CN109126056B - 体育训练系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种体育训练系统，所述体育训练系统包括：引导系统、影音系统、定位系统、生理监测系统、控制系统、数据分析系统以及课件开发平台；所述体育训练系统在实现课程训练目标标准化的同时，保持课程的启发性和灵活性，借助多媒体交互手段，为参训人员带来沉浸感，从而极大地提高教学的趣味性。通过训练实时数据监测，进行实时训练督导和个体训练效能评估，从而科学准确地评价和指导学生的体育训练。以及利用声光多媒体等多种硬件辅助，切换应用场景，快速实现单一运动场馆的多功能化使用，提高了空间的使用效率。

Description

体育训练系统

技术领域

本发明涉及体育训练技术领域，尤其是涉及一种体育训练系统。

背景技术

目前市场上已针对专业的体育辅助训练进行了技术开发。如三维体育辅助训练系统，以数字化三维人体运动的计算机仿真技术、人体运动生物力学数据与真实人体运动数据为基础，逼真模拟、设计、分析技术动作，辅助运动员进行训练，帮助教练员进行教学和设计新的运动动作。现有技术中还有通过微型传感器节点采集人体姿态的体育运动辅助训练系统，通过利用多传感器融合，提高了判断人体姿态的准确性，采集的信息更为全面；使人们能够及时了解身体运动的情况，便于制定更为详细具体的训练计划，实现体育锻炼科学化管理。微型传感器节点体积小，携带方便；微型传感器节点和微型基站采用无线方式通信，具有高速、稳定和准确的优点。

但是上述技术关注的重点为专业体育训练，在现有技术中没有形成可直接用于中小学体育馆教学的体育训练系统。传统的体育训练中并没有对中小学体育课程形成系统课件，对课程中的队列、引导、教学、评估等功能不做关注，同时训练方式缺乏趣味性，授课的针对性不强，不能科学准确地评价和指导学生的体育训练。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体育训练系统，以解决在在现有技术中没有形成可直接用于中小学体育馆教学的体育训练系统的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种体育训练系统，包括：引导系统、影音系统、定位系统、生理监测系统、控制系统、数据分析系统以及课件开发平台；

所述引导系统用于为参训人员提供引导人体或球类运动的定位点或定位轨迹；

所述影音系统用于为参训人员提供多媒体课程素材播放环境以及对参训人员的督导输出。

所述定位系统用于人体运动轨迹与球类轨迹的实时跟踪定位；

所述课件开发平台用于开发针对参训人员体育训练的课件体系；

所述生理监测系统用于实时检测参训人员的生理数据并向参训人员提供反馈；

所述控制系统用于对所述引导系统、所述影音系统以及所述课程体系的内容进行统一的管理和控制和获取所述定位系统中参训人员的动作和位置信息以及所述监测系统中参训人员的生理信息对参训人员进行督导；

所述数据分析系统用于对所述定位系统，所述控制系统以及所述生理监测系统采集的数据进行统计分析，根据统计分析的结果对参训人员的运动水平进行评估。

可选的，所述体育训练系统还包括服务器，所述引导系统、影音系统、定位系统、生理监测系统、控制系统、数据分析系统以及课件开发平台接入数据总线并通过所述数据总线和所述服务器连接。

可选的，所述引导系统包括队列引导模块和轨迹引导模块，所述队列引导模块包括第一投影机，使用所述第一投影机在地面投影所述定位点，将所述定位点作为队列排序或接触运动的标准；所述轨迹引导模块包括第二投影机，使用所述第二投影机在地面或墙面投影所述定位轨迹，将所述定位轨迹作为引导人体或球类运动的标准轨迹。

可选的，所述第一投影机和所述第二投影机包括商用投影机。

可选的，所述影音系统包括投影模块和音响模块；所述投影模块包括：多台投影仪、投影地胶以及墙面。通过所述投影仪和所述投影地胶在墙面和地面上形成投影。

可选的，所述投影模块还包括融合器，所述投影仪配合所述融合器在地面和墙面投影实现无缝连续的整体图像显示。

可选的，所述投影包括地面投影，墙面投影和可植入投影；所述墙面投影用于教学视频展示；所述地面投影和用于对参训人员进行定位；所述可植入投影用于课程的扩展需求。

可选的，所述音响模块包括环绕式固定音响设备；所述音响模块支持通过终端设备自定义素材播放同时支持主流媒体格式，跨平台影音分享协议以及主流环绕声标准的素材播放。

可选的，所述音响模块还包括扩展模组，所述扩展模组用于特殊课程需要，所述扩展模组包括可移动投影音响设备、蓄电池、数据通讯模块以及移动组件。

可选的，所述影音系统支持氛围灯光渲染和内置影音素材库。

可选的，所述定位系统包括个体定位模块，触点定位模块以及轨迹与球类定位模块；所述个体定位模块和所述触点定位模块包括红外摄像机和可见光摄像机，用于确定每位参训人员的位置，所述触点定位模块用于在对参训人员手脚需要接触地面的项目中确定接触点完成的情况；所述轨迹与球类定位模块包括：高速摄像机、红外摄像机和可见光摄像机，或球类运动雷达、红外摄像机和可见光摄像机；用于实时探测与记录影像，确定人体与球类运动的运动轨迹。

可选的，所述定位点包括标准定位点，所述引导系统预先在地面上投影有用于个体定位的所述标准定位点，预先设定所述标准定位点和所述参训人员的位置的第一偏差阈值同时设定偏差提醒；所述个体定位模块检测各所述参训人员的位置，若所述参训人员的个体定位点与所述标准定位点的偏差大于等于所述第一偏差阈值，则对所述参训人员做出所述提醒。

可选的，所述定位点包括标准接触点，所述引导系统预先在地面上投影有用于触点定位的所述标准接触点，预先设定所述标准接触点和所述参训人员手脚与地面的接触点位置的第二偏差阈值同时设定偏差提醒；所述触点定位模块检测所述参训人员手脚与地面的接触点位置，若所述参训人员手脚与地面的接触定位点与所述标准接触点的偏差大于等于所述第二偏差阈值，则对所述参训人员作出提醒。

可选的，所述提醒包括语音提醒和灯光提醒，所述督导输出包括输出所述语音提醒和输出所述灯光提醒。

可选的，所述引导系统预先在地面或墙面上投影用于引导人体或球类运动的标准轨迹；所述轨迹与球类定位模块检测人体或球类运动的实际运动轨迹，根据所述实际运动轨迹和所述标准轨迹的拟合程度对该次运动自动打分。

可选的，所述轨迹与球类定位模块支持球类落点跟踪，球类运动进球判断以及自动计数。

可选的，所述控制系统包括移动终端设备，通过所述移动终端设备对所述引导系统、影音系统以及所述课件体系的内容进行管理和控制和通过所述移动终端设备对所述课件体系的内容进行操作。

可选的，所述课件体系的内容包括用于体育课程训练的交互式课件，所述交互式课件中包括针对不同体育课程的课程安排；所述通过所述移动终端设备对所述课件体系的内容进行操作包括：根据体育训练课程的需要对所述交互式课件进行提前编排和设计。

可选的，所述通过所述移动终端设备对所述引导系统、影音系统以及所述课程体系的内容进行管理和控制包括：通过所述移动终端设备的交互控制界面对所述交互式课件、所述引导系统以及所述影音系统进行管理和控制。

可选的，所述音响模块支持课程语音播放，所述对所述引导系统以及所述影音系统进行管理和控制包括：通过所述交互控制界面开启或关闭所述引导系统以及所述影音系统的投影模块；通过所述交互控制界面开启或关闭所述影音系统的音响模块；所述交互控制界面包括语音操作选单，所述语音操作选单包括课程语音选项和耳麦语音选项，对所述语音操作选单进行选择实现课程语音播放与耳麦语音播放的切换。

可选的，所述对所述引导系统以及所述影音系统进行管理和控制包括：所述控制系统获取所述定位系统中所述参训人员的位置信息，将所述参训人员的位置信息和预先设定的位置信息进行对比，若所述参训人员的位置与预先设定的位置的偏差大于等于预先设定的偏差阈值，则对参训人员作出提醒。

可选的，所述参训人员位置信息包括所述个体定位模块检测到的各所述参训人员的位置和所述触点定位模块检测到的参训人员手脚与地面的接触点位置，所述预先设定的位置包括所述引导系统预先投影的个体定位点和所述接触定位点，所述提醒包括语音提醒和灯光提醒，所述督导输出包括输出所述语音提醒和输出所述灯光提醒。

可选的，所述生理监测系统包括腕表式医用硅胶终端设备，所述腕表式医用硅胶终端设备包括心率监测模块、三轴运动传感器模块、震动传感器模块、身份识别模块以及多色指示灯模块；所述心率监测模块用于实时获取参训人员的心率数据；所述三轴运动传感器模块用于实时获取每个参训人员的运动数据；所述身份识别模块用于识别参训人员的身份，所述震动传感器模块和所述多色指示灯模块用于根据所述心率数据、所述运动数据以及所述参训人员的身份对参训人员给予震动提醒或指示灯提醒。

可选的，所述统计分析包括：运动强度和密度计算，个体群体统计以及教学评估；所述运动强度和密度计算包括：对采集到的所述参训人员的所述心率数据和所述运动数据配合所述训练课程进行深度分析和计算，并形成所述参训人员在课程各个阶段心率和运动强度曲线；所述个体群体统计包括：根据个体和群体的不同分析对象进行所述运动数据的综合分析，形成参训人员对应的运动水平分析报告；所述教学评估包括：记录、分析和呈现参训人员在体育训练中的所述运动数据，根据对长期数据的分析形成每个参训人员的运动水平变化曲线，对体育训练的效果形成量化评估。

可选的，所述课件体系包括针对中小学体育训练的标准课程、体能课程与球类课程开发的包含课程目标、视频教学演示、引导与交互控制的课件体系。

可选的，所述体育训练系统使用统一的视觉标准体系。

综上所述，在本发明提供的体育训练系统中，包括：引导系统、影音系统、定位系统、生理监测系统、控制系统、数据分析系统以及课件开发平台；所述引导系统用于为参训人员提供引导人体或球类运动的定位点或定位轨迹；所述影音系统用于为参训人员提供多媒体课程素材播放环境以及对参训人员的督导输出。所述定位系统用于人体运动轨迹与球类轨迹的实时跟踪定位；所述课件开发平台用于开发针对参训人员体育训练的课件体系；所述生理监测系统用于实时检测参训人员的生理数据并向参训人员提供反馈；所述控制系统用于对所述引导系统、所述影音系统以及所述课程体系的内容进行统一的管理和控制和获取所述定位系统中参训人员的动作和位置信息以及所述监测系统中参训人员的生理信息对参训人员进行督导；所述数据分析系统用于对所述定位系统，所述控制系统以及所述生理监测系统采集的数据进行统计分析，根据统计分析的结果对参训人员的运动水平进行评估。本发明实施例所提供的体育训练系统在实现课程训练目标标准化的同时，保持课程的启发性和灵活性，借助多媒体交互手段，为参训人员带来沉浸感，从而极大地提高教学的趣味性。通过训练实时数据监测，进行实时训练督导和个体训练效能评估，从而科学准确地评价和指导学生的体育训练。以及利用声光多媒体等多种硬件辅助，切换应用场景，快速实现单一运动场馆的多功能化使用，提高了空间的使用效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的体育系统的结构图；

其中，1-引导系统，2-影音系统，3-定位系统，4-生理监测系统，5-控制系统，6-数据分析系统，7-服务器，8-课件系统。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如背景技术中所述的，在现有技术中没有形成可直接用于中小学体育馆教学的体育训练系统。传统的体育训练中并没有对中小学体育课程形成系统课件，对课程中的队列、引导、教学、评估等功能不做关注，同时训练方式缺乏趣味性，授课的针对性不强，不能科学准确地评价和指导学生的体育训练。

因此，在体育训练技术领域，为了解决上述问题，本发明提供了一种体育训练系统。

参阅图1，其为本发明实施例提供的体育训练系统的结构图，如图1所示，所述体育训练系统包括:引导系统1、影音系统2、定位系统3、生理监测系统4、控制系统5、数据分析系统6以及课件开发平台(图中未示出)；所述引导系统 1用于为参训人员提供引导人体或球类运动的定位点或定位轨迹；所述影音系统 2用于为参训人员提供多媒体课程素材播放环境对参训人员的督导输出。所述定位系统3用于人体运动轨迹与球类轨迹的实时跟踪定位；所述课件开发平台用于开发针对参训人员体育训练的课件体系；所述生理监测系统4用于实时检测参训人员的生理数据并向参训人员提供反馈；所述控制系统5用于对所述引导系统1、所述影音系统2以及所述课程体系的内容进行统一的管理和控制和获取所述定位系统中参训人员的动作和位置信息以及所述监测系统中参训人员的生理信息对参训人员进行督导；所述数据分析系统用于对所述定位系统3，所述控制系统5以及所述生理监测统4采集的数据进行统计分析，根据统计分析的结果对参训人员的运动水平进行评估。

需要说明的是，在本发明实施例中，下述所述参训人员优选但不仅限于中小学生，进行体育训练的场所优选但不仅仅限于体育馆，符合实施条件的场所都可以应用本发明实施例所提供的体育训练系统。

进一步的，参阅图1，所述体育训练系统还包括服务器7，所述引导系统1、影音系统2、定位系统3、生理监测系统4、控制系统5、数据分析系统6以及课件开发平台接入数据总线并通过所述数据总线和所述服务器7连接。由于所述引导系统1、影音系统2、定位系统3、生理监测系统4、控制系统5、数据分析系统6以及课件开发平台都接入数据总线中，则所述引导系统、影音系统、定位系统、生理监测系统、控制系统、数据分析系统以及课件开发平台都相连。具体的，所述课件开发平台安装在所述服务器7上。需要说明的是，图1中的箭头指向的方向为各模块数据的流向。

进一步的，所述引导系统包括队列引导模块和轨迹引导模块，所述队列引导模块包括第一投影机，使用所述第一投影机在地面投影所述定位点，将所述定位点作为队列排序和接触运动的标准；所述轨迹引导模块包括第二投影机，使用所述第二投影机在地面或墙面投影所述定位轨迹，将所述定位轨迹作为引导人体或球类运动的标准轨迹。具体的，所述投影定位点是为了在地面显示定位点，用于队列排序引导或手脚与地面接触运动的引导。所述定位轨迹是为了精确描述某一些运动的运动状态。如投篮动作是否标准，球类运动轨迹是否符合预期。

在一个实施例中，所述第一投影机包括商用投影机，所述队列引导模块进行投影时，采用商用投影机吊顶，投影从约8-10米的高度投向用于训练的地面，指引投影误差小于3厘米，保证在使用窗帘和灯光照明的室内场地中投影可见。具体的，根据训练场地的大小以及参训人员的数量设计所述定位点的数量和位置。在一个实施例中，所述第二投影机包括商用投影机，所述轨迹引导模块进行投影时，采用商用投影机吊顶，投影从约8-10米高度投向地面或墙面，在墙面或地面上形成所述定位轨迹，指引投影误差小于3厘米，保证在使用窗帘和灯光照明的室内场地中投影可见。

进一步的，所述影音系统包括投影模块和音响模块；所述投影模块包括：多台投影仪、投影地胶以及墙面。通过所述投影仪和所述投影地胶在墙面和地面上形成投影。更进一步的，所述投影包括地面投影，墙面投影和可植入投影；所述墙面投影用于教学视频展示；所述地面投影和用于对参训人员进行引导和定位；所述可植入投影用于课程的扩展需求。

进一步的，所述音响模块包括环绕式固定音响设备；所述音响模块支持包括但不仅仅限于通过终端设备自定义素材播放同时支持主流媒体格式，跨平台影音分享协议以及主流环绕声标准的素材播放；其中所述终端设备包括但不仅仅限于手机、Pad、电脑。更进一步的，所述音响模块还包括扩展模组，所述扩展模组用于特殊课程需要，所述扩展模组包括可移动投影音响设备、蓄电池、数据通讯模块以及移动组件。临时所述音响模块配给所述扩展模组，可帮助课程设计互动教学的实现。更进一步的，所述影音系统支持氛围灯光渲染和内置影音素材库，如有需要，所述影音系统可以增加氛围灯光渲染和内置影音素材库功能。通过所述投影模块和所述音响模块构建地面与墙面的影音播放系统，为参训人员提供多媒体课程素材播放环境，使参训人员可以在沉浸式的虚拟空间内体验未来交互式体育课程，增强体育训练的趣味性。

在一个实施例中，根据训练场地的情况，所述投影模块还可以包括融合器，所述投影仪配合所述融合器采用无缝大屏幕投影技术在地面和墙面投影实现无缝连续的整体图像显示。配合环绕式固定音响设备，形成一个由墙面和地面组成的沉浸式训练空间。

参阅图1，需要说明的是，所述引导系统1的数据可以由所述影音系统2输出，具体的，所述引导系统1的第一投影机和第二投影机可以是所述影音系统2 中的用于投影的设备，也可以是单独设置的投影设备。

进一步的，所述定位系统包括个体定位模块，触点定位模块以及轨迹与球类定位模块；所述个体定位模块用于队列排序过程中确定每位参训人员的位置；所述触点定位模块用于在对参训人员手脚需要接触地面的项目中确定接触点完成的情况；所述轨迹与球类定位模块用于实时探测与记录影像，确定人体与球类运动的运动轨迹。

具体的，所述个体定位模块包括红外摄像机和可见光摄像机。所述个体定位模块通过吊顶红外摄像机和平视可见光摄像机，可确定每位参训人员的具体位置。进一步的，所述定位点包括标准定位点，所述引导系统预先在地面上投影用于个体定位的所述标准定位点，预先设定所述标准定位点和所述参训人员的位置的第一偏差阈值同时设定偏差提醒；所述个体定位模块检测各所述参训人员的位置，若所述参训人员的个体定位点与所述标准定位点的偏差大于等于所述第一偏差阈值，则对所述参训人员做出所述提醒。具体的，所述提醒包括语音提醒和灯光提醒，所述语音提醒可由所述影音系统的音响模块发出，所述灯光提醒可由所述影音系统的投影模块发出。

进一步的，所述触点定位模块包括红外摄像机和可见光摄像机，所述触点定位模块通过吊顶红外摄像机和平视可见光摄像机，确定在参训人员手脚需要接触地面的项目中确定接触点完成的情况。进一步的，所述定位点包括标准接触点，所述引导系统预先在地面上投影有用于触点定位的所述标准接触点，预先设定所述标准接触点和所述参训人员手脚与地面的接触点位置的第二偏差阈值同时设定偏差提醒；所述触点定位模块检测所述参训人员手脚与地面的接触点位置，若所述参训人员手脚与地面的接触定位点与所述标准接触点的偏差大于等于所述第二偏差阈值，则对所述参训人员作出提醒。具体的，所述提醒包括语音提醒和灯光提醒，所述语音提醒可由所述影音系统的音响模块发出，所述灯光提醒可由所述影音系统的投影模块发出。

进一步的，所述轨迹与球类定位模块包括：高速摄像机、红外摄像机和可见光摄像机，或球类运动雷达、红外摄像机和可见光摄像机；所述轨迹与球类定位模块通过高速摄像机(或球类运动雷达)、吊顶红外摄像机以及平视可见光摄像机，实时探测与记录影像，确定人体与球类运动轨迹。更进一步的，所述引导系统预先在地面或墙面上投影用于引导人体或球类运动的标准轨迹；所述轨迹与球类定位模块检测人体或球类运动的实际运动轨迹，根据所述实际运动轨迹和所述标准轨迹的拟合程度对该次运动自动打分，提高训练效果。进一步的，所述轨迹与球类定位模块支持球类落点跟踪，球类运动进球判断以及自动计数。例如，篮球课程中的传球训练可通过高精度运动轨迹捕捉系统实时记录传球的次数，传球到位率等数据，并且在投影画面中进行显示。

需要说明的是，在所述体育训练系统的外部存在一条反馈通路，所述引导系统中的数据可以通过所述反馈通路反馈到所述体育训练系统中。具体的，所述数据包括定位点的数据和定位轨迹的位置数据；通过传感器检测所述定位点的数据和定位轨迹的位置数据，然后通过所述反馈通路把所述定位点的数据和定位轨迹的位置数据反馈给所述定位系统。

进一步的，所述控制系统包括移动终端设备，通过所述移动终端设备对所述引导系统、影音系统以及所述课件体系的内容进行管理和控制和通过所述移动终端设备对所述课件体系的内容进行操作。

进一步的，所述课件体系的内容包括用于体育课程训练的交互式课件，所述交互式课件中包括针对不同体育课程的课程安排；所述通过所述移动终端设备对所述课件体系的内容进行操作包括：根据体育训练课程的需要对所述交互式课件进行提前编排和设计。

进一步的，所述通过所述移动终端设备对所述引导系统、影音系统以及所述课程体系的内容进行管理和控制包括：通过所述移动终端设备的交互控制界面对所述交互式课件、所述引导系统以及所述影音系统进行管理和控制。

进一步的，所述音响模块支持课程语音播放，所述对所述引导系统和所述课程体系的内容进行管理和控制包括：通过所述交互控制界面开启或关闭所述引导系统以及所述影音系统的投影模块；通过所述交互控制界面开启或关闭所述影音系统的音响模块；所述交互控制界面包括语音操作选单，所述语音操作选单包括课程语音选项和耳麦语音选项，对所述语音操作选单进行选择实现课程语音播放与耳麦语音播放的切换。

进一步的，所述对所述引导系统以及所述影音系统进行管理和控制包括：所述控制系统获取所述定位系统中的数据，将参训人员位置信息和预先设定的位置信息进行对比，当所述参训人员的位置与预先设定位置的偏差大于等于预先设定的偏差阈值，则对参训人员作出提醒，用于对参训人员进行督导。具体的，所述参训人员位置信息包括所述个体定位模块检测到的各所述参训人员的位置和所述触点定位模块检测到的参训人员手脚与地面的接触点位置，所述预先设定的位置包括所述引导系统预先投影的个体定位点和所述接触定位点。所述提醒包括语音提醒和灯光提醒，所述语音提醒可由所述影音系统的音响模块发出，所述灯光提醒可由所述影音系统的投影模块发出。

在一个实施例中，所述参训人员为中小学生，则在进行体育训练之前，老师可以在移动终端设备的交互控制界面上登陆预先分配的一个分级管理账号，进入所述课件体系的管理界面，然后在管理界面中根据体育课程的需要对所述交互式课件进行提前编排和设计。在上课时，老师可以通过所述移动终端设备对课件进行控制，根据课件的内容通过所述交互控制界面开启或关闭所述引导系统和所述影音系统，同时还可以通过所述交互控制界面实现课程语音播放与耳麦语音播放的切换。此外，老师还可以在所述交互控制界面上选择班级、管理课件内容、查看学生运动数据以及学生的位置信息，在发现学生错误动作或站位时，通过语音或灯光提醒学生，对学生进行督导。

进一步的，所述生理监测系统包括腕表式医用硅胶终端设备，所述腕表式医用硅胶终端设备包括心率监测模块、三轴运动传感器模块、震动传感器模块、身份识别模块以及多色指示灯模块；所述心率监测模块用于实时获取每个参训人员的心率数据；所述三轴运动传感器模块用于实时获取每个参训人员的运动数据；所述身份识别模块用于识别每个参训人员的身份，所述震动传感器模块和所述多色指示灯模块用于根据所述心率数据、所述运动数据以及所述参训人员的身份对参训人员给予震动提醒或指示灯提醒。所述参训人员的生理数据包括单不仅仅限于心率数据、运动数据；具体的，所述心率监测模块可以为采用光学心率监测(PPG)原理设计的心率监测功能模块，所述腕表式医用硅胶终端设备根据专为参训人员优化的传感器技术和抗运动干扰的心率算法，提高光学心率设备测得的心率准确度，使得生理监测系统可以实时获取每个参训人员准确的心率数据。

进一步的，所述腕表式医用硅胶终端设备可以通过蓝牙、Wifi或ANT+ 技术将所述心率监测模块、所述三轴运动传感器模块以及所述身份识别模块检测到的数据汇集到服务器，控制系统获取服务器内的数据，在身份识别的基础上控制系统根据所述心率数据和所述运动数据通过所述震动传感器模块对参训人员给予震动提醒或通过所述多色指示灯模块对参训人员给予指示灯提醒。具体的，当通过心率数据得知参训人员的心跳过快有运动风险时或腕表式医用硅胶终端设备没有检测到参训人员的运动数据(参训人员没有参加体育训练)时则对参训人员给予震动提醒或指示灯提醒。

在一个实施例中，生理监测系统支持超过100台(套)所述腕表式医用硅胶终端设备同时使用，单个所述腕表式医用硅胶终端设备采取整机防水PX5+标准，支持连续使用超过20小时，单次满充时间小于5小时，定位误差小于30 厘米。腕带长度符合参训人员佩戴的适应性，满足抗菌、易清洁的要求。所述腕表式医用硅胶终端设备可扩展功能模块包括无线充电、LED屏幕、呼吸监测与肢体动作识别。

进一步的，所述数据分析系统对所述定位系统，所述控制系统以及所述生理监测系统采集的数据进行的统计分析包括：运动强度和密度计算，个体群体统计以及教学评估。

其中，所述运动强度和密度计算包括：对采集到的所述参训人员的所述心率数据和所述运动数据配合所述训练课程进行深度分析和计算，并形成所述参训人员在课程各个阶段心率和运动强度曲线。

所述个体群体统计包括：根据个体和群体的不同分析对象进行所述运动数据的综合分析，例如，运动强度、运动密度、运动量等数据的分析，形成参训人员对应的运动水平分析报告。

所述教学评估包括：记录、分析和呈现参训人员在体育训练中的所述运动数据，根据对长期数据的分析形成每个参训人员的运动水平变化曲线，对体育训练的效果形成量化评估。

在一个实施例中，所述参训人员为中小学生，则所述运动强度和密度计算包括：对采集到的学生的心率数据和运动数据配合课程进行深度分析和计算，并形成每个学生在课程各个阶段心率和运动强度曲线。所述个体群体统计包括：数据分析系统基于智能学习算法建立学生心率标准值体系，根据年级、性别建立学生心率数据模型。对每个学生的体育课程心率数据与数据模型中的标准值比对后形成基于耐力、灵敏度、柔软度等多维度的身体素质评价雷达图。在对群体分析时，可以按照每课时、每学期、每学年的由点到面进行全面分析。所述教学评估包括：数据分析系统记录、分析和呈现学生在体育训练中的运动数据，提供学生的运动强度和运动水平分析，并且可以根据对长期数据的分析形成每个学生的运动水平变化曲线，从而对学校体育训练的效果形成量化评估。

进一步的，数据分析系统的数据还可以输出到引导系统，根据数据分析系统数据分析的结果制定对参训人员的队列引导模块和轨迹引导模块。

进一步的，在一个实施例中，所述课件体系包括针对中小学体育训练的标准课程、体能课程与球类课程开发的包含课程目标、视频教学演示、引导与交互控制的课件体系。

具体的，可以根据对中小学体育教学大纲结合体育教师在授课过程中的实际需求，进行交互式课件中体育课程的设计。具体的，所述交互式课件是由一些标准课程元素和定制课程元素组成的，体育训练中使用的课件体系需要体育专业人员来设计开发，并形成一些标准课程元素和定制课程元素放进课件开发平台中。进一步的，在一个实施例中，所述标准课程元素包括单不仅仅限于场地标准、硬件标准和课件标准。所述定制课程元素包括但不仅仅限于：课程要求、课程目的、课程时间，课程环节以及课程项目，通过所述交互式课件可以大幅度提高体育教师的上课效率，让体育教师有更多的精力可以激励学生和标准动作指导。

在所述课件开发平台上体育教师可根据需要对标准课程元素和定制课程元素进行编排和设计，形成自己的交互式课件。或根据运动类型由课件系统自动推荐课程组合，形成交互式课件。交互式课件可自动识别硬件并自动适配，课件播放自动适配不同尺寸的屏幕，支持离线手持移动终端播放和在线同步。由于所述课件开发平台安装在服务器上，所述控制系统和服务器通讯，从而所述控制系统可以和所述课件开发平台进行通讯，老师可以在移动终端设备的交互控制界面上设计所述交互式课件。

进一步的，参阅图1，所述课件体系包括课件系统8，所述课件系统8用于控制所述交互式课件内容的输出，具体的，将所述交互式课件的内容通过所述引导系统和所述影音系统输出。

进一步的，所述体育训练系统使用统一的视觉标准体系，便于数据识别与统计。

综上所述，在本发明提供的体育训练系统中，包括：引导系统、影音系统、定位系统、生理监测系统、控制系统、数据分析系统以及课件开发平台；所述引导系统用于为参训人员提供引导人体或球类运动的定位点或定位轨迹；所述影音系统用于为参训人员提供多媒体课程素材播放环境以及对参训人员的督导输出。所述定位系统用于人体运动轨迹与球类轨迹的实时跟踪定位；所述课件开发平台用于开发针对参训人员体育训练的课件体系；所述生理监测系统用于实时检测参训人员的生理数据并向参训人员提供反馈；所述控制系统用于对所述引导系统、所述影音系统以及所述课程体系的内容进行统一的管理和控制和获取所述定位系统中参训人员的动作和位置信息以及所述监测系统中参训人员的生理信息对参训人员进行督导；所述数据分析系统用于对所述定位系统，所述控制系统以及所述生理监测系统采集的数据进行统计分析，根据统计分析的结果对参训人员的运动水平进行评估。本发明实施例所提供的体育训练系统在实现课程训练目标标准化的同时，保持课程的启发性和灵活性，借助多媒体交互手段，为参训人员带来沉浸感，从而极大地提高教学的趣味性。通过训练实时数据监测，进行实时训练督导和个体训练效能评估，从而科学准确地评价和指导学生的体育训练。以及利用声光多媒体等多种硬件辅助，切换应用场景，快速实现单一运动场馆的多功能化使用，提高了空间的使用效率。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (26)

1.一种体育训练系统，其特征在于，包括：引导系统、影音系统、定位系统、生理监测系统、控制系统、数据分析系统以及课件开发平台；

所述引导系统包括队列引导模块和轨迹引导模块，所述队列引导模块提供定位点，将所述定位点作为队列排序或接触运动的标准，所述轨迹引导模块提供定位轨迹，将所述定位轨迹作为引导人体或球类运动的标准轨迹；

所述影音系统用于为参训人员提供多媒体课程素材播放环境以及对参训人员的督导输出；

所述定位系统用于人体运动轨迹与球类轨迹的实时跟踪定位；

所述课件开发平台用于开发针对参训人员体育训练的课件体系；

所述生理监测系统用于实时检测参训人员的生理数据并向参训人员提供反馈；

所述控制系统用于对所述引导系统、所述影音系统以及所述课件体系的内容进行统一的管理和控制，并获取所述定位系统中参训人员的动作和位置信息以及所述生理监测系统中参训人员的生理数据对参训人员进行督导；

所述数据分析系统用于对所述定位系统，所述控制系统以及所述生理监测系统采集的数据进行统计分析，根据统计分析的结果对参训人员的运动水平进行评估。

2.如权利要求1所述的体育训练系统，其特征在于，所述体育训练系统还包括服务器，所述引导系统、影音系统、定位系统、生理监测系统、控制系统、数据分析系统以及课件开发平台接入数据总线并通过所述数据总线和所述服务器连接。

3.如权利要求1所述的体育训练系统，其特征在于，所述队列引导模块包括第一投影机，使用所述第一投影机在地面投影所述定位点；所述轨迹引导模块包括第二投影机，使用所述第二投影机在地面或墙面投影所述定位轨迹。

4.如权利要求3所述的体育训练系统，其特征在于，所述第一投影机和所述第二投影机包括商用投影机。

5.如权利要求1所述的体育训练系统，其特征在于，所述影音系统包括投影模块和音响模块；所述投影模块包括：多台投影仪、投影地胶以及墙面，通过所述投影仪和所述投影地胶在墙面和地面上形成投影。

6.如权利要求5所述的体育训练系统，其特征在于，所述投影模块还包括融合器，所述投影仪配合所述融合器在地面和墙面投影实现无缝连续的整体图像显示。

7.如权利要求5所述的体育训练系统，其特征在于，所述投影包括地面投影，墙面投影和可植入投影；所述墙面投影用于教学视频展示；所述地面投影用于对参训人员进行定位；所述可植入投影用于课程的扩展需求。

8.如权利要求5所述的体育训练系统，其特征在于，所述音响模块包括环绕式固定音响设备；所述音响模块支持通过终端设备自定义素材播放同时支持主流媒体格式，跨平台影音分享协议以及主流环绕声标准的素材播放。

9.如权利要求5所述的体育训练系统，其特征在于，所述音响模块还包括扩展模组，所述扩展模组用于特殊课程需要，所述扩展模组包括可移动投影音响设备、蓄电池、数据通讯模块以及移动组件。

10.如权利要求5所述的体育训练系统，其特征在于，所述影音系统支持氛围灯光渲染和内置影音素材库。

11.如权利要求1所述的体育训练系统，其特征在于，所述定位系统包括个体定位模块，触点定位模块以及轨迹与球类定位模块；所述个体定位模块和所述触点定位模块包括红外摄像机和可见光摄像机，用于确定每位参训人员的位置，所述触点定位模块用于在对参训人员手脚需要接触地面的项目中确定接触点完成的情况；所述轨迹与球类定位模块包括：高速摄像机、红外摄像机和可见光摄像机，或球类运动雷达、红外摄像机和可见光摄像机；用于实时探测与记录影像，确定人体与球类运动的运动轨迹。

12.如权利要求11所述的体育训练系统，其特征在于，所述定位点包括标准个体定位点，所述引导系统预先在地面上投影有用于个体定位的所述标准个体定位点，预先设定所述标准个体定位点和所述参训人员的位置的第一偏差阈值同时设定偏差提醒；所述个体定位模块检测各所述参训人员的位置，若所述参训人员的个体定位点与所述标准个体定位点的偏差大于等于所述第一偏差阈值，则对所述参训人员做出所述提醒。

13.如权利要求11所述的体育训练系统，其特征在于，所述定位点包括标准接触点，所述引导系统预先在地面上投影有用于触点定位的所述标准接触点，预先设定所述标准接触点和所述参训人员手脚与地面的接触点位置的第二偏差阈值同时设定偏差提醒；所述触点定位模块检测所述参训人员手脚与地面的接触点位置，若所述参训人员手脚与地面的接触定位点与所述标准接触点的偏差大于等于所述第二偏差阈值，则对所述参训人员作出提醒。

14.如权利要求12或13所述的体育训练系统，其特征在于，所述提醒包括语音提醒和灯光提醒，所述督导输出包括输出所述语音提醒和输出所述灯光提醒。

15.如权利要求11所述的体育训练系统，其特征在于，所述引导系统预先在地面或墙面上投影用于引导人体或球类运动的标准轨迹；所述轨迹与球类定位模块检测人体或球类运动的实际运动轨迹，根据所述实际运动轨迹和所述标准轨迹的拟合程度对每次运动自动打分。

16.如权利要求11所述的体育训练系统，其特征在于，所述轨迹与球类定位模块支持球类落点跟踪，球类运动进球判断以及自动计数。

17.如权利要求11所述的体育训练系统，其特征在于，所述控制系统包括移动终端设备，通过所述移动终端设备对所述引导系统、影音系统以及所述课件体系的内容进行管理和控制和通过所述移动终端设备对所述课件体系的内容进行操作。

18.如权利要求17所述的体育训练系统，其特征在于，所述课件体系的内容包括用于体育课程训练的交互式课件，所述交互式课件中包括针对不同体育课程的课程安排；所述通过所述移动终端设备对所述课件体系的内容进行操作包括：根据体育课程训练的需要对所述交互式课件进行提前编排和设计。

19.如权利要求18所述的体育训练系统，其特征在于，所述通过所述移动终端设备对所述引导系统、影音系统以及所述课件体系的内容进行管理和控制包括：通过所述移动终端设备的交互控制界面对所述交互式课件、所述引导系统以及所述影音系统进行管理和控制。

20.如权利要求19所述的体育训练系统，其特征在于，所述影音系统中的音响模块支持课程语音播放，所述对所述引导系统以及所述影音系统进行管理和控制包括：通过所述交互控制界面开启或关闭所述引导系统以及所述影音系统的投影模块；通过所述交互控制界面开启或关闭所述影音系统的音响模块；所述交互控制界面包括语音操作选单，所述语音操作选单包括课程语音选项和耳麦语音选项，对所述语音操作选单进行选择实现课程语音播放与耳麦语音播放的切换。

21.如权利要求19所述的体育训练系统，其特征在于，所述对所述引导系统以及所述影音系统进行管理和控制包括：所述控制系统获取所述定位系统中所述参训人员的位置信息，将所述参训人员的位置信息和预先设定的位置信息进行对比，若所述参训人员的位置与预先设定的位置的偏差大于等于预先设定的偏差阈值，则对参训人员作出提醒。

22.如权利要求21所述的体育训练系统，其特征在于，所述参训人员的位置信息包括所述个体定位模块检测到的各所述参训人员的位置和所述触点定位模块检测到的参训人员手脚与地面的接触点位置，所述预先设定的位置包括所述引导系统预先投影的标准个体定位点和标准接触定位点，所述提醒包括语音提醒和灯光提醒，所述督导输出包括输出所述语音提醒和输出所述灯光提醒。

23.如权利要求18所述的体育训练系统，其特征在于，所述生理监测系统包括腕表式医用硅胶终端设备，所述腕表式医用硅胶终端设备包括心率监测模块、三轴运动传感器模块、震动传感器模块、身份识别模块以及多色指示灯模块；所述心率监测模块用于实时获取参训人员的心率数据；所述三轴运动传感器模块用于实时获取每个参训人员的运动数据；所述身份识别模块用于识别参训人员的身份，所述震动传感器模块和所述多色指示灯模块用于根据所述心率数据、所述运动数据以及所述参训人员的身份对参训人员给予震动提醒或指示灯提醒。

24.如权利要求23所述的体育训练系统，其特征在于，所述统计分析包括：运动强度和密度计算，个体群体统计以及教学评估；所述运动强度和密度计算包括：对采集到的所述参训人员的所述心率数据和所述运动数据配合所述体育课程训练进行深度分析和计算，并形成所述参训人员在体育课程训练各个阶段心率和运动强度曲线；所述个体群体统计包括：根据个体和群体的不同分析对象进行所述运动数据的综合分析，形成参训人员对应的运动水平分析报告；所述教学评估包括：记录、分析和呈现参训人员在体育训练中的所述运动数据，根据对长期数据的分析形成每个参训人员的运动水平变化曲线，对体育训练的效果形成量化评估。

25.如权利要求1所述的体育训练系统，其特征在于，所述课件体系包括针对中小学体育训练的标准课程、体能课程与球类课程开发的包含课程目标、视频教学演示、引导与交互控制的课件体系。

26.如权利要求1所述的体育训练系统，其特征在于，所述体育训练系统使用统一的视觉标准体系。

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