文档介绍：中国科学技术大学
硕士学位论文
自由式滑雪空中技巧的参数测试与分析系统研究
姓名:刘利民
申请学位级别:硕士
专业:检测技术与自动化装置
指导教师:葛运建
2011-05-10
摘要
摘要
现代科学技术水平的快速发展深入到人们生活中的各个方面,同时也极大地
促进体育科学的发展。体育运动训练正逐步向数字化、信息化和科学化方向发展,
如何快速、准确、定性、定量地分析并评价运动员的技术动作是科研工作者面临
的紧迫问题。
目前很多先进的仪器设备已经在体育训练中得到应用,如中科院智能所研制
的测力平台、数字铅球以及数字跑道等,由于这些仪器的应用,运动员的训练效
率得到极大的提高,体育训练由传统型向科学型转变的趋势不可逆转。由于自由
式滑雪空中技巧项目场地的限制,很多仪器无法应用在该项目上,在该项目上国
内外普遍使用的仪器设备为视频解析系统。视频解析系统价格昂贵,不利于在广
大体育院校推广;最主要的问题是系统的解析过程时间长,不能现场提供运动参
数数据。
本文在衡控制机理及其在滑雪运动中应用研
究”的资助下,与沈阳体育学院共同研制出用于获取自由式滑雪空中技巧参数的
设备,该设备克服了视频解析系统的不足,有望为自由式空中技巧项目提供一个
运动训练辅助平台,帮助教练员科学地指导运动员训练,提高我国自由式空中技
巧项目在。
本文的主要研究内容分为以下几个部分:
1、参数获取系统中传感器的选型: MTi 传感器能够输出高精度的三维加速
度和角速度,且姿态角度是经过卡尔曼滤波算法校正后的输出,是一款性能卓越
的惯性导航测量产品。
2、自由式滑雪空中技巧参数测试系统硬件平台的建立:由于空中技巧的特
点以及项目中的用户需求,系统由四个单元组成。四个单元的控制器芯片均选用
C8051F020,模块之间的通讯采用 SM − 45无线数据传输模块,由于无线模块在
长距离传输大量数据存在数据丢失的现象,因此运动参数不适宜实时地传输,需
将参数信息暂存在数据存储单元中,数据存储模块为 AT45DB081,然后再将数据
存储模块的参数信息传输到计算机上。
3、信号处理算法的研究:用数值积分与微分的方法得到速度、角加速度和
角度等与传感器直接输出的运动参数相关的参数信息,并用 LMS 算法拟合不可
预知的初始速度值。
4、建立运动参数数据库:数据库技术具有减少数据冗余、提高数据的完整
性和一致性等优点。系统将运动参数保存在数据库中,使数据与应用程序相分离,
I
摘要
便于扩充系统功能。
5、文中最后详细描述两组实验,斜坡实验和自由式空中技巧运动参数测试,
用两组实验来验证系统功能。最后对论文的工作做简要的总结与展望。

关键字:卡尔曼滤波 C8051F020 无线模块 LMS 数据库空中技巧

II
Abstract
Abstract
The rapid development of modern science and technology affects people's lives in all
aspects, and also promotes the development of sports science greatly. The trend of
sports training is gradually to digital, information technology and scientific, and the
pressing issue facing sport scientists is how to analyze and evaluate the movements of
athletes fast, accurately, qualitatively and quantitatively.
At present, there are a lot of advanced equipments applied in physical training, such
as force platform, digital shot and digital runway etc, which are developed by Institute
of Intelligent Machines, Chinese Academy of Sciences. Due to the application of
these equipments, greatly improve the efficiency of athlet