专业运动芯片计时系统

　　1. 项目背景介绍

　　在体能训练考核中，需要记录考核人员从起点到终点的运动时间和先后名次，一般比较古老而经典的方法是人工掐秒表计时。随着科技的发展，出现了RFID计时计圈 。配合考核系统，用于体能训练的计时计圈。

　　专业运动芯片计时系统对于运动员人数多，比赛环境复杂，比赛结果要求过高的比赛具有无可比拟的优越性。

　　采用芯片计时系统不仅为组办方节省了大量的人力，而且能在短时间内提供最准确的成绩报告以及最有价值的数据分析。

　　当运动员携带的运动计时芯片通过计时地毯时，地毯天线将接收到的运动计时芯片的响应信号发送到与其相连的读头，读头记录下当前的时间和芯片的相关信息，即完成计时功能。

　　比赛成绩可以实时显示，裁判或训练组织者可以通过安装在电脑上的运动计时系统软件查看、编辑、打印成绩。

　　准确记录每名考核人员行进的圈数，一直是一大难题：多年以来一直是裁判员通过人工摆棋盘和人工画表格等形式记录，除耗费大量的人力物力外，还不可避免存在人为失误，影响成绩的准确性。为准确地判读考核人员的名次和成绩，确保成绩的公开、公平、公正。我们结合当今射频识别这一高新技术，研制出适合中长距离比赛的专业运动自动计时计圈系统。

　　2. 系统组成和实现原理

　　系统组成：由电子计时发令系统，电子智能计时系统，考核人员计时芯片标签三个重要的硬件产品、以及计时管理软件组成。

　　如图，系统三个部署点硬件组成

　　a) 起点：由电子发令系统组成，包括无线电子发令枪，配备音箱扩音器，电子发令主机设备

　　b) 监控点：由RFID电子计时主机设备、地毯感应天线 (可以有多个监控点或者没有监控点)

　　c) 终点：由RFID电子计时主机设备、地毯感应天线、无线路由器、运行计时管理软件电脑组成

　　实现原理：系统采用先进的RFID技术、计算机信息处理等高新技术与体能训练考核相结合，便于考核人员携带而不影响其状态，当考核人员带着RFID计时芯片标签经过地毯感应天线时，读写器天线能够立即检测到通过的卡片信息，读写器再将读到的卡号送到连接的计算机，计算机得到考核人员的有关信息，并使用专用软件对信息作一系列处理。由系统软件将采集到的卡片信息与相应运动员信息对应，统计比赛情况，从而实现自动计圈和对长距离项目自动计时的目的。

　　首先，无线电子发令系统控制扩音器，发出起跑指令，同时，电子计时主机设备同步接收开始指令，开始计时。其次，考核人员经过监控点后再经过终点处，RFID电子计时主机设备感应识别并计时计圈。最后，当考核人员结束考核，跑过终点时，系统统计最终成绩，并保存历史记录。

　　通过改变起点、监控点和终点的位置，可以适应不同距离中长跑计时计圈情况。

　　3. 系统硬件

　　a) 电子发令枪

　　当进行跑步时，通过发令手柄或者发令枪，发出起跑指令，通过无线方式把发送指令传到电子发令主机系统，传到相连接的音箱扩音器，完成起跑动作。

　　b) 电子发令主机

　　发令系统通过外接的音箱装置发出声音提示参赛者出发或者起跑，同时同步发出闪光信号用于手计时等启动，替代传统的打枪，系统内部配有电池，无需电源就可工作，使用携带方便。

　　c) RFID电子计时主机设备

　　采用双频技术，低频触发，高频接收数据，提高计时精度及测试人数

　　主机可存储20万条数据

　　支持GPS对时，4G数据上传

　　主机可用电子发令触发计时，触发距离空旷坏境1000米

　　主机支持5个项目同时测试，提高测试效率

　　主机自带电池支持连续工作12小时

　　计时芯片采用低功耗方案，1年内不需要更换电池

　　200km/h高速通过仍可精确计量

　　以太网接口同步时间、数据传输

　　防水、防压、防尘、双卡锁外壳设计

　　d) 计时芯片标签

　　识别距离 ： 0 ～ 100米可调

　　识别速度 ： 200 公里 / 小时

　　识别能力 ： 具备200张/秒的防冲突性能

　　识别方式 ： 全向识别

　　可变增益 ： 0～3级可按需选定

　　工作频段 ： 2.45GHz、125KHz

　　通讯速率 ： 250K

　　通信机制 ： 基于HDLC 时分多址和同步通信机制

　　抗干扰性 ： 频道隔离技术，多个设备互不干扰

　　安 全 性 ： 加密计算与安全认证，防止链路侦测

　　功耗标准 ： 平均工作功率为微瓦级

　　使用寿命 ： 1.5年

　　电压检测 ： 电压低可通过无线或蜂鸣同时预警

　　封装特性 ： ABS+PC材质，抗高强度跌落与振动

　　环境特性 ： 工作温度-40℃ ～+85℃ 　工作湿度<95%

　　可 靠 性 ： 防水防尘，满足工业环境要求

　　外 形 ： 双耳方型

　　尺 寸 ： 40×36×12 mm

　　重 量 ： 12g

　　安装方式 ： 加装表带佩戴

　　e) 计时地毯/感应线圈

　　双频运动计时感应线圈需要与电子智能计时主机相连，完成计时功能。当计时感应线圈接收到来自双频计时芯片标签的响应信号时，读头记录下当前时间和标签ID号。计时感应线圈能用于各种环境而且防水，可以被用于跑步、自行车运动以及冰雪运动;地毯相当牢固耐用。

　　地毯线圈内部包含独立的感应回路(125kHz给标签激活唤醒)和接收回路(2.45G接收标签响应信号)。有时回路的谐振频率会受到周围金属物品(如钢筋混凝土、水管等)的影响，从而影响到读取距离。为此在读头中含有专门的自动调谐电路，将这种影响减少到最低程度。

　　4. 成功案例