基于测力台和数字化跑道的跳远训练系统技术方案

本发明专利技术创造涉及体育训练自动化领域，特别涉及一种基于测力台和数字化跑道的跳远训练系统。由数字化助跑跑道模块、现场总线、测力模块、计算机以及配套的分析软件组成，其特征在于：测力台以及覆盖于测力台上表面的起跳板、保护层构成的测力模块和数字化助跑跑道模块上表面水平相接，构成跳远运动从助跑到起跳的综合信息获取平台；由底层、柔性传感器阵列及电路和表面塑胶构成的数字化跑道完成运动员助跑过程中步伐的时空序列参数采集，由测力台和置于其上的跳板和保护层构成的测力模块完成运动员起跳时的时空力的分布参数的采集，数字化跑道和测力台获得的信息经过A/D转换以及数据预处理后通过现场总线实时传送到计算机中进行分析显示。

【技术实现步骤摘要】
基于测力台和数字化跑道的跳远训练系统所属领域:本专利技术涉及体育训练自动化领域，特别涉及一种基于测力台和数字化跑道的跳远训练系统。技术背景当今世界田坛已经步入一个百花齐放的新格局，田径竞争日趋激烈，新生力量不断涌现。同时，从世界田径运动发展的现状来看，具有一定的发展不平衡性和较为明显的优势项目洲际分布特征:欧洲和美洲国家的田径运动发展水平较高，而亚洲的田径运动整体水平相对较低。我国田径项目虽然在女子中长跑和竞走、男子110米高栏等小项上具有一定的基础，在多次奥运会和世界田径竞标赛上取得优良成绩，但总体来说在世界上仍处于落后的地位，尤其是在三级跳、跳远等项目上与欧美国家差距较大。要改变这种局面就必须打破传统训练模式、注重训练方法和手段的改进、加强科技攻关的力度、提高田径运动训练过程中的科技含量和科学化训练水平。跳远项目技术性很强，其中助跑和起跳与跳远成绩密切相关，是最重要的二个环节，也是最难把握的环节。助跑的任务就是获得最高的助跑速度，并为准确踏板和快而有力的起跳做好技术、身体和心理上的准备；起跳要求运动员在最高助跑速度的前提下，在极短的时间内，按正确顺序完成-系列起跳动作，从而获得尽可能大的腾起初速度和适宜的腾起角度。目前针对跳远的科学化训练手段还比较匮乏，主要靠人为主观上的判断和专项能力锻炼与提高，也有少数靠高速影像解析系统和测力装置来获得训练过程的运动学信息，以此评价分析运动技术，这种分析工作量大，设备复杂繁琐，而且受场景变化和标定系统的约束，只能获取局部过程信息，费用昂贵。从助跑到起跳的整个过程的动力学信息的综合获取，目前尚未见到系统的方法和设备，而动力学信息对分析、评价跳远运动员的竞技战术能力，找到改进技术缺陷的方法十分重要，尤其是助跑的速度、节奏、步幅、方向以及起跳的角度、速度等动力学信息是提高跳远成绩的关键。根据专利查新，用于跳远训练的影像定位跳远系统，申请号是:200710114089.4，公开号是:CN101433757A，主要通过跑`步定位线、起跳线、射像道轨、射像机、摄像车和显示器所组成的影像同步显示系统来获得运动员的运动过程影像，其优点是利用同步影像和显示系统可以使运动员看到自己在训练过程中脚步是否踏在跑步定位线和起跳线上，从而达到修正运动员的技术状态，减少起跳失误。但是这种方法所用的设备复杂，价格昂贵，针对性和人为主观性太强，不适合跳远训练的综合信息获取和科学评价。目前国内跳远比赛训练迫切需要通过获得运动员在助跑过程中的运动节奏参数以及起跳过程中的起跳信息，对跳远过程进行科学的分析评价，以提高训练成绩。
技术实现思路
本专利技术的目的在于:为了克服现有跳远训练中的缺陷和不足，提高训练的科学性和训练效果，提出一种新型的基于测力台和数字化跑道的跳远训练系统，对获得的运动学和动力学信息进行综合分析，从而对跳远运动提出科学的训练指导。本专利技术的技术方案是:一种基于测力台和数字化跑道的跳远训练系统，由数字化跑道模块、现场总线、测力模块以及计算机组成，其特征在于:测力台以及覆盖于测力台上表面的起跳板、保护层构成的测力模块和数字化跑道模块上表面水平相接，构成跳远运动从助跑到起跳的综合信息获取平台；由底层、柔性传感器阵列及电路和表面塑胶构成的数字化跑道完成运动员助跑过程中步伐的时空序列参数采集，由测力台和置于其上的跳板和保护层构成的测力模块完成运动员起跳时的时空力的分布参数的采集，数字化跑道和测力台获得的信息经过A/D转换以及数据预处理后通过现场总线实时传送到计算机中，利用配套的软件进行分析、显示。所述的数字化跑道模块是将多个传感器采集阵列黏贴在底层和塑胶层之间固定于地面上，每个传感器采集阵列连接到各自的数据预处理电路，多个预处理电路通过挂靠到数据总线上连接到计算机。所述的测力台是六维力测力台，水平置于地下，上表面固定起跳板以及保护层，保护层位于跑道和起跳板之间。所述的由测力模块和数字化跑道模块构成的跳远综合信息获取平台依场地跳远沙坑前的中轴放置，与计算机数据处理模块共同构成跳远训练系统。本专利技术相对于现有技术的有益效果是:其一，数字化跑道模块中置于底层和表面跑道塑胶之间的传感器阵列，可获得运动员在助跑过程中的步伐信息；运动员在其上训练时，脚底与跑道接触的形状、位置、时序等参数均可由传感器阵列采集到，经过数据预处理模块的滤波、A/D转换后，通过现场总线传送到计算机分析，可以由位置时序信息获得助跑过程的步长、速度、方向以及运动节奏等信息，为训练提供客观、科学的分析依据。其二，测力台采样时间间隔很短，可以精确地获得运动员在踏上跳板并起跳瞬间的空间力的分布，包括整个起跳过程中X、Y、Z三个方向的力大小的变化，从得到起跳角度、起跳速度、起跳方向。其三，当此训练系统不用时，撤去数字化跑道以及测力台上的起跳板和保护层，盖上场地塑胶即可恢复满足一般使用得训练场地。其四，此训练系统不仅可以用于跳远，还可以用于三级跳、撑杆跳等需要获得运动节奏和力信息的其它体育运动项目。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术专利做进一步的说明。图1是该专利技术的整体俯视示意图。图2是该专利技术的训练平台侧面层次结构示意图。图3是该专利技术应用在训练系统的系统流程图。图1中，1、数字化跑道；2、现场总线；3、测力台保护层；4、起跳板；5、计算机；6、沙坑。图2中，7、地面；8、测力台；9、现场施工保护槽。图1，数字化跑道I平铺于地面上，和测力台模块相连，二者上表面保持在同一水平面上，并都通过现场总线2连接到计算机5，测力模块和数字化跑道模块构成的综合信息获取平台放置于沙坑6前方的中轴线上。图2，测力台8置于训练场地地下，通过现场施工保护槽保证测力台8的水平，测力台8上表面完全覆盖起跳板4和保护层3，保护层3和数字跑道I相接，位于数字跑道I和起跳板4之间，运动员起跳时踏在起跳板4和保护层3上从而获得起跳时的动力学参数。图3，开机之后，系统初始化硬件，准备开始数据采集，运动员在由测力模块和数字化跑道模块构成的综合信息获取平台上开始跳远训练，此时运动员助跑过程中的位置、时序等步伐信息被数字化跑道模块采集下来经过数据预处理后通过现场总线2传送到计算机5上，运动员起跳时脚步踏在起跳板4和保护层3上，起跳的动力学参数由测力台8获得，经过数据预处理后挂靠到现场总线2上传送到计算机5，计算机5根据助跑起跳整个过程的运动学动力学参数对运动员的跳远训练过程作出分析评价，最后通过训练专家系统得出训练改进意见反馈给运动员和教练员作为训练指导。具体实施方式实施例:以跳远过程为例，运动员在基于测力台8和数字化跑道I的跳远训练系统中进行跳远训练时，首先对测力台8和数字化跑道I上电，打开计算机5，初始化系统硬件，使设备的软硬件处于准备采集状态；运动员从数字化跑道I开始助跑，数字化跑道I采集运动员助跑过程中脚步踩到的区域时空信息，经过A/D转换及数据预处理后通过现场总线2传送到计算机5。通过助跑运动员获得了较高的助跑速度，并为踏板和起跳做好技术、身体和心理上的准备后到达起跳板4，单脚踏上测力台8的保护层3和起跳板4，完成起跳动作，同时，测力台8获取运动员起跳过程中的空间力的大小分布以及随时间的变化，经过数据预处理后传送至现场总线2，最终到达计算机5。计算机5对现场总线2传送过来的数本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于测力台和数字化跑道的跳远训练系统，由数字化助跑跑道模块、现场总线（２）、测力模块、计算机（５）以及配套的分析软件组成，其特征在于：测力台（８）以及覆盖于测力台上表面的起跳板（４）、保护层（３）构成的测力模块和数字化助跑跑道模块上表面水平相接，构成跳远运动从助跑到起跳的综合信息获取平台；由测力台（８）和置于其上的跳板（４）和保护层（３）构成的测力模块完成运动员起跳时的时空力的分布参数的采集，由底层、柔性传感器阵列及电路和表面塑胶构成的数字化跑道（１）完成运动员助跑过程中步伐的时空序列参数采集，数字化跑道（１）和测力台（８）获得的信息经过Ａ／Ｄ转换以及数据预处理后通过现场总线（２）实时传送到计算机（５）中进行分析显示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙怡宁，刘宇，杨先军，张胜年，闾坚强，
申请(专利权)人：上海体育学院，
类型：发明
国别省市：31