一种用于场地自行车分段计时测速系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于场地自行车分段计时测速系统及方法，属于体育工程技术领域。该系统包括至少两个无线压电测量模块、无线网关和上位机；所述无线压电测量模块包括压电电缆、无线收发模块；所述压电电缆与无线收发模块连接；所述无线收发模块与无线网关通过无线网络连接；所述无线网关与上位机连接。本发明专利技术设计合理，能够自动、准确完成场地自行车训练的分段计时、测速以及成绩录入，有助于教练员和运动员有效实时地评价运动员的训练效果，能够显著减少教练员的工作强度、提高体育训练的效率和科学化水平、提升计时精度，且易于安装、拆卸以及携带，非常适用于场地自行车训练。

A segmented time and speed measuring system and method for track cycling

The invention provides a system and method for sectional timing and speed measurement of bicycles on site, which belongs to the field of Sports Engineering technology. The system comprises at least two wireless piezoelectric measurement modules, a wireless gateway and a host computer; the wireless piezoelectric measurement module includes a piezoelectric cable and a wireless transceiver module; the piezoelectric cable is connected with a wireless transceiver module; the wireless transceiver module is connected with a wireless gateway through a wireless network; and the wireless gateway is connected with a host computer. Connect. The invention has reasonable design, can automatically and accurately complete the sectional timing, speed measurement and score input of bicycle training in the field, is helpful for coaches and athletes to effectively and real-time evaluate the training effect of athletes, can significantly reduce the working intensity of coaches, improve the efficiency and scientific level of sports training, and enhance the meter. It is easy to install, disassemble and carry. It is very suitable for cycling training.

【技术实现步骤摘要】
一种用于场地自行车分段计时测速系统及方法
本专利技术属于体育工程
，具体涉及一种用于场地自行车分段计时测速系统及方法，适用于场地自行车运动训练的分段计时与测速。
技术介绍
分段计时与测速技术是现代运动训练中的重要测量手段，各国教练员都十分重视分段计时与测速成绩的研究。分段计时与测速技术已经被以不同的实施方式公开。CN2116925U“光电分段计时器”能够测量一段运动路程的总时间，但不能实现分段计时和无线传输数据的功能。CN1071267A“径赛运动员训练用无线遥控分段计时测速系统”，虽然能够实现分段计时功能，但它的无线装置是由发射机组和接收机组两部分组成，且发射机和接收机结构复杂，没有将无线发射装置和接收装置结合为一个模块，没有采用主流的WiFi模块或ZigBee模块，影响了无线传输的距离和设备的稳定性。CN201532660U“基于线阵CCD的径赛分段计时系统”由摄像机、录像机、监视器等组成，此类设备庞大、使用复杂，价格昂贵，在运动员训练与教学中普及应用难度大。CN103824439A“基于无线局域网的分段计时测速系统”由内置计时器且设置在支架上红外发射装置和红外接收装置构成，虽然能够进行分段计时与分段平均速度测量，但无法测量瞬时速度，且采用的支架结构相对庞大复杂，极易干扰场地自行车运动员训练比赛，不适用于场地自行车项目。在场地自行车项目日常训练中，不同距离的启动、加速、冲刺能力训练是每一堂训练课必练的内容，目前所采用的是秒表手计时+人工录入成绩，精度差，效率低，急需一种针对场地自行车训练的可自动完成分段计时，测速，成绩录入的系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种用于场地自行车分段计时测速系统及方法，能够自动、准确完成分段计时、测速以及成绩录入，有助于教练员和运动员有效实时地评价运动员的训练效果，极大提升训练效率。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种用于场地自行车分段计时测速系统，包括至少两个无线压电测量模块、无线网关和上位机；所述无线压电测量模块包括压电电缆、无线收发模块；所述压电电缆与无线收发模块连接；所述无线收发模块与无线网关通过无线网络连接；所述无线网关与上位机连接。所有的所述无线压电测量模块均横向布置在赛道上，即每个所述无线压电测量模块的压电电缆均与赛道的内边沿、外边沿同时垂直，每个压电电缆的两端分别固定安装在赛道的内边沿、外边沿上；所述无线收发模块设置在赛道的内边沿或外边沿上。所述无线压电测量模块包括电源模块；所述电源模块分别与压电电缆、无线收发模块连接。相邻两个无线压电测量模块之间沿着赛道的间距为1～125m；所述压电电缆均采用同轴电缆；所述压电电缆的横截面轮廓在4mm×4mm以内；所述无线收发模块采用WiFi模块或者ZigBee模块；所述无线收发模块的最大无线传输距离大于等于100米。利用上述系统实现的场地自行车分段计时测速方法，包括：(1)根据训练模式确定无线压电测量模块的数量、各个无线压电测量模块的位置、相邻两个无线压电测量模块之间的距离；(2)将一个所述无线压电测量模块横向布置在赛道的出发位置，其余所述无线压电测量模块依次横向布置在各个设定的位置；(3)运动员在赛道上骑行时，利用所述无线收发模块和所述无线网关，将各个所述压电电缆的输出电压发送给上位机；(4)所述上位机利用所述输出电压获得运动员经过相邻两个无线压电测量模块的分段用时、平均速度以及经过一个无线压电测量模块时的瞬时速度；(5)将所述输出电压、分段用时、平均速度以及瞬时速度进行显示。所述步骤(2)进一步包括：(21)对所有无线压电测量模块进行标定编号，将位于赛道的出发位置的无线压电测量模块标定编号为1，之后沿着赛道的逆时针方向将其余无线压电测量模块依次标定编号为2，3.....j；j大于等于2；(22)所述上位机记录所有相邻两个所述无线压电测量模块的距离Sm-1，即第m-1个所述无线压电测量模块与第m个所述无线压电测量模块之间距离，m为大于1且小于等于j的整数。所述步骤(4)的操作包括：所述上位机利用所述无线压电测量模块的输出电压记录全部波动峰值时刻Tm,2n-1和Tm,2n，即运动员骑行自行车第n圈经过第m个所述无线压电测量模块时输出的电压波形的波动峰值时刻，n大于等于1；利用公式计算得到分段用时tm-1，n、平均速度瞬时速度Vm，n：tm-1，n＝Tm，2n-1-Tm-1，2n-1＝Tm，2n-Tm-1，2n，其中，tm-1，n为运动员骑行自行车第n圈经过第m-1个所述无线压电测量模块与第m个所述无线压电测量模块的分段用时；为运动员骑行自行车第n圈经过第m-1个所述无线压电测量模块与第m个所述无线压电测量模块的平均速度；Vm，n为运动员骑行自行车第n圈经过第m个所述无线压电测量模块的瞬时速度；L为运动员所骑行自行车的前轮、后轮的中轴之间的距离。所述步骤(5)的操作包括：对每名运动员进行编号；对每名运动员，利用所述无线压电测量模块获得该运动员骑行经过时产生的输出电压，以时间作为横坐标，将全部所述无线压电测量模块的输出电压的波形曲线显示在显示器上；同时在显示器上显示运动员的信息、分段用时tm-1，n、平均速度与瞬时速度Vm，n；所述运动员的信息包括编号、姓名、单位、年龄和备注。所述方法进一步包括：根据运动员的编号，提取和查看该运动员的输出电压、分段用时、平均速度以及瞬时速度；所述方法进一步包括：通过视频采集系统采集运动员骑行的视频数据，并将输出电压的波形曲线与视频数据进行匹配，在显示器上同步播放各个无线压电测量模块的输出电压的波形曲线与视频；所述将输出电压的波形曲线与视频数据进行匹配的操作包括：在采集运动员骑行的视频数据时，通过对时间轴上的关键帧进行标记，识别运动员骑行初始时刻的时间点，并将该时间点标记为运动起始时间；在通过无线传输获得的输出电压的信号中捕获起始点信息，即位于赛道的出发位置的无线压电测量模块采集到的第一个波峰时刻，并将该时刻标记为运动起始时间；根据两个运动起始时间，将输出电压的信号与视频信号在时间轴上进行统一，此时，输出电压的波形曲线与视频数据在时间轴上实现同步，即实现匹配。所述方法进一步包括：若两名运动员同时在赛道上进行骑行训练，如果在骑行过程中出现超车现象，则从超车的运动员经过的下一个无线压电测量模块开始，将两个运动员的峰值时刻结果均进行互换，直至下一次出现超车时再进行互换。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术设计合理，能够自动、准确完成场地自行车训练的分段计时、测速以及成绩录入，有助于教练员和运动员有效实时地评价运动员的训练效果。(2)本专利技术结构简单，运行操作简便易行，为教练员以及运动员提供了一种全新、实用急需的分段计时与测速系统，能够显著减少教练员的工作强度，提高体育训练的效率和科学化水平。(3)本专利技术较大提升了计时精度，且易于安装、拆卸以及携带，非常适用于场地自行车训练。附图说明图1是本专利技术系统的结构示意图；图2是本专利技术无线压电测量模块的布置示意图；图3是本专利技术数据处理分析软件的界面布局示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述：如图1所示，本专利技术用于场地自行车分段计时测速系统包括多个无线压电测量模块、无线网关和上位机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于场地自行车分段计时测速系统，其特征在于：所述系统包括至少两个无线压电测量模块、无线网关和上位机；所述无线压电测量模块包括压电电缆、无线收发模块；所述压电电缆与无线收发模块连接；所述无线收发模块与无线网关通过无线网络连接；所述无线网关与上位机连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于场地自行车分段计时测速系统，其特征在于：所述系统包括至少两个无线压电测量模块、无线网关和上位机；所述无线压电测量模块包括压电电缆、无线收发模块；所述压电电缆与无线收发模块连接；所述无线收发模块与无线网关通过无线网络连接；所述无线网关与上位机连接。2.根据权利要求1所述的用于场地自行车分段计时测速系统，其特征在于：所有的所述无线压电测量模块均横向布置在赛道上，即每个所述无线压电测量模块的压电电缆均与赛道的内边沿、外边沿同时垂直，每个压电电缆的两端分别固定安装在赛道的内边沿、外边沿上；所述无线收发模块设置在赛道的内边沿或外边沿上。3.根据权利要求1或2所述的用于场地自行车分段计时测速系统，其特征在于：所述无线压电测量模块包括电源模块；所述电源模块分别与压电电缆、无线收发模块连接。4.根据权利要求2所述的用于场地自行车分段计时测速系统，其特征在于：相邻两个无线压电测量模块之间沿着赛道的间距为1～125m；所述压电电缆均采用同轴电缆；所述压电电缆的横截面轮廓在4mm×4mm以内；所述无线收发模块采用WiFi模块或者ZigBee模块；所述无线收发模块的最大无线传输距离大于等于100米。5.利用权利要求1-4任一所述的用于场地自行车分段计时测速系统实现的场地自行车分段计时测速方法，其特征在于：所述方法包括：(1)根据训练模式确定无线压电测量模块的数量、各个无线压电测量模块的位置、相邻两个无线压电测量模块之间的距离；(2)将一个所述无线压电测量模块横向布置在赛道的出发位置，其余所述无线压电测量模块依次横向布置在各个设定的位置；(3)运动员在赛道上骑行时，利用所述无线收发模块和所述无线网关，将各个所述压电电缆的输出电压发送给上位机；(4)所述上位机利用所述输出电压获得运动员经过相邻两个无线压电测量模块的分段用时、平均速度以及经过一个无线压电测量模块时的瞬时速度；(5)将所述输出电压、分段用时、平均速度以及瞬时速度进行显示。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)进一步包括：(21)对所有无线压电测量模块进行标定编号，将位于赛道的出发位置的无线压电测量模块标定编号为1，之后沿着赛道的逆时针方向将其余无线压电测量模块依次标定编号为2，3.....j；j大于等于2；(22)所述上位机记录所有相邻两个所述无线压电测量模块的距离Sm-1，即第m-1个所述无线压电测量模块与第m个所述无线压电测量模块之间距离，m为大于1且小于等于j的整数。7.根据权利要求6所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡齐，陈骐，何申杰，封文平，张文毅，
申请(专利权)人：国家体育总局体育科学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11