游泳动态阻力测量数据的计算处理方法技术

一种游泳动态阻力测量数据的计算处理方法，其首先通过一游泳动态阻力测量装置获得同步采集的游泳测试者水动力和游泳姿势图像信息数据；然后根据游泳测试者各种不同泳势的特点，将采集的游泳姿势图像信息数据的每一个动作周期分成两个或两个以上的阶段，并确定每一阶段的时间起止点；最后根据每一阶段的时间起始点，对采集的水动力数据按阶段进行数据的平均值计算并存储。本发明专利技术较现有的国内外的动态阻力计算方法有突破和创新。本发明专利技术按照对推进力和动态阻力的定义，去分析游泳技术对推进力和动态阻力的影响，从而进一步对动作技术进行深入分析与诊断。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种游泳运动员训练时的。
技术介绍
游泳是人体在水中凭借肢体动作和水的相互作用力而获得前行的一种技能活动。在大众健身方面是一项老少皆宜、妇孺皆知、开展广泛的群众体育娱乐项目，在竞技体育方面因其占比赛中的金牌之多而成为各国争夺优势的重点项目。在当今日趋激烈的竞技游泳竞赛中，依靠“减少阻力或增加推进力”的方法去赢得比赛，一直是广大的教练员、运动员、科研人员努力追求的目标。因此分析影响人体在水中受到的阻力大小、影响因素等等，制定更为有效的游泳动作技术，从而提高运动员体能的利用率，更是人们关注的热点。游泳过程中各种阻碍人体在水中前进的力统称为水阻力。其中的静态阻力和动态阻力是按人体在水中是否运动来区分的。所谓静态阻力是指人体在水中处于某一固定姿势下滑行或被牵引时所受到的阻力；动态阻力是指人体在水中游进时姿势变化，产生运动而受到的阻力。此外，按阻力性质可将阻力分为摩擦阻力、压差阻力和波浪阻力三种。静态阻力和动态阻力均可由摩擦阻力、压差阻力和波浪阻力构成，不同游速下上述阻力成分占总阻力的比例会发生变化。静态阻力的测试研究已经开展得很多，有水中牵引、流动水槽方法等，测试对象为模型或人体。国内外对静态阻力的研究起步较早，取得了不少有价值的成果。多数研究认为静态阻力的大小，除了与牵引速度有关系外，还与人体形态参数、身体浸没在水中的深浅程度、水质水温、环境湿度等许多因素有关。动态阻力除了与上述影响因素均有关之外，更重要的是与人体运动有关，它既包含了人体某一姿势、某一速度下的静态阻力，又包含了在这一速度下由于姿势改变所引起的阻力，两项合并在一起统称为动态阻力。动态阻力反映游泳运动中受到的真实阻力。相对静态阻力而言，人们对动态阻力的认识还存在不同的理解，因此动态阻力的测量形式变得复杂得多，没有形成相对统一、规范、成熟的测试方法和装置，测试结果的可比程度也受到影响。目前国外的几种动态阻力测试方法，按时间顺序有1)Di Prampero等(1974)生物能量转换法(Bioenergetic Method)。2)Kent和Atha(1975)模型法(Model Method)。3)Clarys等(1979)匀速牵引法(Towing Method)。4)Toussaint等(1988)动态阻力测量系统(Measuring active dragsystem，简称MAD method)。5)Kolmogorov和Duptisheva(1992)速度扰动法(Velocity PerturbationMethod)。6)Takagi等(1999)日本水槽中的动态阻力实验装置。7)Wilson等(2003)新西兰水槽中的动态阻力实验装置。国内有国家体育总局科研所联合清华大学、北京航空航天大学的有关实验室开展了相关的研究。人体在水中游进时，水作用于人体上的力可称其为水动力。当人体或人体某部分受到于游进方位上的水动力(为简化起见，下文中水动力均特指游进方位上的水动力)与游进方向一致时称其为推进力；反之，则称为阻力，并且为了区别于人体保持固定姿势在水中滑行时所受到的水阻力(通常称为静态阻力)，将游进时所受到的阻力称为动态阻力。游泳中只有人体与水相互作用，水动力是改变人体在水中游进运动状态的唯一外力。动态阻力和推进力都是水动力的表达形式，与动作技术有着紧密的联系，它们的大小是评价游泳技术优劣的唯一标准。对于整个人体而言，当水动力与游进方向一致时可称其为(净)推进力，而当水动力与游进方向相反时可称其为(净)动态阻力，如将水动力记为Ff，推进力记为Fp，动态阻力记为FAD，那么就有如下关系式Fp＝Ff(当Ff＞0时)和FAD＝Fd(当Ff＜0时)………………………………………………(1)由于人体在水中身体表面各部分所受到的水压是不同的，因此，人体某些部分上作用的水动力是与游进方向相反的，也就是说产生的是阻力，而在另一些部分上作用的水动力是与游进方向相同的，也就是说产生了推进力，从这个意义上讲，作用于整个人体上的水动力是所有局部的动态阻力和推进力的合力，即它们的代数和，可记为如下关系式Ff(水动力)＝FAD(动态阻力)+Fp(推进力)…………………………(2)从更细的层面上分析，对应于上述(1)或(2)所定义的动态阻力FAD和推进力Fp分别又可分为两部分所组成，一部分是由于人体姿势不断的改变而使阻力发生变化，另一部分是仅由于肢体的运动而引起的水动力的变化，若将前一部分阻力记为FPD′(始终为负)，后一部分产生的力记为Ff′(可正可负)，那么就有如下关系式FAD＝FPD′+Ff′(FPD′+Ff′＜0时＝以及Fp＝FPD′+Ff′(FPD′+Ff′＞0时)……………………………(3)FPD′与静态阻力有类似之处，因为仅仅是姿势对阻力的影响，而Ff′则纯粹是由运动决定的动态力。其实，上述关系式(3)仅仅是一种理论上的意想，因为它忽略了运动对流场改变的影响。但它表明了这样两个事实①运动对动态阻力有很大的影响，将FPD′误认为动态阻力(Kent和Atha，1975；李良标等编著《运动生物力学》，1991)是不正确的；②推进力只能在运动的过程中产生。依据上述对动态阻力的定义，纵观国外对动态阻力的研究现状，绝大部分的研究均试图从第二个层面(即按上述(2)的定义)去研究游进过程中的动态阻力。A.R.Vorontsov和V.A.Rumyantsev(2001)介绍了国外研究动态阻力的几种方法，仰红慧等(2004)对国外动态阻力的测试研究进行了评述Clarys等(1979)、Toussaint等(1988)、Kolmogorov和Duptisheva(1992)的研究均欲从水动力中分解出真正意义上的动态阻力FAD(即随时间而变的动态阻力)，然后根据人为要求运动员匀速游的实验条件下，建立Fp＝FAD的关系式，即匀速游进状态下的推进力等于动态阻力。人体与船体不同，在游进过程中他并不存在固定不变的推进力部件和阻力部件，它们是浑为一体的，因此在第二个层面(即按上述(2)的定义)上欲从水动力中分解出真正意义上的动态阻力是十分困难的，甚至可以说是不可能的。为此，研究者们均在一些缺乏严格力学关系的假设条件下，只能大致地求得在匀速游进时人体所受到的平均动态阻力(其实，对于宏观意义上的匀速游进而言，平均推进力等于平均阻力的说法也是错误的，严格地说应该是推进力的冲量等于动态阻力的冲量)，将原本所具有的动态阻力特性作了静态化的处理，显得十分勉强但也无可奈何。这无论是对所得研究结果数值的准确性还是对平均动态阻力的静态化特征而言，都导致他们的研究结果缺乏实际的应用价值，不能有效地指导游泳训练实践。而Kent和Atha的研究只是做了不同游泳姿势的静态阻力，即第三层面上的FPD’；Di Prampero等采用的是间接测量法，即用最大吸氧量与附加阻力的线性关系去推算的，是早期的做法；日本水槽中的设计看上去十分复杂，装置也很庞大；新西兰水槽的设计用绳连接(属于软连接)，只能测拉力(阻力)，因此设置的水流速度必须高于运动员所能达到的最高速度，这与运动员实际的游速相差甚远，不能客观反映运动员实际游泳水平下的水动力变化情况。综合水动力的实验方法和研究成果，发现测试方法复杂、多变，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种游泳动态阻力测量数据的计算处理方法，包括如下步骤：１］、通过一游泳动态阻力测量装置获得同步采集的游泳测试者水动力和游泳姿势图像信息数据；２］、根据游泳测试者各种不同泳势的特点，将采集的游泳姿势图像信息数据的每一个动作周期 分成两个或两个以上的阶段，并确定每一阶段的时间起止点；３］、根据每一阶段的时间起止点，对采集的水动力数据按阶段进行数据的平均值计算并存储。

【技术特征摘要】
1.一种游泳动态阻力测量数据的计算处理方法，包括如下步骤1]、通过一游泳动态阻力测量装置获得同步采集的游泳测试者水动力和游泳姿势图像信息数据；2]、根据游泳测试者各种不同泳势的特点，将采集的游泳姿势图像信息数据的每一个动作周...

【专利技术属性】
技术研发人员：仰红慧，陈森兴，魏文仪，陈忠良，余卫东，徐心浩，李旭鸿，
申请(专利权)人：上海体育科学研究所，仰红慧，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]