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赛艇研究生毕业论文 赛艇可视化多功能智能测试训练系统的研制

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本论文是一篇免费优秀的关于赛艇论文范文资料.

(山东省水上运动管理中心,山东 日照 276800)

有关赛艇运动员

优秀赛艇运动员划桨技术动作的特点探究

区域现状前沿的可视化

基于可视化的变压器运输监控平台设计

人大的现状态势(1998~2018)——基于CiteSpaceⅢ软件的图谱可视化

20 世纪80 年代末,西方国家率先研究开发出可视化技术。可视化技术可将图形和数据进行相互转换,把图形的生成与图像的理解技术进行有机结合,不仅能够通过电脑图像进行数据解析,还能够利用多维而复杂的数据形成图像。这一技术运用了电脑图形学技术、图像处理技术、电脑视觉技术等多种技术。现实中,可视化技术已经得到广泛应用,如船舶驾驶员和航空驾驶员,通过仿真模拟的器具,对器具上的操纵工具进行相应操作,能够模拟出真实的航行场景和驾驶位变化。电脑运用传感器对有关的数据进行采集,对不同风力、风向、水流、海浪的情况进行判断,通过专业的流体力学程序对作用在航行器之上的力进行计算,从而确定航行器将要确定的位置,通过电脑屏幕快速给予呈现。近年来,可视化技术的应用范围领域越来越广泛,涉及到运动体育、医疗手术、数学研究、气象观察、空气动力技术以及流体力学等多个领域,目前正由后期数据处理向实时的信息交互控制与跟踪转变。

但是,可视化技术应用于赛艇运动还比较鲜见。赛艇运动是一种体能型运动,对运动员进行体能训练非常重要,同时技术训练也非常关键,甚至成为决定成绩的关键性因素。当前,我国在赛艇运动方面,对于运动员的体能训练已具有较高的水平,但在大赛中往往难以取得与之相匹配的成绩,其中的关键就是技术技能方面的不足。

本文在实践研究的基础上,探讨了赛艇可视化多功能智能测试训练统的相关技术。这一统将液压技术作为阻力源,可科学仿真地模拟出赛艇桨叶划动时产生的阻力。对运动员运动时各项力学技术指标进行测试,并运用计算机采集相关数据,通过特定计算机软件对赛艇运动情况进行模拟,从而形成了赛艇可视化多功能智能测试训练系统。这一系统既能够用于赛艇运动的力量训练,也能够从生物力学的视角对技术动作进行分析研究,从而对技术动作进行完善与评价,可用于分析评估、数据测试、竞赛模拟、日常训练,是一种智能化、可视化、多功能的系统。本研究旨在通过可视化智能测试系统,提高赛艇运动员的技术水平与应变能力,有效弥补技术训练方面的不足。

1 可视化

1.1 测功仪

赛艇中的测功仪是赛艇运动员进行训练的重要器具,其功能主要为训练、提高并测试赛艇运动员做功的能力,这种器具已在世界上得到广泛应用。在选拔赛艇运动员时,许多赛队把做功能力作为重要的指标,也是我国国家赛艇队选拔运动员的重要指标之一。

目前在赛艇训练中所使用的测功仪,一般采用直接风轮型,因为这种测功仪利用惯性作阻力源,所以与实战相比,其与赛艇桨叶在水中遇到的阻力在性能方面有很大的差别,因而不能科学地模拟出实战中的水中阻力。从技术动作方面来讲,该测功仪与实际比赛也存在较大的差别。从技术指标的反映看,该测功仪可计算出桨频、功率等少数指标,这些指标的产生完全依靠风轮的转速,因而也无法正确反映拦桨过程中力学数据的变化。近年来,国外对该种测功仪进行了广泛深入地研究探讨,有的对其功能和使用情况进行了分析,有的从运动员体能消耗的角度对测功仪与实战情况进行了对比分析。总体来看,这些研究大部分都着眼于生理生化,分析研究了实战中体能消耗功率与测功仪体能消耗功率之间的关系,而且这种分析已经非常精确,普遍认为赛艇测功仪在体能训练与体能测试方面发挥了重要作用。但是,对于运动员技术动作的研究分析还不多。

当前,赛艇测功仪较为先进的是德国开发生产的沃夫液压测功仪。这种测功仪可以对赛艇运动的动作进行较好地模拟,还可以通过图形呈现相关的运动技术参数。但是其价格不菲,而且操作系统较为复杂,没有对测试结果进行的分析,所以对我国运动员来说不很适用。山东省水上运动管理中心研制出一种新型的模拟系统,可以用以进行体能训练、模拟比赛、数据测试与分析评估等,是智能化、可视化的训练系统。尤其是其可以对水流阻力的特性、运动员的技术动作进行模拟,被普遍认为达到了国际先进的水平。

1.2 可视化训练

美国宇航局在研究虚拟风尚项目时诞生了可视化技术,研究人员利用数据手套,对流场中物理模型位置等参数进行改变,运用电脑对流场信息变化进行计算,同时在屏幕上得以呈现。计算机是可视化技术赖以实现与发展的基础,它对计算的过程、计算的结果等数据进行转换,通过图形或图像的形式进行呈现,而且可以开展信息的交互处理,是发现并理解计算过程与现象的科学有效的手段。

一颗赛艇

机电一体化硕士毕业论文化工高级技师论文毕业论文机电一体化机电一体化的毕业论文自动化硕士论文生化学论文

计算过程的可视化主要体现在三个方面。一是对计算或者测量得出的数据脱机进行处理,通过图像的形式将数据再现。之前,大多数科学计算限于这种方式。二是对计算过程进行显示并实现实时的跟踪。当前,气象学研究、有限元分析研究和流体力学技术研究正在向这个方向发展。三是对科学计算的数据进行交互处理和实时显示。利用这一技术,既可以对科学计算过程进行实时的显示,还能够对边界条件和其他方面的参数进行交互式改变,用以引导干预计算过程,这也是可视化技术发展要达到的目标。可视化技术以其数据处理、图像分析的独特优势,在体育训练中已得到普遍的应用。

在现实中,因为赛艇运动是一种突变式、耗散式的过程,对于高水平的运动员进行比赛意识层次的训练,经常因为条件的突变而导致重复模拟的不可能性,这种水平的训练仅依赖于临场状态训练和实战探索。但是,我国的赛艇运动员因为各方面因素,参与高水平竞赛的机会不是很多,这就使其竞赛的意识、技巧、技能得不到很好的训练培养机会,这也是我国赛艇运动员达到一定水平后很难进一步提高的重要原因。若将可视化技术应用于训练中,为运动员创设不同强度、不同水平、不同场景的仿真环境,可使运动员身心投入到模拟的现实竞赛场景中,以形象生动的方式进行定量定性的训练。而且,在多种传感器的作用下,能够对各种技术动作的合理性、科学性进行判断与分析,将会极大地提高运动员的训练效率。

2 系统组成

该系统的主要组成部分可对赛艇技术动作进行仿真化模拟的测试台架、可对赛艇运动时水流阻力进行模拟的液压系统、可实时采集数据、处理信息、呈现图像式分析结果的计算机系统。座式台架之上有赛艇桨柄以及活动式滑凳,其形式、规格与现实中的赛艇完全一致,可达到对赛艇用力方式、运动方式的真实性模拟。滑凳之下有滑轨,滑轨安装于台架中间位置,在滑轨之上滑凳可以实现前后移动。为模拟单桨训练情景,滑轨可拆卸,根据需要安装于左侧或右侧。

在该系统中,液压系统是最为关键的组成部分。液压系统的部件有液压管道、节流阀、单向阀和液压油缸。当运动员想要改变运动负荷时,可调节节流阀来实现。运动阻力值与回路中液压油流速二次方成正比例,即与运动员划速成正比例,从而实现了训练与实践划桨阻力的一致。

处理系统与数据采集系统有以下几种部件:数据采集板、信号放大器、打印机、显示器、计算机、角度与测力传感器。

3 主要功能

该系统利用多个传感器,通过计算机对数据信息进行采集和处理,以图形图像方式进行直观呈现,创设出模拟仿真的训练场景,运动员可以据此进行定量定性训练,也能够对技术动作进行分析判断,从而极大地提高训练效率。

3.1 测试功能

该系统依照生物力学对最佳的用力标准与最佳划桨角度进行定义,在起航、划行和冲刺过程中,可将有关数据显示于显示屏上,以便于运动员在训练时参考。运动员可自由选择最大力矩、测试时间和标准用力曲线。

3.2 竞赛功能

该系统可以对赛艇竞赛过程进行模拟,可根据需要制定体力分配方案,也可进行战术训练。比赛程序的设置有双人比赛和单人比赛两种模式。双人比赛模式可调入存盘数据,该数据可为运动员原有竞赛的数据,也可以是国际国内重大比赛的真实数据,这有利于增强运动员训练的动机。这两种方式供自由选择,竞赛的距离也可自由设置,竞赛训练完毕系统对竞赛数据自动存盘。

在竞赛训练中,系统可实现对真实竞赛场景的完全模拟,如前10秒钟倒计时,可由系统进行模拟发令,亦可对抢航等特殊情况进行识别。在计算机显示屏上,呈现出仿真的竞赛场地,由此运动员可直观判断自己在赛程中所处的位置、其他选手的位置、与其他运动员之间的距离等。屏幕上同时显示运动员所处的局部场地,运动员赛艇前后50米范围的场景可一览无余。

为使系统呈现的场景更加真实,系统运用了分形绘图技术,可以随机产生背景色彩与形态,使竞赛训练充满趣味。运动员每划出一桨,屏幕都会显示划桨运动功率、赛艇运动的速度、每桨前进的距离以及用时情况。

3.3 训练功能

该系统有着强大的陆上训练功能,对训练的平均力矩、训练时长、最大速度、最大功率、最大力矩都可以进行自主设置。训练时,运动员也可根据训练需要通过调节节流阀来设置训练负荷。平均力矩即训练时每一桨平均要达到的力矩值。运动员在训练时可在系统屏幕上直观观测到自己训练过程中的平均力矩,从而适当调整训练负荷。

3.4 评估功能

系统可以对测试的结果数据进行分析评估。评估过程中,每30秒钟采集一次记录数据,运动员据此可观测到自己每一桨的详细情况,如需要也可打印测试曲线图。此外,系统还可以对技术动作进行分析与评估。如标准测试以6分钟为一个单位,可呈现12桨图形,可测出每一时间段的平均功率、每桨功率、最大力矩、入水角、出水角、最大力矩的对应角度、曲线面积的形心所对应的角度与力矩与最大最小值、平均值、标准差等。这些数据的值可全面科学地反映运动员的技术动作的合理性与科学性。

4 结 语

赛艇可视化多功能智能测试训练系统的研究,有效地把赛艇运动训练的训练、测试和研究结合在一起,对于赛艇陆上训练是一种良好的现代化装置,它可以全面科学地测试运动员在各种训练中的运动数据,并对数据进行分析。其不仅是一种测试装置,也是一种诊断装置,还是一种赛艇运动的专业研究工具。在现阶段,该系统还处于可视化技术发展的第二阶段,尚不能实现交互性处理,然而却是下一步交互性处理的基础,这就为根据不同水流、风力及桨叶情况下的训练奠定了坚实的基础。

参考范文:

[1]冠名央视《汉字大会》:诺亚舟文化营销成功逆袭

[2]中医学学科交叉知识发现可视化

[3]图书馆文化其功能

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