1.本实用新型涉及一种激光测距装置，特别是一种应用在体育项目上实现自动计时/计数的激光测距装置。
背景技术：
2.传统体育项目、军事体育项目的自动检测通常是对时间、数量、距离的自动识别。传统田径竞赛项目主要使用高速摄像机结合人工判别的形式实现数据记录，然而这种识别方法并不适用于所有体育和军事训练项目。
3.当前对于短跑精确计时、战术匍匐和人体动作相关的项目(如引体向上、俯卧撑、仰卧起坐、屈臂悬垂、双杠臂屈伸等)通常采用安装红外漫反射光电传感器、红外激光对射传感器的装置。这两种传感器的原理和特性，在应用于体育项目自动检测上时存在多种弊端。
4.第一种红外漫反射光电传感器是发出红外线照射到物体上，经过漫反射返回穿管器并识别光线波长，达到识别物体的作用，但其受环境光和物体颜色影响很大，如白色物体和黑色物体相比，感应距离会增加一倍。因此用于人体检测时，穿着不同颜色衣服时感应距离也会有很大差别，并且应用在多跑道的短跑比赛时，传感器会感应到本跑道以外的人体，造成计时错误。因此红外漫反射传感器，在使用时，为了保证着深色衣物的运动员能够被识别，需要增大其感应距离，但同时还要保证其感应方向上很大距离范围内没有物体和人员经过，即便如此，在户外使用时阳光对其影响也很大。
5.另外一种红外激光对射传感器，虽然能够保证其识别距离够远，也不受物体颜色影响，但是需要在运动员经过的路径左右各设置一个设备才能实现对射，但这将使得设备使用数量翻倍。
6.以上两种物体感应传感器在计时、计数方面不但存在多种弊端，而且在进行体育项目检测时，不同项目需要专门设计其计数方法，使用专一的一种设备才能实现自动计数、计时，当比赛、考核涉及到多种项目时，需要使用多种不同的设备，会增加成本和使用局限性。
技术实现要素：
7.本实用新型的目的是解决现有技术的缺陷，提供一种使用激光测距传感器实现自动计时、计数的通用型检测设备，该设备包括激光测距传感器、无线传输模块、电池供电充电模块和算法计算模块四部分组成。结合上位机和软件系统，可以实现100米跑、30*2蛇形跑、t型跑、战术匍匐前进、400米军事障碍赛等短跑比赛和引体向上、俯卧撑、仰卧起坐、屈臂悬垂、双杠臂屈伸等人体动作项目的自动检测。在多跑道并排时需要能够只检测本跑道的运动员，不会被其他跑道人员影响。
8.一种激光测距装置，包括外壳，所述外壳的正面开有开口用于显示电量显示屏，所述外壳背部固设有多个滑轨，用于在立柱或三脚架上固定设备；所述外壳内还包括第一激
光传感器，第二激光传感器，辅助定位激光发射器。所述第一激光传感器和辅助定位激光发射器紧贴所述外壳的一个侧壁设置，所述第二激光传感器紧贴所述第一激光传感器的对侧侧壁设置。
9.外壳内还设置有电源模块，通信模块，和控制模块，各模块之间电连接。
10.所述电源模块包括电池组，充电口，电源开关，和电量显示屏。所述电量显示屏位于外壳内，位位置与外壳正面的开口位置对应；充电口和电源开关紧贴所述第二激光传感器所在的侧壁，所述电源模块之间的元件电连接。
11.所述通信模块为wifi模块和蓝牙模块中的至少一种，还包括天线。
12.所述控制模块用于接收所述第一和/或第二激光传感器发出的激光被物体反射后返回激光传感器的时间，从而计算所述激光传感器和物体之间的距离并将得出的距离上传至上位机；
13.其中，所述激光测距装置由上位机设置唯一的id。
14.其中，所述辅助定位激光发射器为可视的激光发射头，用于定位所述激光测距装置的激光照射光点位置。
15.进一步的，所述滑轨包括与所述外壳侧壁平行设置的平行滑轨和所述第一激光传感器朝向地面设置的倾斜滑轨，当用于跑步类体育项目和仰卧起坐项目时，采取水平固定方式将平行滑轨与立柱连接，当用于俯卧撑项目时，采取倾斜固定方式将倾斜滑轨与立柱连接。
16.进一步的，所述第一第二激光传感器发射的激光光线采用850纳米波长led光源，所述辅助定位激光发射器使用650纳米红外激光。
17.一种适用于短跑类体育项目的计时系统，包括跑道，在跑道终点的一侧设置一个与所述跑道地面垂直的立柱，在立柱上安装所述激光测距装置，所述激光测距装置的第一激光传感器开启并朝向跑道的另一侧，所述第二激光传感器关闭；其中，每个所述激光测距装置设置唯一的id；
18.所述第一激光传感器，用于测量跑道的宽度将其设定为感应距离，且用于检测运动员是否经过；
19.还包括上位机，用于开启所述第一激光传感器，接收所述控制模块上传的测量距离和所述激光测距装置的id，判断测量距离小于感应距离时，则在跑道上有运动员经过，感应状态计为1，当测量距离大于感应距离时，则运动员已经经过该装置，感应状态计为0；随后根据起跑时间与每个跑道感应状态1触发时间的时间差获得该跑道运动员的成绩。
20.一种适用于30*2蛇形跑体育项目的计时系统，包括跑道，垂直于跑道的多个立柱，所述立柱上安装所述激光测距装置，所述激光测距装置朝向前进方向，所述第一激光传感器和第二激光传感器开启；多个立柱分别设置在s型跑道的凸起处，以及起点和终点；其中，每个所述激光测距装置设置唯一的id；
21.所述第一/第二激光传感器用于检测运动员是否从所述激光测距装置一侧经过；
22.还包括上位机，用于开启所述第一和第二激光传感器，根据场地实际情况设置感应距离，接收所述控制模块上传的距离和所述激光测距装置的id，判断当运动员从所述激光测距装置一侧经过时，经过的第一/第二激光传感器名称和感应状态计为1，再判断运动员是否正确绕杆，如果正确绕杆，上位机计算起跑时间与运动员到达位于终点的所述激光
测距装置时的时间差，从而获得该跑道运动员的成绩。
23.一种适用于引体向上项目的计数系统，包括固定在场地上的单杠，垂直于场地且与所述单杠平行的立柱，所述立柱上从上至下顺序安装两个所述激光测距装置，其位置分别高于单杠高度以及低于单杠高度；所述激光测距装置的第一激光传感器朝向单杠并开启，所述第二激光传感器关闭；
24.所述第一激光传感器，用于检测运动员是否经过；
25.还包括上位机，用于开启所述第一激光传感器，根据场地实际情况设置感应距离，接收所述控制模块上传的距离和所述激光测距装置的id，判断当运动员头部触发位于上部的激光测距装置时，经过的所述激光测距装置感应状态计为1，判断当运动员身体下垂后，位于下方的所述激光测距装置感应状态计为0，上位机在先后接收到1和0之后判断完成一次引体向上。
26.一种适用于仰卧起坐项目的计数系统，包括测试场地，垂直于场地的两组立柱，所述两组立柱分别安装一个所述激光测距装置，一个所述激光测距装置的位置接近人体横卧时的心脏高度，即第三位置，另一个所述激光测距装置接近体坐起时的心脏高度，即第四位置；所述激光测距装置的第一激光传感器朝向运动员并开启，所述第二激光传感器关闭；
27.所述两个第一激光传感器，用于检测运动员是否经过；
28.还包括上位机，用于开启所述第一激光传感器，接收所述控制模块上传的所述激光测距装置的id，判断当运动员横卧时位于第三位置的激光测距装置检测到运动员身体，感应状态记为1，此时另一激光测距装置没有检测到运动员身体，感应状态记为0；当运动员坐起时位于第三位置的激光测距装置没有检测到运动员身体，状态记为0，此时位于第四位置的激光测距装置检测到运动员身体，状态记为0；上位机在两台激光测距装置分别完成一次状态0和1变化后，判断完成一次仰卧起坐计数。
29.一种适用于俯卧撑项目的计数系统，包括测试场地，垂直于场地的一个立柱，所述立柱倾斜安装一个所述激光测距装置，所述激光测距装置的第一激光传感器朝向运动员并开启，所述第二激光传感器关闭；利用所述辅助激光发射器调整其测量位置，使辅助光点正对运动员背部中心位置，使得所述装置从上向下测量装置与运动员背部的距离；
30.所述第一激光传感器，用于检测运动员是否经过；
31.还包括上位机，用于开启所述第一激光传感器，根据场地实际情况设置感应变化区间d；接收所述控制模块上传的运动员撑起时背部与所述激光测距装置之间初始探测距离lo和所述激光测距装置的id，当运动员从撑起位转为俯卧位时，背部与激光测距装置间的距离增大，接收所述控制模块上传的当前探测距离l，判断当l≥lo+d时，所述激光测距装置的状态计为1，因此上位机在先后接收到1之后判断完成一次俯卧撑计数。
32.与现有技术相比，本实用新型有益效果及显著进步在于：
33.本设备的有益效果是实现多种体育、军事竞赛项目的自动检测、自动上传，使用时可以不考虑环境光、衣着颜色等问题。使用同一种设备的不同工作模式实现多种项目的自动计时和计数，计时精度更能够达到0.1秒以上。减少使用设备的种类，将有利于减少使用方的采购成本和维护成本，从而实现更高的自动化程度。
附图说明
34.图1a-1d是本实用新型所述的激光测距装置的外观示意图；其中，图1a显示设置有第一激光传感器的一侧，图1b是主视图，图1c显示设置有第二激光传感器的一侧，图1d是所述外壳的背面示意图；
35.图2是适用于短跑类体育项目的计时系统的示意图；
36.图3是适用于30*2蛇形跑体育项目的计时系统的示意图；
37.图4a-4b是适用于引体向上项目的计数系统的示意图，其中图4a是运动员在单杠下的状态，
38.图4b是运动员在单杠上悬停状态；
39.图5a-5b是适用于仰卧起坐项目的计数系统的示意图，其中图5a是运动员在卧位的状态，
40.图5b是运动员在坐起状态；
41.图6a-6b是适用于俯卧撑项目的计数系统的示意图，其中图6a是运动员在撑起的状态，图6b是运动员在俯卧状态。
42.图中：
43.1：第一激光传感器2：辅助定位激光发射器3：第二激光传感器
44.4：充电口5：电源开关6：电量显示屏7：电池组
45.8：控制模块9：天线10：水平滑轨11：倾斜滑轨
46.12：第一位置13：第二位置14：第三位置15：第四位置
47.17：运动员18：激光测距装置
具体实施方式
48.为使本实用新型实施例的目的、技术方案、有益效果及显著进步更加清楚，下面，将结合本实用新型实施例中所提供的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所有描述的这些实施例仅是本实用新型的部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
49.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”，“第三”等，仅是用于区别不同的对象，而非用于描述特定的顺序。
50.如图1a,1b,1c,1d所示，一种激光测距装置，包括外壳，所述外壳的正面开有开口用于显示电量显示屏6，所述外壳背部固设有两个滑轨，与所述外壳侧壁平行设置的平行滑轨10和不与其平行设置的倾斜滑轨11，用于在立柱或三脚架上固定设备，可以采取水平固定方式(用于检测左右物体)和倾斜固定方式(用于检测地面上方物体)。当所述激光测距装置水平放置时，每个激光传感器的检测范围均为10m，当倾斜设置时，所述第一激光传感器1朝向地面，所述第一激光传感器1的检测范围为10m。
51.所述外壳内还包括用于检测所述激光测距装置左侧物体的第一激光传感器1，用于检测所述激光测距装置右侧物体的第二激光传感器3，和辅助定位激光发射器2。所述第一激光传感器和辅助定位激光发射器紧贴所述外壳的一个侧壁设置，所述第二激光传感器紧贴所述第一激光传感器的对侧侧壁设置。所述第一和第二激光传感器使用激光飞行时间
法进行测量距离tof(time of flight)，即记录设备发出的一束激光被物体反射后回到传感器的时间来计算传感器和物体之间的距离。第一第二激光传感器发射的激光光线采用850纳米波长led光源，该波长的激光对人眼没有任何损伤，结合滤光技术，在户外太阳光下也能正常使用。所述辅助定位激光发射器2使用650纳米红外激光，可以被肉眼看见，在所述激光测距装置安装固定完毕后，开启所述辅助定位激光发射器2，确定激光照射光点位置准确后，完成定位随后关闭辅助定位激光发射器2。
52.外壳内还设置有电源模块，通信模块，和控制模块8，各模块之间电连接。
53.所述电源模块包括可充电锂电电池组7，充电口4，电源开关5，和电量显示屏6。所述电量显示屏位于外壳内，位位置与外壳正面的开口位置对应；充电口4和电源开关5紧贴所述第二激光传感器所在的侧壁，所述电源模块之间的元件电连接。所述电池组使用3 节串联的18650锂电池，提供9v～12v电源，并配有充放电保护板。
54.所述通信模块为wifi模块和蓝牙模块中的至少一种，还包括天线。其中，蓝牙主要用于设备自身参数设置，wifi用于上传第一/第二激光传感器状态和接收模式切换指令。
55.所述控制模块8为mcu用于接收所述第一和/或第二激光传感器发出的激光被物体反射后返回激光传感器的时间，从而计算所述激光传感器和物体之间的距离并将得出的距离上传至上位机；所述激光测距装置由上位机设置唯一的id。
56.实施例1：短跑类体育项目
57.如图2所示，一种适用于短跑类体育项目的计时系统，场地中包括3个跑道，分别为1 号跑道，2号跑道和3号跑道，在跑道终点的一侧设置一个与所述跑道地面垂直的立柱，在立柱上利用水平滑轨10水平安装所述激光测距装置，所述激光测距装置的第一激光传感器朝向跑道的另一侧；图2中所述激光测距装置右侧的灰色圆圈代表检测范围。
58.首先打开所述辅助定位激光发射器2进行定位，定位结束后将其关闭；其中，每个所述激光测距装置设置唯一的id；
59.上位机控制设备开启第一激光传感器1，不开启所述第二激光传感器3，测量跑道的宽度l将其设定为感应距离l；当所述第一激光传感器检测到物体的距离≤感应距离l时，所述激光测距装置利用通信模块上传所述激光测距装置id和感应状态计为1，如果所述第一激光传感器1检测到运动员经过，所述控制模块8接收所述第一激光传感器1发出的激光被物体反射后返回激光传感器的时间，从而计算所述第一激光传感器1和运动之间的测量距离并利用通信模块将得出的距离上传至上位机；上位机接收所述控制模块上传的测量距离和所述激光测距装置的id，判断当跑道上有运动员经过，运动员与所述激光测距装置的测量距离小于等于感应距离时，感应状态计为1，当运动员距离大于感应距离时，则运动员已经经过该装置，感应状态计为0；上位机计算起跑时间与每个跑道感应状态1触发时间(即从0变为1的时刻)的时间差即是该跑道运动员的成绩。该方法存在误差仅在于无线传输使用的时间，远低于0.1秒的识别精度。由于所述激光测距只能感应跑道宽度l，所以其他跑道的选手对本跑道没有干扰。
60.实施例2：30*2蛇形跑体育项目
61.如图3所示，一种适用于30*2蛇形跑体育项目的计时系统，包括跑道，垂直于跑道的 8个立柱，所述立柱上安装所述激光测距装置，所述激光测距装置利用水平滑轨10水平安装并朝向前进方向；其中6个立柱分别设置在s型跑道的凸起处，1个设置在起点和1个设
置在终点。
62.首先打开所述辅助定位激光发射器2进行定位，定位结束后将其关闭；其中，每个所述激光测距装置设置唯一的id；
63.上位机控制设备开启第一激光传感器1和第二激光传感器3，根据场地实际情况设置感应距离，当场地宽敞无限制时，通常设置为1.5米；
64.当运动员从所述激光测距装置一侧经过时，所述激光测距装置利用通信模块上传所述激光测距装置id、经过的第一/第二传感器名称(所述激光测距装置的左侧还是右侧的激光传感器)和感应状态计为1，上位机判断运动员是否正确绕杆，如果正确绕杆，在经过位于终点的所述激光测距装置时记录其最后时间，上位机计算起跑时间与最后时间，所述最后时间与起跑的时间差即使该跑道运动员的成绩，结合途中绕杆的正确性，给予最终成绩判定。
65.实施例3：引体向上项目
66.如图4a,4b所示，一种适用于引体向上项目的计数系统，包括固定在场地上的单杠，垂直于场地且与所述单杠平行的立柱(图中立柱未示出)，所述立柱上从上至下顺序安装两个所述激光测距装置，其位置分别高于单杠高度的第一位置12以及低于单杠高度的第二位置13；所述激光测距装置的第一激光传感器1朝向单杠且利用水平滑轨10水平安装；
67.首先打开所述辅助定位激光发射器2进行定位，定位结束后将其关闭；其中，每个所述激光测距装置设置唯一的id；
68.上位机控制设备开启第一激光传感器1，不开启所述第二激光传感器3，根据场地实际情况设置感应距离l，其中感应距离略大于所述激光测距装置和单杠之间的水平距离；
69.当运动员向上拉起时，运动员头部触发位于上部的激光测距装置时，即到达第一位置 12时，所述激光测距装置的感应状态计为1，并上传感应状态1，当身体下垂后，位于第二位置13的所述激光测距装置的第一激光传感器1发出光线穿过双臂、头顶和单杠之间的空间，感应状态计为0，并上传感应状态0，因此上位机在先后接收到1和0之后判断完成一次引体向上。
70.实施例3还可以应用于屈臂悬垂项目，其安装方法与操作与引体向上近似，在此不再赘述。
71.实施例4：仰卧起坐项目
72.如图5a,5b所示，一种适用于仰卧起坐项目的计数系统，包括测试场地，两个垂直于场地的立柱，所述立柱分别安装一个所述激光测距装置，且两个所述激光测距装置与地面的垂直距离不同，一个所述激光测距装置的位置接近人体横卧时的心脏高度，即第三位置14，另一个所述激光测距装置接近体坐起时的心脏高度，即第四位置15；
73.；所述激光测距装置的第一激光传感器1朝向运动员利用水平滑轨10水平安装并开启，所述第二激光传感器关闭；
74.首先打开所述辅助定位激光发射器2进行定位，定位结束后将其关闭；其中，每个所述激光测距装置设置唯一的id；
75.上位机控制设备开启第一激光传感器，所述上位机接收所述控制模块上传的所述激光测距装置的id，当运动员横卧时靠近人体横卧时的心脏高度的激光测距装置检测到运动员身体，状态记为1，此时另一激光测距装置没有检测到运动员身体，状态记为0；当运动
员坐起时位于第三位置14的激光测距装置没有检测到运动员身体，状态记为0，此时位于第四位置15的激光测距装置检测到运动员身体，状态记为0；上位机判断位于第三位置14和第四位置15的激光测距装置，完成一次状态0和1变化后，判断完成一次仰卧起坐计数。
76.实施例5：俯卧撑项目
77.如图6a,6b所示，一种适用于俯卧撑项目的计数系统，与实施例4所述的仰卧起坐项目近似，在此不再赘述，以下只描述其区别点。将所述激光测距装置的第一激光传感器1瞄准运动员17的背部，设置感应变化区间d为200mm(略小于成年人大臂长度)，当运动员17撑起准备时，所述上位机接收所述控制模块上传的初始探测距离lo和所述激光测距装置的id，其中，所述初始探测距离lo即为第一激光传感器1到撑起的背部的距离，感应状态计为0，当运动员从撑起转为俯卧位时，所述激光测距装置与运动员17背部的距离增大，所述控制模块上传的当前探测距离l≥lo+d，此时所述激光测距装置的状态计为1，上位机在先后接收到1和0之后判断完成一次俯卧撑计数。
78.以上各实施例和具体案例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非是对其的限制，尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，本领域技术人员根据本说明书内容所做出的非本质改进和调整或者替换，均属本实用新型所要求保护的范围。