多传感器组合在滑雪训练上的应用

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1、多传感器组合在滑雪训练上的应用摘要：越野滑雪场地大、速度快，这就使教练员的训练和选才比较困难。随着信息化时代的到来，运动训练数字化已经成为现实。使用传感器技术，就可以使瞬间完成的动作数字化，使抽象的运动素质得到量化、细化。我们使用多传感器组合，把运动员的每一个动作都记录下来，数据都实时显示在教练的屏幕上，运动员的优劣一目了然，训练也可以有的放矢，从而达到最佳的训练效果。关键词：越野滑雪；运动训练；信息技术；体育运动；无线传感器中图分类号：TU991.33越野滑雪路程长、速度快，运动员高速运动时的各项运动素质，很难

2、被搞清楚，只能凭经验来判断。随着各种数字化传感器的到来，体育训练数字化也逐步成为现实。例如把越野滑雪运动员的每一个动作都记录下来，并把数据都实时显示在屏幕上，还可以事后分析，数据也可以与他人比对。这样，运动素质都有了量化指标。教练员可以心中有数，更加有的放矢地训练，提高训练的效率。1设备研究目标5主要解决越野滑雪运动员运动素质数字化、细化并收集、计算。可以把运动员很多运动数据记录下来，如步幅步频、双脚每一步的用力，整个滑雪过程中的加速度变化等，并且，可以通对数据的加工计算，得到运动员在整个运动过程中的速度和位移曲

3、线。2设备构成设备分两部分构成，一部分是运动员身上的加速度传感器、拉压力传感器；第二部分是教练员一侧的软件及无线接收器设备。教练员一侧：我们给出这些数据的曲线图形，以便于容易观察、理解数据。曲线绘制软件是我们自己使用VBA开发的软件工具。可以适用多种传感器曲线。2.1运动员一侧的传感器介绍运动员侧使用了两种传感器，加速度传感器和拉压力传感器。2.1.1加速度传感器三维加速度可以准确测量运动员在X、Y、Z三个轴方向的速度变化。我们选用的是惯性传感器ADXL345，它比较适合人体测量。系统由微控制器ADuC7024和

4、数字加速度计ADXL345配合使用，并配有电源等部分。采样频率设为128次每秒，加速度最高设为±2g。加速度传感器固定于运动员腰部，已取得平均加速度数值。设备会将它的三维加速度数据记录于USB卡中。记录身体X轴的加速度数据，只取X轴即可。52.1.2加速度数据解析可以根据加速度的变化，可以看出运动员的滑雪过程中的起跑能力、直道加速能力、弯道加速能力、以及冲刺能力等，还能准确知道运动员每一过程中的步幅、步频、摆腿时间等，从而可以看出步幅与身高是否合理等等。数据还可以与其他运动员的数据比对，从而找出自己的优缺点。2.

5、2拉压力传感器拉压力传感器置于运动员雪鞋下方，拉压力传感器是为了测量越野滑雪运动员左右脚的后蹬力。可以有两种办法，一种是使用拉压力传感器，直接测量拉压力数据；另一种是使用压力传感器，置于雪鞋下方，可以通过压力和面积计算出压力数据。两种方法除采集数据不同外，其它处理都是一致的。我们选用的是拉压力传感器。设备包括（拉）压力传感器、A/D转换器显示器、单片机、无线数据发射器、数据存储器和电源等。2.3拉压力传感器解析通过拉压力传感器，可以测量出运动员每一步的瞬间力量大小，蹬地时间，摆腿时间，也可以看出步频步幅，双脚力量

6、是否平衡，与其它曲线配合，可以看出运动员的力量、耐力、爆发力的优缺点，也可以将数据和别人比对，知己知彼。曲线数据如下图：5通过全程压力曲线，可以很好地反映出一名运动员的全程的体力分布情况，力量及耐力情况一目了然。也可以分析出全程的频率分布，以及战术是否合理等等。但是，仅凭全程曲线，并不能发现一名运动员的蹬地动作的详细优缺点。因此，我们可以查看不同阶段的单步拉压力曲线。通过单步曲线，就可以看出运动员每一时刻的蹬地用力大小，用力的形态，用力是否均匀，蹬地和腾空时间等。蹬地拉压力曲线，可以很好地发现运动员的优缺点，从而

7、制定有针对性的训练计划，提高训练效率。不但可以指导训练，也能为选拔人才提供数据依据。3根据加速度数据，计算速度和位移实际上没有速度传感器，GPS可测速度，但精度不高。因此，本系统利用加速度传感器数据积分，来取得速度和位移数据。速度的数据是通过加速度数据经由公式V=a*t换算得来（V：速度，a：加速度，t：时间）；位移的数据也是通过加速度数据经换算而来（S：位移）。因为本系统更接近惯性系统，以上公式可以使用。4应用前景根据加速度和拉压力数据，我们很容易计算出运动员的单步做功，也很容易计算出全程做功。用单步功和全程做

8、功来判断运动员的能力将更加直接有效。我们会在以后加以介绍。参考文献：5[1]王冲，施玉霞，陆熊.基于加速度传感器的无线人体动作测量设备[J].单片机与嵌入式系统应用，2011（08）：95-98.[2]梁欣荣.国外电子元器件[J].压力传感器及其应用，2001（09）：69-70.[3]孙新香.上海交通大学[J].基于三轴加速度传感器的跌倒检测技术的研究与应用，2008（