - 0.50
Схемно -9-12-13. Итого 0.20*0.50=0.10
3. Отдать пас 14 низом игроку 15 (партнеру по команде, изображен ромбиком) - вероятность (от расстояния, находящихся около линии паса соперников, способных перехватить мяч) 0.90, а игрок 15 пробивает 16 по воротам с вероятностью поражения - 0.10
Схемно -9-14-15-16. Итого 0.9*0.10=0.09
4. Отдать навесной пас 17 игроку 18 - вероятность (от расстояния, мастерства игрока 9, мастерства принимающего игрока 18) 0.50, а игрок 21 пробивает 22 по воротам с вероятностью поражения - 0.20
Схемно -9-17-18-19. Итого 0.50*0.20=0.10
5. Отдать пас 20 низом игроку 18 - вероятность (от расстояния, мастерства игрока 9, мастерства принимающего игрока 18) 0.30, а игрок 18 пробивает 19 по воротам с вероятностью поражения - 0.20
Схемно -9-20-18-19. Итого 0.30*0.20=0.06
6. Отдать навесной пас 17 игроку 18 - вероятность (от расстояния, мастерства игрока 9, мастерства принимающего игрока 18) 0.50, а игрок 18 отдает пас 21 игроку 22 - вероятность (от расстояния, мастерства игрока 18, мастерства принимающего игрока 22) 0.80, а игрок 22 пробивает 23 по воротам с вероятностью поражения - 0.50
Схемно-9-17-18-21-22-23. Итого 0.50*0.80*0.50=0.20
7. Отдать пас 20 низом игроку 18 - вероятность (от расстояния, мастерства игрока 9, мастерства принимающего игрока 18) 0.30, а игрок 18 отдает пас 21 игроку 22 - вероятность (от расстояния, мастерства игрока 18, мастерства принимающего игрока 22) 0.80, а игрок 22 пробивает 23 по воротам с вероятностью поражения - 0.50
Схемно -9-20-18-21-22-23. Итого 0.30*0.80*0.50=0.12
8. Отдать пас 24 низом игроку 22 (партнеру по команде, изображен ромбиком) - вероятность (от расстояния, находящихся около линии паса соперников, способных перехватить мяч) 0.50, а игрок 22 пробивает 23 по воротам с вероятностью поражения - 0.50
Схемно -9-24-22-23. Итого 0.50*0.50=0.25
Ниже приводятся полученные выше данные в сокращенном виде:
Для варианта 1 Схемно -9-10. Итого = 0.10
Для варианта 2 Схемно -9-12-13. Итого 0.20*0.50=0.10
Для варианта 3 Схемно -9-14-15-16. Итого 0.9*0.10=0.09
Для варианта 4 Схемно -9-17-18-19. Итого 0.50*0.20=0.10
Для варианта 5 Схемно -9-20-18-19. Итого 0.30*0.20=0.06
Для варианта 6 Схемно -9-17-18-21-22-23. Итого 0.50*0.80*0.50=0.20
Для варианта 7 Схемно -9-20-18-21-22-23. Итого 0.30*0.80*0.50=0.12
Для варианта 8 Схемно -9-24-22-23. Итого 0.50*0.50=0.25
В блоке 6 выбора варианта с наивысшей оценкой цели игры на основе изложенного выше алгоритма выбирают вариант №8 как имеющий наивысшую вероятность поражения ворот и в блоке 7 определения индивидуальных действий каждого игрока команды определяют индивидуальные действия каждого игрока команды.
На экране 25 мобильного устройства показан вариант игровых действий - атаки с наивысшей вероятностью поражения ворот 0.30.
Игроки команды, оснащенной предлагаемой системой, изображены на чертеже в виде ромбиков. Игроки другой команды в виде кружков. Пунктирными линиями обозначены игровые действия типа «навес», ломаной линией показаны действия типа «обводка», прямыми линиями обозначены «прямые» удары.
Игрок 9 (фиг. 3), владеющий мячом, отдает пас низом игроку 26 с вероятностью 0.90. Игрок 26 отдает навесной пас игроку 27 с вероятностью 0.70. Игрок 27 отдает пас игроку 28 с вероятностью 0.80. Игрок 28 пробивает по воротам соперника и с вероятностью 0.60 поражает их. Общая вероятность успеха всей цепочки таким образом равна 0.3.
Все расчетные блоки, входящие в систему, могут быть реализованы программным путем в компьютере.