皮劃艇訓(xùn)練狀態(tài)多參數(shù)遙測裝置的研制①

李媛 史東林 紀霄峰 王靜茹 張全意

(1.河北省體育科學(xué)研究所 河北石家莊 050000; 2.重慶潤邁科技有限公司 重慶 400000)

皮劃艇項目是當(dāng)今奧運會運動項目中,對運動員技術(shù)與體能要求都非常高的項目之一,這主要是由皮劃艇的器材和項目特征決定的。無論是皮艇還是劃艇,艇身都是狹長的流線型,在水上的阻力很小,所以船艇在水面上的運動速度很快。運動員的劃槳是皮劃艇運動的唯一動力,控船的平穩(wěn)能力、劃槳的每槳力量、劃距和槳頻等因素綜合對船速起影響作用。

在賽艇運動技術(shù)的實船測試方面,Asami(1981年)[1]、Roth(1993年)[2]通過實船運動員劃槳力量的測試來評定運動技術(shù);盧德明(1988年)[3]研制了賽艇運動技術(shù)多參數(shù)實船測試系統(tǒng),可以測試多種運動學(xué)和動力學(xué)參數(shù),但由于技術(shù)設(shè)備的局限,該系統(tǒng)最終未能在我國賽艇界得到推廣應(yīng)用,歐陽波等以槳頻和心率作為測量參數(shù),建立了賽艇訓(xùn)練遙測系統(tǒng),系統(tǒng)的主要優(yōu)點是使用無線傳輸數(shù)據(jù),使教練員能有在線監(jiān)測運動員的心率和槳頻[4],只是該套系統(tǒng)選擇參數(shù)比較簡單,不能綜合全面的反應(yīng)運動員對艇的控制情況。

本研究綜合現(xiàn)有研究情況,擬研發(fā)一套能夠綜合反應(yīng)“人—艇”系統(tǒng)的運動學(xué)、動力學(xué)及運動員體能的狀況的皮劃艇訓(xùn)練狀態(tài)多參數(shù)遙測裝置。

1 皮劃艇訓(xùn)練狀態(tài)多參數(shù)遙測裝置設(shè)備組成及功能

皮劃艇訓(xùn)練狀態(tài)多參數(shù)遙測裝置是由三個部分組成:第一部分是艇載信息終端,包括:運動員心率無線測試、船艇運動測速測試、三軸加速度測試和兩軸震動角度測試,參數(shù)數(shù)據(jù)存儲,測試信息實時發(fā)射;第二部分是岸上遙測信息接收顯示系統(tǒng),包括:高增益定向接收天線、數(shù)字接收機模塊、便攜式計算機、電源系統(tǒng)等;第三部分是皮劃艇專業(yè)訓(xùn)練用運動員實時接收處理軟件。

皮劃艇訓(xùn)練狀態(tài)多參數(shù)遙測裝置主要實現(xiàn)艇載運動信息的實時采集、存儲、傳輸及事后運動信息分析處理功能。具體功能如下:(1)具有對運動員心率實時測量的功能;(2)具有實時劃槳頻率測量的功能;(3)具有實時人體運動能耗測量的功能;(4)具有實時艇速、艇運動軌跡測量的功能;(5)具有實時數(shù)據(jù)實時記錄、傳輸?shù)墓δ?(6)具有事后數(shù)據(jù)處理功能。

1.1 艇載信息終端

艇載信息終端主要由三軸加速度傳感器、心率帶、數(shù)據(jù)采集傳輸終端、充電器、顯示終端(安裝支架)、發(fā)射天線及連接電纜等組成,其實物圖如圖1所示。

艇載信息終端主要功能:具有時間、GPS定位顯示功能;具有對運動員心率實時測量的功能;具有實時、平均劃槳頻率測量的功能;具有運動距離測量的功能;具有實時、平均艇速跡測量的功能。

1.2 岸上遙測信息接收顯示系統(tǒng)

岸上遙測信息接收顯示系統(tǒng)由高增益定向?qū)挷ㄊ炀€、三腳架、遙測接收處理計算機等組成。天線、三腳架和遙測接收處理計算機實物如圖2所示。

岸上遙測信息接收顯示系統(tǒng)功能:具有實時接收艇載信息終端發(fā)射的無線信號功能;具有無線信號傳輸、解調(diào)、數(shù)據(jù)處理等功能。

1.3 實時接收處理軟件

實時接收處理軟件是遙測接收處理計算機的重要組成部分,可對接收到的數(shù)據(jù)信息實時、事后顯示處理。實時接收處理軟件可安裝在計算機任意盤上,雙擊實時處理軟件圖標即可打開軟件進行相應(yīng)操作。實時處理軟件實時顯示內(nèi)容有:X、Y、Z三軸加速度、槳頻、心率、幀計數(shù)、船艇運行軌跡、每次劃槳的加速度、即時信息、統(tǒng)計信息、累計信息,實時接收處理軟件界面如圖3所示。

實時接收處理軟件的功能主要有:(1)具有對X、Y、Z三軸加速度、運動員心率、槳頻、幀計數(shù)、船艇運行軌跡實時曲線顯示功能;(2)具有當(dāng)前速度、劃槳頻率、拉槳時間、回槳時間、拉槳距離顯示功能;(3)具有平均速度、平均頻率、平均拉槳、平均回槳、平均距離、劃槳計數(shù)顯示功能;(4)具有最大速度、最大頻率、最大拉槳、最大回槳、最大距離、累計槳數(shù)、累計時間顯示功能;(5)具有實時數(shù)據(jù)實時存儲、傳輸?shù)墓δ?(6)具有數(shù)據(jù)事后分路、轉(zhuǎn)換功能。

圖1 艇載信息終端實物圖

圖2 高增益定向?qū)挷ㄊ炀€天線及三腳架、遙測接收處理計算機實物圖

圖3 實時接收處理軟件顯示界面

2 劃艇訓(xùn)練實時信息遙測系統(tǒng)技術(shù)特點

(1)智能、數(shù)字設(shè)計方案設(shè)計,設(shè)備采用模塊、單板設(shè)計方法,使傳統(tǒng)設(shè)備小型化;(2)運用GPS定位系統(tǒng),采用先進的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和現(xiàn)有的各種信息平臺、無線傳感器。

3 軟件質(zhì)量控制情況

3.1 軟件性質(zhì)和等級

根據(jù)任務(wù)書中軟件研制要求,系統(tǒng)研制軟件為實時接收處理軟件,為C級軟件。

3.2 軟件的管理

根據(jù)任務(wù)書,對產(chǎn)品的軟件進行了需求分析、概要設(shè)計,按Q/AC315《軟件開發(fā)庫、受控庫和產(chǎn)品庫的管理管理規(guī)定》,對軟件實施了“三庫管理”,系統(tǒng)軟件文檔已經(jīng)歸入“產(chǎn)品庫”。經(jīng)系統(tǒng)聯(lián)試、檢驗驗收后確認系統(tǒng)軟件功能正常,滿足要求。

4 皮劃艇訓(xùn)練狀態(tài)多參數(shù)遙測裝置設(shè)備配套情況(見表1)

5 設(shè)備設(shè)計輸出、技術(shù)文件齊套情況

根據(jù)任務(wù)書要求,設(shè)計輸出了“皮劃艇訓(xùn)練狀態(tài)多參數(shù)遙測裝置使用說明書”、“皮劃艇訓(xùn)練狀態(tài)多參數(shù)遙測裝置安裝手冊”、“皮劃艇訓(xùn)練狀態(tài)多參數(shù)遙測裝置研制總結(jié)報告”。皮劃艇訓(xùn)練狀態(tài)多參數(shù)遙測裝置設(shè)計輸出文件完整、正確、協(xié)調(diào)、統(tǒng)一、文實相符,符合有關(guān)準則、規(guī)范及標準化的要求,能有效指導(dǎo)生產(chǎn)。

表1 設(shè)備配套表

[1]Asami T.,Adach N.and Yamamoto K.Biomechanics Analysis of Rowing Performance[J].Biomechanics VII-B,University Park Press,Baltimore,1981:442-446.

[2]Roth W.Schwanitz P.etc.Force-Time Characteristics of the Rowing Stroke and Corresponding Physiological Muscle Adaptations.International[J].Journal of Sports Medicine,1993(14):32-34.

[3]盧德明,王云德.賽艇劃槳技術(shù)的運動學(xué)與動力學(xué)測試研究[J].體育科學(xué),1988(4):65-68.

[4]歐陽波,王培勇,沈杜,等.賽艇訓(xùn)練多參數(shù)遙測系統(tǒng)的研制[J].西安體育學(xué)院學(xué)報,2005,22(4):78-81.