一种用于田径场上跑步速度的采集测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于田径场上跑步速度的采集测量系统，包括安装在田径场两侧及中间地面上的磁钉、架设在田径场周围的摄像头、内部集成安装有一加速度传感器、一陀螺仪、一北斗模块和一锂电池的腰带盒、两侧对称安装有一组磁钉感应装置的脚腕带、中央处理器、跑步速度计算模块、仿真物理模型构建模块、虚拟参数作动模块、虚拟传感器和仿真分析模块。本发明专利技术实现了田径场曲线、直线以及点与点之间的跑步速度的实时、精确测量，通过数据的多方面采集，大大提高了测量的精确度，通过物理模型的建立实现了运动员运动状态的仿真分析，为运动计划的量身订做提供了参考性的意见，同时可以进行未来运动情况的预测。

A collection and measurement system for running speed on track and field

【技术实现步骤摘要】
一种用于田径场上跑步速度的采集测量系统
本专利技术涉及体育运动训练参数采集
，具体涉及一种用于田径场上跑步速度的采集测量系统。
技术介绍
在体育运动训练中，如何利用现代科学技术手段尽可能实时地、精确地采集运动员在田径场曲线和直线跑道上跑步速度，对于科学指导运动训练、提高运动技术水平是非常重要的。目前，还没有能够满足实时地、精确地进行曲线和直线运动全程测速需求的技术和产品。现有的方法是分段测速方法，采用在运动员的跑动路线上多点设置多个传感器信号接收器，通过接收多点的传感器信号来获取运动员的移动信息，这种方法，无法实现测量运动员在田径场曲线和直线跑道上的全程高密度任意点的实时、精确地的跑步速度，并且安装调试费时、麻烦。现代竞技体育运动科学训练，迫切需要一种能够进行实时的、精确的、全程的田径场曲线和直线运动速度采集测量方法，用于运动员在田径场曲线和直线跑道上跑步速度的全程高密度和任意点的实时、精确地测量。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种用于田径场上跑步速度的采集测量系统，实现了田径场曲线、直线以及点与点之间的跑步速度的实时、精确测量。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种用于田径场上跑步速度的采集测量系统，包括磁钉，安装在田径场两侧及中间地面上，每隔200cm-500cm不等距离布置，每个磁钉内均集成安装有一RFID读写器和一北斗模块；摄像头，架设在田径场周围，用于采集整个跑步的过程的视频数据，并将采集到的视频数据发送到数据处理模块；腰带盒，内部集成安装有一加速度传感器、一陀螺仪和一北斗模块，用于运动员状态参数的采集，并发送到数据处理器模块，脚腕带，所述脚腕带上两侧对称安装有一组磁钉感应装置，每个磁钉感应装置均集成设有一RFID芯片、一磁钉感应器和一北斗模块；中央处理器，用于接收磁钉、磁钉感应装置以及腰带盒所发送的数据，将这些数据用对应的RFID芯片内的运动员信息进行标记后发送到跑步速度计算模块，并发送到数据库进行储存；将完成标记后的数据转换成仿真物理模型所能识别的格式发送到仿真物理模型构建模块；还用于接收人机操作模块所输入的控制命令，并将这些控制命令按预设的算法发送到对应的模块进行执行；跑步速度计算模块，用于根据预设的算法以及接收到的数据进行跑步速度的计算；仿真物理模型构建模块，用于根据中央处理器所发送的数据和控制命令通过ADAMS系统进行运动员跑步物理模型的构建；虚拟参数作动模块，用于与仿真物理模型构建模块中的各元素建立关系后，在指定的范围内对参数进行变动，从而驱动各种仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；并用于改变转移节点的位置、方向设置，使仿真物理模型构建模块运动；还用于根据接收的控制命令进行仿真物理模型构建模块的分解、切割、放大和缩小；虚拟传感器，为在所建立的仿真物理模型构建模块中插入能达到直接获取相应的结果或信息目标的逻辑单元；仿真分析模块，用于将输入可以划分为单元、特性、载荷、设计变量、设计目标和设计约束的仿真算法和仿真方法；所述虚拟参数作动模块通过循环执行仿真分析模块，将结果反馈给仿真分析模块，仿真分析模块提取结果，并将结果发送到所述虚拟传感器，所述虚拟传感器接收结果并自动显示结果数据。其中，所述跑步速度计算模块通过以下步骤完成跑步速度的计算：S1、根据磁钉以及磁钉感应器所发送信号的时间点进行运动员在两磁钉之间平均速度的获取，以此完成整个跑步过程中各个磁钉之间的平均速度的获取，结合陀螺仪进行运动员转弯时间点的获取，从而实现每一圈跑步速度的获取；S2、通过加速度传感器进行运动员直观跑步速度的获取，并根据陀螺仪进行运动员转弯位置速度的获取，同时结合各加速度的时间点实现每一圈跑步速度的获取；S3、结合陀螺仪进行运动员转弯时间点的获取，通过北斗模块传输的运动员实时定位数据进行每一圈跑步速度的获取；S4、求取步骤S1、S2和S3所得的速度进行运动员综合速度的获取。其中，还包括图形绘制模块，用于根据所述监测数据绘制各种曲线图；对比分析模块，将绘制曲线与原实测曲线进行对比分析和预测，输出分析预测结果；回归计算模块，用于通过不同函数对所绘制的曲线进行回归计算。其中，所述图形绘制模块根据输入的监测数据，生成随时间、空间变化的时态曲线和空间效应曲线，该时态曲线显示了各监测点的原始数据随时间的变化情况，该空间效应曲线突出了同一时间不同测点的监测结果随磁钉位置的变化规律。其中，还包括两个显示屏，其中一个显示屏用于显示人机操作模块输入的各种数据以及整个监测过程中需要显示的数据，并基于检测到的数据输出表征运动量情况的二维结果图、三维结果图；另一个显示屏用于进行仿真模型的显示和整个仿真分析过程的显示。其中，还包括一全息投影系统，全息投影系统包括空气屏幕生成系统、若干组3D投影仪和素材数据库，用于根据摄像头发送的数据以及中央处理器发送的控制命令从素材数据库内调用相应的数据建立各种运动模型。其中，还包括一人机操作模块，用于各种控制命令以及数据调用命令的输入。其中，每个磁钉上均安装在一高透光保护玻璃外壳内，且该玻璃外壳内安装有一太能电池板；该太阳能电池安装在所述磁钉的一侧，用于为磁钉供电。其中，所述摄像头通过电源线连接市电。其中，所述腰带盒和脚腕带内均安装有可充电的锂电池。本专利技术具有以下有益效果：实现了田径场曲线、直线以及点与点之间的跑步速度的实时、精确测量，通过数据的多方面采集，大大提高了测量的精确度，通过物理模型的建立实现了运动员运动状态的仿真分析，为运动计划的量身订做提供了参考性的意见，同时可以进行未来运动情况的预测；过北斗模块完成数据的传输，无需进行线路的铺设，使用方便的同时，也避免了由于信号不良而导致监测中断的情况的发生；通过RFID技术的应用使得所有采集到的数据均自带身份信息，便于数据的整理储存和后期的调用；通过全息投影技术使得整个测量过程更加直观。附图说明图1为本专利技术实施例一种用于田径场上跑步速度的采集测量系统的系统框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种用于田径场上跑步速度的采集测量系统，包括磁钉，安装在田径场两侧及中间地面上，每隔200cm-500cm不等距离布置，每个磁钉内均集成安装有一RFID读写器、一北斗模块；每个磁钉上均安装在一高透光保护玻璃外壳内，且该玻璃外壳内安装有一太能电池板；该太阳能电池安装在所述磁钉的一侧，用于为磁钉供电。摄像头，架设在田径场周围，用于采集整个跑步的过程的视频数据，并将采集到的视频数据发送到数据处理模块；所述摄像头通过电源线连接市电；腰带盒，内部集成安装有一加速度传感器、一陀螺仪、一北斗模块和一锂电池，用于运动员状态参数的采集，并发送到数据处理器模块，脚腕带，所述脚腕带上两侧对称安装有一组磁钉感应装置，每个磁钉感应装置均集成设有一RFID芯片、一磁钉感应器、一北斗模块和一锂电池；还包括安装在监测中心的：人机操作模块，用于各种控制命令以及数据调用命令的输入；中央处理器，用于接收磁钉、磁钉感应装置以及腰带盒所发送的数据，将这些数据用对应的RFID芯片内的运动员信息进行标记后发送到跑步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于田径场上跑步速度的采集测量系统，其特征在于，包括磁钉，安装在田径场两侧及中间地面上，每隔200cm‑500cm不等距离布置，每个磁钉内均集成安装有一RFID读写器和一北斗模块；摄像头，架设在田径场周围，用于采集整个跑步的过程的视频数据，并将采集到的视频数据发送到数据处理模块；腰带盒，内部集成安装有一加速度传感器、一陀螺仪和一北斗模块，用于运动员状态参数的采集，并发送到数据处理器模块，脚腕带，所述脚腕带上两侧对称安装有一组磁钉感应装置，每个磁钉感应装置均集成设有一RFID芯片、一磁钉感应器和一北斗模块；中央处理器，用于接收磁钉、磁钉感应装置以及腰带盒所发送的数据，将这些数据用对应的RFID芯片内的运动员信息进行标记后发送到跑步速度计算模块，并发送到数据库进行储存；将完成标记后的数据转换成仿真物理模型所能识别的格式发送到仿真物理模型构建模块；还用于接收人机操作模块所输入的控制命令，并将这些控制命令按预设的算法发送到对应的模块进行执行；跑步速度计算模块，用于根据预设的算法以及接收到的数据进行跑步速度的计算；仿真物理模型构建模块，用于根据中央处理器所发送的数据和控制命令通过ADAMS系统进行运动员跑步物理模型的构建；虚拟参数作动模块，用于与仿真物理模型构建模块中的各元素建立关系后，在指定的范围内对参数进行变动，从而驱动各种仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；并用于改变转移节点的位置、方向设置，使仿真物理模型构建模块运动；还用于根据接收的控制命令进行仿真物理模型构建模块的分解、切割、放大和缩小；虚拟传感器，为在所建立的仿真物理模型构建模块中插入能达到直接获取相应的结果或信息目标的逻辑单元；仿真分析模块，用于将输入可以划分为单元、特性、载荷、设计变量、设计目标和设计约束的仿真算法和仿真方法；所述虚拟参数作动模块通过循环执行仿真分析模块，将结果反馈给仿真分析模块，仿真分析模块提取结果，并将结果发送到所述虚拟传感器，所述虚拟传感器接收结果并自动显示结果数据。...

【技术特征摘要】
1.一种用于田径场上跑步速度的采集测量系统，其特征在于，包括磁钉，安装在田径场两侧及中间地面上，每隔200cm-500cm不等距离布置，每个磁钉内均集成安装有一RFID读写器和一北斗模块；摄像头，架设在田径场周围，用于采集整个跑步的过程的视频数据，并将采集到的视频数据发送到数据处理模块；腰带盒，内部集成安装有一加速度传感器、一陀螺仪和一北斗模块，用于运动员状态参数的采集，并发送到数据处理器模块，脚腕带，所述脚腕带上两侧对称安装有一组磁钉感应装置，每个磁钉感应装置均集成设有一RFID芯片、一磁钉感应器和一北斗模块；中央处理器，用于接收磁钉、磁钉感应装置以及腰带盒所发送的数据，将这些数据用对应的RFID芯片内的运动员信息进行标记后发送到跑步速度计算模块，并发送到数据库进行储存；将完成标记后的数据转换成仿真物理模型所能识别的格式发送到仿真物理模型构建模块；还用于接收人机操作模块所输入的控制命令，并将这些控制命令按预设的算法发送到对应的模块进行执行；跑步速度计算模块，用于根据预设的算法以及接收到的数据进行跑步速度的计算；仿真物理模型构建模块，用于根据中央处理器所发送的数据和控制命令通过ADAMS系统进行运动员跑步物理模型的构建；虚拟参数作动模块，用于与仿真物理模型构建模块中的各元素建立关系后，在指定的范围内对参数进行变动，从而驱动各种仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；并用于改变转移节点的位置、方向设置，使仿真物理模型构建模块运动；还用于根据接收的控制命令进行仿真物理模型构建模块的分解、切割、放大和缩小；虚拟传感器，为在所建立的仿真物理模型构建模块中插入能达到直接获取相应的结果或信息目标的逻辑单元；仿真分析模块，用于将输入可以划分为单元、特性、载荷、设计变量、设计目标和设计约束的仿真算法和仿真方法；所述虚拟参数作动模块通过循环执行仿真分析模块，将结果反馈给仿真分析模块，仿真分析模块提取结果，并将结果发送到所述虚拟传感器，所述虚拟传感器接收结果并自动显示结果数据。2.如权利要求1所述的一种用于田径场上跑步速度的采集测量系统，其特征在于，所述跑步速度计算模块通过以下步骤完成跑步速度的计算：S1、根据磁钉以及磁钉感应器所发送信号的时间点进行运动员在两磁钉之间平均速度的获取，以此完成整个跑步过程中各个磁钉之间的平均速度的获取，结合陀螺仪进行运动员转弯时间点的获取，从而实...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢立付，
申请(专利权)人：宁波大红鹰学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33