运动会计时计圈系统  一、       系统概述 在田径、马拉松、铁人三项、自行车、摩托车、越野滑雪、短道速滑等众多体育比赛项目中，需要记录运动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，出现了红外线计时设备、终点全自动电子摄影/摄像计时设备^[1]。由于红外线计时设备只能记录运动员冲过终点线时的成绩，不能判断运动员过终点线的名次顺序，当众多运动员同时过终点线时，不能记录每个运动员的成绩。而终点全自动电子摄影/摄像计时设备可以通过记录并保存运动员冲过终点线时的图像和时间信息，需要时，通过调出计时胶片或计时图像来读出运动员的先后名次和运动时间。由于该设备能长期保存时间图像，可重复查验，而广泛用于田径、自行车、赛艇、皮划艇、摩托车等竞赛项目中。但该设备也有一定的局限：它较适合距离短、每组参赛运动员数量在几十人以下、分道、计时精度不低于1/100秒的项目；而对于不分道、运动员在几十人以上以至万人、计时精度为秒级的项目（如田径长跑、竞走、马拉松、自行车等），要准确记录运动员到达终点的名次就很困难，需要裁判协助人工计圈，不仅难度大，而且需要的裁判数量庞大，人工记录还很容易出错，不能确保万无一失。另外，对马拉松比赛，由于运动员太多，有时第一个出发的与最后一个出发的人离开起跑线能相隔几十分钟，全自动终点电子摄影/摄像计时设备很难满足比赛的要求，也不能完全准确无误地记录每个运动员名次和成绩。 对田径中长跑（5千米、10千米、10千米竞走、20千米竞走等），几十名运动员在400米的跑道上进行比赛，水平参差不齐，准确记录每名运动员行进的圈数，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。然而，田径比赛的不可重复性决定了：不能因为裁判员的失误而让运动员重赛（如我国第二届全运会田径比赛，万米少记一圈，而使这届运动会万米无成绩），因此对准确性和可靠性具有很高的要求，特别需要高科技的竞赛电子设备——自动计圈设备，并与终点全自动电子摄像计时设备相结合，准确地判读运动员的名次和成绩，确保比赛的公开、公平、公正。场地自行车、短道速滑等项目也是如此。 为此，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运动会自动计时计圈系统。   二、       系统的工作原理及基本组成   运动会计圈系统采用CENSUS射频识别系统和先进的RFID技术、计算机信息处理等高新技术与体育竞赛相结合，便于运动员携带而不影响其竞技状态，当运动员带着射频识别卡经过计时线圈时，读卡天线能够立即检测到通过的卡片信息，读卡器再将读到的卡号送到连接的计算机，计算机得到运动员的有关信息，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。2000年悉尼奥运会和美国冬季奥运会上就采用 Census 感应卡用于运动会的计时计圈。        系统主要功能有： 1、统计运动员成绩：比赛结束后，计算机即统计出各运动员的起讫时刻、通过路径、完成圈数、最快圈时间，以及名次等成绩，并打印成绩单； 2、显示比赛实况：经计算机处理后的信息，可以通过大屏幕或电视屏幕，即时、动态显示比赛实况，激烈赛况一目了然； 3、储存比赛记录：由计算机记载的全部比赛记录，可供随时查看或打印，为赛场的经营管理、财务管理、车辆管理等提供如实的数据。 整套系统由远距离读卡器、射频天线、远距离感应卡、控制计算机及软件四部分构成。1、           ZY-SPX远距离读卡器 采用CypherTag远距离读卡器，型号ZY-SPX. x批天线数量。其工作原理是：读卡器带有一个或多个可以发射并接收感应卡信号的地埋式天线感应线圈。通过这个天线，天线不断地向上发射电磁波问讯信号。当感应卡进入读卡器读卡范围内时，原本处于“休眠状态”状态的感应卡被激活，感应卡也通过其内部的一个小的天线线圈将载有感应卡号码的应答信号反馈给读卡器，读卡器立即将读到的卡片送到管理软件。CypherTag读卡器与感应卡之间的问询是经过加密的，感应卡的号码以一种“乱码”的格式反馈给读卡器，这种“乱码”只有CypherTag系列读卡器可以识别，因此感应卡号码在传输过程中是绝对安全的。 RV1-SP读卡器有别于一般的射频识别产品，它有以下主要特性： ◆快速识别。读卡器可以对高速运动的感应卡进行准确的识别，运动时速可达100Km/小时。 ◆多重读出。读卡器可以对同时呈现于读卡器读卡范围内多达320只感应卡进行识别，无一遗漏。 ◆远距离读出。读卡器可以对远离它3米的感应卡进行识别。 ◆独特的HID码限制功能，确保系统的安全性。   CypherTag ZY-SP远距离读卡器   宽通道长条形信号覆盖， 过道形感应区域，稳定的读卡边界 高速多重识别，不漏卡 ZY-SP远距离读卡器 产品特性:
◆可外接1－16 个感应天线 
◆读卡距离远，提供 3m出距离 
◆安装通道宽，可用于32米宽通道 
◆可带16个天线，标配4个
◆ 防 ，多天线读卡速度可达320张/秒，单天线同时识别100张  
◆高精度读取，误读率低于一亿分之一
◆读卡没有方向限定， 360 度任意角度都能读到， 
◆美国联邦通讯委员会 FCC 认证、CE认证 技术参数:
◆尺寸：（高）325 x （宽）285 x （厚度）65毫米 
◆电源：12～28伏，DC，@400mA max 
◆工作温度：-20～+60℃（适用于室内和室外安装) 
◆工作湿度：0 - 80% 无凝结,信号穿过液体感应距离无任何改变 
◆最大天线大小：采用直径1.5粗铜线时单天线周长达16米 
◆显示：高精度LCD显示屏， 
◆输出格式：26位Wieland, RS232 
◆工作频率:发射频率125KHz,接收频率 4MHz; 

产品介绍:     CypherTag 是英国IDENTEC公司新开发的产品第四代射频识别产品品牌系列， 是原 Cryptag Census 品牌 的升级产品（Census最早用于悉尼奥运会记时记圈），它采用最新的低频跳频技术， 发射频率125KHz,接收频率 4MHz， 共有25个信号通道，最多可带16个读卡天线， 既有低频技术极强的穿透性，又有高频技术强大的抗干扰性和高速工作能力。 CypherTag 远距离读卡器具有极高的先进性， 采用3颗32位高速MCU微处理器和1颗DSP数字信号处理器, 带高精度LCD显示屏和按键，显示屏可以波形形式显示当前区域电磁情况及卡片状态，可在读卡器上直接进行编程设置。 CYPHERTAG读卡器采用外接天线的方式工作，天线为一个长方形的框，感应距离为整个长方框到卡片3米，天线所发射信号的感应区域非常规则，可以理解为以长方框为基面扩散而成的长方体，有着明显的界分界线，分界线内信号强度基本相同，用户可以通过感应指示灯来直观的看到希望得到的感应范围。 2、           TV1感应卡： CypherTag TV1远距离感应卡   可固定在运动胸前 产品特性: 
◆远距离识别：读卡距离3至4米 
◆防冲撞：在RV1读卡器上可同时识别320张感应卡 
◆高精确性：误读率低于1亿分之1 
◆高安全性：私有加密协议，随机通讯数据 
◆长寿命：7年使用寿命 
◆自检测：电池状态自动输出 
◆美观实用：可做证件卡，可打印姓名等信息 
◆自休眠：离开感应区自动体眠 
◆抗液体：水中工作感应距离无任何改变 

  技术参数:     ◆卡号：64位编码，输出位数可选 
◆尺寸：86 x 54 x 4.5 mm毫米 
◆重量：28克 
◆工作寿命：带电池，寿命7年以上，低电池电压后仍然可正常使用2到3个月，并输出提示信息。 
◆材质：亮灰色ABS外壳加聚碳酸酯标签(73 x 50 x 0.2 mm) 
　　　 PVC白色签名栏，可签名或打印 
◆工作温度：-20～+60℃ 
◆工作湿度：100% 防水，水里正常工作，水中感应距离无任何改变 
◆工作频率：发射频率4MHz,接收频率 125KHz; 
◆CE, DTI & 美国FCC认证   CypherTag TV4远距离挂式感应卡   可固定在运动员脚碗或鞋面 产品特性:
◆远距离识别：读卡距离3米
◆防冲撞：在RV1读卡器上可同时识别320张感应卡
◆高精确性：误读率低于1亿分之1
◆高安全性：私有加密协议，随机通讯字符
◆长寿命：7年使用寿命
◆自检测：电池状态自动输出
◆美观坚固：ABS外壳、不锈钢挂环
◆自休眠：离开感应区自动体眠
◆抗液体：水中工作感应距离无任何改变 技术参数: ◆卡号：64位编码，输出位数可选
◆尺寸：55 x 42 x 11.5 毫米
◆重量：25克 
◆工作寿命：带电池，寿命7年以上，低电池电压后仍然可正常使用2到3个月，
          并输出提示信息。
◆材质：亮灰色ABS外壳加环氧树脂密封,加强形不锈钢挂环
◆工作温度：-20～+60℃
◆工作湿度：100% 防水，水里正常工作，水中感应距离无任何改变 
◆工作频率：发射频率4MHz,接收频率 125KHz;
CE, DTI & 美国FCC认证 三、长距离比赛自动计时功能的实现 在马拉松、铁人三项、越野滑雪等比赛时，在比赛的起点线放置一套天线（宽跑道采用多天线）、读卡器及相应的控制系统，用作起点记录，在跑道各阶段分点设立检测区段，用于测试运动员有无漏跑，在比赛的终点线放置另一套天线、读卡器及控制系统，用于计算最终成绩。当发令枪响，运动员开始出发，发令的声音信号启动系统定时器开始计时，但由于参赛运动员众多，多至几百乃至上万人，这些运动员不可能同时在一条起跑线上，其离开起跑线就存在时间差，为此，应用该系统就能解决此问题：每当每名运动员经过起跑线处的天线时，控制系统接收到该运动员携带读卡器发出的特征信息，并记录下通过时的对应时刻，传给控制计算机存储。当运动员跑完全程，到达终点时，位于终点线处的天线接收每位到达终点运动员携带读卡器发出的信号，经控制系统处理后，确认运动员的身份，并记录下对应时刻，传给控制计算机，由计算机自动进行处理，从而计算出运动员的成绩及相应名次。   四、 结论 该系统是以射频识别技术为基础，研究解决中长距离体育比赛中长期存在的记录运动员行进圈数和时间成绩的急迫问题，具有明显的实际意义。它的研制成功，必将提高我国竞技体育项目的裁判水平，提高竞赛设备的高科技含量，使我国举办的国际国内体育赛事上一个台阶，进一步与国际水平接轨。   系统设计方案： 方案1、使用RV1-SP4读卡器用于起点宽通道的读取，采用4个检测线圈；各检测点及终点采用RV1-SP2读卡器，各使用2个地埋天线。 系统拓扑图： 备注：天线也可双天线左右并排安装，详细天线尺寸大小可根据现场要求灵活配置。               附件： 1、Census产品的RS232通讯协议： 波特率（Baud Rate）：9600； 数据位（Data bits）：8位； 奇偶校验（Parity）：无； 停止位（Stop bits）：1位 读卡器标准输出格式为：[五位十进制HID] [：] [五位十进制PID][LF][CR] LF，CR为回车，换行符。 例如：HID为00102，PID为00012的电子卡在读卡器上的输出为： 00102:00012 [LF][CR], 2、配置及价格清单： 

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图 2

图 3