CN203315701U

CN203315701U - 一种基于超宽带技术的足球训练负荷监控系统

Info

Publication number: CN203315701U
Application number: CN2013203081904U
Authority: CN
Inventors: 王晨
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2023-05-30

Abstract

本实用新型涉及一种基于超宽带技术的足球训练负荷监控系统，包括集成有UWB定位标签的心率胸带、参考标签、接收器、控制箱和计算机监控器，所述的心率胸带和参考标签分别通过接收器与控制箱通讯连接，所述的控制箱与计算机监控器连接。与现有技术相比，本实用新型具有成本低、体积小、定位精度高、使用方便等优点。

Description

一种基于超宽带技术的足球训练负荷监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种监控系统，尤其是涉及一种基于超宽带技术的足球训练负荷监控系统。

背景技术

国内外学者对足球运动员比赛情况进行过大量研究。随着科学技术的不断发展和科学技术在体育科研中的应用，国外对足球运动员活动距离的研究已经从过去的以目测为主的简单方法发展到利用摄像机和计算机技术进行监控和分析，研究的客观性有了很大的提高，而且研究结果也越来越精确。从20世纪50年代开始至今，我国对足球运动员比赛活动距离的研究仍停留在以目测为主的方式。研究证明，目测方法与计算机分析方法相比误差较大，不能客观、准确地反映运动员活动能力情况。由于存在较大的误差，往往造成了错误的推断。2002年亚洲杯期间我国研究学者开始将摄像机拍摄的DV录像带与德国的Simi。Scout技战术分析软件相结合来评定运动员在比赛中的活动能力。首先要对所拍摄的录像图像进行二维标定，然后对运动员位置进行定位。其目的就是客观地反映运动员在比赛中真实的活动情况，准确分析评价我国男足运动员的比赛活动能力以及与亚洲和世界水平的差距，为指导我国足球训练提供参考。Simi。Scout技战术分析软件尽管在准确度上有所提高，但在分析过程中，统计数据存在一定的个体操作差异，其统计原则是根据球员速度和方向的变化来定位运动员前后两点的时间和坐标，定位就是操作者用鼠标点击运动员在录像图像中的位置，这样不同的操作者操作手法不同，就可能存在判断标准的不同。另外，其统计视频角度也会造成一定的统计误差。而且软件每次录像分析只能统计一个人的跑动数据，若统计全队11人的跑动数据就需重新播放11遍录像，统计的工作量非常大，分析时间较长。国外的足球俱乐部还有用AMISCO技战术分析软件进行统计分析，现场能准确实时得到原始数据，快速处理得到全场球员的速度和距离统计数据，但它需要8个标配的专用摄像头来同时得到8个角度的视频，每场比赛或者训练，必须付费，由外请的大型专业团队操作系统，不论是购置成本还是运行成本均非常高，目前国内也有国家队及经济条件较好的俱乐部通过购买服务的方式获得相关数据。但是，不论是Simi Scout还是AMISCO技战术分析软件，他们对视频的采集场地均有较高的要求，均要求有较高的看台以便于视频的采集，这样对于我们在一般足球场上的日常训练的跑动能力，即训练负荷的测定就有非常大的局限性。另外，目前还有足球队及曲棍球队应用GPS卫星定位系统来进行跑动距离和强度的测定(7)，但GPS定位系统有如下缺点：(1)由于GPS定位系统往往采用单点定位，在没有遮挡时，精度为3-5米，也就是说，在目标定位时可能最大有6-10米的误差，而足球运动是有很多3-5米的跑动距离的，这样就非常容易造成数据统计的误差；有遮挡时，如：运动员聚集在一起时，则会影响GPS信号的接收，导致不能定位，同时会导致距离统计结果不是非常地准确；(2)GPS每1秒才能采集一个数据，而对于快速运动的物体更新率越高数据越准确，对于足球这样每秒钟内都有可能有移动变化的运动采集数据的更新率高就显得尤为重要；(3)GPS在低速运动时的测量的速度值也是不准确的，因此不能准确统计低速跑及以下速度范围的跑距；(4)GPS模块通常体积较大、耗电较大，而且要求有卫星信号，这些对于在足球比赛及训练中佩戴要求较高的运动员来说都有一定的局限性。而足球运动员跑动距离、跑动强度的测定方法必须可靠、客观、精确、稳定，同时又能有对实际训练有用的强大的分析、曲线及报表功能，以便及时、简便的统计各种采集数据，这就为如何通过为训练提供高新技术、仪器设备来开发足球训练负荷监控系统，有效地监控足球运动员的训练负荷、运动模式，将收集的数据进行有效地动态分析提出了更高的要求。足球训练负荷监控系统必须要满足体积小、抗干扰性能好、供电时间长、数据存储容量大、数据采样频率至少＞10HZ，定位精度高，软件能自动处理原始定位数据并进行滤波处理后直接输出，具有现场实时监控、及时反馈、使用方便等特点。

超宽带技术(Ultra-wideband，简称UWB)解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，是一种具备低耗电与高速传输的无线个人局域网络通讯技术，适合需要高质量服务的无线通信应用，可以用在无线个人局域网络(WPAN)、家庭网络连接和短距离雷达等领域。同时基于UWB技术的实时追踪定位系统(RTLS)具有高精度的位置精度和超低功耗。由于UWB系统具有可扩展的灵活架构，能够在富有挑战性的环境中实时跟踪数以千计的资产和人员。UWB定位系统最初的开发和应用是在军事领域，其目的是战士在城市环境条件下能够以30厘米的分辨率来测定自身所在的位置。它不采用连续的正弦波，而是利用脉冲讯号来传送。实时定位准确度优于30厘米、定位标签达到200HZ的更新率，标签位置稳定不漂移，可同时实时跟踪数个标签，标签电池寿命在进行每秒传输一次时可超过7年，并且可更换电池。定位处理器HUB上的嵌入式软件采用Java^TM运行时环境中基于浏览器的GUI接口，从而可实现系统配置和实时标签位置显示。本研究使用的美国Zebra公司生产的超宽带无线电收发设备的技术参数及安全性获得欧盟电子技术标准化委员会、美国国家认证的测试实验室MET实验室、中华人民共和国工业和信息化部认证，这就为其在足球运动训练负荷监控中的应用提供了相当有利的条件，其性能及安全性可以满足训练负荷监控系统要求体积小、抗干扰性能好、供电时间长、数据存储容量大、定位精度高、数据及时反馈等特点。目前应用UWB技术对足球运动训练负荷进行监控还未见报道。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成本低、定位精度高、使用方便的基于超宽带技术的足球训练负荷监控系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于超宽带技术的足球训练负荷监控系统，包括集成有UWB定位标签的心率胸带、参考标签、接收器、控制箱和计算机监控器，所述的心率胸带和参考标签分别通过接收器与控制箱通讯连接，所述的控制箱与计算机监控器连接。

所述的控制箱中设有定位处理器，该定位处理器分别连接接收器和计算机监控器。

所述的心率胸带包括胸带本体、UWB定位标签、心率采集与传送集成块和电池，所述的UWB定位标签和心率采集与传送集成块设在胸带本体上，并通过无线网络与接收器连接，所述的电池分别连接UWB定位标签和心率采集与传送集成块。

所述的胸带本体为柔性胸带。

所述的接收器设有多个，信号覆盖整个足球场。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1.成本低，可用于足球运动训练时训练负荷的监测，并能实时反馈；

2.本实用新型采用超宽带技术(UWB)进行定位，定位精度高；

3.本实用新型使用的UWB定位标签体积小，电量损耗小、数据储存容量大、高速数据传输；

4.使用方便，数据统计分析非常便捷。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种基于超宽带技术的足球训练负荷监控系统，包括集成有UWB定位标签的心率胸带1、参考标签2、接收器3、控制箱4和计算机监控器5，所述的心率胸带1和参考标签2分别通过接收器3与控制箱4通讯连接，所述的控制箱4与计算机监控器5连接。

所述的控制箱4中设有定位处理器HUB，该定位处理器分别连接接收器3和计算机监控器5。控制箱整体结构设计基于便捷式原则，可以方便拆装。同时，为便于使用的方便性，内置无线局域网，便于训练时可在任何地点接收数据。

所述的心率胸带1包括胸带本体、UWB定位标签、心率采集与传送集成块和电池，所述的UWB定位标签和心率采集与传送集成块设在胸带本体上，并通过无线网络与接收器连接，所述的电池分别连接UWB定位标签和心率采集与传送集成块。所述的胸带本体为柔性胸带。

采用网络拓扑结构布置该训练负荷监控系统，参考标签设置在球门上，，接收器设有多个，分布设置在足球场合适位置，以满足整个足球场范围内定位标签定位信息的接收。接收器接收UWB定位标签、心率采集与传送集成块传送定位信息和心率数据后同步传送到定位处理器，定位处理器通过无线网络将数据传输回计算机监控器，计算机监控器采用内部安装的相关编制软件对定位数据和心率数据进行统计处理。

计算机监控器所安装的相关编制软件既可对采集数据进行实时可视化管理，也可对数据进行分析和图表统计分析。同时软件可运行于服务器电脑也可运行于客户端电脑，对于授权的管理人员，通过该软件可方便进行足球运动员训练的分析与管理。根据足球项目需求，软件控制台页面可直接进行数据统计的指标：(1)总跑动距离；(2)最快速度；(3)不同强度的跑动距离；(4)不同强度出现的次数；(5)平均心率、最大心率、不同强度心率所占百分比。

计算机监控器的分析系统界面包括两部分内容：(1)参数及状态；(2)数据分析。

参数及状态界面包括系统设置、数据库维护及定位标签电压状态三部分，系统设置主要是由于男、女跑速设定标准不同，在进行数据分析时，必须加以选择；数据库维护主要用于数据的备份及清空，防止由于数据过多导致软件运行速度缓慢；标签的状态主要用于观察定位标签的电压状态，由于当定位标签电压低于7时会导致定位数据无法接收，故通过及时更换低电压的标签防止数据的丢失。

数据分析界面有着强大的数据统计功能，并将能代表足球比赛或训练跑动特征的数据以图表的形式形象的展现出来，包括不同强度的跑动距离、比赛时每5分钟的跑动距离、各种强度的跑动时间、高速跑及以上的不同间歇时间、高速跑及以上不同距离的跑动次数、心率占比、心率曲线。

Claims

1.一种基于超宽带技术的足球训练负荷监控系统，其特征在于，包括集成有UWB定位标签的心率胸带、参考标签、接收器、控制箱和计算机监控器，所述的心率胸带和参考标签分别通过接收器与控制箱通讯连接，所述的控制箱与计算机监控器连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于超宽带技术的足球训练负荷监控系统，其特征在于，所述的控制箱中设有定位处理器，该定位处理器分别连接接收器和计算机监控器。

3.根据权利要求2所述的一种基于超宽带技术的足球训练负荷监控系统，其特征在于，所述的心率胸带包括胸带本体、UWB定位标签、心率采集与传送集成块和电池，所述的UWB定位标签和心率采集与传送集成块设在胸带本体上，并通过无线网络与接收器连接，所述的电池分别连接UWB定位标签和心率采集与传送集成块。

4.根据权利要求3所述的一种基于超宽带技术的足球训练负荷监控系统，其特征在于，所述的胸带本体为柔性胸带。

5.根据权利要求1所述的一种基于超宽带技术的足球训练负荷监控系统，其特征在于，所述的接收器设有多个，信号覆盖整个足球场。